Ing. Vít Rous – Grania s.r.o., PKÚ, s.p.1

Intenzifikace mokřadních čistíren –jako cestou se vydat

1rous.vitek@grania.cz

2

Přehled přednášky

• 1. Úvodní srovnánío Natural wetlands -> Constructed

wetlands -> Engineered

wetlands

• 2. Metody intenzifikace

- proč intenzifikovat?

- za jakou cenou?

- jakým způsobem?

• 3. Příklady z praxe

3

1. Úvodní srovnání

„Přírodní“ versus intenzifikované čistírny

nízké

vysoké

Intenzifikované mokřady

Přírodní systémy

Mechanicko – biologické

ČOV

Energetické a provozní potřeby

Nároky na plochuvysoké

nízké

4

1. Úvodní srovnání

„Přírodní“ versus intenzifikované čistírny

Wallace S., Liner M., Cooper D. Murphy C. a Knight R. (2011): Glycol Treatment at London¨s Heathrow Airport. Wetpol.)

5

2. Metody intenzifikace

Proč chceme zvýšit účinnost čistírny?

• Zpřísnění legislativy

• Ekologicky nároční uživatelé našich čistíren (nebo „ekologicky zapálený“ výrobce)

• Snaha být lepší než ostatní (pokud možno za stejnou nebo nižší cenu)

V čem (současné) mokřadní čistírny v ČR zaostávají

• Hlavně amoniakální dusík (s tím logicky i celkový dusík x ale legislativa to nemusí řešit)

• Fosfor řešitelný i u současných systémů (chemické srážení v rámci předčištění); možnost instalace filtračních zařízení (bez potřeby el. energie)

6

2. Metody intenzifikace

Za jakou cenu chceme zvýšit účinnost čistírny?• U mokřadní čistírny není dnes problém dosahovat vysoké

účinnosti ve všech parametrech – je jen otázka, jestli se taková investice vyplatí…

• Vyplatí se to v podstatě vždy, pokud investiční náklady nepřekračují rozumnou mez (např. drahé pozemky x doba provozu čistírny)

7

2. Metody intenzifikace

Jakým způsobem zvýšíme účinnost čistírny?Potřebujeme do filtračního pole dostat přiměřené množství kyslíku

• Extenzivním způsobem – volnou difuzí ze vzduchuNemůžeme ho tam natlačit, takže jedině zvýšit dobu zdržení -> plocha x hloubka

- Opravdu má smysl hloubka filtračního pole třeba až 1 metr – rychlostní míra odstraňování se nijak s hloubkou pole nemění?

- Pokud máme levně dostatečnou plochu je potřeba intenzifikovat pomocí „vnější“ energie? (čerpání, aktivní provzdušňování)

• Intenzivním způsobem- Zvýšit difuzi pomocí „vodní pumpy“ – nasávání vzduchu do

filtr. pole – filtrační pole s podpovrchovým vertikálním průtokem x přílivové filtry.

- Zavést recirkulaci vody - nelze bez el. energie (fotovoltaika)- Aktivní provzdušňování – nelze bez el. energie, nejdražší ale

nejúčinnější způsob intenzifikace -> 10-15 x vyšší účinnost při stejné ploše. Provozní náklady nižší než u mech.-biolog. ČOV. Ale nemá moc smysl provzdušňovat mimo filtrační pole - málo účinné!

8

2. Metody intenzifikace

Nové způsoby intenzifikace mokřadních čistíren• Vyšší účinnost předčištění -> snížení org. znečištění před

filtračním polem• Menší konkurence bakterií redukujících org. znečištění x

amoniakální dusík -> vyšší účinnost horizontálního pole.• Nepotřebujeme horizontální filtr před vertikálním pro snížení

org. znečištění -> není problém s kolmatací, levnější výstavba.• Zlepšené kalové hospodářství -> levnější provoz.

• Zvýšení účinnosti filtračního pole1

• Provozní způsoby – recirkulace, provzdušnění, přílivové filtry, gravitační provzdušnění, periodická změna proudění, bioaugmentace

• Změna konfigurace – hybridní systémy, cirkulační průtok, věžové filtry, vnitřní přepážky (up and down),

• Dodávka elektronového donoru – organický uhlík (glukóza, metanol), organický filtrační materiál (např. dřevní mulč), step-feeding,

• Specifické filtrační materiály – expandované jíly, zeolit• Tepelná izolace – mulčovací kůra, sláma, polystyren, skleník

1dle WU, S. – KUSCHK, P. – BRIX, H. – VYMAZAL, J. – DONG, R. Development of constructed wetlands in performance intensifications for wastewater treatment: A nitrogen and organic matter targeted review. WATER RESEARCH, 2014,

9

3. Příklady z praxe

Čistírna Orhei- Francouzský systém- Zatížení – 20 000 EO (2017 – 26

600 a 2022 – 33 300 EO)- Celková plocha – zatím 5 ha –

35000 m2 filtrační pole- Největší na světě pro městské

odpadní vody- Spotřeba – 0,4 kWh/m3 (čerpání

v rámci čistírny a poté vyčištěné vody 1,5 km daleko – 70%)

- Cena – 5 mil USD (EU, Světová Banka, Min. ŽP)

- Vybrána místo aktivační čistírny

KČOV jsou pouze pro RD a malé obce?

-> pokud je dostatek levné plochy, stačí vertikální filtry jako dostatečně účinné a „blbuvzdorné“ řešení

10

3. Příklady z praxe

letiště Heathrow- Pro oplachové vody s

glykolem- Při 50% koncetraci je CBOD

až 200 000 mg/l- Odtok z ploch – až 20 000

mg/l CBOD při 1° C- Příliš velké nárazové zatížení

pro jiné systémy

- Force Bed AerationTM – vychází ze zkušeností z letiště v Buffalo

KČOV jsou pouze pro RD a malé obce?

-> aktivní provzdušňování filtračního pole je nejúčinnější způsob intenzifikace mokřadních čistíren

11

3. Příklady z praxe

KČOV jsou pouze pro RD a malé obce?

9/29/2010 11/18/2010 1/7/2011 2/26/2011 4/17/2011 6/6/20110

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

Buffalo Airport Deicing Fluid Treatment 2010-2011

Ca

lcu

late

d C

BO

D5

(m

g/L

)

Influent

Effluent

12

3. Příklady z praxe

ČDV MR I- Pro důlní vody – FE a NH4- 60 – 120 (180) l/s (ø 80 l/s)- ø Fe = 11 mg/l -> 2 mg/l- ø NH4 = 8,5 mg/l -> 1 mg/l- RL – 1350, SO4 – 320 mg/l

- Plocha – cca 30 000 m2

- Navrženo aktivní provzdušňování

KČOV jsou pouze pro RD a malé obce?

13

3. Příklady z praxe

KČOV Růžová- 500-1100 EO- Účinné předčištění – 50% BSK,

CHSK, 80% NL- 2x vertikální filtr sériově (2 linie)- Dočištění P, NL, patogeny a TN ve

filtračním systému PhosphoReduc

- Bez elektrické energie- Součástí vegetační kalové pole

(nižší produkce kalu v reaktorech)

- Plocha cca 1,2 m2 EO (pro letní zátěž)

14

3. Příklady z praxe

KČOV Jetřichovice- Max 25 EO – 16 m2- Zatížení hlavně přes víkend

(semináře v rámci Akademie soběstačnosti)

- Nutnost radikálně redukovat plochu -> aktivní provzdušňování

- Předčištění AVR, vnitřní přepážky, 2 provzdušňovací linky v boxech

15

3. Příklady z praxe

KČOV Jetřichovice- Max 25 EO – 16 m2- Zatížení hlavně přes víkend

(semináře v rámci Akademie soběstačnosti)

- Nutnost radikálně redukovat plochu -> aktivní provzdušňování

- Předčištění AVR, vnitřní přepážky, 2 provzdušňovací linky v boxech

16

3. Příklady z praxe

KČOV Jetřichovice- Max 25 EO – 16 m2- Zatížení hlavně přes víkend

(semináře v rámci Akademie soběstačnosti)

- Nutnost radikálně redukovat plochu -> aktivní provzdušňování

- Předčištění AVR, vnitřní přepážky, 2 provzdušňovací linky v boxech

17

3. Příklady z praxe

KČOV Lípa- 5 EO – plocha 5 m2- Zatížení nárazové – rekreace- Spojení HF a VF v jednom

- Recirkulace pomocí čerpadla na fotovoltaiku

- Předčištění AVR

18

3. Příklady z praxe

KČOV Dolní Chabry- Šedá voda- Zateplení polystyrenem – navrhujeme nově pro většinu čistíren

19

4. Závěr

Plánované práce k intenzifikaci kořenových čistíren

o Typová řada anaerobních vícekomorových reaktorů• Zadává se jednotlivým výrobcům dle výrobních výkresů pro

jednotlivé velikostní třídy

o Filtr na odtoku pro předčištění • Dle běžně používaných typů v USA

o Typová (modulární) řada aktivně provzdušňované KČOV• Ideový záměr s náčrty technického řešení

o Plováková výpust pro vertikální filtr (případně plovoucí sifon)• Funkční „DIY“ prototyp

o Program pro výpočet velikosti kořenových čistíren• Jsme na začátku a doufáme, že se někdo přidá..

20

Filtr na odtoku

21

Plováková vypust

Ing. Vít Rous – Grania s.r.o., PKÚ, s.p.1

Děkuji za pozornost

1rous.vitek@grania.cz