Aktuální vydání

celé číslo

07

2021

Automatizace řízení dopravy a infrastruktury, nabíjecí stanice, autonomní vozidla

celé číslo

Přístrojová technika pro moderní vodohospodářství

Dobře fungující veřejná síť pro zásobování pitnou vodou je životně důležitá. Původ a kvalita surové vody používané při úpravě pitné vody se v různých částech světa liší. Nezávisle na tom je od všech vodáren požadováno udržení prvotřídní kvality a stále efektivnější provoz.
 
Pro dodavatele pitné vody to znamená optimalizovat technologické procesy, používat standardizované postupy analýzy v souladu s požadavky nejnovějších směrnic pro pit­nou vodu a snižovat náklady pomocí strategie preventivní údržby a zvýšené provozní bezpečnosti.
 

Voda není všude stejná

 
Obsah znečišťujících látek v surové vodě se mění podle odběrového místa. Spodní voda má obvykle dobrou kvalitu, protože přírodní sedimentační filtrace nežádoucí látky zadržu­je. Avšak i ta musí být kontrolována a upra­vována, aby mohla být dodána odběratelům v kvalitě vyhovující normě.
 
Použití povrchových vod vyžaduje více­stupňovou úpravnu vody. Ve všech odběrných místech je nezbytné dodržovat bezpečnostní opatření k zajištění jejich včasného odstave­ní při výskytu znečištění.
 

Spodní voda

 
Provoz studní vyžaduje měření výšky hla­diny, tlaku a průtoku. K měření výšky hladiny ve studnách se do vodicích trubek velmi ma­lých průměrů instalují hydrostatické lanové sondy. Pro tuto úlohu je velmi vhodný hyd­rostatický snímač polohy hladiny Waterpilot FMX 167 od společnosti Endress+Hauser (obr. 1).
 
Hydrostatické měření výšky hladiny v kombinaci s měřením průtoku a tlaku se používá ke stanovení výkonu čerpadla. Pro registraci požadovaných parametrů a provádění výpočtů je vhodný např. vícekanálový bezpa­pírový zapisovač Ecograph T (obr. 2) vyba­vený datovým záznamníkem, matematický­mi funkcemi a opatřený robustním pouzdrem.
 
Tam, kde hrozí nebezpečí vniknutí zne­čišťujících látek do zdroje vody, je podstat­ná kontrola její kvality. Vhodnou metodou je měření zákalu. V případě přívalových dešťů se doporučuje uzavřít studnu, jakmile zákal dosáhne hodnoty 0,3 NTU. Tím se vyloučí nadměrné náklady na úpravu vody z důvodu znečištění surové vody. Důležitým paramet­rem monitorování kvality vody ve studnách je rovněž obsah dusičnanů, zvláště jestliže se studna nachází v blízkosti oblasti s intenzivní zemědělskou činností.
 
Společnost Endress+Hauser nabízí kom­pletní řadu přístrojů pro analýzu vody. Spe­ciálně pro použití ve zdrojích vody byly vyvinuty sondy k měření obsahu dusičnanů a organické zátěže, které využívají absorp­ci UV záření.
 

Povrchová voda

 
Kvalita surové vody z vodních nádrží a toků se podstatně liší podle klimatu, roční­ho období a jiných faktorů životního prostředí, jako jsou zemědělské využití krajiny, prů­myslová činnost a vliv osídlení. Pro obsluhu odběrového místa je kromě zajištění množ­ství vody naprosto nezbytná kontrola alespoň několika základních parametrů kvality vody.
 
Standardní parametry jsou měření zákalu, pH a teploty. Pomocí nich se ověřuje vhod­nost odběrových míst povrchové vody, aby byla úpravna chráněna před velkým znečiště­ním, které by znamenalo enormní náklady na úpravu vody. Často měřenými parametry jsou rovněž vodivost a obsah kyslíku. Rostoucí vo­divost vede k včasnému rozpoznání přítoku problémové, potenciálně znečištěné vody, za­tímco snížený obsah kyslíku je včasným in­dikátorem zvýšeného obsahu mikroorganis­mů. Všechny tyto prametry lze měřit sníma­či ze sortimentu společnosti Endress+Hauser.
 

Úprava vody

 
Surová voda je pokaždé jiná – a proto musí být také pokaždé jiný proces její úpra­vy na vodu pitnou. Vždy zahrnuje odstraně­ní bakterií, virů a parazitů a také separaci dusičnanů, pesticidů, herbicidů a dalších an­tropogenních látek, které jsou v pitné vodě nežádoucí.
 

Flokulace, sedimentace a filtrace

Flokulace se používá k vytvoření odluči­telných částic přidáním flokulačního činidla. Flokulační činidla jsou dávkována podle ob­jemu a zákalu na vstupu a zákalu na výstupu z flokulačního filtru.
 
Senzor zákalu CUS 31 v kombinaci s převodníkem Liquisys M zajišťuje spo­lehlivé měření, které není citlivé na ruši­vý vliv ulpívajících bublin plynů. Jsou-li pevné částice odlučovány pomocí flokulač­ní filtrace, filtr musí být pravidelně propla­chován. Signál k propláchnutí se určuje na základě vyhodnocení výšky hladiny a rozdí­lu tlaků před filtrem a za ním. Pro otevřené filtry dodává Endress+Hauser různé měřicí systémy pro měření polohy hladiny – zpra­vidla na principu bezkontaktního ultrazvukového měření.
 
Prosonic M FMU 40 (obr. 3) je oblíbený ultrazvukový hladinoměr v kompaktním pro­vedení, finančně nenáročný a spolehlivý díky dokonalému vyhodnocení signálu s využitím funkce obalové křivky.
 
Kromě toho Endress+Hauser nabízí pře­vodníky tlaku a rozdílu tlaků pro měření výš­ky hladiny a sledování zanesení filtru.
 
Velmi důležitý krok v procesu flokulace je zpětné proplachování filtru. Je třeba správně stanovit nejen čas proplachování, ale i jeho dobu, a ještě důležitější než doba proplachová­ní je rychlost protlačování vzduchu a vody fil­trem. Pro měření množství vody lze doporučit např. elektromagnetický průtokoměr Promag 50W. Také pro měření množství vzduchu má společnost Endress+Hauser k dispozici mno­ho různých průtokoměrů: kromě tradičních clonových průtokoměrů jsou to rovněž vírové a termické průtokoměry. Pro stanovení správ­ného okamžiku ukončení zpětného proplacho­vání lze použít zákaloměr instalovaný v okru­hu vody pro zpětné proplachování.
 

Dezinfekce

Dezinfekce likviduje patogenní mikroor­ganismy a zabraňuje následné kontaminaci vody v distribuční síti. Protože většina pro­cesů používaných k dezinfekci má oxidač­ní schopnost, vícestupňová dezinfekce po­máhá také při eliminaci železa, hořčíku a ji­ných kovů.
 
Nejrozšířenější dezinfekční prostředek je chlor. Podle místní dostupnosti a předpisů se používá plynný chlor nebo chlornan. V úprav­nách vody jsou také používány oxid chloričitý, ozon a UV záření. Zatímco oxid chloričitý za­jišťuje dlouhodobou ochranu v distribuční síti, ozon a UV záření vyžadují přídavek chloru. Efektivitu těchto procesů určují jejich potřeba, doba kontaktu a dávka. To znamená, že je třeba měřit průtok a kvalitu vody na vstupu, množ­ství chemikálie a její koncentraci. Často jsou při tom používány elektromagnetické nebo ultrazvukové průtokoměry Endress+Hauser.
 
V úpravnách pitné vody se využívá také měření průtoku z vnější strany potrubí. Fir­ma Endress+Hauser je aktivní i v této oblas­ti. Nový Prosonic Flow 91W s vylepšeným rozpoznáváním a vyhodnocováním signálu umožňuje použít tuto metodu i na trubkách se sklolaminátovou stěnou.
 
Hmotnostní průtokoměr Proline Promass lze použít pro plyn a kapaliny při velké přes­nosti měření průtoku a hustoty, což zajišťuje správné dávkování chemikálií. Řada analy­zátorů Endress+Hauser poskytuje informace o kvalitě vody, díky nimž je dezinfekce efek­tivní. Při dezinfekci se uplatňuje měření ob­sahu rozpuštěných organických látek, zákalu, koncentrace volného chloru, celkové koncen­trace chloru, koncentrace oxidu chloričitého, pH a oxidačně-redukčního potenciálu.
 

Finální úprava, skladování a distribuce vody

 
K vyrovnání kolísání spotřeby, k udržení správného rozsahu tlaku a k udržování záso­by vody např. pro případ rozsáhlého požáru jsou obvykle využívány výškové vodojemy, umístěné na vhodných místech v distribuční síti. Obsluhu velkých vodojemů kromě mě­ření a regulace hladiny vody usnadňuje také měření průtoku. V distribuční síti mají rozho­dující význam měření průtoku (detekce úni­ků) a měření tlaku.
 

Finální úprava vody v odvápňovacím stupni

Větší koncentrace iontů vápníku a hořčí­ku, které způsobují tvrdost vody, nepředsta­vuje žádné nebezpečí pro zdraví konzumen­tů, ale poškozuje některé spotřebiče – domácí ohřívače vody, pračky apod. Existuje mnoho různých odvápňovacích procesů, jejichž pou­žití závisí na specifických vlastnostech upra­vované vody.
 
Dekarbonizace odstraňuje z vody hydro­genuhličitanové ionty a současně upravuje její tvrdost. V rychlých dekarbonizačních proce­sech se používají reaktory s plovoucím ložem z křemenného písku. Voda je přiváděna do re­aktoru spolu s vápenným mlékem. Přídavkem vápenného mléka jsou hydrogenuhličitanové ionty neutralizovány a vysráží se nerozpustný uhličitan vápenatý. Vysrážení uhličitanu vápe­natého je registrováno zvýšením plovoucího lože, které je způsobeno rostoucí zátěží pev­ných částic v reaktoru. Pro stanovení okamži­ku, kdy se mají pevné částice odstranit, je ur­čeno ultrazvukové měření výšky kalu.
 

Skladování a distribuce

Pro zajištění spolehlivé ochrany pitné vody a její kvality musí vodárenské věže a rezer­voáry splňovat mnoho požadavků. Jde čas­to o bezobslužné technologické celky a údaje o změně výšky hladiny, tlaku, průtoku a kva­lity vody je třeba přenášet dálkově do centrál­ního dispečinku.
 
V distribuční síti vody je primárně poža­dováno měření tlaku a průtoku. Tato měře­ní jsou nezbytná pro účtování, detekci úni­ků a monitorování tlakové ztráty v potrubí. V rozsáhlých distribučních sítích může být požadováno opakované chlorování buď v po­mocných skladovacích nádržích nebo v tla­kových stanicích.
 
K měření průtoku v obchodním styku se používají elektromagnetické průtokoměry a konvenční vodoměry. Endress+Hauser na­bízí Promag 50W s typovou zkouškou pro ob­chodní měření, který lze buď ověřit na místě, nebo je dodán již zkalibrovaný v kalibračním středisku společnosti Endress+Hauser a zá­kazník jej obdrží zaplombovaný a s potřeb­ným certifikátem.
 
Cyklus kontroly kvality lze v distribuční síti opakovat snímačem Liquisys M CLM 253 a senzorem pro měření celkové koncentrace chloru CCS120 nebo senzorem koncentra­ce volného chloru CCS142D s převodníkem Liquiline CM442.  K monitorování sítě z hlediska kolísání tlaku nabízí Endress+Hauser např. snímače tlaku Cerabar.
 

Připojení na provozní sběrnici

 
Společnost Endress+Hauser nabízí k větši­ně snímačů možnost připojení na nejvýznam­nější provozní sběrnice. Nejen to, společnost se sama aktivně podílí na vývoji v této oblas­ti techniky. Sběrnice totiž poskytuje mnohem více než jen přístup k datům z provozního pří­stroje. Je prostředkem k získání dalších infor­mací, které lze využít k optimalizaci provozu technologických celků, diagnostiky a řízení údržby. Společnost Endress+Hauser podpo­ruje také nový standardní nástroj pro správu instalovaných přístrojů FDT (Field Device Tool). Nabízí komplexní inženýrské služby pro integraci provozních přístrojů do všech příslušných řídicích a manažerských systé­mů ve zpracovatelském průmyslu.
 
Obr. 1. Hydrostatický snímač výšky hladiny Waterpilot FMX 167
Obr. 2. Bezpapírový zapisovač Ecograph T 
Obr. 3. Ultrazvukový hladinoměr Prosonic M FMU 40
Obr. 4 Coriolisův hmotnostní průtokoměr Proline Promass