1.TEORIE: Typy ČOV a zdroje pachových látek na ČOV

Transkript

1 NÁVRH METODIKY ODBĚRU VZORKŮ PRO DYNAMICKOU OLFAKTOMETRII PRO TECHNOLOGII ČOV DLE NV Č. 615/2006 Sb. příloha č. 1, ODST ČISTÍRNY ODPADNÍCH VOD 1.TEORIE: Typy ČOV a zdroje pachových látek na ČOV Typy ČOV Obecně lze identifikovat jednotlivé části emisí pachu na Čistírnách odpadních vod. I. Podle typu odpadní vody lze charakterizovat odpadní ČOV: Splaškové Průmyslové Kombinované II. Podle typu čištění odpadních vod lze charakterizovat ČOV na: Biologické Mechanické Fyzikálně-chemické Pro potřeby navržení metodik a resp. emisních limitů pro pachové látky pro nejčastější typ ČOV - čištění splaškových, resp. kombinovaných odpadních vod bude nadále uvažováno jen s ČOV mající aerobní biologické čištění odpadních vod s převažujícím podílem splaškových komunálních vod. Pro porovnání jednotlivých parametrů je nutné znát nátok na ČOV, koncentrace organického znečištění CHSK a BSK 5 a typy používané technologie. III. Dle použitých technologií : 1. Biofilrty (na čištění odpadní vody, budou zřejmě výjimkou) 2. Biodisky 3. ČOV s prostou aktivací nízkozatížené aktivace s aerobní stabilizací kalu, aktivace s regenerací kalu aktivace s nitrifikací a denitrifikací 4. ČOV - SBR reaktory (reaktor pracuje na principu, kdy celý proces probíhá v jedné nádrži - napouštění odpadní vody, provzdušňování, sedimentace a vypouštění čisté vody, zatímco jeden reaktor pracuje, druhý zpravidla napouští resp. usazuje nebo vypouští vodu) 5. ČOV - Oběhová aktivace, karussel 6. Jiná Z hlediska zatížení - dělíme ČOV na nízko- středně a vysoko - zatěžované. ČOV pracují zpravidla v režimu nízkozatěžované. Telefon: strana 1

2 Zdroje pachových látek Obecně z odborné literatury navrhujeme rozdělit ČOV na jednotlivé technologie - celky. Pokud budou některé celky na ČOV chybět, nebo budou sloučeny do uzavřené budovy, budou odebírány vzorky jako jeden výduch a to výduch budovy. Viz metodiky odběru vzorků. I. Jednotlivé celky: 1. Nátok a hrubé předčištění (čerpání surové vody česle, shrabky, lapáky písku, lapáky tuku, sklady písku a pod) 2. Primární usazováky 3. Aktivace 4. Kalová koncovka (kalové nádrže, zpracování kalu, kalová pole a pod) 5. Uzavřená ČOV v domku 6. Biofiltr 7. Jiné Z hlediska pachových látek jsou významné technologie bod 1, 4-7 Pro výpočet plošných emisí navrhuji použít uzanční hodnoty Difusní vrstva 1 cm Rychlost proudění větru 0,5 m/s Pozn.: Hodnota používaná pro výpočet emisního toku pachových látek z plošných zdrojů je uzanční hodnota, která je empiricky odvozená z velkého množství měření pachových látek na ČOV a následného výpočtu rozptylových studií, ve srovnání s reálnými emisemi pachových látek v oblasti. Odběr a stanovení koncentrací pachových látek ve vzduchu vychází z normy EN Kvalita ovzduší Stanovení koncentrace pachových látek dynamickou olfaktometrií. 2. Materiál pro zhotovení vzorkovacích vaků, zkouška vaků Jako materiál pro zhotovení vzorkovacích vaků se používá : polytetraflourethen ( PTFE ) kopolymer tetrafluoretenu a hexafluorpropenu ( FEP ) polyethentereftalát ( Nalophan ) korozivzdorná ocel polyvinylfluorid ( PVF, Tedlar ) Materiál musí být zcela bez zápachu. Nové šarže materiálu jsou před použitím zkoušeny s cílem určení pozaďové koncentrace pachových látek. Před použitím musí být zkoušena těsnost vzorkovacích vaků. Každý vyrobený vak se evakuuje pomocí čerpadla. Při správné těsnosti vaku poklesne průtok čerpadlem na nulu. Po kontrole těsnosti je vak uzavřen korkovou zátkou a do doby použití uchován v přepravní nádobě. Telefon: strana 2

3 3. Odběr pachových látek Únik odpadního plynu na ČOV můžeme definovat třemi způsoby : 1. odpadní plyn s obsahem pachových látek, který je odváděn řízeným způsobem nebo uniká do venkovní atmosféry ze zdrojů znečišťování definovaným odtahem 2. odpadní plyn s obsahem pachových látek, v uzavřených objektech s možností úniku okny, dveřmi, ventilačními otvory a různými netěsnostmi (fugitivní emise) 3. odpadní plyn s obsahem pachových látek z otevřeného zdroje (otevřené nádrže, úložiště apod.) 3.1. Řízený odvod plynu nebo definovaný odtah Měřicí místo pro odběr vzorků je vybráno v souladu s požadavky normy ČSN ISO a ČSN ISO Po proměření vzduchotechnických parametrů dle ČSN ISO10780 a atmosférických podmínek se provede kontrola provozu zdroje, zváží se nutnost předběžného ředění odpadního plynu a připraví se odběrová aparatura (viz Obr.č.1.). Jako doprovodné měření je možno provést měření povětrnostní situace (viz měření povětrnostních podmínek) Odběrová aparatura sestává z následujících součástí: Nerezová sonda s výměnnou teflonovou, nerezovou či skleněnou trubicí Pracovní odběrová evakuovatelná nádoba Odběrové vaky Čerpadlo pro vytvoření podtlaku v pracovní nádobě (Plynoměr v případě nutnosti statického předběžného ředění plynu) Sonda se vsune do výduchu. Sondou se protáhne teflonová trubice (skleněná, nerezová) tak aby vyplňovala sondu po celé délce. Před připojením odběrového vaku se protahuje vzorek přes sondu čerpadlem tak aby odebíraný vzorek nebyl naředěn tzv. mrtvým objemem plynu v sondě a svodu. Odběrový vak se vloží do evakuovatelné nádoby. Uzávěr z odběrového vaku se odejme a vak se připojí k odběrovému svodu ze sondy. Provede se kondicionace vaku vzorkovací vak se naplní vzorkem a následně se vzorek vytlačí ven. Na čerpadle se nastaví průtok podle doby odběru vzorku, která je přizpůsobena měřené technologii. Doba jednoho odběru se pohybuje v intervalu 5 15 minut. Zaznamená se čas začátku a konce odběru vzorku. Proces předběžného ředění (statického nebo dynamického) se používá v následujících případech: Odpadní plyn má vysokou vlhkost a teplotu vyšší než je teplota rosného bodu. Při odběru vzorku a ochlazení na okolní teplotu by mohlo docházet k nežádoucí kondenzaci vzorku vedoucí ke koncentračním ztrátám. Tab 1. Telefon: strana 3

4 Očekávaná koncentrace pachových látek v odpadním plynu je tak vysoká, že by ředicí rozsah olfaktometru nebyl dostačující k provedení analýzy vzorku. Statické předběžné ředění se provádí naplněním odběrového vaku dusíkem o změřeném objemu a odebráním dopočteného objemu vzorku. Zřeďovací poměr může být maximálně 3:1 (3 objemové díly dusíku a 1 objemový díl vzorku). Dynamické předběžné ředění (ředění proudu odpadního plynu) se provádí pomocí kalibrovaných ředicích zařízení a dovoluje zřeďovací poměry větší než 3:1. Odběry vzorku musí být podřízeny povaze provozu technologie : 1. Kontinuální technologický proces při provozování technologie nedochází k zásadnímu úniku pachových látek, délka odběru 5-15 minut, minimálně tři odběry v průběhu jedné hodiny. (počet vzorků i délku odběrů je možno navýšit pro zpřesnění výsledku). 2. Diskontinuální technologický proces při provozování technologie v jednotlivých pracovních úkonech dochází k rozdílným únikům pachových látek, délka odběru 5 15 minut podle délky pracovního úkonu nebo délky úniku, minimálně tři odběry v průběhu jedné hodiny (počet vzorků i délku odběrů je možno navýšit pro zpřesnění výsledku). Pro srovnání by měl být i odebrán vzorek mimo předpokládaný únik pachových látek. Odebrané vzorky jsou uchovávány v takové přepravní nádobě, aby nedocházelo ke změnám vzorku působením slunečního záření a okolní teploty. Obr. č.1: Schéma odběru pachového vzorku z potrubí. Sestava pro statické předběžné ředění 1) Sestava pro odběry bez předředění 1) u dynamického předběžné ředění se používá ředící sonda. Telefon: strana 4

5 Tab. č.1. Stanovení obsahu vodní páry v plynu nasyceném vodní parou za normálního tlaku Teplota [ o C] Parciální tlak syté vodní páry [ Pa ] Objemový zlomek vodní páry ve vlhkém plynu [%] Teplota [ o C] Parciální tlak syté vodní páry [ Pa ] Objemový zlomek vodní páry ve vlhkém plynu [%] , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Uzavřené objekty s možností úniku okny, dveřmi, ventilačními otvory a různými netěsnostmi Některé části technologií ČOV jsou instalovány do budov, které nemají řízenou výměnu vzduchu definovanými odtahy, ale dochází k úniku pachových látek otevřenými okny, dveřmi, ventilačními otvory či netěsnostmi. V těchto případech je těžko postižitelná emise pachových látek do okolí, ale dochází k ní při pohybu v budovách (otevírání dveří, oken), při samovolném úniku (ventilační otvory) a při proniknutí netěsnostmi či difuzí. Tyto emise se dají kvantifikovat pouze koncentračně (fugitivní emise) a ne tokem pachových látek, protože není možné určit objemový únik znečištěného plynu. Výběr míst pro odebrání vzorků pro stanovení pachových látek v objektech. Před měřením je nutné v budově, kde technologie je umístěna vybrat měřicí místo, které bude reprezentovat fugitivní emisi. Místo by mělo být vybráno s ohledem na největší možný únik pachových látek z technologie a směrem k pravděpodobnému úniku do ovzduší. V případě že Telefon: strana 5

6 takové místo nelze vytipovat je nutné vzorek odebrat minimálně ve třech místech opět s ohledem na největší možný únik pachových látek (v každém místě minimálně jeden vzorek). Ke každému takovému měření je zapotřebí situační plánek budovy ve které se měří, kde bude zakresleno postavení technologie, měřicí místa, okna, dveře či jiné možnosti úniku pachových látek. V průběhu odběrů je nutné měřit podmínky provádění odběru : teplota okolí atmosferický tlak relativní vlhkost teplota rosného bodu Dále je nutné k měření provádět měření povětrnostní situace (viz měření povětrnostních podmínek) pro případné stanovení směru, kterým by se předpokládaný únik pachových látek ubíral. Odběrová aparatura sestává z následujících součástí: Pracovní odběrová evakuovatelná nádoba Odběrové vaky Čerpadlo pro vytvoření podtlaku v pracovní nádobě Sestaví se odběrová aparatura (obr. č.2.) Odběrový vak se vloží do evakuovatelné nádoby. Uzávěr z odběrového vaku se odejme. Provede se kondicionace vaku vzorkovací vak se naplní vzorkem a následně se vzorek vytlačí ven. Na čerpadle se nastaví průtok podle doby odběru vzorku, která je přizpůsobena měřené technologii. Doba jednoho odběru se pohybuje v intervalu 5 15 minut. Zaznamená se čas začátku a konce odběru vzorku. Změří se termodynamické podmínky po dobu prováděného odběru. Obr. č.2: Schéma odběru pachového vzorku v uzavřených objektech. Telefon: strana 6

7 Odběry vzorku musí být podřízeny povaze provozu technologie : 1) Kontinuální technologický proces při provozování technologie nedochází k zásadnímu úniku pachových látek, délka odběru 5-15 minut, minimálně tři odběry v průběhu jedné hodiny. (počet vzorků i délku odběrů je možno navýšit pro zpřesnění výsledku). 2) Diskontinuální technologický proces při provozování technologie v jednotlivých pracovních úkonech dochází k rozdílným únikům pachových látek, délka odběru 5 15 minut podle délky pracovního úkonu nebo délky úniku, minimálně tři odběry v průběhu jedné hodiny (počet vzorků i délku odběrů je možno navýšit pro zpřesnění výsledku). Pro srovnání by měl být i odebrán vzorek mimo předpokládaný únik pachových látek. Odebrané vzorky jsou uchovávány v takové přepravní nádobě, aby nedocházelo ke změnám vzorku působením slunečního záření a okolní teploty Z otevřeného zdroje (nádrže, deponie písků a kalů apod.) Další části technologií ČOV jsou odkryté a tudíž volně emitující pachové látky (nádrže, sklady písků, úložiště kalů apod.). U těchto technologií dochází k únikům pachových látek neustále a jsou rozptylovány do okolí podle povětrnostní situace. Abychom mohli tyto emise kvantifikovat je potřeba pro odběr pachových látek mít vyroben poklop pro odběr vzorku. Za pomocí poklopu stanovíme koncentraci pachových látek otevřených zdrojů. V případě že není možné použít poklopu musí být odběr proveden za pomoci teflonového svodu, jehož ústí se bude pohybovat cca 10 cm nad hladinou otevřeného zdroje. Parametry poklopu. Poklop musí být vyroben z materiálů, které nebudou uvolňovat pachové látky. Konstrukčne by měl být uzpůsoben na plochu 1 m 2 tak aby se udržel na hladině nádrží s čištěnou vodou či kalem. Objem poklopu by měl být minimálně 100 litrů. Z poklopu je vyvedena teflonová trasa ze které se provádí odběr vzorku. Obr. č.3. Obr. č.3: Poklop pro odběr vzorku Odvod vzorku teflonovým svodem Telefon: strana 7

8 Poklop může být i kruhového půdorysu při dodržení plochy 1 m 2. V průběhu odběrů je nutné měřit podmínky provádění odběru : teplota okolí atmosferický tlak relativní vlhkost teplota rosného bodu Dále je nutné k měření provádět měření povětrnostní situace (viz měření povětrnostních podmínek) pro případné stanovení směru, kterým by se předpokládaný únik pachových látek ubíral. Odběrová aparatura sestává z následujících součástí: Odběrový poklop s teflonovým svodem Pracovní odběrová evakuovatelná nádoba Odběrové vaky Čerpadlo pro vytvoření podtlaku v pracovní nádobě I. Odběr za použití poklopu. Obr. č.4. Poklop se položí na hladinu či přímo na zkoumaný produkt. Z prostoru poklopu se odčerpá min. 20 litrů vzorku a potom se čerpadlo vypne, svod uzavře a poklop se nechá vysytit výpary po dobu 15 minut. Potom začneme provádět jednotlivé odběry. Po každém odběru je nutno nechat vysytit prostor poklopu podobu 15 minut. Před připojením odběrového vaku k teflonovému svodu se protahuje vzorek čerpadlem tak aby odebíraný vzorek nebyl naředěn tzv. mrtvým objemem plynu ve svodu. Odběrový vak se vloží do evakuovatelné nádoby. Uzávěr z odběrového vaku se odejme a vak se připojí k odběrovému svodu od poklopu. Provede se kondicionace vaku vzorkovací vak se naplní vzorkem a následně se vzorek vytlačí ven. Na čerpadle se nastaví průtok podle doby odběru vzorku. Doba jednoho odběru se pohybuje v intervalu 5 15 minut. Zaznamená se čas začátku a konce odběru vzorku. II. Odběr svodu nad hladinou. Obr. č.4. Teflonový svod se přiloží cca 10 cm nad hladinu či zkoumaný produkt. Z prostoru nad měřeným povrchem se začne odčerpávat vzorek. Teflonový svod je před vstupem do tažného čerpadla rozbočen pro napojení odběrového vaku. Po odčerpání vzorku tažným čerpadlem tak aby vzorek nebyl naředěn tzv. mrtvým objemem plynu ve svodu připojíme odběrový vak na rozbočení a provedem odběr vzorku. Provede se kondicionace vaku vzorkovací vak se naplní vzorkem a následně se vzorek vytlačí ven. Při vypouštění vzorku pro kondicionaci musí být tažné čerpadlo vzorku vypnuté. Na čerpadle se nastaví průtok podle doby odběru vzorku. Doba jednoho odběru se pohybuje v intervalu 5 15 minut. Mezi jednotlivými odběry by měla být minimální přestávka 15 minut. Zaznamená se čas začátku a konce odběru vzorku. Odebrané vzorky jsou uchovávány v takové přepravní nádobě, aby nedocházelo ke změnám vzorku působením slunečního záření a okolní teploty. Telefon: strana 8

9 Obr. č. 4. Měření na otevřených zdrojích Odběr za použití poklopu Odběr svodu nad hladinou Telefon: strana 9

10 4. Výsledkové tabulky v protokolu o měření Protokol o měření na ČOV č.: měřící skupina: Datum měření Název a adresa ČOV Kapacita ČOV Projektovaný počet EO Průtok OV 1) [m 3 /měs.] CHSK [mg/m 3 ] BSK 5 [mg/m 3 ] 1) bez dešťových srážek Typ ČOV Zatížení Kalová koncovka Zakrytí ČOV Měřené technologie: Číslo technologie Popis Koncentrace pachových látek [ou E /m 3 ] Pachový tok [ou E /s] Pro výpočet plošných emisí navrhuji použít uzanční hodnoty: Difusní vrstva nad plochou 1 cm Rychlost proudění větru 0,5 m/s Byly použity pro výpočet rozptylových studií na ÚČOV a výsledek kopíroval stížnosti. Meteorologická data: Telefon: strana 10

11 Vysvětlivky: do kolonky uveďte pro jednošší zpracování databáze jen čísla podle níže uvedených vysvětlivek Typ ČOV 1. Biofilrty (na čištění odpadní vody, budou zřejmě výjimkou) 2. Biodisky 3. s prostou aktivací ČOV klasické provzduš. Nádrže 4. nízkozatížené aktivace s aerobní stabilizací kalu, 7. ČOV - SBR reaktory (reaktor pracuje na principu, kdy celý proces probíhá v jedné nádrži - napouštění odpadní vody, provzdušňování, sedimentace a vypouštění čisté vody, zatímco jeden rektor pracuje druhý zpravidla napouští vodu) 8. ČOV - Oběhová aktivace, karusel 5. aktivace s regenerací kalu 6. aktivace s nitrifikací a denitrifikací 9. Jiná Zatížení 1. Nízkozatěžovaná 2. Střednězatěžévaná 3. Vysokozatěžovaná 4. kombinovaná z průmyslem Kalová koncovka 1. Bez koncovky, jen skladování zahuštěného kalu 2. Zpracování kalu zahuštěním a odvodněním 3. Hygienizace kalu 4. Bioplynová stanice 5. Kalová pole 6. Jiné Zakrytí ČOV 1. ČOV v domečku 2. Zakrytí částečné (nádrže, předčištění v domečku, biofiltr) 3. Bez zakrytí Měřené technologie 1. Nátok a hrubé předčištění (čerpání surové vody česle, shrabky, lapáky 2. Primární usazováky 3. Aktivace 4. Kalová koncovka (kalové nádrže, zpracování kalu, kalová pole a pod) 5. Uzavřená ČOV v domku 6. Biofilr 7. Jiné Telefon: strana 11

12 5. Měření meteorologických podmínek Měření se provádí pomocí meteorologické stanice. Čidla teploty a vlhkosti vzduchu a čidlo rychlosti a směru větru, případně srážkoměr, se umístí na stojan. Stojan se na začátku měření postaví na vhodně zvolené měřicí místo, které by mělo být ve výši 5 10 m na úrovní terénu a v otevřeném prostoru bez překážek proudění vzduchu. Sběr měřených dat probíhá po celou dobu vzorkování na ČOV. Měřená data by měla být ukládána jednou za 1 3 vteřiny tak aby minutový průměr tvořilo minimálně dvacet naměřených dat. Do protokolu je možné uvést dva druhy vyjádření meteorologických podmínek : 1) měřené podmínky v den měření 2) Odborný odhad větrné růžice z Českého hydrometeorologického ústavu pro danou lokalitu (placená informace) ad 1. Příklad vyhodnocení meteorologických podmínek (vlastní měření): Měřicí místo pro měření meteorologických podmínek bylo zvoleno na ochozu na horním okraji jedné ze dvou vyhnívacích nádrží (10 m nad úrovní terénu). Průměrné hodnoty naměřené během vzorkování uvádí tab.č.2 a obr.č.5. Tab.č.2: Meteorologické podmínky v době vzorkování. Parametr v místě měření Hodnota Obr.č.5.: Směr větru v době vzorkování. Teplota okolí t a ( C) 18,8 Atmosférický tlak p a (Pa) Relativní vlhkost r.h.(%) 42,1 Rosný bod t rb ( C) 12,1 Rychlost větru v (m.s -1 ) 1,4 Směr větru* - Viz. Obr.č.5 *Směr větru je vyjádřený pomocí větrné růžice. Větrná růžice je graf znázorňující procentuální zastoupení četností výskytu 8 resp. 16 změřených směrů větru v daném bodě ve zvoleném časovém období: Telefon: strana 12

13 směr větru četnost % N 0 0 NNE 0 0 NE 0 0 ENE 0 0 E 0 0 ESE 0 0 SE SSE S SSW SW 0 0 WSW 0 0 W 0 0 WNW 0 0 NW 0 0 NNW 0 0 SOUČET ad 2. Příklad vyhodnocení meteorologických podmínek (převzatá větrná růžice): Další možností vyjádření směru a rychlosti větru je možno pomocí odborného odhadu větrné růžice pro lokalitu kde se nachází měřená ČOV, kterou zpracovává a vydává Český hydrometeorologický ústav. Růžice je měřena ve výšce 10m a vydává se na časové období 5 let. Celkovou větrnou růžici zahrnující všechny třídy stability a rychlosti větru uvádí Tab.č.3 a na mapě lokality ji znázorňuje Obr.č.6. Tab.č.3: Celková větrná růžice v lokalitě: m.s -1 N NE E SE S SW W NW CALM součet 1,7 4,35 4,31 5,36 4,77 3,46 8,13 10,80 5,59 17,96 64,73 5,0 1,56 1,45 1,55 2,92 2,08 5,55 9,61 4,25 28,97 11,0 0,09 0,25 0,09 0,32 0,47 1,32 2,60 1,16 6,30 SOUČET 6,00 6,01 7,00 8,01 6,01 15,00 23,01 11,00 17,96 100,00 Telefon: strana 13

14 Obr.č.5.: Směr větru v lokalitě v časovém období 5 let: Telefon: strana 14