Integrovaný přístup k znovuvyužití průmyslových odpadních vod

Systémy znovuvyužití vody mají mnoho možných návrhových variant: typ a stupeň čištění, počet čistíren odpadních vod a jejich umístění.

Z tohoto důvodu je komplikovanost spojená s návrhem systémů znovuvyužití velmi vysoká, tak jak velký je počet možných návrhových kombinací. Toto prokazuje nutnost použití systému pro rozhodování (Decision support sytem - DSS) k podpoře při procesu plánování.

Systém pro rozhodování nazvaný WTRNet je nyní vyvíjen v rámci mezinárodního projektu AQUAREC "Integrated Concepts for Reuse of Upgraded Wastewater", který bude poskytovat integrovanou podpůrnou soustavu pro ohodnocení a optimalizaci z hlediska čištění a distribuce, s cílem vytvořit návrhové principy systémy znovuvyužití vody.

Komplexní návrh cesty

Pro řešení problému znovuvyužití odpadních vod je vhodné využít integrovaného přístupu, který umožňuje komplexně navrhnout cestu odpadní vody od producenta, přes prvek čištění, distribuční systém až ke koncovému odběrateli recyklované vody za daných vstupních hodnot znečištění a požadovaných výstupních hodnot při splnění vybraných kritérií. Jelikož počet míst čištění a odběratelů vyčištěné vody nemusí být konečný a všechny tyto části systému mohou být navzájem propojeny, množství návrhových kombinací z hlediska možného propojení těchto částí je obrovský, dokonce i pro malé systémy.

Jako nejvhodnější zdroj průmyslových odpadních vod, skýtající vysoký potenciál pro znovuvyužití, se jeví potravinářský průmysl. Tento typ odpadní vody je především vhodný pro zemědělské účely z důvodu obsahu nutrientů a z důvodu minimálního znečištění toxickými látkami či těžkými kovy.

U jiných typů průmyslových odpadních vod je znovuvyužití spojeno s většími náklady na odstranění nežádoucích látek, jako jsou těžké kovy a především salinita. Proto je nutné zhodnotit i ekonomické hledisko pro odstranění těchto znečišťujících látek..

Typy využití průmyslových odpadních vod

V principu může být vyčištěná voda použita ve všech oblastech, kde je používána voda pitná nebo užitková, vhodně upravena pro vybraný účel využití.

Užití pro pitné účely není vhodné pro průmyslové odpadní vody, proto zde nebude ani uváděno. Hlavními typy znovuvyužití jsou zemědělské zavlažování, zavlažování parků, veřejné zeleně, nebo např. golfových hřišť, doplnění zvodně (nepřímé znovuvyužití), opětovné znovuvyužití v průmyslu (chladící voda, prací voda), užitková voda pro domácnost (splachování, zalévání zahrad). Výhody, nevýhody a případná rizika plynoucí ze znovuvyužití průmyslových odpadních vod jsou ukázána v tabulce.

Vývoj modelu WTRNet

Existující podpůrné systémy pro vytváření technologické linky dovolují uživateli pracovat pouze s informacemi obsaženými v databázi znalostí pro konečný počet procesů. Proto žádný z těchto nástrojů neposkytuje uživateli úplnou flexibilitu v otázce procesů čištění které mohou být přidány do posloupnosti i v možnosti jejich kombinace. Hlavním úkolem ve vývoji modelu je včlenění jak technologické linky, tak distribučního systému pro znovuvyužití v jeden celek a odstranit omezení obsažená v předchozích podpůrných systémech za pomocí následujících bodů:

Schopnost zahrnout více míst pro čištění odpadní vody uvnitř širšího systému znovuvyužití při ohodnocení, kde čištěná odpadní voda může být rozvedena na více míst, ve kterých bude splňovat požadovanou kvalitu více uživatelů (decentralizovaný systém).

Vytvořit kompletně otevřené prostředí, které umožní uživateli flexibilně měnit informace obsažené v databázi znalostí a možnost jiné informace přidat (např. procesy čištění a jejich charakteristiky, uvažované znečištění, požadavky na kvalitu vody, pravidla pro kombinování procesů čištění v posloupnosti atd.)

Vytvořit návrh, založený na vstupní kvalitě vody, pro kompletní technologickou linku, s požadavkem na výstupní kvalitu jak pro vypouštění do recipientu, tak pro opětovné využití u koncového uživatele vyčištěné vody.

Zahrnout distribuční systém do schématu znovuvyužití, umožňující uživateli stanovit návrh a umístění čerpacích stanic, potrubí a akumulační zařízení s požadavkem na minimální náklady při předběžném návrhu distribučního systému, splňující všechny operační požadavky.

Kombinací hydraulicko-procesní simulace s využitím simulačního modelu WTRNet přináší obsáhlý nástroj pro analýzu systémů znovuvyužití vody spojením prvku distribučního systému a prvku čištění, stejně tak i pro návrh samostatné technologické linky čistírny odpadních vod. Tento podpůrný systém odstraňuje omezení která můžeme nalézt u ostatních podobných produktů.

AUTOR: doc. Ing. Petr Hlavínek, CSc.,
Ústav vodního hospodářství obcí, Vysoké učení technické v Brně

(Tento článek byl zpracován za podpory European Commission for funding při projektu AQUAREC, č. EVK1-2001-00213, řešeného v rámci 5. rámcového programu EU na ÚVHO FAST VUT v Brně.)


Obr. 1

Schéma integrovaného systému znovuvyužití

Zdroj odpadní vody

ČOV

ČOV

Distribuční systém

Koncový uživatel recyklované vody

Distribuční systém

Koncový uživatel recyklované vody


Tab.1 Výhody, nevýhody a rizika znovuvyužití vody

Výhody Nevýhody Rizika

Ekonomická úspora při opětovném využití v průmyslu

Zlepšení ekonomické efektivnosti investic pro nakládání s odp. vodami

Péče o zachování zdrojů pitné vody

Doplnění zvodně infiltrací vody

Využití nutrientů v odp. vodě (dusík, fosfor), a tedy snížení množství umělých hnojiv

Snížení dopadu na životní prostředí (např. eutrofizace) Investice při odstranění velkého znečištění vody

Odpadní voda je produkována nepřetržitě celý rok, zatímco zavlažování je limitováno obdobím pro pěstování

Některé látky obsažené v odp. vodě v určitých koncentracích mohou být toxické pro rostliny nebo vést k poškození ŽP Možné znehodnocení spodní vody těžkými kovy, dusičnany a organickými látkami

Možný dopad na lidské zdraví rozšířením patogenních organizmů


Tab.2 Kvalitativní požadavky pro jednotlivé typy znovuvyužití

Typ znovuvyužití Odstranění patogenů Desinfekce Odstranění nerozp. látek turbidita Odstranění BSK, CHSK

Zavlažování x - x x

Doplnění zvodně xxx xx xxx xxx

Průmyslové znovuvyužití xx xx xxx xxx

Užitková voda xxxx xxx xxxx xxxx

Typ znovuvyužití Odstranění nutrientů Odstranění chuti, zápachu a barvy Odstranění těžkých kovů a org. látek Odstranění přebytečné salinity

Zavlažování - x x 0

Doplnění zvodně xxx xxx xxxx -

Průmyslové znovuvyužití xxx xxx xx xx

Užitková voda xxx xxxx xxxx xx

(-) není potřeba, (x-xxxx) nejméně třeba - striktně požadováno, (0) obvykle třeba