Zpětné využití šedé vody v budovách
Tento článek představuje příklad na zpětné využití šedé vody v domácnosti. Uváděný původní experiment poskytuje údaje, které jsou důležité pro znalot technických, ekonomických a zdravotních parametrů. Výzvou je definování přijatelné kvality vody v porovnání s jinými existujícími posudky.
Abstrakt
Zvyšovanie spotreby vody a súčasný pokles zrážok v niektorých častiach Európy vedie k opatreniam na úsporu vody. Medzi nimi sú v súčasnosti široko používané zariadenia na úsporu vody a inštalácie ako prevencia proti jej únikom. Opätovné použitie dažďovej vody a úprava sivej vody sú metódy, ktoré budú čoraz rozšírenejšie. Opätovné použitie sivej vody má výhodu v tom, že túto techniku je možné využiť na miestach, kde je každodenná obava o výskyt vody.
Tento článok predstavuje príklad na spätné využitie sivej vody v domácnosti. Uvádzaný pôvodný experiment poskytuje údaje, ktoré sú dôležité pre znalosť technických, ekonomických a zdravotných parametrov. Výzvou je definovanie prijateľnej kvality vody v porovnaní s inými existujúcimi posudkami, ako je pitná voda alebo požiadavkami verejných kúpeľov. Možné použitie bude závisieť od týchto parametrov a ich akceptovaniu zdravotnými úradmi.
1. Stav techniky opätovného využitia sivej vody
1.1. Dôvody opätovného využitia sivej vody
Spotreba vody v priemyselných krajinách sa značne zvyšovala do tej doby, než bol prevzatý koncept udržateľného rozvoja a začala jeho aplikácia v oblasti technických zariadení budov. Teraz sa v Európe spotreba vody ustálila na hodnote 150 l/osobu/deň zatiaľ čo v Severnej Amerike je spotreba vody stále na hodnote 300 l/osobu/deň. Uvedomovanie si zriedkavosti vody v niektorých regiónoch sveta a lepší manažment vodných zdrojov podľa princípov udržateľného rozvoja vedie k lepšej kontrole spotreby vody v budovách. Rozdielne riešenia ako používanie úsporných zariadení na vodu (dvojité nádoby toaletného splachovača, tlakové redukčné systémy, splachovacia páka) alebo znovupoužitie dažďovej alebo sivej vody sú v súčasnosti bežné. Hoci v Nemecku sa sivá voda všeobecne využíva, jej opätovné použitie vo Francúzsku nie je populárne kvôli obozretnosti zdravotných úradov. Na obrázku č. 2 je vysvetlené, prečo je opätovné použitie sivej vody také zaujímavé. Porovnanie pravej a ľavej časti obrázku č. 2 ukazuje vyváženosť medzi zdrojom (sivá voda z kúpeľne) a jej možným opätovným využitím na splachovanie toaliet, pre práčky a zavlažovanie záhrad. Po prvom experimente v administratívnej budove nasledovala prvá inštalácia v rodinnom dome vo Francúzsku. CSTB tento experiment sledoval za účelom zozbierania hodnôt rôznych parametrov a zhromaždenie informácií pre zdravotné úrady.
Obrázok č. 1: Spotreba vody
Obrázok č. 2: Distribúcia použitia vody
1.2. Kvalita vody a jej kontrola
Je ťažké požadovať rovnaké kritériá kvality od sivej vody ako od vody určenej pre osobnú spotrebu. Po technickej a ekonomickej stránke to nie je rentabilné. Avšak, inštalácia druhého potrubného systému v budove za týmto účelom nás núti položiť si otázku o kvalite tejto vody. Pre splachovanie toalety, pranie oblečenia a zavlažovanie záhrady sa odporúča použitie vody s rovnakými kritériami ako má voda na osobnú hygienu (viď tabuľka č. 1). Okrem toho, Nemecko zaviedlo špecifické smernice pre aplikovanie týchto téz, kde sú zavedené vážnejšie kritéria pre Pseudommona aeroginosa (menej ako 1/ml).
| Pitná voda | Voda na kúpanie | ||
|---|---|---|---|
| Smernica 98/83/CE | Smernica 2007/7/CE určená na anulovanie 76/160/CE koncom roka 2014 | Smernica 76/160/CE | |
| Počet kolónií 22°C | 100/ml | ||
| Počet kolónií 37°C | 20/ml | ||
| Koliformné baktérie celkovo | 0/100ml | <10000/100ml | |
| Escherichia-coli | 0/100ml | Medzi 500 až 1000 UFC/100ml | Fekálne koliformné baktérie <2000/100ml |
| Enterokok | 0/100ml | Medzi 500 až 1000 UFC/100ml | Fekálne koliformné baktérie <100/100ml |
| Anaeróbna baktéria redukujúca sulfát | 0,5/ml | ||
| Legionella | 1000 UFC/l | ||
| Pseudomona aeruginosa | 0/250ml | ||
| Staphylocoques | 0/100ml | ||
| Povrchové aktívne materiály | Medzi 0,3mg/l a žiadnou trvalou penou | Medzi 0,3mg/l a žiadnou trvalou penou | |
| Amoniak dusíka | 0,1mg/ml | ||
| Vodivosť | <2500 | ||
| Farba | Prijateľná pre spotrebiteľa bez výrazných zmien | Bez výrazných zmien | Bez výrazných zmien |
| Zakalenosť | 1 NFU | ||
| Chuť a óder | Prijateľné | ||
| Tvrdosť | >15°F | ||
| Dusičnany | 50 mg/l | ||
| Dusitany | 0,5 mg/l | ||
| Oxidačnosť | 5 mg/l O2 | ||
| pH | Medzi 6,5 a 9 | Medzi 6 a 9 | |
| Železo | 200 μg/l | ||
| Minerálne oleje | Medzi 0,3 mg/l a bez viditeľného povlaku na povrchu vody | ||
| Fenoly | 0,005 mg/l | ||
| Transparentnosť | Medzi 1 a 2 m | ||
| Rozpustený kyslík | 80 až 120% nasýtenia | ||
| Premenlivý zostatok | Nie | ||
Tabuľka č.1: Porovnanie smerníc pre pitnú vodu a vodu na kúpanie
1.3. Existujúce metódy
Recyklovanie sivej vody začalo v roku 1970. Prvé systémy boli vyvinuté v NASA a používali filtráciu rozsievkovej zeminy s aktívnou uhlíkovou absorpciou. Metódy úpravy môžu byť rozdelené do dvoch rozdielnych skupín: fyzikálno-chemické a biologické
- Fyzikálno-chemické metódy úprav: pieskové filtre a membrány (mikrofiltrácia a ultrafiltrácia). Tieto metódy sú zvyčajne spojené so zariadeniami s UV žiarením pre konečnú dezinfekciu. Membránové filtračné systémy sú výkonnejšie ako pieskové filtre, pretože eliminujú znečistenie organickými látkami a zakalenosť. Vytvárajú spotrebu elektrickej energie (hlavne pre dosiahnutie dostačujúceho tlaku).
- Biologické ošetrujúce metódy: pôsobia ako mikroorganizmy schopné rozkladu materiálov. Môžu byť membránové bioreaktory alebo aeróbne biologické filtre. Tieto biologické metódy dovoľujú primeranú redukciu celkových koliformných baktérií, nepotrebujú spotrebu elektrickej energie pretože nie je nutný žiaden nárast tlaku. Potrebujú ale dodatočnú dezinfekciu.
Obrázok č.3: Zariadenie na úpravu sivej vody
2. Skúšobný systém
2.1. Popis
Dom, kde je vykonaný experiment, je rodinný dom so šiestimi miestnosťami a 125m2 obytnej plochy. Zdravo-technická inštalácia zahrňuje dve kúpeľne (jedna vaňa, sprchovací kút a dve umývadlá), dve toalety, z ktorých jedna má umývadlo, jedna kuchyňa s výlevkou a umývačkou riadu. V suteréne sa nachádza práčovňa s práčkou a vaňou na pranie. Sivá voda je zozbieraná zo sprchy a umývadiel. Po ošetrení je táto voda použitá v práčke, vani na pranie a v záhradnom zavlažovacom systéme. Zariadenie na ošetrovanie sivej vody je na obrázku č.3. Je to relatívne veľké zariadenie, ktoré sa ťažko inštaluje do úzkych priestorov. Sivá voda sa do zariadenia dostáva cez PVC rúrky, dodatočná pitná voda sa dostane do zariadenia prostredníctvom medených rúrok, a upravená voda vychádza zo zariadenia prostredníctvom ďalších medených rúrok natretých na zeleno a s nápisom "nepitná voda".
Jednotlivé kroky v procese úpravy:
- Primárny filter, určený na eliminovanie hrubých nečistôt ako sú vlasy alebo plyše. Je vybavený s ohľadom na prepláchnutie.
- Prvá komora je určená na ošetrenie vody. Obsahuje substrát, na ktorom rastú. mikroorganizmy v aeróbnych podmienkach
- (taktiež číslo 2 na obrázku 4) druhá komora je tiež určená na ošetrenie vody. Má rovnakú úlohu ako prvá komora a tvorí druhú úroveň v procese.
- UV lampa, inštalovaná na vstupe upravenej vody do kontajneru čistej vody.
Obrázok č.4: Princíp fungovania zariadenia na úpravu sivej vody
2.2. Inštalácia
Na obrázku č.5 je znázornená typická inštalácia systému
Obrázok č.5: Typická ištalácia systemu
2.3. Dopad na potrubný systém v dome
Obrázok č.6 ukazuje inštaláciu pred a po inštalácii recyklácie sivej vody, obzvlášť modifikácia kvôli prevencii spätného prúdenia. Na ľavom obrázku, recyklovaná voda môže byť zmiešaná s pitnou vodou vo vodovodnej batérii. Okrem toho, úroveň vodovodnej výustky je nižšie ako úroveň prietoku, ktorá vytvára riziko spätného nasatia použitej vody vo výlevke do potrubia pitnej vody. Na pravom obrázku, sú inštalované dve vodovodné batérie, každá z nich je samostatne pripojená na osobitné vodovodné potrubie a vodovodné výustky sú minimálne 2 cm nad úrovňou pretečenia výlevky. Označenie úžitkovej vody je viditeľné na potrubí recyklovanej vody a potrubie je natreté na zeleno.
 |
 |
3. Experimentálne výsledky
3.1. Rozbor vody
Rozbor vody bol vykonaný počas prvého mesiaca v týždňových intervaloch a neskôr raz za mesiac až do 1.Marca 2007. Výsledky sú uvedené v tabuľke č.2 pre sivú vodu a v tabuľke č.3 pre upravenú vodu. Sivá voda obsahuje koliformné organizmy, enterokoky a pseudomony, všetky boli odstránené úpravou vody okrem pseudonomy, vyplývajúc z analýzy zo 4. Decembra. Zakalenosť sivej vody je zahrnutá medzi 7 a 146. V porovnaní s procesnými špecifikáciami, analýzy pre upravovanú vodu sú v zhode s kvalitou vody používanej pre osobnú hygienu, danými európskou smernicou 76/160/CE a tabuľkou č.3 v špecifikácii danej v štúdii H201 nemeckej Fachverienigung Betriebs-und Regenwassernutzung. Pseudonoma už nebola objavená počas alebo po analýze z 1.marca. Zakalenosť je zahrnutá medzi 2 a 4.
| Dátum | 04/12/2006 | 11/12/2006 | 18/12/2006 | 08/01/2007 | 15/02/2007 | 01/03/2007 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| pH | 7,4 | Neuskutočnené meranie | 7,7 | 7,7 | ||
| Teplota [°C] | 14 | 13 | 15 | |||
| Zakalenosť [NTU] | 7.58 | 18.00 | 85.50 | 146 | 42.2 | |
| Koliformné baktérie celkovo [n/100ml] | 1 900 000 | >100 000 | 3 600 000 | 370 000 | 114 000 | |
| Termotolerantné koliformné baktérie [n/100ml] | 104 000 | >100 000 | 65 000 | 5 400 | 800 | |
| Enterokoky [n/100ml] | 20 | <10 | ||||
| Pseudomona Aeruginosa [n/100ml] | 114 | |||||
| Legionella [UFC/l] | ||||||
| Legionella Pneumophila [UFC/l] | ||||||
| Nitrogen Kjeldahl [NTK][mg/l] | ||||||
| Fenoly [mg/l] | ||||||
| Ortofosforečnan [PO4] [mg P/l] | ||||||
| Salmonela | Absencia | |||||
| Aniónové detergenty [mg/l LAS] | ||||||
| Katiónové detergenty [mg/l] | ||||||
| Neiónové detergenty [mg/l] |
Tabuľka č.2: Výsledky rozboru sivej vody
| Dátum | 04/12/2006 | 11/12/2006 | 18/12/2006 | 08/01/2007 | 15/02/2007 | 01/03/2007 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| pH | 7,8 | 7,2 | 7,4 | 7,8 | ||
| Teplota [°C] | 16,2 | 14 | 12,5 | 14 | ||
| Zakalenosť [NTU] | 4,22 | 2,49 | 2,13 | 4,17 | 2,52 | |
| Koliformné baktérie celkovo [n/100ml] | <100 | <100 | 0 | 0 | 0 | |
| Termotolerantné koliformné baktérie [n/100ml] | <100 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| Enterokoky [n/100ml] | <2 | 0 | ||||
| Pseudomona Aeruginosa [n/100ml] | 6200 | Nemerateľné | 100 | |||
| Legionella [UFC/l] | Nenamerané <500 | Nenamerané <500 | ||||
| Legionella Pneumophila [UFC/l] | Nenamerané <500 | Nenamerané <500 | ||||
| Nitrogen Kjeldahl [NTK][mg/l] | 12 | 2 | ||||
| Fenoly [mg/l] | <0,01 | <0,01 | ||||
| Ortofosforečnan [PO4] [mg P/l] | <2,5 | 2 | ||||
| Salmonela | Absencia | Absencia | ||||
| Aniónové detergenty [mg/l LAS] | <0,1 | <0,1 | ||||
| Katiónové detergenty [mg/l] | 0,5 | 0,6 až 1,5 | ||||
| Neiónové detergenty [mg/l] | 0,4 | 0,1 |
Tabuľka č.3: Výsledky rozboru upravenej vody
3.2. Použitie vody
Boli nainštalované dva vodomery, jeden na vstupe dodatkovej pitnej vody a druhý na vstupe upravenej vody (obrázok 7). Porovnanie oboch vodomerov nás vedie k porozumeniu, ako často je pitná voda nevyhnutná okrem upravenej sivej vody, pre uspokojenie objemových potrieb.
Obrázok č.7: Vodomery
Namerané vodné objemy sú zmapované na obrázkoch 8 a 9. Sčítanie týchto objemov medzi 15. Februárom a 1. Marcom 2007 o 9:45 hod. sa rovná 1285 litrom upravenej vody a 0 litrom pitnej vody. Medzi 1. Marcom a 15. Marcom o 10:45 hod. je úhrn 1718 litrov upravenej vody a 11 litrov pitnej vody. Táto dodatočná spotreba pitnej vody zodpovedá popisu zo 4. Marca a nasleduje spotreba upravenej vody (tabuľka 4).
| Dátum a hodina | Teplota [°C] Komora pre predprípravu | Teplota[°C] Kormora pre prípravu | Vodomer | Meradlo zostatkovej vody |
|---|---|---|---|---|
| 04/03/07 21:02 | 18,02 | 16,8 | 0 | 0 |
| 04/03/07 21:03 | 18,4 | 16,9 | 3 | 0 |
| 04/03/07 21:04 | 18,4 | 16,8 | 0 | 3 |
| 04/03/07 21:05 | 18,5 | 16,8 | 0 | 0 |
| 04/03/07 21:06 | 18,2 | 16,8 | 5 | 1 |
| 04/03/07 21:07 | 18 | 16,8 | 0 | 3 |
| 04/03/07 21:08 | 17,8 | 16,8 | 0 | 1 |
| 04/03/07 21:09 | 17,8 | 16,8 | 0 | 0 |
| 04/03/07 21:10 | 18,1 | 16,8 | 0 | 0 |
| 04/03/07 21:11 | 18,4 | 16,8 | 0 | 0 |
| 04/03/07 21:12 | 18,2 | 16,8 | 0 | 0 |
| 04/03/07 21:13 | 18,1 | 16,8 | 2 | 2 |
| 04/03/07 21:14 | 18 | 16,8 | 0 | 1 |
| 04/03/07 21:15 | 17,8 | 16,8 | 0 | 0 |
Tabuľka č.4: Množstvo vody a teploty namerané 4. Marca 2007 o 21. hodine
3.3. Teplota
Teplotné merania počas obdobia jedného mesiaca sú znázornené na obrázku č.8 (od 15.Februára do 1.Marca) a na obrázku č.9 (od 1.Marca do 15.Marca). Teplotné maximum v komore pre predbežnú úpravu vody odzrkadľuje teplotu sivej vody prichádzajúcej zo sprchy. Teplota v komore pre predbežnú úpravu kolíše rovnako. V obidvoch komorách sa teplota ustáli na približne 15°C, ktorá nie je priaznivá pre rozmnožovanie patogénnych organizmov a pre dobré fungovanie procesu úpravy vody.
4. Zhrnutie
Opätovné použitie sivej vody je cestou ako šetriť vodou. Štatistiky spotreby vody ukazujú dobrú adekvátnosť medzi množstvom sivej vody vyrobenej použitím spŕch a umývadiel s plánovaným použitím v toaletných splachovačoch, v práčkach a na zavlažovanie záhrady. Tento prvý pokus, ktorý bol uskutočnený vo Francúzsku v rodinnom dome, vedie k pozorovaniu dobrých výsledkov z analýz upravenej vody, prislúchajúci k stálemu cieľu vody k osobnej hygiene. Taktiež poukazuje na dôležitosť prispôsobenia sa domového potrubného systému za účelom predchádzania kontaminácie pitnej vody. Produkcia upravovanej vody bola dostačujúca, až na niekoľko litrov vody v priebehu troch mesiacov. Experiment bude pokračovať za účelom štúdia stability systémového výkonu.
5. Poďakovanie
Autor chce poďakovať spoločnosti Pontos# GmbH za účasť na experimente a za autorizáciu citovania dokumentov.
6. Odporúčanie
Fachvereinigung Betriebs-und Regenwassernutzung. Hinweisblatt H201. Avril 2005
Lakel. Recyclage des eaux grises dans l'habitat. Technologies de traitement rencontrées. CSTB Internal report. Janvier 2004
Recyclage des eaux grises. Techniques et Sciences Municipales n° 9 -septembre 2003
Recyclage de l'eau: Station pour l'habitat et le tertiaire. Les cahiers Techniques du Bâtiment. N° 266 Décembre-janvier 2007
Berghütte scont Naturressourcen. Sanitär Heizungstechnik 10/2003
7. Predstavenie autora
 |
Francois Derrien pracuje na Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (Francúzsko) kde je zodpovedný za odbor "Voda a Budovy". Aktivity tohto odboru sú zamerané na certifikáciu úpravy vody vrátane antikoróznych procesov, dezinfekcie, hodnotenie údržby alebo diagnózy činiteľov. |
