Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Zpětné využití šedé vody v budovách

Datum: 23.3.2009  |  Autor: Francois Derrien, Odd. vody a budov, CSTB, Francúzsko,, překlad: Ing. Marek Kušnír, doc. Ing. Zuzana Vranayová, PhD., Stavebná fakulta TUKE Košice

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:

  1. Primárny filter, určený na eliminovanie hrubých nečistôt ako sú vlasy alebo plyše. Je vybavený s ohľadom na prepláchnutie.
  2. Prvá komora je určená na ošetrenie vody. Obsahuje substrát, na ktorom rastú. mikroorganizmy v aeróbnych podmienkach
  3. (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.
  4. 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.


 

Hodnotit:  

Datum: 23.3.2009
Autor: Francois Derrien, Odd. vody a budov, CSTB, Francúzsko,překlad: Ing. Marek Kušnírdoc. Ing. Zuzana Vranayová, PhD., Stavebná fakulta TUKE Košice   všechny články autora



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (10 příspěvků, poslední 16.02.2010 13:38)


Témata 2019

Partner - Likvidace odpadních vod

Tabulky a výpočty

Bonus ČOV - voda na zálivku

Partneři - Voda, kanalizace