První realizace membránové ČOV v ČR

obrázek
Účelem tohoto článku je seznámení odborné veřejnosti s postupem realizace s dosud největší komunální ČOV v ČR s membránovou separací kalu, kterou dodávala společnost ASIO, spol. s r.o. v roce 2010 jako generální dodavatel, včetně projektových a stavebních prací.

První realizace membránové ČOV v ČR

Požadavek na výstavbu ČOV vznikl na základě záměru soukromého investora, který řeší výstavbu jedenácti bytových a dvou polyfunkčních domů v lokalitě na okraji obce Chýně. Prvotní varianta řešení napojení odpadních vod na stávající obecní čistírnu ztroskotala na její omezené kapacitě. Druhá varianta návrhu byla klasická komunální čistírna s terciárním stupněm. Tato varianta technologie by byla schopna plnit přísné limity, avšak na hraně svých možností. Ovšem doplňující investorův požadavek na zmenšení čistírny na 350 m2 celkové plochy pozemku již definitivně rozhodl o použití membránové technologie. Tento návrh vyřešil jak problém minimalizace potřebné plochy, úspora řešila téměř 100%, tak i požadavky na velmi nízké koncentrace znečištění odtoku.

Popis návrhu ČOV
ČOV je navržena v celkové kapacitě na 1850 EO s průměrným přítokem 275 m3/den a s maximálním hodinovým průtokem 33 m3/hod . Odpadní voda převážně splaškového charakteru z oddílného systému kanalizace přitéká do vstupní čerpací stanice (ČS). ČS je vlivem značného zahloubení přívodní stoky řešena jako samostatný objekt umístěný v těsné blízkosti monobloku ČOV. Je vybavena hrubým česlicovým košem a dvěma čerpadly. Odpadní voda je čerpána přes jemné strojní česle o velikosti ok 1 mm do denitrifikační sekce. Odsud odtéká odpadní voda gravitačně do nitrifikační části, která je vybavena jemnobublinnými provzdušňovacími elementy a dávkováním koagulantu pro srážení fosforu. Z této části je odpadní voda čerpána do membránové sekce, kde dochází k separaci aktivovaného kalu a vyčištěné vody. Vyčištěná voda je čerpána do Litovického potoku přes, do objektu včleněnou, čerpací stanicí.
Přebytečný aktivovaný kal je čerpán na „spirálový dehydrátor“ (strojní odvodňovací zařízení), který odvodněný kal ukládá do přistaveného kontejneru.

Protože se objekt ČOV nachází v těsné blízkosti obytných budov bylo navrženo i čištění vzduchu přes PCO jednotku. Toto zařízení pracuje na principu fotokatalytické oxidace biologicky rozložitelného znečištění. Navržená kapacita zařízení 1000 m3/hod. plně pokrývá veškerou potřebu vzduchu pro všechny dmychadla ČOV.

Etapy zprovoznění
Z důvodů etapovitosti výstavby bytových domů se počítá s přibližně stejnou etapovitostí
i u náběhu ČOV. V první etapě byly vybudovány kompletní stavební objekty a dodána značná část technologie. S navyšováním počtu připojených obyvatel se budou dodávat i příslušné membránové moduly. U poslední čtvrté etapy, která má být uvedena do provozu v roce 2015, bude zprovozněna celá ČOV tj. celá druhá linka, včetně kalového hospodářství.

Typ použitého systému MBR a očekávané parametry na odtoku
Vzhledem k naším dlouholetým zkušenostem jsme si pro tuto první větší dodávku zvolili deskové membrány siClaro® od firmy MARTIN Systems AG, se kterými naše společnost ASIO, spol. s r.o. již 10 let spolupracuje. Konkrétně byl použit model FM 6123 o rozměrech L/B/H 1917/608/1910 mm, váze 400 kg s plochou membrán 225 m2, viz foto na titulní straně. Tento systém jsme si vybrali na základě tříletého provozního testu, kdy jsme testovali mnoho ostatních systémů, a to zejména z důvodů:
 

  • membrány používány již více než 12 let, počet prodaných modulů – 16.000 ks,
  • není potřeba žádný zpětný proplach, tudíž menší periferie a žádné uskladnění chemikálií na ČOV (bezpečnostní předpisy, atd.),
  • membrány jsou tepelně vařeny, ne lepeny,
  • nejsou přítomny žádné flexibilní části, které by podléhaly únavě materiálu,
  • malé modulové jednotky s obsahem 6,25 m2 = malé náklady na výměnu modulu (doba výměny max. 1 hod),
  • optimální čištění vzduchem mezi konkrétně nastavenými vzdálenostmi desek modulů,
  • dlouholetá garance životnosti, 5 až 8 let,
  • více jak 1 000 referenčních dodávek na světě.
 Systém deskových membrán se nám jeví jako nejlepší řešení pro menší a střední čistírny tj. cca do 10 000 EO, protože, i když je cenově o něco náročnější než vláknové systémy, umožňuje jednodušší provoz a údržbu.

Tab.1 Odtokové parametry

Parametry znečištění na odtoku Hodnoty p
[mg/ l]
Hodnoty m
[mg/ l]
Očekávané hodnoty
BSK5 9 18 5
CHSKCr 45 90 40
NL 2 5 0 (2)
NNH4 10 20 8
Pcelk 2 6 1


Regenerace MBR

Během provozu se na povrchu membrán vytváří tenkovrstvé povlaky, které na jedné straně zvyšují separační schopnost, ale na druhé straně snižují hydraulickou kapacitu. Aby se odpor udržoval nízký, zařazuje se každých 10 minut automaticky 1minutová uvolňovací fáze. Při ní se zastaví odtah filtrátu, zatímco vnášený "oplachovací" vzduch "odírá " povlaky, které přilnuly.

Přibližně po roce se na povrchu membrán vytvoří povlak, který je třeba chemicky odstranit. Jako čistící prostředky se užívají chlornan sodný k odstranění biologických povlaků a kyselina citronová k odstranění vysrážených solí (sclaing). Čištění probíhá tak, že se jedna jednotka vytáhne pomocí jeřábu a vloží se do regenerační komory, zatímco ostatní krátkodobě zajišťují plný výkon s vyšším průtokem. Recirkulace filtrátu během fáze působení současně i desinfikuje potrubní systém. Použité chemikálie jsou dávkovány v malých množstvích a po čištění jsou bez účinku. Na konci každého čištění se chemikálie zneutralizují a přečerpají se do zásobníku kalu nebo do vyrovnávací čerpací stanice. Tak nedochází k znečištění životního prostředí. Chemická regenerace zpravidla zajistí původní výkon MBR.

Závěr
Z hlediska investičních nákladů lze říci, že vyšší investice do technologie MBR jsou v celku úspěšně kompenzovány rapidním snížením objemů nádrží, které je dosažitelné díky možnosti zvýšení koncentrace aktivovaného kalu. Celkové navýšení investičních nákladů pro tuto čistírnu bylo cca 1,5 mil. Kč. I tak investiční náklady na celou akci nepřekročí 16 mil. Kč, tj. 9000 Kč/EO.

Neoddiskutovatelnou pravdou je navýšení provozních nákladů, které se ovšem od komerční čistírny liší pouze spotřebou elektrické energie, k zajištění vzduchu potřebného pro kontinuální čištění membrán. U této velikosti se jedná o navýšení cca o 140 kWh/den. Dále pak náklady na chemické čištění, které se pro danou velikost odhadují na 20 – 30 tisíc korun v závislosti na skutečné době mezi regeneracemi. Nakonec snad jen náklady na výměnu membrán po skončení jejich životnosti. Ovšem předpokládaná životnost membrán je více než 10 let a ruku na srdce, kolik dosazovacích nádrží prochází za podobnou dobu rekonstrukcí. Porovnání dvou návrhů z hlediska provozních nákladů může být velmi zavádějící. Skutečné hodnoty budou známé až ze zkušebního provozu. Nicméně odborným odhadem nám vychází navýšením 300 tis. Kč/ rok tj. cca 3 Kč/m3.

Z hlediska kvality vyčištěné vody nemusíme dlouho polemizovat, abychom našli nesporné výhody na straně MBR. SiClaro® proces byl vyvinut pro moderní, vysoce účinné čištění odpadních vod. Přitom se kombinuje známé čištění aktivací s ponořenou filtrací membránami. Ve srovnání s normálním aktivačním čištěním odpadá nejen dosazovací nádrž, ale i další úpravy jako UV-desinfekce, písková filtrace atd., protože částice, bakterie a prakticky skoro všechny viry se zadržují membránami. Tím se jen jedním procesním krokem dosahuje vysoká kvalita na odtoku, která umožňuje opětovné využití vyčištěné odpadní vody jako vody užitkové. Navíc zadržováním všech tuhých částic vznikají vysoce specializované biomasy se širokým spektrem obsažených bakterií, které zajišťují výtečnou stabilitu provozu.

Doufám, že díky této první realizaci v ČR dojde k odbourání některých mýtů, se kterými se membránové procesy u nás v praxi potkávají. Jak je vidět, lze membránovou čistírnu, včetně kalového hospodářství a jedinečného systému čištění vzduchu dodat za přijatelné a ekonomicky srovnatelné investiční náklady jako běžnou komunální čistírnu. A tak doufám, že ani mírně vyšší provozní náklady nebudou bránit v rozvoji této technologie na našem území. Tato technologie je jednoznačným posunem k vstřícnému přístupu k životnímu prostředí.

Ing. Milan Uher


 

Kontakty

ASIO, spol. s r.o.
Kšírova 552/45
619 00 Brno
ID datové schránky: 9nwzka6

ASIO NEW, spol. s r.o.
Kšírova 552/45
619 00 Brno
ID datové schránky: z9g8vaw

tel.: 548 428 111
e-mail: asio@asio.cz