Voda z komunikací a její předčištění

Pro představu jak se k této problematice stavějí např. ve Švýcarsku a pro představu, co je to ve skutečnosti předčištění vod z komunikací a jaké by měly být opatření, jsem si dovolil přeložit část článku z Korespondenzabwasser, což je renomovaný německý vodohospodářský časopis.

Úvod

Vody z komunikací, obzvláště z dálnic, jsou natolik znečištěny, že je nutno je před odvedením do toku nebo zasáknutím předčistit. V tomto případě je voda z komunikace čištěna tak, že se škodlivé látky zachytí na humózní vrstvě. Humózní vrstva vykazuje několik funkcí, jako jsou filtrace, sorpce, případně i biologický rozklad. Nevýhoda trávou osázené vrstvy je nízká propustnost, a to do dvou litrů na m², což větší rozšíření této metody omezuje a velké plochy kolem dálnic pak nejsou k dispozici. Proto je nutné hledat jiné výkonné bariéry a tento článek se o to pokouší.

Vody z komunikací

Voda z komunikací obsahuje znečištění, nejdůležitější jsou těžké kovy a PAU. Větší podíl z nich je navázán na pevné látky, menší je rozpuštěný viz Tab. 1. Hlavní úkol při čištění vod z komunikací je tedy v odstranění nerozpuštěných látek. Pokud by se podařilo zachytit i rozpuštěné těžké kovy, hlavní úkol by byl splněn. Funkci takového zařízení má např. sestava SABA. Nasazení takových zařízení by bylo důležité, neboť většina dnes dodaných zařízení takovou funkci nemá.

Základ zařízení

Celkem byly vyvinuty a postaveny tři typy zařízení SABA viz obr. 1, s typickým uspořádáním obr. 2. Třístupňové zařízení sestává z dvoustupňového odstranění nerozpuštěných látek a sorpční vrstvy. Odloučení částic je provedeno na lamelovém usazováku a na pískové vrstvě. Těžké kovy jsou pak zachyceny na sorpční vrstvě. V usazovací nádrži jsou zachyceny částice větší než 20–30 μm a např. olej. Tím je chráněn další stupeň před kolmatací. Druhá část zařízení je pak kombinací filtru a sorpce a je určena k zachycení menších částic a sorpci rozpuštěných látek. Mimo to zde dojde i k redukci vypouštěného množství. Druhá část má bezpečnostní přeliv, v každém případě jsou všechny vody předčištěny alespoň na lamelovém usazováku. Odtok z usazovací části je možné dálkově uzavřít pro případ havárie.

Obr. 1 a 2 Zájmová oblast u umístění zařízení na předčištění vod z komunikace

Usazování

První stupeň zahrnuje tedy sedimentaci a odstranění plovoucích látek viz obr. 3. Ty nejzatíženější částice jsou menší než 60 μm. Aby tyto byly zachyceny, doporučuje se povrchové zatížení pod 1 m/hod. Zařízení s povrchovým zatížením nad 10 m/h (což je většina dnešních odlučovačů) jsou, co se týká zachycení těchto částic, neúčinné.

Protože ve všech třech případech byly omezené prostorové možnosti, byla zvolena varianta betonových nádrží s lamelovými vestavbami obr. 4 a 5. Lamely mohou zmenšit nároky na plochu až desetinásobně. Kal z lamel sedá na dno a odtud je odsáván fekálem. Voda prošlá lamelami se zachytí do trubek a je vedena do dalšího stupně.

Obr. 4 a 5 – Lamelová vestavba a odtah předčištěné vody perforovanými trubkami

Filtrace a retence

Druhý stupeň má funkci filtrační a retenční viz obr. 6 a 7. V každém zařízení jsou dvě filtrační nádrže, které se provozují společně nebo jen jedna z nich. Filtrační náplň tvoří písek, sorpční materiál a krycí vrstva viz obr. 8. Částice se zachytí hlavně na povrchu v horní vrstvě, která musí být každé 3–4 roky vyměněna a vyčištěna. Pro zařízení v kantonu Uri se používal písek o zrnitosti 0–4 mm viz obr. 9. S realizovaným dvoustupňovým zařízením bylo odstraněno 70–90% těžkých kovů a PAU. Filtr se časem zakolmatuje, protože částice v něm zůstávají zachycené – počítá se s tím, že celý filtr se musí vyměnit za dvacet let.

Třetí stupeň je sorpce. Sorpční vrstva se umístí mezi pískové vrstvy, sorbent musí být dobře hydraulicky vodivý a musí mít vysoké selektivní sorpční vlastnosti a pokud možno i levný. Při realizaci projektu byly použity dva typy: hydroxid železitý (Ferrosorp), který má velmi dobré sorpční vlastnosti, ale je i drahý a zeolit, který je také schopen vázat těžké kovy. Zeolit je nutno použít ve větší vrstvě (o 50 %). Je třeba také vědět, že zachycené těžké kovy mohou být ze zeolitu vyplavovány, pokud do zařízení teče přesolená voda. Proto se zeolitová nádrž v zimě vyřazuje z provozu. Nátok do filtračního prostoru je třeba rozdělit tak, aby plocha filtru byla zatížena rovnoměrně. Nádrž je třeba také utěsnit vůči okolnímu terénu.

Obr. 6 a 7 Retenční nádrž Attighausen s drcenou filtrační vrstvou před a během deště

Obr. 8 Skladba filtru v nádrži se zeolitem

Obr. 9 Granulometrie použitých písků (0–4 mm)

Obr. 10 Zákal – přítok, za lamelami, odtok

Monitoring

Toto zařízení bylo v této velikosti použito poprvé. Proto bylo třeba funkčnost každého stupně ověřit. Proto byla na zařízení osazena kontrolní čidla na průtok, zákal, lehké kapaliny.

Vyhodnocení výkonu

Zařízení je v provozu od května 2006. Ukazuje se, že zařízení zpracuje 95 % přiváděných vod. Ferrosorp zachytí těžké kovy a PAU na 100 %. Nádrž se zeolitem zatím nelze vyhodnotit. Hodnoty jsou na obr. 11.

Dobře viditelné jsou odtokové hodnoty ze zařízení SABA, které lehce splní požadavky zákona na NL (do 20 mg/l), prokázány jsou i velmi dobré účinky na zachycení zinku, mědi, uhlovodíků a dalších kovů ve vztahu k požadavkům na odtokové koncentrace.

Na obr. 11 a 12 je vidět, že samotná účinnost je málo vypovídající, neboť účinnost na odstranění olova je 70 %, avšak absolutní hodnota je nepatrná.

Zhodnocení a výhled

Zvolený postup čištění SABA se doposud ukázal jako úspěšný, co se týká výstupních parametrů těžkých kovů i PAU. Čištěno přes ferrosorp je 95 % vod a zatím se nijak viditelně nesnížila průtočnost. Jako důvod je možné uvést dobře navržený lamelový usazovák. Na zařízení se ukázalo, že pokud potřebujeme vyčistit vody na vysokou kvalitu na omezené ploše, že technické řešení je k dispozici. Výsledky dále ukazují, že použití monitorovacích prvků na zařízeních tohoto typu by vedlo k optimalizaci těchto zařízení.

Obr. 11 Přítokové a odtokové koncentrace na jednotlivých stupních zařízení

Obr. 12 Redukce jednotlivých složek znečištění v retenční nádrži a na sorpci

Literatura

• [1] D. Schläpfer, C. Huigi, A. Zysset: Gewässerschutzmassnahmen beim Strassenbau – Grundlagenbericht, Schriftenreihe Umwelt, Nr. 263, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL), Bern, 1996
• [2] M. Steiner, P. Goosse, E. Hermann, M. Boller: Leistungsbeurteilung der SABA Attinghausen – Halbzeit des Monitorings, gwa 7/2008, 531 – 538
• [3] M. Steiner, P. Goosse: 1. bis 3. Zwischenbericht zum Monitoring der SABA Attinghausen, www.wst21.ch