Metodika stanovování emisních limitů kombinovaným způsobem
Ivan Nesměrá[email protected]
Výzkumný ústav vodohospodářský T.G.Masaryka, veřejná výzkumná instituce
Přednáška se konala 24. dubna 2008
Dvě části přednášky
1. Metodika stanovování emisních limitů kombinovaným způsobem
2. Stanovení příčinku plošných a difúzních zdrojů znečištění
1. Metodika stanovování emisních limitůkombinovaným způsobem
• Alternativní názvy první části přednášky:• Metodika stanovování emisních limitů sdruženým
způsobem• Aplikace emisně-imisního způsobu
• Kombinovaný/sdružený způsob podle čl.10 RS znamená:
1. Článek se vztahuje jak na bodové tak na difúzní zdroje znečištění
2. Musí být respektovány jak emisní tak imisnístandardy
Legislativní východiska
• Kombinovaný způsob je dán:
– § 38 odst 5 zákona č. 254/2001 Sb. o vodách: Vodoprávní úřad je vázán ukazateli stavu v toku, emisními a
imisními standardy, které stavoví vláda nařízením.
– § 6 odst. 11 nařízení vlády č. 61/2003 Sb ve znění nařízení vlády č. 229/2007 Sb:
„Vodoprávní úřad stanoví v povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových emisní limity kombinovaným přístupem tak, aby imisní standardy uvedené v tabulce 1 přílohy č. 3 k tomuto nařízení byly dosaženy nejpozději do 22. prosince 2015“ (podle čl. III nařízení vlády č. 229/2007 Sb. od 1. ledna 2010).
• Kombinovaný způsob je vysvětlován:– v příloze III k Metodickému pokynu.
Jak při kombinovaném způsobu postupovat?
• Máme k dispozici 4 možné postupy:1. Provést regionální řešení jedním výpočtem pro celou
republiku nebo celé povodí.
2. Provést největší možné zjednodušení - vybrat z celé sítě vodních toků 1 vodní útvar a předpokládat, že na přítoku do útvaru jsou dodrženy imisní standardy a útvar vyřešit tak, by na odtoku byly také
dodrženy imisní standardy.
3. Rezignovat na regionalitu problému nebo na vodní útvary a požadovat dodržení imisních standardů pod místem vypouštění odpadních vod. Při tom předpokládat, že nad vypouštěním je imisní standard splněn.
4. Simulační modelování (např. Monte Carlo).
Návrh postupu podle Metodického pokynu
• Navržená metodika výpočtu emisních limitů kombinovaným způsobem je kombinací dvou postupů: principu skládačky (puzzle) a řešení celého povodí nad zájmovým profilem.
• Princip skládačky pracuje s vodními útvary a vychází z předpokladu, že požadovaný imisní standard je dodržen na horním konci vodního útvaru a požaduje se jej dodržet i na dolním konci.
• Princip skládačky umožňuje vyjmout jeden vodní útvar a provést pro něj separátní řešení.
• Pracuje se bilančním způsobem - neuvažuje se samočištění, ale počítá s plošnými a difúzními zdroji.
• Výpočty se provádějí pro průměrný stav: - průměrné roční množství odpadních vod, - průměrné roční množství vypouštěných látek, - průměrný roční průtok v toku, - imisní standardy jsou vyjádřeny jako roční průměr, - emisní standardy jsou vyjádřeny jako roční průměr, - vypočtený emisní limit je vyjádřen jako roční průměr.
• Přepočty imisních a emisních standardů na roční průměry:
- imisní standardy jsou přepočteny v Metodickém pokynu v tabulce 4, - emisní standardy se vyjadřují jako roční, průměry; pro hlavní ukazatele jsou uvedeny v Metodickém pokynu.• Nejpřísnější možné požadavky se rovnají nejlepším
dostupným technikám a technologiím (§6 odst.11 NV).
Zásada výpočtu
• Hodnota látkového odnosu (v g/s) nějakým zájmovým profilem se rovná součtu příčinku bodových zdrojů p(BZ) a příčinku plošných a difúzních zdrojů znečištění p(PPDZ) do tohoto profilu.
• Protože neuvažujme samočištění rovná se příčinek bodových zdrojů znečištění do zájmového profilu přímo hodnotě BZ.
• Hodnotu příčinku plošných a difúzních zdrojů znečištění musíme vypočítat (některou metodou) nebo převzít z nějaké tabulky hodnot.
• Hodnotu imisního standardu musíme dosáhnout snížením jak bodových tak plošných a difúzních zdrojů znečištění
a to stejným dílem.
• Nejdříve musíme vyřešit přítoky a pak můžeme řešit hlavní tok.
Schéma koncentrací v řešeném vodním útvaru Graf č. 2
horní konec VÚ dolní konec VÚ
říční síť imisní standard Cimis
příčinek p(PPDZ) v mg/l příčinek BZ situovaných nad horním koncem VÚ p(BZ) v mg/l; příčinek p(BZ)=(BZ)/Qhorní
projev příčinku BZ situovaných nad horním koncem VÚ do dolního konce VÚ v mg/l (vliv ředění)
prostor pro BZ v povodí VÚ bodový zdroj
Možnosti použití skládanky
• Řešení jednoho izolovaného vodního útvaru:• platí bilanční rovnice
(1) Qdolní,j*Xj = Qhorní,j*(Cimis,j-1-p(PPDZ)j-1) + BZj,k
(2) Qhorní,j = Qdolní,j-1
(3) Xj + p(PPDZ)j Ł Cimis,j
• platí rovnice pro sumu přípustného zatížení
(4) BZpříp,j,k = (Cimis- p(PPDZ)dolní)*Qdolní,j -
(Cimis - p(PPDZ)horní)*Qhorní,j
(5) BZpříp,j,k = (Cimis- p(PPDZ)dolní)*(Qdolní,j - Qhorní,j)
(6) ß = BZpříp,j,k : BZj,k
Výpočet kombinovaného způsobu na Jihlavě po útvarech tok= Jihlava ukzatel: PcelkBilancování znečištění
Qa na v toku do VÚ= 1,130 m3/sVodní útvar: VÚ J2 - Jihlava po soutok s Jihlávkou p(PPDZ) na vtoku do VÚ= 0,051 mg/l
Qa= 2,550 m3/s řád VÚ podle Strahlera= 5Cimis,prům= 0,15 mg/l plocha povodí= 405,4 km2 p(PPDZ) podle tabulky= 0,067 mg/lLOimis,prům= 0,3825 g/s q= 6,29 l/s.km2 podle vyhodnocení= 0,117 mg/l
tis.m3/rok t/rok t/rok
90 VAS Jihlava - Kostelec VK Kostelec Jihlava PRAVDA PRAVDA 14,4 0,098 0,06390 Obec Hojkov Hojkov Hojkovský potok PRAVDA PRAVDA 15,47 0,105 0,06890 VAS Jihlava - ČOV Dušejov Dušejov Jedlovský potok PRAVDA PRAVDA 131,4 0,420 0,25090 VAS Jihlava - Větrný Jeníkov ČOV Větrný Jeníkov Jiřínský potok PRAVDA PRAVDA 83,1 0,233 0,11690 Obec Vyskytná nad Jihlavou - VK Vyskytná nad Jihlavou Jiřínský potok NEPRAVDA NEPRAVDA 13,9 0,094 0,09434 Motorpal Jihlava - chladící vody závod Jihlava Jihlava 13,8 0,093 0,06199 Motorpal Jihlava NS (spol. odtok OV) Jihlava Jihlava 19,1 34 Motorpal Jihlava-BS závod 01 Jihlava Jihlava NEPRAVDA NEPRAVDA 61,9 0,161 0,16190 Obec Plandry Plandry Jihlava NEPRAVDA NEPRAVDA 7,6 0,022 0,02215 Jihlavské mlékárny - Moravia Lacto Jihlava Jihlava NEPRAVDA NEPRAVDA 333,6 0,033 0,033
součet tis.m3/rok a t/rok 694,27 1,259 0,868součet v g/s 0,0275
vstup do vodního útvaru J2=suma rezervovaná pro bodové zdroje z VÚ J1= 0,044 mg/l 0,1119 g/svstup do vodního útvaru J2=suma bodových zdrojů z VÚ P2,1= 0,022 mg/l 0,0556 g/svstup do vodního útvaru J2=suma bodových zdrojů z VÚ P2,2= 0,002 mg/l 0,0045 g/spříčinek sumy bodových zdrojů z útvaru J2= 0,011 mg/l 0,0275 g/spříčinek ološných a difúzních zdrojů znečištění= 0,117 mg/l 0,2984 g/spříčinek obou druhů znečištění= 0,195 mg/l 0,4979 g/s
imisní standard v dolním konci VÚ J2 je/není splněn: nenícelkový odnos z povodí vodního útvaru J2 by bylo třeba snížit o: 0,1154 g/s na kterém se musejí podílet všechny složky
vyplní se charakteristiky VÚ a ukazatele znečištění rovným dílempřevezme se z řešení bočních VÚ převezmou se z batabáze zdrojů znečištění
NAZICO OBEC TOK
platí pro J2
ČOV BIOL_ČÁST RM přPcelk
Jihlava 2
odPcelk
Vzorstrana 1
Výpočet vypouštěného znečištění po aplikaci nařízení vládyVýpočet emisních limitů kombinovaným způsobem
Vodní útvar J2 - Jihlava po soutok s Jihlávkou
Cemis požad.obce mg/l mg/l % mg/l účinnost mg/l t/rok
90 VAS Jihlava - Kostelec VK 132 6,77 4,40 35,0 4,40 0,06390 Obec Hojkov 141 6,77 4,40 35,0 4,40 0,06890 VAS Jihlava - ČOV Dušejov 464 3,20 1,90 40,6 1,90 0,25090 VAS Jihlava - Větrný Jeníkov ČOV 716 2,80 1,40 50,0 1,40 0,11690 Obec Vyskytná nad Jihlavou - VK 127 6,77 6,77 0,0 35 4,40 0,06134 Motorpal Jihlava - chladící vody závod 01 6,77 4,40 35,0 4,40 0,06199 Motorpal Jihlava NS (spol. odtok OV) 0,00 34 Motorpal Jihlava-BS závod 01 2,60 2,60 0,0 35 1,69 0,10590 Obec Plandry 69 2,84 2,84 0,0 35 1,84 0,01415 Jihlavské mlékárny - Moravia Lacto a.s. 0,10 0,10 0,0 35 0,07 0,022
součet tis.m3/rok a t/rok 0,760součet v g/s 0,0241
Při předpokladu dodržení požadavků návrhu novely nařízení vlády č. 61/2003 Sb. se změní bilance vodního útvaru na:
vstup do vodního útvaru J2=suma rezervovaná pro bodové zdroje z VÚ J1= 0,1119 g/s 0,044 mg/lvstup do vodního útvaru J2=suma bodových zdrojů z VÚ P2,1= 0,0556 g/s 0,022 mg/lvstup do vodního útvaru J2=suma bodových zdrojů z VÚ P2,2= 0,0045 g/s 0,002 mg/lpříčinek sumy bodových zdrojů z útvaru J2= 0,0241 g/s 0,009 mg/lpříčinek ološných a difúzních zdrojů znečištění= 0,2984 g/s 0,117 mg/lpříčinek obou druhů znečištění= 0,4945 g/s 0,194 mg/l
imisní standard v dolním konci VÚ J2 je/není splněn: nenícelkový odnos z povodí vodního útvaru J2 by bylo třeba snížit o: 0,1120 g/s na kterém se musejí podílet všechny složky
znečištění rovným dílempřevezme se z nařízení vlády
platí pro J2
Jihlava 2
požadavky podle NVEO
NAZICOpřPcelk odPcelk účinnost
vypočtený požadavek
Vzorstrana 2
Výpočet vypouštěného znečištění po aplikaci nejlepších dostupných technik a technologií (NDTT)Výpočet emisních limitů kombinovaným způsobem
Vodní útvar J2 - Jihlava po soutok s Jihlávkou Cemis zde zvoleny jako příklad
Cemis požad.obce mg/l mg/l % mg/l účinnost mg/l t/rok
90 VAS Jihlava - Kostelec VK 132 6,77 4,40 35,00 4,40 0,06390 Obec Hojkov 141 6,77 4,40 35,00 4,40 0,06890 VAS Jihlava - ČOV Dušejov 464 3,20 1,90 40,63 1,5 1,50 0,19790 VAS Jihlava - Větrný Jeníkov ČOV 716 2,80 1,40 50,00 1,5 1,40 0,11690 Obec Vyskytná nad Jihlavou - VK 127 6,77 6,77 0,00 35 4,40 0,06134 Motorpal Jihlava - chladící vody závod 6,77 4,40 35,00 4,40 0,06199 Motorpal Jihlava NS (spol. odtok OV) 0,00 0,00 0,00 0,00 34 Motorpal Jihlava-BS závod 01 2,60 2,60 0,00 35 1,69 0,10590 Obec Plandry 69 2,84 2,84 0,00 35 1,84 0,01415 Jihlavské mlékárny - Moravia Lacto 0,10 0,10 0,00 35 0,07 0,022
součet tis.m3/rok a t/rok 0,707součet v g/s 0,0224
Při předpokladu dodržení požadavků návrhu novely nařízení vlády č. 61/2003 Sb. se změní bilance vodního útvaru na:
vstup do vodního útvaru J2=suma rezervovaná pro bodové zdroje z VÚ J1= 0,1119 g/s 0,044 mg/lvstup do vodního útvaru J2=suma bodových zdrojů z VÚ P2,1= 0,0556 g/s 0,022 mg/lvstup do vodního útvaru J2=suma bodových zdrojů z VÚ P2,2= 0,0045 g/s 0,002 mg/lpříčinek sumy bodových zdrojů z útvaru J2= 0,0224 g/s 0,009 mg/lpříčinek ološných a difúzních zdrojů znečištění= 0,2984 g/s 0,117 mg/lpříčinek obou druhů znečištění= 0,4928 g/s 0,193 mg/l
imisní standard v dolním konci VÚ J2 je/není splněn: nenícelkový odnos z povodí vodního útvaru J2 by bylo třeba snížit o: 0,1103 g/s na kterém se musejí podílet všechny složky
znečištění rovným dílempřevezme se z metodického pokynu k nařízení vlády (NDTT)
EO přPcelk odPcelk
platí pro J2
Vzorstrana 3
účinnostpožadavky podle NDTT
vypočtený požadavek
Jihlava 2
NAZICO
Řešení celého povodí (přísnějších požadavků)
Řešení celého povodí (přísnějších požadavků)
• Řešení se provádí pro celé povodí nad zájmovým profilem (úsekem vodního toku). Pro tento profil (úsek) je třeba mít k dispozici měření jakosti vody C a průtoků Q a znát imisní požadavek Cpož. Pro povodí nad profilem je třeba znát bilanci vypouštěného znečištění ze všech bodových zdrojů znečištění .
• Předpokladem výpočtu je, že na požadovaném snížení zatížení toků se budou podílet jak bodové zdroje, tak plošné a difúzní zdroje stejným dílem.
• Možnosti řešení: - zjistit nutné snížení 1 k dosažení imisního požadavku Cpož (Cimis) - stanovit snížení odpovídající BAT 2 a zjistit odpovídající koncentraci v zájmovém profilu CBAT.
• Postup řešení:
1. Vypočtou se látkové odnosy LOi z jednotlivých hodnot průtoků Qi a koncentrací Ci.
2. Pro současnost se vypočte regresní rovnice (1). (1) LO-= B*Q-D/Q
3. Zjistíme hodnotu 1 (pro dosažení Cpož); hodnota 1
se vypočte z rovnice (2)
(2) 1=LOpož/LOprům=g*Qprům*Cpož/LOprům
4. Zjistíme hodnotu 2 (při aplikaci BAT) z rovnice (3)
(3) 2=BZBAT/BZ
5. Vypočteme jednotlivé hodnoty LOpož,i a LOBAT,i z rovnic (4) a (5)
(4) LOpož,i=1*LOi
(5) LOBAT,i=2*LOi
6. Vypočtou se hodnoty Cpož,i a CBAT,i z rovnic (6) a (7) a jejich průměrné hodnoty
(6) Cpož,i=LOpož,i/Qi
(7) CBAT,i=LOBAT,i/Qi
7. Průměrná hodnota vypočtená z Cpož,i se musí
rovnat imisnímu požadavku Cpož
8. Průměrná hodnota vypočtená z LOBAT,i je průměrná
hodnota koncentrace, kterou dosáhneme při
aplikaci BAT.
9. Zjistíme relaci mezi oběma průměrnými hodnotami.
2. Způsob stanovení p(PPDZ) z konfrontace bilance vypouštěného znečištění a
látkového odnosu
Způsoby stanovení PPDZ a p(PPDZ)
• 1. Stanovení PPDZ „analytickým“ způsobem - výpočtem počtu obyvatel bydlících v domech nepřipojených na veřejnou kanalizaci,
- odhadem zadržení vypouštěného znečištění na trase dům-tok,
- stanovením zatížení ploch průmyslovými hnojivy a stanovením specifických odnosů z ploch
- odhadem celkové atmosférické depozice na plochy,
- odhadem přítoku znečištění z podzemních vod.
Vladimir Novotny: Nonpoint Pollution and Urban Stormwater Management
2. Stanovení p(PPDZ) konfrontací vypouštěného znečištění z bodových zdrojů s látkovým odnosem zájmovým profilem sestaveny 3 postupy stanovení p(PPDZ).
1. Odhad příčinku plošných a difúzních zdrojů znečištění pomocí výpočtu minima p(PDZ) z bilančních rovnic pro
konkrétní profil
Platí výpočtové rovnice:
(1) LO=BZ+PDZ-s(BZ)-s(PDZ)=BZ+p(PDZ)-s(BZ) (2)
p(PDZ)=LO-BZ+s(BZ) g/s
(3) minimální p(PDZ)=LO-(BZ) g/s
(4) minimální p(PDZ)=(LO-BZ)/Qprům mg/l
Tabulka pro výpočet min p(PPDZ)
2. Stanovení p(PPDZ) z časových řad
Závislost Cprům(CHSK) na BZ(CHSK) povodí Labe 1992-2004
y = 0,0016x + 18,998R2 = 0,6528
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
BZ(CHSK) g/s
Cpr
(CH
SK
)
mg/
l
Hřensko Lineární (Hřensko)
Závislost LO(Hg) na BZ Labe-Děčín 1993-1999
y = 0,9359x + 0,3295
R2 = 0,9528
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30 40 50 60 70 80
BZ mg/s
LO
mg/
s
LO(Hg) Lineární (LO(Hg))
3. Stanovení PPDZ a p(PPDZ) z regresní rovnice
• Touto metodou stanovíme jak PPDZ tak p(PPDZ) a současně odhad snížení koncentrace (látkového odnosu) samočištěním
• Regresní rovnice (1) se aplikuje na soubor pozorování jakosti vody a průtoků vody z dvouletí nebo tříletí a bilance vypouštěného znečištění
(1) LO-= B*Q-D/Q někdy vyjde a vyhoví rovnice (2) (2) LO=A+B*Q-D/Q
Tabulky p(PPDZ) pro 253 profilů ČR
• Byl sestaven přehled hodnot p(PPDZ) pro BSK5, CHSK, Pcelk, Ncelk a N-NH4 ve 253 kontrolních profilech ČHMÚ (jakost vody dvouletí 2004-2005.
• Existuje přehled hodnot min p(PPDZ) pro 5 ukazatelů ve 253 kontrolních profilech ČHMÚ (jakost vody 2004-2005 a zdroje 2005).
• Existují tabulky hodnot p(PPDZ) 5 ukazatelů v závislosti na lesnatosti (v %), teoretické koncentraci (v mg/l) a specifickém odtoku q (v l/s.km2).
Hodnoty koeficientu variace hodnot p(PPDZ) pro 5 ukazatelů
Závislost p(PPDZ) na q, (BZ)/Qprům a % lesnatosti pro BSK5
• Nesměrák, I.: Odhad příčinku plošných a difúzních zdrojů znečištění, Vodní hospodářství 2003,10,příloha VTEI 2003,3,8-10
• Nesměrák, I.: Tři metody globálního odhadu velikosti plošných a difúzních zdrojů znečištění a jejího příčinku do zájmového profilu, Vodní hospodářství 2007,3, 69-72
• Nesměrák, I.: Posouzení vlivu vypouštěného znečištění na jakost vody v recipientu, Vodní hospodářství 2004,5,115-118
Děkuji za pozornost
