Energetické úspory a možnost využití energie při úpravě a čištění vod
Odpadní voda obsahuje organické látky, tepelnou a kinetickou energii, jejíž množství je zhruba 9× vyšší než je potřeba na její čištění. Největšími zdroji tepelné energie jsou mimo čistíren odpadních vod, hotely, školy, restaurace, ubytovny, administrativní budovy a další veřejná zařízení. Také wellness centra, bazény, lázně a nemocnice.
Vzrůstající cena energetických vstupů vede ke hledání alternativních zdrojů energie. Velkého významu nabývá v poslední době zpětné využití tepla, které obsahují odpadní vody. Tyto vody jsou zdrojem velkého množství tepelné energie, která je dnes téměř nevyužívána. Obnovitelné zdroje energie (OZE), mezi které by se tento zdroj měl počítat, dnes představují největší potenciál pro výrobu elektrické energie a tepla s investičními náklady, majícími vždy zajímavou dobu návratnosti. Energetická optimalizace systémů čištění a úpravy vod a využití jejich energetického potenciálu jsou dnes jedním z důležitých článků v úsporách provozních nákladů.
Snížení těchto nákladů za energie je dnes hlavní prioritou provozovatelů nejen čistírenských a vodohospodářských společností. Odpadní voda obsahuje organické látky, tepelnou a kinetickou energii, jejíž množství je zhruba 9× vyšší než je potřeba na její čištění. Paradoxně však na čištění odpadní vody energii ještě dodáváme. Energetická optimalizace všech prvků v těchto systémech se stává nutností. Efektivní a ekonomický systém čištění odpadních vod by měl být proto v kontextu energetických úspor založen na třech hlavních cílech:
- minimalizace množství energie potřebné na čištění odpadních vod,
- zajištění energeticky soběstačného čištění odpadních vod,
- snížení negativního dopadu čištění odpadních vod na okolní životní prostředí.
Firma ASIO, spol. s r.o. se touto problematikou úspor zabývá v širokém spektru využití nejenom z hlediska nových procesů úpravy vod (opětovné použití vyčištěné odpadní vody v technologických i jiných procesech, produkce bioplynu), ale i energetických zisků a jejich zpětného využití k výrobě elektrické energie, tepla nebo i chladu (tepelná čerpadla, kogenerace, ORC turbíny, absorbční chladiče,…).
Máme již první zkušenosti z optimalizace provozů ČOV a z výsledků poloprovozních testování odběrů tepelné energie z odpadních vod.
Způsoby jímání tepla
a. odtok z budovyb. kanalizační stoka c. odtok z ČOV
Největšími zdroji tepelné energie jsou mimo čistíren odpadních vod, hotely, školy, restaurace, ubytovny, administrativní budovy a další veřejná zařízení. Také wellness centra, bazény, lázně, a nemocnice. Tady všude je možné získat nezanedbatelná množství tepelné energie a tuto zpětně využít pro vlastní potřebu a snížit tím provozní náklady.
Naše společnost Vám nabízí zpracování energetické optimalizace Vašeho provozu a navrhne Vám varianty možných řešení, které povedou k maximalizaci úspor a minimalizaci investičních a provozních nákladů.
Schéma využití biomasy na čistírnách odpadních vod
Schéma zapojení poloprovozního zařízení
Schéma využití šedých vod
Schéma koloběhu vody v budově
Nové poznatky a možnosti úspor vody a energie
Úvod
Mezi veřejností existuje již povědomí o možnosti dělení vod, přesto je zatím na tuto možnost nazíráno spíše jako na exotickou novinku nehodící se do našich „bohatých“ zemí. Je pravdou, že u nás je stále relativní dostatek levné vody, a tak je využití těchto způsobů okrajovou záležitostí. S rostoucí cenou vody však svého uplatnění určitě dojde. Když si dáme otázku kde, v jaké oblasti, tak si musíme logicky odpovědět, tam kde se to nejvíce vyplatí. Tj. tam, kde za nejmenší náklady dosáhneme největšího efektu. A dojdeme k tomu, že z celé škály možností hospodaření s rozdělenými odpadními vodami se vedle oddělení moči jako perspektivní jeví oblast využití šedých vod, a to zejména v hotelích, nemocnicích, administrativních budovách, sportovních a lázeňských centrech.
Definice šedých vod
Podle DIN 4045 (2003) je šedá voda komunální voda bez fekálií a moče. Např. jsou to vody z van, sprch, umyvadel a výlevek. Za komunální vody od obyvatelstva se považují i vody z hotelů, restaurací a obdobných ubytovacích zařízení a míst, kde se shromažďují lidé. Množství vzniklých šedých vod kolísají od 57 do 111 l/(EO.den).
Aby se zajistila vypovídající hodnota, nabízí se vycházet z toho, kde vody vznikly (nebo na co byly použity). Z toho vzniklo rozdělení na 4 zdroje:
- neseparované šedé vody,
- šedé vody z kuchyní a myček,
- šedé vody z praček,
- šedé vody z umyvadel, van a sprch.
Z průzkumů je zřejmé, že charakteristické je zejména kolísání hodnot, které vyplývá z rozdílného životního stylu. Konstatovat se ale dá, že nejméně zatížené jsou vody ze sprch a mytí. Voda z kuchyní je vzhledem k vyšším obsahům zbytků hodně zatížená. Z těchto poznatků se tedy pak dá vycházet a šedou vodu lze dělit na vhodnou a podmíněně použitelnou pro recyklaci. Použitelná je tedy voda z oblastí umyvadel, van a sprch a podmíněně použitelná z oblasti kuchyně a myčky na nádobí.
V Anglii je dokonce již vydána pro použití šedých vod norma, která zohledňuje jak využití šedých vod, tak i společné využití šedých a srážkových vod. Tato norma také obsahuje požadavky na kvalitu vyčištěné vody s ohledem na její další použití. Rozdíl je v hodnotách pro činnosti, kde vzniká aerosol a kde aerosol nevzniká. Společné využití šedých a dešťových vod je výhodné už i pro rodinný dům. Je ale zřejmé, že daleko větších ekonomických efektů se dosáhne použitím těchto systémů u budov s velkou produkcí a hlavně velkou spotřebou bílých vod.
Projekty využití šedých vod v hotelech a restauracích
Projekty ukázaly, že s využitím nových technologií lze dosáhnout podstatného snížení energie a surovin. Následuje pár hodnot z jednoho realizovaného projektu. Konkrétně se v rámci tohoto projektu v jednom hotelu ověřil sběr, úprava a rozvod upravené vody jako užitkové vody.
Jednalo se o čtyřhvězdičkový hotel, postavený v roce 1981. Hotel má 50 pokojů a 90 lůžek a konají se zde po celý rok různé akce. Restaurace má 100 míst a hotel má 24 zaměstnanců. Hotel byl motivován pro zavedení nového vodního systému a aktivně se do projektu zapojil. V projektu viděl možnost, jak výhledově uspořit za provoz. Na druhé straně si nemohl dovolit přerušit provoz.
Při realizaci projektu byla použita zařízení dostupná na trhu – jak zařizovací předměty, tak i zařízení na úpravu šedých vod. Úpravou vod ze sprch, van a umyvadel byla získána kvalitní, hygienicky nezávadná užitková voda s kvalitou blízkou pitné vodě. Voda byla nazvána v souladu s terminologií DWA bílou vodou. Tato bílá voda našla své uplatnění při splachování toalet, při zalévání, při praní a ukázalo se tak, že je to krok ke snížení nesmyslné spotřeby pitné vody k těmto účelům.
Bilance spotřeby vody v hotelu
Ke zjištění přehledu byla provedena různá sledování, neboť před zahájením projektu nebyly žádné zadávací údaje. Ke zjištění průměrných hodnost bylo zvoleno období, kdy byl hotel zatížen hosty na 80 % a restaurace na 50 %. Dále pak byly doplněny další hodnoty ve spolupráci se zaměstnanci hotelu.
Implementací zařízení na úpravu šedých vod bylo ušetřeno 33 % pitné vody.
Přestavba vodovodní sítě v hotelu
Aby bylo možné projekt realizovat, bylo nutné přeložit odpady z umyvadel a sprch a dále bylo nutné rozvést bílou vodu. Rozvody nebyly umístěny do zdí, což by si vyžádalo velké náklady na obklady, ale do země, kde byla vyřezána drážka. Odvětrání je napojeno na stávající odvětrání kanalizace. Realizace těchto stavebních opatření trvala 10 dnů.
Zařízení na úpravu šedých vod
V současnosti se nejčastěji používá technologické schéma sestávající z MBR reaktoru a zařízení UV desinfekce. Konkrétní zařízení, uvedené výše, obsahuje předčištění šedých vod síty s otvory 3 mm, akumulaci o objemu 2,7 m3, samotná biologie je navržena o objemu 1,4 m3, plocha membrán je zvolena 28 m2 (velikost ok v oblasti ultrafiltrace), permeát je zachycován v zásobní nádrži o objemu 2,7 m3 a voda z této nádrže je recyklována přes UV desinfekci. Do systému je doplňována pitná voda v závislosti na hladině v zásobní nádrži – úprava doplnění je podle DIN EN 1717. Rozvod bílé vody je proveden v tlakovém potrubí.
Závěr
Implementace úpravy šedých vod, příp. použití bílých vod v hotelech a restauracích, se ukázala jako technicky možná. Jak např. ukázal konkrétní projekt, ale i řada dalších studií proveditelnosti, ukazuje se, že např. u hotelů této velikosti lze získat (tedy vyčistit šedou vodu) bílou vodu za cenu kolem 2,5 EUR/m3 – při započtení všech provozních i investičních nákladů. Což, když vezmeme, že šetříme nejen náklady na nákup vody, ale i za její vypouštění, je výhodné již i při dnešních cenových relacích. V budoucnu, kdy se počítá s nárůstem ceny za vypouštění odpadní vody na cca 100 Kč/m3 pak ekonomické vyhodnocení vyjde ještě příznivěji. To stejné platí i pro další objekty s většími možnostmi použití vyčištěné šedé vody.
Poděkování
Některé údaje v článku jsou použity z rešeršních materiálů získaných v rámci projektu TAČR – č. TA01020311 s názvem „Využití šedé a dešťové vody v budovách“, na kterých se firma ASIO, spol. s r.o. účastní spolu s VUT Brno.
Tento článek byl již v plném znění publikován ve sborníku k seminářům ASIO, spol. s r.o. „Pitná voda – novinky a souvislosti … aneb What's NEW? N-nutrients; E-energy; W-water“ v říjnu a listopadu 2012.
Sewage water contains organic compounds, thermal and kinetic energy, the amount is about 9 times higher than is needed for cleaning. The biggest source of heat energy are beyond the wastewater treatment plants, hotels, schools, restaurants, hostels, administrative buildings and other public facilities. Also, a wellness center, swimming pools, spas, and hospitals.
