Zvyšování intenzity dopravy na stávajících komunikacích a výstavba nových dálnic a rychlostních komunikací způsobuje větší znečištění povrchových vod látkami, které pocházejí z údržby cest a provozu vozidel. Proto jsou zařízení na úpravu těchto kontaminovaných vod, jako např. odlučovače lehkých kapalin, v dnešní době velmi aktuální. Význam správného řešení srážkových vod co do způsobu jejich odvádění roste. Problematika je poměrně rozsáhlá a zahrnuje jak hydrologické, tak i hydraulické a ekologické hledisko. Ekologické hledisko však zatím bylo zanedbáváno.
Zdroje a typy znečištění
Znečištění na komunikacích pro motorová vozidla je způsobeno emisemi ze spalování pohonných hmot, opotřebením vozovky, pneumatik a brzd vozidel, korozí vozidel, únikem pohonných hmot, olejů, brzdové kapaliny, rozmrazovacích prostředků atd., materiály používanými na údržbu a opravy silnic včetně zimní údržby i ztrátami přepravovaného materiálu.
Nejzávažnější znečišťující látky srážkového odtoku ze silnic
- Nerozpuštěné látky
- Těžké kovy (zinek, měď, olovo, kadmium, chrom, nikl)
- Uhlovodíky (ropného původu, persistentní minerální oleje)
- Biocidy
- Sedimentovatelné tuhé látky
Ostatní těžké kovy (Cr, Cd, Ni, Pb) se vyskytují v nižších koncentracích, a jsou proto ekologicky méně významné.
Míra znečištění srážkového odtoku závisí na hustotě dopravy, podílu nákladní dopravy a frekvenci čištění ulic a silnic. Její předpověditelnost však ztěžuje řada dalších faktorů, například doba od posledního deště, intenzita a délka deště, teplota a roční období.
Systémy odvodnění a předčištění
Bezpečná jízda a pohyb osob po komunikacích jsou zajišťovány systémy odvodnění. Jeden z efektivních je systém liniového odvodnění, který je postaven na variabilních žlabech pro povrchové a podpovrchové odvodnění. Pro městské komunikace, pěší zóny, chodníky a parkoviště se nejčastěji používá žlab z vysoce pevnostního SMC kompozitu. Pokud jsou pojezdové plochy extrémně zatěžované, používají se monolitické žlaby z polymerického betonu pro zátěžové třídy A15 - F900 kN.
Čtěte také: Postupy čištění betonové podlahy
Obrubníkové odvodnění nezmenšuje užitný prostor silnice a zajistí velmi rychlý odtok vody z povrchu i při velmi nízkém (téměř nulovém) spádu. Vyrábí se z recyklovaného kompozitního materiálu a je určen pro zatížení do D400 kN. Materiál je vysoce pevný, odolný proti nárazu, má nízkou hmotnost prvku (9 - 19 kg) a umožňuje snadnou manipulaci a instalaci.
Na některých stavbách jsou preferovány architektonické požadavky na design a výsledný vzhled plochy. Systém odvodnění se pak musí víc přizpůsobit vzhledu plochy a používají se štěrbinové systémy odvodnění, které jsou ve spáře dlažby téměř neviditelné.
Aby se zabránilo jak nekontrolovatelnému úniku, tak i snížilo znečištění toku způsobené splachem z ploch, doporučují se různé způsoby řešení. Volba odpovídajícího technického opatření závisí na úrovni znečištění a na citlivosti toku nebo území.
Odlučovače lehkých kapalin
Odlučovače dokážou zachytit látky v podobě kalu, které jsou těžší než voda a ropné látky lehčí než voda, které se drží na hladině. Pracují na dvou základních principech:
- Gravitační odlučování látek těžších než voda (kal).
- Flotace ropných látek zdokonalená použitím koalescenčního filtru.
Podle velikosti, tvaru a materiálu dokážou vyčistit vodu protékající rychlostí od 1 do 2 500 l/s. Vyrábí se z polyetylénu, polyesteru a oceli.
Čtěte také: Údržba betonové dlažby
Odlučovače z polyetylénu se vyrábí technikou rotačního odlévání, která umožní vyrobit dutý korpus tělesa se silnými stěnami zajišťující vysokou mechanickou odolnost odlučovače. Výrobek je monoblok bez svárů, což vylučuje riziko netěsností. Novým produktem na trhu je konstrukčně unikátní kruhový odlučovač ropných látek do 10 l/s, TechneauSphere. Těleso je vyrobeno z recyklovatelného polyetylenu a jádro systému je zcela nezávislé na korpusu. Koalescenční filtr je zcela inovativní. Nádobu lze vyjímat a čistit bez rizika vyplavení zachycených látek, je samonosná a odolává mytí tlakovou vodou. Je to výrobek 3 v 1.
Kruhový tvar nádoby a asymetricky usměrněné potrubí způsobuje obíhání vody v jednom směru. Díky tomu se kaly usadí na dně nádoby s vysokou účinností. Do prostoru koalescenčního filtru jde již předčištěná voda od hrubých částic. Koalescenční filtr tak s vysokou účinností 0,1 - 0,2 mg/l C10 C40 oddělí jemné kapky lehkých kapalin a zvýšením jejich objemu, nabalením podporuje flotaci. Automatický filtr, kterým jsou odlučovače vybaveny, brání nechtěnému úniku zachycených volných odkalených lehkých kapalin a je standardní součástí.
Z norem vyplývá, že se vždy provádí tak, aby minimálně celý směrodatný déšť byl převeden přes odlučovač. Obtok je povolen jen na množství, o které maximální déšť převyšuje směrodatný déšť. Retence před odlučovačem je možná, avšak musí být navržena tak, aby byl zachycen a následně předčištěn celý směrodatný déšť. Minimální objem kalového prostoru (lapáku kalu) se řídí podle tab. 5 v ČSN EN 858-2.
V případě, že se použije jako havarijního objektu odlučovač podle ČSN EN 858-1 a 858-2, provádí se jeho návrh obdobně jako u znečištěných vod, tj. pro odlučovač lehkých kapalin. V případě použití jiného objektu než odlučovače lehkých kapalin je třeba navrhnout objekt tak, aby zabránil úniku lehkých kapalin minimálně v případě směrodatného deště (příp. maximálního uvažovaného deště). Dále je třeba tento objekt navrhnout tak, aby v případě deště, na který je navržen, došlo k zachycení nerozpuštěných látek a následně nemohlo dojít k jejich odplavení, tj. minimálně musí být dodrženy objemy pro lapáky kalu viz Tab 5.
Sedimentační zařízení
Zařízení se sedimentačním prostorem, ve kterém poměry proudění umožňují, aby látky se specifickou hmotností vyšší než voda klesaly dolů a látky se specifickou hmotností nižší než voda vyplavaly nahoru, jsou zde označována jako sedimentační zařízení. Zadržené látky nerozpustné ve vodě, by se dle možností neměly znovu smíchat s jiným proudem odpadní vody (např. ne s komunální splaškovou vodou), aby se zabránilo šíření nakoncentrovaných látek nerozpustných ve vodě a tím také škodlivin v sedimentačním zařízení. Vhodnou specifickou úpravou je například odvodňování a třídění, jakož i následná likvidace nebo zužitkování látek nerozpustných ve vodě (srov. likvidace látek nerozpuštěných ve vodě při čištění kalových jímek nebo uličních odpadků/smetí).
Čtěte také: Postup renovace parket krok za krokem
Dešťové usazovací nádrže jsou pro ochranu vod obzvláště účinné, pokud jsou z velké části separovány také jemné frakce, než takto mechanicky předčištěná dešťová voda bude odtékat přes přepad vyčiřené vody. Usazený sediment by neměl být ani při velkém hydraulickém zatížení znovu rozvířen a smíchán s průtokem. Dešťové usazovací nádrže bez trvalého zadržování (ATV-A 166) jsou po každém nadržení vyprázdněny a vyčištěny. K tomu je zapotřebí přechodně otevřené spojení k odpadnímu kanálu.
Rybníky jsou druhem dešťových usazovacích nádrží, které jsou svým způsobem provedení jako zemní nádrže blízké přírodě. Ovlivňují také biologické čištění.
Hydrodynamické odlučovače jsou zvláštním druhem dešťových usazovacích nádrží bez trvalého zadržování v provedení masivních nádrží. Jedná se o kruhové nádrže s tangenciálním přítokem. Díky tomu se vytváří stabilní točivé proudění, které vede k čištění dna nádrže a shromažďování sedimentů v kalovém zásobníku umístěném ve středu nádrže. Hydrodynamické odlučovače jsou tak méně citlivé na resuspendaci usazených látek nerozpuštěných ve vodě než jiné druhy provedení dešťových usazovacích nádrží bez trvalého zadržování.
Usazovací zařízení jsou účelově zřizovány před průsakovými jamkami („muldami“) a nádržemi, aby docházelo ke zredukování výskytu kalu na průsakových plochách a tím byla udržena co nejdelší provozuschopnost průsakových zařízení.
Filtrační zařízení
Filtrační zařízení slouží k předúpravě a filtraci dešťové vody (kombinace nádrže na čištění dešťové vody a filtrační nádrže). Velmi nutné je odstranění usaditelných látek a vzplývavých látek v předřazeném sedimentačním zařízení. Filtrační zařízení odstraňuje v nejjednodušším případě látky ve formě částic. Díky filtračnímu materiálu, síle filtru a ovlivněním doby průtoku mohou být kromě látek ve formě částic pomocí biologických procesů a adsorpce navíc odstraněny rozpuštěné látky (půdní filtr). Filtrační zařízení jsou zpravidla realizována pomocí zemních prací. Dno je zaizolováno proti podloží a je u něj provedena drenáž. Odtok je škrcen. Nad drenáží leží filtrační vrstva, na které se zpravidla provede osázení zelení. Navíc je třeba počítat s retenčním prostorem.
Průchod půdními vrstvami
Při průchodu vrstvami půdy jsou fyzikálními, chemickými a případně také biologickými procesy zadržovány znečišťující látky z protékající dešťové vody a jsou ukládány nebo odbourávány (DWA-A 138). Rozhodující pro čisticí kapacitu jsou adsorpční kapacita a homogenita účinné půdní vrstvy, jakož i biologická aktivita. Průchod porostlou svrchní půdou je podstatně účinnější než neporostlou půdní zónou. Porostlá svrchní půda se přirozeně svazuje v oblasti kořenů. Tam dochází ke zvýšenému odbourávání a adsorpci různých znečišťujících látek.
Membránové bioreaktory (MBR)
Velmi výhodnou technologií pro čištění odpadních vod je MBR (membránový bioreaktor). Ta kombinuje biologické čištění odpadních vod s membránovou separací. První výhodou technologie MBR je menší zastavěný prostor oproti konvenčnímu biologickému čištění se separací v sekundárních usazovacích nádržích. Další výhodou je vysoce kvalitní odpadní voda zbavená všech suspendovaných látek a většiny mikrobiologického znečištění, kterou lze využít jako zdroj užitkové/technické vody v areálu zákazníka a kde požadavky na kvalitu vody umožňují ušetřit případnou spotřebu pitné/surové vody.
Celý systém pracuje na principu přímé filtrace (dead end filtration). Před a za mikrofiltrační jednotkou jsou umístěna tlaková čidla, která zaznamenávají nárůst transmembránového tlaku (TMP) a monitorují zanášení membrány vzniklou suspenzí. Pokud TMP nastoupá na nastavenou hodnotu, je provedeno fyzikální praní. Fyzikální praní (backwash BW) se provádí upravenou vodou v časovém intervalu 1,5-20 hodin, v závislosti na kvalitě surové vody. Fyzikální praní probíhá nejprve filtrovanou vodou z akumulace permeátu o tlaku 500-600 kPa, následuje praní vzduchem o tlaku 200 kPa. Díky využití vysokého tlaku při zpětném praní je doba potřebná pro proplach velmi krátká (10-15 s) s vysokou účinností odstranění depozitů (výrazné snížení TMP). Potřebné množství vody pro fyzikální praní (100 l) je odebíráno pomocí čerpadla na BW ze zásobníku upravené vody (nádrž na permeát). V daných časových intervalech je aplikováno i chemické praní (chemical enhanced backwash CEB), a to kyselé nebo oxidační. Kyselé praní (ACID CEB) se provádí 37% kyselinou sírovou. Oxidační praní (OXID CEB) se provádí nejčastěji dávkováním chlornanu sodného nebo směsí chlornanu sodného s hydroxidem sodným z důvodu zvýšení hodnoty pH. Chemické praní membrány trvá přibližně 15 minut, poté následuje standardní fyzikální praní. Četnost chemických CEBů a spotřeba těchto chemikálií na jedno praní je v závislosti na typu aplikace a charakteru upravované vody různá. Fyzikální i chemické praní probíhá automaticky s možností změny četností a dalších nastavitelných parametrů.
Během pilotního provozu membránové jednotky byla pozorována značná rozkolísanost vstupní surové odpadní vody, což mělo negativní efekt na účinnost deemulgace chloridem železitým, a to zejména v případech nepředvídatelných úniků olejů do odpadní vody. Z pilotního testování vyplynulo, že organické látky přítomné v odpadní vodě ze strojírenského závodu byly špatně biologicky rozložitelné při době zdržení do přibližně 3 dnů (doba zdržení shodná se stávající ČOV). Pro dostatečnou účinnost biologického stupně byla nutná doba zdržení 7-10 dní.
Tabulka doporučených opatření pro srážkové vody (zjednodušeno dle ČAO/CzWA)
Následující tabulka vychází z doporučení České asociace pro vodu (ČAO při CzWA) a současných ČSN, přičemž zohledňuje zkušenosti z německých směrnic DWA.
| Zdroj znečištění | Doporučené opatření |
|---|---|
| Srážkové vody s bagatelním znečištěním (např. ze střech) | Retence dešťové vody pro další využití, zasakování |
| Srážkové vody s potenciálním znečištěním z parkovišť s častou výměnou vozidel (např. nákupní centra, autobusová nádraží) | Odlučovač lehkých kapalin Tř. I nebo II, usazovací nádrž s nornou stěnou nebo dešťová nádrž s nornou stěnou. |
| Srážkové vody z komunikací a ploch se silným provozem nad 15 000 vozidel/den, ploch znečištěných silným zemědělským provozem. Dále z příjezdových komunikací do zón, kde jsou provozovány živnosti se zvýšeným nebezpečím znečištění odtékajících srážkových vod (např. čerpací stanice, skládky) | Odlučovač lehkých kapalin třídy I. |
Evropské normy a česká legislativa
V ČR zatím předpis jednoznačně řešící tuto problematiku nemáme a tak nezbývá než se inspirovat v zahraničí. Zejména v Německu je propracovaný systém, který je zakotvený ve směrnicích DWA. V ČR se touto problematikou nejpodrobněji zabývala Česká asociace pro vodu (OS Odvodnění urbanizovaných území a OS ČAO) a ČKAIT.
Podrobnější a sofistikovanější přístup pak umožňují např. předpisy DWA, podle kterých je možno rozhodovat o volbě vhodného opatření na základě bodovacích systémů nebo exaktněji popsaných situací. Např. DWA 153 uvádí posouzení vhodnosti opatření pomocí bodovacího systému, kdy se lokalitě přiřadí bodová hodnota vyjadřující její citlivost (schopnost vypořádat se znečištěním) a tato hodnota pak musí být větší než body odpovídající znečištění vody násobené koeficientem odpovídajícím zvolenému technickému řešení. Logicky se z toho dá vyvodit, jaké opatření je nutné pro konkrétní lokalitu. Obdobně je situace řešena i v dalších předpisech např. DWA-A 138, 2005; ÖWAV-Regelblatt 35, 2003 a ÖNORM B 2506-1, 2000).
Situace se snad změní zavedením schválené evropské legislativy: směrnice o čištění městských odpadních vod. Ta by měla členským státům přinést výrazné zlepšení kvality vody v řekách a nádržích. Jejím cílem je zpřísnění požadavků na kvalitu vyčištěné odpadní vody, zlepšení nakládání s odpadními vodami v malých obcích, postupné zavádění o stupeň lepšího čištění odpadních vod u velkých měst, tzv. kvartérního čištění (odstranění také organických látek, jako jsou zbytky léčiv a domácí chemie) a konečně omezení úniku znečištění z kanalizace do řek, potoků a rybníků za deště.
Vzhledem k rezervám, které v těchto oblastech v ČR existují, bude třeba vynaložit značné úsilí i finanční prostředky. Množství vypouštěných odpadních vod bude třeba snížit zhruba o 70 až 90 %, podle podmínek v jednotlivých městech. Kde už hospodaří se srážkami lépe teď, tam bude nezbytné snížení menší. Současně s tím se musí výrazně zvýšit množství srážek zachycených v ploše města.
Modrozelená infrastruktura a budoucí řešení
Je nutné zvýšit záchyt vody v celé ploše města, a to kombinací známých a propracovaných opatření tzv. modrozelené infrastruktury, což jsou zelené střechy a fasády, dešťové zahrádky a jezírka, zasakovací prvky a nádrže na jímání vody k dalšímu využití. Doplnit by je měly retenční nádrže v jednotné kanalizaci, které zachytí první náraz nejznečištěnější odpadní vody, aby ji čistírna zpracovala později. Čím méně prostředků věnujeme do zachycování vody v ploše města, o to dražší budou investice právě do retenčních nádrží.
Nejbližší závazný termín je rok 2033, kdy musí mít každé město o sto tisících obyvatelích hotový plán, jak se srážkovou vodou nakládat: kolik vody mohou zachytit zelené střechy, kolik se podaří zasáknout či zadržet v nějakém jezírku, kolik se může odvést mimo splaškovou kanalizaci (např. skrze povrchové žlaby nebo oddílnou kanalizací) a kolik vody se dá zachytit v podzemních nádržích, odkud se využije třeba k zálivce městské zeleně nebo ke kropení ulic.
tags: #cisteni #znecistenych #vod #z #dopravnich #staveb