Aktuální vydání

celé číslo

07

2021

Automatizace řízení dopravy a infrastruktury, nabíjecí stanice, autonomní vozidla

celé číslo

Kompletní sortiment měřicí techniky pro čistírny odpadních vod

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.)