Granulovaná biomasa pre menšie a stredné zdroje odpadových vôd

16. 11. 2023

Čistírny odpadních vod

Abstrakt

Technológia aeróbnej granulovanej biomasy AS-GranBio® je prelomová technológia biologického čistenia odpadových vôd, charakteristická významnými úsporami v spotrebe elektrickej energie a chemikálií a plnením aj tých najprísnejších odtokových limitov. Cieľom tohto príspevku je na príklade 3 čistiarní: ČOV Veľké Kostoľany (3 000 EO), ČOV Ratkovce (1 200 EO) a ČOV Zselicvölgy Hajmás (125 EO) demonštrovať jej využitie pre menšie a stredne veľké zdroje odpadových vôd. Príspevok sa zameriava predovšetkým na zhodnotenie dlhodobej prevádzky čistiarní z pohľadu odtokových parametrov s osobitým dôrazom na odstraňovanie fosforu. V závere príspevku sú predstavené nové projekty a realizácie tejto inovatívnej technológie, a to nielen na Slovensku ale i v zahraničí.

Úvod

Hovorí sa, že najlepšie nápady vznikajú pri pive a ani technológia aeróbnej granulovanej biomasy (AGS) nie je výnimkou. UASB reaktory s anaeróbnou granulovanou biomasou sú v čistiarenskej sfére známe už odnepamäti, avšak myšlienka vytvoriť granule aeróbne sa zrodila až v 90tych rokoch 20. storočia v hlavách dvoch profesorov Petra Wilderera a Marka van Loosdrechta počas nemeckého Oktoberfestu. Myšlienku ďalej rozvíjali a do reálnej podoby pretvorili výskumníci na Technickej univerzite v Delfte, ktorým sa v roku 2002 podarilo vytvoriť prvé stabilné aeróbne granule. Od tohto momentu nabrali veci rýchly spád a o 10 rokov neskôr sa v holandskom mestečku Epe slávnostne otvárala prvá ČOV s aeróbnou granulovanou biomasou. Dnes sa AGS právom označuje za technológiu 21.storočia so stovkou aplikácií po celom svete. Unikátnosť technológie spočíva v podstate samotných granúl, ktoré zabezpečujú lepšiu kooperáciu jednotlivých mikroorganizmov, čím tak vo výsledku zvyšujú účinnosť čistenia. Celý proces je navyše vedený v prospech rozvoja fosfor akumulujúcich organizmov (PAO), ktoré sa podieľajú na biologickom odstraňovaní fosforu. V prípade požiadavky na odstraňovanie tohto makronutrientu tak odpadajú náklady na dávkovanie zrážacieho činidla, čo pre ČOV predstavuje aj nemalý environmentálny benefit. Vďaka vyššej hmotnosti aeróbnych granúl v porovnaní s vločkovitým kalom prebieha separácia aktivovaného kalu od vyčistenej vody výrazne rýchlejšie a efektívnejšie, čím odpadá potreba dosadzovacej nádrže. Suma sumárum, technológia AGS je šetrnejšia k peňaženke prevádzkovateľa ako i k životnému prostrediu.

V našich končinách sa technológiu aeróbnej granulovanej biomasy snaží už niekoľko rokov presadzovať firma ASIO-SK, ktorá v minulosti realizovala vlastný výskum v oblasti granulovaného kalu. Dnes už patentovaná technológia AS-GranBio® má za sebou niekoľko úspešných realizácií, pričom jej využiteľnosť zahŕňa ako komunálnu, tak i vybranú priemyselnú sféru čistenia odpadových vôd, so zameraním na malé a stredne veľké zdroje do 10 000 EO. Na nasledujúcich stránkach budú predstavené vybrané aplikácie tejto inovatívnej technológie.

ČOV Veľké Kostoľany 3 000 EO

ČOV Veľké Kostoľany je vôbec prvou realizáciou technológie AS-GranBio®. Pôvodná čistiareň pre obec Veľké Kostoľany bola založená na technológií SBR v dvojlinkovom usporiadaní. Čistiareň dlhodobo nespĺňala požiadavky na odtokové parametre a intenzifikácia bola viac než nutná. Náklady spojené s rozšírením čistiarne však boli vysoko nad rámec rozpočtu obce a prevádzkovateľ sa tak dostal do zdanlivo neriešiteľnej situácie. Svetielko nádeje priniesla až firma ASIO-SK v podobe doposiaľ málo známej technológie aeróbnej granulovanej biomasy. Tá v plnej miere využila len jestvujúce objemy ČOV, čím tak obci ušetrila nemalé finančné prostriedky. Podrobnejší popis rekonštrukcie a nábehu ČOV boli prezentované v rámci príspevku „Rekonštrukcia obecnej ČOV Veľké Kostoľany pomocou AGS“ na konferencii Rekonštrukcie stokových sietí a čistiarní odpadových vôd v roku 2019 (1). Tento príspevok sa zameriava na zhodnotenie dlhodobej prevádzky ČOV od jej nábehu v januári 2019. 

Výsledky z dlhodobého monitoringu, ktoré sú znázornené na Obr. 2 naznačujú, že ČOV Veľké Kostoľany aj po 4 rokoch dosahuje stabilné odtokové parametre, ktoré sú v súlade s povolenými odtokovými limitmi. Aj napriek tomu, že úrady od ČOV nepožadujú odstraňovať fosfor, vďaka technológií AGS ČOV hravo spĺňa legislatívne požiadavky aj na ČOV nad 100 000 EO. Treba poznamenať, že na odstraňovanie fosforu prevádzkovateľ nepoužíva žiadne chemické činidlá a proces tak prebieha čisto biologickou cestou.

Vrásky na čele však prevádzkovateľovi stále spôsobuje neregulované vypúšťanie žumpových vôd, ktoré sa negatívne odzrkadľuje na kvalite vyčistenej vody (viď napr. odber z dňa 17.4.2023). Tento problém by mohol pomôcť vyriešiť projekt na navýšenie kapacity ČOV z pôvodných 3 000 EO na 3 900 EO, v ktorom sa počíta aj s napojením novovybudovaného satelitného mestečka.   

Tab. 1 Povolené odtokové limity pre ČOV Veľké Kostoľany

Obr. 2 – Odtokové parametre z ČOV Veľké Kostoľany

ČOV Ratkovce 1 200 EO

Chýr o novej spoľahlivo pracujúcej ČOV vo Veľkých Kostoľanoch sa rýchlo dostal do neďalekej obce Ratkovce. Tá po dobudovaní spoločnej kanalizácie s obcou Žlkovce nutne potrebovala navýšiť kapacitu jestvujúcej ČOV. Nový projekt počítal s výstavbou aktivačných nádrží pre 700 EO. Plány výstavby obcí však naznačovali, že v blízkej budúcnosti bude potrebné opätovné navýšenie kapacity až na 1 100 EO. Firma ASIO-SK prišla s riešením v podobe technológie AS-GranBio®, ktorá bola schopná v pôvodne naprojektovaných objemoch spracovať odpadové vody až od 1 200 EO. Slovo dalo slovo a v poradí druhá komunálna ČOV s technológiou AGS uzrela svetlo sveta začiatkom roka 2022.

Obr. 3 – Technológia AS-GranBio® – ČOV Ratkovce

Na základe prevádzkových skúseností získaných na ČOV Veľké Kostoľany sa podarilo technológiu AS-GranBio® vylepšiť do takej miery, že v Ratkovciach došlo k skráteniu nábehu ČOV z polroka na 1 mesiac. K rýchlejšiemu nábehu ČOV Ratkovce určite prispel aj fakt, že  na rozdiel od ČOV Veľké Kostoľany v tomto prípade nedochádza k  zvozu žumpových vôd, ktoré by nadmerne preťažovali čistiareň. Vďaka lepšej regulácií zaťaženia sa tak už do 3 týždňov podarilo dosiahnuť takmer úplnú nitrifikáciu. Zvýšené hodnoty N-NH₄ namerané na prelome rokov 2022 a 2023 boli pravdepodobne výsledkom vplyvu nižšej teploty a technologických úprav, ktoré sa však neskôr ukázali ako neefektívne. Treba podotknúť, že pre ČOV Ratkovce neboli stanovené žiadne limity na odstraňovanie akýchkoľvek foriem dusíka a aj tieto „zvýšené hodnoty N-NH₄“ sú v súlade s legislatívnymi požiadavkami na ďaleko väčšie čistiarne.

Napriek excelentným odtokovým parametrom z pohľadu organického a dusíkatého znečistenia, odstraňovanie fosforu na ČOV Ratkovce dlho pokrivkávalo. Analýza rozdielov v technologických procesoch ČOV Veľké Kostoľany a ČOV Ratkovce odhalila možnú príčinu tohto neduhu, a síce nadbytok kyslíka. Správna optimalizácia procesu prevzdušňovania takmer okamžite priniesla želaný efekt v podobe zníženia koncentrácie P_celk pod 1 mg/l. Pre samotného prevádzkovateľa ČOV Rakovce to bolo priam win-win riešenie, keď znížením prevádzkových nákladov na prevzdušňovanie sa dosiahlo zlepšenie kvality vyčistenej vody.

Tab. 2 Povolené odtokové limity pre ČOV Ratkovce

 

Obr. 4 – Odtokové parametre z ČOV Ratkovce

ČOV Zselicvölgy Hajmás 125 EO

Rok 2022 bol pre technológiu AS-GranBio® rokom úspešným. Len niekoľko mesiacov od nábehu ČOV Ratkovce bola do prevádzky uvedená ďalšia AGS ČOV, konkrétne v maďarskej obci Hajmás. Doposiaľ najmenšia ČOV tohto typu s kapacitou 125 EO tu slúži  pre potreby rekreačného centra Zselicvölgy. Toto malebné miesto s penziónom a reštauráciou láka návštevníkov aj chovom koní, vlastnou vínnou pivnicou či jazerom s možnosťou chytania rýb.

Obr. 5 – Technológia AS-GranBio® – ČOV Zselicvölgy Hajmás

Necelý mesiac od spustenia ČOV Zselicvölgy Hajmás boli dosiahnuté vynikajúce odtokové parametre, hlboko pod stanovenými limitmi. Ako si možno všimnúť v Tab. 4, sledované parametre zostali pomerne stabilné počas celej doby skúšobnej prevádzky. Pozornosť by sme chceli upriamiť predovšetkým na celkový fosfor, ktorého koncentrácia sa na konci skúšobnej prevádzky dostala až pod medzu detekcie. Aj tento výsledok je dôkazom o vysokom potenciáli technológie AGS odstraňovať fosfor biologickou cestou. Napriek chýbajúcim dátam z obdobia po skončení skúšobnej prevádzky, skúsenosti a odozvy od prevádzkovateľa ČOV sú aj naďalej viac než dobré.

Tab. 3 Povolené odtokové limity pre ČOV Zselicvölgy Hajmás

 

Tab. 4 Odtokové parametre z ČOV Zselicvölgy Hajmás (skúšobná prevádzka)

Nové projekty a realizácie

Od spustenia prvej AGS čistiarne vo Veľkých Kostoľanoch ubehli už 4 roky a záujem o túto inovatívnu technológiu neustále rastie. Do dnešného dňa pripravila firma ASIO-SK celkovo 21 projektov čistiarní s technológiou AGS AS-GranBio®, z ktorých 6 bolo preklopených do úspešných realizácií. Doposiaľ najväčšia a zároveň prvá priemyselná ČOV tohto typu bola navrhnutá pre VAS s.r.o. v Mojšovej Lúčke (10 160 EO), pričom do prevádzky bola uvedená v roku 2021. Najnovším prírastkom do rodiny čistiarní s granulovanou biomasou je komunálna ČOV pre obec Búč (1 600 EO), ktorej oficiálne spustenie je plánované na jeseň tohto roku.      

Obr. 6 – Projekty a realizácie technológie AS-GranBio®

Ako bolo ukázané na príklade ČOV Zselicvölgy Hajmás, technológia AGS AS-GranBio® sa pomaly dostáva aj za hranice Slovenska. Okrem vyššie spomínanej realizácie sa naši južní susedia môžu popýšiť aj druhou čistiarňou tohto typu, a to v obci Gelej na východe krajiny  (200 EO). Ďalší projekt bol pripravený pre kúpeľnú dedinku Bansko v Severnom Macedónsku (3 000 EO).

Záver

Na príklade 3 komunálnych čistiarní odpadových vôd preukázala technológia aeróbnej granulovanej biomasy AS-GranBio® bezpochyby svoje kvality. Aj niekoľko rokov od nábehu dosahuje prvá komunálna AGS ČOV stabilné odtokové parametre, ktoré sú v súlade s jej emisnými limitmi. Bolo dokázané, že pri správnom nastavení technologického procesu je technológia AS-GranBio® schopná odstraňovať fosfor na veľmi nízke koncentrácie, a to bez akéhokoľvek použitia chemických zrážadiel. Cielené nastavenie systému v prospech odstraňovania fosforu môže pre čistiareň priniesť aj nemalý benefit v podobe znížených nákladov na prevzdušňovanie. To v kombinácií s vynikajúcou kvalitou odtoku taktiež priaznivo pôsobí na životné prostredie. Na záver možno len dodať, že nové projekty čistiarní AS-GranBio® stále pribúdajú a my sa tešíme, že v blízkej dobe budeme môcť prezentovať ďalšie príklady našich úspešných realizácií.

Literatúra

1. KRATOCHVÍL : Rekonštrukcia obecnej ČOV Veľké Kostoľany pomocou AGS. Rekonštrukcie stokových sietí a čistiarní odpadových vôd. 11. bienálna konferencia. 15.-17. október 2019, Podbanské, Slovensko.

 

Ing. Michaela Majčinová

 

Tento článek byl publikovaný ve sborníku v rámci konference „Městské vody 2023“.