Univerza v Ljubljani Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo. Kandidat: VILIAN JERMAN. Naslov naloge:

Transcription

1 Univerza v Ljubljani Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Jamova c Ljubljana, Slovenija Kandidat: VILIAN JERMAN Naslov naloge: TEHNIČNO - TEHNOLOŠKA IN CENOVNA PRIMERJAVA MALIH ČISTILNIH NAPRAV NA TRŽIŠČU SLOVENIJE D I P L O M S K A N A L O G A Ljubljana, december 2004

2 IZJAVA O AVTORSTVU Podpisani VILIAN JERMAN izjavljam, da sem avtor diplomske naloge z naslovom:»tehnično - TEHNOLOŠKA IN CENOVNA PRIMERJAVA MALIH ČISTILNIH NAPRAV NA TRŽIŠČU SLOVENIJE«. Šepulje,

3 K tebi želim moj Bog /bes.: Stanko Premrl/ K tebi želim moj Bog, k tebi moj Bog če boš poslal bridkost ali radost. Tebe bom ljubil zdaj, zdaj in na vekomaj. K tebi želim moj Bog, k tebi moj Bog. Strma je pot v nebo, strma zelo, ali lahka s teboj, ti greš z menoj. Marija tam stoji in mi naprej veli. K tebi želim moj Bog, k tebi moj Bog. Zdaj je še temna noč; pošlji pomoč, da ne omagam zdaj, roko podaj! Kadar pa pride dan, pel ti bom ves udan. K tebi želim moj Bog, k tebi moj Bog. ZAHVALA Zahvaljujem se vsem, ki so mi kakorkoli pomagali v času študija. Posebno se zahvaljujem mentorju doc. dr. Jožetu Panjanu, univ. dipl. inž. gradb. za koristne nasvete pri izdelavi diplomske naloge. Hvala vsem!

4 POVZETEK Dotok neočiščene odpadne vode v vodotoke povzroča onesnaženje odvodnika, veliko zmanjšanje količin kisika v naravnih vodah in posledično evtrofne razmere. Za precejšen del Slovenije je značilna redka poselitev, zato se je tam največkrat potrebno zateči k uporabi malih čistilnih sistemov. Glede na razpršeno poseljenost in pomanjkljivo ureditev čiščenja in odvajanja odpadnih vod v Sloveniji so že v bližnji prihodnosti potrebne korenite spremembe zakonodaje s tega področja. Država bi morala več pozornosti posvetiti problematiki manjših zaselkov, jim z operativnimi in finančnimi ugodnostmi pomagati do zagotovitve ustreznega čiščenja ter omogočiti izbiro med čimveč možnostmi čiščenja, primernimi za raznolike potrebe v slovenskem prostoru. Male čistilne naprave so sistemi za čiščenje odpadnih vod z omejeno obremenitvijo do 2000 PE in temeljijo na procesu mehanskega in biološkega čiščenja. V diplomskem delu so predstavljeni nekateri klasični: naprave z aktivnim blatom, precejalniki, potopniki in alternativni načini biološkega čiščenja - čiščenje v tleh ter greznice in Imhoffov usedalnik kot sistemi za usedanje in anaerobno čiščenje odpadnih vod. V zadnjem delu naloge je stroškovna primerjava različnih variant, glede na stroške izgradnje in glede na stroške obratovanja v časovnem obdobju 15-ih let. Ključne besede: čiščenje odpadnih voda // komunalna odpadna voda // male čistilne naprave // anaerobno čiščenje // aerobno čiščenje // vzdrževanje // SUMMARY The inlet of wastewater with abundant amount of nutrients and suspended solids causes a great reduction of oxygen in recipient natural waters and consequently eutrophic conditions. Slovenia is mostly sparsely inhabited so small wastewater-cleaning systems are needed. Regarding the situation in Slovenia, some radical legislation changes should be made in the area of wastewater treatment and disposal. Legislation should be more attentive to sparsely inhabited areas. It should assure them some operative and financial privileges and more alternatives of wastewater treatments suitable for their needs. Small sewage treatment plants are systems with limited loading up to 2000 PE that are based on mechanical and biological cleaning process. In diploma, I have presented some classical: the treatment with activated sludge, the trickling filters, the biodiscs and some alternative methods - the soil adsorption systems of biological cleaning. As an example of the mechanical and anaerobic treatment, I have also presented septic tank and the Imhoff sedimentation tank. The final part of the thesis includes a comparison of costs of different variants with regard to both building costs and operating costs in a period of 15 years. Key words: treatment of wastewater // small sewage treatment plants // anaerobic treatment // aerobic treatment // maintenance

5 SEZNAM SLIK, TABEL IN PRILOG SEZNAM SLIK Slika 4.1 Diagram odvisnosti volumna in premera naknadnega usedalnika glede na velikost čistilne naprave stran 32 Slika 5.1 Prikaz male čistilne naprave SANITA 43 Slika 5.2 Prikaz male čistilne naprave VEMAR 45 Slika 5.3 Primarni usedalniki čistilne naprave VEMAR 45 Slika 5.4 Biološka stopnja tipskih čistilnih naprav VEMAR 46 Slika 5.5 Prikaz male čistilne naprave EURO MEC (Tip OXI/P) 48 Slika 5.6 Prikaz male čistilne naprave EURO MEC (Tip OXI/SBR) 50 Slika 5.7 Prikaz male čistilne naprave BIOCLERE 51 Slika 5.8 Prikaz male čistilne naprave EKOL s tehnološko shemo 53 Slika 5.9 Prikaz male čistilne naprave THE BMS BLIVET 55 Slika 5.10 Prikaz male čistilne naprave BIOROTOR 56 Slika 5.11 Prikaz tipske montažne greznice 58 Slika 5.12 Prikaz tipskega montažnega emšerja 59 Slika 5.13 Prikaz mreže ponikovalnih vodov 60 Slika 5.14 Shematski prikaz rastlinske čistilne naprave 61 Slika 5.15 Prikaz izgradnje rastlinske čistilne naprave TRSTIKA 62 Slika 6.1 Graf odvisnosti investicijskih stroškov na PE v odvisnosti od velikosti čistilne 66 naprave Slika 6.2 Graf odvisnosti skupnih stroškov na PE v odvisnosti od velikosti čistilne 68 naprave po 15 letnem obdobju obratovanja Slika 6.3 Graf odvisnosti skupnih in investicijskih stroškov od velikosti čistilne naprave 69 SEZNAM TABEL Tabela 2.1 Tabela 2.2 Tabela 2.3 Povzetek mejnih vrednosti parametrov odpadne vode za odvajanje neposredno v vode Mejne vrednosti parametrov odpadnih vod za nove komunalne čistilne naprave in za komunalne čistilne naprave v rekonstrukciji Mejne vrednosti za koncentracijo ter učinek čiščenja celotnega dušika in celotnega fosforja Tabela 4.1 Določitev PE glede na površino stanovanja 30 Tabela 4.2 Določitev PE glede na družbene dejavnosti in storitve 30 Tabela 4.3 Redukcija BPK 5 glede na zadrževalni čas 30 Tabela 4.4 Pokazatelji dimenzijske ustreznosti aeracijskega bazena 31 Tabela 4.5 Pokazatelji dimenzijske ustreznosti naknadnega usedalnika 31 Tabela 4.6 Pokazatelji dimenzijske ustreznosti bioloških filtrov (precejalnikov) 33 Tabela 4.7 Pokazatelji dimenzijske ustreznosti biodiskov 33 Tabela 4.8 Pokazatelji dimenzijske ustreznosti naknadnega usedalnika za sisteme s 33 pritrjeno biomaso Tabela 4.9 Pokazatelji dimenzijske ustreznosti strukturnih filtrov 34 Tabela 4.10 Pokazatelji dimenzijske ustreznosti lamelnih separatorjev 34 Tabela 4.11 Pregled največjih dopustnih globin v odvisnosti od prostornine greznice 37 Tabela 4.12 Minimalne dolžine ponikovalnih vodov v odvisnosti od vrste zemljine 37 Tabela 4.13 Pregled karakteristik agregata 38

6 Tabela 4.14 Pregled dolžin korenin 39 Tabela 5.1 Seznam tipskih malih čistilnih naprav SANITA 43 Tabela 5.2 Tehnološki podatki malih čistilnih naprav SANITA 44 Tabela 5.3 Pregled primarnih usedalnikov tipskih čistilnih naprav VEMAR 46 Tabela 5.4 Pregled bioloških stopenj tipskih čistilnih naprav VEMAR 46 Tabela 5.5 Seznam tipskih malih čistilnih naprav EURO MEC (Tip OXI/P) 48 Tabela 5.6 Tehnološki podatkimalih tipskih čistilnih naprav 49 EURO MEC (Tip OXI/P) Tabela 5.7 Seznam tipskih malih čistilnih naprav BIOCLERE 51 Tabela 5.8 Tehnološki podatki malih čistilnih naprav BIOCLERE 52 Tabela 5.9 Seznam tipskih malih čistilnih naprav EKOL 53 Tabela 5.10 Tehnološki podatki malih čistilnih naprav EKOL 53 Tabela 5.11 Seznam tipskih malih čistilnih naprav THE BMS BLIVET 55 Tabela 5.12 Seznam tipskih malih čistilnih naprav BIOROTOR 57 Tabela 5.13 Seznam tipskih montažnih greznic SCHIEDEL 59 Tabela 6.1 Izračun okvirne cene izgradnje malih čistilnih naprav PE 69 SEZNAM PRILOG Priloga 1 Priloga 2 Rezultati izračunov vrednosti investicijskih in obratovalnih stroškov malih tipskih čistilnih naprav Rezultati izračunov vrednosti investicijskih in obratovalnih stroškov malih tipskih čistilnih naprav izračunanih na priključen PE 73, 74 75, 76 Priloga 3 Slikovni pogled na gradbišča malih tipskih čistilnih naprav Priloga 4 Grafični prikazi porazdelitve prebivalstva po naseljih v Sloveniji 87 Priloga 5 Grafični prikazi odvisnosti investicijskih, obratovalnih in skupnih stroškov izgradnje malih tipskih komunalnih čistilnih naprav 88-92

7 VSEBINA stran 1. UVOD Splošno Zgodovinski razvoj Problematika čiščenja odpadnih voda malih čistilnih naprav pod 2000 PE 8 2. ZAKONODAJA S PODROČJA ODPADNIH VODA, OBČUTLJIVIH OBMOČIJ IN VARNOSTNIH PASOVIH VODNIH ZAJETIJ TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA Čistilne naprave s prezračevanjem - lebdeča biomasa Naprave z aktivnim blatom SBR - šaržni biološki reaktorji Čistilne naprave s pritrjeno biomaso Precejalniki Biodiski (potopniki) Čistilne naprave z anaerobnimi in alternativnimi postopki ter kombinacije le teh Greznice Emšer (Imhoffov usedalnik, Dvoetažni usedalnik) Ponikovalni vodi Filtrski jarki Rastlinske čistilne naprave DIMENZIONIRANJE ATV - A122 standard in drugi načini dimenzioniranja malih čistilnih naprav Opis ATV A122 standarda Opis nekaterih drugih vpeljanih načinov dimenzioniranja malih čistilnih naprav Postopki za dimenzioniranje posameznih tehnologij Dimenzioniranje čistilnih naprav z aktivnim blatom Dimenzioniranje čistilnih naprav s precejalniki Dimenzioniranje čistilnih naprave z biodiski Dimenzioniranje anaerobnih in delno aerobnih čistilnih naprav Dimenzioniranje rastlinskih čistilnih naprav Dimenzioniranje kombiniranih čistilnih naprav TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE MALIH ČISTILNIH NAPRAV V REPUBLIKI SLOVENIJI Čistilne naprave s prezračevanjem - lebdeča biomasa Naprave z aktivnim blatom 42 HIDROINŽENIRING, d.o.o. 42 VEMAR s.r.l. 44 EURO MEC s.r.l SBR- šaržni biološki reaktorji 49 EURO MEC s.r.l 49

8 5.2. Čistilne naprave s pritrjeno biomaso Precejalniki 50 EKOFINN Ab Biodiski (potopniki) 52 SEPARA spol. s r.o. 52 BUTLER MANUFACTURING SERVICES LTD. 54 TEHNIX d.o.o Čistilne naprave z anaerobnimi in alternativnimi postopki ter kombinacije le teh Greznice - SCHIEDEL Dimniški sistemi, d.o.o Emšer (Imhoffov usedalnik, Dvoetažni usedalnik) Ponikovalni vodi Filtrski jarki Rastlinske čistilne naprave - OIKOS d.o.o CENOVNE PRIMERJAVE Investicijski stroški Obratovalni stroški Skupni stroški ZAKLJUČKI UPORABLJENA LITERATURA PRILOGE 73

9 SIMBOLI IN ENOTE Simbol Enota Opis A m 2 Celotna površina medija pravokotnega na tok a - Faktor prenosa kisika A NK m 2 Površina naknadnega usedalnika A R m 2 /m 3 Specifična površina A S m 2 Površino rastlinske čistilne naprave A SS m 2 Površina sekundarnega usedalnika BBA kg/(m 2.d) Površinska obremenitev po BPK 5 BBd kg/d BPK 5 dnevna obremenitev BBDS kg/(kg.d) BPK 5 obremenitev blata BPK mg/l Biokemijska potreba po kisiku BPK 5 mg/l Petdnevna biokemijska potreba po kisiku BBv kg/(m 3.d) BPK 5 volumenska obremenitev C i mg/l BPK 5 zahtevan iztoka C m g/m 3 Povprečna koncentracija mešanice sušnega dotoka in povratka pri distributorju C v mg/l BPK 5 vtoka C O g/m 3 Koncentracija kisika d m Delovna globina precejalnega telesa DS AT kg/m 3 Suha snov v aeracijskem bazenu h C m Globina cilindričnega dela usedalnika h F m Globina lijakastega dela usedalnika h SS m Globina vode v sekundarnem usedalniku KPK mg/l Kemijska potreba po kisiku KPK 5 mg/l Petdnevna kemijska potreba po kisiku b K s m 3 /m 2 /d Hidravlična prevodnost medija pravokotno na tok K t o C -1 Temperaturni koeficient = 1,104 pri 20 o C L m Dolžina telesa precejalnega medija m - Naklon lijakastega dela usedalnika n a % v decimalkah Poroznost medija OC kg/h Kapaciteta prenosa kisika v čisti vodi pod standardnimi pogoji O L kg/kg Vnos kisika izhajajoč iz kapacitete prenosa na BPK 5 PE št. Populacijski ekvivalent RV - Delež povratnega blata RSR - Razmerje povratnega blata S m/m Hidravlični gradient naklon SVI ml/g Volumenski indeks blata t s, h, d Čas t SS h Hidravlični zadrževalni čas v sekundarnem usedalniku V AT m 3 Volumen aeracijskega bazena V BF m 3 Volumen biološkega filtra Q m 3 /d Povprečni pretok skozi čistilno napravo na časovno enoto q A m 3 /(m 2.h) Bruto površinska obremenitev usedalnika q 1 m 3 /(m.h) Prelivna obremenitev W m Širina telesa precejalnega medija W R W/m 3 Instalirana moč povratka na enoto volumna reaktorja

10 1. UVOD 1. UVOD 1.1. SPLOŠNO Danes je ena prvih človekovih skrbi ohraniti čisto okolje prihajajočim generacijam. Vsaka naslednja generacija je zapustila za seboj vedno bolj onesnaženo okolje. Zato vse bolj postaja ena prvih človekovih dolžnosti, da se bori proti vsem vrstam onesnaževanja okolja, kot tudi da lajša posledice, ki jih onesnaževanje povzroča. Vsakemu posamezniku postaja vse bolj jasno, da je postala zaščita našega okolja naš največji problem. Iz bližnje ter daljne zgodovine vemo, da naravne katastrofe niso nič novega ali redkega. Posledice katastrofalnih potresov, poplav, izbruhov vulkanov in viharjev so bile tako za prebivalce takih področij, kakor tudi za njihovo okolje, večinoma strašne, vendar so bile lokalno in časovno omejene. Nasprotno pa dosega onesnaževanje zraka, tal in vode dandanes že globalne razsežnosti. Tudi časovno se njihovih posledic ne da več oceniti, saj so ti pojavi delno nereverzibilni in so zato njihove posledice večinoma nepopravljive. Voda je osnovni element človekovega življenja in njegovega razvoja. Danes vemo, da sestavlja človeško telo odstotkov vode, voda sestavlja približno 70 odstotkov živalskega telesa in približno 95 odstotkov rastlinskega. Od vode so odvisni mnogi življenjski procesi v rastlinah in živalih. Najpomembnejša snov v celicah je voda, saj v vodni raztopini potekajo celične presnovne reakcije. Voda je odlično topilo in v njej se raztapljajo škodljive snovi. Tako se na primer v presnovi nastale škodljive snovi izločajo iz telesa z vodo, ki tvori seč. Voda je pomemben vir kisika, ki nastaja s pomočjo sončne svetlobe pri fotosintezi, zato ni naključje, da prva človeška naselja najdemo v bližini vodotokov oziroma vodnih virov. Civiliziran človek uporablja vodo le v manjši meri kot živilo, okrog 2 l/dan, pomembnejša je kot topilo oziroma kot sredstvo za hidravlični transport nezaželenih snovi iz svoje bližine [1]. Komunalne naprave s področja zdravstvene hidrotehnike so bistvenega pomena za zdravje in kakovostno življenje ljudi, še posebej v velikih urbanih naseljih. Z razvojem industrializacije se je povečevala populacija v mestih in industrijskih centrih, kar ima na eni strani za posledico ogromne potrebe po kvalitetni vodi, katere zaloge pa se z brezobzirnim uničevanjem stalno zmanjšujejo, na drugi strani pa se povečujejo količine odpadnih voda. Moderna tehnika, recirkulacija ali pa včasih samo elementarne zaščite lahko doprinesejo k ogromnim prihrankom v kvantiteti in kvaliteti vode. Nevarnostim, kot so uničevanje zaščitnega ozonskega plašča, ogrevanje našega ozračja (efekt tople grede), odmiranje gozdov, uničevanje pragozdov, onesnaževanje in zastrupljanje vodotokov, morij in podtalnice smo izpostavljeni vsi. Ne moremo se izolirati ali jim ubežati. Najkasneje pri černobilski nesreči je postalo jasno, da radioaktivnost ne pozna političnih ali drugih meja. Ogrožen je celotni svetovni ekološki sistem in s tem celotno človeštvo in vsak posameznik. Zaščita našega okolja ne pomeni več samo ohranitev ali zvišanje življenjskega standarda, temveč postaja vse bolj ključno vprašanje našega preživetja. Brez čistega zraka, zdravih, nezastrupljenih tal ter neoporečne pitne vode ni preživetja. Želimo si, da so vsi prebivalci oskrbljeni z zdravo pitno vodo, torej vodo, ki ne ogroža njihovega zdravja. Istočasno z oskrbo pa je potrebna tudi odvodna onesnaženih voda in urejen način odstranjevanja odpadkov, saj onesnažena voda ogroža naše zdravje. Kratko je bilo obdobje, ko je bilo merilo razvitosti neke družbe velika poraba vode na prebivalca. Danes se razvitost družbe odraža v stopnji ekonomičnosti rabe vode. V nekaterih deželah vodo obrnejo po trikrat preden jo zavržejo. Večmilijonska mesta Stran 1

11 1. UVOD - megapolisi danes ne bi mogli preživeti, če ne bi imeli urejene oskrbe z vodo, odvoda onesnaženih voda in odstranjevanja odpadkov. Vsa zdravstvena, komunalna infrastruktura je med seboj tesno povezana in mora biti znotraj posameznih porečij zaključena z integralnim varstvom voda oziroma zaščito voda. Za uspešnost planirane zaščite, odnosno zagotavljanja odgovarjajoče kvalitete vode se kot prvo postavlja zahteva po izgradnji popolnega sistema za zbiranje in odvod odpadnih vod, ki se zaključi s čistilno napravo za čiščenje odpadnih vod pred njihovo dokončno dispozicijo v naravi. Stopnja intenzivnosti obdelave odpadnih vod mora biti poleg stopnje onesnaženosti pogojena s specifičnostjo možne končne oblike dispozicije očiščenih odpadnih vod. V preteklosti, ko na koncu kanalizacijskih omrežij še ni bilo čistilnih naprav, je bil namreč edini cilj kanalizacijskega omrežja hitro odvajanje vseh odpadnih vod v vodotoke in se je zato na kanalizacijska omrežja nekritično priključevalo vse»kar je teklo«oziroma se je dalo s pomočjo vode odstraniti. Da bi zmanjšali stroške za izgradnjo kanalizacijskih omrežij, so se običajno - več ali manj po občutku - polagali le kanali za odpadne vode, deževnica pa si je morala sama poiskati pot v vodotoke ali podtalnico. Sem ter tja se ji je pomagalo tudi z odprtimi jarki. Ker so taki jarki predstavljali prometno oviro in so služili tudi odmetavanju odpadkov, se je kasneje deževnica spravila v cevi, jarki pa so se zasuli. Tako je pravzaprav iz mešanega nastal ločeni sistem kanalizacije. Marsikdo je mnenja, da služi gradnja kanalizacijskih omrežij, čistilnih naprav in deponij gradbenikom in ne navsezadnje tudi politikom izključno samo za zaslužek, izživljanje ter profitiranje. Na žalost je v temu tudi precej resnice, saj se pozablja, da se morajo te naprave graditi tako, da z najmanjšimi finančnimi sredstvi dosežemo največji efekt zaščite okolja. Velikokrat na žalost prevlada osnovno načelo, da morajo biti take naprave čim cenejše, delovanje takih naprav pa zanesljivo nikogar ne zanima. Pričakovanja glede pozitivnih sprememb v okolju so velika. Od osamosvojitve dalje se je kakovost površinskih voda in zraka izboljšala, medtem ko se kakovost podtalnice na določenih območjih slabša. Ravnanje s komunalnimi in industrijskimi odpadki ostaja še vedno problem. Zmanjšanje fizičnega obsega proizvodnje in zaprtje številnih večjih onesnaževalcev sta glavna razloga za izboljšanje kakovosti površinskih voda. Viri obremenjevanja vode so industrija, kmetijstvo in urbanizacija. Mestne občine v celoti ne nadzorujejo količine odpadne vode, ki prihaja iz različnih virov onesnaževanja in njene materialne sestave. Onesnaževanje iz urbanih območij vzdolž rek je posebej pereče. Obremenitev, ki ga je povzročala industrija je v zadnjih letih upadel, deloma zaradi zmanjšane gospodarske dejavnosti v določenih ključnih sektorjih. Številni onesnaževalci na področju industrije so po letu 1990 izginili. Sedanje stanje in določitev problemov: samo 53 % prebivalcev je priključenih na javno kanalizacijsko omrežje [17]; stara kanalizacija ni vodotesna, kar povzroča odtekanje v podtalnico; samo 30 % prebivalcev je priključenih na čistilne naprave in samo 15 % odpadne vode se čisti biološko [17]; evtrofikacija naravnih in umetnih jezer in latentna evtrofikacija zajezenih vodotokov; pomanjkanje celovitega pristopa do odpravljanja virov onesnaževanja in pomanjkanje sodelovanja med sektorji ter lokalno ozko reševanje problemov zbiranja in čiščenja odpadnih voda; Stran 2

12 1. UVOD Ozemlje Slovenije je stičišče srednjeevropskih in sredozemskih naravnih značilnosti. Slovenija je odprta na vse strani: proti Srednji Evropi in Balkanu, proti Padski dolini in zahodu ter proti Vzhodni Evropi. Vse to je Slovenijo obdarovalo z izjemno biotsko in krajinsko raznovrstnostjo, zaradi katere je njeno okolje zelo občutljivo ZGODOVINSKI RAZVOJ Od pradavnine pa do danes najdemo človeška bivališča, predvsem pa večje naselbine, ob vodi. Skoraj pri vseh arheoloških izkopavanjih civiliziranih naselbin najdemo tudi ostanke objektov za oskrbo in odvod vode. Približno 1400 let pr. n. št., v svetemu pismu Mojzes [Peta Mojzesova knjiga 23,13-14] zahteva, da se morajo človeška opravila opraviti in nato zakopati izven tabora. Vendar moramo iskati začetke zaščite pitne vode še znatno globlje v naši preteklosti. Začetki zaščite pitne vode sovpadajo namreč s pričetkom naše civilizacije. Dokler so ljudje kot lovci in nabiralci sadežev živeli v majhnih skupinah, tega problema skoraj niso poznali, saj so se naseljevali ob jezerih ter rekah. Organski odpadki (v glavnem fekalije ter ostanki hrane) so se zaradi izredno nizke lokalne obremenitve, tako na suhem kakor tudi v vodi, hitro razgradili. Z izgradnjo večjih naselij pa se začenja razvijati tudi obrt. Obrtnik je odvisen od števila kupcev. Več je prebivalcev, več je kupcev, bolje se razvija obrt. Boljše možnosti zaposlovanja pa zopet privabljajo vse večje število novih prebivalcev. Babilon je imel na svojem višku dvakrat več prebivalcev kakor tisočletja kasneje London na prehodu iz 19. v 20. stoletje [6]. Vse višje število prebivalstva pa je pomenilo po eni strani vse večjo potrebo po pitni vodi ter po drugi strani vse večjo količino tako organskih kakor tudi drugih odpadkov. Vodotoki niso služili samo preskrbi s pitno vodo, temveč tudi najcenejši način odstranjevanja fekalij ter odpadkov. Naselja so se praviloma širila najprej v smeri vodotokov, nato pa so se morala iz topografskih razlogov širiti tudi v smeri proč od vodotoka. Torej so se morale fekalije ter odpadki s pomočjo kanalov po najkrajši poti odvesti k vodotoku. Skozi zgodovino razvoja zdravstvenohidrotehnične infrastrukture lahko zelo dobro sledimo splošnemu razvoju naselij. Pri tem je razvidno, da so se inovacije na področju zdravstvene hidrotehnike zelo hitro uveljavile pri izboljšavi in gradnji komunalnih sistemov in s tem močno vplivale na podobo naselij oziroma njihovo vizualno podobo, hkrati pa je prav razvoj posameznih tipov sistemov v preteklosti omogočal tako razvoj, kot določal obliko in lokacijo naselij. To je pomembno dejstvo, ki ga lahko zasledimo tako pri distribuciji vode, prečrpavanjih, odvodu ali pa pri ceni zemljišč, ki je v veliki meri pogojena z razpoložljivimi komunalnimi sistemi, ki so na voljo na posamezni lokaciji. Tako so mesta rasla in se prostorsko širila v razmerju z zalogami zdrave pitne vode, zato je oblika naselij v veliki korelaciji z vodnim distribucijskim sistemom [1]. Ponikovalne naprave iz Babilona so stare preko 5000 let. V njej so Babilonci ponikali deževnico, pa tudi vodo iz kopališč ter kuhinj. To ni edina naprava iz teh časov. V današnjemu Pakistanu je bilo mesto Mohendžo - Daro ob reki Ind že pred 6500 leti, torej v mlajši kameni dobi, opremljeno s stranišči, kopališči ter urejeno mestno kanalizacijo za približno prebivalcev. Tu so našli veliko javno kopališče, vsaka hiša pa je imela svoj vodnjak in kopalnico ter odvod vode v kanalih, Stran 3

13 1. UVOD zgrajenih pod cesto [1,6]. Že pred okoli 6000 leti so začeli Sumerci gradili obokane kanale, saj plošče zaradi velikih razponov niso več ustrezale. Ostanke kanalizacijskih naprav pa so arheologi našli tudi drugje. Le nekaj zvenečih imen: Ninive - zgradili vodovod, dolg že približno 17 km, Kartagina, Kreta, Knosos, Ur, Timgrad. Tudi pri Grkih naletimo na ostanke kanalizacij na primer na Akropoli, Olimpiji, Samosu. Deloma so uporabljali že eliptične cevi. V Jeruzalemu še dandanes obstajajo naprave, katerih začetki sovpadajo z gradnjo Salomonovega templja leta 960 pr.n.št. Zanimivo je, da so odtoke kanalizacij speljali v lagune, iz katerih so nato vodo ter blato uporabljali za namakanje oziroma gnojenje vrtov [6]. Torej so čistilne naprave poznali že pred našim štetjem. Iz izkopov pompejske ulice je razvidno, da so Rimljani uporabljali cestišče kot odvodnik za padavinske odtoke, saj so obojestranski robniki ceste ter prehodni kamni precej zvišani nad cestiščem in so omogočali meščanom tudi med nalivi več ali manj suhi prehod. Cestišče je torej služilo za odvod, zadrževanje ter ponikanje padavin, poleg tega pa je bilo tudi često preko za to predvidenih vtočnih jaškov priključeno na kanalizacijo. Deževnico iz streh so Rimljani zbirali v cisternah v atrijih ter jo nato tudi uporabljali. V starem veku se je vsem pomembnejšim naselbinam v bližini virov pitne vode kmalu pokazalo, ali da ti ne zadoščajo ali pa so postali po kakovosti neustrezni. Zato je bilo treba iskati vodne vire z manjše ali večje oddaljenosti in jo privesti do naselja. V Rimu je bilo okrog leta 100 n. št. devet vodnih sistemov, v letih 560 n. št. pa celo štirinajst za približno 2 milijona prebivalcev. V Kartagini je bil zgrajen 132 km dolg vodovod. Da bi vodo lahko težnostno pripeljali od izvirov - zajetij v hribih do mest, so gradili mostove akvedukte (celo večnadstropne kot na primer v španski Segoviji, ki še vedno stoji) in tudi prve predore [1]. Sumerci so gradili prve pokrite kanale prav tako že v 7. st. pr. n. št. (okrog leta 800), v Rimu pa je bila v letih 500 pr. n. št. zgrajena Cloaca Maxima (Veliki kanal) - po legendi so ga gradili etruščanski sužnji [1]. Arheologi se ne morejo zediniti pri odgovoru na vprašanje, ali so Rimljane naučili graditi kanalizacijo Grki ali Etruščani. Legenda trdi, da je pod Tarquinius Priscus-om (5. kralj po Romulu), v 5. st. pr. n. št., etruščanski ujetnik vršil nadzor gradnje na»kloaki maksimi". Do kakšnih razsežnosti so se že takrat gradili kanali, pove podatek, da znaša širina izlivnega profila»kloake maksime«v Tibero 3 m, pri višini 4 metrov [2,6]. Vsi glavni kanali so imeli ravno dno, le za stranske priključke so Rimljani uporabljali okrogle cevi. Čiščenje usedlin so opravljali ujetniki. Z gradnjo Aquadukta sovpada tudi prvo čiščenje kanalov s pomočjo vodnega pretoka ter prvo stranišče na izpiranje - Dea Latrina. Tudi Rimljani so ponekod speljali kanale v ribnike, saj so ugotovili, da so bile ribe na izpustu»kloake maksime«v Tibero nadpovprečno velike in slastne [6]. Voda je tako v preteklosti pomenila osrednji del naselij. S tem je razvoj distribucijskih sistemov za pitno vodo močno vplival tudi na razvoj javnih površin in oblikovanju trgov. Tako si Rima ne bi mogli zamisliti brez številnih vodnjakov. Rimljani so vodo v mesto dovajali iz okoliških hribov preko velikih akveduktov in celo predorov do zbiralnikov, od tam pa do mestnih vodnjakov s pitno vodo in posameznih hiš. Tudi zavarovani izviri pitne vode, vaški oziroma mestni vodnjaki ali pa zbiralniki padavinske vode predstavljajo osrednjo točko starih naselij in najbolj impresivno oblikovane javne površine [1]. Tudi v strogem centru Celja je kod glavni odvodnik do pred nedavnim služil pohodni, pravokotni, zidani kanal iz rimskih časov. Ker je bilo Celje nekajkrat porušeno in požgano, ima ta kanal sedaj skoraj 9 m prekritja. Na nekaj mestih pa so Stran 4

14 1. UVOD v Celju pod rimsko kanalizacijo odkrili ostanke keltske kanalizacije. S propadom Rima in nastopom krščanstva so naprave propadle in kar je še hujše, propadlo je za stoletja tudi njihovo bogato strokovno znanje. Na našem ozemlju je okrog leta 15 n. št. nastala naselbina Emona, v izmeri 522 x 432 m znotraj obzidja, ki je imela pod cestami zgrajene kanale - kloake. Zgrajenih je bilo 7 kanalov, ki so potekali od zahoda proti vzhodu in se izlivali v Ljubljanico. Kanali oz. celotno naselje je bilo postavljeno na tako visoko koto terena, da visoke vode iz Ljubljanice niso ogrožale naselja, bodisi neposredno ali preko kanalov [1]. Lep primer predstavlja tudi javno stranišče na vodno izpiranje mesta Euphesus (današnja Turčija). Vsako kapljo deževnice (posebno med obleganji) so znali ceniti tudi v srednjeveških gradovih ter utrdbah, saj so s pomočjo v skalo izdolbenih jarkov speljali vse padavine v posebne cisterne. Konec koncev so se v puščavski trdnjavi Masada Židje lahko toliko časa upirali rimljanskemu obleganju, zahvaljujoč ogromnim kapnicam vodnih cistern. Največji, v skalo izdolbeni cisterni sta imeli prostornini 1000 ter 750 m3. Največjo cisterno je dal v 6. stoletju zgraditi Justinjan v Bizancu z m prostornine [6]. Tudi pri gradnji železniške proge Ljubljana-Trst so svoj čas v nadzorniških hišicah na cestnih prehodih zbirali deževnico v posebnih kapnicah. V Dalmaciji ter Istri so se z gradnjo cistern ter kapnic ukvarjali posebni poklicni rokodelci. Do čim so torej stare civilizacije že v mlajši kameni dobi poznale prednosti higienskega odvajanja odpadnih vod, uporabe in ponikanja padavinskih odtokov ter gradile moderne kanalizacije in deloma čistilne naprave, je to znanje po Rimljanih za dalj časa potonilo v pozabo [2]. Svetla izjema v srednjem veku je statut mesta Dubrovnika iz leta 1272 in Uredba Senata o mestni čistoči iz 1436 leta, kjer so natančno določene obveznosti prebivalcev oziroma lastnikov hiš, višina prispevkov, načini odvodne padavinske in odpadne vode, gradnja greznic in splošna načela javne higiene. Ta statut in uredba sta bila ena najnaprednejših na svetu, celo z današnjega vidika. Zato v Dubrovniku ni bilo nikoli epidemij znotraj mestnega obzidja [1]. Srednji vek je pomenil propad tistega, kar je že bilo del urbane kulture v starem veku. Spoznanja iz antike o povezanosti osnovne higiene in zdravja so zatonila v pozabo. Skrb za higieno se je spet pojavila šele z nastopom renesanse po hudih epidemijah kolere v vseh večjih mestih Evrope, še posebej v Londonu. Eden prvih aktov s področja zdravstvene hidrotehnike je»bill of Sewers«(kanalščina) v Angliji iz leta Leta 1775 je londonski urar Cunning patentiral stranišče na vodno izpiranje s sifonom [2]. Od leta 1815 je bilo v Londonu, ki je bil takrat že milijonsko mesto, prepovedano spuščati odpadno vodo v mrežo naravnih vodotokov, vanje se je lahko spuščala le deževnica [1]. Dandanes se začudimo, ko beremo uradni razglas mesta Berna iz leta 1792, v kateremu se na koncu vsakega tedna prepoveduje opravljati potrebe v mestni potok zaradi odvzema vode za varjenje piva v sledečemu tednu. Iz tega uradnega razglasa je razvidno, da so imeli probleme z zaščito pitne vode [6]. Srednjeveška mesta so bila obzidana in obdana z vodnimi jarki, ki so povečini istočasno služili odvodu odpadkov. Fekalije ter odpadki so se znotraj mest zlivali ali metali skozi okno na ulice. Ljudje in živali so gazili po smrdečih in razpadajočih odpadkih. Rezultat so bile pogoste hude epidemije. Eno od izjem predstavlja šlezijsko mesto Bunzlau, ki je 1531 leta odpadno vodo s pomočjo jarkov odvedlo na polja. Ne samo da je mesto slovelo kot eno najbolj zdravih mest v Evropi, tudi kmetje so kaj hitro ugotovili koristnost tega namakalnega sistema in si kupili namakalne pravice. Na žalost je Bunzlau ostal izjema in šele čez 250 let zasledimo zopet Stran 5

15 1. UVOD namakanje polj v škotskemu Edimburgu. Razmere v srednjeveških mestih najbolje podajo sledeče epizode. Leta 1184 se je v grajski dvorani v Erfurtu gostila izbrana plemiška družba. Med zabavo so se sesula preperela tla jedilnice v pod njo ležečo greznico. Večina gostov se je nespoštljivo utopila v nesnagi. Sin cesarja Barbarose, poznejši cesar Henrik IV, se je kot eden redkih gostov uspel še pravočasno s skokom rešiti te usode. Mestni očetje v Frankfurtu so bili pri hoji na seje magistrata oziroma obisku stolnice stalno ogroženi, zato so 1573 leta prepovedali izlivanje kahel skozi okna na ulice. Omejili so tudi rejo prašičev v mestu. Vsak prebivalec mesta je smel gojiti maksimalno 24 prašičev. Prepovedano je bilo tudi prosto gibanje prašičev po mestnih ulicah [6]. V Nurenbergu je moral vsak kmet, ki je prodajal na mestnemu trgu, po prodaji odpeljati iz mestnega območja poln voziček odpadkov [6]. Z izumom parnega stroja se je znatno zvišala obrtniška in industrijska produkcija in s tem tudi dodatno izredno razširila vrsta ter zvišala količina odpadkov. Izum sodobnega stranišča na vodno izpiranje s sifonom je pomenil za mesta pravo katastrofo. Mokre in spolzke ulice so postale skoraj neprehodne, zato so se začeli vzdolž ulic graditi jarki, ki naj bi to nesnago po najkrajši poti odvedli v vodotoke. Šele v 19. stoletju se je kanalizacija ponovno rodila s ciljem, kar najhitreje odstraniti nesnago iz neposredne bivalne okolice ljudi s pomočjo transportnega sredstva vode ter s tem preprečiti onesnaženje dvorišč in ulic in s tem tudi širjenje okužb ter bolezni. Iz starih opisov srednjeveškega življenja je razvidno, da so se odpadne vode in fekalije običajno zlivale skozi okna na dvorišča ter ulice ali zbirale ter ponikale v greznicah v neposredni bližini vodnjakov, iz katerih so se prebivalci preskrbovali s pitno vodo. Na podlagi "konzerviranja odpadnih vod" - tako so Angleži v 19. stoletju poimenovali kanalizacijo - so se ti problemi sicer odselili iz neposredne okolice, zato pa so se tem bolj ostro odrazili v vodotokih. Zato so se sčasoma transportni nalogi kanalizacije pridružile še dodatne naloge ter cilji. Kanalizacija dandanes ni več samo transportna naprava za hitro odstranitev odpadnih vod ter umazanije, temveč postaja tudi vse bolj naprava za zaščito našega okolja, predvsem za zaščito pitne vode. Leto 1830, ko je v Londonu izbruhnila huda epidemija kolere, predstavlja prelomnico, kar se tiče moderne gradnje kanalizacijskih omrežij. Med to epidemijo so namreč opazili, da so višje ležeča, suha območja mesta med epidemijo manj trpela kakor nižje ležeči, vlažni deli mesta. To spoznanje je sprožilo začetek gradnje kanalizacijskega omrežja Londona. Temu je leta 1842 sledilo mesto Hamburg, New York Brooklyn pa 1852 leta in nato še ostala velemesta. Z gradnjo kanalizacij se je problem onesnaženosti iz ulic prenesel v vodotoke [1]. Biološko ravnotežje vodotokov, ki je bilo deloma že porušeno, te dodatne ekstremne obtežbe ni zmoglo. Vodotoki so postali gnijoče in smrdljive kloake. V Temzi se je pri razpadu organskih snovi razvijal metan v takih količinah, da so se londonski otroci zabavali s sežiganjem mehurjev. Očividci so trdili, da so pri tem švigali plameni po gladini Temze tudi do preko sto metrov oddaljenosti. Po izkušnjah epidemije kolere v letu 1830 je leta 1845 angleški parlament ustanovil prvo kraljevo komisijo (River Pollution Commission), ki se je začela ukvarjati z onesnažitvijo rek. Že leta 1858 se s sprejemom zakona prepove vsako onesnaževanje rek in 1861 je parlament izdal zakon o čiščenju odpadnih vod. Ta zakon je povzročil razvoj tehnologije čistilnih naprav. Stran 6

16 1. UVOD Vsa začetna omrežja so se gradila v mešanemu sistemu. Tako da so se odpadne vode razbremenjevale najprej na dvakratni, kasneje na petkratni sušni odtok. Običajno se je v čistilni napravi izza mehanske stopnje ponovno razbremenilo na enkratni sušni pretok, ki se je nato še biološko očistil. Navkljub več ali manj uspešne odstranitve lahko razgradljivih snovi v čistilnih napravah, se stanje vodotokov ni izboljšalo v pričakovani meri. Za Ljubljano, ki je štela ob potresu leta 1895 okrog 40 tisoč prebivalcev, so takoj po potresu pričeli izdelovati projekte sodobne kanalizacije, vključno s čistilno napravo in jih dokončali do leta Projekti so bili realizirani do leta Levobrežni zbiralnik jajčastega profila še danes deluje [1]. Na podlagi urejenega kanalizacijskega omrežja, so se nato s koncem 80-ih let prejšnjega stoletja strokovnjaki zopet posvetili bolj čistilnim napravam. Glavni problem so postali namreč vnosi nitratov ter fosfatov v vodotoke ter morja. Zato se sedaj zahteva nadaljnje čiščenje odpadnih vod. Kot že povedano so se v preteklosti nekatere kanalizacije končale s zadrževalnimi lagunami ali pa so bili kanali speljani na polja, kjer je voda ponikala ostanki pa so služili za gnojenje. To velja še posebej za mesta, ki niso ležala ob rekah. V zadrževalnih lagunah, ki so predstavljale peskolov, usedalnik, gnilišče, so se sčasoma izvedli sifonski izpusti na primerni globini, tako da so v lagunah ostajala tako usedle snovi kot tudi plavajoče snovi. Lagune so v rednih terminih očistili. Nabrane usedline se je odpeljalo na polja, kjer so se odcedile, posušile in uporabljale za gnojenja. Prav tako so ob izpustih iz takih lagun v reko na sipinah ob nizkih vodostajih reke nastali praktično že prvi precejalniki skozi rečni prod. Začeli so se namensko graditi objekti, ki so najprej mehansko očistili vodo. Pojavile so se preproste grablje in sita, peskolovi, usedalniki in precejalniki. Spoznanje, da je čistilna naprava v bistvu pospešeno samočiščenje, kot se to pojavlja v naravnih vodotokih, je doprineslo k spoznanju, da prevzema funkcijo čiščenja razpršena biološka masa. Postopek temelji na spoznanju Arderna in Locketa, iz leta Ugotovila sta, da je mogoče od leta 1880 znan proces čiščenja odpadne vode z zračenjem pospešiti, če že ob pričetku zračenja zagotovimo ustrezno koncentracijo mikroorganizmov [2]. To dosežemo tako, da del v naknadnem usedalniku izločenega blata ponovno vrnemo na začetek procesa. Organizmi v poživljenem blatu prevzamejo organske snovi iz odpadne vode in jih spremenijo v nove organizme, ki tvorijo kosme aktivnega blata. Kosme aktivnega blata izločimo iz vode z usedanjem v naknadnem usedalniku. Očiščena voda pa odteče. Da se izognemo motečim vplivom na napravah, mora odpadna voda najprej skozi predčiščenje, na primer skozi grabije ali sita, peskolove in lovilce olj. Na biološki stopnji pa uravnavamo nastajanje kosmičev bakterij z vračanjem blata iz naknadnega čiščenja. Usedljive snovi iz predčiščenja in del blata iz naknadnega čiščenja odvajamo v presnovališča, ki zelo zmanjšajo volumen blata. Temu deležu blata rečemo odvišno blato. Odvišno blato osušimo in odpeljemo na odlagališče ali uporabimo kot gnojilo. Z povratkom aktivnega blata in prezračevanjem odpadne vode se je doseglo, da se je naravni proces samočiščenja izredno pospešil v majhnem volumnu. Stran 7

17 1. UVOD 1.3. PROBLEMATIKA IN MOŽNOSTI ČIŠČENJA ODPADNIH VODA MALIH ČISTILNIH NAPRAV POD 2000 PE Zaradi danih naravnih pogojev reliefa in posebnega vzorca porazdelitve prebivalstva ima Slovenija relativno veliko število kanalizacijskih sistemov, od katerih pa jih malo vključuje tudi čistilne naprave. Kanalizacijo upravlja čez petdeset upravljavcev (podjetij, obratov, lokalnih skupnosti). Skupna dolžina kanalizacijskega omrežja je km, od katere je primarno omrežje dolgo 736 km, sekundarno pa km z priključki. V povprečju en upravljalec upravlja 76 km omrežja (12 km primarnega in 55 km sekundarnega omrežja z 209 priključki) in oskrbuje prebivalcev. Kanalizacijski sistemi so relativno majhni. Pogosto eno samo podjetje upravlja več kot en sistem za zbiranje in odvod [17]. V Sloveniji je približno 3000 naselij oskrbljenih z vodo, zgrajenih kanalizacijskih sistemov pa je bistveno manj. Odvod odpadnih vod in padavinskih voda, čiščenje odpadnih voda in končna dispozicija odpadne vode je nujna v primeru, kjer je že zgrajen vodooskrbni sistem. Zato bodo v naslednjih letih potrebna velika finančna sredstva, da se to stanje sanira [1]. Praviloma se kanalizacija v manjših naseljih Slovenije uredi po ločenem sistemu odvajanja odpadnih in meteornih vod. To pomeni, da se meteorne vode z utrjenih površin in streh odvajajo ločeno od sanitarnih odpadnih vod in morebitnih tehnoloških odpadnih vod. Samo urejeni sistemi za zbiranje, odvodnjavanje, čiščenje in dispozicijo odpadnih vod dopuščajo kontroliran način vračanja odpadnih vod v naravni krogotok. Zato je potrebno načelno zagotoviti urejanje kanalizacije povsod tam, kjer je urejena preskrba s pitno vodo iz vodovoda. Odstopanje od teh načel je dopustno le v primerih, ko gre za posamezne zgradbe, ki jih je potrebno obravnavati pod posebnimi pogoji. Poznane specifičnosti kraškega sveta so razlog za povečano pozornost pri reševanju ekoloških problemov, s posebnim poudarkom na občutljivo problematiko zaščite voda. Zaradi otežene končne dispozicije odpadnih vod je nujno doseči vsaj predpisane, če ne boljše stopnje čiščenja odpadnih vod. Posamezne dislocirane manjše osnaževalce, katerih iz takšnih ali drugačnih razlogov ni mogoče priključiti na kanalizacijski sistem, je mogoče reševati z individualnimi čistilnimi napravami. V slučaju, ko gre za najmanjše enote, se predvidi reševanje z greznicami (septičnimi jamami), ki morajo biti v vsakem primeru vodotesne. Sicer pa se dopušča dve možni rešitvi z aplikacijo greznic, tako izdelavo objektov brez pretoka, grajenih z namenom zadrževanja odpadnih vod in rednih odvozov na za to predvideno komunalno čistilno napravo ali pa izdelavo objektov, potrebnih kapacitet koncipiran tako, da je poleg mehanske zagotovljena tudi biološka stopnja čiščenja. Odpadne vode se po prehodu biološke stopnje iztekajo v podzemni drenažni sistem. Konfiguracija terena, sestava tal, karakter naselij, zatečeno stanje in ekonomika pogojujejo, oziroma narekujejo v večini manjših naselij Slovenije opredelitev za ločen sistem kanalizacije. Za reševanje odvodnjavanja padavinskih vod po najkrajših poteh proti suhim potokom in kraškim ponorom so dane naravne značilnosti. Ločen sistem odvodnjavanja posebej narekuje problematika čiščenja odpadnih vod, saj ni mogoče spregledati soodvisnosti sistema odvodnjavanja od obdelave odpadne vode. Ta pa je zaradi tega toliko bolj občutljiva na vsakršne, predvsem še na naglo spreminjajoče se pogoje, posebno v smislu nihanj obremenitev. Na tako majhnih enotah ni mogoče uskladiti različnih hidravličnih pogojev, to je v času sušnega obdobja ter pogojih povečanih pretokov ob vsakem deževju. Razbremenjevanje v smislu varovanja narave pred izpiranjem na eni strani in ustrezno zaščito recipienta na drugi strani, v Stran 8

18 1. UVOD slučaju mešanega sistema kanalizacije ni mogoče zagotoviti ali vsaj ne v mejah ekonomike. Zato je povzročena manjša škoda z uvedbo ločenega sistema kanalizacije, ob ustreznem mehanskem čiščenju meteornih vod, kadar so te onesnažene. To se zgodi, kadar pride do izpiranja onesnaženih utrjenih površin. Padavinske vode naj še naprej kontrolirano odtekajo po najkrajših poteh v lokalne odvodnike. V naravni vodni krogotok se smejo vključiti le snovi, ki jih naravni ekološki sistem prenese in neškodljivo razgradi. Količine v naravni krogotok vrnjenih snovi se morajo s pomočjo čistilnih naprav zmanjšati na tako stopnjo, da jih naravni ekološki sistem prenese ter neškodljivo razgradi. Na čistilnih napravah izločene snovi se morajo neškodljivo uporabiti ali odstraniti. Zahteve iz strani zaščite vodotokov in podtalnice so nezadržno rasle, tako da se je moralo delovanje tako mešanih kakor tudi ločenih sistemov kanalizacij, stalno izboljševati. Dandanes nas naše okolje zaradi pomorov rib in razvoja alg vse bolj prisiljuje k ustreznemu čiščenju odpadnih vod pred izpustom v vodotoke. Stroški čiščenja na čistilnih napravah nas vse bolj prisiljujejo k pravilnemu ter ekonomskemu ravnanju z odpadnimi vodami. Zaščita našega okolja zahteva torej vse boljše delujoča kanalizacijska omrežja ter čistilne naprave. Predvsem v zadnjih desetletjih so zazidalne površine ter promet močno porasle. Ta porast urejenih površin se odraža tudi na znatno višjih ter sunkovitejših odtokih s teh vedno večjih površin, ki vse večkrat prekoračijo odtočno zmožnost vodotokov ter tako povzročajo pogoste visoke vode ter poplave. Na vse večjo pogostost in količino visokih vod še dodatno vplivajo tudi krčenje gozdnih površin, tanjšanje humusne plasti zaradi gnojenja z umetnimi gnojili, melioracija površin, urejanje vodotokov. Ker s temi posegi drastično zmanjšujemo zadrževalno sposobnost tal, nas rezultat visoke vode ne bi smel presenetiti. Zato se dandanes skuša te odtoke zmanjšati, zadržati, ponikati. Ne navsezadnje pa nas k temu silijo vse višje komunalne takse ter davki za izpust v vodo ter obratovalni stroški čiščenja na čistilnih napravah. Svoj čas smo se izključno ter slepo zanašali le na mehanskobiološke čistilne naprave, vendar pa realnost kaže, da samo take biološke čistilne naprave ne zmorejo dovolj zaščititi in za stalno izboljšati stanja vodotokov, temveč so potrebni še nadaljnji zaščitni ukrepi. Mehanskobiološki stopnji čiščenja se je pridružila zahteva po tako imenovanem nadaljnjem čiščenju ali III. stopnji, spremenil pa se je tudi način obremenitve čistilne naprave. Poleg odpadne vode iz gospodinjstev, industrije ter obrti odvedemo na čistilno napravo tudi onesnažene padavinske vode in jih biološko očistimo. Neonesnažene ali malenkostno onesnažene dele padavinskih odtokov ter tujih vod pa želimo čim prej vrniti direktno v naravni krogotok. Osnovno načelo je namreč preprečitev oziroma omejitev onasneževanja. Poleg tega pa je vedno bolj potrebno tudi zadrževanje ter preprečevanje oziroma dušenje padavinskih hidravličnih sunkov (hidrobiološki stres) v vodotokih, saj to povzroča odplaknitev mikroorganizmov v strugah vodotokov. Tudi to je naloga ter cilj kanalizacijskih naprav in čistilnih naprav. Velike čistilne naprave večjih mest so se dogradile. Nekaj jih bo potrebno še dograditi, druge pa sanirati. Zaradi vsega naštetega pa nedvoumno prihaja čas vse večjega investiranja v male čistilne naprave manjših naselij pod 2000 PE. V Sloveniji so male čistilne naprave pomembne zato, ker živi prebivalstvo v skoraj šest tisoč naseljih z manj kot dva tisoč prebivalci. 92 slovenskih mest ima nad 2000 prebivalcev. Vse večja je tudi ponudba tipskih montažnih čistilnih naprav, ki pa v večini primerov ponujajo kapacitete do 500 PE. Stran 9

19 1. UVOD Male čistilne naprave se gradijo za majhna naselja z razpršeno individualno gradnjo, pri gorskih in nenačrtno zgrajenih naseljih pa tudi v soseskah, kjer ni bil zgrajen javni kanalizacijski sistem. K malim čistilnim napravam prištevamo čistilne naprave do 2000 PE. Ponekod v svetu, na primer v Nemčiji le do 500 PE. Tehnološke rešitve za male čistilne naprave se zelo razlikujejo. Uporabljajo se anaerobni in aerobni postopki ter tako imenovane alternativne tehnologije čiščenja (npr. rastlinske čistilne naprave). Mali sistemi čiščenja odpadnih voda se razlikujejo od večjih predvsem po tem, da zelo nihajo dotoki, da je odpadna voda bolj obremenjena, ker je praviloma zgrajen ločen kanalizacijski sistem. Veliko sistemov je obremenjenih le sezonsko, stroški investicij in delovanja ter vzdrževanja naprav na PE so veliko večji kot pri velikih sistemih. Čiščenje onesnažene vode v tleh je eden najstarejših načinov čiščenja. Med te postopke štejemo najpreprostejše naravne ali tudi alternativne postopke kot so uporaba delno očiščene ali neočiščene vode za namakanje, neposredno ponikanje, ponikovalna polja in talne filtre ter rastlinske čistilne naprave. Osnovni procesi, ki potekajo v tleh so: precejanje, usedanje, adsorpcija in poraba hranil za rast rastlin. Pogosteje pa se uporabljajo male čistilne naprave z anaerobnimi postopki s pretočnimi ali z nepretočnimi greznicami in emšerke, ki so lahko tudi v montažni izvedbi. Male čistilne naprave z aerobnimi postopki so lahko na mestu zgrajene mehansko-biološke čistilne naprave ali industrijsko izdelane kot kompaktne čistilne naprave. Delujejo lahko s pritrjeno biomaso (precejalniki, biodiski, biofiltri) ali lebdečo biomaso (postopki s poživljenim blatom). Naravni alternativni postopki čiščenja so učinkoviti in neškodljivi za okolje le za zelo omejene majhne količine vode, ki ne sme vsebovati nevarnih ali strupenih snovi oziroma jih lahko vsebuje le v omejenih količinah glede na posamezne vrste tal in rastlin. Še posebno pozornost moramo posvetiti tem postopkom na kraških tleh, kjer lahko hitro onesnažimo kraške podzemne vodonosnike. Vsekakor so ti postopki primerni le za posamezne objekte oziroma gospodinjstva ali naselja z nekaj deset populacijskimi enotami do največ nekaj sto enot z urejenimi rastlinskimi čistilnimi napravami s predhodnim mehanskim čiščenjem in močvirskimi lagunami. Pri tem lahko upoštevamo, da je odpadna voda koristno gnojilo. V nalogi je podan pregled najpogostejših tehnologij čiščenja. Sledijo načini dimenzioniranja ter nato so s tehnično-tehnološkega zornega kota pregledane najpogostejše male montažne tipske čistilne naprave na našem tržišču. V nadaljevanju so podane še stroškovne primerjave obravnavanih malih tipskih čistilnih naprav. Celotna naloga daje večji poudarek na malih tipskih čistilnih napravah v območju od 50 do 500 PE. Stran 10

20 2. ZAKONODAJA 2. ZAKONODAJA S PODROČJA ODPADNIH VODA, OBČUTLJIVIH OBMOČIJ IN VARNOSTNIH PASOVIH VODNIH ZAJETIJ Pod pojmom zaščito vod se razumejo vsi ukrepi, ki ščitijo površinske vode ter podtalnico pred škodljivimi vplivi. Vsi ti ukrepi služijo izboljšanju ali ohranitvi take kakovosti vode, da bo lahko služila vsej skupnosti in posameznikom. Možnost in način uporabe urejajo ustrezni zakoni. Vsako koriščenje vodotokov in podtalnice je torej vezano na državno soglasje in urejeno z zakonodajo. Posebni predpisi določajo vrsto ter količino snovi, ki se smeta brez predhodnega čiščenja odvajati v vodotok (tako imenovano direktno uvajanje) ter količino in vrsto snovi, ki se smejo uvajati v kanalizacijsko omrežje (indirektno uvajanje). V omrežje se smeta uvajati le snovi, ki jih čistilne naprave lahko razgradijo. Snovi, ki se ne smejo uvajati v omrežje, se morajo predhodno ustrezno obdelati in izločiti v posebne naprave na mestu izdelave (predčiščenje). Primarno čiščenje odpadne vode je postopek čiščenja odpadne vode na fizikalen in (ali) kemičen način, vključno z usedanjem neraztopljenih snovi, ki se zagotavlja na komunalni čistilni napravi. Primarno čiščenje je lahko tudi drug postopek čiščenja, ki zmanjšuje BPK za najmanj 20 % in količino neraztopljenih snovi za najmanj 50 % pred izpustom. Sekundarno čiščenje odpadne vode je postopek čiščenja odpadne vode, ki vključuje biološko čiščenje s sekundarnim usedanjem ali drug način čiščenja, s katerim se zagotavlja doseganje mejnih vrednosti. Terciarno čiščenje odpadne vode je postopek čiščenja odpadne vode, s katerim se dosega eliminacija dušika in fosforja tako, da se zagotavlja doseganje mejnih vrednosti. Na kakšen način se bo odpadna voda očistila je odvisno od odvodnika (površinskih voda, podtalnice, morja), v katerega se izliva. Da bi se izognili slabemu stanju vodotokov in onesnaževanju okolja, obstajajo zakonski predpisi in kriteriji, ki jih je potrebno upoštevati pri ravnanju z odpadnimi vodami. Področje ravnanja s komunalnimi odpadnimi vodami v Sloveniji v največji meri pokrivata Uredba o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih voda iz virov onesnaževanja [Uradni list RS, št. 35, ] - kot splošna uredba, Uredba o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz komunalnih čistilnih naprav [Uradni list RS, št. 35, ] in posebne dodatne zahteve v Uredbi o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz malih komunalnih čistilnih naprav [Uradni list RS, 103, ]. Odpadno vodo je prepovedano odvajati neposredno v podzemne vode, stoječe površinske vode ali vode namenjene pripravi pitne vode. Komunalno ali tehnološko odpadno vodo je prepovedano odvajati v tla ali neposredno v vode na območju, ki je s predpisom določeno kot varstveni pas za zajem pitne, termalne, mineralne ali zdravilne vode ter na vodozbirnem območju naravnih jezer. Ministrstvo za okolje in prostor lahko dovoli odvajanje komunalne ali tehnološke odpadne vode v tla na območjih, kjer ni vodotokov, če iz vloge povzročitelja obremenitve izhaja, da parametri odpadne vode ne presegajo predpisanih mejnih vrednosti za odvajanje neposredno v vode, odvajanje v tla ni na vodozbirnem območju naravnih jezer ali na območju, ki je s predpisom določeno kot varstveni pas za zajem pitne, termalne, mineralne ali zdravilne vode in odvajanje v tla ne bo vplivalo na kakovost podzemne vode in tal. Povzročitelj obremenitve mora na območju s kanalizacijo svojo komunalno odpadno vodo odvajati v kanalizacijo. Na območju, kjer ni kanalizacije, mora svojo komunalno odpadno vodo pred odvajanjem neposredno v vode očistiti na komunalni čistilni napravi z ustrezno zmogljivostjo čiščenja. Komunalno odpadno vodo iz prejšnjega Stran 11

21 2. ZAKONODAJA odstavka se lahko zbira v nepretočni greznici v primeru, ko vir onesnaževanja z odvajanjem komunalne odpadne vode ne obremenjuje okolja za več kot 50 PE in sta nepretočna greznica in njeno praznjenje urejena na predpisan način. Mejna vrednost emisije snovi je vrednost, na podlagi katere se določa čezmerna obremenitev, povzročena z odvajanjem odpadne vode v kanalizacijo ali neposredno v vode. Tabela 2.1: Povzetek mejnih vrednosti parametrov odpadne vode za odvajanje neposredno v vode [Uradni list RS, št. 35, ] Parameter Enota Mejne vrednosti Kemijska potreba po kisiku KPK mg/l 120 Petdnevna biokemijska potreba po kisiku mg/l 25 BPK5 Neraztopljene (suspendirane) snovi mg/l 80 Nitratni dušik mg/l 30 Nitritni dušik mg/l 1,0 Amonijev dušik mg/l 10 Celotni fosfor mg/l 2,0 (1,0*) Skupno število koliformnih bakterij MPN/100 ml Število koliformnih bakterij fekalnega izvora število/100 ml Števili streptokokov fekalnega izvora število/100 ml *velja za odvajanje odpadnih vod v vode na vodozbirnem področju naravnih jezer, ustja rek, ki se izlivajo v obalno morje Uredba o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz komunalnih čistilnih naprav skupaj s spremembami in dopolnitvami v svojem 4. členu določa mejne vrednosti parametrov odpadnih vod za nove komunalne čistilne naprave in za komunalne čistilne naprave v rekonstrukciji. Naprave, aktualne v tej nalogi, sodijo v skupino z najmanjšo kapaciteto (< 2000 PE). Tabela 2.2: Mejne vrednosti parametrov odpadnih vod za nove komunalne čistilne naprave in za komunalne čistilne naprave v rekonstrukciji [Uradni list RS, št. 35, ] Zmogljivost čistilne naprave izražena v PE Parameter Enota < < < Neraztopljene [mg/l] snovi Amonijev dušik [mg/l] KPK [mg/l] BPK5 [mg/l] Stran 12

22 2. ZAKONODAJA Tabela 2.3: Mejne vrednosti za koncentracijo ter učinek čiščenja celotnega dušika in celotnega fosforja [Uradni list RS, št. 35, ] Zmogljivost čistilne naprave izražena v PE Parameter Enota < < < Celotni dušik [mg/l] Učinek čiščenja % celotnega dušika Celotni fosfor [mg/l] Učinek čiščenja celotnega fosforja % Mejne vrednosti veljajo v primerih, če odpadne vode iz novih ali rekonstruiranih komunalnih čistilnih naprav iztekajo v površinske vode. Za emisije snovi v vode iz komunalnih čistilnih naprav, ki niso urejena s posebno uredbo, se uporablja splošna Uredba o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih voda iz virov onesnaževanja. Pri odvajanju odpadne vode v tla je najbolj problematičen vnos dušikovih spojin pa tudi fosforja in nekaterih drugih spojin. Nevarne snovi se lahko vnašajo v tla tudi z blatom iz čistilnih naprav, kompostom ali pri namakanju rastlin. Nevarne snovi zaradi svojih lastnosti, količine ali gostote negativno vplivajo na rabo tal ali na kakovost podtalnice. To področje pokrivata Uredba o vnosu nevarnih snovi in rastlinskih hranil v tla [Uradni list RS, št. 68, ] ter Uredba o mejnih, opozorilnih in kritičnih imisijskih vrednostih nevarnih snovi v tleh [Uradni list RS, št. 68, ]. Pri novi ali rekonstruirani mali komunalni čistilni napravi mora investitor zagotoviti prve meritve KPK in BPK 5 ter še neraztopljenih snovi [Uradni list RS, št. 35, ]. Prvih meritev se ne izvaja za malo komunalno čistilno napravo, za katero je izdana listina o skladnosti komunalne čistilne naprave z zahtevami mejne vrednosti parametrov odpadnih vod tipske čistilne naprave. V okviru obratovalnega monitoringa je treba izvajati meritve za parametre KPK in BPK 5 ter neraztopljenih snovi. Meritve se izvajajo vsako tretje leto za male komunalne čistilne naprave z zmogljivostjo čiščenja, manjšo od 200 PE, vsako drugo leto za naprave z zmogljivostjo čiščenja, enako ali večjo od 200 PE in manjšo od PE ter vsako leto za naprave z zmogljivostjo čiščenja, enako ali večjo od PE. Meritve se izvajajo na način, določen s predpisi o obratovalnem monitoringu odpadnih vod. Sicer pa so v Pravilniku o prvih meritvah in obratovalnem monitoringu odpadnih vod ter o pogojih za njegovo izvajanje za male komunalne čistilne naprave zahtevane terminsko pogostejše vzorčevalne meritve, vendar je upoštevati leto uveljavitve posameznih pravilnikov. Za malo komunalno čistilno napravo, katere zmogljivost je enaka ali manjša od 50 PE, se lahko namesto meritev izdela ocena obratovanja naprave, iz katere mora biti razvidno, da učinek čiščenja male komunalne čistilne naprave zagotavlja izpolnjevanje zahtev. Obratovalni monitoring naj bi po uredbi izvajal izvajalec javne službe odvajanja in čiščenja komunalne odpadne vode. Opravljal naj bi ga za vsako malo komunalno čistilno napravo na območju lokalne skupnosti, kjer izvaja javno službo, ne glede na to, ali malo komunalno čistilno napravo upravlja sam v okviru javne službe ali upravljavec stavbe ali več stavb. Upravljavec komunalne čistilne naprave mora imeti poslovnik za obratovanje z komunalno čistilno napravo in mora zagotoviti vodenje obratovalnega dnevnika v Stran 13

23 2. ZAKONODAJA skladu s predpisi o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih voda iz virov onesnaževanja. Zahteve v zvezi z odvajanjem komunalne odpadne vode v javno kanalizacijo naj bi bile izpolnjene najkasneje do konca leta 2017, na poselitvenem območju od 50 do PE. Na občutljivih območjih morajo biti zahteve v zvezi z odvajanjem komunalne odpadne vode v javno kanalizacijo izpolnjene najkasneje do konca leta 2012, na vsem poselitvenem območju s PE nad 50. Ne glede na to pa morajo biti zahteve glede odvajanja komunalne odpadne vode v javno kanalizacijo na vodovarstvenih območjih izpolnjene najkasneje do 12. decembra Na občutljivih območjih morajo biti zahteve v zvezi z odvajanjem komunalne odpadne vode v javno kanalizacijo izpolnjene najkasneje do konca leta 2012, na vsem poselitvenem območju z več kot 50 PE. Za ustrezno čiščenje odpadne vode za območja poselitve s manj kot 2000 PE je dan najkasnejši zakonski rok in sicer do konca leta V naslednjih desetih letih se bo tako po zadnjih poročanjih Ministrstva za okolje, prostor in energijo vložilo precej naporov in finančnih sredstev v komunalno infrastrukturo manjših naselij. Pravilnik o vrsti zahtevnih, manj zahtevnih in enostavnih objektov, o pogojih za gradnjo enostavnih objektov brez gradbenega dovoljenja in o vrstah del, ki so v zvezi z objekti in pripadajočimi zemljišči določa, da med enostavne objekte prištevamo tudi pomožni komunalni infrastrukturni objekt, ki je mala tipska čistilna naprava, to je objekt za čiščenje fekalij oziroma komunalnih odpadnih vod s tlorisno površino do 100 m 2 in s kapaciteto do 100 populacijskih enot. Tako lahko take objekte v skladu z zakonodajo gradimo brez gradbenega dovoljenja. Potrebujemo le lokacijsko informacijo, kar je izredno olajšanje za investitorje kot tudi za izvajalce le, če se bo pravilnik uveljavil v praksi. Spoštovanje zakonodaje, predpisane zahteve in planirane investicije se lahko izvede le s razpoložljivimi finančnimi sredstvi, ki jih bo potrebno zagotoviti v proračunu države in lokalnih skupnosti. Glede na težnje centraliziranosti, ki se v zgodovini vedno kažejo tako na manjših kot tudi na večjih državnih nivojih pa v večini primerov začetna navdušenost in zagnanost skopni v tistem trenutku, ko se investicijska sredstva vlagajo na birokraciji nezanimiva področja. Stran 14

24 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA Namen malih čistilnih naprav je ustrezno očistiti odpadno vodo do take mere, da jo bo v skladu s predpisi in zahtevami mogoče odvajati v okolje bodisi ponikati v tla ali izpuščati v vodotoke. Male čistilne naprave brez ozračevanja so običajno preprostejše naprave za obdelavo hišnih odpadnih vod z omejenim dotokom in brez posebnih naprav za dovajanje zraka v vodo. Naprave z ozračevanjem so v večini primerov v tem rangu tipskih čistilnih naprav sistemi sestavljeni iz reaktorja, v katerem se vrši aerobna razgradnja (aeracijski bazen ali precejalnik) in sekundarnega usedalnika, v katerem se odstranjuje v aerobnem procesu nastalo odvečno biološko blato. Včasih je pred reaktorjem tudi primarni usedalnik. V nadaljevanju diplomske naloge so podani opisi tipičnih tehnologij čiščenja odpadnih vod. Male čistilne naprave smo razdelili na tri skupine glede tehnologije čiščenja odpadnih vod. Čistilne naprave s prezračevanjem - lebdeča biomasa (Naprave z aktivnim blatom, Sekvenčni biološki reaktorji) Čistilne naprave s pritrjeno biomaso (Biodiski, Precejalniki) Čistilne naprave s anaerobnimi in alternativnimi postopki ter kombinacije le teh (Greznica, Emšer, Ponikovalni vodi, Filtrski jarki, Rastlinske čistilne naprave,...) Kot vidimo imamo za čiščenje odpadnih vod na razpolago več načinov oziroma tehnoloških postopkov. Ne glede na izbrani način čiščenja odpadne vode pa ima vsaka čistilna naprava dva produkta, in sicer očiščene odpadne vode in manj ali bolj stabilizirano blato iz čistilne naprave. Z lokacijskega vidika je pri gradnji malih čistilnih naprav potrebno zagotoviti možnost enostavnega in varnega dostopa do naprave, preverjati delovanje, omogočiti jemanje vzorcev na dotoku in iztoku iz naprave ter enostavno odstranjevati odvečno blato ob vsakem času. Odprtine za vzdrževanje in nadzor naprave morajo imeti svoj pokrov, ki ga lahko brez težav in posebnih pripomočkov odpre ena oseba. Varstveni pas okrog obstoječega ali predvidenega objekta za pridobivanje pitne vode in drugih objektov mora biti tolikšen, da ne povzroča zanje škodljivih ali nadležnih motenj. Pri tem je potrebno upoštevati tudi predpise, ki se nanašajo na varstvo voda. V konstrukcijskem pogledu so male čistilne naprave izoblikovane tako, da njihova gradnja ne zahteva posebne opreme in da jih je mogoče graditi z uporabo običajnih metod za gradnjo objektov. Imeti morajo vzdržljivo in stabilno konstrukcijo ter biti vodotesne in odporne proti koroziji. Naprave zaprtega tipa morajo imeti nameščeno ustrezno ventilacijo. Deli naprave, ki so občutljivi na mraz, morajo biti ustrezno zaščiteni. Kadar se iztok očiščene vode iz naprave izliva v površinske vode, mora biti iztočni del dostopen in zaščiten pred zunanjimi vplivi. Razporeditev dotokov, iztokov ter povezav med posameznimi celicami in deli naprav mora biti takšna, da je zagotovljen čimbolj enakomeren pretok skozi napravo. Velikost in razporeditev strojne opreme (naprave za ozračevanje, črpalka za precejalnike, pogonski motor pri potopniških valjih) in vgradnih delov mora biti izbrana tako, da jo je po potrebi mogoče brez težav zamenjati. Danes je zaželeno, po mehansko biološkem čiščenju Stran 15

25 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA v greznicah, emšerjih in kompaktnih ali zgrajenih čistilnih napravah, izvesti še terciarno čiščenje za odstranjevanje fosforjevih in dušikovih spojin. Ta postopek lahko vključuje namakanje, čiščenja v tleh, rastlinske čistilne naprave, lagune, kar je odvisno od značilnosti zemljine, topografije terena, nivoja podtalnice in cene sistema. Greznice so še vedno najpogostejša rešitev za odvod odpadne vode povsod, kjer še ni zgrajenih kanalizacijskih sistemov in čistilnih naprav ČISTILNE NAPRAVE S PREZRAČEVANJEM LEBDEČA BIOMASA NAPRAVE Z AKTIVNIM BLATOM Biološko čiščenje odpadne vode z razpršeno biomaso je proces pri katerem se mikroorganizmi, kateri opravljajo razgradnjo organske materije in drugih primesi v odpadni vodi, nahajajo v suspenziji. Bakterijska združba porablja za svojo rast organske nečistoče iz odpadne vode in kisik. Za intenzivni aerobni razkroj organskih snovi odpadne vode je potrebna velika količina kisika, ki mora biti vnesen na pravem mestu in v dovolj finih mehurčkih. Neusedljiva raztopljena organska materija se pretvarja v usedljivo in mineralizirano. Odpadna voda se na tak način biološko očisti. PRIMARNI USEDALNIK Primarni usedalnik predstavlja mehansko stopnjo čiščenja in mora zagotavljati dovolj dolg zadrževalni čas, da se večji delci usedejo na dno usedalnika. Kot primarni usedalnik se lahko uporabljata tudi greznica ali dvoetažni usedalnik - emšer. Pri majhnih čistilnih napravah primarni usedalnik ni potreben, saj je priključena le odpadna voda. AERACIJSKI BAZEN Aeracijski bazen služi intenzivnemu aerobnemu biološkemu čiščenju z vnosom zraka, v katerem je potreben kisik za življenje bakterij. Za uvajanje zraka v vodo se lahko uporabljajo puhala oziroma kompresorski ali površinski prezračevalniki. Če naprava nima posebne črpalke za mešanje odpadne vode in blata, mora to funkcijo ustrezno opravljati vgrajena prezračevalna naprava. Slednja mora biti čim enostavnejša za vzdrževanje, uporabno varna, enostavna za zamenjavo in urejena tako, da je preprečena morebitna zamašitev. Aeracijski bazen mora zagotavljati dobro mešanje odpadne vode in povratnega blata. Pri konstrukciji je potrebno paziti na izogibanje mrtvim kotom, v katerih bi se lahko nalagalo neprezračevano blato. Upoštevajoč morebitno tvorbo pene na površini mora rob bazena segati vsaj 30 do 50 cm nad najvišjo možno gladino vode. SEKUNDARNI (NAKNADNI) USEDALNIK Funkcija sekundarnega usedalnika je izločiti pridobljeno biološko blato iz aeracijskega bazena. Praviloma imajo krožno obliko z radialnim odtokom. Dimenzionirani morajo biti tako, da še vedno zagotavljajo dobre pogoje usedanja glede na sedimentacijsko sposobnost biološkega blata. Volumen usedalnika mora biti dovolj velik, da je hidravlični čas zadrževanja vodne mase v usedalniku večji ali približno enak času usedanja biološkega blata, da se le to ne preliva iz usedalnika. Primarni in sekundarni usedalnik sta kot osnovna elementa prisotna tudi pri tehnologiji čiščenja odpadne vode s precejalniki in biodiski. Stran 16

26 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Naprave z aktivnim blatom opravljajo aerobno čiščenje z razpršeno biomaso. Iz predhodnega čiščenja se voda preliva v bazen s poživljenim blatom ali aeracijski bazen, kjer se vodi dodaja zrak, običajno s pomočjo kompresorja ali puhal, vse dokler se na nastalih kosmih ne izvrši aerobni proces intenzivnega biološkega čiščenja. Aeracijski bazen navadno zagotavlja 6 12 urni zadrževalni čas. Medtem ko pri velikih napravah iz ekonomskih razlogov stremimo k skrajšanju prezračevalnega časa, uvajamo pri srednjih, zlasti pa še pri manjših napravah podaljšanje prezračevalnega časa na 12 do 72 ur [2]. Koncentracija mikroorganizmov se regulira z dotokom recirkuliranega povratnega blata iz sekundarnega usedalnika v aeracijski bazen ali primarni usedalnik. Postopek z aktivnim blatom pomeni umetno pospešeno samočiščenje, kot se odvija v naravnih vodah, s tem, da prevzame funkcijo čiščenja razpršena biološka masa. Razlika je le v tem, da so organizmi, ki opravljajo proces čiščenja v bazenih za poživljanje, koncentrirani v velikem številu na majhnem prostoru v aeracijskem bazenu. Ti organizmi so združeni v kosmih aktivnega blata, katerega sestavljata sluzasta snov z bakterijami in spremljajočo združbo. Aktivna površina teh organizmov je od do m 2 na 1 m 3 prostornine bazena za poživljanje [2,3]. Z vpihavanjem zraka v odpadno vodo se ustvarijo ugodne okoliščine za razvoj ogromnega števila aerobnih bakterij in praživali v majhnem prostoru. V takšnem okolju z veliko kisika in raztopljenimi koloidnimi organskimi snovmi se ti mikroorganizmi hitro razmnožujejo in iz organskih raztopljenih delcev tvorijo kosme, ki se pozneje usedajo. Ozračevalni del biološke naprave z aktivnim blatom ima več značilnih ekoloških predelov, ki jih zasedajo različni mikroorganizmi. Osnovni del je kosem ali flokula. Kosem je nepravilno kroglast ali razvejan, z aerobnimi populacijami mikroorganizmov na površini in fakultativnimi anaerobnimi v notranjosti. Velikost anaerobnega dela je odvisna od velikosti kosma in difuzije raztopljenega kisika v njegovo notranjost. Med kosmi je intersticijska tekočina, ki jo poseljujejo dispergirane bakterije, prosto plavajoči bičkarji, migetalkarji in nekateri mnogoceličarji [3]. Voda si v stalnem gibanju zagotovi kontakt mikroorganizmov s hrano in kisikom ter prepreči, da bi se kosmi usedli na dno, kjer bi zaradi pomanjkanja kisika odmrli. Uporabne organske komponente kot so ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine mikroorganizmi hitro porabijo za rast in lastne presnovne procese. Pomemben pokazatelj poteka teh procesov je padec BPK 5 in KPK. Popolna razgradnja je dosežena, ko vrednost preostale BPK 5 pade na 20 mg/l O 2, na iztoku iz čistilne naprave. Zaradi velike količine hranil se količina biomase povečuje do meje, pri kateri je doseženo ravnotežje z razpoložljivimi nutrienti. Mikroorganizmi se regenerirajo, pri tem pa se odmrli mikroorganizmi, kot suspendirane snovi ločijo od očiščene odpadne vode s sedimentacijo v sekundarnem usedalniku. Da je postopek čiščenja učinkovit, je potrebno zagotoviti veliko površino, hkrati pa dobro usedljivost kosmov. Proces biološkega čiščenja odpadne vode je mogoče opisati v dveh stopnjah. V prvi stopnji se organske primesi oksidirajo, hkrati pa se tvori nova celična substanca. V procesu oksidacije nastaja energija. V drugi stopnji se aktivni organizmi združijo v kosme, kar je pogoj, da pride do učinkovitega usedanja. Biološko kosmičenje postane možno šele, ko intenzivnost rasti bakterij prične upadati in ko se izločajo naravni polimeri, katerih dolžina zadošča za premostitev razdalj med bakterijami. Druga faza je po trajanju daljša od prve faze [2]. V postopku čiščenja se odvijajo procesi adsorpcije organskega onesnaženja na kosme poživljenega blata, prevzemanje organskih snovi in produktov presnove ter sprememba teh snovi v novo celično substanco, CO 2 in vodo. Odpadna voda se tako čisti na dva načina. Del snovi se pri porabi kisika razgradi iz visoko v nizkoenergetske substance (H 2 O, CO 2, Stran 17

27 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA nitrat, sulfat...), ki so praviloma v odpadni vodi raztopljene. Drugi del snovi se ob porabi energije spremeni v biomaso ter odstrani kot odvečno blato. Iz aeracijskega bazena, kjer se na relativno majhnem prostoru vršita intenzivno aerobno biološko čiščenje odpadne vode in tvorba kosmov, se pridobljeno biološko blato izloči v sekundarnem usedalniku. Slednji zagotavlja ustrezne hidravlične umiritvene pogoje za sedimentacijo in učinkovito ločevanje trdnih, usedljivih delcev od tekoče vode. V tej sekundarni fazi se aktivno blato, ki vsebuje, iz odpadne vode odstranjen organski material, useda in zgoščuje. Da preprečimo izpiranje aktivnih mikroorganizmov, se sedimentirana biomasa vedno znova vodi kot povratno blato v ozračevalni bazen. Ker iz aeracijske komore odhaja več biološkega blata, kot je potrebno za nemoten proces, se del tega vrača v aeracijsko fazo, kjer učinkuje kot poživilo procesu in tako omogoča kontinuirano čiščenje dotekajoče odpadne vode. Količina blata se v naknadnem usedalniku še vedno povečuje in grozi preobremenitev. Iz tega razloga se odvečni mulj odlaga v zgoščevalnik in nato v gnilišče, kjer zgnije skupaj s primarnim blatom. Recirkulacija povratnega biološkega blata je bistvenega pomena za sam potek biokemičnega procesa v reaktorju. Ohranja in povečuje koncentracijo mikroorganizmov v aeracijskem bazenu, kar pa je ključni faktor za zmanjševanje BPK 5 v odpadni vodi. Tako očiščena voda iz sekundarnega usedalnika odteka bodisi na nadaljnje čiščenje ali pa neposredno v recipient prejemnik, ki je lahko reka, morje ali tudi ponikovalnica. Kvaliteta očiščene vode je odvisna predvsem od dobrega usedanja biološkega blata v sekundarnem usedalniku in razgradnje substrata v reaktorju. V večini primerov čiščenja z aktivnim blatom se % organske obremenitve pretvori v novo maso aktivnega blata. Odstranjevanje, sušenje in odlaganje odvečnega blata predstavlja velik problem pri vzdrževanju malih čistilnih naprav. Prednosti naprav z aktivnim blatom so: zahtevajo relativno malo prostora, objekti so investicijsko cenejši od precejalnikov, delujejo brez smradu in nadležnega mrčesa, iz odpadne vode učinkovito odstranjujejo organsko onesnaženje, suspendirane snovi in bakterijsko onesnaženje, neobčutljivi so na temperaturo (ki je prednost pred precejalniki in biodiski - v zimskem času delujejo skoraj z enakim učinkom kot poleti). Med pomanjkljivostmi teh naprav pa štejemo: zahtevajo večja vlaganja v nadaljnjo obdelavo blata, za ozračevanje in recirkulacijo blata je potrebna določena strojna oprema (kompresor, puhala, črpalka), kar pomeni določeno porabo električne energije, večje možnosti izpada in zahtevnejše vzdrževanje (tudi v primerjavi s precejalniki) SBR - SEKVENČNI ALI ŠARŽNI BIOLOŠKI REAKTOR Danes se pogosto za manjše pretoke in industrijske čistilne naprave uporablja diskontinuiran princip čiščenja. Za ta način čiščenja se uporablja šaržni biološki reaktor. Vsi ostali načini čiščenja so kontinuirani, kar pomeni, da čiščenje voda kontinuirano teče skozi celoten sistem čiščenja. Šaržna ali sekvenčna obdelava odpadnih vod v sosledju sekvenčnih reaktorjev je od konca osemdesetih let prejšnjega stoletja bolj pogosta tehnologija biološkega čiščenj odpadnih vod. SBR je proces brez preusmerjanja tokov voda, brez usedalnika, z eno črpalno postajo in avtomatiziranim nadzorom procesa. Glavni značilnosti navedene tehnologije sta šaržna obdelava odpadnih vod in več fazni proces biološke razgradnje. Slednji potekata v enem ali več reakcijskih bazenih. Z vzdrževanjem različnih koncentracij aktivnega blata in časa za usedanje lahko operater spreminja operativne pogoje procesa glede na spremembe obremenitve. Stran 18

28 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Šaržni biološki reaktorji opravljajo aerobno čiščenje z razpršeno biomaso. V preteklosti in danes se uporablja predvsem v industriji. SBR tehnologija čiščenja sestoji iz štirih faz, ki so odvisne od tehnične izvedbe samega procesa ter se izvajajo v enem bazenu ali pa v več vzporednih bazenih. Imamo najmanj štiri zaporedne faze SBR tehnologije čiščenja: Faza polnjenja - bazen se polni z odpadno vodo in odvijajo se prve reakcije zniževanja koncentracij organskih snovi adsorbiranih v aktivnem blatu. Sledi aerobna faza - prične se intenzivno prezračevanje bazena in oksidacija raztopljenih organskih snovi v aktivno blato. Kot tretja je faza usedanja - nastale količine aktivnega blata se usedajo. Na koncu sledi faza odvoda - odstranjuje se očiščeni iztok, po potrebi odvzema aktivno blato, nakar se bazen pripravlja za ponovno polnjenje. Oblika bazena nima odločilnega pomena. V zadnjih letih računalniško podprta avtomatizacija SBR omogoča preprosto vodenje procesa, investicijski stroški pa so postali bistveno manjši, saj so se z avtomatizacijo tehnologije optimirale tudi njene dimenzije. Take čistilna naprava obratujejo pod nadzorom krmilnika. Le-ta zbira podatke o delovanju strojnih naprav in vrednosti merilnikov, ki so nameščeni na čistilni napravi. Na osnovi teh podatkov poteka regulacija delovanja naprav na čistilni napravi. Prednost SBR tehnologije je, da se obdelava odvija v enem bazenu (reaktorju), ki je hkrati namenjen kot izenačevalni bazen, prezračevalni bazen in usedalnik, da so stroški porabe energije majhni in ni problemov z mikrobiološko kulturo ČISTILNE NAPRAVE S PRITRJENO BIOMASO PRECEJALNIKI Precejalniki so najstarejši postopki čiščenja odpadne vode. Še posebej so primerni za manjša naselja do 1000 PE, saj so cenovno dostopni in dosegajo visoke učinke čiščenja tudi pri komunalnih odpadnih vodah. Proces biološkega samočiščenja v tekočih vodah je najbolj intenziven na dnu. Podobna dogajanja se vršijo tudi na precejalnikih. Njihovo polnilo iz različnih materialov (gramoz, plastična polnila različnih velikosti s čimvečjo površino) predstavlja naselitveno površino za bakterijsko združbo, podobno kot so na dnu reke prodniki in sediment. To kar se naseli na površini polnila v čistilni napravi, imenujemo pritrjena biomasa ali biofilm. Razlika med pritrjenima biomasama v naravi in na precejalnikih je v tem, da na čistilni napravi ni zelenih rastlin, na dnu reke pa so. Precejalniki so v bistvu izboljšani talni filtri. Drobno zrnat material v talnih filtrih so pri precejalnikih zamenjala zrna s premerom, ki je 100 do 200-krat večji od zrn v talnih filtrih. Izboljšava precejalnikov v primerjavi s talnimi filtri je v tem, da zagotavljajo učinkovitejše in stalno prezračevanje v celotni globini precejalnika. Oskrba s kisikom se vrši preko naravnega prezračevanja s površine ali pa tudi s prisilnim vpihovanjem skozi polnilo. Biomasa se skladno s svojim življenjskim ciklusom obnavlja, po odluščenju pa sedimentira v sekundarnem usedalniku. Kvaliteta čiščenja precejalnikov je v veliki meri odvisna od konstrukcije, polnilnega materiala in stopnje obremenitve. Zelo pomembna je površina polnilnega materiala in vmesni prostori, kjer se vršijo transportni procesi (dotok in odtok odpadne vode, dovajanje kisika itd.). Na dnu odteka očiščena voda, ki vsebuje tudi del odpadnega blata, katero se delno izpira iz nosilnega materiala. Odpadno blato običajno Stran 19

29 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA sedimentira v sekundarnih usedalnikih in se nato po ustrezni koncentraciji redno ali občasno odstranjuje. Polnilni material za precejalnike je bil v časih običajno le kamen, ki je obstojen proti kemičnim vplivom in temperaturnim spremembam. Normalna velikost zrn je 4 8 cm. Zaželeno je, da ima polnilni material razmeroma veliko površino in da je nasut tako, da je zagotovljeno dobro prezračevanje (velikost zrn mora biti enakomerna). Pri vseh takih izvedbah precejalnikov uporabljamo na dnu precejalnika material, katerega zrnavost je 8 15 cm. Sloj tega materiala je debel približno 15 cm, njegov namen pa je, da bi preprečil sipanje zrn skozi odprtine v nosilni konstrukciji nad dnom precejalnika. V novih precejalnikih se za nosilce biomase uporablja nosilce najrazličnejših oblik v ta namen izdelanih elementov iz plastične mase. Dno precejalnika ima trojno funkcijo: da nosi polnilni material, da omogoča odtok vode in da omogoča pretok zraka. Ker je biokemijska razgradnja odvisna od temperature, je potrebno v vseh tistih predelih, kjer je pozimi prevelik mraz, poskrbeti za ustrezno toplotno izolacijo precejalnikov. TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Precejalniki opravljajo aerobno čiščenje z pritrjeno biomaso. Osnovna zamisel precejalnikov je zadržati mikroorganizme s pritrjevanjem na trden polnilni material, dovajati odpadno vodo periodično, z metodo oroševanja, da se mikroorganizmi hranijo, dopustiti, da večina vode med dvema oroševanjema odteče in naredi prostor zraku, ki nahrani biofilm na polnilu in recirkulirati obdelano vodo, da se zagotovi večji zadrževalni čas. V čistilnem procesu na precejalnikih prihaja do čiščenja (enako kot pri drugih vrstah biološkega čiščenja) zaradi adsorbcije in oksidacije. Na precejalnike se steka predhodno od plavajočih in usedljivih delcev očiščena voda. Pomembno je, da je voda po površini precejalnika enakomerno razpršena. Vodo se razpršuje bodisi kontinuirano ali v časovnih presledkih. Tak način omogoča intenzivnejše izpiranje površine pri razmeroma nizki površinski obremenitvi. Polnilo je poseljeno z mikroorganizmi. Pri tem se vzpostavi intenziven stik odpadne vode z biofiltrom. Biološko blato ima v delovanju precejalnikov izredno pomembno vlogo. Največji delež aktivne organske snovi sestavljajo bakterije, ki se lepijo na površino polnilnega materiala in med seboj. Bakterije organsko snov delno oksidirajo, delno pa jo porabijo kot gradivo za lasten razvoj. Biološko blato v precejalnikih naseljujejo poleg najpogostejših aerobnih, anaerobnih in fakultativno anaerobnih bakterij tudi nekaj gliv, alg in praživali. Višje razvite oblike kot so črvi, insekti, ličinke insektov in polži so prav tako prisotne. Slednje so pomembne, ker rahljajo rušo in s tem omogočajo boljše izpiranje. Posebno značilna je ličinka mušice Psychoda, ki je tipičen prebivalec precejalnikov. Mušica, ki se izleže iz ličinke, se zadržuje v neposredni bližini precejalnikov [2]. Organske snovi, prisotne v odpadni vodi, se razgradijo pod vplivom populacije mikroorganizmov, pritrjenih na polnilni material. Na zunanjem delu plasti biološkega blata (0,1 0,2 mm) se organski material razgradi s pomočjo aerobnih mikroorganizmov. S tem, ko se mikroorganizmi razraščajo, tvorijo vedno bolj debelo plast blata in kmalu se ustvarijo razmere, ko se raztopljeni kisik porabi, še preden lahko prodre skozi celotno debelino plasti blata. To povzroči, da se v notranji plasti blata ustvarijo anaerobne razmere. Medtem ko se plast blata na površini debeli, se pritrjena organska materija metabolično razkraja, še preden lahko doseže mikroorganizme na površini polnila. Kot rezultat tega procesa mikroorganizmi v polnilu ostanejo brez zunanjih virov organskega ogljika in vstopajo v endogeno fazo rasti. Biomasa se pri tem stara, izgublja svojo oprijemalno silo in se v časovnih Stran 20

30 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA intervalih odplavlja iz biološkega filtra, pri tem pa ustvarja možnosti za rast novega blata [4]. V sekundarnem usedalniku se blato v procesu usedanja loči od očiščene odpadne vode. Priporočljivo je, da se odvečno blato iz sekundarnega usedalnika vrača v primarni usedalnik, saj se tako zagotovi cepljenje blata. Dobre strani precejalnih naprav so: odpornost na visoke obremenitve, nizek odstotek biološkega blata, majhna poraba energije, sposobnost dobrega usedanja biološkega blata, možnost gradnje na vsakem zemljišču, visoka stopnja čiščenja, zavzemajo relativno majhen prostor. Slabe strani teh naprav pa so: potreben stalen in pogost nadzor, precejšnji stroški vzdrževanja, možnost, da pride do zamašitve polnilnega materiala in s tem do prekinitve dovoda zraka ter do zastajanja odpadne vode na površini precejalnika, v primeru izpada ali popravila opreme na čistilni napravi potrebuje mikrobna populacija nekaj dni za svojo obnovitev BIODISKI (POTOPNIKI) Biodiski opravljajo aerobno čiščenje s pritrjeno biomaso. Medtem ko je pri precejalnikih podlaga za biološko rušo nepomična in jo obliva odpadna voda ter obdaja zrak, so biodiski izvedeni tako, da je podlaga biomase nameščena na vrtečem se bobnu ter jo izmenično potapljamo v vodo in izpostavljamo zraku. Na tržišču je več vrst bioloških čistilnih naprav tega tipa. Na slovenskem tržišču so kar precej razširjene, saj jih izdelujejo tudi domači proizvajalec (Bio-Tehna Engineering, d.o.o.). Bazen v katerih so biodiski so zgrajeni tako, da ni hidravličnih mrtvih kotov, nepredvidljivega zastajanja blata po kotih. Biodisk je zasnovana kot kompaktna enota, ki se razlikujejo v premeru, dolžini in vrsti biodiska. Rotirajoči potopniški valji so nameščeni v ustrezno oblikovanem betonskem objektu ali delavniško proizvedeni posodi iz plastike ali kovine. Sestavljeni so iz plošč, ki so pritrjene na osi. Plošče so običajno iz primerno hrapave površine. Pri malih napravah je na isti osi montirana mehanska črpalka, ki služi za dovod vode ali vračanje blata. Razdalja med zunanjim robom potopniškega valja in stenami bazena mora biti manjša od 100 mm, da se izognemo nalaganju blata, hkrati pa relativna hitrost ne sme prekoračiti 20 m/h, da se prepreči pretirano izpiranje biomase iz površine diskov. Biodiski spadajo k visoko obremenjenim napravam. Biodiski morajo biti v hladni klimi zaščiteni pred mrazom. TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Biodisk ima veliko površino, na kateri se razvije bakterijska združba. Običajno je konstrukcija kovinska, polnilni material z veliko površino pa plastika. Pri vsakem obratu biodiska se bakterijska združba, ki je omočena z odpadno vodo, na zraku obogati s kisikom. Drugi del, ki se medtem potaplja v tekočino, pa vnaša prav tako veliko zraka iz medprostorov polnila. Aerobni razkroj se zato vrši na biodisku in v bazenu, v katerem rotira biodisk. Tovrstne čistilne naprave so običajno zelo učinkovite in se uporabljajo v glavnem za komunalne odpadne vode. Velikost naprav je lahko zelo različna in se giblje med nekaj PE in nekaj tisoč PE. Rotiranje potopniških valjev vpliva na prenos kisika in zagotavlja biomasi aerobne razmere, potrebne za mineralizacijo organskih snovi pod vplivom mikroorganizmov. Strižne sile, ki se ustvarjajo med rotacijo, hkrati tudi pripomorejo k odstranjevanju presežka blata, ki se nabira na diskih in ga zadržujejo v suspenziji. Slednje tudi sodeluje v biološkem čiščenju, odvečnega pa je pozneje v suspendirani obliki lažje odstraniti in ločiti od ostale odpadne vode. Odvečno blato se običajno nabira v Stran 21

31 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA sekundarnih usedalnikih ali na dnu, kjer se občasno ali redno odstranjuje. Pravilno oblikovani biodiski so običajno precej zanesljivi v svojem delovanju predvsem zaradi velikih količin prisotne biomase. Slednje jim dovoljuje tudi, da naprava uspešno prenese večja nihanja z vidika dotoka in organskih obremenitev. Prednosti naprav s biodiski so: možnost izrednega prilagajanja delovanja ob spremenljivi obremenitvi dotekajoče odpadne vode, majhna poraba energije, praviloma precej zanesljivo delovanje in minimalno vzdrževanje. Slabosti oziroma pomanjkljivosti takih naprav pa so: naprave zahtevajo pogost nadzor delovanja, zaradi specifične konstrukcije zavzemajo več prostora od naprav z aktivnim blatom, zaradi relativno velike površine mora biti potopnik v zimskem času zaščiten proti zmrzali (običajno zadostuje lahka konstrukcija) ČISTILNE NAPRAVE Z ANAEROBNIMI IN ALTERNATIVNIMI POSTOPKI TER KOMBINACIJA LE TEH GREZNICE Moderna greznica je bila skonstruirana leta 1860 v Franciji. Greznica je običajno eno ali večprekatni, pretočni ali nepretočni bazen za zbiranje komunalnih odpadnih vod iz objektov, ki niso priključeni na javno kanalizacijo. Služi za zadrževanje trdnih delcev iz odpadne vode in anaerobno čiščenje. Usedalniki, kot so greznice in dvoetažni usedalniki, lahko obstajajo kot samostojna naprava za mehansko in delno biološko čiščenje ali pa so nameščeni pred biološko čistilno napravo in vršijo predčiščenje. Vodotesne greznice so nepogrešljive pri večini alternativnih sistemih za odpadne vode. Služijo kot kombinacija usedalnika, posnemalnika in tudi kot anaerobno gnilišče. Lahko so iz betona, plastike, stekloplastike, tudi montažne, zgrajene oziroma vgrajene pod površino zemlje. Oblikovane so bodisi v krožni ali pravokotni obliki. Znotraj so običajno razdeljene s stenami, ki razdelijo celotni volumen na prekate. Vstopne odprtine omogočajo neoviran nadzor in čiščenje. Glede obsega čiščenja poznamo greznice, ki služijo predvsem usedanju - mehanskemu čiščenju in greznice, kjer se odpadne vode poleg mehanske obdelave očistijo še v anaerobnem postopku. Prve so običajno konstruirane kot dvoprekatne, druge kot tri- ali večprekatne. Vrste greznic, ki omogočajo predvsem mehansko čiščenje, so primerne za posamezne objekte le kot začasna rešitev in pridejo v poštev v izjemnih primerih ali kot prehodna rešitev, če je v kraju načrtovana kanalizacijska mreža s komunalno čistilno napravo. Čeprav so v tej nalogi pod imenom greznice mišljene pretočne greznice, pa so v Sloveniji kot samostojne naprave za zbiranje hišne vode, kjer ni kanalizacije, uradno dovoljene le nepretočne greznice (16. člen Uredbe o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih vod iz virov onesnaževanja). Nepretočne jih imenujemo zaradi značilne konstrukcije, ki je brez iztoka. Njihove dobre strani so, da praviloma zaradi svoje neprepustne konstrukcije ne povzročajo škode v okolju. Zaradi enostavne izvedbe tudi ne zahtevajo posebno dragih tehničnih naprav za obratovanje, čistilnih procesov ne ovirajo morebitne prekinitve dotoka, kontrola kvalitete vode pa zaradi neprepustne izvedbe ni potrebna. Vendar pa je največja pomanjkljivost nepretočnih greznic pogosto praznjenje in s tem povezani visoki stroški in smrad. S finančnega vidika predstavljajo pravilno delujoči vodotesni nepretočni zbiralniki za odpadne vode najdražjo obliko ravnanja s hišnimi odpadnimi vodami tako iz investicijskega vidika Stran 22

32 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA kot operativnega vidika. Poleg tega je lahko gradnja velikega zbiralnika pod površino tal zelo težavna. Zato naj bi se nepretočni zbiralniki uporabljali resnično le v izjemnih primerih, kjer ni mogoča uporaba nobene druge oblike zbiranja in čiščenja hišnih odpadnih vod. V pretočnih greznicah se odpadna voda pri pretakanju skozi več prekatov mehansko in delno biološko očisti, kar prispeva tudi k zmanjšanju volumna blata. Same pretočne greznice ne nudijo zadostnega čiščenja, da bi smela voda iz njih odtekati v okolje, lahko pa predstavljajo dobro izhodišče za nadaljnjo obdelavo v kombinaciji z oblikami naprav za biološko čiščenje (ponikovalni vodi, filtrski jarki, rastlinske čistilne naprave). TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Odpadna voda zaradi posameznega dotoka priteka v greznico neenakomerno, običajno sunkovito, odvisno od uporabe. V prvem prekatu se voda umiri in nadaljnje pretakanje je bolj umirjeno. Daljši kot je zbirni prostor, bolj umirjeno je pretakanje. Usedljive trdne snovi, ki z odpadno vodo pritečejo v greznico, se v njenem začetnem delu sedimentirajo na dnu in tam tvorijo plast usedline blata. Maščobe in drugi nakopičeni lahki materiali pa priplavajo na površje, kjer ustvarijo plast maščob in pene. Voda se mehansko očisti s pretokom skozi čistilni prostor, ki zadrži usedline in plavajoče snovi. Pri dvoprekatni greznici je za funkcijo odstranjevanja usedljivih delcev zaslužna sama konstrukcija dva prekata. V prvem se odstranijo mehanski delci, preostala voda se steka v drugi prekat ter se na tak način loči in mehansko očisti. Ponoči dotok v greznico načeloma popolnoma pojenja in v zbrani odpadni vodi se pričnejo anaerobni samočistilni procesi. Anaerobna biološka razgradnja je še posebej značilna funkcija večprekatnih greznic. Organska snov, ki ostane na dnu greznice po mehanskem čiščenju, je podvržena anaerobnemu razkroju ter se vsled tega procesa spremeni v stabilnejše komponente in pline, kot so ogljikov dioksid (CO 2 ), metan (CH 4 ) in vodikov sulfid (H 2 S). Istočasno se volumen blata pod vplivom anaerobne presnove kontinuirano zmanjšuje. Material, ki se nabira na dnu greznice, se pod vplivom nastajajočih presnovnih plinov dviguje in tvori spodnjo plast pene ter tako povečuje njeno gostoto. Vendar pa tudi pri tem načinu čiščenja ni dosežena popolna anaerobna stabilizacija usedenega blata. Procesi, ki se odvijajo v greznici po usedanju, sicer spadajo med biološke toda nedokončne. Sveža odpadna voda, ki v različnih intervalih doteka v greznico, se meša z že nagnito vodo in posledica tega je, da je iztok iz greznice vedno nagnit in smrdi. Iztok iz triprekatne greznice je zelo podoben tistemu iz dvoprekatne - nagnit, le da je voda bistrejša in brez hujšega smradu. Odpadna voda iz greznice, ki bi se odvajala neposredno v kakršnokoli prepustno zemljišče, bi to kmalu prepojila z maščobo in drugo organsko materijo, ki je v mehanskem postopku ni mogoče odstraniti. Sčasoma bi v veliki meri ali celo popolnoma onemogočila prepustnost tal. Da bi se usedanje in biokemijski procesi čim bolje odvijali, mora biti pretok vode v greznici dovolj upočasnjen. To dosežemo s čim daljšo potjo toka, obliko greznice, postavitvijo posameznih prekatov, ustrezno izvedeno obliko in velikostjo odprtin ter čim manjšim številom mrtvih kotov. Pozitivna posledica tega je, da je v zbirnem prostoru čim manj turbulenc, ki bi dvigovale usedlo blato. Odpadna voda priteka v prvi prekat v padcu in sicer po dovodni cevi, ki je najmanj 10 cm nad najvišjo gladino vode v greznici. Dovodna cev mora gledati 10 cm preko roba notranje stene, njen naklon pa naj ne bi bil večji od 2 %, da se voda ne bi preveč sunkovito izlivala v zbiralnik in mešala vode v komori ter tako ovirala čiščenja. Povezava med posameznimi prekati je zgrajena tako, da preprečuje napredovanje sedimentiranemu blatu in plavajočim delcem v naslednje prekate. Voda se pretaka iz enega prekata v drugega skozi pretočne odprtine. Zgornji robovi Stran 23

33 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA pretočnih odprtin in pravokotnih rež se morajo nahajati vsaj 30 cm pod vodno gladino, spodnji robovi pa vsaj za polovico globine greznice nad dnom. Drugi načini povezav med prekati, pri katerih gornji robovi odprtin ležijo manj kot 30 cm pod vodno gladino, morajo biti opremljeni z ustrezno globokimi potopljenimi stenami ali ustreznimi delno potopljenimi in na vrhu odprtimi T-cevmi, ki preprečujejo vstop skorji in sedimentiranim delcem v naslednji prekat ali skozi iztok. V prvem prekatu se nakopiči največ usedlega blata in v njem je plavajoča skorja tudi najdebelejša. V naslednjih prekatih je teh snovi vedno manj in pri večprekatnih greznicah je zadnja komora praviloma brez skorje in usedlin. Iztok iz greznice je zaščiten pred odtekanjem plavajočih delcev v obliki potopljene stene ali prej omenjenih T-cevi, katerih spodnji rob mora segati vsaj 30 cm pod gladino. Zgornji rob potopljene stene, T-cevi in ločevalne stene mora segati vsaj 20 cm nad vodno gladino [7]. Krovna plošča je praviloma iz armiranega betona, lahko pa je izvedena tudi iz posameznih kosov, ki se posamezno dvigujejo in omogočajo različne, po potrebi velike odprtine. Krovna plošča je običajno položena nekoliko nižje pod površino terena, da se nanjo lahko nasuje sloj zemlje, ki služi kot toplotna izolacija za preprečevanje kondenzacije vodne pare na spodnji notranji površini plošče, vpijanje plinov v kondenzat in najedanje betona. Pozimi pa nasutje, ki je tudi zaradi estetskega vidika dobra rešitev, preprečuje hlajenje greznice in pripomore k boljšemu čiščenju, saj so pri višji temperaturi tudi biološki procesi intenzivnejši. Odprtine za kontrolo se obvezno postavljajo nad dotokom in nad iztokom, nad vsakim prekatom ter na mestih, kjer obstaja nevarnost zamašitve. Greznice, v katerih bi se odpadna voda popolnoma očistila, bi bile neekonomične. Prednosti greznic so: enostavna gradnja, minimalen nadzor, za delovanje ne potrebujejo električne ali kakšne druge oblike energije, delovanja ne ovirajo morebitne prekinitve dotoka, pomembna prednost pretočnih greznic pred nepretočnimi je v vzdrževanju stroški zaradi pogostega praznjenja so pri nepretočnih greznicah neprimerno večji kot pri pretočnih, večprekatne pretočne greznice so zelo učinkovite pri odstranjevanju suspendiranih snovi. Slabosti eno in več prekatnih greznic so: ne zagotavljajo zadovoljive stopnje čiščenja, zato so primerne le kot začasna rešitev oziroma kot predčiščenje, so nemalokrat vir emisije smradu v okolico (ker večprekatne pretočne greznice, poleg mehanskega čiščenja, omogočajo le delno anaerobno biološko čiščenje), iztok iz greznice je nagnit in pogosto tudi smrdljiv, so znatno dražje za kapacitete večje od deset PE in v takšnih primerih je priporočljiva uporaba drugačnih rešitev EMŠER (IMHOFFOV USEDALNIK, DVOETAŽNI USEDALNIK) Tudi čiščenje hišnih odpadnih vod v emšerju je podobno procesom v greznici. Razlikuje se le v tem, da je emšer sestavljen iz dveh nadstropij oziroma komor, ki sta ena nad drugo in v medsebojni povezavi. Zgornje nadstropje je namenjeno sedimentaciji, spodnje nadstropje pa anaerobni presnovi, zato se mu tudi včasih reče dvoetažni usedalnik. Izvedba dvoetažnih usedalnikov temelji na betonski konstrukciji z zglajenimi površinami in dobri zaščiti pred prodiranjem površinskih voda v zbiralnik ter pronicanjem odpadne vode iz zbiralnika v podzemne vode. Dvoetažni usedalniki so običajno krožne ali štirikotne oblike. Dno zgornjega, usedalnega dela je nagnjeno in omogoča, da usedlo blato zdrsne v gnilišče. Potreben naklon dna je med 55 in 60. Preklopna stena dna usedalnika zagotavlja odprtino vsaj 5 cm, skozi katero blato drsi v gnilišče, s to konstrukcijsko posebnostjo pa hkrati preprečuje dvigajočim Stran 24

34 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA plinskim mehurčkom vstop v usedalnik. Zaradi potrebnega pogostega nadzora in vzdrževanja se pokrovi vstopnih odprtin nameščajo tako, da je mogoča kontrola celotne površine vode. Pri konstrukciji dvoetažnega usedalnika je potrebno veliko pozornosti posvetiti zračenju [2,3,4]. TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Odpadna voda priteka skozi cev v zgornjo komoro usedalnik. Slednji je oblikovan tako, da voda v njem ostane le toliko časa, da poteče sedimentacija to je največ 2 uri. Usedline drsijo po naklonskih stenah dna zgornje komore skozi odprtino na dnu v spodnjo komoro, ki predstavlja gnilišče. V usedlinah gnilišča se razvije anaerobni proces razgradnje. Delci usedlin se s plini, ki se tvorijo med anaerobnim procesom, dvigajo proti površju, vendar zaradi prekrivanja plošč dna usedalnika ne morejo več nazaj v usedalnik in s tem tudi ne morejo inficirati vode v njem ter povzročiti gnitja. Ne glede na to, da sta komori neposredno povezani in se v spodnji komori vrši anaerobni proces, voda v zgornji komori na ta način ostaja večji del v aerobnem stanju, skoraj sveža in odteka iz naprave, osvobojena suspendiranih delcev, nenagnita in z malo zadaha. Plin, ki nastane v procesu anaerobne presnove v spodnji celici, se odvaja skozi posebne prezračevalne jaške. Prednost dvoetažnega usedalnika pred pretočno greznico je v specifičnem volumnu, ki je manjši, iztekajoča voda pri enakomernem obremenjevanju je praviloma bolj sveža in z manj zadaha kot pri greznicah, vendar so tako majhne naprave redko enakomerno obremenjene, zato je v praksi iztok običajno nagnit. Komplicirana gradnja oziroma konstrukcija so slabosti teh naprav PONIKOVALNI VODI Življenjski procesi v tleh se razvijajo samo v razmeroma tanki zgornji plasti in heterotrofni organizmi, ki omogočajo razgradnjo organskih snovi v tleh, dobivajo dovolj kisika samo blizu površine tal, tako lahko za razgradnjo izkoriščamo le plast zemljišča v debelini nekaj deset centimetrov. Ponikovalni vodi so v teren izkopani jarki, po katerih so položene drenažne cevi. Vanje se steka odpadna voda, očiščena iz iztoka tri- ali večprekatne greznice. Namen čiščenja v tleh je, da bi odpadno vodo, ki pronica v tla, očistili, z mineralizacijo izkoristili kar se da velik delež hranljivih snovi za rast koristnih rastlin in hkrati s humifikacijo - spreminjanjem oziroma razkrajanjem organskih snovi v humus izboljšali kvaliteto tal. Tako pri čiščenju s ponikovalnimi vodi ne gre le za čiščenje odpadne vode, marveč tudi za dispozicijo tistega dela onesnaženja, ki ga pretočna greznica ne odstrani. Ponikovalni vodi predstavljajo zaključno stopnjo čiščenja po greznicah. Tak postopek posledično zmanjša tudi pogostnost in stroške odvažanja blata [2]. Na globini od 45 do 75 cm so optimalni pogoji za življenje mikroorganizmov, ki razkrajajo organsko materijo v odpadni vodi. V večjih globinah je vse manj kisika in pogoji za delovanje anaerobnih bakterij so ugodnejši, bližje površju pa je povečana možnost zmrzali, s tem pa so povezane tudi slabše možnosti za razvoj mikroorganizmov, potrebnih pri čiščenju. Podzemno ponikanje zahteva določene ugodne pogoje v zvezi z lastnostjo tal in podtalnico ter dovolj veliko površino brez drevesnega sestoja. Zaradi možnosti onesnaženja podtalnice je uporaba ponikovalnih vodov dovoljena le tam, kjer je podtalnica dovolj globoko, da se odpadna voda na poti skozi zemeljske plasti dokončno očisti, preden se steka vanjo. V nobenem primeru ni dovoljeno uporabljati ponikovalnih vodov, če se v bližini Stran 25

35 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA nahaja vodozbirno območje. Druga omejitev za uporabo ponikovalnih vodov so drevesa in grmičevje, saj njihove korenine lahko prebodejo drenažne cevi, jih poškodujejo in onemogočijo normalno delovanje. TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Pri podzemnem ponikanju se odpadna voda iz večprekatne greznice izliva v ponikovalne vode, kjer se preceja skozi zemljino in se pri tem očisti skozi delno anaerobne, delno aerobne ter fizikalne in kemijske procese. Iztok iz dvoetažnega usedalnika ni primeren za čiščenje s podzemnim ponikanjem. Čiščenje v ponikovalnih vodih se dogaja ob izlivu iztoka preko in skozi porozni medij in med ponikanjem vode v zemljino ter med precejanjem skozi zemljino. Ponikovalni vodi se nahajajo v vrhnjem sloju zemljišča, kjer je dovolj kisika in veliko število mikroorganizmov. Skozi metabolične procese, ki se v tem okolju vršijo, postaja sloj biomase vedno večji in debelejši. Kot stranski produkti bioloških reakcij znotraj biomase se pričnejo izločati oblike nekaterih mineralov kot so železov sulfid, aluminij, železo in kalcijev fosfat. Te spojine se lahko akumulirajo v biomasi ali pa se izločijo, odvisno od pogojev okolja. Po dolgem času se v biomasi vzpostavi dinamično ravnovesje. Medtem ko se odpadne snovi kopičijo, biomasa povečuje svojo zmožnost rasti. Plini, ki nastajajo kot produkt biološke razgradnje, se sproščajo v okolico. Biomasa, ki se tvori v ponikovalnih vodih, se je izkazala za zelo učinkovito tudi pri odstranjevanju virusov iz odpadne vode. Z vidika funkcionalnosti tako služi kot enota za biološko obdelavo, pa tudi kot mehanski in biološki filter. Delno se razraste tudi v globino vodov, vendar se največja količina biomase nahaja na površini in ravno zaradi tega na nek način kontrolira tudi prehajanje odpadne vode iz ponikovalnih vodov v okoliško zemljišče, izjema so zemljišča iz zelo grobega peska ali ilovice. Maksimalni učinek čiščenja je dosežen, če se greznični iztok razliva po ponikovalnem vodu v tanki plasti, pronica v površino in tako ne povzroča prenasičenja. Prednosti ponikovalnih vodov so: delovanje brez pretiranega nadzora, delovanje brez smradu, izkoriščanje za gnojenje rastlin, učinkovito zmanjševanje količine organskega onesnaženja, suspendiranih snovi in bakterijskega onesnaženja, ne porabljajo elektrike, cenovno ugodni. Pomanjkljivosti pa so: potrebno je relativno veliko zemljišče, oteženo je izkoriščanje bližnjih virov pitne vode, možnost nasičenja zemljišča, zaradi specifične podzemne konstrukcije je otežen nadzor nad delovanjem naprave in s tem pride do težav z zakonodajo FILTRSKI JARKI Filtrski jarki prav tako temeljijo na principu čiščenja s ponikanjem, le da se uporabljajo v slabo prepustnih zemljiščih, kjer ponikanje v podtalje ne pride v poštev, vodotok pa ne more sprejeti nezadostno očiščene odpadne vode iz greznice. So pravzaprav neke vrste talni filtri za biološko čiščenje.tla, kjer uporabljamo čiščenje s pomočjo filtrskih jarkov, morajo biti manj prepustna oziroma umetno zatesnjena, da se prepreči prekomeren vdor odpadne vode v podtalje. TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Pri filtrskih jarkih se odpadna voda, predhodno očiščena v tri- ali večprekatni greznici za anaerobno biološko obdelavo, spelje v vode, položene po površini, skoznje pa ponika v nižje ležečo filtrsko plast. Pri tem se med procesom ponikanja v pretežno aerobnem biološkem postopku še dodatno očisti, nakar se zbira v globlje Stran 26

36 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA ležečih vodih, od tam pa je speljana v vodotok. Proces, ki se godi v dovodnem zgornjem rovu, je podoben tistemu pri ponikovalnih vodih. Mehanska filtracija skozi sloj peska in anaerobno ter aerobno biološko čiščenje, velik del snovi pa tako kot pri podzemnem ponikanju s pomočjo korenin vsrkavajo rastline na površini tal. Filtrirana voda odteka po odvodnih spodnjih drenažnih rovih v vodotok ali se zbira v ponikovalnici. Najpogostejša težava pri uporabi filtrskih jarkov je mašenje vodov zaradi odvišnega blata. Filtrski jarki (tako kot ponikovalni vodi) predstavljajo dober način mehanskega in biološkega čiščenja predhodno očiščene vode v greznici, ne potrebujejo pretiranega nadzora, ne porabljajo elektrike, ne povzročajo smradu, primerni so za vsako zemljišče. Vendar pa je zanje potrebno relativno veliko zemljišče, oteženo je izkoriščanje bližnjih virov pitne vode RASTLINSKE ČISTILNE NAPRAVE Rastlinske čistilne naprave so najprimernejše za manjša naselja velikosti do 500 PE. Uporabljajo pa se predvsem za čiščenje odpadnih voda pri posameznih dislociranih objektih, za čiščenje primarnega iztoka iz greznic, sekundarnega iz lagun, za terciarno čiščenje, pa tudi za čiščenje odpadnih voda s cestišč in za čiščenje izcednih voda odlagališč komunalnih odpadkov [1]. TEHNOLOGIJA ČIŠČENJA Z rastlinskimi čistilnimi napravami (RČN) posnemamo samočistilno sposobnost narave. Postopek čiščenja v rastlinski čistilni napravi običajno poteka v dveh fazah. V usedalniku se izloči večina mehanskih nečistoč, v mokrišču pa poteče aerobna in anaerobna mikrobiološka razgradnja preostalih nečistoč, tako da iz čistilne naprave teče voda, primerna za izpust v okolje. Usedalnik je dimenzioniran tako, da se mehanske nečistoče usedajo, poleg tega v njem že poteče prva faza mikrobiološke razgradnje. Tako kot vsako čistilno napravo je treba usedalnik občasno očistiti. Odpadna voda se nato iz usedalnika s pomočjo distribucijskega sistema razliva po filtrinem pasu grobega kamenja in nadaljuje pot skozi sistem pod površino substrata (medija). Bistvo čistilne naprave je mokrišče, kjer se deloma prečiščena voda iz usedalnika dokončno očisti. Tu prihaja v stik z rizosfero, ki jo sestavljajo korenine in rizomi, s substratom ter mikroorganizmi. V tem delu poteka glavno čiščenje. Mokrišče je neprepusten bazen, napolnjen z gramozom in prekrit s plastjo zemlje, v kateri rastejo močvirske rastline. Tok odpadne vode je v celoti speljan pod plastjo zemlje, ki povsem zadrži neprijetne vonjave. Očiščena odpadna voda se nato s pomočjo drenaže zbere na koncu sistema v iztok. Nivo vode se uravnava s pomočjo spreminjanja pretoka na dotoku in iztoku. V čistilni napravi poteka čiščenje odpadne vode s pomočjo različnih mešanic substrata, mikroorganizmov in močvirskih rastlin. Substrat je v procesu čiščenja pomemben za filtracijo suspendiranih delcev in patogenih bakterij, sedimentacijo suspendiranih delcev v praznih prostorih substrata ter sorpcijo, adsorpcijo in ionsko izmenjavo. Mikroorganizmi so s svojo sposobnostjo razgradnje in vgradnje posameznih snovi v biomaso najpomembnejši. Rastline skozi koreninski sistem omogočajo naselitev in preživetje aerobnim mikroorganizmom. Prav tako je pomembna njihova sposobnost privzemanja in vgrajevanja organskih in anorganskih snovi. S svojimi izločki zmanjšujejo število patogenih bakterij. Prednosti takih čistilnih naprav je v nizkih stroških izgradnje, obratovanja in vzdrževanja, krajinski privlačnost, prijeten videz naprave, za delovanje nista potrebni niti energija niti strojna oprema. Rastlinsko čistilno napravo lahko izdela vsak gradbeni izvajalec. Stran 27

37 3. TEHNOLOGIJE ČIŠČENJA Slabost pa so v veliki potrebni površini ter velikih sanacijskih delih pri zamašitvi drenaž. Zato je priporočljivo, da se večje rastlinske čistilne naprave izdeluje v več poljih posameznih površin od m 2. Tako se v primeru zamašitev sanira samo polje, kjer je prišlo do zamašitev. Pomanjkljivost teh čistilnih naprav je tudi ta, da pozimi slabo delujejo, saj se vegetacija ob nizkih temperaturah upočasni ali ustavi. Stran 28

38 4. DIMENZIONIRANJE 4. DIMENZIONIRANJE Dimenzioniranje in konstruiranje čistilnih naprav je izredno interdisciplinaren proces, ki ga lahko dobro opravi le interdisciplinarni tim usklajenih inženirjev. Velikokrat v takih skupinah prihaja do nasprotovanj ter trenj glede vodilne vloge stroke. Potrebni so dobri tehnologi biološke ali kemijske stroke, dobri gradbeniki, strojniki in električarji. Koordinacijo vseh strok pa naj vodijo inženirji zdravstvene hidrotehnike, ki imajo več kot stoletje izkušenj na tem področju ATV A122 STANDARD IN DRUGI NAČINI DIMENZIONIRANJA MALIH ČISTILNIH NAPRAV Za določitev tehnične ustreznosti malih tipskih čistilnih naprav, ki so prisotne in najbolj uporabljene na našem trgu, bomo uporabili zahteve nemškega ATV A122 standarda, ki je edini s tega področja. Za anaerobne male čistilne naprave smo povzeli splošno znana pravila dobre prakse OPIS ATV A122 STANDARDA ATV A122 je nemški standard iz leta 1991, ki obravnava principe dimenzioniranja, konstruiranje in obratovanje malih komunalnih čistilnih naprav z aerobno biološko obdelavo odpadnih vod za čistilne naprave v območju od 50 do 500 PE. Ta ATV standard je bil izdelan kot revizija pravil in standardov iz leta 1974 o konstruiranju in obratovanju čistilnih naprav za območje med 50 in 500 PE, ker so se v tem obdobju spremenile tako zahteve, kot tudi dvignili standardi in pokazala nova znanja. Procesi čiščenja v standardu so razdeljeni na: čistilne naprave z aktivnim blatom in stabilizacijo blata (podaljšana aeracija) biološki filtri sistemi s pritrjeno biomaso (biodiski, precejalniki) kombinacija med napravami z aktivnim blatom in sistemi s pritrjeno biomaso Z napravami, dimenzioniranimi po tem standardu, se doseže tudi visoko stopnjo nitrifikacije. Čistilne naprave morajo biti dimenzionirane za maksimalne dotoke, upoštevaje razvojne trende urbanističnih planov, pozidave in prirastka prebivalstva. Standard zahteva, da se dotok odpadnih vod na naprave dimenzionira na najmanj 150 litrov odpadne vode v enem dnevu na priključeno osebo. Za dimenzioniranje je prevzet tudi trenutni dotok 0,004 l/s za vsakega prebivalca. V slučaju, da se tujih vod ne moremo izogniti, jih upoštevamo v količini od 25 % izračunanega dotoka pri manjših omrežjih, do 100 % pri večjih kanalizacijskih omrežjih. Kjer ni novejših podatkov o številu prebivalcev ter podatkov za bodočo urbanistično pozidavo, se za izračun populacijskih ekvivalentov (PE) uporabljajo sledeča pravila. Stran 29

39 4. DIMENZIONIRANJE Tabela 4.1: Določitev PE glede na površino stanovanja Površina stanovanja m2 Privzeta vrednost PE št. < >75 4 Tabela 4.2: Določitev PE glede na družbene dejavnosti in storitve Dejavnost Privzeta vrednost PE Šole s nastanitvijo (dijaški domovi) 1 postelja = 1 do 3 PE Kampi in šotorišča 2 osebi = 1PE Restavracije: Z enkratno dnevno uporabo sedišč 3 sedišča = 1PE Z normalno dnevno uporabo sedišč (2-3) 1 sedišče = 1PE Z nadpovprečno dnevno uporabo sedišč (4-6) 1 sedišče = 2PE Za zunanja sedišča se šteje 10 sedišč = 1PE Pisarne in komercialne stavbe 2-3 zaposlene = 1PE Organska onesnaženost vode, ki jo povzroči en prebivalec, je predpisana v višini 60 g BPK 5 na dan. To je onesnaženost enega populacijskega ekvivalenta, ki se ga označuje kot 1 PE. Če je odpadna voda predčiščena v sedimentacijskemu bazenu, potem se lahko to vrednost reducira glede na zadrževalni čas v primarnem sedimentacijskem bazenu. Tabela 4.3: Redukcija BPK5 glede na zadrževalni čas Zadrževalni čas odpadne BPK 5 vode v primarnem usedalniku h g/(pe.d) 1-1,5 45 >1,5 40 AERACIJSKI BAZEN Standard najprej podaja navodila dimenzioniranja čistilnih naprav s povratnim aktivnim blatom. Pri tem poudarja, da je aeracija in sedimentacija s stališča tehničnega procesa identična. Ta dva procesa ne smeta biti dimenzionirana ločeno eden od drugega. Za dimenzioniranje aeracijskega bazena je potrebno upoštevati naslednje parametre. Stran 30

40 4. DIMENZIONIRANJE Tabela 4.4: Pokazatelji dimenzijske ustreznosti aeracijskega bazena Parameter Simbol Enota Vrednost Volumenski indeks blata - hišna odpadna voda SVI ml/g odpadna voda z industrijsko komponento SVI ml/g 150 Suha snov v aeracijskem bazenu DS AT kg/m 3 <=4 BPK 5 obremenitev blata BBDS kg/(kg.d) <=0,05 BPK 5 volumska obremenitev BBV kg/(m 3.d) <=0,2 Vnos kisika izhajajoč iz kapacitete prenosa O L kg/kg >=3 na BPK 5 Koncentracija kisika C O g/m 3 >=2 Instalirana moč povratka na enoto volumna reaktorja W R W/m 3 >=3 Dnevna potreba BPK 5 z označbo Bd [kg/d] poda potreben volumen aeracijkega bazena. V AT =B d BPK5 / (B DS. DS AT ) 4.1 ali V AT =B d BPK5 / (B V BPK5 ) 4.2 Potrebno dovajanje kisika se izračuna z enačbami: a OC= O B. B d BPK5 / OC/load O B >= ali a OC=3. B d BPK5 / 24 = 0,125. B d BPK5 4.5 Prezračevalne naprave morajo biti tako dimenzionirane, da je možno aeracija v časovnih presledkih. NAKNADNI USEDALNIK Za dimenzioniranje naknadnega usedalnika je zelo pomembna pretočna obremenitev površine usedalnika. Naslednji parametri so pokazatelji pravilnega delovanja. Tabela 4.5: Pokazatelji dimenzijske ustreznosti naknadnega usedalnika Parameter Simbol Enota Vrednost Bruto površinska obremenitev q A m 3 /(m 2.h) 0,3-0,5 usedalnika Globina cilindričnega dela h C m >=0,5 usedalnika Naklon lijakastega dela m - >= 1,7 : 1 usedalnika Prelivna obremenitev q 1 m 3 /(m.h) >= 5 Stran 31

41 4. DIMENZIONIRANJE Premer bazena in volumen lijakasto oblikovanega bazena je lahko dimenzioniran glede na spodnji diagram. V slučaju, da je dotok tuje in infiltrirane vode izključen, potem se lahko višina cilindričnega dela usedalnika tudi zmanjša na h C =0,5m. Upoštevati je potrebno povratek povratnega blata RFR vsaj v 100% količini dotočne vode Qd. S Slika 4.1: Diagram odvisnosti volumna in premera naknadnega usedalnika glede na velikost čistilne naprave BIOLOŠKI FILTRI (PRECEJALNIKI) Biološki filtri (precejalniki) so sedimentacijski objekti z vsiljenim precejalnim časom, večjim od ene ure. Za določitev potrebnega volumna biološkega filtra V BF so podane sledeče BPK volumske obremenitve. 5 Stran 32

42 4. DIMENZIONIRANJE Tabela 4.6: Pokazatelji dimenzijske ustreznosti bioloških filtrov (precejalnikov) Material v filtru Simbol Enota Vrednost Agregatno polnilo (prod, pesek) BBV kg/(m 3.d) 0,15 0,2 Umetni polnilni materiali s specifično prostorninsko površino A R = 100 m 2 /m 3 BBV kg/(m 3.d) 0,15 0,2 A R = 200 m 2 /m 3 BBV kg/(m 3.d) 0,3 0,4 Vrednosti B V lahko izračunamo tudi z interpolacijo med A R. S filtrskim materialom, ki ima prostorninsko površino večjo kot 200 m 2 /m 3, lahko prihaja do zamašitev. Višina bioloških filtrov naj bo med 3 m in 4,5 m. Povratne črpalke za aktivno blato naj bodo za normalno delovanje dimenzionirane v veličini pritoka (razmerje povratnega blata RSR=1). Tudi večji povratek je ustrezen. V filtru naj bo tako zmešana BPK 5 koncentracija C m <120 [g/m 3 ]. Površinska obremenitev pretoka (q A [m 3 /(m 2.h)]) biološkega filtra naj bo med 2 in 4 B V [kg/(m 3.d)]. SISTEMI S PRITRJENO BIOMASO (BIODISKI) Za določevanje potrebne površine bioloških biodiskiov je potrebno upoštevati naslednje površinske obremenitve po BPK 5. Tabela 4.7: Pokazatelji dimenzijske ustreznosti biodiskov Parameter Simbol Enota Vrednost Površinska obremenitev po BPK 5 BBA kg/(m 2.d) 0,004-0,006 Dimenzijske vrednosti temeljijo na delovnih površinah bioloških biodiskov. Potrebna površina biodiska naj bi se razdelila vsaj med dva biološka biodiska. NAKNADNI USEDALNIK ZA BIOLOŠKE FILTRE IN SISTEME S PRITRJENO BIOMASO Ločevanje biološko očiščene vode in kosmov blata poteka v naknadnem usedalniku. Glede na strukturo kosmov so razpoložljive tudi druge metode za separacije (lamelni separatorji, vakumski filtri). Za določevanje potrebne površine naknadnega usedalnika A NK v obliki cilindra morajo biti upoštevani naslednji parametri. Tabela 4.8: Pokazatelji dimenzijske ustreznosti naknadnega usedalnika za sisteme s pritrjeno biomaso Parameter Simbol Enota Vrednost Hidravlični zadrževalni čas t SS h 3 3,5 Bruto površinska obremenitev s q A m 3 /(m 2.h) 0,4 0,6 pretokom Globina cilindričnega dela h C m >=0,5 usedalnika Naklon lijakastega dela m - >=1,7 : 1 usedalnika Prelivna obremenitev q 1 m 3 /(m 2.h) >= 5 Stran 33

43 4. DIMENZIONIRANJE STRUKTURNI FILTRI Strukturni filtri, ki delujejo s sesanjem ali prešanjem, morajo slediti naslednjim parametrom. Parameter je podan na aktivno površino filtra. Tabela 4.9: Pokazatelji dimenzijske ustreznosti strukturnih filtrov Parameter Simbol Enota Vrednost Bruto površinska obremenitev q A m 3 /(m 2.h) 6-8 Vrednost dimenzioniranja se nanaša na notranjo površino filtra. LAMELNI SEPARATORJI Tabela 4.10: Pokazatelji dimenzijske ustreznosti lamelnih separatorjev Parameter Simbol Enota Vrednost Bruto površinska obremenitev q A m 3 /(m 2.h) 0,4-0,6 Dimenzionirane vrednosti so preračunane glede na vsoto vseh horizontalnih projekcij lamel. Med posameznimi lamelami naj bo vsaj 100 mm. Prav tako mora biti zagotovljena primerna razdalja med višino usedlega blata ter spodnjim delom začetka lamel. KOMBINIRANE ČISTILNE NAPRAVE Skupna dnevna potreba BPK 5 (B d BPK 5 ) mora biti tako razporejena med dva procesa, da obremenitev blata v aeracijskem bazenu in površinska obremenitev po BPK 5 nista prekoračeni. Dimenzioniranje sekundarnega sedimentacijskega bazena mora temeljiti na najbolj neugodnih razmerah glede na predvidene načine dimenzioniranja. ZALOGOVNIKI ZA ODVEČNO BLATO Potrebni volumen bazenov za skladiščenje odvečnega blata določimo glede na možnost in pogostost praznjenja, vendar naj ne bodo manjši kot 100 l/pe. ODSTRANJEVANJE ODVEČNEGA BLATA Končno odlagališče odvečnega blata mora biti določeno že v času planiranja. V primeru, da ni možna kmetijska uporaba blata, je potreben odvoz blata na čistilne naprave, ki imajo urejeno nadaljnjo obdelavo blata. PRINCIP KONSTRUIRANJA: Načrtovanje, konstruiranje in obratovanje čistilnih naprav zahteva znanja specialistov. Male čistilne naprave morajo biti sposobne včasih prevzeti tudi sunke večjih obremenitev kot tudi zelo majhne obremenitve. Prav tako morajo biti stabilno in trajno grajene, korozijsko odporne in vodotesne. Vsi deli, občutljivi na zmrzal, morajo biti zaščiteni. Prav tako mora biti čistilna naprava načrtovana tako, da se izognemo tudi drugim motečim vplivom na okolje kot je smrad, hrup, penjenje, slab vizualni izgled, nepravilno spiranje ob deževju, Stran 34

44 4. DIMENZIONIRANJE Privzeti je potrebno tudi možnosti za kasnejše modificiranje vseh delov čistilne naprave. Napeljave kanalizacije in drugih cevnih instalacij na čistilni napravi morajo biti položene, kot zahtevajo pravilniki javne kanalizacije. Čistilna naprava mora biti vedno dostopna za monitoring, popravila in vzdrževanje. Vedno mora biti omogočeno zajemanje vzorcev dotoka kot tudi iztoka. Meritve pretoka naj bodo omogočene raje na iztoku iz čistilne naprave. Predvidena ekstremne nihanja v dotoku naj se uravnotežijo. V ta namen naj se zgradijo zadrževalni bazeni s prečrpavanjem. Vse mehanske naprave naj bodo opremljene s števci delovnih ur. Napake pomembnih obratovalnih naprav morajo biti signalizirane z vidnimi ali zvočnimi signali. Zagotovljen naj bo tudi preprost mehanizem za odstranjevanje odvečnega blata. Čistilna naprava mora biti tudi zavarovana pred neodobrenimi obiski z zanesljivo ograjo. Na čistilni napravi naj bo planiran tudi opremljen prostor. MEHANSKA OBDELAVA KOMUNALNIH ODPADNIH VOD Sedimentacijske naprave kot na primer Imhoffov usedalnik morajo biti postavljene pred biološke filtre, sisteme s pritrjeno biomaso in pred kombinirane naprave. Eno ali večprekatne greznice lahko uporabljamo samo pri čistilnih napravah z majhno obremenitvijo. Na čistilnih napravah z aktivnim blatom naj bodo prezračevalne naprave in instalacije zaščitene pred poškodbami z grobimi in trdnimi snovmi. Zato je priporočena uporaba sit ali grabelj. Sita in grablje naj bodo odporna proti zmrzali. BAZEN Z AKTIVNIM BLATOM Tako oblika kot mešanje v bazenu morata biti taka, da se blato ne depozicionira. Prezračevalne in druge naprave morajo varno delovati, grajene naj bodo tako, da ni potrebnega večjega vzdrževanja, kot tudi naj bodo hitro in lahko zamenljive. Povratek aktivnega blata mora biti nastavljiv glede na priključeno obremenjenost. Vrh roba bazena mora biti višji vsaj za 30 cm nad maksimalnim vodostajem vode. BIOLOŠKI FILTRI (PRECEJALNIKI) Zagotoviti je potrebno enakomerno dovajanje komunalne odpadne vode po celotni površini biološkega filtra kot tudi dobro prehajanje zraka skozi ves filter. Tla biološkega filtra morajo imeti dostopnost za nemoteno čiščenje. V ta namen naj se zagotovi prostor med dnom filtra in medijem v filtru. Blato iz naknadnega usedalnika se lahko dovaja v pritok primarnega usedalnika. SISTEMI S PRITRJENO BIOMASO Biodiski in z njimi koritasti bazeni morajo biti tako zasnovani, da se ne pojavijo nedelovni volumni, da ne pride do zastojev v pretokih in zamašitev z blatom. Za odstranjevanje presežka novo nastalega blata mora biti apliciran dovolj velik tok. Povratek poveča učinkovitost. KOMBINIRANE ČISTILNE NAPRAVE Pri dimenzioniranju teh naprav morajo biti upoštevani tako konstrukcijski principi za prezračevalne bazene kot tudi za bazene s pritrjeno biomaso. Potrebna je ohranitev potrebnega deleža suspendirane biomase v aeracijskem bazenu in tudi dotok ustreznega deleža povratnega blata iz naknadnega usedalnika. Stran 35

45 4. DIMENZIONIRANJE NAKNADNI USEDALNIK Naknadni usedalniki so praviloma v tem območju čistilnih naprav oblikovani kot pokončni lijakasti bazeni. Dotok in razporeditev naj bo tako oblikovana, da ni moteno usedanje in odlaganje blata. Usedlo blato mora biti v zgoščenem stanju, z možnostjo odstranjevanja v enem ali več nižje lociranih odvzemih. Zajezitveni preliv mora biti razporejen po celemu obodu in nastavljiv po višini. Preprečevati mora preliv ter mora zadržati plavajoče blato. V primeru, da so planirani strukturni filtri v bioloških filtrih in v kontraktorjih, mora biti v tem primeru zagotovljena možnost njihovih menjav. V primeru vgrajevanja lamelnih separatorjev morajo biti lamele tako izvedene in pritrjene, da jih je mogoče z lahkoto čistiti. Pri čiščenju blato ne sme iztekati v iztok. Priporočen je dodatni polirni tank. ZALOGOVNIK ZA ODVEČNO BLATO Za zbiranje odvečnega blata je glede na možnosti priporočljiv ločen bazen. Shranjevalni kontejnerji morajo biti označeni s kapacitetami shranjenega blata, ločeno iz areacije kot iz naknadnega usedalnika. Če je blato izsušeno v večjih terminskih ciklusih z mobilnimi napravami za izsuševanje, mora biti čistilna naprava zmožna prevzeti vso filtrirano vodo, ki pri takem izsuševanju nastane. OBRATOVANJE IN SERVISIRANJE Komunalna čistilna naprava upravičuje svoj namen, samo če pravilno deluje in je pravilno vzdrževana od usposobljenih vzdrževalcev. Pogostost in načini vzdrževanja in servisiranja zavisijo od tipa in velikosti čistilne naprave. Delovanje in servisiranje vključno z odstranjevanjem blata se morata izvajati v skladu s točnimi navodili oziroma poslovnikom, ki ga priskrbi projektant ali izdelovalec, v katerem opiše postopke ter individualne posebnosti. V njem predpiše termine in obsežnost rutinskih pregledov in vse servisne ukrepe za vse dele čistilne naprave. Preverja se tudi stopnjo iztrošenosti glede na amortizacijsko dobo. Vzdrževalec čistilne naprave mora voditi dnevnik, v katerega vpisuje vse preglede, vzdrževanja, servisiranja, rezultate analiz in pomembne dogodke. Na čistilni napravi mora biti dosegljiva nujna oprema za servisiranje. Pri servisiranju morajo biti upoštevane obratovalne možnosti in varnost. Blokade naprav, zgostitve blata, sedimentacija, puščanje kot tudi poškodbe in resne motnje morajo biti takoj odpravljene. Obratovanje in servisiranje mora biti tako organizirano, da ne prihaja do resnih problemov za ljudi kot tudi za naravno okolico. To še posebej velja pri odstranjevanju in odvozu odvečnega blata, plavajočega blata in snovi, ki se odlagajo na sitih, rešetkah in grabljah. Male čistilne naprave te velikosti ponavadi zahtevajo veliko vzdrževanja. To še posebej velja za naprave, kjer se vtok variacijsko spreminja. Vzdrževanje mora biti temu prilagojeno. V slučaju nekontroliranega pojavljanja denitrifikacije in upadanje ph v naknadnem usedalniku zaradi tedensko nihajoče obremenjenosti odpadnih voda je to lahko preprečeno skozi obratovalne ukrepe (areacija v presledkih, hitro povračanje povratnega blata). Vzdrževanje čistilne naprave, kjer je dovolj en sam vzdrževalec naj bo rajši predano v individualno vzdrževanje. Če vzdrževalec nima znanj o čiščenju odpadnih vod, mora povprašati proizvajalca čistilne naprave ali pridobiti primerna navodila. Samo dnevna in tedenska rutinska opravila, ki so opravljena s za to usposobljenimi vzdrževalci, pogojujejo pravilno delovanje naprave. Potrebne terminske meritve odpadnih vod je potrebno izvajati v skladu z zakonodajo. Stran 36

46 4. DIMENZIONIRANJE OPIS NEKATERIH DRUGIH VPELJANIH NAČINOV DIMENZIONIRANJA MALIH ČISTILNIH NAPRAV Po drugi literaturi so povzeti še principi dimenzioniranja v našem prostoru pogostih čistilnih objektov in naprav, ki v ATV A122 standardu niso ovrednoteni. V smislu celotnega pregleda jih je potrebno navesti. GREZNICE Za nepretočne greznice naj bo prostornina najmanj 3000 l/pe, za pretočne pa 2000 l/pe. Pri tri- ali večprekatni pretočni greznici je potrebno zagotoviti za prvi prekat približno polovico skupnega volumna greznice, 1500 l/pe koristne prostornine in najmanjši skupni volumen 6000 l [1]. Minimalna koristna globina pretočne greznice mora znašati vsaj 1,2 m, podatki za maksimalno koristno globino pa so sledeči. Tabela 4.11: Pregled največjih dopustnih globin v odvisnosti od prostornine greznice Koristni volumen greznice [l] Maksimalna dopustna globina [m] do ,5 > 4000 do ,2 > do ,5 > Odtokov iz pretočnih greznic ni dovoljeno odvajati v površinske vodotoke zaradi prenizke stopnje čiščenja. EMŠER (IMHOFFOV USEDALNIK, DVOETAŽNI USEDALNIK) Dimenzioniramo jih tako, da je v zgornjem usedalniku zadrževalni čas 1 ura in hitrost toka odpadne vode skozi usedalnik 11 do 22 m/h [1]. PONIKOVALNI VODI Pri dimenzioniranju naprav za ponikanje je minimalna dolžina vodov odvisna od ponikovalne sposobnosti tal na izbranem terenu. Dolžina ponikovalnega voda običajno znaša med 10 in 20 m/pe oziroma največ 30 m/pe v primeru slabše ponikovalne sposobnosti terena. Če ni na razpolago ustreznejših podatkov za konkretne lokalne razmere, uporabimo sledeče vrednosti dolžin cevi za ponikanje v odvisnosti od vrste tal. Tabela 4.12: Minimalne dolžine ponikovalnih vodov v odvisnosti od vrste zemljine [1] Vrsta tal Dolžina cevi [m/pe] Gramoz in pesek 10 Ilovnati pesek 15 Peščena glina 20 Stran 37

47 4. DIMENZIONIRANJE FILTRSKI JARKI Minimalna dolžina filtrskih jarkov mora znašati najmanj 6 m/pe, dolžina enega kraka pa ne sme presegati 30 m [7]. RASTLINSKE ČISTILNE NAPRAVE Za dimenzioniranje rastlinskih čistilnih naprav podajamo princip dimenzioniranja, kot je ta naveden v Subsurface Flow Constructed Wetlands For WasteWater Treatment, EPA 832-R , July 1993, Office Of Water, United States Environment Protection Agency. Najprej izračunamo tok Q [m3/d]. V primeru kjer imamo skozi čistilni medij nepoznan tok, lahko le tega izračunamo z naslednjo enačbo. Q= K s b. A. S 4.6 V slučaju, da je Q privzet kot povprečni tok Q=(Q vtoka +Q iztoka )/2 ter da ni nobenih izgub v precejalnem telesu (puščanje, preboji in ponikanje, izhlapevanje), se lahko privzame sprejemljivo posplošitev hidravličnih razmer v pretočnem mediju. Vrste agregata telesa, po katerem se pretaka voda, so opredeljeni s naslednjimi karakteristikami. Tabela 4.13: Pregled karakteristik agregata Vrsta Efektivna velikost granulacije v zrna D10 telesu [mm] n a Poroznost % Grob pesek Prodnat pesek Droben gramoz Srednji gramoz Grobo kamenje BPK 5 odstranjevanje je definirano s naslednjo enačbo K s b Hidravlična prevodnost [m3/m2/d] C i /C v =e (-Kt. t) 4.7 Kjer je: t = n a. L. W. d / Q 4.8 Tako lahko izračunamo površino rastlinske čistilne naprave: A S = L. W = Q. (ln(c v / C i ))/(K t. d. n) 4.9 Delovna globina telesa se izbere glede na dolžino korenine vrste zasajene močvirne rastline. Stran 38

48 4. DIMENZIONIRANJE Tabela 4.14: Pregled dolžin korenin Vrsta rastline Dolžina korenike [m] Sitec, Scirpus 0,8 Trst, Phragmites 0,6 Rogoz, Typha 0,3 (Za čiščenje se pri nas uporablja tudi močvirska trava Šoš) Izračun po tej metodi se ne sme uporabljati za dimenzioniranje čistilnih naprav s projektiranim iztokom BPK 5 < 5 mg/l. Večje čistilne naprave je potrebno razdeliti na več čistilnih polj zaradi morebitnih kasnejših sanacij in vzdrževanja. SODOBNO PROJEKTIRANJE ČISTILNIH NAPRAV S pojavom sodobnih računalnikov se je odprl nov način dimenzioniranja čistilnih naprav z dinamičnimi modeli in simulacijskimi programi. V razvitejšem svetu je tak način projektiranja čistilnih naprav že skoraj obvezen. Še posebej, ker je delovanje čistilnih naprav izredno fleksibilno glede na mnogo vhodnih parametrov, ki pa jih na klasični način projektiranja ne moremo zaobjeti. Z zakonodajo predpisanimi iztočnimi parametri očiščenih vod na čistilni napravi ter s poznavanjem parametrov dotekajočih odpadnih vod na čistilno napravo lahko program optimalno dimenzionira vse ključne objekte čistilne naprave. Vodilni profesionalni svetovni program za tovrstne simulacije je GPS-X in CapdetWorks Kanadske družbe Hidromantis, Inc. S GPS-X programom lahko na lahek grafični način postavimo najprej predviden model čistilne naprave. To omogoča izredno prijazen grafični vmesni tip»plug and drop«za posamezne elemente modela čistilne naprave. Program vsebuje tudi knjižnico z več kot petdesetimi tipičnimi vrstami tako industrijskih kot komunalnih čistilnih naprav. Vsak tak model lahko dograjujemo, prilagajamo dejanskim obremenitvam in specifičnim parametrom individualnega problema. Sledi kalibracija ali uravnoteženje želenega modela. Program lahko sam ali pa z našo pomočjo predvideva tudi najbolj ekstremne scenarije za postavljen model. Zadnja faza je simulacija tako dobljenega optimalnega modela ter predstavitev rezultatov. Program deluje podobno kot programi končnih elementov v statiki, le da je ta program izdelan za kompleksno interakcijo končnih mas v posodah modela čistilne naprave. S takšnim načinom študija novo projektiranih čistilnih naprav se lahko povečajo kapacitete in učinkovitost naprave ter optimizirajo potekajoči biološki in kemični procesi. Vse to se pri izgradnji pozna v investicijskih prihrankih in nadaljnjih manjših stroških vzdrževanja. Stroškovne analize in izbore najbolj racionalnih modelov in oblik kot tudi opreme, v nadaljevanju izvede program CapdetWorks. Pav tako se lahko s programom preveri tudi obstoječe že zgrajene čistilne naprave ter tako ugotavlja napake in pomanjkljivosti. S takšnim preverjanjem se je program tudi izkazal kot izredno natančen, saj so realni podatki parametrov, izmerjenih na čistilnih napravah, identični tistim, ki jih predvidi program. ATV standard priporoča kontrolo projektiranih čistilnih naprav s simulacijskimi programi. Stran 39

49 4. DIMENZIONIRANJE 4.2. POSTOPKI ZA DIMENZIONIRANJE POSAMEZNIH TEHNOLOGIJ V nadaljevanju so opisani specifični postopki dimenzioniranja čistilnih naprav, ki so najpogostejše v tem rangu aplikacij, to je za po večini male tipske montažne čistilne naprave, brez nitrifikacije z obremenitvijo od PE v smislu skladnosti postopkov z nemškim standardom ATV A122. Podrobnejše so ti postopki opredeljeni zaradi podaje načina izračunov tehnoloških karakteristik ter tudi nato na tak način ocenjenih in tehnološko ovrednotenih tipskih čistilnih naprav na našem tržišču DIMENZIONIRANJE ČISTILNIH NAPRAV Z AKTIVNIM BLATOM Iz poznavanja priključenega števila PE lahko izračunamo potreben volumen primarnega usedalnika. V primeru, da ne poznamo količino pritoka odpadne vode v enem dnevu na priključeno osebo, izberemo le to v rangu med 150 do 250 l/dan. Primarni usedalnik naj bi odpadno vodo zadržal vsaj 1 uro. V tem slučaju lahko za naslednje postopke čiščenja privzamemo zmanjšano organsko onesnaženost vode na prebivalca, na dan iz 60g BPK 5 na 45g BPK 5, v slučaju pa da je zadrževalni čas večji kot 1,5 ure, se lahko privzame organska onesnaženost vode 40g BPK 5. Da smo na varni strani volumen usedalnega dela primarnega usedalnika opredelimo v veličini 1,5-urnega dotoka na čistilno napravo. Volumen gnilišča v primarnem usedalniku pa naj bo opredeljen glede možnosti in pogostosti praznjenja, velik vsaj v veličini volumna ene cisterne predvidenega odvoza. V slučaju, da je v primarni usedalnik speljano tudi blato iz sekundarnega usedalnika, pa naj bo ta velik vsaj 0,1 m 3 na PE. Sledi dimenzioniranje veličine aeracijskega bazena. Dnevna potreba BPK 5 z označbo B d [kg/d] poda potreben volumen aeracijkega bazena, ki ga izračunamo z enačbo 4.1 ali 4.2. Za razgradnjo organskih snovi je potreben kisik. Potrebno dovajanje kisika se izračuna z enačbami 4.3, 4.4 in 4.5. Sledi dimenzioniranje in konstruiranje naknadnega usedalnika na bruto površinsko obremenitev usedalnika q A v vrednosti 0,3-0,5 m 3 /(m 2.h). Pri konstruiranju naknadnega usedalnika moramo upoštevati še globino cilindričnega dela usedalnika, ki naj ne bo manjši od 0,5 m, naklon lijakastega dela usedalnika ter razdaljo do preliva. Premer bazena in volumen lijakasto oblikovanega bazena naj bo dimenzioniran v skladu z diagramom na sliki 4.1. Opredeliti je potrebno še primeren povratek blata glede na volumen reaktorja DIMENZIONIRANJE ČISTILNIH NAPRAV S PRECEJALNIKI Velikost primarnega usedalnika dimenzioniramo enako kot pri čistilnih napravah z aktivnim blatom. Volumen biološkega filtra V BF v precajalnikih, je glede na to da v sodobnih precejalnikih uporabljajo le umetni polnilni materiali s specifično prostorninsko površino večjo kot A R = 200 m 2 /m 3, prilagojen BPK 5 volumenski obremenitvi B V = 0,3 0,4 kg/(m 3.d). Potreben volumen biološkega filtra se izračuna z enačbo: V BF = B d BPK5 / B V 4.10 Stran 40

50 4. DIMENZIONIRANJE Povratne črpalke za aktivno blato naj bodo za normalno delovanje dimenzionirane v veličini pritoka. V filtru naj bo tako zmešana BPK 5 koncentracija C m <120 [g/m 3 ]. Površinska obremenitev pretoka q A [m 3 /(m 2.h)] biološkega filtra naj bo med 2 in 4 B V [kg/(m 3.d)]. Za določevanje potrebne površine naknadnega usedalnika A NK v obliki cilindra morata biti upoštevana hidravlični zadrževalni čas t SS = 3 3,5 h ter bruto površinska obremenitev s pretokom q A = 0,4 0,6 m 3 /(m 2.h), ostali oblikovni konstrukcijski elementi naknadnega usedalnika so enaki kot pri naknadnem usedalniku pri čistilnih napravah z aktivnim blatom DIMENZIONIRANJE ČISTILNIH NAPRAV Z BIODISKI Velikost primarnega usedalnika dimenzioniramo enako kot pri čistilnih napravah z aktivnim blatom. Za določevanje potrebne površine bioloških biodiskov je potrebno upoštevati naslednje površinske obremenitve po BPK 5 B A =0,004-0,006 kg/(m 2.d). Potrebna površina biodiska naj bi se razdelila vsaj med dva biološka biodiska. Naknadni usedalnik se dimenzionira enako kot pri čistilnih napravah precejalnikov Dimenzioniranje anaerobnih in delno aerobnih čistilnih naprav, kot so greznice, dvoetažni usedalniki, ponikovalni vodi in filtrski jarki, je bilo zaradi enostavnosti podano že v poglavju DIMENZIONIRANJE RASTLINSKIH ČISTILNIH NAPRAV Dimenzioniranje rastlinske čistilne naprave si bomo pogledali na primeru. Želimo dimenzionirati čistilno napravo za 170 PE. Najprej izračunamo povprečni tok skozi telo: Q = 170 PE. 0,150 m 3 /d = 25,5 m 3 /d (vzeli smo 150 l/pe/dan). Izračunamo BPK 5 vtoka: C V = 60 g. 170 PE / Q = 60 g. 170 PE / 25,5 m 3 /d = 400 mg/l. Postavimo zahtevo za BPK 5 iztoka: C i = 10 mg/l. Za izbrano rastlino Trst (Phragmites) je delovna globina odčitana v tabeli 4.14 enaka d = 0,6 m. V tabeli 4.13 je za izbrani gramoz velikosti zrn od mm določena poroznost medija na n a = 0,38. Temperaturni koeficient pri 20 o C je K t = 1,104. Tako lahko končno s pomočjo enačbe 4.9 izračunamo površino rastlinske čistilne naprave: A S = 25,5. (ln(400 / 10)) / (1,104. 0,6. 0,38) = 374 m 2. Površina telesa čistilne grede rastlinske čistilne naprave je 374m 2. Izberemo dimenzije telesa čistilne naprave v tem primeru na primer dolžina 27 m, širina 14 m in globine 0,6 m DIMENZIONIRANJE KOMBINIRANIH ČISTILNIH NAPRAV Pri dimenzioniranju teh naprav morajo biti upoštevani tako konstrukcijski principi za prezračevalne bazene kot tudi za bazene s pritrjeno biomaso. Potrebna je ohranitev potrebnega deleža suspendirane biomase v aeracijskem bazenu in tudi dotok ustreznega deleža povratnega blata iz naknadnega usedalnika. Stran 41

51 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE MALIH ČISTILNIH NAPRAV V REPUBLIKI SLOVENIJI Za primere tehnologij čiščenja so v sledečem poglavju izbrane in opisane najbolj prisotne izvedbe teh tehnologij tipskih montažnih čistilnih naprav na našem tržišču. Tudi na naše tržišče so si utrle pot predvsem tiste tipske montažne čistilne naprave, ki so tudi v sosednjih bližnjih državah najbolj prisotne in ekonomično upravičene. Poleg tega se vse več investitorjev odloča za nabavo in izgradnjo tipskih montažnih komunalnih čistilnih naprav. V nalogi smo glede na obravnavani ATV A122 standard prvinsko vlogo posvetili malim čistilnim napravam v rangu od 50 do 500 PE, saj je v tem območju na voljo največ tipskih čistilnih naprav. Čeprav je v zadnjih nekaj letih zelo napredovala tudi ponudba naprav od 5 do 50 PE, ki se tehnološko povsem zgledujejo po večjih tovrstnih napravah. Večje kapacitete tipskih montažnih čistilnih naprav od 500 PE ponuja manj proizvajalcev. Kot je velikokrat opaziti se za večje sisteme prakticira vzporedno vezanje več manjših tipskih čistilnih naprav. V tem segmentu uporabe menim, da bo vse manj klasično grajenih malih čistilnih naprav. V nadaljevanju predstavitve posameznega tipa čistilne naprave smo v nalogi želeli opredeliti ustreznost izbranih tipskih čistilnih naprav glede zahtev ATV A122 standarda. Tukaj je potrebno poudariti, da je najpomembnejša zahteva čistilnih naprav ta, da izpust očiščenih vod pri predvideni obremenitvi ne presega dovoljenih parametrov izpusta. To je še posebej potrebno poudariti zato, ker nekatere čistilne naprave to dosežejo tudi s postopki in načini, ki v predmetnem standardu niso opisani in predvideni. Poleg tega so se tipske čistilne naprave preizkusile, izboljševale in dopolnjevale skozi čas ter se s tem dogradile v optimalne naprave, ki zadostijo svojemu namenu tudi s mogoče nekoliko predelanimi in zmanjšanimi elementi. V takem primeru ni smiselno v celoti aplicirati ugotavljanje ustreznosti in učinkovitosti takšnih naprav s pregledom obsega upoštevanja nekega standarda. 5.1 ČISTILNE NAPRAVE S PREZRAČEVANJEM NAPRAVE Z AKTIVNIM BLATOM Primeri: HIDROINŽENIRING, d.o.o. (Slovenija) Tipska biološka čistilna naprava Sanita je prva in edina domača tipska čistilna naprava podjetja Hidroinženiring d.o.o. Napravo se vkoplje v zemljo. Čistilna naprava Sanita je kompaktna enota, sestavljena iz valjaste podolgovate cisterne, na katerega so pritrjeni vstopni jaški s pokrovi. Izdelana je iz ustrezno zaščitene umetne mase (armirani poliester), odporne na vplive okolja. Delno nad nivojem tal je le del vstopne odprtine in jašek za kompresor. Kompresor se namesti poleg naprave v poseben jašek. Ta jašek ni potreben, če pa je v bližini primeren zaprt prostor. Elektro omaro s krmilnimi napravami se namesti samostojno na steber poleg jaška za kompresor ali v bližnji zaprt prostor. Biološka čistilne naprava je zasnovana v treh deli. Prvi del predstavlja mehansko stopnjo (primarni usedalnik z gniliščem), kjer se usedajo večji delci iz odpadne vode. Drugi del predstavlja prezračevani bazen za biološko Stran 42

52 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE razgradnjo organskih snovi. Zrak za mikroorganizme se dovaja s pomočjo brezoljnega kompresorja in vpihovalnega sistema. V tretjem delu (naknadnem usedalniku) se useda nastali mulj, ki ga s pomočjo ejektorske črpalke vračamo nazaj v prezračevani bazen. Za vpihovanje zraka in vračanje mulja iz naknadnega usedalnika v areacijski del uporabimo isti kompresor, ki po eni strani vpihuje zrak v prezračevani bazen, del zraka pa se uporabi v ejektorski črpalki za črpanje mulja. V primeru priključitve biološke čistilne naprave na obstoječo greznico, lahko le-ta služi kot primarni usedalnik z gniliščem oziroma kot groba mehanska stopnja, kjer se usedajo večji odpadni delci. Prednost tovrstne rešitve je v manjšem številu praznjenj primarnega usedalnika biološke čistilne naprave, v primerjavi z neposrednim vodenjem odpadnih vod na biološko čistilno napravo. V tem primeru se prvi del čistine naprave, ki predstavlja mehansko stopnjo bistveno zmanjša. Posebnost te čistilne naprave je tudi ta, da ima v prezračevalnem delu potopljene nosilce biomase kar zmanjša potreben volumen tega prostora. Slika 5.1: Prikaz male čistilne naprave SANITA Tabela 5.1: Seznam tipskih malih čistilnih naprav SANITA Tip Enota Sanita 04 Sanita 10 Sanita 20 Sanita 30 Sanita 40 Sanita 50 Sanita 100 Sanita 150 Obremenitev PE Premer naprave D cm Dolžina L cm M400 B440 M550 B540 Dolžina L* cm 150 / / / / / / / Višina H cm L* velja v primeru, da se čistilno napravo priklopi na obstoječo greznico. Sanita 100 in 150 sta sestavljeni iz dveh ločenih ležečih cistern. Prva v funkciji mehanske stopnje, druga v funkciji biološke stopnje. Hidroinžiniring ponuja tudi čistilni napravi Saniblok 250 in 500. Sestavljeni sta iz pokončnih večjih montažnih elementov ter namenjeni za obremenitve 250 oziroma 500 PE. Čistilne naprave Sanita imajo v aeraciskem bazenu dodatno nameščene nosilce biomase, ki povečajo površino oprijemanja bakterij. Standard možnosti prezračevanja potopljenega polnila v odpadni vodi ne omenja. Potopljeno polnilo v Stran 43

53 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE prezračevalnem bazenu zmanjšuje potrebni volumen prezračevalnega bazena. Točnih risb čistilnih naprav kot količino in površino nosilcev biomase, nam izdelovalec zaradi zaščite intelektualnih avtorskih pravic, ni hotel posredovati. Naj tukaj omenim, da nam tudi drugi proizvajalci niso posredovali marsikaterega želenega podatka. Včasih zaradi pomanjkanja interesa, težavnosti pridobitve takšnih podatkov ali pa zaradi skrivanja tehnoloških rešitev. Hidroinženirin nam je posredoval naslednje podatke. Tabela 5.2: Tehnološki podatki malih čistilnih naprav SANITA Tip Enota Sanita Sanita Sanita Sanita Sanita Sanita Sanita Obremenitev PE Volumen mehanske stopnje Volumen čistilne naprave Sanita 150 m 3 1,8 2,3 4,8 7,1 9, ,8 20,7 m 3 0,6 1,5 3 4,6 6,3 7,7 9,66 13,44 Moč kw 0,37 0,37 0,55 0,55 0,75 0,75 2,2 2,2 Velikosti primarnega usedalnika so ustrezne in nekoliko večje, kot jih zahteva standard. Zagotovljeni so dovolj veliki zadrževalni časi, tako da lahko na biološki stopnji prevzamemo BPK 5 obremenitvi 40 g/(pe.dan). Po izračunu zahtevanega volumna prezračevalnega bazena ugotovimo, da je ta velik do 75 %, pri manjših napravah pa samo do 48 %, pri največji napravi glede na zahtevan volumen po standardu. Manjši volumni bazenov so uporabljeni zaradi v bazene vloženih nosilcev biomase. Hidroinžiniring ponuja še dve tipski čistilni napravi večjih kapacitet in sicer SANIBLOK 250 in SANIBLOK 500. To sta čistilni napravi kapacitete 250 oziroma 500 PE z vertikalnimi krožnimi bazeni večjih dimenzij premera 4 m, za katere je potreben izreden prevoz. VEMAR s.r.l. (Italija) Čistilne naprave italijanskega proizvajalca iz kraja Grosseto pri Rimu so sestavljene iz posode za primarno mehansko obdelave (primarni usedalnik) in ustrezno dimenzionirane in opremljene cisterne, v kateri poteka proces mešanja in prezračevanja aktivnega blata s procesno vodo. V tej cisterni poteka tudi faza usedanja, kjer se blato loči od mešanice. Usedlo blato se po naravni poti vrača v cono oksidacije. Bazen v katerem poteka proces čiščenja je kombiniranega tipa in vsebuje cono biološke oksidacije ter cono usedanja, kjer poteka usedanje prečiščene vode. Uporabljeni parametri dovoljujejo povečano stabilizacijo in mineralizacijo blata. V napravi so nameščena vpihovalne membrane. Cevovod za distribucijo zraka je v celoti izdelan iz PVC cevi. Puhalo je nameščeno nekje v bližini, lahko v objektu zraven ali pa v jašku ob čistilni napravi. Uporabljen je cilindričen, horizontalno položen bazen, izdelan iz armiranega poliestra. Predelna stena, ki razmejuje usedalnik, je na dnu odprta, tako da omogoča povratek usedenega blata. Na ta način je omogočen naraven in popoln povratek blata. Stran 44

54 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE 1 Vtok 2 Iztok 4 Vstopne odprtine 5 Prvi del primarnega 6 Drugi del primarnega usedalnika 7 Tretji del primarnega usedalnika 8 Prezračevalna cona naprave 9 Membrane za vpihovanje zraka 13 Priključek za dovod zraka iz puhala 14 Ventil 15 Naknadni usedalnik 16 Thomsonov preliv Slika 5.2: Prikaz male čistilne naprave VEMAR Slika 5.3: Primarni usedalniki čistilne naprave VEMAR Stran 45

55 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Tabela 5.3: Pregled primarnih usedalnikov tipskih čistilnih naprav VEMAR Oznaka Volumen [litri] fi premer [cm] H višina [cm] L dolžina [cm] I širina [cm] E višina vtoka [cm] U višina iztoka [cm] Obremenitev PE Število revizijskih odprtin fi80 premer vtoka/ iztoka [cm] DEB15D DEB20D DEB20D DEB25D DEB25D DEB30D DEB30D DEB35D DEB35D DEB40D DEB40D DEB50D DEB60D Slika 5.4: Biološka stopnja tipskih čistilnih naprav VEMAR Tabela 5.4: Pregled bioloških stopenj tipskih čistilnih naprav VEMAR Oznaka Volume n [litri] Premer [cm] H višina [cm] L dolžina [cm] I širina [cm] E višina vtoka [cm] U višina iztoka [cm] PE Število revizijskih odprtin fi 80 Premer vtoka/ iztoka [cm] DFA150T DFA200T DFA250T DFA300T DFA350T DFA400T DFA500T ,5 69, DFA600T ,5 69, Stran 46

56 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Primarni usedalniki teh čistilnih naprav so dovolj veliki. Zadrževalni čas odpadne vode v primarnem usedalniku je večji od 1,5 ure. Glede na količino dotoka in usedlega blata, zadrževalni čas v primarnem usedalniku niha tam od 5 do 15 ur. Ob v takem primeru reducirani pritekajoči BPK 5 obremenitvi 40 g/(pe.dan) iz primarnega usedalnika pa ugotovimo, da je volumen prezračevalnih bazenov vseh Vemar tipskih čistilnih naprav premajhen ter da dosega od % zahtevane prostornine. Naknadni usedalnik ni krožni s stožčastim spodnjim delom, kot ga zahteva standard, ampak je podolgovat. Predelna stena naknadnega usedalnika, ki razmejuje usedalnik od prezračevalnega bazena, je na dnu odprta, tako da omogoča povratek usedenega blata. Predelna stena usedalnika je za 60 nagnjena glede na horizontalno os, kar ustreza zahtevam. Na ta način je omogočen naraven in popoln povratek blata v prezračevalni bazen. To tudi pomeni, da s časom narašča koncentracija aktivnega blata v prezračevalnem bazenu, kar je posebnost tega tipa čistilne naprave. Čistilna naprava, ki deluje po principu aktivnega blata, mora vsebovati med 300 in 500 ml/l aktivnega blata. V primeru, ko je količina aktivnega blata pod 300 ml/l, je kultura bakterij premajhna in ne zadostuje za proces čiščenja. V primeru, ko je količina aktivnega blata nad 600 ml/l, je potrebno zmanjšati količino blata v napravi s praznjenjem odvečnega blata iz naprave. Blato vedno črpamo iz cone oksidacije. Pri tem je potrebno paziti, da vedno izčrpamo približno 1/4 tekočine v napravi. Z odstranjevanjem blata ohranjamo pravilno vsebnost blata v napravi in preprečujemo obolenja blata, katera so posledica staranja. Zaradi tega je priporočljivo, da starost blata ne presega 40 dni. Zavedati se je treba, da zaradi prestarega blata lahko pride do nepravilnega usedanja, zaradi česar voda na iztoku ne ustreza glede vsebnosti suspendirane snovi. Tehnične parametre naknadnega usedalnika smo preverili le na čistilni napravi za 150 PE. V tem primeru je bruto površinska obremenitev usedalnika q A =0,325, kar je v predpisanih mejah (0,3-0,5). EURO MEC s.r.l (Italija) Podjetje EURO MEC je skupaj s tovarno betonskih izdelkov v kraju Montichiari in komercialno projektno pisarno v Mantovi prisotno na področju čiščenja odpadnih voda več kot dvajset let. Prefabricirane naprave tipa EURO MEC model OXI za individualno gradnjo oziroma naselja odlikujejo naslednje pozitivne karakteristike: betonska izvedba konstrukcije (beton je najbolj trajen material), vsi betonski elementi so povozni (maksimalna obtežba: q=1.800 kg/m2), enostavna inštalacija, velika fleksibilnost pri gradnji. Kompaktne naprave (model OXI/P) oblike kvadra kapacitete PE so narejene iz kvalitetnega armiranega betona. Vsa vgrajena oprema je iz nerjaveče pločevine in PVC materialov. Zgrajene so iz ležečega zbiralnika, ki je z notranjo pregradno steno razdeljen v dva prekata. Prvi prekat, namenjen za oksidacijo, je opremljen s samočistilnimi membranskimi razpršilci zraka. Drugi prekat je namenjen končnemu usedanju trdnih delcev s samodejnim vračanjem odvečnega blata nazaj v vtočni predel prvega prekata. Oprema vključuje puhalo z razvodnimi cevmi za proizvajanje stisnjenega zraka in elektrokomandno omarico z zaščito. Stran 47

57 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Slika 5.5: Prikaz male čistilne naprave EURO MEC (Tip OXI/P) Tabela 5.5: Seznam tipskih malih čistilnih naprav EURO MEC (Tip OXI/P) Model Inštalirana Dimezije Teža moč (kw) Dolžina Širina Višina (t) OXI/P 30 0, ,0 OXI/P 40 0, ,0 OXI/P 50 1, ,0 OXI/P 60 1, ,0 OXI/P 80 1, ,0 OXI/P 100 1, ,0 OXI/P 125 1, ,0 OXI/P 150 1, , OXI/P 175 2, ,0 OXI/P 200 2, ,0 OXI/P 250 2, ,0 OXI/P 300 2, ,0 OXI/P 400 3, ,0 OXI/P 500 2x2, ,0 OXI/P 600 2x2, ,0 OXI/P 700 2x3, ,0 OXI/P 800 2x3, ,0 Vse čistilne naprave tipa EURO MEC je možno vkopati ali izvesti v nadzemni izvedbi. Lahko so pokrite in povozne. Vsa oprema za kompaktne čistilne naprave je vgrajena v tovarni in zagotavlja nizke stroške montaže in kratek rok gradnje. Tipska čistilna naprava nima mehanske stopnje, ker jih podjetje ponuja kot ločene elemente. Podobno kot Sanita ima urejeno vračanje mulja iz naknadnega usedalnika nazaj v prezračevani bazen s pomočjo ejektorske črpalke. Obravnavane čistilne naprave tega tipa, po mnenju prodajalca, ne zahtevajo postavitve primarnega usedalnika pred napravo. Torej so dimenzionirane na BPK 5 obremenitvi 60 g/(pe.dan). V dokumentaciji so priloženi še sledeči podatki. Stran 48

58 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Tabela 5.6: Tehnološki podatki malih tipskih čistilnih naprav EURO MEC (Tip OXI/P) Tip naprave OXI/ P30 OXI/ P40 OXI/ P50 OXI/ P60 OXI/ P80 OXI/ P100 OXI/ P125 OXI/ P150 OXI/ P175 OXI/ P200 Obremenitev št PE Volumen m 3 4,5 6 7, , prezračevaln ega bazena Volumen m 3 1,15 1,75 2 2,2 4,2 4,6 5,6 6,6 7,9 8,25 naknadnega usedalnika Površina m 2 0,94 1,45 1,62 1,8 3,2 3,5 3,9 6,6 5,52 5,75 naknadnega usedalnika Vpihovanje zraka m 3 /h Iz teh podatkov smo ugotovili, da je pri vseh tipih naprav prezračevalni bazen premajhen. Pri manjših napravah je volumen točno polovico zahtevanega po standardu. Pri največjih napravah se ta zniža na vsega 46 % (OXI/P 200). Površina naknadnih usedalnikov je glede na standard prevelika, saj omogoča q A okrog 0,2 m 3 /(m 2.h). Iz tega lahko ugotovimo, da je dobro pred čistilno napravo postaviti tudi primarni usedalnik neglede na trditve prodajalca. Ista družba ponuja tudi montažne emšerje tako valjaste kot tudi kvadratne oblike. S postavitvijo primernega emšerja pred čistilno napravo ugotovimo, da se volumen aeracijskega bazena giblje glede na zahteve standarda od 75 % pri manjših do 70 % pri večjih napravah. Podjetje ponuja še čistilne naprave (model OXI/M) iz okroglih modularnih bazenov, kapacitete PE, čistilne naprave (model OXI/A) iz okroglih modularnih jaškov, kapacitete PE in čistilne naprave delujoče na SBR tehnologiji, ki so opisane v naslednjem poglavju kot primer SBR - SEKVENČNI ALI ŠARŽNI BIOLOŠKI REAKTOR Primer: EURO MEC s.r.l (Italija) Tipske montažne čistilne naprave (model OXI/SBR) kvadrataste oblike, delujoče na SBR tehnologiji čiščenja kapacitete PE, so verjetno edine izmed tipskim montažnih komunalnih čistilnih naprav, delujoče na SBR tehnologiji, ki se ponujajo na našem tržišču. Sicer pa individualno unikatno projektiranje in izvedbo čistilnih naprav po SBR tehnologiji ponuja tudi pri nas veliko proizvajalcev. Vnaprej izdelane enodelne paralelepipedne čistilne naprave so primerne še posebej, kadar so hidravlične in organske obremenitve nestalne kot na primer v turističnih krajih, restavracijah, hotelih, kuhinjah in menzah, sirarnah, v živilski industriji, vinskih kleteh, barvarnah in pralnicah. Primerne so za čiščenje industrijskih odpadnih vod, saj so neobčutljive na nihanja hidravlične ali organske obremenitve naprave. Kompaktne naprave imajo enostavno zgradbo in delovanje, dopuščajo precejšnjo prilagodljivost pri obratovanju, učinkovito čiščenje, enostavno vzdrževanje brez nadležnega smradu in hrupa. Čistilne naprave so v osnovi zgrajene iz dveh Stran 49

59 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE bazenov, ki sta opremljena s samočistilnimi membranskimi razpršilci zraka in potopno črpalko za odvod prečiščene vode. Slika 5.6: Prikaz male čistilne naprave EURO MEC (Tip OXI/SBR) Oprema vključuje puhalo z razvodnimi cevmi za proizvajanje stisnjenega zraka in komandno omarico. SBR reaktor se od ostalih klasičnih naprav razlikuje v tem, da dve osnovni funkciji, biološka oksidacija in končno čiščenje, potekata v istem bazenu. V fazi sedimentacije se ustavi sistem za dovod zraka, kar povzroči mirovanje v bazenu za oksidacijo in usedanje aktivnega blata na dno, na površju pa se ustvari plast prečiščene vode, ki jo iz naprave izčrpa potopna električna črpalka. Delovanje puhala, ki v procesu oksidacije dovaja zrak, kontrolira elektronski programator, ki omogoča vnaprejšnjo pripravo funkcionalnih ciklov glede na potrebe. 5.2 ČISTILNE NAPRAVE S PRITRJENO BIOMASO PRECEJALNIKI Primeri: EKOFINN Ab (Finska) Podjetje Ekofinn iz Finske deluje 25 let na področju čiščenja komunalnih in industrijskih odpadnih vod. V tem obdobju so uspeli plasirati preko 8000 tipskih čistilnih naprav blagovne znamke BIOCLERE po vsej Evropi. Je najpogostejša uporabljena tipska čistilna naprava s tehnologijo precejalnika v Evropi. Tako velik tržni delež v velikem številu držav so dosegli predvsem po zaslugi montaž čistilnih naprav na bencinskih servisih nekaterih velikih naftnih družb ter s tem širjenjem poznavanja in referenc. Manjše čistilne naprave so v tlorisu krožne oblike. V vrhnjem delu je precejalnik s polnilom, pod njem pa je stožčasti usedalnik. Večje čistilne naprave so podolgovatega tipa z dvema stožčastima naknadnima usedalnikoma. Del naprave lahko štrli izven nivoja terena. Kroženje odpadne vode skozi precejalnik je konstantno podnevi in ponoči. V primeru nizkega dotoka odpadne vode, se kot vir Stran 50

60 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE hranil za mikroorganizme, uporabi voda v črpalni komori. Obstajajo tri različne velikosti polnilnega materiala. Za vsako specifično področje uporabljamo določeno vrsto. Konstrukcija čistilne naprave je izdelana iz armiranega poliestra. Tipska čistilna naprava nima primarnega usedalnika, ker jih podjetje ponuja kot ločene elemente. Prav tako se lahko uporabi obstoječa greznica kot primarni usedalnik. Slika 5.7: Prikaz male čistilne naprave BIOCLERE Tabela 5.7: Seznam tipskih malih čistilnih naprav BIOCLERE Tip B 10 B 16 B 22B B 30 B 38 B 45B B 55 B 65 Obremenitev PE Dimenzije naprave 1.6x x x x x x x x2.5 Premer, Višina (m) Masa kg Tip B 75 B 95 B 115B B 150 B 180 B 210 Obremenitev PE Dimenzije naprave 2.4x x x x x x4.3 Premer, Višina (m) Masa kg Tip B 280 B 350 B 415 Obremenitev PE Dimenzije naprave Premer, Višina (m) 3.0x6.1 x x7.0 x x8.1 x2.4 Masa kg Čistilne naprave je potrebno postaviti na betonsko ploščo in jih nato sidrati, sledi obetoniranje konusnega dela. Sidranje je pri tem tipu čistilnih naprav nujno potrebno zaradi stabilnosti v času montaže, kar pa pride prav tudi za morebitno kasnejše preprečevanja vzgona ob morebitnih visokih vodah. Na našem tržišču se ponuja le precejalna enota proizvajalca brez obveznega primarnega usedalnika. Primarni Stran 51

61 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE usedalnik dobavitelj priskrbi na domačem tržišču. Za zadnje tri večje čistilne naprave tega proizvajalca je potrebno na slovenskem tržišču izdelati armiranobetonske primarne usedalnike, saj nobeden domač proizvajalec ne ponuja tako velikih montažnih posod primarnega usedalnika. Posredovani so nam bili še naslednji tehnični podatki o teh tipskih čistilnih napravah. Tabela 5.8: Tehnološki podatki malih čistilnih naprav BIOCLERE Model PE max. pretok m 3 /H max. pretok m 3 /da n BPK 5 kg/da n m 3 nosilci Model PE max. pretok m 3 /H max. pretok m 3 /da n BPK 5 kg/dan B ,7 2,5 0,6 1,2 B ,2 18,7 4,5 10 B , ,8 B ,2 23,7 5,7 10,5 B-22A 22 1,7 5,5 1,3 2,8 B-115A 115 4,2 28,7 6,9 14 B-22B 22 4,2 5,5 1,3 4,2 B-115B 115 6,6 28,7 6,9 14 B ,2 7,5 1,8 3,8 B ,6 37,5 9 17,5 B ,2 9,5 2,3 B , ,8 21 B-45A 45 4,2 11,3 2,7 5,7 B , ,8 B-45B 45 4,2 11,3 2,7 5,7 B ,4 87, ,5 B ,2 13,7 3,3 B , ,9 31,3 B ,2 16,2 3,9 7,8 m 3 nosilci BPK 5 volumenske obremenitve biološkega filtra so v primeru, da zaradi primarnega usedalnika reduciramo B d na 40 g/(pe.dan) ter da izberemo polnilo z A r =200m 2 /m 3 ustrezne le za manjše čistilne naprave tega tipa in sicer do B-180 (180 PE). Pri večjih čistilnih napravah začne postopoma primanjkovati potrebni volumen biološkega filtra vse do največje naprave, kjer je volumen biološkega filtra še samo 75 % tistega, ki ga zahteva ATV standard. Višina polnila v napravi je manjša, kot je zahtevano. V Sloveniji se ne vgrajujejo primarni usedalniki istega proizvajalca, kot so tipske čistilne naprave. Primarni usedalniki, vgrajeni v Sloveniji, zagotavljajo za posamezne naprave od 1 do 5 urni zadrževalni čas. Tako je za nekatere naprave potrebno privzeti 45 g/(pe.dan) BPK 5 volumenske obremenitve biološkega filtra, vendar tudi v tem primeru pridemo do istih rezultatov, saj je zadrževalni čas spuščen pod 1,5 ure le pri tistih napravah, ki imajo dovolj polnila tudi za obremenitev 45 g/(pe.dan). Zadnje tri največje čistilne naprave potrebujejo klasično grajen armirano betonski emšer, kar večje naprave tega tipa izredno podraži v primerjavi s konkurenco BIODISKI (POTOPNIKI) Primeri: SEPARA spol. s r. o. (Češka) Velik tržni delež po celotni Evropi imajo tudi tipske čistilna naprave, poimenovane EKOL, izdelane v mestu Brno na Češkem. Mehansko čiščenje se odvija v primarnem usedalniku. Hitrost toka pritekajoče odpadne vode se v tej stopnji zmanjša toliko, da po eni strani izločljive snovi padajo na dno in se tam nabirajo kot blato, plavajoče snovi pa se po drugi strani nabirajo v bližini površine vode. Mehansko očiščena odpadna voda doteka v biološko stopnjo, kjer se zbira v posebnem rezervoarju, v katerem se vrti biodisk, ki je sestavljen iz votlega bobna, polnila in elektromehanskega pogona. V naknadni čistilni stopnji se voda umiri, zato Stran 52

62 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE preostanek blata aktivnega mulja pade na dno, od koder se s posebnimi rotirajočimi posodicami na obodu biodiska vrača nazaj v biološko stopnjo. Čistilna naprava je izdelana iz plastičnih materialov (lahki polipropilen), velikosti od 7 do 200 PE. Primerna je za vgradnjo v zelenicah. Slika 5.8: Prikaz male čistilne naprave EKOL s tehnološko shemo Tabela 5.9: Seznam tipskih malih čistilnih naprav EKOL Tip 1 2, Obremenitev PE Pritok (m 3 /dan) 1 2, BPK 5 (kg/dan) 0,42 1 1,6 2,5 3,6 4, Dolžina naprave (m) 2, , ,5 10,5 12 Širina naprave (m) 1,50 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 2,16 Višina naprave (m) 2,50 2, Moč motorja (W) Teža prazne naprave (t) 0,50 0,90 1,30 1,40 1,70 1,90 2,20 3,40 3,80 4,40 Pri tem tipu čistilnih naprav smo prišli do nekaterih tovarniških preciznejših podatkov o volumnih in površinah posameznih elementov čistilne naprave. Podatki o čistilnih napravah so podani v naslednji tabeli. Tabela 5.10: Tehnološki podatki malih čistilnih naprav EKOL Tip naprave 1 2, Obremenitev PE Globina vode v napravi (m) 1,5 1, Volumen primarnega 2,7 3,3 7,5 8,8 9, usedalnika (m 3 ) Volumen aeracijskega 0,5 1,3 2 2,7 3,5 4, bazena (m 3 ) Volumen naknadnega 0,8 1 1,6 1,9 2,7 3,5 4,2 5,6 5,6 5,6 usedalnika (m 3 ) Površina naknadnega 0,8 0,9 1,3 1,4 2 2,5 3,2 4,4 4,4 4,4 usedalnika (m 2 ) Površina biodiska (m 2 ) Ugotovili smo, da primarni usedalnik vseh tovrstnih napravah omogoča zadrževalni čas precej nad zahtevanim. Tudi pri največji napravi je primarni usedalnik za polovico večji, kot ga zahteva standard. Pri manjših napravah pa še več. Problem nastane s potrebno površino biodiska. Pokaže se, da imajo naprave do 25 PE celo preveliko površino biodiska. Edina ustrezna naprava je Tip 6 (40 PE), katera ima površinsko obremenitev po BPK 5, v višini 0,0058 kg/m 2.h, kar je v skladu Stran 53

63 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE s standardom predpisanih toleranc 0,004-0,006 kg/m 2.h. Vse večje naprave imajo premajhno površino biodiskov. Vse do največje tovrstne naprave s kapaciteto 200 PE, ki pa ima samo še 50 % potrebne površine biodiska. Hidravlični zadrževalni časi naknadnih usedalnikov so izredno veliki, vsaj 4,5 ur pri največji napravi. Naprave zato imajo izredno nizko izven standardno bruto površinsko obremenitev naknadnih usedalnikov s pretokom q A. BUTLER MANUFACTURING SERVICES LTD. (Irska) V Longfordu na Irskem izdelujejo tipske montažne čistilne naprave s poimenovanjem»the BMS BLIVET«. Odpadna voda doteka na napravo po dovodni kanalizaciji v primarni usedalnik, kjer poteka primarno usedanje in gnitje. Uporabljen je lamelni primarni usedalnik. V primarnem usedalniku poteka mehansko čiščenje z usedanjem. Mulj se useda v spodnjo skupno komoro, mehansko očiščena voda pa odteka v postopek biološkega čiščenja. Biološko čiščenje je zagotovljeno z vrtljivim bobnom valjaste oblike. Valj je skoraj do polovice potopljen v vodo in počasi rotira. Z rotacijo valja je zagotovljen zadosten dovod kisika iz zraka, da so razgradni procesi odpadne organske snovi v vodi aerobni. Tudi končni usedalnik je zaradi potrebne manjše prostornine izdelan kot lamelni usedalnik. V procesu končnega usedanja se biološki mulj loči od vode in se usede na dno, prečiščena voda pa odteka preko Thomsonovega prelivnega žleba. Povratni mulj se časovno prečrpa iz končnega usedalnika v primarni usedalnik. Tam se usede skupaj s primarnim muljem v spodnjo komoro. Stalen je tudi pretok povratne vode iz konca biocone na začetek biocone. Spodnja komora primarnega usedalnika ima funkcijo gnilišča. Dimenzionirana je tako, da lahko poteče praktično popolna mineralizacija mulja. Plini, ki nastajajo pri fermentaciji mulja, se ob pregradi in ob straneh usedalnika dvigajo na površino. Ta naprava uporablja kombinirano tehnologijo tako pritrjene biomase in tudi aktivni aeracijski sistem. Posebnost tega tipa čistilne naprave je patentirano spiralno prečrpavanje vode skozi notranjost posameznega biodiska ter takšno dodatno vnašanje kisika v odpadno vodo. Voda v bioconi je tako prisiljena večkrat pretočiti se skozi medij biološkega bobna, se s tem ozračiti ter priti v stik s pritrjeno biomaso. Le tako lahko napreduje v naslednji prekat biološke cone. Zaradi nagubanosti zunanjega oboda biološkega bobna, poteka še dodatni vnos kisika v odpadno vodo. Ogrodje čistilne naprave je ojačano, vsi drugi elementi so izdelani iz armiranega poliestra. Zaradi prečrpavanja odpadne vode skozi posamezne prekate biocone, ima ta čistilna naprava iztok višinsko postavljen višje kot vtok, kar se izkaže kot izredno koristno tam, kjer bi radi čistilno napravo vstavili v že zgrajeno omrežje kanalizacije. Stran 54

64 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Slika 5.9: Prikaz male čistilne naprave THE BMS BLIVET Tabela 5.11: Seznam tipskih malih čistilnih naprav THE BMS BLIVET Tip Obremenitev Dolžina Širina Višina PE BL m 2.20m 2.20m BL m 2.31m 2.96m BL m 2.31m 2.96m BL m 2.31m 2.96m BL m 2.31m 2.96m BL m 2.31m 2.96m BL m 2.31m 2.96m BL m 2.31m 2.96m Za ta tip čistilnih naprav smo dobili tehnične risbe vseh posameznih tipov. Iz risb smo približno ocenili volumne posameznih posod čistilne naprave ter število, dolžine ter iz tega horizontalno projekcijo lamel lamelnih usedalnikov. Prav tako smo iz grafičnega dela ocenili dolžino biodiskov, saj je podan podatek, da imajo ti biodiski aktivacijsko površino približno 250 m 2 na tekoči meter biodiska. Zaradi po zagotovilih proizvajalca kombinirane tehnologije čiščenja s pritrjeno biomase in v praksi preskušane aktivne aeracije biodiska, se sistem s stališča ATV standarda ne da oceniti. Omenimo lahko le, da je površina biodiskov glede na zahteve standarda od Stran 55

65 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE 34 % pri najmanjši napravi pa do 32 % pri največji napravi. Manjkajočo površino naj bi nadomestila aktivna aeracija vode v posodi biodiska in biodiskih. Lamelni naknadni usedalnik ima glede na meritve skic in preštevanje lamel, napačno površinsko obremenitev s pretokom q A. Ta bi morala biti med 0,4-0,6 m 3 /(m 2.h), preračunane glede na vsoto vseh horizontalnih projekcij lamel. Povprečni q A teh naprav je 0,065 m 3 /(m 2.h). Razmik med posameznimi lamelami je glede na standard premajhen. TEHNIX d.o.o. (Hrvaška) BIOROTOR je v okolici najprepoznavnejša Hrvaška tipska čistilna naprava. Konstrukcija in zadrževalne posode čistilne naprave so izdelane v celoti iz pločevine in železnih profilov. Položi se jo na pripravljeno armiranobetonsko ploščo, tako da izven terena gleda le polkrožni strešni del nad biodiskom. Čistilna naprava ima nekaj netipičnih in posebnih dodatkov, ki se jih ne da zaslediti pri drugih čistilnih napravah. Naprava nima primarnega usedalnika. Dozira se snov, ki pospeši bio reakcije. Naprave večje od 200 PE imajo poleg biodiska tudi vpihovanje zraka s dodatnimi puhali ter bazen za aktivno aeracijo in pripravo biomase, v katerem se prečrpa vodo v drobnem curku tudi po aeracijskem disku. Vsi ti elementi se po zagotovilih proizvajalca dopolnjujejo in nadgrajujejo. Tudi sekundarni usedalnik je opremljen z aeratorji. Rotirajoči biodisk, na katerem so nameščeni posebni nagubani ploščati nosilci za pričvrščevanje aerobnih bakterij, je glavni in največji del naprave. Za nastanek bakterijskih slojev je potreben določen čas. Da bi se ta proces pospešil, še posebej pri novi napravi, se skozi za to namenjeno odprtino v sprejemno komoro dodaja biološki aktivator - bioaktivator. Bioaktivator je sinergijska zmes izbranih in adaptiranih mikroorganizmov ter encimov, aerobnih in fakultativno anaerobnih, kateri so sposobni razgrajevati ligno - celuloze, maščobe, proteine, vlaknaste materiale. Z uporabo bioaktivatorjev se po zagotovilih proizvajalca količina mulja zmanjša za % glede na klasične biodiske. Prečiščena voda se pretaka skozi filter, ki je nameščen iz varnostnih razlogov. Njegova naloga je, da prepreči iztok nerazgradljivih snovi, ki plavajo (plastika, folija ipd.). Ob izpadu električnega toka črpalke ne delujejo, zato je konstrukcija naprave zasnovana tako, da omogoča direktno prelivanje prispele vode v usedalnik. V tem primeru se v izpustni vodi nahajajo večji odpadki, katerih iztok preprečuje filter. Slika 5.10: Prikaz male čistilne naprave BIOROTOR Stran 56

66 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Tabela 5.12: Seznam tipskih malih čistilnih naprav BIOROTOR Tip Obremenitev PE Pritok (m 3 /dan) BPK 5 (kg /dan) Dimenzije naprave Temeljna ploča (axbxh m) (AxBxH m) BRT ,5x2,0x1,8 5,0x2,5/1,7 2 BRT ,5x2,0x1,8 6,0x2,5/1,7 3 BRT ,5x2,0x2,0 7,0x2,5/1,7 4 BRT ,0x2,0x2,0 8,5x2,5/1,9 5 BRT ,0x2,5x2,5 11,0x3,0/2,4 6 BRT ,5x2,7x2,5 11,0x3,5/2,4 7 BRT ,0x2,7x2,5 16,0x3,5/2,4 8 Instalirana moč (kw) Le za največjo napravo tega tipa z nazivno močjo 1000 PE so nam bili posredovani nekateri točnejši podatki s pojasnilom delovanja. V nadaljevanju je predstavljeno proizvajalčevo videnje poteka čiščenja. Dimenzije bazena za intenzivno aeracijo, pripravo bio mase in stabilizacijo pretoka (egalizacijo) so 3 m x 2,4 m, višine 2 m, koristne prostornine 10 m3. Črpalka kontinuirano prečrpuje vodo skozi aeracijski disk. Zavesasti krožni curek odpadne vode pada z višine 0,5m na površino. Na ta način dobimo intenzivno mešanje, špricanje in penjenje. Pričakovani vnos kisika v tem bazenu je 60 mg O 2 /l, kar predstavlja zmanjšanje organske obremenitve: 60 mg O 2 /l l/d = 11,4 kg O 2 /d. Preostala dnevna organska obremenitev, ki gre v nadaljnjo obdelavo: 58,29 kg/d - 11,4 kg/d = 46,89 kg BPK 5 /d. V sprejemni komori sta vgrajeni dve izmenični potopni črpalki. Doziranje v nadaljnji proces se vrši v količini po 1 m 3. Dnevno se tako izvede 190 doziranj. To je vsakih 7,58 minut eno. Prvo stopnjo biološke obdelave predstavlja biorotor premera 2 m in dolžine 2 krat po 1,25 m, sestoji se iz 40 elementov s skupno aktivno površino 950 m 2. Po podatkih proizvajalca je možno te elemente obremeniti z organsko obremenitvijo 15 g BPK 5 /m 2.d. To predstavlja srednjo obremenitev, za katero je potreben razvoj mikroorganizmov v debelini 1,5 mm, po celotni aktivni površini elementov. Prva stopnja biološke obdelave naj bi zmanjšala organsko obremenitev: 15 g BPK 5 /m 2.d. 950 m 2 = 14,25 kg BPK 5 /d. Preostala dnevna organska obremenitev, ki gre v nadaljnjo obdelavo: 46,89 kg BPK 5 /d - 14,25 kg BPK 5 /d = 32,64 kg BPK 5 /d. Drugo stopnjo biološke obdelave predstavlja biorotor premera 2 m in dolžine 2 krat po 1,25 m, sestoji se iz 40 elementov s skupno aktivno površino 1810 m 2. Druga stopnja biološke obdelave bo zmanjšala organsko obremenitev: 15 g BPK 5 /m2.d.1810 m 2 = 27,15 kg BPK 5 /d. Preostala dnevna organska obremenitev, ki gre v sekundarni usedalnik: 32,64 kg BPK 5 /d - 27,15 kg BPK 5 /d = 5,49 kg BPK 5 /d. Sekundarni usedalnik je dimenzij 8 m. 2,4 m. 2 m, s koristno prostornino okrog 20 m 3. Opremljen je z aeratorji z vpihovalno količino zraka 100 lit/min oziroma 144 m 3 /d, kar znaša 0,76 litrov zraka na liter vode. V sekundarnem usedalniku se vrši končna razgradnja preostale organske obremenitve ter aerobna stabilizacija blata. Pričakovani vnos kisika v vodo je 12 mg = O 2 /l. d. Končna stopnja biološke obdelave bo zmanjšala organsko obremenitev: 12 mg BPK 5 /l.d l/d = 2,28 kg BPK 5 /d. Preostala dnevna organska obremenitev, ki gre v iztočno komoro s filtrom: 5,49 kg BPK 5 /d - 2,28 kg BPK 5 /d = 3,21 kg BPK 5 /d. Količina blata, ki nastaja pri tipski napravi 1000 PE, z ozirom, da ni primarnega usedalnika, je okoli 4 m 3 dnevno. Z uporabo bioaktivatorja S-220 (t. i. Bio-Kocko) se po trditvah proizvajalca količina blata zmanjša do 60 %. To pomeni, da dnevno nastane okoli 2 m 3 blata. Dovoljena količina blata v sekundarnem usedalniku je 0,5 m. Iz tega lahko izračunamo, da je potrebno praznjenje sekundarnega usedalnika vsakih 5 dni. Dimenzije iztočne komore so 1 m. 2,4 m. 2 m. V njej je nameščen filter iz proda in peska ter mrežica, ki se enostavno izpira. Funkcija filtra je izločanje delcev, ki se niso posedli v Stran 57

67 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE sekundarnem usedalniku. Karakteristike iztoka so tako 3,21 kg BPK 5 /d pri pretoku l/d, kar pomeni BPK 5 mg O 2 /l = 16,9 mgo 2 /l. Glede na ATV - A122 lahko kontroliramo vsaj delež potrebne površine biodiska. Pri čistilni napravi s 1000 PE, brez ustreznega primarnega usedalnika, bi bila ta ob predpostavki površinske obremenitev po BPK 5 B A =0,006 kg/(m 2.d), vsaj m 2. Pri napravi je skupne površine biodiskov 2760 m 2 kar je 28 % površine, ki jo priporoča standard. Naprave nimajo povratka biomase. Naknadni usedalnik je pri teh napravah ozračevan, kar je nevsakdanja posebnost ČISTILNE NAPRAVE Z ANAEROBNIMI IN ALTERNATIVNIMI POSTOPKI TER KOMBINACIJA LE TEH GREZNICE Primer: SCHIEDEL Dimniški sistemi, d.o.o. Montažna triprekatna greznica je izdelana iz armiranega betona MB 25. Sestavljena je iz treh pretočnih prekatov, ki so glede na funkcijo po prostornini različni. Povezava med njimi je izvedena z odprtinami, pred katerimi so nameščene zaščitne plošče. Najmanjša prostornina greznice je 2000 litrov. Z dodajanjem osnovnega elementa se lahko volumen greznice veča do potrebne velikosti. Montažna tri prekatna greznica je pokrita s petimi betonskimi ploščami, velikosti 1,20. 0,45 metra, ki so dvostransko armirane. Vsak prekat ima ploščo z odprtino za čiščenje, ki je pokrita. Greznica ni vodotesna. Vodotesnost se doseže z dodatnim premazom po končani montaži. Čeprav je izvedba greznice v betonu, ta ni povozna. Slika 5.11: Prikaz tipske montažne greznice Stran 58

68 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Tabela 5.13: Seznam tipskih montažnih greznic SCHIEDEL Prostornina 2000 L 2720 L 3400 L 4000 L Število oseb v gospodinjstvu (PE) Globina greznice 1,34 m 1,67 m 2,00 m 2,34 m Višina fekalne vode v 0,94 m 1,27 m 1,60 m 1,94 m prvem prekatu Sestavni elementi E1,E2,E3,E4 2xE1,E2,E3,E4 3xE1,E2,E3,E4 4xE1,E2,E3,E4 Montažne greznice tega tipa so premajhne, saj zagotavljajo le 340 litrov delovne prostornine na priključen PE. To ne zadostuje niti prostornini, ki je potrebna pri greznicah za suha stranišča. Šele največjo greznico bi lahko smiselno uporabili, seveda za manjšo družino EMŠER (IMHOFFOV USEDALNIK, DVOETAŽNI USEDALNIK) Tipske montažne usedalnike tipa Imhoff izdeluje veliko proizvajalcev. Uporabljajo se za primarno čiščenje komunalnih vod ali kot primarni usedalnik pred biološkimi stopnjami čiščenja. Še posebej so primerni za primarno čiščenje pred ponikovalnimi vodi, filtrskimi jarki in rastlinskimi čistilnimi napravami. Izdelani so lahko iz pokončnega valjastega ali podolgovatega kvadrastega zbiralnika iz armiranega betona, poliestra, plastike ali drugih materialov. V notranjosti so razdeljeni v dva ločena predela. V zgornjem delu poteka čiščenje odpadne vode (usedanje trdnih usedljivih delcev, maščobni delci priplavajo na površje). V drugem spodnjem delu poteka zbiranje in anaerobna predelava usedljivega blata (gnitje blata). Tako predelano blato postane popolnoma mineralizirano. Kot je videti na spodnji sliki, proizvajalci velikokrat pozabljajo osnovni namen Imhoffovega usedalnika. Plini, ki se tvorijo med anaerobnim procesom in se dvigajo proti površju, naj ne bi zaradi prekrivanja spodnjih plošč usedalnika, prešle skozi usedalnik in s tem naj ne bi povzročili gnitja v zgornjem usedalnem pretočnem delu. Na sliki 5.12 bi moral iztok odvzemati odpadno vodo iz usedalnika (2) in ne iz prostora, ki je namenjen gnitju (3). 1 vtok 2 zgornji del (usedalnik: usedanje trdnih usedljivih delcev, maščobe priplavajo na površje) 3 spodnji del (zbiranje in anaerobna predelava usedljivega blata) 4 iztok Slika 5.12: Prikaz tipskega montažnega emšerja Stran 59

69 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE PONIKOVALNI VODI Ponikovalni vodi so položeni v globini od 0,5 do 0,6 m in vsaj 0,6 m nad najvišjim nivojem podtalnice. Sestavljeni so iz drenažnih cevi. Širina odprtinic v ceveh mora znašati 1,4 do 2,0 mm. Jarki, po katerih potekajo drenažne cevi, morajo imeti dno široko vsaj 0,5 m. Cevi so položene na izravnalno plast finega proda (2 do 8 mm), debelo vsaj 10 cm. Rov je zasut do višine 30cm. Pri izkopu jarkov je potrebno paziti, da se ne poruši naravna prepustnost sten in dna, v nasprotnem primeru jo je potrebno ponovno vzpostaviti. Prav tako mora biti mogoča dodatna razširitev ponikovalne mreže. Slika 5.13: Prikaz mreže ponikovalnih vodov [4] Za enakomerno razporeditev odpadne vode po posamičnih krakih morajo vsi kraki mreže izhajati iz razdelilnega jaška; posamični vodi se polnijo izmenično. Če voda ne doteka v sunkih, je potrebno v razdelilni jašek vgraditi napravo za sunkovito napajanje vodov. Ureditev sunkovitega napajanja preprečuje tudi preobremenjevanje ali zamašitev posameznih vodov in zagotavlja primerno izpiranje razrasle biološke ruše. Kakšen razdelilni jašek se uporablja, je prvotno odvisno predvsem od režima porabe vode in dotoka iz greznice kakor tudi od velikosti naprave. V zgradbah, kjer poraba vode ponoči miruje, običajno niso potrebne posebne naprave za izmenično Stran 60

70 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE polnjenje vodov, saj nočni premori zadostujejo za reaeracijo por v zemljišču. Za manjše naprave v ta namen zadostujejo že preklopne posode, ki so urejene tako, da se zaradi spremembe težišča pri določeni višini polnjenja, posoda zavrti okrog osi, na kateri je pritrjena in voda se izlije v razdelilni sistem vodov. Z istim namenom se drenažne cevi polagajo tudi v padcu, z naklonom približno 2. Skrajni del ponikovalnega voda mora imeti zračnik z zaščito pred vdori tujkov in za vzdrževanje aerobnih razmer. Priporočljivo je tudi, da se posamezni ponikovalni vodi med seboj prečno povežejo in se tako omogoči boljše prezračevanje. Skupni prerez prezračevalnih vodov mora znašati vsaj 175 cm 2. Posamezni kraki morajo biti med seboj oddaljeni vsaj 2 m [7] FILTRSKI JARKI Filtrski jarki za biološko čiščenje so na dnu široki najmanj 50 cm in globoki vsaj 125 cm. Na dnu filtrskega jarka se nahajajo drenažne cevi, katere se uporabljajo tudi pri gradnji ponikovalnih vodov, s premerom najmanj 10 cm in služijo za odvod v vodotok ali ponikovalnico. Jarki so zasuti s finim peskom (2 8 mm), ki ne vsebuje vezljivih primesi do višine 60 cm. Nad to plastjo se nahajajo rovi, ki so prav tako drenažne cevi premera 10 cm, le da služijo za dovod vode iz greznice. Nanje je nasuta 30 cm debela plast gramoza, ki mora biti zaščitena pred zablatenjem z neprepustnim zasipom ali folijo. Naklon drenažnih cevi mora biti približno 2, oddaljenost med posameznimi rovi pa najmanj 1 m. Tako dobimo neke vrste filtrsko polje. Zgornji in spodnji vodi imajo konce cevi podaljšanje v zračnik. Zračenje zgornjih in spodnjih rovov je ločeno; spodaj ležeči vodi se zračita samo preko iztoka. Pri vseh ostalih elementih, kot so: razdelilni jaški, naprave za sunkovito napajanje, razpored drenažnih cevi, vrste cevi, veljajo enake zakonitosti kot pri podzemnem ponikanju [7] RASTLINSKE ČISTILNE NAPRAVE Primer: OIKOS d.o.o. Prezračevana rastlinska čistilna naprava TRSTIKA je primerna za odmaknjene hiše in manjša naselja. Bistvo čistilne naprave Trstika predstavlja prezračevano mokrišče, kar je posebnost tega tipa čistilne naprave. S postopkom prezračevanja se zagotovi uspešno rast mikroorganizmov, ki čistijo vodo. V tej čistilni napravi poteka, ne le odstranjevanje organskega onesnaženja, ampak tudi odstranjevanje dušika in fosforja. Slika 5.14: Shematski prikaz rastlinske čistilne naprave Stran 61

71 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Zato je Trstika primerna tudi za čiščenje odpadne vode, ki se izpušča v evtrofikacijska območja (jezera, lagune, ustja rek, morje) ali za območja varovanja pitne vode. Po desetih letih obratovanja se preveri ali se je v njem nabralo toliko mulja, da slabše čisti, nakar se po potrebi gramoz očisti ali zamenja. Puhalo za zrak potrebuje reden pregled in je edini porabnik električne energije v sistemu moči, največ 200 W, deluje nekaj ur dnevno. Tako kot vsako čistilno napravo, je treba tudi pri Trstiki usedalnik občasno očistiti, predvidoma enkrat letno. Mokrišče tipske rastlinske čistilne naprave je velikosti 3 m. 9 m = 27 m 2. Globina izkopa je 0,5 m. Dno izkopane jame se izravna s peskom do višine največ 5cm. Na dno izkopane jame je položen geotekstil in nanj pvc folija debeline 2,5 mm. Na folijo je ponovno položen geotekstil. Telo mokrišča predstavlja gramoz in sicer velikosti 50 mm, v dolžini 1,5 m pri vtoku v čistilno napravo in pri iztoku iz čistilne naprave. Vmesni del je zapolnjen z gramozom velikosti mm. Na plast gramoza je nasuta 15 cm plast šote, ki preprečuje neprijeten vonj iz čistilne naprave in pozimi deluje kot izolator. Rastline navadni rogoz in navadni trst so nasajeni po celotni površini čistilne naprave, približno ena na 0,25 m 2. Slika 5.15: Prikaz izgradnje rastlinske čistilne naprave Trstika Na iztoku iz čistilne naprave je kontrolni jašek, ki omogoča nadzor nad nivojem vode v čistilni napravi in je primerno mesto za odvzem vzorcev za določitev parametrov očiščene odpadne vode. Zaradi doseganja višjega učinka čiščenja, se odpadna voda v gramozni plasti čistilne naprave dodatno prepihuje preko tipskih prezračevalnih ceveh s perforacijami za izhod zraka, položenih na dno substrata. Za nadzor nad delovanjem puhala je vgrajen manometer. Vključevanje in izključevanje puhala poteka avtomatsko preko časovnega stikala. Stran 62

72 5. TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE PRIMERJAVE Tipska čistilna naprava je sestavljena iz treh delov. Skupna površina čistilne naprave je 27 m 2. Glede na količino in vrsto uporabljenega proda ter velikost lahko ugotovimo, da je taka čistilna naprava primerna za od 5 do 6 PE. Mogoče še za kakšen PE več, saj ima čistilna naprava montirano tudi manjše puhalo. Meritve na tem tipu tipskih rastlinskih čistilnih naprav niso bile še opravljene. Sicer pa proizvajalec niti ne navaja točne obremenitve naprave, ampak le to, da je namenjena individualni stanovanjski hiši. Na Slovenskem tržišču ponujajo tipske rastlinske čistilne naprave še drugi proizvajalci (LIMNOS). Stran 63

73 6. STROŠKOVNE PRIMERJAVE 6. CENOVNE PRIMERJAVE Zaradi izrednega odstopanja v cenah gradbenih storitev in morebitnih drugih nepredvidenih okoliščin, je predvsem stroškovna ocena grajenih čistilnih naprav zelo otežena. Že za postavitev tipske montažne čistilne naprave prihaja lahko do precejšnjega stroška spremljajočih gradbenih del, ki glede na veliko možnih variant, zahtev in dejanskih pravilnih rešitev zaokrožijo tudi dejansko vrednost. Vsekakor pa z izbiro tipskih montažnih čistilnih naprav, ki se jih postavi v izkopano gradbeno jamo, morebiti na zahtevano betonsko ploščo, pridemo do veliko natančnejših finančnih primerjav ocene in primerljivosti izbranih čistilnih naprav v tem segmentu. Posamezne grajene čistilne naprave so večinoma unikatne in že v naprej nekoliko prilagojene tehnološkim zahtevam, situaciji postavitve in željam investitorja ter podvržene trenutnemu trgu gradbenih storitev na tem območju. V smislu tega jih je zelo težko primerjati med seboj tako s stališča tehnoloških zahtev kot tudi s stroškovnega stališča. Stroškovne primerjave posameznih tipov in velikosti tipskih čistilnih naprav je potrebno opraviti z upoštevanjem investicijskih in obratovalnih stroškov. Še posebej pri investicijskih stroških moramo biti pozorni na izbiro pogojev, saj lahko z izbiro takšnih ali drugačnih pogojev postavitve tipske čistilne naprave dobimo mimogrede povsem drugačno sliko ustreznosti. Največje razlike med posameznimi napravami je njihova nosilnost ter s tem povezan način vgradnje. Betonske tipske čistilne naprave se lahko vgrajuje v utrjene površine (parkirišča, ceste, pločnike,...), medtem ko so konstrukcije čistilnih naprav, iz umetnih mas, kvečjemu prilagojene zasipu v zelenici. V utrjenih površinah je potrebno take čistilne naprave ojačati s primerno armirano betonsko konstrukcijo ali vsaj obetonirati. Nadalje bi bilo izredno krivično določiti zahtevano višino vtoka ali iztoka, saj bi bilo potem potrebno v stroškovne analize pri nekaterih napravah vračunati tudi potrebna črpališča. To bi stroškovno izločilo nekatere čistilne naprave. Nadalje so nekateri investicijski stroški, s strani vrednotenja ugodnosti posameznih tipov čistilnih naprav, v tej nalogi nepomembni, saj so za vse tipe čistilnih naprav enaki. Tu mislimo predvsem: izdelava projektne dokumentacije in pridobivanje vseh soglasij, nakup zemljišča za postavitev čistilne naprave, oprema čistilne naprave z električnim priključkom, itd. V primerjavi so izvzeta dela na dovozni cesti in zunanji ureditvi, ki sta lahko izredno relativni postavki INVESTICIJSKI STROŠKI Odločili smo se, da bomo investicijske stroške malih tipskih čistilnih naprav opredelili tako, da bo največji vpliv na cenovno ugodnost imela sama cena tipske čistilne naprave. Tako bomo za vse čistilne naprave upoštevali naslednje cenovno opredeljene minimalne vgraditvene pogoje. Čistilne naprave se vgrajuje v zelenici poleg stavbe. Iz stavbe je mogoče napeljati električno napeljavo za pogon čistilne naprave. Čistilno napravo se vgrajuje pod zemeljsko površino tako, da so vidni le pokrovi. Izkop je v zemljini, ki omogoča kasnejši zasip čistilne naprave brez poškodb. Privzamemo, da je zelenica nekoliko nižja od okoliškega terena ter nad višino stoletnih poplavnih vod. Sledi, da je mogoče pripeljati kanalizacijo na ustrezno višino, brez izgradnje črpališča za vsak obravnavan tip čistilne naprave. Pred vtokom v čistilno napravo se zgradi revizijski jašek, na iztoku pa kontrolni jašek s poglobljenim dnom za odvzem vzorcev. Upoštevamo tudi nizko podtalnico, da nam ni potrebno vzgonsko zaščititi nobene izmed obravnavanih naprav. V slučaju montaže puhala se Stran 64

74 6. STROŠKOVNE PRIMERJAVE le to lahko postavi nekje v obstoječem objektu. V investicijskih stroških so privzete cene nabave, dobave in montaže ter ločeno izračunana potrebna gradbena dela, ki so opredeljena na podlagi zahtev proizvajalcev in geometrijskih veličin tipskih čistilnih naprav. Po zahtevah morajo biti nekatere naprave enakomerno zasute z ustreznim agregatom, druge pa morajo biti položene na ustrezne armirano betonske plošče. Stroškovne analize gradbenih del smo opravili za vse obravnavane tipske čistilnih naprav. Zaradi izrednega obsega števila obravnavanih tipskih čistilnih naprav bomo prikazali primer potrebnih upoštevanih gradbenih del le na enemu izmed primerov. S pomočjo računalnika je bilo opravljenih preko osemdeset podobnih izračunov potrebnih količin posameznih gradbenih del, za vsako izmed različnih tipov tipske čistilne naprave. Tako bomo v nadaljevanju lahko dobili zvezno porazdelitev investicijskih stroškov glede na velikost čistilnih naprav v obravnavanem intervalu, od nekaj pa do 500 PE. GRADBENA DELA ZA TČN EKOL 6 (40PE) POS. OPIS POSTAVKE ENOTA KOL CENA SKUPAJ 1 Odriv humusa v debelini od cm na rob izkopov za poznejšo uporabo pri humuniziranju m 3 5, , ,30 2 Izkop gradbenih jam z odlaganjem izkopanega materiala na rob izkopov za poznejši zasip m 3 121, , ,20 3 Planiranje in utrjevanje planuma izkopov jarkov in gradbenih jam m 2 9,31 300, ,00 4 Strojni zasip kanalizacijskih jarkov in objektov z materialom od izkopa, z utrjevanjem po plasteh do potrebne zbitosti m 3 97,61 900, ,90 5 Odvoz odvečnega materiala na deponijo m 3 23, , ,40 6 Dobava in vgrajevanje tamponske plasti m 3 1, , ,40 7 Dobava in vgrajevanje nearmiranega betona MB 10 (podložni beton) m 3 0, , ,20 8 Dobava in vgrajevanje betona MB30 v talno ploščo m 3 1, , ,00 9 Dobava in polaganje armaturnih mrež MA 500/560 kg 69,63 230, ,36 10 Izdelava opaža čela podložnega betona in AB plošče m 2 2, , ,20 11 Humuniziranje površin nad izkopi z odrinjenim humusom v debelini 15 cm m 3 5, , ,50 12 Planiranje z zasaditvijo trave in vzpostavitev v prvotno stanje vseh površin na katerih so se odvijala dela ter odlagala izkopana zemlja m 2 73,58 400, ,00 13 Izdelava revizijskega vstopnega in izstopnega jaška iz BC cevi fi 60 cm z LTŽ pokrovom ter povezava jaškov na čistilno napravo s primernimi PVC kanalizacijskimi cevmi kos 2, , ,00 SKUPAJ: ,46 Stran 65

75 6. STROŠKOVNE PRIMERJAVE Nekateri ponudniki ponujajo svoje čistilne naprave po ceniku. Pri drugih se izdelujejo ponudbe tekoče za vsak primer posebej. Ti so nam posredovali okvirne cene njihovih čistilnih naprav. Pridobiti cene čistilnih naprav v namen diplomske naloge, je najtežje tam, kjer so cene varovana skrivnost. Ti ponudniki povedo ceno svoje čistilne naprave samo v veliki verjetnosti, da bo do gradnje prišlo ali celo šele potem, ko s pomočjo projektantske organizacije vrinejo svojo čistilno napravo v projektno dokumentacijo. V diplomski nalogi so bile zato nekatere tipske čistilne naprave prisotne na slovenskem trgu izključene, saj jih ne bi bilo mogoče stroškovno oceniti. Z izračuni, ki so podani v prilogah, pridemo do naslednjega grafa. INVESTICIJSKI STROŠKI MALIH ČISTILNIH NAPEAV MED 4 IN 1000 PE SIT INVESTICIJSKI STROŠKI NA PE SIT SIT SIT SIT SIT SANITA VEMAR EURO MEC BIOCLARE SEPARA EKOL BMS BLIVET TEHNIX-BIOROTOR SIT SIT - SIT VELIKOST ČISTILNE NAPRAVE (PE) Slika 6.1: Graf odvisnosti investicijskih stroškov na PE v odvisnosti od velikosti čistilne naprave Ugotovimo, da so investicijski stroški malih čistilnih naprav, velikostnega reda večjega od 200 PE, približno ,00 sit/pe. Z velikostjo čistilne naprave se ta strošek nato le počasi znižuje. Obratno pa se stroški čistilnih naprav na priključeni PE z upadanjem velikosti čistilne naprave pod 200 PE, izredno povečujejo. Kjer je le mogoče, naj se torej gradijo čistilne naprave velikostnega reda nad 200 PE. Pri napravah velikostnega reda 50 PE so investicijski stroški čistilne naprave, na priključeni PE, dvakrat večji kot pri čistilnih napravah velikostnega reda 200 PE OBRATOVALNI STROŠKI Obratovalni stroški nastanejo ob obratovanju naprave. Vsako čistilno napravo je potrebno tekom obratovanja nadzirati in vzdrževati. Velikokrat se dogaja, da po veliki investiciji v čistilno napravo le ta nepravilno deluje prav zaradi premajhnega vzdrževanja in servisiranja. Na čistilnih napravah v času zanemarjanja nastaja Stran 66

76 6. STROŠKOVNE PRIMERJAVE škoda. Investicij za ponovno oživitev tako zamrlih čistilnih naprav se vse do nujne rekonstrukcije ne najde, nato se ves postopek ponovi. Čistilne naprave tega velikostnega reda naj bodo enkrat tedensko vizualno kontrolirane in očiščene. To vzdrževalno delo predstavlja največji obratovalni strošek. V nalogi, obravnavane tipske čistilne naprave so enostavne. Pri njih ni potrebno odstranjevati snovi, ki se pri večjih čistilnih napravah odlagajo na sitih, rešetkah in grabljah, saj se v večini primerov, pri teh čistilnih napravah, te snovi zadržijo v primarnih usedalnikih. Tekom desetletij so v razvitem svetu prišli do ekonomskega spoznanja, da naj se vzdrževanje čistilne naprave, kjer je dovolj en sam vzdrževalec, preda v individualno vzdrževanje. Pri vseh čistilnih napravah je potreben terminski odvoz odvečnega blata. Odstranjevanje, sušenje in odlaganje odvečnega blata predstavljajo velik problem pri vzdrževanju malih čistilnih naprav. Odvoz na kmetijska zemljišča je v medsebojnem interesu zmeraj najcenejša rešitev, seveda v primeru, da je odpadno blato za to primerno. Večji strošek predstavlja odvoz odvečnega blata na večje čistilne naprave, kjer imajo urejeno sprejemanje blata iz malih čistilnih naprav. Ta način se vse bolj uveljavlja pod pritiskom komunalnih podjetij. Naslednji strošek je poraba električne energije. Ekonomične so čistilne naprave z biodiski, sledijo precejalniki in čistilne naprave z aktivnim blatom. Tekoče vzdrževanje je tudi občasno menjavanje olja in ležajev v reduktorjih, puhalih in motorjih. Ob pregledu prospektov obravnavanih čistilnih naprav se lahko ugotovi, da večina ponudnikov komercialno nekoliko zavajajoče navaja vzdrževalne stroške. Tudi ob prebiranju navodil za posamezne sestavne dele, kot so reduktorji in motorji ter črpalke, lahko v odvisnosti od proizvajalca naletimo na velike razlike v zornem kotu gledanja. Vsi ti stroški so verjetnostno pogojeni. Ob pravilnem vzdrževanju so tudi okvare posameznih delov verjetnostno manjše. V nalogi nima smisla opredeljevati tistih obratovalnih stroškov, ki nastajajo v enaki meri na vseh čistilnih napravah. To so stroški vzdrževanja, stroški povezani z zakonodajo (monitoring, vodenje ustrezne dokumentacije) in odvoza blata. Količinski odvoz blata je za določeno velikost čistilne naprave, ob pravilnem delovanju in zagotavljanju iztočnih parametrov, za vse tipe čistilnih naprav enakega velikostnega reda, enak. Prav tako je strošek tekočega vzdrževanja, ob enkrat tedenskem obisku vzdrževalca, enak za vse tipe čistilnih naprav. Razlike med čistilnimi napravami glede obratovalnih stroškov nastanejo ob pregledu porabe električne energije, morebitnih dodatnih stroških, ki jih zahteva sama tehnologija čiščenja. Čistilne naprave Biorotor na primer zahtevajo doziranje bioaktivatorja. Pri Vemar-jevih in Euro Mec-ovih čistilnih napravah je potrebno s praznjenjem odvečnega blata iz cone oksidacije, skrbeti tudi za pravilno koncentracijo aktivnega blata, saj napravi nimata napeljanega povratka blata iz naknadnega usedalnika v primarni usedalnik. Blato povračata le iz naknadnega usedalnika v aeracijski bazen. Mogoče so še katere lastnosti drugih naprav, ki pogojujejo večje obratovalne stroške posameznih tipov čistilnih naprav, ki pa jih iz razpoložljive dokumentacije in predstavitev nismo uspeli ugotoviti. Tudi stroške električne energije lahko le delno natančno opredelimo. Naprave imajo v določenih velikostnih razredih enake moči motorjev ali puhal. Poraba energije trifaznih motorjev je definirana glede na kot zaostajanja rotorja za vrtilnim poljem. Tako lahko motor z večjo nazivno močjo, ob manjši obremenitvi, porabi manj energije kot motor s manjšo nazivno močjo ob večji obremenitvi. Zato bi do realnih podatkov lahko prišli le z merjenjem porabljene električne energije, pri že vgrajenih napravah enakega tipa. Pri napravah s prezračevano biomaso delujejo puhala v večini primerov na nastavljiv časovni interval. Ob ugotovljenemu premajhnemu vpihovanju zraka se tako lahko podaljšajo časovni intervali. V naših analizah smo porabo električne energije za vse Stran 67

77 6. STROŠKOVNE PRIMERJAVE čistilne naprave s prezračevano biomaso opredelili na dve tretjini dneva glede na instalirano moč naprave. Biodski se vrtijo neprekinjeno, zato smo za te naprave vzeli celotno instalirano moč naprave. Le za naprave tipa Biorotor, večje od 200 PE, ki imajo tudi puhala, smo prevzeli dve tetini instalirane moči. Za te naprave smo določili nezanemarljiv dodaten obratovalni strošek doziranja bioaktivatorja glede na pojasnila enega izmed vzdrževalcev takšne naprave. Ugotovi se lahko, da so obratovalni stroški električne energije po 15-ih letih obratovanja čistilne naprave, ob sedanji ceni električne energije (16,77 sit/kwh), približno 30 % investicijske vrednosti za naprave s prezračevano biomaso, 20 % investicijske vrednosti za naprave s precejalniki in okrog 10 % za čistilne naprave z biodiski SKUPNI STROŠKI Ob upoštevanju tako investicijskih kot tudi obratovalnih stroškov si lahko ustvarimo celovit vpogled v upravičenost izbranih rešitev. Obratovalne stroške smo izračunali za 15-letno obdobje obratovanja. SKUPNI STROŠKI MALIH ČISTILNIH NAPEAV MED 4 IN 1000 PE SIT SIT SIT SIT SANITA VEMAR EURO MEC BIOCLARE SEPARA EKOL BMS BLIVET TEHNIX-BIOROTOR STROŠKI NA PE SIT SIT SIT SIT SIT SIT - SIT VELIKOST ČISTILNE NAPRAVE (PE) Slika 6.2: Graf odvisnosti skupnih stroškov na PE v odvisnosti od velikosti čistilne naprave po 15 letnem obdobju obratovanja Podobno kot za investicijske stroške smo tudi pri skupnih stroških po petnajstih letih obratovanja ugotovili, da ti za čistilne naprave nad 200 PE ne bistveno upadajo ter se zadržujejo v vrednosti okrog ,00 sit/pe. Pri čistilnih napravah pod 200 PE, skupni stroški, po 15-letih obratovanja na priključen PE, hitro naraščajo. Stran 68

78 6. STROŠKOVNE PRIMERJAVE INVESTICIJSKI IN SKUPNI STROŠKI PO PETNAJSTIH LETIH OBRATOVANJA SIT SIT SIT SIT SIT STROŠKI SIT SIT SIT SIT SIT - SIT VELIKOST ČISTILNE NAPRAVE (PE) Slika 6.3: Graf odvisnosti skupnih in investicijskih stroškov od velikosti čistilne naprave Iz zgornjega grafa lahko tudi ugotovimo, da se na splošno delež obratovalnih stroškov, v primerjavi z investicijskimi stroški čistilnih naprav, z njihovo velikostjo povečuje. Pri čistilnih napravah velikostnega reda 200 PE predstavljajo investicijski stroški 80 % skupnih stroškov po petnajstih letih obratovanja naprave. Medtem ko pa se pri čistilnih napravah, velikostnega reda 1000 PE, ta delež zmanjša na 66 % (2/3) skupnih stroškov. Po zadnjih statističnih podatkih živi v Sloveniji v 488 naseljih z nad 500 ljudi, prebivalcev, kar je 66 % (2/3) vsega prebivalstva. Vseh naselij v velikostnem redu od 50 do 500 prebivalcev je 3.799, s skupaj prebivalci, kar predstavlja 32 % (1/3) vsega prebivalstva ter 65 % vseh naselij. V vaseh s pod 50 prebivalci živi 2 % ljudi v Sloveniji, točneje Slovencev. Takih naselij je [Obdelani podatki Statističnega urada RS, ]. Glede na dobljene rezultate v prejšnjem poglavju diplomske naloge si lahko izračunamo približna potrebna investicijska vlaganja v čistilne naprave velikostnega reda PE v Sloveniji. Tabela 6.1: Izračun okvirne cene izgradnje malih čistilnih naprav PE Velikost naselja PE Število naselij Okvirni stroški investicije Skupaj ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT ,00 SIT Vse skupaj: ,00 SIT Stran 69

79 6. STROŠKOVNE PRIMERJAVE Okvirni stroški investicije v tretjem stolpcu tabele 6.1 so povzeti iz polinomske interpolacije tretje stopnje investicijskih stroškov vseh obravnavanih čistilnih naprav, ki ima v danem primeru največji delež pojasnjene variance (glej sliko 6.3). Tudi če nato privzamemo, da se potrebni investicijski stroški podvojijo zaradi projektiranja, nakupa zemljišč, zunanje ureditve čistilne naprave, v katerega sodijo dostopna pot, mrežna ograja, manjši vzdrževalni objekt, napeljava električne energije in mogoče vode do lokacije, pa ti še zmeraj znašajo polovične predvidene investicijske stroške, ki jih bo zahteval drugi železniški tir med Koprom in Divačo v dolžini 27km. Stran 70

80 7. ZAKLJUČKI 7. ZAKLJUČKI Čas malih čistilnih naprav šele prihaja. S tem se bo ponudba še povečala ter izostrila konkurenca. To se bo pokazalo tudi na zniževanju cen tipskih čistilnih naprav. Povprečni čisti dobički slovenskih preprodajalcev malih tipskih čistilnih naprav so med 30 do 60 % na prodano napravo. Z večjo prodajo tipskih čistilnih naprav se bo ta pribiti delež zmanjšal. Pokazalo se bo, da je klasična gradnja s stališča investicije kot tudi obratovanja, popolnoma nesmiselno zapravljanje, največkrat proračunskih sredstev pri manjših napravah, tam do 1000 PE. V tem segmentu velikosti čistilnih naprav se bo kot v drugih deželah, uveljavil sistem modularne montažne gradnje. Ker je kanalizacijski sistem v naših krajih še nedograjen, je smiselno čistilno napravo razdeliti na dve ali več liniji, ki se dogradita fazno. V takih primerih je najprimernejša rešitev vzporedno postavljanje tipskih montažnih čistilnih naprav. Velikostna meja, pri kateri je še rentabilno graditi greznico, se neprestano spušča. Če je še pred leti bilo to 50 PE, lahko za sedaj ugotovimo, da je ta meja tam pri 10 PE, mogoče še manj v odvisnosti od načina odvoza fekalij oziroma blata, seveda če je greznica vodotesna. V tehnološkem smislu pa lahko pridemo do ugotovitev, da praktično nobena tipska čistilna naprava, ki se prodaja na našem tržišču, ni povsem usklajena s ATV A122 standardom. Vse tipske čistilne naprave imajo nekoliko tam pa tam prilagojene elemente. Edini pravilen vpogled v delovanje teh tipskih čistilnih naprav bi dal poligon, na kateremu bi preizkusili vsako izmed naprav posebej z doziranjem, njim nazivnih komunalnih obremenitev. V večini primerov se take naprave vgrajuje, še preden je komunalno omrežje v celoti dograjeno ter se nato tako iz omrežja še ne dovaja obremenitev, kot je nazivna kapaciteta čistilne naprave. Zato so zakonsko predpisane prve meritve iztokov iz takšnih naprav, po šestmesečnem obratovanju, ponavadi pozitivne. Taka čistilna naprava tako pridobi uporabno dovoljenje. Bati pa se je, kaj bo z meritvami iztočnih parametrov iz takšnih čistilnih napravah, ko bo komunalno omrežje pred čistilnimi napravami dograjeno v nazivni projektirani kapaciteti čistilnih naprav. To je potrebno še posebej poudariti, ker smo pri vseh obravnavanih tipskih čistilnih napravah ugotovili nekoliko premajhne aeracijske bazene ter premajhne površine biodiskov in polnil glede na zahteve ATV A122 standarda. Investitorjem priporočamo, da naj pred nabavo male tipske čistilne naprave, pridobijo čim več informacij o ustreznosti tovrstnih naprav. Predvsem naj zahtevajo reference ter meritve iztočnih parametrov prvih meritev. Proizvajalci tovrstnih naprav namreč obljubljajo pravilno delovanje naprav na najmanjšem možnem volumnu, kar jim znižuje materialne in proizvodne ter transportne stroške. V nalogi smo prikazali trenutno stanje in pregled možnosti čiščenja komunalnih odpadnih vod z malimi tipskimi čistilnimi napravami. Pregled je vseboval opise tehnologij kot tudi izbrane tržne primere tipskih čistilnih naprav, ki so sedaj prisotne na slovenskem trgu. Pregledali smo stanje na področju čistilnih naprav s prezračevanjem - lebdečo biomaso, pritrjeno biomaso in z anaerobnimi ter alternativnimi postopki. Diplomska naloga daje vpogled v tovrstno problematiko tudi s širšega zornega kota stroškovnih primerjav. Predvsem pa podaja neobremenjeno mnenje in uravnoteženost življenjskega pogleda iz teoretičnega, praktičnega in komercialnega vidika. Stran 71

81 8. UPORABLJENA LITERATURA 8. UPORABLJENA LITERATURA 1. Panjan, J. (2002), Osnove zdravstveno hidrotehnične infrastrukture, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana 2002, 2. Kolar, J. (1983), Odvod odpadne vode iz naselij in zaščita voda, Državna založba Slovenije, Ljubljana 1983, 3. Radonič, M. (1983) Vodovod: Kanalizacija u zgradama. Beograd: Građevinska knjiga, 4. Tchobanoglous, G. (1991) Burton FL. Wastewater engineering: Treatment, disposal and reuse. New York: McGraw Hill, 5. Drev, D. (1998) Zeleno oko: Problematika odpadnih voda, 6. Maleiner, F. (2000)»Kanalizacija«in»Ločen ali mešani sistem kanalizacije; odvajanje, čiščenje ter odstranitev padavinskih vod«- seminarsko gradivo, 7. SIST DIN , (1996): Male čistilne naprave Naprave brez ozračevanja Uporaba, dimenzioniranje in izvedba, 8. ATV A 122, 1991: Grundsätze für Bemessung, Bau und Betrieb von kleinen Kläranlagen mit aerober biologischer Reinigungsstufe für Anschlußwerte zwischen 50 und 500 Einwohnwerten, 9. Zakon o vodah (2002), Uradni list RS štev. 67/02, 10. Odlok o operativnem programu odvodnje in čiščenja komunalnih odpadnih voda območij poselitve velikosti med 2000 in PE in pod 2000 PE, Uradni list RS štev. 109/01, 11. Uredba o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih voda iz virov onesnaževanja. Uradni listi RS št. 35/96, 12. Uredba o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz komunalnih čistilnih naprav. Uradni list RS št. 35/96, 90/98, 31/01, 13. Uredba o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz malih komunalnih čistilnih naprav, Uradni list RS štev. 103/02, 14. Pravilnik o odvajanju in čiščenju komunalne odpadne in padavinske vode, Uradni list RS 105/02, 15. Uredba o vnosu nevarnih snovi in rastlinskih hranil v tla. Uradni list RS št. 68/96, 16. Pravilnik o prvih meritvah in obratovalnem monitoringu odpadnih vod ter o pogojih za njegovo izvajanje. Uradni list RS št. 35/96, 17. Nacionalna ISPA strategija Republike Slovenije, Sektor okolje, 1999, 18. Prospekti in reklamna gradiva proizvajalcev tipskih čistilnih naprav, Stran 72

82 9. PRILOGE 9. PRILOGE Priloga 1: Rezultati izračunov vrednosti investicijskih in obratovalnih stroškov malih tipskih čistilnih naprav OZNAKA ČISTILNE NAPRAVE VELIKOST ČISTILNE NAPRAVE STROŠKI GRADBENIH DEL NABAVA, DOVOZ IN MONTAŽA NAPRAVE SKUPAJ INVESTICIJSKI STROŠKI OBRATOVALNI STROŠKI NAPRAVE PO 15 LETIH TIP PE SIT SIT SIT SIT SANITA Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Saniblok , , , ,00 Saniblok , , , ,00 VEMAR DFA150T , , , ,00 DFA200T , , , ,00 DFA250T , , , ,00 DFA300T , , , ,00 DFA350T , , , ,00 DFA400T , , , ,00 DFA500T , , , ,00 DFA600T , , , ,00 EURO MEC OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 Stran 73

83 9. PRILOGE OZNAKA ČISTILNE NAPRAVE VELIKOST ČISTILNE NAPRAVE STROŠKI GRADBENIH DEL NABAVA, DOVOZ IN MONTAŽA NAPRAVE SKUPAJ INVESTICIJSKI STROŠKI OBRATOVALNI STROŠKI NAPRAVE PO 15 LETIH TIP PE SIT SIT SIT SIT BIOCLERE B , , , ,00 B , , , ,00 B 22B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B 45B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B 115B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 SEPARA-EKOL , , , ,00 2, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00 BMS-BLIVET BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 TEHNIKS-BIOROTOR BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 Stran 74

84 9. PRILOGE Priloga 2: Rezultati izračunov vrednosti investicijskih in obratovalnih stroškov malih tipskih čistilnih naprav izračunanih na priključen PE OZNAKA ČISTILNE NAPRAVE VELIKOST ČISTILNE NAPRAVE STROŠKI GRADBENIH DEL NABAVA, DOVOZ IN MONTAŽA NAPRAVE SKUPAJ INVESTICIJSKI STROŠKI OBRATOVALNI STROŠKI NAPRAVE PO 15 LETIH TIP PE SIT/PE SIT/PE SIT/PE SIT/PE SANITA Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Sanita , , , ,00 Saniblok , , , ,00 Saniblok , , , ,00 VEMAR DFA150T , , , ,00 DFA200T , , , ,00 DFA250T , , , ,00 DFA300T , , , ,00 DFA350T , , , ,00 DFA400T , , , ,00 DFA500T , , , ,00 DFA600T , , , ,00 EURO MEC OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 OXI/P , , , ,00 Stran 75

85 9. PRILOGE OZNAKA ČISTILNE NAPRAVE VELIKOST ČISTILNE NAPRAVE STROŠKI GRADBENIH DEL NABAVA, DOVOZ IN MONTAŽA NAPRAVE SKUPAJ INVESTICIJSKI STROŠKI OBRATOVALNI STROŠKI NAPRAVE PO 15 LETIH TIP PE SIT/PE SIT/PE SIT/PE SIT/PE BIOCLERE B , , , ,00 B , , , ,00 B 22B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B 45B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B 115B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 B , , , ,00 SEPARA-EKOL , , , ,00 2, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00 BMS-BLIVET BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 BL , , , ,00 TEHNIKS-BIOROTOR BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 BRT , , , ,00 Stran 76

86 9. PRILOGE Priloga 3: Slikovni pogled na gradbišča malih čistilnih naprav VGRAJEVANJE ČISTILNIH NAPRAV VEMAR Stran 77

87 9. PRILOGE Stran 78

88 9. PRILOGE VGRAJEVANJE ČISTILNIH NAPRAV EURO MEC VGRAJEVANJE ČISTILNIH NAPRAV SANITA - HIDROINŽINIRING d.o.o. Stran 79

89 9. PRILOGE VGRAJEVANJE ČISTILNIH NAPRAV BIOCLEANER Stran 80

90 9. PRILOGE VGRAJEVANJE ČISTILNIH NAPRAV BIOCLERE Stran 81

91 9. PRILOGE POGLED NA VGRAJENE ČISTILNE NAPRAVE BIOCLERE Stran 82

92 9. PRILOGE VGRAJEVANJE ČISTILNIH NAPRAV EKOL Stran 83

93 9. PRILOGE VGRAJEVANJE ČISTILNIH NAPRAV BIOROTOR Stran 84

94 9. PRILOGE POGLED NA NEKAJ IMHOFFOVIH USEDALNIKOV Stran 85

95 9. PRILOGE IZGRADNJA RASTLINSKIH ČISTILNIH NAPRAV Stran 86

96 9. PRILOGE Priloga 4: Grafični prikazi porazdelitve prebivalstva po naseljih v Sloveniji Stran 87