Čtvrtek, 28. března 2024

Odlučovače lehkých kapalin jako havarijní zabezpečení ploch

Příspěvek se zabývá stále diskutovanou a stále nedořešenou oblastí vypouštění a zabezpečení dešťových vod, u nichž je možnost znečištění ropnými látkami
Odlučovače lehkých kapalin jako havarijní zabezpečení ploch

Souhrn

Příspěvek se zabývá stále diskutovanou a stále nedořešenou oblastí vypouštění a zabezpečení dešťových vod, u nichž je možnost znečištění ropnými látkami, a pokouší se v rámci stávajících legislativních předpisů nabídnout řešení, která by byla akceptovatelná jak po stránce legislativní, tak i po stránce ochrany vod. Přitom vyjadřuje a pokouší se zdůvodnit pomocí hydrologických a technologických údajů názor na nevhodnost stanovování emisních hodnot nižších, než vyplývají z ČSN EN 858 -1 a na potřebnost jednotné metodiky pro povolování těchto zařízení vodoprávními úřady.

 

Úvod

     Již několik let upozorňuje řada firem a profesních organizací – mezi nimi i AČE ČR na nejednoznačnou legislativu a nejednotný postup vodoprávních úřadů (tedy rozpor se zásadou zákazu zneužití správního uvážení viz § 2 Správního řádu) v oblasti povolování odvodňovacích staveb odvádějících dešťové vody. Zejména se jedná o případy, kdy tyto systémy zahrnují objekty zachycující lehké kapaliny (ropné látky).

     Často jsou některými úřady stále vyžadovány odtokové parametry prakticky i teoreticky nedosažitelné (v rozporu se zásadou materiální pravdy). Konkrétně jsou požadovány koncentrace na odtoku mnohonásobně nižší, než je rozpustnost látek, které mají být zachycovány - rozpustnost zachycovaných ropných látek, podle druhu ropné látky, se pohybuje v jednotkách miligramů, požadovány jsou často desetiny miligramů. V případě, že by byla k dispozici vhodná zařízení, dalo by se říci, že jde o zpřísnění pohledu českých vodoprávních úřadů na diskutovanou problematiku, kdyby na straně druhé stejné úřady, v obdobných či dokonce shodných případech, zcela nelogicky neschvalovaly řešení, při kterém je objekt odlučovače (nebo jeho části) obtékán, a to v některých případech v poměru vyšším než 1:15. Jak již bylo kdysi řečeno, bohužel se spíše jedná o řešení typu „Chytré horákyně“ umožňující na  15x menším zařízení požadovat až 25x nižší odtokové hodnoty ve srovnání s odlučovači jež jsou provozovány např. v Německu.

    Správci toků se pak jen mohou divit, že i přes přibývající množství instalovaných odlučovačů se „zázračnou účinností“ se imisní hodnoty v toku nemění, a při větších deštích koncentrace znečištění dokonce rostou. Nebylo by lepší se již konečně vydat cestou rozumných řešení, tj. zpracovat metodiku a požadovat rozumné hodnoty (viz. návaznost na Evropské normy – 5 mg/l NEL), a obtoky používat jen pro havarijní průtoky, tj. např. až na větší než jednoleté deště? Zařízení by tak bylo funkční a bezpečné jak v případě havárií, tak v době extrémních srážek. Nedocházelo by k vyplachování poddimenzovaných odlučovačů, což by jistě ocenili „cenzoři“ imisních hodnot.  Několik nevýhod by však uvedené řešení opět přineslo, pro dodavatele by to znamenalo, že nabízená zařízení by byla mezi sebou snadněji porovnatelná a provozovateli by přibyla starost o bezpečné nakládání a zneškodňování rizikových látek, jež se v odlučovačích skutečně zachytí. 

 

 

Úvod do problematiky

 

Je známo, že díky často záměrným manipulacím s parametry (jež vykazují vysokou míru nejistoty současného poznání) není vždy jednoduché se v problematice snadné se orientovat. Následující příspěvek  se tedy pokusí o nastínění možných standardizovaných řešení, tak aby byla reálná a přitom respektovala stávající legislativu přes její mnohdy kontroverzně možný výklad. Náš případ, odvádění srážkových vod ze zpevněných ploch, spadá do kompetence těchto legislativních dokumentů:

  • Zákona o vodách č. 254/2001 Sb. v platném znění,
  • NV č. 61/2003 Sb., o ukazatelích přípustného znečištění povrchových vod,
  • technických norem

ČSN 75 6551:2003 – Odvádění a čištění odp. vod s obsahem ropných látek,

ČSN EN 858:2003 – Odlučovače lehkých kapalin,

ČSN 75 6261:2004 – Dešťové nádrže.

 

Chceme-li postupovat v duchu současné legislativy, pak prvním krokem spočívá v určení charakteru odváděných vod, které z předmětné zpevněné plochy odtékají tj., zda se jedná o vody odpadní nebo vody povrchové.

Jisté je to, že pokud je srážková voda odvedena do splaškové nebo jednotné kanalizace, jedná se  vždy o vodu odpadní se všemi důsledky z toho vyplývajícími. V případě, že  odváděná voda odtéká do oddílné dešťové  kanalizace, záleží pak na posuzovateli, aby ještě dále  rozlišil o jakou vodu se jedná, zda o vody srážkové čisté nebo vody s možností kontaminace ropnými látkami.  Jednoduché je rozhodování u lokalit, kde je předpoklad odtoku vod znečištěných prováděním špinavých procesů na odvodňované ploše (např. manipulace s ropnými látkami, nebo skládka kovového odpadu apod.).  Složitější je rozhodování v případech, kdy je plocha relativně čistá a voda nemusí být vždy znečištěná, nebo pouze existuje potenciální nebezpečí, že by mohlo dojít u srážkových vod na odvodňované ploše ke kontaminaci (např.  havárie vozidel, neopatrná manipulace s ropnými látkami apod.). V těchto případech se pak posuzovatel musí rozhodnout, zda bude požadovat plnohodnotné zařízení na čištění odpadních vod, nebo pouze havarijní zabezpečení a nebo nechá odtékat srážkové vody bez jakéhokoliv zabezpečení. Podle zákona  konečné rozhodnutí vždy opět náleží vodoprávnímu úřadu.

 

Rozhodování o charakteru odtékajících vod

Vodítkem pro rozhodnutí, o jaký typ vody ze zpevněných ploch se jedná, může být existující vyjádření výkladové komise Ministerstva zemědělství: „… voda odtékající z komunikace a parkovišť je voda povrchová…“. I v tomto vyjádření je nakonec poznámka, že konečné rozhodnutí je však věcí vodohospodářského orgánu. Z důvodu neexistující centrální oficiální metodiky si tak mnohé vodohospodářské orgány stanovily jakési vnitřní standardy pro posuzování, kdy požadovat čištění vod a kdy ne, a kdy požadovat pouze havarijní zabezpečení. Některé rozhodovací postupy jsou založeny na množství parkujících vozidel, některé na velikosti plochy apod. Logické je např. posuzování podle množství vozidel, která se na parkovišti vyskytnou, nebo podle typu vozidel, typu a četnosti manipulace apod. Známé jsou např. problémy s přečerpáváním pohonných hmot mezi kamiony nebo úniky spojené s parkováním návěsů. Mnohdy se při rozhodování o typu vod vychází také z velikosti a stavu recipientu, do kterého je voda vypouštěna. V tomto případě  se budeme muset smířit s tím, že zákon je zákon, který říká, že rozhodnutí je vždy na příslušném vodoprávním úřadu. Otázkou je, jak je s touto pravomocí  spojena odbornost a odpovědnost za tato rozhodnutí.

 

Schéma rozhodování

 

  

 

Odlučovače jako havarijní zabezpečení

Pokud tedy vodoprávní úřad v konkrétním případě rozhodne, že se nejedná o odpadní vody, pak máme dvě možnosti. Plochu havarijně zabezpečit, nebo nechat bez zabezpečení. Opět tedy závisí na posouzení místních poměrů. V případě, že se rozhodneme pro její zabezpečení, pak máme zase několik možností, z nichž každá má svoje přednosti i nedostatky. Obecně platí, že při racionálním uvažování je úroveň zabezpečení přímo úměrná ceně. V zásadě tedy existují následující možnosti nebo jejich kombinace:

-          použití plnoprůtokového odlučovače,

-          použití odlučovače s obtokem nebo s předřazenou odlehčovací komorou,

-          použití  řešení jako u DUN (tj. s předřazenou retenční nebo usazovací nádrží).

 

 

 

Použití plnoprůtokového odlučovače

V tomto případě celý maximální průtok srážkových vod, vypočtený zvoleným postupem podle ČSN 752-4:1998 pro směrodatný déšť (např. intenzita 15´ deště o periodicitě 1), bude protékat všemi funkčními prostorami odlučovače, který je navržen podle ČSN EN 858:2003. Odlučovač LK musí být dimenzován tak, aby jak kalový prostor, tak i odlučovací prostor vyhověl celému návrhovému průtoku. Nevzniká tak nebezpečí vyplavení usazenin z kalového prostoru a není ani nebezpečí, že by došlo v případě havárie k úniku lehkých kapalin přímo do toku. Pokud je odlučovač navržen a odzkoušen podle ČSN EN 858-1:2003, je i velká pravděpodobnost, že hodnota koncentrace na odtoku bude do 5 mg/l NEL. Což je koncentrace zabezpečující ve velké většině případů, že i v době havárie nebude výsledná  koncentrace v toku větší než 0,1 mg NEL /l  (viz popis níže).

Použití odlučovačů s obtokem

Při tomto řešení je část vody v množství přesahujícím maximální průtok odlučovačem (viz výpočet jmenovité velikosti odlučovače dle ČSN EN 858-2:2003) odváděna mimo odlučovač a odtéká přímo do toku (nebo kanalizace a pak do toku). To znamená, že nějaké neurčené množství poteče bez možnosti odloučení obsažených lehkých kapalin. Poměry množství mezi průtokem přes odlučovací zařízení a obtokovaným množstvím nejsou nikterak stanoveny a závisí pouze na projekčním návrhu. Velikosti poměru mezi  max. průtokem odlučovačem a obtokovaným množstvím vod  je přímo úměrné i riziko úniku ropných látek do toku. Např. při zvoleném poměru 1:5 lze předpokládat, vycházíme-li z křivky četnosti pro 15´ déšť, že asi 9x za rok dojde k obtékání odlučovacího zařízení a velká část vody poteče nečištěná.

 

Ještě větší nebezpečí než  obtékání celého  odlučovacího zařízení  představují zařízení řešené tak, že je obtékán pouze odlučovací prostor. V tomto případě je zřejmé nebezpečí, že se  z poddimenzovaného ( např. 5x menšího) kalového prostoru „vypláchnou“ již usazené nerozpuštěné látky, na které je navázána většina lehkých kapalin. Znamená to, že se vyplaví všechno to, co se zachytilo při malých průtocích. Vytváří se tak v podstatě uměle havárie. O tom, že k tomuto jevu zřejmě dochází, je možné se domnívat i ze statistik, podle kterých s rostoucím průtokem přímo úměrně stoupá i koncentrace ropných látek v toku.

Paradoxní je použití sorpčních filtrů u odlučovačů s obtokem. Takový odlučovač sice při správném návrhu zachytí více lehkých kapalin při malých průtocích, avšak při větších průtocích je riziko stejně velké jako u odlučovacích zařízení bez sorpce.

 

 

Použití řešení s DUN (s předřazenými dešťovými usazovacími nádržemi)

Toto řešení předpokládá, že veškerá voda odtékající z plochy je pro navrženou intenzitu mezního deště akumulována v nádrži s dobou zdržení zaručující zachycení případné havárie i v případě maximálního průtoku. Voda je pak postupně vypouštěna přes odlučovací zařízení, přičemž je logické, že samotný odlučovač se navrhuje na menší průtok než je odtok z plochy. Pro návrh DUN se využívá ustanovení normy ČSN 75 6261:2004 – „Dešťové nádrže“.

Tento princip byl použit při revizi normy ČSN 75 6551 v roce 2003 zejména z důvodů historické kontinuity návrhů tzv. dešťových usazovacích nádrží (DUN), které se používají pro zachycení suspendovaných látek při zabezpečení silničních komunikací a dálnic (nikoliv parkovišť a odpočívadel), kde současně tato zařízení plní funkci havarijního zabezpečení i proti úniku ropných látek.

 

Vzhledem ke zkušenostem z tříleté praxe používání této normy a v mnoha případech nevhodné interpretace příslušných článků normy, která může mít neblahé důsledky v dopadu na ekologii, bylo příslušnou TNK navrženo zařadit do plánu práce na rok 2007 změnu této normy s cílem opravit ty články normy ČSN 756551, které nejsou v praxi jednoznačně vykládány a pochopeny.

Jsou to zejména články zabývající se vhodným návrhem a dimenzí OLK.

 

Podle ČSN 75 6551 je možné pro komunikace a odstavné plochy navrhovat odlučovací zařízení podle doporučené intenzity deště - 30 l.s-1.ha-1. Toto koresponduje s intenzitou mezního deště pro návrh dešťových usazovacích nádrží. Je třeba si však uvědomit, že ať chceme nebo ne, bude pršet, statisticky vzato, nejméně jedenkrát ročně déšť s intenzitou kolem 130 l.s-1.ha-1. Proto také pro případ zabezpečení nebezpečí havárie i při větších průtocích norma doslovně uvádí, že: „ sedimentační prostor se navrhuje tak, aby umožnil zachycení havarijního úniku i při intenzitách větších než je 30    l.s-1.ha-1“. Není tedy možné vzít pro návrh odlučovacího zařízení z normy pouze údaj o intenzitě doporučené pro návrh zařízení a ignorovat další články normy.

Jako příklad je uvedena doslovná citace článku 7.1.6 normy.

..Pro dešťové (srážkové) vody podle 4.6 se doporučuje návrh čistícího zařízení na minimální intenzitu deště 30 l.s-1.ha-1.

  Průtoky větší než s touto intenzitou se převádějí obtokem celého zařízení. V případech, kdy je nutno zachovat možnost zachycení havarijního úniku ropných látek a při průtocích s návrhovou intenzitou deště většího než 30 l.s-1.ha-1, se vody odvádějí přepadem ze sedimentačního prostoru, zabezpečeným nornou stěnou. Sedimentační prostor se navrhuje tak, aby umožňoval zachycení havarijního úniku.

 

Obrázek – Řešení velkokapacitního parkoviště pomocí retenční nádrže a odlučovače  (Globus Brno)

 

Praxe ukazuje, že ještě vhodnější uspořádání s využitím DUN je předřadit před nádrž odlehčovací komoru, která odvádí menší průtoky (až do předem stanovené hranice možného rizika) na odlučovací zařízení a větší průtoky potom odlehčuje do DUN. Tzn. že větší průtoky, které obtékají odlučovací zařízení, nejsou odváděny přímo do toku, ale přes retenční nádrž. Přednost tohoto řešení je v tom, že malé průtoky jdou do toku přes odlučovač. V případě havárie v bezdešťném období nebo při malém dešti se ropné látky zachytí v odlučovači, a proto je jejich likvidace jednodušší, a samozřejmě i ekonomičtější.

 

Imisní hodnoty

Je jasné, že stále většího významu budou nabývat imisní hodnoty, což nakonec vyplývá i z našich závazků vůči EU. Řešení typu „chytrá horákyně“, spočívající v tom, že samotný odlučovač je navržený na požadované nízké emisní hodnoty (většinou menší než 1 mg NEL/l), ale s obtokem, kde je obtokový poměr až 1:15. Z tohoto pohledu je to sice řešení průchodné vodoprávním řízením, ale jinak značně krátkozraké a ve skutečnosti k recipientu necitlivé. Velmi často není v těchto řešeních bráno v potaz obtokové množství a dimenze kalového prostoru!

Naopak zabezpečení ploch tak, aby i v případě maximálních průtoků a havárie neodtékalo přímo z odlučovače více než 5 mg NEL/l, je ve většině případů řešení zabezpečující dostatečně tok  tak, aby imisní hodnoty byly do 0,1 mg/l NEL (viz níže).

 

Závislost mezi průtokem a koncentrací NEL

Na základě dat (Ing. Nesměrák) o průtokových koncentracích NEL v tocích se dospělo k několika neočekávaným zjištěním. Ve většině případů s rostoucím průtokem roste i koncentrace NEL v toku. Tj. nejsou podstatné rozdíly v koncentracích při Q355 a při vyšších průtocích. Z toho lze mimo jiné vyvodit (můj subjektivní názor) i fakt, že dochází k odnášení splavenin ze dna toků, k odplavování větších částic znečištění a možná i k vyplavování zachycených ropných látek z odlučovačů !

Dalším překvapivým zjištěním je pak výše koncentrace. Obvyklé hodnoty v tocích v ČR se pohybují obvykle při Q355 do 0,1 mg NEL/l, přičemž průměr v posuzovaném vzorku statistických hodnot byl do 0,045 mg NEL/l. Při Q90 je pak průměr až kolem 0,08 mg NEL/l.

Pokud vycházíme z těchto udávaných hodnot, lze pak rozdělit problematiku imisních hodnot na dvě části:

  1. Na vypouštění do vodnatých toků, u kterých je ovlivnění vypouštěním odtoku z plochy minimální a ani po smíšení s vodami s obsahem kolem 5 mg NEL/l nelze předpokládat, že hodnoty koncentrace v toku překročí 0,1 mg NEL/l.
  2. Na vypouštění do malých toků, kde je ovlivnění vodami z ploch podstatné, tj. poměr mezi odtokem z plochy (Qc) a odtokem z povodí je sice malý, ale kde naopak  hraje také již významnou úlohu při posuzování  déšť v okolí odvodňované plochy.

 

Jako hranice pro podstatné ovlivnění byla zvolena 1/100 Q355, což je hodnota, která vyplývá jak z koncentrací a množství při Q355, tak i z koncentrací a množství při Qprůměrném.

 

Poměry při vypouštění do vodnatých toků (Qo je menší než 1/100 Q355)

Pokud vycházíme z hodnot uvedených v předchozím odstavci, lze dosazením do směšovací rovnice dokázat, že pokud mají být dosaženy imisní hodnoty požadované nařízením vlády 61/2003 Sb., tj. 0,1 mg NEL/l, neměl by v obvyklých případech být problém při koncentraci vod ze zpevněných ploch do 5 mg/l NEL. Samozřejmě za předpokladu, že množství vod odtékající ze zpevněné plochy není vyšší než 1/100 Q355. Po stránce technologické z toho vyplývá, že pokud se vody ze zpevněných ploch vypouští do dostatečně vodného toku, je zbytečné v obvyklých případech požadovat vyšší stupeň čištění než je normová úroveň řádně navržené koalescence. Tato technologie zaručuje emisní  hodnoty nižší než 5 mg NEL/l.

 

Poznámka

Zvýšené riziko je pouze u povrchových vod určených jako zdroj pitné vody, a sice u kategorií A1 a A2, tj. u vod, s nimiž se uvažuje na výrobu pitné vody běžnou fyzikální a chemickou úpravou a desinfekcí. U těchto vod by se muselo postupovat individuálně, tj. vycházet např. z průměrné koncentrace NEL a Q355 a pro jistotu i z koncentrace při zvýšeném průtoku, neboť i při 100% čištění by mohli nastat případy, kdy koncentrace v toku by sama o sobě byla vyšší než je požadovaných 0,05 mg NEL/l.

 

Poměry při vypouštění do malých toků (Qc je větší než 1/10Q355)

U malých toků je již podstatné pro posouzení ovlivnění toku srážkovými událostmi. Lze vyjít z úvahy, že pokud prší nad odvodňovanou plochou s možností kontaminace NEL (např. parkoviště), pak prší i nad určitou částí urbanizovaného povodí, která je taktéž odvodněna do stejného recipientu. Podstatné pro posouzení je pak směšovací rovnice, která zohledňuje i rozdělení srážek nad touto urbanizovanou plochou. Budeme-li předpokládat, že nad „naším parkovištěm“ je jádro srážkové události, tj. srážky se 100% intenzitou, je pravděpodobné, že nad ostatním územím prší taktéž, avšak již se snižující se intenzitou. Úbytek intenzity v závislosti na vzdálenosti od jádra byl předmětem zkoumání řady odborníků. Pro představu uvedeme plošné rozložení intenzity deště dle Niemczynovice.

 

 

,

kde:      Qp        průtok dešťových vod z „parkoviště“,

            Qo        průtok dešťových vod ze zasaženého urbanizovaného povodí,

            Qc        průtok Qp Qo,

            φ          odtokový koeficient,

            A          daná plocha,

            i           daná intenzita deště,

            Y          procentuální úbytek intenzity v závislosti na velikosti odvodňované ploše.

 

Zjednodušeně lze vyjádřit vztah mezi zasaženou celkovou plochou urbanizovaného povodí Ao (pro různé průměry odtokových koeficientů) a maximální plochou „parkoviště“ Ap.

Vstupní podmínky pro tento výpočet byly:

  • koncentrace NEL na odtoku z „parkoviště“ Cp = 5,0 mg/l,
  • součinitel odtoku z „parkoviště“ φp = 0,9,
  • koncentrace NEL odpadních vod Co = 0,0 mg/l (blíží se nule),
  • požadovaná koncentrace NEL v recipientu Cc = 0,1 mg/l.

 

Konečným výstupem je graf závislosti plochy Ap na ploše Ao.

 

 

Pohledem na graf a po určitých zjednodušeních lze s velkou mírou jistoty konstatovat, že pokud celková plocha odvodňovaného urbanizovaného území je 100x větší než součet ploch s předpokladem koncentrace NEL na odtoku do 5 mg/l, pak imisní hodnota těchto vod (se zanedbáním koncentrace a průtoku v toku) bude do 0,1 mg NEL/l .

 

Závěr

Pokud posuzujeme použití odlučovače jako havarijního zabezpečení odtoku z plochy, pak z pohledu imisních hodnot má smysl:

-          jej dimenzovat jako plnoprůtokový (obtoky zvyšují riziko úniku většího množství ropných látek), tj. navrhovat ho tak, aby při intenzitě na kterou je navržena kanalizace, protékalo veškeré množství přes odlučovací zařízení – tj. navrhnout jak velikost kalového prostoru, tak i zvolit jmenovitou velikost odlučovacího prostoru v souladu s ČSN EN 858-2:2003;

-          v převážné většině případů pak není třeba, s výjimkou některých málo toků určených pro vodárenské účely, požadovat emisní hodnoty na výstupu ze zařízení nižší než 5 mg NEL/l. Vedle ekonomických důvodů podpořených statistickými argumenty k tomuto požadavku navádějí i praktické důvody. Ekonomika provozu zařízení se sorpcí je taková, že provozovatelé nakonec zbytečně drahá zařízení neprovozují a výsledný efekt je nakonec horší.

 

Požadavky na přehnaně nízké emisní hodnoty jsou často důvodem ke garancím některých dodavatelů (avšak mnohdy pouhým prohlášením) za podmínek, které jsou v praxi nereálné. Výsledek je pak stejný nebo horší, než kdyby bylo dodáno zařízení, které sice negarantuje prohlášením zázračné hodnoty, ale u kterého skutečně normová zkouška prokázala oprávněnost zařazení do třídy I podle ČSN EN 858 – 1:2003. Tj. byla by zaručena za normových podmínek koncentrace do 5 mg NEL/l.

 

Autoři:

Ing. Oldřich Pírek, Asio, spol. s r.o., pirek@asio.cz

Ing. Milan Uher, Asio, spol. s r.o., uher@asio.cz

Sdílet článek na sociálních sítích

Partneři

Asekol - zpětný odběr vysloužilého elektrozařízení
Ekolamp - zpětný odběr světelných zdrojů
ELEKTROWIN - kolektivní systém svetelné zdroje, elektronická zařízení
EKO-KOM - systém sběru a recyklace obalových odpadů
INISOFT - software pro odpady a životní prostředí
ELKOPLAST CZ, s.r.o. - česká rodinná výrobní společnost která působí především v oblasti odpadového hospodářství a hospodaření s vodou
NEVAJGLUJ a.s. - kolektivní systém pro plnění povinností pro tabákové výrobky s filtry a filtry uváděné na trh pro použití v kombinaci s tabákovými výrobky
E.ON Energy Globe oceňuje projekty a nápady, které pomáhají šetřit přírodu a energii
Ukliďme Česko - dobrovolnické úklidy
Kam s ním? - snadné a rychlé vyhledání míst ve vašem okolí, kde se můžete legálně zbavit nechtěných věcí a odpadů