Nové metody nakládání s odpadními vodami

Metody odvádění a čištění odpadních vod z decentralizovaných území se používaly již v minulých desetiletích v méně osídlených venkovských oblastech. Nicméně decentralizovaný systém, který je zaměřený na odvádění, znovupoužití a recyklaci odpadních vod, je komplexní novou metodou a má potenciál pro uplatnění ve stále více oblastech.

Nové metody nakládání s odpadními vodami mají řešit problémy přímo v lokalitě vzniku, neznečišťovat životní prostředí a využívat odpadní vody k recyklaci tak, aby do ekosystému bylo vypouštěno co nejméně znečištěných vod. Současně by mělo být poskytnuto řešení vzniklých situací přímo v lokalitě a s konkrétními obyvateli, čímž se zabrání přesunu problému na obyvatele, kterých se to netýká.

Myšlenky dělení a využívání jednotlivých druhů odpadních vod se objevily již v minulosti. Separace moči (žlutých vod) byla v Evropě zavedena v 70. a 80. letech minulého století ve Švédsku, kde byly v prázdninových domech se suchými toaletami osazovány kompostovací komponenty s oddělováním moči. Ve Švédsku byl v letech 1996 až 1999 následně vyvíjen a ve školách instalován separační systém na principu dělicích (no-mix) toalet a suchých pisoárů – tedy pisoárů bez použití vody (waterless). Od roku 2000 se tato země díky předchozím studiím a výzkumům stala mezinárodně uznávanou v oblasti návrhu, výzkumu a výrobě separačních zařízení [3].

V oblasti, kde není možné odpadní vody vypou­štět do stokové sítě, je třeba navrhnout samostatné čištění a odvádění odpadních vod přímo v místě jejich vzniku – tj. decentralizovaně. Pro vyjádření pojmu decentralizované odvádění a opětovné využití odpadních vod se v zahraničí používá akronym DESAR (decentralised sanitation and reuse). Jde tedy o decentralizované řešení nakládání s odpadními vodami v jednotlivých domech. Princip je založený na separaci znečištění u zdroje, na odděleném čištění odpadních vod, jejich opětovném použití a na efektivním hospodaření s dešťovou vodou [4].

Odpadní voda jako zdroj surovin
V České republice je voda doposud levná surovina. V našem prostředí jsme zvyklí mít pitnou vodu kdykoliv k dispozici a po využití ji vyčistit a vrátit zpět do přírody. Odpadní vody vypouštěné do vodního toku mění fyzikální, chemické a biologické vlastnosti vody v recipientu, což se projevuje hygienickými (bakteriálním znečištěním a zápachem) i estetickými závadami (zabar­vením a pachem). Hlavní podíl znečišťujících látek pochází z moči a fekálií. Příkladem možného využití odpadní vody jako zdroje surovin je oddělené shromažďování moči a její následné zpracování za účelem využití některých látek (např. dusíku a fosforu). Jedna z variant této technologie spočívá v zachycení fekálií a moči pomocí separačních zařízení (no-mix toalet, pisoárů).

Legislativa
Současný stav technické úrovně všech typů ČOV otevírá cestu k netradičnímu řešení odkanalizování malých obcí s využitím decentralizovaného systému pro likvidaci odpadních vod v obcích do 2 000 ekvivalentních obyvatel (EO). Emisní standardy ukazatelů přípustného znečiš­tění odpadních vod a účinnost čištění vypouštěných odpadních vod v obcích do 2 000 EO upravuje nařízení vlády č. 61/2003 Sb. Toto naří­zení bylo v březnu 2011 novelizováno nařízením vlády č. 23/2011. Emisní standarty ukazatelů přípustného znečištění i přípustné a maximální hodnoty koncentrace ukazatelů znečištění vypouštěných odpadních vod v kategorii do 500 EO zůstaly nezměněné. V kategorii od 500 do 2 000 EO je v kategorii NL zvýšena přípustná hodnota p z 35 na 40 mg/l. Nařízení vlády stanovuje i minimální četnosti odběrů vypouštěných městských odpadních vod a přípustný počet vzorků nesplňujících statisticky formulované limity (p) ve vypouštěných odpadních vodách během kalendářního roku (tab. 1) [1].

Pokud by byla žlutá voda posuzována podle zákona č. 254/2001 Sb. § 38 odst. 1, o vodách, byla by směs moči a vody brána jako odpadní voda. V případě, že by byly žluté vody považovány za kaly a provádělo by se hnojení (hnojení kaly z ČOV), pak toto nakládání upravuje zákon o odpadech č. 185/2001 Sb. Pokud by Státní
zdravotní ústav vydal pozitivní stanovisko k posouzení uskladněné žluté vody jako hnojiva, musela by se následně provést registrace žlutých vod jako hnojiva v souladu se zákonem č. 156/1998 Sb., o hnojivech.
Při povolování vypouštění odpadních vod postupuje vodoprávní úřad přiměřeně podle nařízení vlády č. 61/2003 Sb. Podle § 38 odst. 3 vodního zákona je vodoprávní úřad povinen při stanovování podmínek v povolení k vypouštění přihlížet k nejlepším dostupným technologiím. Zákonnou povinností je, aby každý majitel septiku nebo DČOV, který vypouští odpadní vody do vod povrchových nebo podzemních, měl k vypouštění platné povolení.

Dělení odpadních vod v konceptu DESAR
Odpadní vody jsou tradičně děleny na vody čer­né (moč, fekálie a splachovací voda + toaletní papír) a šedé (kuchyňský odpad, voda ze sprch a myček nádobí). V dnešní době je možné s využitím speciálních zařízení rozdělení na vody žluté (moč), hnědé (fekálie), šedé a dešťové.

Jeden člověk vyprodukuje ročně přibližně 500 l moči (žlutá voda) a 50 l fekálií (hnědá voda). Každá osoba dále vyprodukuje 25 000 až 100 000 l šedých vod za rok. Do systému managementu šedých vod patří všechny odpadní vody z domácností, kromě vody z toalet. Každá osoba, která má přístup ke zdroji vody z veřejného vodovodu, vyprodukuje ročně odpadní vodu v rozmezí 20 000 až 100 000 l. Vzhledem k tomu, že v současnosti používáme klasické toalety, kde se lidské exkrementy promísí s velkým množstvím pitné vody (transportním médiem), jsou náklady na čištění vysoké.

Moč je roztok bohatý na nutrienty, obsahuje dusík (N), fosfor (P), draslík (K), síru (S) a bór (B). Vápník (Ca), hořčík (Mg) a železo (Fe) jsou přítomny hlavně ve fekáliích.

V současnosti používaný DESAR koncept upřednostňuje třídění vod z toalet odděleně, tj. na vody žluté (moč) a vody hnědé (fekálie). Fekálie, které jsou součástí povrchových vod, napomáhají šíření různých chorob. Podle WHO ročně umírá na následky znečištění kolem 4 miliónů lidí.

Člověk vyprodukuje asi 120 až 330 g fekálií za den, z čehož na sušinu připadá asi 30 až 75 g. Proto lze průměrně počítat s 250 g fekálií o sušině 50 g/den. Sušina fekálií je tvořena z 90 % organickými látkami. Počítá-li se s průměrnou potřebou vody 200 l na obyvatele a den, připadá na sušinu fekálií ve splaškové vodě průměrně 250 mg/l, tj. 225 mg/l organických látek (obr. 3) [2]. Hnědé vody proto představují vysoké hygienické riziko.

Obr. 2  Procentuální zastoupení nutrientů v žlutých, hnědých a šedých vodách z domácností	Obr. 3  Podíl sušiny

Žluté vody
Člověk vylučuje denně 0,6 až 2,0 l moči, průměrně asi 1,5 l o sušině 60 g, což je o něco menší množství, než každý jedinec vypije [2]. Když moč opustí lidské tělo, je kontaminovaná látkami, které se nacházejí na povrchu, po kterém je dále dopravována (v klasických toaletách se dostává do kontaktu s fekáliemi) a přestává být sterilní. Na rozdíl od fekálií moč sama o sobě neobsahuje baktérie, plísně nebo viry. Barvu moči může ovlivnit celá řada faktorů. Moč se skládá z vodního roztoku metabolických odpadů (např. močovina, někdy nazývaná urea, CH₄N_2O), rozpuštěných solí a organických látek. Moč obsahuje velké množství močoviny, která může být využita jako zdroj dusíku pro rostliny a je užitečný urychlovač kompostu.

Nutrienty v moči
Pod pojmem nutrienty v odpadních vodách rozumíme anorganické sloučeniny dusíku, fosforu a draslíku. Všechny tyto tři základní nutrienty se nacházejí nejenom v moči, ale i ve fekáliích, které jsou vylučovány z lidského organismu, rozdíl je v jejich poměru (obr. 2). Nutrienty se v moči nacházejí ve formách, které jsou pro rostliny snadno využitelné. Fosfor je zastoupen převážně ve formě sulfátových iontů, dusík se z urey snadno degraduje na amonium a nitráty. Proto se moč považuje za ideální biologické hnojivo.

Černé vody
Klasickým odváděním odpadních vod z toalet – tzn. hnědých a žlutých vod současně – získáváme vody černé. Pokud dokážeme černé vody zadržovat oddělené od ostatních (budou tedy velice málo zředěné), můžeme je přeměnit na přírodní hnojivo, kterým budeme umět nahradit syntetické produkty. V některých pilotních projektech bylo použito separování výhradně černých vod (využití v zemědělství ke hnojení).

Šedé vody
Mezi šedé vody jsou podle převažujícího názoru ve světě zařazovány vody z koupelny, prádelny a kuchyně včetně kuchyňského odpadu z drtičů. Nejvýznamnější znečištění šedých vod způsobují detergenty z pracích prášků, šamponů, mýdla, zubních past a podobně. Odpadní vody z kuchyňských umyvadel a z drtičů odpadů jsou občas vyjímány ze zdrojů šedé vody, protože mohou obsahovat oleje a tuky a představují mikrobiální znečištění, což může mít negativní vliv na životní prostředí. V mnoha případech je však kuchyňský odpad mezi šedé vody zahrnován.

Separační zařízení
Všechny hygienické technologie používané v domácnosti končí určitým produktem, který musí být likvidován. Koncept separace pomocí separačních zařízení zabezpečuje oddělené nakládání a čištění odpadních vod.

No-mix toalety (dělicí toalety)
Dělicí toalety slouží k separaci žlutých a hnědých vod. Jejich používání je stejné jako u klasických toalet. Všechny se skládají ze dvou oddělených mušlí. Moč je shromažďována v přední části konstrukce, odkud je dopravována do sběrného akumulačního tanku, fekálie v zadní části (obr. 4). Při použití toalety Dubbletten je možné ušetřit cca 80 % splachovací vody. Na spláchnutí moči je možné si nastavit objem vody 1,2 až 1,5 dl a na spláchnutí fekálií pak podle lokálních okolností 4 až 6 l.

Suchý pisoár (waterless urinals)
Suchý pisoár je zařízení, které pracuje bez použití vody na splachování. Aby nedocházelo k nežádoucímu zápachu, je potřeba pravidelná údržba; napomáhá také bariérová kapalina. Moč v suchém pisoáru se dostává do speciálního sifónového lapáku pachu, který je naplněný bariérovou kapalinou, která má menší hustotu než moč, čímž zabraňuje zpětnému průniku zápachu z kanalizace nebo zápachu z rozkládající se moči do ovzduší. Následně je moč dopravována do kanalizace nebo sběrného tanku. Čištění suchého pisoáru je obdobné jako údržba klasického splachovacího pisoáru. Je potřeba doplňovat bariérovou kapalinu do filtru (0,03 l pro speciální sifónový lapák). Základní údržba je založena na výměně bariérové kapaliny, podle užívání je vhodné rozmezí 2- až 6krát ročně (vydrží 5 000 až 7 000 použití).

Rizika používání separačních toalet
Separační zařízení jsou vyráběna tak, že zabezpečují odvod separovaných vod bez zbytečně velkého ředění splachovací vodou, která slouží jenom jako transportní medium. Koncentrované roztoky žlutých vod způsobují, že potrubí se velmi silně zanáší. Proto se pro eliminaci zanesení doporučuje je upravit – například zvýšit sklon potrubí.

Ing. Tatiana Mifková, Ph.D.
Recenzoval: Ing. Zdeněk Žabička
Foto a obrázky: autorka

Autorka vystudovala obor Vodní hospodářství a vodní stavby na VUT v Brně;
v březnu 2011 obhájila svoji disertační práci „Nové metody odvádění odpadních vod z decentralizovaných území“.

Poznámka recenzenta:
Popisovaný systém je zajímavý a popsané výsledky mohou v budoucnu přispět ke zlepšení životního prostředí. Jsem ale velmi skeptický k jeho brzkému využívání v praxi vzhledem k investičním nákladům a k dosavadním negativním zkušenostem s oddělováním odpadních vod.

Literatura
1.    Nařízení vlády č. 61/ 2003 Sb., o ukazatelích a hodnotách přípustného znečištění povrchových vod a odpadních vod, náležitostech povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových a do kanalizací a o citlivých oblastech.
2.    Pitter, P. Hydrochemie. Praha: STNL Nakladatelství technické literatury, 1990, Ochrana životního prostředí. ISBN 80-03-00525-6, s. 503–506.
3.    Johannson, M. Source-Separated Human Urine – A Future Source of Fertilizer for Agriculture in the Stockholm Region. Final report of the R&D project „Source-Separated Human Urine – a Future Source of Fertilizer for Agriculture in the Stockholm Region“. 2001.
4.    Sklenárová, T. Decentralizovaný způsob nakládání s odpadními vodami. In: TZB Haustechnik, č. 1, 2009, s. 26–29.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.