Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Industrializace a růst populace během několika posledních desetiletí vedly k obrovskému znečištění povrchových vod. Proto byly v mnoha zemích zpřísněny zákony týkající se ochrany vody. Splnění zákonných nařízení znamená růst počtu a účinnosti čistíren odpadních vod. Průběžné monitorování procesů čištění zajišťuje, aby klíčové procesy, tj. omezení koncentrace uhlovodíků, dusičnanů a fosfátů, byly mnohem efektivnější jak ve velkých, tak i v malých čistírnách vod. Jedinou cestou k tomu je investovat do techniky měření a řízení, v ideálním případě od dodavatele, který ji nabízí v kompletním sortimentu.
Vyspělé řízení čistíren odpadních vod je předpokladem pro zvýšení jejich účinnosti a úspory energie, chemických činidel a dalších přímých nákladů. Klíčem je ovšem spolehlivé měření. Měřicí a vzorkovací systémy, analyzátory a další technika od společnosti Endress+Hauser pomáhají při zlepšování účinnosti procesu čištění.
Odstraňování organických složek z odpadních vod
V aktivačních nádržích je možné působením bakterií v aktivovaném kalu z odpadní vody téměř úplně odstranit všechny biologicky rozložitelné složky. To vyžaduje dostatečný přísun kyslíku provzdušňováním. Pro řízení tohoto procesu je potřebné nepřetržitě měřit zákal a koncentraci kyslíku v aktivační nádrži. Nedostatečná koncentrace kyslíku způsobí neúplné odstranění organických látek a naproti tomu příliš velké množství kyslíku zvyšuje náklady – provzdušňování je totiž energeticky náročný proces. Správné měření obsahu kyslíku a řízení provzdušňování tedy přinášejí:
-
snížení nákladů na energii pro dmychadla,
-
vyloučení dalších nákladů, které by vznikly při překročení limitních hodnot obsahu organických látek na výstupu čistírny.
Obsah rozpuštěného kyslíku se měří pomocí různých senzorů (optické, elektrochemické) a převodníku Liquisys M. Převodník CM442 se snímačem CUS51D pracuje na principu čtyřpaprskové optické soustavy s pulzním zdrojem infračerveného světla a s automatickou kompenzací znečištění. Senzor přijímá signál jak pod obvyklým úhlem 90°, tak pod úhlem 135°. Tím se významně zlepšuje přesnost měření v médiích s velkým zákalem. Je speciálně navržen pro řízení provzdušňovacích systémů.
Biologická úprava vody
Odstraňování amoniaku a dusičnanů
Dusíkaté látky se odstraňují kombinovaným procesem nitrifikace a denitrifikace. Kromě teploty a hodnoty pH jsou důležité stáří kalu a koncentrace rozložitelných organických složek. K plnému využití denitrifikační kapacity čistírny je užitečné nepřetržité měření koncentrace dusičnanů na výstupu předřazeného stupně, podle níž se reguluje cirkulace odpadní vody do denitrifikační nádrže. Pro toto měření je možné použít optické senzory Viomax CAS51D s čtyřkanálovým převodníkem Liquiline CM442 (obr. 1).
Odstraňování fosfátů
Velká koncentrace fosfátů na odtoku čistírny vod vede k bujení řas v řekách a jezerech. Proto musí být fosfáty během procesu čištění odstraněny dávkováním chemických srážecích činidel, jako je chlorid železitý. Znečištění odpadní vody fosfáty však velmi kolísá, proto dávkování přímo úměrné průtoku není efektivní. Nepřetržité měření koncentrace fosfátů zajišťuje optimalizované dávkování chemikálií a přispívá k finančním úsporám. Řízené odstraňování fosfátů vede také k omezení vývoje kalu, což rovněž představuje další snížení nákladů na jeho zpracování.
Chemické analyzátory, jako CA71PH, včetně techniky pro přípravu vzorků, měří správné hodnoty koncentrace fosfátů, potřebné k průběžnému efektivnímu dávkování chemikálií.
Kalové hospodářství
V čistírnách odpadních vod je třeba manipulovat s velkým množstvím kalu. Kal musí být odstraněn v primární usazovací nádrži, je recirkulován jako aktivovaný kal v biologickém stupni úpravy a oddělen od upravené vody v sekundární usazovací nádrži.
Většina zemí má velmi přísné předpisy týkající se maximálního obsahu částic kalu na výstupu z čistírny odpadních vod. Likvidace kalu odloučeného z vody je důležitým faktorem finančních nákladů a v budoucnu bude stále dražší.
Primární usazovací nádrž
K zajištění účinné úpravy vody je třeba odstranit primární kal. Důležité je zajištění koncentrace kalu alespoň 1,5 až 2 %, protože nižší koncentrace vedou k neúměrně vysokým nákladům na odvodnění kalu.
Pro měření koncentrace tuhých látek přímo v kalovém potrubí jsou nejvhodnější optické senzory CUS41 nebo CUS51D. Lze je snadno použít k vypínání čerpadla při snížení koncentrace kalu. K měření hladiny kalu v primární usazovací nádrži se doporučují ultrazvukové hladinoměry, např. CUS71D (rozhraní voda-kal) s převodníkem Liquiline CM442, protože nepřichází do přímého kontaktu s problematickým produktem a nemá žádné mechanické části, které by mohly být blokovány usazeninami.
Sekundární usazovací nádrž
Kal shromážděný v sekundární usazovací nádrži je jiný než kal v primární usazovací nádrži. Důležité je řízení čerpadla a monitorování koncentrace kalu. Často jsou potřebné i další funkce: je třeba znát rovněž způsob sedimentace, kvalitu kalu a jeho stáří. Tyto informace lze získat pomocí tzv. kalového profilu, k jehož stanovení se používá např. optický senzor CUC101, který měří různé koncentrace kalu mezi dnem usazovací nádrže a hladinou vody.
Vyhnívání kalu
Výroba bioplynu ve vyhnívací nádrži vede ke snížení nákladů. Je-li kal dobře upravován, z bioplynu lze získat až 60 % elektrické energie potřebné k provozu čistírny odpadních vod. Je třeba udržovat stabilní koncentraci kalu, teplotu a hodnotu pH.
Počátkem jakéhokoliv zpracování kalu je jeho zahuštění. K tomu jsou využívány statické zahušťovací nádrže, odstředivky nebo flotační cely. Primární kal a přebytečný kal se mísí s koagulačním činidlem. Přidáním chemických přísad je udržována hodnota pH tak, aby metanové bakterie pracovaly co nejefektivněji. Oba parametry, pH a koncentrace kalu, jsou průběžně měřeny v kalovém potrubí, které vede do vyhnívací nádrže.
Kal je ponechán ve vyhnívací nádrži po dobu přibližně 28 dní při teplotě mezi 40 a 50 °C, podle použitého procesu. Během této doby je kal neustále uváděn do oběhu. Za méně vhodných podmínek má kal ve vyhnívací nádrži tendenci vyvíjet pěnu. Nejhorší případ nastane, otevře-li se bezpečnostní ventil a pěna znečistí instalaci v horní části vyhnívací nádrže. Aby takováto situace nenastala, často se používá kromě hydrostatického měření výšky hladiny ještě měření hladiny pěny např. radarovým hladinoměrem Micropilot M FMR 230, takže je možné včas zahájit kroky k odpěnění obsahu nádrže, a vyhnout se tak ztrátám při výrobě bioplynu.
Odvodnění kalu
Vyhnilý kal obsahuje přibližně 95 % vody. Dříve než může být uložen na skládce nebo spálen, musí být odvodněn v zahušťovacích nádržích, kalolisech nebo odstředivkách.
Všechny zahušťovací procesy obvykle vyžadují dávkování flokulačního činidla, které je řízeno podle měřeného objemového průtoku a výsledků měření koncentrace kalu. Přesné dávkování je důležité, protože příliš velké dávky zvyšují náklady na chemická činidla a snižují efektivnost odvodnění.
Závěr
Společnost Endress+Hauser dodává měřicí a automatizační techniku pro všechny typy čističek odpadních vod. Sortiment zahrnuje přístroje pro měření polohy hladiny, průtoku, tlaku, teploty, fyzikálně-chemickou analýzu vody, převodníky, zapisovače, zobrazovače a další komponenty. Endress+Hauser ale nabízí více. Systém FieldCare z kategorie PAM (Plant Asset Management) usnadňuje uvedení přístrojů do provozu, monitorování jejich stavu a přístup k diagnostickým informacím. Firma navíc poskytuje komplexní inženýrské služby pro integraci provozních přístrojů do všech příslušných řídicích systémů a jejich servis.
Obr. 1. Čtyřkanálový převodník Liquiline CM442 umožňuje připojit až dva senzory Memosens (např. k měření zákalu, pH, ORP, obsahu rozpuštěného kyslíku, fosfátů apod.)