Odpovědné hospodaření s vodou

ÚVOD

Podniky stále hledají možnosti, jak snížit svoje výrobní a režijní náklady - problematika související s vodou, s její potřebou, jejím použitím a jejím vypouštěním se k tomu přímo nabízí. Zároveň přibývá i technických řešení umožňujících se s tímto úkolem vypořádat co nejefektivněji a s přihlédnutím k individuálním požadavkům. Rozsah nabízených řešení pak odpovídá potřebě a možnostem - od drobných úspor ve spotřebě až po totální náhradu pitné vody, od využití šedých vod na splachování toalet až po úplnou recyklaci včetně tepla, a co se týče likvidace odpadních vod, od jednoduchého přírodního extenzivního čištění až po úplnou recyklaci na membránách, dokonce i s využitím reverzní osmózy. V článku, který si dal za cíl motivovat k zavádění úsporných opatření v duchu oběhového hospodářství, jsou uvedena nejčastější technická a organizační řešení.

SYSTÉMOVÁ ŘEŠENÍ - KDE HLEDAT ÚSPORY V SOUVISLOSTI S VODOU?

Asi nejrozumnější je udělat si bilanci vstupů, výstupů a možných vnitřních recyklů. Za zdroje vody je možné považovat veřejný vodovod (pokud je k dispozici), studnu, nějakou vodoteč a srážkové vody. Za výstupy pak opět srážkové vody a použitou vodu a jako možná řešení na jejich likvidaci odpar (evapotranspiraci), zásak nebo vypuštění do vodoteče. Z analýzy zdrojů a možností vypouštění vznikne celá řada kombinací, které jsou pak různě náročné investičně a provozně. Při výběru té nejvhodnější pak rozhodují jak objektivní (tj. dopočitatelné) argumenty, tak subjektivní názory, a často také neznalost nebo lenost hledat optimální řešení - za což je pak budoucí uživatel po zásluze více či méně potrestán. Typickým příkladem synergických efektů je kombinace předepsaného regulovaného vypouštění (HDV) a využití srážkových vod.

Obr. 1: Vstupy a výstupy

Organizační opatření

Je to možná s podivem, ale obvykle se největších úspor ve spotřebě dosáhne jednoduchými organizačními opatřeními, změnou návyků a použitím různých jednoduchých spořičů snižujících průtok na výtoku z vodovodního potrubí přes výtokové armatury.

Jedním z opatření může být instalace zařízení měřícího kontinuálně průtok a schopného z průběhu průtoku usuzovat na např. netěsnosti (AS-WaterOwl). Protékající toaleta je prevít - dokáže za noc „spotřebovat“ i 3 m³ vody. Obdobně roztočí vodoměr i nezavřený výtokový ventil nebo netěsné vodovodní potrubí.

Obr. 2: Zařízení na vyhodnocení netěsností nebo i nehospodárného chování

Využití srážkových vod

Další velkou kapitolou je využití srážkových vod. To nejmenší, co můžeme udělat, je nezavlažovat zeleň pitnou vodou, ale dešťovou vodou, případně kapkovou závlahou (pokud je srážkové vody málo). V tomto případě šetříme 2x – náklady na pitnou vodu a náklady za poplatky na vypouštění srážkových vod. V úsporách za vypouštění srážkových vod mohou sehrát velkou roli zelené střechy (dá se jimi zachytit a spotřebovat na evapotranspiraci až 80 % srážek) nebo např. i zelené stěny. Obojí nám šetří nejen poplatky, ale díky vytváření vhodného mikroklimatu a zábraně vzniku přehřátých míst i náklady na chlazení. Např. v objektu firmy LIKO´S tvrdí, že bez klimatizace se jim podařilo díky ozelenění udržet teplotu v objektu do 25 °C.

Obr. 3: Příklad řešení budovy se zelenou střechou a budovy s pláštěm osázeným rostlinami s funkcí vertikálního filtru

Méně obvyklé, ale stejně zajímavé, je použití srážkové vody na hygienickou potřebu – filtrací a UV filtrem se dá voda hygienicky dostatečně zabezpečit tak, aby mohla být využita pro sprchování a koupání - a opět to znamená velkou zdvojenou úsporu. Dokonce na veletrhu IFAT 2016 byla zaznamenána změna strategie ve využití srážkové vody – celý objekt je provozován s hygienicky nezávadnou původně srážkovou vodou a pitná voda slouží pouze na dopouštění v době nedostatku srážek.

Obdobně lze využít nízkého obsahu solí ve srážkové vodě a snížit tak náklady na výrobu ultračisté vody – tj. srážkovou vodu lze použít jako surovou vodu před reverzní osmózou nebo adiabatickým chlazením, což vede k úspoře jak investičních, tak zejména provozních nákladů, protože je možno pracovat s nížším tlakem a není nutné tak často regenerovat membrány.

Obr. 4: Příklad systému s přípravou pitné vody z vody dešťové pomocí membránové filtrace

Využití objektů pro odvádění srážkových vod (HDV) i pro zásobování budov provozní vodou

Díky relativně nízké ceně vody z veřejných vodovodů vychází obvykle návratnost použití zařízení na využití srážkových vod nevýhodně (někde okolo 20 let), a tak je motivace pro využití srážkových vod obvykle daná kombinací několika výhod – lepšího působení na životní prostředí, menší spotřebou pracích prášků atd. V současnosti využití srážkových vod podpořila i povinnost řešit HDV u nových staveb a rekonstrukcí. V podstatě je řešení odvádění srážkových vod obvykle spojeno s jejich akumulací a odtud už je jen kousek k jejich dalšímu využití, protože skladování srážkových vod je tou největší položkou v pořízení systému na využití srážkových vod.

Schopnost současné akumulace a retence

U nádrží na dešťovou vodu se dá zkombinovat akumulace a retence v jedné nádobě, čímž lze šetřit jak potřebný objem, tak finance. Část objemu nádrže slouží pro akumulaci a zbytek na zdržení přívalového deště a ochranu stokové sítě proti přetížení. Regulace odtoku z retence může být provedena škrtícím otvorem nebo čerpáním pro případ, že výškové poměry nedovolí gravitační napojení na dešťovou kanalizaci.

Obr. 5: Příklad řešení nádrží na zabezpečení požadavků HDV a současně i akumulace pro využití srážkových vod v domě

Technických řešení máme celou řadu, a tak je jen věcí ekonomičnosti, jak rychle se tato řešení budou šířit. Vedle klasických způsobů využití se postupně objevují i další nápady a technická řešení, např. využití srážkové vody na přípravu jídel a pití nebo využití srážkové vody na chlazení.

Tab. 1: Investice, úspory a návratnost jednotlivých úsporných opatření [1]

Poznámka k Tab. 1 – variabilnost jednotlivých opatření a i vhodnost je velmi rozdílná a liší se zejména podle konkrétních podmínek, a to podstatně. Dále je třeba při zvažování použití některého z opatření brát do úvahy i to, že např. zmenšením odběru pitné nedojde jen k úspoře pitné vody, ale i nákladů za likvidaci odpadní vody. Diskutabilní je i aplikace opatření ve stávajících budovách - obvykle je výrazně vyšší návratnost tam, kde se budova rekonstruuje nebo staví nová; samotná aplikace opatření k úspoře vody invazivními způsoby vyjde často po stránce hodnocení návratnosti jako nevýhodná.

Recyklace šedých vod a jejich využití

Oddělení a využití šedých vod vede k nižší produkci odpadních vod tím, že se čistí šedé vody (vody ze sprch, van a umyvadel) a následně se jako bílá voda znovu využívají, např. na zálivku nebo mytí podlah, mytí techniky, splachování toalet atd.

Výhodou je ekonomičnost řešení, a to zejména ve spojení s recyklací tepelné energie, ale i ochrana životního prostředí. Ekonomické přednosti vyniknou především u staveb, kde se hospodaří s větším množstvím teplé vody (wellness, bazény, tepelné procesy). Recyklace šedých vod má již řadu sofistikovaných řešení (nejčastěji s využitím membránových technologií).

Obr. 6: Příklad zařízení na využití šedých vod a tepelné energie z nich

Za zvážení stojí, zda z pohledu výhodnosti recyklace vyřadit z šedých vod vody z kuchyní (podstatné navýšení nákladů na čištění) a praní (navýšení RAS a někdy nevhodné pH).

Produkce šedé vody (z umyvadel, van, dřezů, praček, a popř. myček nádobí) činí v domácnostech cca 70 % z celkové produkce odpadních vod a v komerčních budovách cca 27 % z celkové produkce odpadních vod. Produkce šedé vody pouze z koupelen (umyvadel, van a sprch) činí v domácnostech cca 29 až 34 % z celkové produkce odpadních vod.

Charakteristické je kolísání hodnot znečištění, které vyplývá z rozdílného životního stylu. Nejméně zatížené jsou vody ze sprch a mytí. Podle zatížení se dá šedou vodu dělit na vhodnou a podmíněně použitelnou pro recyklaci. Použitelná je voda z umyvadel, van a sprch a podmíněně použitelná z oblasti kuchyně a myčky na nádobí.

V České republice podrobnější předpis pro využití šedých vod chybí. Prozatím lze využít zahraničních předpisů, např. britskou normu BS 8525-1, kde jsou vedle technických požadavků uvedeny i požadavky na ukazatele jakosti provozní (bílé) vody týkající se zdravotních rizik.

Tab. 2: Orientační hodnoty pro bakteriologické monitorování provozní (bílé) vody podle BS 8525-1

Rozdíl je v hodnotách pro činnosti, kde vzniká aerosol a kde aerosol nevzniká.

Poznámka k Tab. 2:

1. Pokud by voda byla použita v zelinářských zahradách, měly by být informace o úpravě těchto plodin před použitím poskytnuty odběratelům (doporučení pro vaření, loupání, o důkladném omytí v pitné vodě).
2. „Celkové koliformní bakterie“ je ukazatelem provozního parametru pro interpretaci.

Po stránce ekonomické je zřejmé, že největších ekonomických efektů se dosáhne použitím systémů se současným využitím srážkových vod a šedých vod a u budov s velkou možnou spotřebou bílých vod. Různé kombinace je třeba zvážit s ohledem na místní podmínky a cenu nakupované vody [7][8].

Obr. 7: Schéma uspořádání zařízení na čištění šedých vod a získávání tepla z nich [9]

V současnosti se nejčastěji používá technologické schéma sestávající z MBR reaktoru a zařízení UV na desinfekci. V minulosti byly používány systémy MBBR (aktivace s vloženým plovoucím nosičem), pískovým filtrem a desinfekcí pomocí UV.

Obr. 8: Využití šedých vod – technologie MBBR (zařízení s využitím membrán by si vyžadovalo asi poloviční prostor) (Berlín, Potsdammerplatz)

Recyklace průmyslových vod

Recyklace průmyslových vod je de facto samostatnou kapitolou, protože i zde se procesy neustále vyvíjejí. Umíme např. stále lépe filtrovat, prosazují se i elektrochemické metody, a tak se rezervy obvykle najdou díky nižší produkci kalu a většímu podílu recyklace vody.

Zpracování kalů

I při zpracování kalů se často najdou rezervy, zejména pokud se podíváme na celý proces komplexně, tedy od samotné technologie výroby a zpracování kalů až po jejich předání na skládku nebo k dalšímu zpracování.

Dělení vod

Dělení vod podle jejich složení a nákládání s nimi podle optimálních způsobů jejich čištění a možností recyklace (a to jak v případě průmyslových, tak i komunálních vod) je základem efektivního nakládání s vodami – separátní nakládání s jednotlivými vodami vede ke snížení nákladů a k dosažení lepších odtokových parametrů. Často se při tom ukáže, že část vod lze s výhodou recyklovat a snížit tak celkovou produkci odpadních vod.

Obr. 9: Příklad dělení komunálních vod

ZÁVĚR

Z výše uvedeného je vidět, že neexistují universální řešení. Snad jen řešení, která jsou nejvhodnější pro některé typické modelové příklady. Např. z hlediska povinnosti řešit HDV u nových staveb a rekonstrukcí bude asi nejčastější jejich akumulace a využití na závlahu a jako provozní vody v domě (praní), případně i na osobní hygienu - na koupání a sprchování.

LITERATURA

[1] Interní materiály firmy ASIO, spol. s r.o.

[2] VRÁNA, J., OŠLEJŠKOVÁ, M., Britská norma BS 8525-1 a zásady navrhováni zdravotně technických instalaci při recyklaci vod v budovách Sborník semináře Energie z odpadních vod. Brno: ASIO, 2011, s. 5-10.

[3] Archiv autora foto: Karel Plotěný