Přírodě blízký systém likvidace odpadních vod prostřednictvím výparu do atmosféry

Práce se zabývá vývojem inovativní metody likvidace odpadních vod evapotranspirací do atmosféry. Teoretická část začíná pohledem legislativy České republiky na likvidaci odpadních vod. V teoretické části se dále představuje bezodtokový systém pro likvidaci odpadních vod evapotranspirací do atmosféry. Důležitým prvkem teoretické části je rešerše samotné evapotranspirace z hlediska vědeckých poznatků z celého světa. Důraz je kladen na transpiraci rostlin včetně meteorologických jevů na ni působících. Teoretická část je ukončena představením trojice metod výpočtu potenciální evapotranspirace. Cílem teoretické části je seznámení čtenáře s problematickou bezodtokové likvidace odpadních vod založené na evapotranspiraci z hlediska zákonů přírodních, i legislativních. Dalším cílem je stanovení evapotranspirace odpadních vod vypařovacím záhonem a srovnání teoretického výparu s reálným měřením na vytvořených modelech. Za tímto účelem byl tedy sestaven laboratorní model, na kterém byla měřena skutečná evapotranspirace. Průměrná denní evapotranspirace se pohybovala od 1 mm/den v podzimních měsících, po 7 mm/den v letním období. Naměřená data byla použita k posouzení závislosti evapotranspirace na meteorologických vlivech zaznamenaných na meteorologické stanici UVHK Fakulty stavební VUT v Brně. Například u relativní vlhkosti vzduchu byla regresními modely odhalena exponenciální závislost s koeficientem determinace R2 = 0,8. Pro stanovení potenciální evapotranspirace byla použita trojice empirických metod uvedených v teoretické části. Po kalibraci rovnic všech metod byly stanovené potenciální evapotranspirace porovnány s naměřenými hodnotami pomocí regresních modelů. Nejvyšší hodnoty koeficientu determinace bylo dosaženo při lineární regresi metody Thornthwaite, a to R2 = 0,75. Praktická část práce obsahuje trojici projektových dokumentací ve stupni pro stavební povolení, které představují reálný systém likvidace odpadních vod pro odlišné objekty v České republice, resp. aplikaci výsledků měření v praxi.
The thesis deals with the development of an innovative method of wastewater disposal by evapotranspiration into the atmosphere. The theoretical part begins with a look at the Czech legislation on wastewater disposal. It then presents new effluent free system for the disposal of wastewater evapotranspiration into the atmosphere. An important element of the theoretical part is a research of evapotranspiration itself in terms of scientific knowledge from all over the world. The emphasis is on plant transpiration including meteorological phenomena affecting it. The theoretical part ends with an introduction to three methods used to estimate the potential evapotranspiration. The aim of the theoretical part is to familiarize the reader with the issue of evapotranspiration-based wastewater disposal from the point of view of natural and human-made laws. Another objective is to calculate the evapotranspiration of wastewater by an evapotranspiration-bed. For this purpose, the actual evapotranspiration was measured on a built laboratory model. The average daily evapotranspiration varied starting over 1 mm/day in autumn months to over 7 mm/day in summer season. The measured data were used to assess the dependence of evapotranspiration on metheorological phenomena recorded on nearby metheorological station. For example, regression models of relative humidity showed an exponential dependance with coefficient of determination R2 = 0,8. To determine the potential evapotranspiration, three empirical methods presented in theoretical part of this theses were used. After calibrating the equations of all methods, the determined potential evapotranspiration was compared with to the measured values using regression models. The highest value of the coefficient of determination was achieved with the linear regression of the Thornthwaite method, namely R2 = 0,75. The practical part of the thesis contains three design projects proposing the presented technology of wastewater disposal for different facilities in the Czech republic.

Keywords

Odpadní voda, cirkulace odpadních vod, jímka s vypařovacím záhonem, evapotranspirace, transpirace, Wastewater, wastewater circulatioin, sump with evaporation bed, evaporation bed, evapotranspiration, transpiration

Citation

ŠKARPA, P. Přírodě blízký systém likvidace odpadních vod prostřednictvím výparu do atmosféry [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. 2024.

Language of document

cs

Study field

bez specializace

Comittee

Ing. David Fína (člen) doc. Ing. Roman Výleta, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Daniel Marton, Ph.D. (místopředseda) doc. Ing. Jitka Malá, Ph.D. (člen) Ing. Veronika Sobotková, Ph.D. (člen)

Date of acceptance

2024-01-30

Defence

Student představil komisi téma a obsah svojí diplomové práce s názvem Přírodě blízký systém likvidace odpadních vod prostřednictvím výparu do atmosféry. Prvně student poukázal na existující legislativu týkající se daného tématu. Dále vysvětlil pojem evapotranspirace a další důležité pojmy. Následně student prošel přílohy/výkresy je ho práce a vysvětlil prezentované poloprovozní modely a přednesl výsledky naměřených výparů. Dotazy oponenta: 1. Uvádíte, že by dle Vodního zákona neměly být bezodtokové jímky řazeny mezi vodní díla. Mohly by být takové stavby dotčeny jinými zákony z oblasti životního prostředí? Zákon o odpadek upravuje kaly a jakým způsobem se s nimi má nakládat. 2. Praktická část neobsahuje zmínku o tom, jakým druhem rostlin byly oba modely osázeny nebo jaké rostliny je vhodné použít. Mají v tomto případě rostliny vůbec podstatný význam? Rostliny mají význam, sukulenty by nefungovaly tak dobře jako mokřadní rostliny. Předpokladem je, že mokřadní rostliny vypařují nejvíce vody. Stěny vypařovacích záhonů jsou tvořeny pytli, které nemůžeme trhat, aby se vysadili jiné rostliny než travní porost. 3. Který faktor má podle vašich výsledků nejvýznamnější vliv na evapotranspiraci? Největší vliv má nasycení záhonu vodou, vyhodnocení je orientování na předvídatelnost nikoliv na stupeň ovlivnění. Řekl bych ale, že to bude intenzita záření nebo teplota. 4. Proč bylo pro náplň modelů použité prané těžené kamenivo, když náplň laboratorních modelů je stavební recyklát? Stavební recyklát je zadarmo, a proto byl využit pro stavbu modelu na pozemku, naopak u vertikálních systémů je prané kamenivo ověřeno. 5. Pro jak velké producenty by mohlo být teoreticky možné využít navržený systém bezodtokové likvidace odpadních vod? Neexistuje hranice, je potřeba smýšlet dle hierarchie vodního zákona, pokud je poblíž kanalizace, musíme se připojit, pokud není, tak musíme najít blízkou čov, která odpadní vody vyčistí. Tento návrh připadá v úvahu až v případě, kdy tyto podmínky nelze splnit. Dotazy komise: Ot.: Můžete znovu pospat princip? Takže velikost se odvíjí od množství vody, kterých se chci zbavit? Od.: Student vysvětlil postup čištění vody v navrženém systému. Žumpa je levnější, ale vyvážení něco stojí, zde můžeme vodu využít ke splachování. Ot.: Jak navrhnete velikost záhonu? Od.: Zatím není uvažováno, že by záhon měl vypařovat všechnu vodu, a proto je ta velikost menší. Dejme tomu, že jste 2x do měsíce na chatě se 3mi lidmi, takže musíte stanovit množství vody za rok a podle množství evapotranspirace v rámci letních měsíců se odvine plocha záhonu. Vstupují do toho ale i srážkové události. Ot.: Jsou nějaké požadavky na kvalitu vody, která přitéká na ten záhon a zda zde nemůže docházet k hygienickým závadám? Od.: Na záhon musí přijít co nejméně nerozpuštěných látek, aby se neucpal, ale biologické čištění probíhá až v tom záhoně, kde roste biofilm a díky skrápění je voda provzdušněná a dochází k odbourávání dusíku. V legislativě ale není uvedeno, jaké kvality mají mít vody na přítoku a odtoku ze záhonu.

Result of defence

práce byla úspěšně obhájena

Document licence

Přístup k plnému textu prostřednictvím internetu byl licenční smlouvou omezen na dobu 1 roku/let