Ghawi A. Hadi; Jozef Kriš - IWA

Samostatné čistenie a opätovné využitie “sivej vody” v irackých obciachAli H. GHAWI 1 a Jozef KRIS 21 , Faculty of Engineering AL-Qadissiyia University/ Iraq, E-mail: ghawi2000@yahoo.com2STU , Stavebná fakulta , Katedra zdravotného a environmentálneho inžinierstva , Radlinského 11, 813 68Bratislava 15, Slovenská republika, jozef.kris@stuba.skAbstrakt“Sivá voda” je všetka odpadová voda okrem odpadu z toaliet a potravinového odpadupochádzajúceho z drvičov odpadu. Medzi “sivou vodou” (Grey Water) a odpadovou vodou z toaliet“čiernou vodou” (Black Water) je veľký rozdiel. Tieto rozdiely nám napovedajú, akým spôsobomje potrebné takéto odpadové vody čistiť, a prečo by sa nemali spolu zmiešavať v záujme verejnéhozdravia a environmentálnej ochrany. Táto práca je zameraná na štúdium charakteristík “čiernejvody” (odpadová voda z toaliet) a “sivej vody” (ostatná odpadová voda) ako aj na vytvoreniepilotného systému. ChSK, celkove nerozpustné látky, celkové koliformné baktérie a fekálnekoliformné baktérie v “sivej vode” neprekročili hodnoty 59 mg/l, 109 mg/l, respektíve 38KTJ/100ml a 28 KTJ/100ml. Výsledky ukázali, že “sivá voda” môže byť vypúšťaná do tokov aspĺňa environmentálne požiadavky platné v Iraku. Sivá voda môže byť po jednoduchom čistenípoužitá aj na poľnohospodárske účely. V práci sú uvedené dva inžinierske návrhy na opätovnépoužitie sivej vody pre nádrže splachovačov s cieľom znížiť spotrebu vody. Prvý návrh využívačerpadlo, zatiaľ čo druhý gravitáciu.Kľúčové slováSivá voda, čierna voda, ChSK, celkove nerozpustné látky, celkove koliformné baktérie, opätovnépoužitie sivej vody.ÚvodStredný východ je jedným z regiónov s najväčším nedostatkom vody – 5 % svetovej populácievyužíva 1% zo všetkých zdrojov pitnej vody na svete [1]. Do roku 2025 bude väčšina krajínStredného východu a severnej Afriky čeliť úplnému nedostatku vody [2]. Vysoké náklady nazásobovanie viedli k vypracovaniu postupov na rozvoj vodných zdrojov. Dobre je zdokumentovanánevhodnosť konvenčných, centralizovaných zásobovacích systémov [3]. Výsledok: Posun- 1 -

paradigmy sa nesie cez oblasť vodného hospodárstva. Riadenie potreby vody je spôsobom, akozískať čo najviac z obmedzených zdrojov prostredníctvom efektívneho využívania zdrojov vody aich zachovania ako odpovede na nedostatok namiesto hľadania nových zásob vody už aj tak daňamipreťažených vodných zdrojov. Použitie odpadovej vody je jedným zo spôsobov, ako vyvážiťpotrebu pitnej vody.Opätovné použitie odpadovej vody prináša so sebou riziká spojené s vysokým obsahom nutrientova prítomnosťou patogénov. Tieto riziká je možné zmierniť separáciou odpadovej vody na čiernu asivú zložku. Výskum podporovaný IDRC od roku 1999 preukázal, že tento postup bude určitýmprínosom pre chudobné regióny, či už vidiecke alebo mestské oblasti.Irak je známy svojimi dvomi hlavnými tokmi Tigris a Eufrat. Oblasť povodia týchto riek bola vminulosti známa ako Mezopotámia, ktorá bola preslávená pestovaním poľnohospodárskych plodín.Vysoká produktivita plodín bola výsledkom veľmi úrodnej pôdy a kvality vody v riekach. Vdôsledku pokračujúcej kultivácie krajiny počas tisícročí bez aplikovania akýchkoľvek opatrení, akosú odvodňovacie systémy a opatrenia proti vylúhovaniu pôdy, bola pôda zasolená a stala sachudobnou na živiny, čo viedlo aj k nízkej produkcii plodín. Za tú dobu sa taktiež zmenila kvalitavody v riekach a znečistenie sa stalo ďalším problémom. Z toho dôvodu vláda Iraku venuje veľkúpozornosť tomuto problému a prostredníctvom implementácie potrebných opatrení chce zlepšiťaktuálny stav.Sivú voda predstavuje hodnotný obnoviteľný zdroj, ktorý umožňuje výrazné šetrenie vody vdomácnostiach a môže znížiť potrebu pitnej vody. Opätovné použitie sivej vody vedie taktiež kzníženiu vypúšťania do kanalizácie, čo môže viesť k redukcii nákladov prostredníctvom zníženiatlaku vynaloženého na systémy čistenia odpadovej vody a infraštruktúru. Sivá voda zahŕňaodpadovú vodu pochádzajúcu zo spŕch, vaní, kúpeľov, umývadiel, pračiek, kuchynských drezov aumývačiek riadu. (Poznámka: na Slovensku máme iné zatriedenie týchto vôd.) Odpadová vodaz toaliet, nazvaná “čiernou vodou”, musí byť pred opätovným použitím chemicky čistená [4].Medzi sivou a čiernou vodou však existujú dôležité rozdiely. Sivá voda obsahuje len 10 % dusíka zcelkového množstva obsiahnutého v čiernej vode. Dusík vo forme dusičnanov alebo dusitanov jenajzávažnejším znečisťovateľom pitnej vody a je veľmi náročné ho odstrániť. Čierna voda jezároveň najvýznamnejším zdrojom ľudských patogénov – organizmov, ohrozujúcich ľudskézdravie, ktoré sa ale nemnožia mimo ľudského tela a inkubujú sa iba v hostiteľskom ľudskomorganizme. Domáci spotrebitelia stále častejšie zisťujú, že znižovanie spotreby vody je dôležitýmprvkom osvedčeného environmentálneho prístupu a to hlavne vo vidieckych oblastiach Iraku. Ak súinvestície pre systémy v domácnostiach limitované, pri novej výstavbe je potrebné zvážiť opätovnépoužitie sivej vody, čo by malo byť súčasťou environmentálneho posúdenia. Prvým cieľom jezistiť, či nie je sivá voda z domácností nebezpečná, ak sa použije na splachovanie. Druhým cieľomje predstaviť technický návrh na využitie sivej vody v domácnostiach vo vidieckych alebomestských oblastiach- 2 -

Experimentálna časťTechnický návrh na opätovné využitie sivej vody pozostával z troch splachovacích jednotiek, trochpodlahových vpustov, dvoch malých nádrží a čerpadla 0,8 HP (viď obrázok 1). Ako sivá voda bolapoužitá voda z podlahovej vpuste, ktorá odtiekla do podlahových vpustov a bola odvedená dospodnej nádrže, odkiaľ bola čerpadlom prečerpaná do vyvýšenej nádrže, z ktorej bola pomocougravitácie napájaná splachovacia jednotka. Nadbytočná voda z nižšej nádrže odtekala dokanalizácie.Iný spôsob opätovného využitia sivej vody je znázornený na obrázku 2. Týmto spôsobom môže byťsivá voda opätovne využitá pomocou gravitácie z tretieho poschodia na druhé poschodie a takďalej. Len vrchné poschodie využije na splachovanie vodovodný systém.245Roof631Third FloorSecond Floor121091187First Floor1SYPHONE5FLUSH WATER PIPE9OVERFLOW PIPE234ELEVATED TANKPIPE TO TANKPIPE FOR W.C.678FLUSH TANKCHAMPER OF SEDIMENTSMATERIALSGREY WATER TANK101112INSEPECTION CHAMPERMOTORTO DISPOSALObrázok 1: Opätovné využitie sivej vody pomocou čerpadiel na trojpodlažnej budove- 3 -

Legenda (obr. 1):1 Sifón, 2 Horná nádrž , 3 Potrubie do nádrže, 4 Potrubie pre WC, 5 Potrubie pre splachovaciu vodu, 6 Splachovacianádrž, 7 Nádrž pre sedimenty, 8 Nádrž na sivú vodu, 9 Prepadové potrubie, 10 Kanalizačná šachta, 11Čerpadlo,12 Odtok do kanalizácie.3215RoofThird FloorSecond FloorFirst Floor641 DRAINAGE PIPE2 SOIL PIPE3 CONECTION OF FLUSHTANK4 INSPECTION CHAMPER5 FLUSH TANK6 TO DISPOSALObrázok 2: Opätovné využitie sivej vody gravitačným spôsobom z trojpodlažnej budovyLegenda (obr. 2): 1 Odtokové potrubie, 2 Odpadová rúra, 3 Pripojenie na splachovaciu nádrž, 4 Kanalizačná šachta, 5Splachovacia nádrž, 6 Odtok do kanalizácie- 4 -

Odber vzoriek a analýza kvality vodyVzorky boli odoberané v štvorpodlažnej budove v obytnej zóne v ktorej jedno poschodie tvorístrecha. Vzorky sa odoberali 5 krát počas dňa a potom boli zmiešané, aby sa vytvorilareprezentatívna vzorka. Vzorky sa odoberali z odpadovej vody každý deň počas piatich po sebeidúcich dní od soboty do stredy. Vzorky sivej vody boli odoberané z kanalizačnej vpuste a vzorkyčiernej vody z odtoku odpadovej rúry v kanalizačnej šachte. Analýza bola urobená podľanormovaných metód [5] pre pH, ChSK, celkove nerozpustné látky, celkove koliformné baktérie afekálne koliformné baktérie.GREY-WATERBLACK-WATER600T.S. mg/l500400300200453518486 480 4771000109 101 88 97 961 2 3 4 5DAYSObrázok 3: Celkové pevné častice pre šedú a čiernu voduVýsledky a diskusiaTabuľka (1) obsahuje údaje zozbierané pre čiernu a sivú vodu. Obrázky (3), (4) a (5) sú vytvorenéna základe údajov z tabuľky 1 na demonštrovanie charakteristík oboch typov vody. Výsledkyukazujú, že pH sa pohybovalo v rozsahu 7,29 – 7,39 pre sivú vodu a 7,17-7,22 pre čiernu vodu.ChSK pre sivú vodu je 39 až 59 mg/l a pre čiernu vodu je 129 až 146 mg/l. Celkove nerozpustnélátky boli v rozsahu 88 až 109 mg/l pre sivú vodu a 453 až 518 mg/l pre čiernu vodu.Najdôležitejšie parametre – koliformné a fekálne koliformné baktérie – mali oveľa nižší obsah vsivej vode ako v čiernej. Koliformné baktérie v čiernej vode boli v rozsahu 12.3x10 6 -14.5x10 6 a presivú vodu v rozsahu 26-38 . Fekálne koliformné baktérie v čiernej vode boli v rozsahu 1630-2080a pre sivú vodu v rozsahu 15-28. Čo sa týka sivej vody, výsledky ukazujú, že s alebo bezakéhokoľvek čistenia môže byť finálny odtok opätovne využitý alebo priamo vypustený do toku.Absencia výkalov vytvára zloženie odpadovej vody tak, že je vynechaný skutočný zdrojznečistenia. Podľa environmentálnych požiadaviek v Iraku je povolené vypúšťanie odpadovej vodys obsahom ChSK 100, 30 a 40 mg/l v závislosti na vodnatosti toku. Sivá voda môže byť vypúšťaná- 5 -

do riek a hlavného toku. Výsledky analýzy ukázali, že je možné vypúšťať sivú vodu bezpredchádzajúceho čistenia. Jednoduché čistenie bude možno potrebné pri opätovnom použití sivejvody v poľnohospodárstve. Inštalovaním zariadení na opätovné použitie sivej vody na splachovanie(je to jednoduchý a nákladovo nenáročný proces) sa zníži spotreba vody a úniky vody z nádrží nasplachovanie. Existujú dva spôsoby pre opätovné využitie sivej vody na splachovanie. Prvý spôsob(obr. 1) môže byť realizovaný pre akúkoľvek existujúcu budovu špeciálne vo vidieckych oblastiach.Dolná a horná vyvýšená nádrž na sivú vodu môže byť vyrobená z UPVC alebo polypropylénu.Tento spôsob je vhodný pre akúkoľvek budovu s rôznym počtom podlaží. Druhý spôsob jevhodnejší pre budovy s potrubným systémom, ale je možné ho špecificky navrhnúť pre súkromnébudovy. Tento spôsob je ekonomickejší pre viacposchodové budovy (viac ako 3 poschodia.)Tabuľka 1. Charakteristiky sivej a čiernej vodyTest Číslo vzorky Sivá voda Čierna voda7.397.21pHCelkove nerozpustnélátkyCelkove koliformnébaktérieChSKFekálne koliformnébaktérie1234512345123451234512345- 6 -7.387.327.297.337.227.177.187.171094531015188848697480964772814.5 x10 63812.7 x10 62613.3 x10 62713.7 x10 63012.3 x10 65912948146391394014043142192080281590151710181630171699

GREY-WATERBLACK-WATER160140120129146139 140 142COD mg/l100806040594839 40 432001 2 3 4 5DAYSObrázok 4: ChSK pre sivú vodu (plná čiara) a čiernu vodu (čiarkovaná čiara)GREY-WATERBLACK-WATERNo. Of Fecal Coliform/100 ml250020001500100050002080159017101630 169919 28 15 18 171 2 3 4 5DAYSObrázok 5: Počet fekálnych a koliformných baktérií pre sivú a čiernu voduLegenda k obrázkom č.4 a 5:COD = ChSKNo of Fecal Coliform = Počet fekálnych koliformných baktériíDays = dníGrey Water = sivá vodaBlack Water = čierna voda- 7 -

ZáverSivá voda môže byť bezpečne opätovne využitá v splachovacích nádržiach inštalovaných v domocha verejných budovách. Sivá voda v porovnaní s čiernou vodou neobsahuje nebezpečnémikroorganizmy. ChSK bolo v rozsahu 39 až 59 mg/l, respektíve celkove pevné častice boli vrozsahu 88 až 109 mg/l. Celkove koliformné baktérie neprekročili hodnotu 38/100ml a fekálnekoliformné baktérie hodnotu 28/100ml. Sivá voda môže byť vypúšťaná do tokov alebo opätovnevyužitá pre závlahy. Najlepší spôsob je využiť túto vodu pre splachovanie, čím sa znižuje spotrebavody a šetria vodné zdroje.Literatúra[1] World Bank, 2003, Sector Brief:Water Resource Management in MENA,World Bank.[2] Abu Zeid, Mahmoud, 2006, The Middle East Water Report. Presented at the Third WorldWater Forum, Mexico City.[3] WHO, 2000, Water Supply and Sanitation Assessment, Part II,World Health Organization(Geneva:WHO).[4] Jeppersen, B. and Solley, D. 1996. Model Guidelines for Domestic Greywater Reuse forAustralia. Research Report No. 107. Urban Research Association of Australia, Brisbane CityCouncil.[5] “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”, 19 th Edition, AmericanPublic Health Association, Washington, 1995.Článok bol uverejnený a prezentovaný na konferencii “ The 3th IWA – ASPIRE, Conferenceand Exhibition. TAIWAN – TAIPEI. October 2009 a je uverejnený so súhlasom autorov.Úprava článku: Prof. Ing. Jozef Kriš, PhD., predseda SNK IWA.- 8 -