Lapáky tuků

Dochází tak velmi často k tomu, že všichni účastníci vědí, že požadované hodnoty nejsou dosažitelné. Otázkou je, jestli by se situace měla řešit zvýšením technické úrovně lapáků (a tedy i vyššími pořizovacími náklady) anebo úpravou požadavků na odtokové koncentrace. Obecně platí, že tam, kde je opravdu něco důsledně vyžadováno, tam se řešení najde …

Je obecně známo, že tuk v kanalizaci působí problémy, a to jak mechanické – zanášení kanalizace, tak i hygienické – zápach. Stejně tak působí problémy i v samotném procesu čištění na čistírnách odpadních vod tím, že prochází čistírnou a zhoršuje sedimentační vlastnosti kalu a následně tedy i odtokové parametry. U malých ČOV může i podstatně ovlivnit pH a tak inhibovat biologické procesy.

Asi se tedy všichni shodnou na tom, že je třeba tuk z odpadních vod separovat. Otázkou pak ale je, kde - zda u zdroje nebo před čistírnou, a na jakou úroveň. Do debaty tak vstupují nejen technická témata, ale i střet zájmů podnikatelských subjektů a nakonec i možnosti města, obce nebo státu.

2. Lapáky tuků z pohledu dnešních technických norem

Z debaty o celkovém postavení a funkci lapáků je, pokud chceme vycházet z technických norem, asi nejdůležitější věta: „Lapák tuků je zařízení sloužící především k ochraně kanalizace před mechanickými problémy při zalepování potrubí tukem.“ Tj. v normách se nic neříká o přípustných koncentracích znečištění, které by lapák měl garantovat, ani nic o odstranění rozpuštěného nebo emulgovaného znečištění. Lapák tuků je definován jako zařízení pro odlučování, které se skládá zpravidla z kalového prostoru, prostoru pro odloučení tuků, zásobního prostoru na odloučený tuk a, pokud je to požadováno, i ze zařízení na odběr vzorků. Zařízení je tedy zjevně určené ke gravitačnímu odlučování tuku z přitékající znečištěné vody, ve kterém na základě rozdílu měrných hmotností mezi odlučovanou látkou a nosnou tekutinou, a na základě zmenšení rychlosti proudění, dochází k odlučování tukových částic jejich vynášením k hladině. Vhodnost lapáku z hlediska jeho použití s ohledem na kapacitu je dána jmenovitou velikostí (NG). Je to bezrozměrné číslo udávající ověřenou schopnost lapáku zachycovat tuky a oleje při odpovídajícím průtoku. Určení jmenovité velikosti je výsledkem zkoušky typu uskutečněné dle ČSN EN 1825-1.

Minimální požadavky jsou uvedeny v ČSN EN 1825-1. Vedle konstrukčních a materiálových požadavků, např. víko musí odpovídat ČSN EN 128, jsou zde požadavky na minimální velikost jednotlivých prostorů zabezpečující funkčnost lapáku. Aby v praxi nedocházelo k záměně jednotlivých jmenovitých velikostí (NG), je třeba posoudit, zda objemy odpovídají proklamovaným jmenovitým velikostem. Objem kalového prostoru by měl být minimálně 100×NG (v litrech), objem odlučovacího prostoru 240×NG a objem zásobního prostoru 40×NG. Celkem tedy objem vody v lapáku by měl být minimálně 400×NG. Z toho vyplývá, že např. lapák s deklarovanou jmenovitou velikostí NG 2 by měl mít celkový objem asi 800 l. Podle nové EN nemusejí být prostory od sebe konstrukčně odděleny, ale celkový objem vyhovět musí.

3. Posouzení volby vhodné jmenovité velikosti

Postup, jak zvolit odpovídající jmenovitou velikost (NG), je uveden v ČSN EN 1825-2. Výpočet jmenovité velikosti lapáků tuků by měl být součástí technické zprávy projektové dokumentace. Správně se provádí tak, že ze dvou výpočtů jmenovité velikosti uvedených v normě, tj. podle vybavení objektu a podle účelu objektu a počtu jídel, se vybere nejpříznivější varianta. Výsledkem výpočtu je vhodná minimální jmenovitá velikost. Použitý lapák pak musí mít jmenovitou velikost stejnou nebo větší. Takže ani výpočet při návrhu správné jmenovité velikosti nic neříká o koncentracích a v podstatě přiřazuje zdroji odpovídající objemy pro mechanické odstranění tuků.

4. Nekompatibilnost normy a požadavků legislativy

Nekompatibilnost spočívá hned v několika aspektech:

• Lapák tuků navržený podle normy není určen na odstranění emulgovaných látek, ale požadavek kanalizačního řádu obvykle obsahuje požadavek na celkový obsah EL – emulgovaných a neemulgovaných, a navíc i např. na CHSK, BSK a případně i další ukazatele.
• Lapák tuků není zkoušen a v podstatě ani neexistuje oficiální metodika, která by prokazovala účinnost lapáku po stránce odstranění emulgovaných EL a dalších ukazatelů, a tak garance výrobce v tomto směru je neporovnatelná s garancemi jiných výrobců.

4.1 Obvyklé požadavky na parametry pro vypouštění

Města v ČR mají v kanalizačních řádech požadavek na obsah EL od 10 do 100 mg/l, přičemž tyto hodnoty by se přibližovaly realitě pouze v případě, kdy by se jednalo o nerozpuštěné, neemulgované formy. Na druhé straně požadavek na přísné hodnoty má své opodstatnění – nechceme, aby se zanášela kanalizace, a nechceme, aby se zhoršovala funkce ČOV. Zajímavostí je, že v ČR nemají velké ČOV, na rozdíl od Německa, na nátoku lapáky tuků.

4.2 Reálné hodnoty dosahované lapáky tuků

U dobře fungujících a udržovaných mechanických lapáků jsou hodnoty na odtoku zpravidla kolem 200 mg/l EL. Dosažení nižších hodnot menším zvětšením lapáku apod. není, s ohledem na používané emulgační prostředky, reálné. Stačí si udělat jednoduchý pokus – namíchat si doporučený vhodný mycí prostředek podle návodu, nechat v tomto roztoku zemulgovat tuk a pak změřit koncentraci. Výsledná koncentrace určitě nebude nižší než 200 mg EL/l. S lepšícími se schopnostmi emulgace (každý nový prostředek to prezentuje) by pak logicky měla být koncentrace ještě vyšší. Nižší hodnoty je tak možno dosáhnout pouze vyšším naředěním, což je ale v rozporu se zákonem.

4.3 Jak je tento rozpor řešen v současnosti?

Správce kanalizace většinou nekontroluje provoz, a tak je v podstatě z hlediska investora potřebné získat hlavně stavební povolení. K tomu je potřeba prohlášení výrobce nebo údaj v projektu a vhodně zvolená polopravda to zabezpečí – „obsah neemulgovaných EL bude dosahovat hodnot požadovaných kanalizačním řádem“ – což je zpravidla pravda, ale co není, je to, že je požadován celkový obsah EL. No, a protože všichni vědí, jak to je, tak to úřad přehlédne …

Když pak u větších provozů, případně po nějakém problému v kanalizaci, správce kontroluje odtok, tak vyhovujících koncentrací se pak dá dosáhnout odběrem vzorku bezprostředně po vyčištění lapáku a jeho naplnění čistou vodou nebo prostě ředěním, i když je to výslovně zakázáno …

4.4 Možné scénáře, jak uvést možnosti a požadavky do pořádku

4.4.1 Varianta I – zreálnění požadavků

V podstatě německý přístup vycházející z reálných možností na jedné straně a nejefektivnějšího přístupu na straně druhé. V německé směrnici ATV A115 je v podstatě uvedeno, že pokud je umístěna co do velikosti správná jmenovitá velikost, a pokud jsou dodržovány požadavky na údržbu, pak jsou splněny i parametry pro vypouštění. Jednoduché, logické, praktické – zachytí se to, co se může zachytit a odpad je odvezen a zlikvidován (většinou tak, že je zdrojem elektrické energie).

Pro srovnání náš „farizejský přístup“ – požadujeme nedosažitelné hodnoty, ty pak nejsou dosahovány. A to hlavní – nikdo nekontroluje, kam mizí odpad. Často je likvidován tak, že obsah lapáku je odčerpán do kanalizace za lapákem…

4.4.2 Varianta II – přizpůsobení zařízení

Změna konstrukce lapáku – pokud vychází ze vzorce pro navrhování, pak by účinnost měla být funkcí objemu, teploty a schopnosti odstranit co nejvíce NL.

Objem – zajímavostí je, že v Rakousku se v poslední době řeší občasný požadavek na odtokovou koncentraci 100 mg EL/l tak, že se navrhuje dvojnásobný objem. Je zřejmé, že tak velké zvětšení objemu určitě vliv na snížení hodnot mít bude, je však diskutabilní, zda bude v praxi dosaženo požadované koncentrace – jestli to zase není jen zbožné přání podpořené výpočtem trojčlenkou (dvojnásobný objem = poloviční odtoková koncentrace).

Další možností je změna, snížení, teploty – k tomu dochází jednak zvětšením objemu, jednak pak vložením výměníku odebírajícího teplo z lapáku. Což je nápad, který zabíjí dvě mouchy jednou ranou – vody z kuchyně totiž patří k těm nejteplejším, a tak odebírat teplo může být docela energeticky zajímavé. A pár mg/l EL se tím také navíc odstraní.

Další variantou je odstranění většího množství NL, na kterých bývají EL navázány. Možností je zařazení procesu flotace nebo elektroflotace. Elektroflotace vypadá na první pohled velmi jednoduše, zpravidla je však problém v tom, jak zabezpečit údržbu elektrod. Flotace pak zase něco stojí, a tak je otázkou, zda si budeme něco nalhávat nebo budeme ochotni zaplatit něco navíc.

Technické řešení je k dispozici, a tak je už jen na úřednících, zda najdou odvahu změnit požadavky nebo požadovat řešení odpovídající současným požadavkům…

5. Požadavky na provozování

Požadavky na provozování lze rozdělit do několika podoblastí. Jedna se týká hygieny obsluhy a druhá likvidace kalů.

5.1 Likvidace kalů

Vodoprávní řád nebo správce kanalizace by měl požadovat vedení záznamu o provozu zařízení (provozní deník), ve kterém budou uvedeny činnosti související s jeho provozem (údržba, odkalení, opravy) a který bude na požádání předložen vodoprávnímu úřadu a budou k němu k dispozici i doklady o likvidaci odpadů. Dokladování čištění lapáku by byla mnohem důležitější a průkaznější činnost z hlediska vlivu na kanalizaci než odebírání vzorků. Odebírání vzorků jen bere peníze provozovateli, které pak nemá na likvidaci odpadů.

5.2 Hygiena obsluhy

Další důležitá oblast. Měli jsme školení pro správu věznic – tam nám říkali, že u nich to není problém, prostě tam pošlou vězně, aby lapák vyčistili. Horší situace, a nejen z hlediska pocitu obsluhy, je např. v nemocnicích, kde je při čištění lapáku problémem nejen zápach, ale i možnost kontaminace dopravních cest. Lapáky by tedy měly vedle zachycení tuků umožňovat i bezkonfliktní odstranění jejich obsahu.

5.3 Možná konkrétní řešení

5.3.1 Lapáky tuků s čerpáním zachyceného znečištění

Stále častěji patří mezi požadavky investorů to, aby při vyklízení lapáku nedocházelo k obtěžování přilehlých prostor zápachem a ke znečištění při transportu zachyceného odpadu. Proto se některé lapáky umístěné v technických podlažích nebo sklepech navrhují tak, že lapák je propojen potrubím s odběrným místem vně budovy. Obsah lapáku je pak možno vyprázdnit přímo fekálním vozem nebo, častěji, čerpadlem umístěným u lapáku a ovládaným ze skříňky v místě napojení na fekální vůz. Některé lapáky pak dokonce mají i celý vlastní program sestávající z prázdnění, výplachu a napuštění čistou vodou. V takovém případě pak obsluha vůbec nepřijde s obsahem lapáku do styku.

Prakticky se odtah obsahu lapáku provádí tak, že se fekální vůz připojí k vyústění potrubí na fasádě domu (obvykle řešeno jako skříňka, ve které je i ovládání čerpadla lapáku) a obsah se odčerpá čerpadlem umístěným přímo u zařízení.

5.3.2 Lapáky tuků s biologickou degradací tuků

Poměrně často se lze potkat s reklamou na biologické preparáty odstraňující tuky. Představa, že nasypu nebo naleju přípravek a tuk zmizí, je hodně zjednodušená a zkreslená. Protože jsme se touto tématikou poměrně podrobně zabývali, dovolím si přidat několik závěrů. Experimenty ukázaly, že rozklad tuků probíhá pouze v aerobním prostředí a že tedy nasypání přípravku do lapáku tuků problematiku snížení obsahu tuků neřeší, pouze vede k emulgování tukové vrstvy.

Na druhé straně se ukázalo, že účinnost zkoušených přípravků byla obdobná a že použití přípravků k redukci obsahu tuků je možné. Pro jejich použití však musí být vytvořeny vhodné technologické podmínky – zejména je nutné aerobní prostředí a dostatečně dlouhá doba zdržení. V podstatě pak lapák tuků vypadá jako malá domovní ČOV – skládá se ze dvou částí, z nichž jedna je provzdušňovaná.

5.3.3 Lapáky tuků s vestavěným výměníkem

Podstata spočívá v tom, že se do lapáku tuků, resp. do nádrže, umístí výměník tepla, který odvádí teplo, a tedy ochlazuje obsah lapáku. Čištěná teplá voda je tak po přítoku do lapáku ochlazena chladnější vodou v lapáku, čímž se zvýší jeho účinnost, neboť při nižších teplotách dochází k lepšímu gravitačnímu odstranění tuků z protékající vody a jejich vyloučení na hladině.

5.3.4 Lapáky tuků s flotátorem

Flotace je fyzikální děj, při kterém dochází k vynášení pevných, ve vodě suspendovaných částic jemnými bublinkami vzduchu na hladinu. Na hladině se postupně vytváří kompaktní vrstva zhuštěného kalu.

Odtokové koncentrace se tak sníží jak snížením teploty v lapáku, tak i koagulací částeček tuků v pěně v lapáku. Z hodnot naměřených v praxi na lapácích s vloženým flotátorem se dá usuzovat na snížení odtokových koncentrací až na polovinu oproti klasickým gravitačním lapákům.

5.3.5 Elektroflotace

Jedná se o lapák obdobné konstrukce jako je lápak s flotátorem, navíc jsou zde ale umístěny elektrody odolné vůči elektrolýze. K nim je připojen zdroj stejnosměrného napětí 4–6 V. Elektrolýzou se vytvářejí přímo z odpadní vody v celé ploše nádrže velmi jemné bublinky vodíku a kyslíku. Tím, že jsou extrémně malé, mohou optimálně přilnout k částečkám nerozpuštěných látek nebo kalu, případně k vločkám hydroxidů, a jako plováky tak vytvořit vztlak nezbytný pro separaci. Účinnost elektroflotace je teoreticky ještě vyšší než u klasické flotace – problém je v tom, jak zajistit bezproblémový a bezúdržbový provoz elektrod.

6. Závěr

Správci kanalizací i vodohospodářské orgány by si měli uvědomit, že přehnané požadavky k zlepšení stavu nevedou. V zahraničí se osvědčil postup uvedený např. v ATV A115, tj. pro malé zdroje stačí mechanické předčištění na jednoduchých lapácích, protože i vyšší koncentrace při malém množství není problémová a naopak u velkých zdrojů je třeba vyžadovat nízké koncentrace. Jednak proto, že při velkém množství vypouštěné vody je i nízká koncentrace problémová, jednak z důvodů ekonomických. V ekonomice velkého podniku nebo velkovýrobě se flotace či jiný způsob neprojeví tak drasticky, jako by se projevil např. u malé restaurace.

Poděkování

Nové poznatky z provozování vertikálních filtrů zjistil kolektiv řešitelů výzkumného projektu Technologické agentury České republiky ev. č. TA02021032 „Anaerobní separátor nerozpuštěných látek a nutrientů“.

Požadavky na parametry pro vypouštění – postup uplatňovaný v Německu

Poznámka: Níže je uveden postup, který je uplatňován v Německu. Na základě naší zkušenosti se dá předpokládat, že pokud by oleje a tuky byly neemulgované, pak by se na lapácích konstruovaných dle EN 1825-1 dosahovaly hodnoty do 10 mg/l EL. Stále lepšící se emulgační schopnost mycích prostředků má však za následek, že výsledná hodnota koncentrace je především funkcí emulgační schopnosti mycího prostředku a množství vody. Pak reálná hodnota odtokového parametru dobře fungujícího lapáku bude kolem 200 mg/l EL. Pro zajímavost je přiložena část komentáře k ATV A 115, což je směrnice, podle které se v Německu vytvářejí kanalizační řády.

Požadované hodnoty na výstupu ze zařízení podle ATV A 115 (včetně komentáře):

1) Netěkavé nebo málo těkavé lipofilní látky (např. zmýdelnitelné oleje, tuky)
a) přímo odlučitelné (neemulgované) 100 mg/l
b) pokud množství a druh odpadní vody při dimenzování odlučovačů podle DIN 4040 vedou ke jmenovité velikosti alespoň 10, pak veškeré 250 mg/l (viz výpočet na konci přílohy)

Ad 1) Netěkavé nebo málo těkavé lipofilní látky

Pojem byl převzat z analytických postupů DIN 38409-H17, se kterými je tento parametr v souladu. Přičemž se extrahuje vzorek odpadní vody nepolárním rozpouštědlem. Extrakt se odpaří, usuší a zváží. Tímto způsobem budou zahrnuty vedle živočišných a rostlinných tuků např. také minerální mazací oleje, vosky, parafíny nebo změkčovadla, které ovšem většinou nemají velký význam. Omezení slouží k tomu, aby se vyhnulo:

1. usazování a ucpávání kanalizační sítě,
2. vyplavování tuků na ČOV,
3. tvoření plovoucího kalu nebo zbytnělého kalu při biologickém čištění.

Používá se v principu pro všechny zdroje tuků, ale v praxi se u malých provozů (např. restaurace s méně než 200 jídly za den) nepoužívá. Větší provozy (např. hotely, nemocnice, nebo jatka) musí svou odpadní vodu vést přes normovaný odlučovač tuku, kde se tuk, pokud obsahuje částečky větší než 20 μm, odstraní (přímo odlučitelné lipofilní látky). Tímto způsobem se dále zamezí tomu, aby se tuk ve fázi, kdy plave, dostal do kanálu a tam vedl k poruchám.

Ad a) přímo odlučitelné

Ukazatel je dle pravidel fungujících odlučovačů tuku dobře dodržitelný a slouží tudíž ke kontrole jejich funkce. Analyzační postup DIN 38409-H19, kterým jsou přímo odlučitelné podíly stanoveny, simuluje odlučovač tuku v laboratoři. Extrahuje se pouze vyplavaná fáze po určité pevně stanovené době.

Bohužel je tato metoda opravdu zdlouhavá, a proto pro rutinní kontrolu málo vhodná.

Ad b)

Velký díl tuků se nachází v emulgované nebo suspendované formě jako částečky menší než 20 μm. Kvůli emulgátorům, které jsou jako přídavné látky potravin velice rozšířené, kvůli tenzidům z pracích a mycích prostředků nebo kvůli vysoké teplotě vody zůstávají často vysoce koncentrované tukové emulze zpočátku stabilní. Ovšem když se zředí a ochladí, mohou se štěpit.

Vysoké obsahy tuku mohou kromě jiného zamezit přijímání kyslíku aktivovaným kalem a zhoršit jeho usazovací schopnost. Na základě toho by se také měl omezit celkový obsah lipofilních látek.

Omezení je ovšem potřebné jen při vysokých množstvích, proto by měl platit pouze pro střední a velké provozy. Takovými provozy se rozumí provozy, jejichž lapák tuku je větší než jmenovitá velikost 10. Jmenovitá velikost je definována v EN 1825-1. V ČSN EN 1825-2 jsou popsány rozměry, výstavba a provoz. Potom jsou, např. u restaurací, které vydávají více než 1 000 jídel denně, nebo zpracoven masa, které zpracují týdně více než 35 kusů dobytka, požadovány jmenovité velikosti nad 10. Další odkazy jsou v informaci ATV-M 167.

Ukazatel se zakládá na zkušenosti, že domovní odpadní vody obsahují asi 40 mg/l tuku a že obsah tuku do 60 mg/l v odpadní vodě přitékající na ČOV aktivovanému kalu neškodí. Pro přítok, který tvoří do 10 % celkového přítoku, se počítá přípustná přívodní koncentrace podle rovnice: