Přírodní způsoby čištění odpadních vod – Domovní kořenové čistírny

Co je vhodné si promyslet?

Zjištění realizovatelnosti záměru a vhodného umístění spočívá ve vyhodnocení

  • Morfologie (tvar terénu), který určí gravitační přítok na KČOV, nebo nutnost přečerpání odpadní vody OV z čerpací jímky a způsob vypouštění přečištěných OV.
  • Geologie nám určí obtížnost zemních prací, využitelnost výkopku, složení a filtrační schopnost půdy.
  • V hydrogeologii nás zajímá převážně hladina podzemní vody (založení objektů, vsakovací objekty), záplavové zóny (ochrana kořenových filtrů), okolní jímací zařízení pro pitnou vodu jako jsou studny, vrty, zářezy a ochranná pásma vodních zdrojů, které nám určí možnosti zasakování přečištěné OV (vzdálenost vsaku od studny 12-30m dle propustnosti zeminy).
  • Klimatologie nám určí průměrné a maximální roční teploty, poměr teplých a studených dní v roce nám určí průměrnou teplotu, na kterou navrhneme kořenový filtr, dešťové srážky nám v případě jejich napojení do KČOV mohou nepříznivě ochladit vodu a při nevhodném předčištění zanášet vtokovou zónu a převládající směry větru nám určí směr šíření případných pachových závad.
  • Fauna a Flóra: Kořenové filtry je vhodné umístit na velmi slunné místo, které není v přílišné blízkosti vzrostlých stromů (ohrožení kořeny, zanášení listím a stínění). Ve stínu světlomilné rostliny, které jsou užívány pro KČOV, rostou pomaleji a někdy i zahnívají. Jde o to vytvořit symbiózu, kde budou všechny složky přírodního společenství v KČOV mít ideální podmínky pro svůj život a tím budou plnit svoji přirozenou čistící úlohu.V případě domácího zvířectva na pozemku je u koz, krávy, koně a ovcí nutné oplocení KČOV, protože jim bahenní rostliny chutnají.

Možnosti nakládání s přečištěnou odpadní vodou s ohledem na platné zákony

  • Možnosti nakládání s odpadní vodou jsou dané současnou legislativou. V současné době je vodní zákon určován v úplném znění zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), jak vyplývá ze změn provedených zákonem č. 76/2002 Sb., zákonem č. 320/2002 Sb., zákonem č. 274/2003 Sb., zákonem č. 20/2004 Sb., zákonem č. 413/2005 Sb., zákonem č. 444/2005 Sb., zákonem č. 186/2006 Sb., zákonem č. 222/2006 Sb., zákonem č. 342/2006 Sb., zákonem č. 25/2008 Sb., zákonem č. 167/2008 Sb., zákonem č. 181/2008 Sb. zákonem č. 157/2009 Sb., zákonem č. 227/2009 Sb., zákonem č. 281/2009 Sb. a zákonem č. 150/2010 Sb. Tento zákon stanovuje způsoby vypouštění přečištěných OV, četnost odebírání vzorků a další případná doplnění dle konkrétních situací. Nařízení vlády 23/2011 nám udává ukazatele a hodnoty koncentrací přípustného znečištění ve vypouštěných přečištěných OV do kanalizací a vod povrchových. Nařízení vlády 416/2010 nám udává ukazatele a hodnoty koncentrací přípustného znečištění ve vypouštěných přečištěných OV do vod podzemních. Na zasakování přečištěných OV pamatuje částečně také vodní zákon, který povoluje zasakování do vod podzemních pouze u individuální výstavby a z dalších objektů, které budou mít charakter odpadních vod totožný s odpadními vodami z obytné zástavby.
  • Pro případné povolení zasakování je nutné vypracování odborného hydrogeologického posudku (autorizovaný hydrogeolog), který posoudí možnosti předmětné lokality s ohledem na možné ohrožení jakosti podzemních vod a existenci stávajících jímacích objektů pro pitnou vodu. Dále se stanový propustnost dotčeného půdního profilu a navrhne se druh zasakovacího objektu (zasakovací jímka, zasakovací drén, závlaha OV)
  • Při vypouštění do vod povrchových je potřeba souhlas správce vodního toku, kterého zajímá hlavně charakter výtokového objektu a příslušného správce povodí, kterého zajímá vliv vypouštěných OV na jakost dotčeného vodního toku.
  • Další možnost je přečištěnou OV akumulovat a použít jako zálivku, což je pro úřady snadněji stravitelné než přímý vsak, ale hydrogeologické posouzení je nutné stejně a navíc je nutnost v zimním období akumulovanou vodu při sněhové pokrývce vyvážet. Existuje možnost nazvat zálivku jako “rozstřik“, kdy nedojde ke kontaktu OV s podzemní vodou, ale rozstřikovaná voda se vypaří a spotřebuje rostlinami, ale v zimním období je nutné akumulovanou vodu také vyvážet.
  • Poslední možností používanou převážně u rekreačních objektů je vypařování OV, kdy je za KČOV vybudován akumulační prostor naplněný zeminou a osázen vhodnými keři a stromy, které mají velmi vysokou schopnost jímat vodu z půdního prostředí a vypařovat ji svým povrchem do ovzduší. Tato bezodtoková varianta je používána v místech, kde vlivem vysoké hladiny podzemní vody nelze OV zasakovat a nelze využít ani dalších možností.

Přípravná měření v místě stavby

  • Geodetické zaměření zvoleného místa pro umístění KČOV a potřebného okolí pro uložení přítokového a odtokového potrubí. Geodetické zaměření není nezbytně nutné, ale jeho pořízení značně ulehčí realizaci, protože je možné projekt zhotovit velmi přesně. V případě, že je dílo vyprojektováno bez přesného osazení do pozemku (jen pro účely stavebního řízení), přejde práce s usazením stavby do terénu na dodavatele stavby.
  • Kopaná sonda do hloubky cca 1,5m poslouží velmi dobře při zjišťování případné vysoké hladiny podzemní vody, která vyvolá zvýšené požadavky na ochranu objektů KČOV. Objekty z plastů je nutné dodatečné obetonovat abychom zabránili vyplavení objektů vlivem vztlakové síly. Po dobu výstavby pod hladinou podzemní vody je nutné (čerpáním, nebo drenáží) zajistit suchou stavební jámu.

Umístění stavby

  • Při polohopisném umisťování kořenových filtrů volíme slunečné místo, které není v blízkosti vzrostlých stromů, budov, či jiných vyšších staveb. Umístění by mělo zajišťovat pokud možno gravitační průtok celým systémem od přítoku až po vypouštěcí objekt. Je vhodné umisťovat KČOV dále od objektů, neboť při souběhu nepříznivých okolností (nízký tlak, přetížení KČOV a brzké jarní, nebo pozdní podzimní období) může vznikat krátkodobí zápach vlivem změny aktivity mikroorganismů a jejich složení, které vyvolávají výraznější a dlouhodobé změny teplot. V případě nutnosti umístění KČOV do blízkosti obydlí je vhodné udělat drobné povrchové úpravy pro zamezení tohoto efektu. Dále by stavba měla být umístěna pod případné studny a jiná odběrná zařízení na jímání pitné vody a v ideální vzdálenosti minimálně 12m pro případné úniky vlivem netěsnosti izolační vrstvy. Septik umisťujeme na místo, které je dostupné pro příjezd fekálního vozu a nejčastěji do blízkosti objektu, protože je odvětráván skrze vnitřní kanalizaci a zanesení potrubí hrozí pouze na přítokovém potrubí do septiku.
  • Kořenový filtr je vhodné umístit maximálně (v hladině štěrkového lože) 1,5m pod stávající terén, ideální je však cca 0,5m. Vyšší zahloubení vlivem morfologie terénu navýší pořizovací náklady ve výkopových pracích a úpravě svahu a dále je jáma esteticky hůře včlenitelná do zahradního prostoru. Při výškopisném umístění hrají významnou roli možnosti hloubky uložení kanalizační přípojky, kterou lze umístit již od 30cm, kde ovšem nesmíme nad potrubím vytvářet vyšší zatížení (max. pěší cesta a ještě doporučuji betonovou chráničku). Nízké hloubky uložení navrhujeme v rovinatých terénech a delší vzdálenosti KČOV od objektu, kde při spádu potrubí kanalizační přípojky min.2% nám každý metr vzdálenosti zahloubí kořenový filtr o 2cm. Větší zahloubení kanalizační přípojky si můžeme dovolit při terénu o vyšším spádu než 5% , kde můžeme před nátokem do kořenového filtru snížit sklon potrubí a přiblížit se k rovině stávajícího terénu na ideálních 0,5m. Při hloubkách uložení od 80cm již můžeme potrubí umístit i pod nepříliš zatěžovanou příjezdovou komunikaci, ale musíme brát ohled na případné zahloubení kořenového filtru. V případě nutnosti čerpání odpadních vod do KČOV je KČOV umístěna cca 0,5m pod stávající terén, nebo může být případně umístěna do násypu, který je ovšem nutné tepelně izolovat, nebo ho udělat široký alespoň 0,5m v koruně násypu, protože čím nižší teplota v kořenovém poli tím pomalejší je proces čištění a tím je i nižší účinnost čištění. Septik je uložen do hloubky dle kanalizační přípojky. Vstupy do septiku jsou běžně vyráběny s hlavicí do výšky 30cm a proto je nutné při větším zahloubení objednat i úpravu septiku (vyšší cena).

Jak dimenzovat jednotlivé objekty čistírny?

Kanalizační přípojka

  • Kanalizační přípojka je většinou předem zadaná projektantem vnitřní kanalizace, ale často je potřeba upravit hloubku uložení venkovní části kanalizační přípojky pro rozumný návrh uložení KČOV. Je navrhována dle ČSN 75 6101. Přítokové potrubí do septiku se navrhuje o min. DN 150 (ve skutečnosti často DN 125). Materiál pro kanalizační potrubí může být navržen z (PVC), PE, PP. Minimální sklon kanalizační přípojky jsou 2%. Je potřeba počítat s tím, že kanalizační přípojka odvětrává septik a proto je nutné odvětrání vnitřních rozvodů nad střechu objektu. Při napojení dešťových svodů (pouze za septik, aby nedocházelo k vyplavování nerozpuštěných látek) je nutné opatřit svislé potrubí okapu pachovou klapkou.

Septik

  • Biologický septik je navržen jako primární stupeň čištění pro objekty do 30EO. Čištění odpadních vod v septiku probíhá usazováním a anaerobním vyhníváním OV a primárního kalu. Biologický septik je uzavřená vodotěsná plastová (betonová) nádrž svařená z extrudovaného polypropylenu o síle 5-15 mm. Septik je vybaven jednou či více vstupními šachtami a poklopy. V případě vyšší hladiny podzemní vody je nutné platové septiky obetonovat, aby nedošlo k nadnesení nádrže vlivem vztlakové síly vody. Je nutné, aby byl septik uvnitř rozdělen na tři komory (tříkomorový), protože až ze třetí komory odtéká odpadní voda bez větších plovoucích nerozpuštěných látek. Odpadní voda protéká jednotlivými komorami septiku, kde se kal usazuje a anaerobně vyhnívá. Přepážky u dna zabraňují přesouvání kalu a norné stěny zabraňují přesunu plovoucích nečistot. Vyčištěná voda se odvádí potrubím k dalšímu stupni čištění (kořenové filtry). Septik může být dále opatřen vyztužovacími žebry. Vyvážení kalu se provádí, když jeho vrstva přesahuje jednu třetinu užitného objemu (užitné hloubky).
  • Při provozování septiku je nutné cca 1x měsíčně zkontrolovat objem usazeného kalu, aby nedocházelo k pronikání pevných částic do kořenového filtru, což může zapříčinit kolmataci (ucpávaní) vtokové části. Doba zdržení za plného provozu je doporučována 3 – 5 dní.

Výpočet minimálního užitného objemu septiku:

V = a . n . q . t
a – součinitel vyjadřující kalový prostor…1,5
n – počet obyvatel…xEO
q – specifická spotřeba vody…0,15 m3/obyv.den
t – doba zdržení…3 – 5 dní

Průměrná účinnost čištění Septiku dle ČSN 75 6402

BSK5…15-30%
CHSKCR…0-20%
NL…50-60%
N-NH4…0% P-celk…0%

Kořenové filtry

  • V kořenových filtrech dojde k vlastnímu čištění OV. Hlavním způsobem likvidace nerozpustných látek je filtrace. Látky rozpustné i nerozpustné jsou rozkládány působením mikroorganismů jak aerobním tak anaerobním způsobem. Podmínky ve filtru vznikají přirozeným způsobem a jsou obohaceny působením kořenových procesů rostlin. Podrobněji v odborných článcích.
  • Výkop hloubky 0,8 - 1m se sklonem dna cca 1,5% a násyp vysvahovaného terénu bude mírně zhutněn a vyrovnán, dno a vnitřní stěny KF mohou být vyrovnány pískem (frakce 0-4). Na zhutněný a popřípadě podsypaný podklad bude umístěna ochranná geotextílie K 300-500, na kterou se uloží hydroizolační fólie tl. 1 - 1,5 mm, která se opět překryje ochrannou geotextílií K 300. Fólie je v přesazích vařená, je vytažena až nad provozní hladinu a zakončena ideálně nad terén svahu a překryta drnem či kamenným obkladem. Důležitá je vodotěsnost celého KF včetně spoje mezi fólií a výtokovým potrubím z kořenového filtru. Je vhodné provést zkoušku vodotěsnosti. Jako náplň je, u vtokového a výtokového potrubí, navrženo hrubé prané kamenivo (drcené, říční) frakce 63-125 mm. Jako vnitřní náplň je navrženo prané kamenivo frakcí 4-8mm (pouze šedé a žluté vody) a 8-16 mm (kompletní splaškové vody). VKF mají jiné uspořádání než HKF (viz. odborné články)
  • Osázení mokřadními rostlinami bude provedeno v množství cca 6-10 sazenic/m2. Lze použít k osázení Rákos obecný, Chrastici rákosovitou, Kosatec sibiřský či žlutý, dále pak je možné vyzkoušet: Blatouch bahenní, Sítinu rozkladitou či Zblochan vodní.
  • Výběr vhodných rostlin pro danou lokalitu a jejich osazení je vhodné konzultovat se zkušeným pěstitelem mokřadních rostlin.
  • Jako nepřípustné je vypouštění OV z bazénů a podobných zařízení, v kterých je voda chemicko-technologicky zvýšenou měrou ošetřována (např.: nadměrné chlorování), dále pak velké množství tuků a ropné látky.
  • Vypouštění dešťových vod do kořenového filtru se navrhuje pouze tehdy, potřebujeme-li dotovat, z důvodu výparu, kořenový filtr vodou, při malé produkci odpadních vod. (např. občasně navštěvovaný rekreační objekt).

Orientační výpočet užitného objemu horizontálního kořenového filtru (pro vertikální kořenové filtry se používají jiné způsoby výpočtu) :

Q24 = x m3/den…průměrný denní přítok odpadní vody
Cp = x g/m3…průměrná denní koncentrace BSK5 na přítoku
Co = x g/m3…průměrná denní koncentrace BSK5 na odtoku
K10 = 0,18 d-1…rychlost rozkladu
BSK5 při průměrné roční teplotě 10°C
n = 0,4…pórovitost

Výpočet užitné plochy horizontálního kořenového filtru:

Q24 = x m3/den…průměrný denní přítok odpadní vody
Cp = x g/m3…průměrná denní koncentrace BSK5 na přítoku
Co = x g/m3…průměrná denní koncentrace BSK5 na odtoku
K10 = 0,18 d-1…rychlost rozkladu BSK5 při průměrné roční teplotě 10°C
n = 0,4…pórovitost
h = 0,8–1m…hloubka horizontálního kořenového filtru

Doba zdržení t odpadní vody v horizontálním kořenovém filtru:

Průměrná účinnost čištění vegetačních ČOV dle ČSN 75 6402

BSK5…65-95% (s VKF není uvažováno)
CHSKCR…70-90% (s VKF není uvažováno)
NL…85-95% (s VKF není uvažováno)
N-NH4…10-15% (s VKF není uvažováno)
P-celk…5-25% (s VKF není uvažováno)

Průměrná účinnost čištění horizontálních kořenových ČOV dle měření v ČR(kombinace s vertikálními kořenovými poli VKF je mnohem učinější):

BSK5…cca 86% (s VKF cca 95%)
CHSKCR…cca 76% (s VKF cca 90%)
NL…cca 85% (s VKF cca 95%)
N-NH4…cca 34% (s VKF cca 95%)
P-celk…cca 40% (s VKF cca 50% - se sorbentem P cca 98%)