Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Diplomová práce
BRNO 2008
Jan Krištofík
2
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Vliv průmyslových odpadních vod na provoz ČOV Krnov Diplomová práce
Vedoucí diplomové práce:
Vypracoval:
Ing. Tomáš Vítěz
Jan Krištofík
Brno 2008
3
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Vliv průmyslových odpadních vod na provoz ČOV Krnov vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.
V Brně,dne 20.05.2008
………………………… Podpis diplomanta
4
PODĚKOVÁNÍ Rád bych touto cestou poděkoval především paní RNDr. Evě Šindelářové, bez jejíhož odborného vedení, znalostí a vstřícného přístupu by tato práce nemohla vzniknout. Rovněž děkuji všem ostatním, kteří mi poskytli potřebné zázemí či rady a které jsem opomenul jmenovat.
5
ABSTRAKT
Krištofík Jan. Vliv průmyslových odpadních vod na provoz ČOV Krnov. Diplomová práce. Brno, 2008.
Tato diplomová práce se zabývá posouzením vlivů průmyslových odpadních vod společně s odpadními vodami od obyvatelstva na městskou ČOV v Krnově. Bilancí současného stavu provozu na ČOV Krnov společně s analýzou množství a kvality odpadních vod jednotlivých průmyslových subjektů poukazuje na závažné problémy pramenící z podmínek současného provozu ČOV a skladby odpadní vody. Dále je snaha o přiřazení jednotlivých provozních problému ČOV určitému průmyslovému znečišťovateli Ze všech těchto zjištění se tato práce pokouší vyvodit doporučení, ať už pro jednotlivé subjekty, či komplexní řešení, jak tento, pro ČOV Krnov, problémový stav řešit.
klíčová slova: čistírna odpadních vod, průmyslové odpadní vody, škrobárna, kofola, BSK, aktivace, kalové hospodářství
ABSTRACT
Krištofík Jan. The impact of industrial sewage on the operation of a sewage plants in Krnov. Degrese work. Brno 2008.
This degrese work deals with an assesment of the impacts of the industrial sewage and sewage from the local inhabitants upon the municipal sewage plant in Krnov. By evaluating the contemporary conditions and by analysing the individual industrial polluters it tries to refer to some significant problems which concern the Krnov sewage plant. The closing chapter presents some recommendations/ based on the above given findings, how to solve the contemporary conditions in the future including the potencial problems.
key words: sewage plant, industrial sewage, starch factory, kofola, BSK, activation, dregs management
6
OBSAH 1.
2.
3.
ÚVOD A CÍL PRÁCE .................................................................................................8 1.1
ÚVOD .............................................................................................................................................. 8
1.2
CÍL PRÁCE ..................................................................................................................................... 10
SOUČASNÝ STAV PROVOZU ČOV KRNOV .....................................................11 2.1
ČISTĚNÍ MĚSTSKÝCH ODPADNÍCH VOD OBECNĚ ............................................................................. 11
2.2
ČISTĚNÍ PRŮMYSLOVÝCH ODPADNÍCH VOD OBECNĚ ...................................................................... 12
2.3
HODNOCENÍ SOUČASNÉHO STAVU ................................................................................................. 13
2.4
CELKOVÉ VYHODNOCENÍ SOUČASNÉHO STAVU- SHRNUT .............................................................. 17
TECHNOLOGICKÁ LINKA ČOV.........................................................................18 3.1
4.
3.1.1
Lapák štěrku............................................................................................................................. 20
3.1.2
Hrubé česle .............................................................................................................................. 20
3.1.3
Jemné česle .............................................................................................................................. 20
3.1.4
Lapák písku .............................................................................................................................. 21
3.1.5
Usazovací nádrž....................................................................................................................... 21
3.1.6
Původní aktivační nádrž........................................................................................................... 21
3.1.7
Nová aktivační nádrž ............................................................................................................... 22
3.1.8
Dosazovací nádrž..................................................................................................................... 23
3.1.9
Čerpací stanice vratného kalu a vnitřní (anoxické) recirkulace .............................................. 24
3.1.10
Mechanické zahuštění přebytečného kalu ........................................................................... 25
3.1.11
Vyhnívací nádrže................................................................................................................. 25
3.1.12
Uskladňovací nádrž............................................................................................................. 26
3.1.13
Mechanické odvodnění vyhnilého kalu................................................................................ 26
OPDADNÍ VODY Z PRŮMYSLU...........................................................................29 4.1
KRNOVSKÁ ŠKROBÁRNA, SPOL. S.R.O............................................................................................ 29
4.1.1
Odpadní vody z lihovaru .......................................................................................................... 30
4.1.2
Charakter znečišťujících látek ................................................................................................. 31
4.1.3
Stávající stav ............................................................................................................................ 31
4.2
KOFOLA, A.S.................................................................................................................................. 32
4.3
BILANCE A VYHODNOCENÍ ODPADNÍCH VOD Z KOFOLY A KRNOVSKÉ ŠKROBÁRNY ..................... 32
4.3.1
5.
POPIS HLAVNÍCH OBJEKTŮ LINKY ČIŠTĚNÍ ODPĚNÍCH VOD ............................................................. 20
Výpočty..................................................................................................................................... 32
NÁVRHY A DOPRUČENÍ PRO BUDOUCÍ PRAXI............................................39 5.1
ODPADNÍ VODY ZE ŠKROBÁRNY .................................................................................................... 39
7
5.1.1
Možnosti čištění odpadních vod ze škrobárny a lihovaru. ...................................................... 39
5.1.2
Anaerobní předčištění u zdroje odpadní vody a dočištění na městské ČOV v Krnově........... 41
5.1.3
Návrh procesu předčištění ....................................................................................................... 42
5.1.4
Návrh řešení úpravou městské ČOV v Krnově......................................................................... 43
5.1.5
Navrhovaná technická opatření ............................................................................................... 43
5.2
NÁVRH REKONSTRUKCE ČOV KRNOV .......................................................................................... 45
5.2.1 Návrhové hodnoty aktivačního procesu ........................................................................................ 47 5.2.2
Návrh rekonstrukce aktivačního procesu................................................................................. 48
5.2.3
Návrhové hodnoty aktivačního procesu ................................................................................... 51
5.2.4
Návrh rekonstrukce .................................................................................................................. 54
6.
ZÁVĚR .......................................................................................................................57
7.
LITERATURA...........................................................................................................59
SEZNAM TABULEK........................................................................................................60 SEZNAM OBRÁZKŮ .......................................................................................................62
8
1.
ÚVOD A CÍL PRÁCE
1.1
Úvod
Městská čistírna odpadních vod v Krnově byla uvedena do provozu v roce 1974. Jednalo se o mechanicko biologickou ČOV s anaerobním vyhníváním kalu. Navržena byla na následující parametry:
QMIN =
380
m/h
=
14 028
m/d
=
585
m/h
QMAX =
918
m/h
QDEST =
2 340
m/h
BSK5 =
4 675
kgO2/d
EO
86 574
(54 g/ob * d)
Q24
=
Za posledních dvacet let se změnila nejen kvalita a množství odpadních vod, ale i legislativa určující požadavky na stupeň vyčištění odpadních vody. Došlo také k opotřebení objektů a technologického zařízení čistírny. V důsledků těchto skutečností nesplňovala stávající ČOV nař. vl. č. 171/92 na kvalitu vyčištěné odpadní vody. Díky faktu, že odtok z ČOV byl prostřednictvím krátkého náhonu zaústěn do řeky Opavy, která tvoří hraniční tok mezi Polskem a Českou republikou, byl problém o to závažnější. Následující tabulka uvádí vybrané hodnoty tehdejšího celkového množství odpadních vod a jejich znečistění. ( Pozn.: Hodnoty uvádí průvodní zpráva Rekonstrukce ČOV Krnov, vypracoval: RNDr., Jiří Batěk, Csc., KONEKO spol. s.r.o. Ostrava, 1993)
Tabulka 1 Q24
BSK5
Množství a znečistění odpadních vod v r. 1993 m3/d
14320
m3/h
596,7
kg/d
3862,9
9
NL
Nc
mg/l
389
EO
64382
obyvatelstvo kg/d
1815,5
průmysl kg/d
2047,4
kg/d
3103
mg/l
311
obyvatelstvo kg/d
1664
průmysl kg/d
1439
kg/d
453,6
mg/l
45,5
obyvatelstvo kg/d
332
průmysl kg/d Pc
121,6
kg/d
88
obyvatelstvo kg/d
74
průmysl kg/d
14
Pozn. „: U průmyslových odpadních vod se výhledově nepočítá s nárůstem znečištění v BSK5, protože zejména u koncentrovaných odpadních vod ze škrobárny je ekonomičtější a také ekologičtější jejich samostatné předčištění před konečným dočištěním na městské ČOV.“ (z Průvodní zprávy k projektu pro rekonstrukci ČOV Krnov, KONEKO s.r.o. 1993)
ČOV byla v letech 1996-1997 rekonstruována podle projektu společnosti KONEKO s.r.o. Ostrava.. Rekonstrukce se týkala především biologického čištění. K původní „staré“ aktivační nádrži byla přistavena „nová“ aktivační nádrž a ke a k původním dvěma dosazovacím nádržím se prostavěla další dosazovací nádrž. Průvodní zpráva k projektu rekonstrukce ČOV Krnov z roku 1994 uvádí: „Biologické čistění bude tvořit aktivační nádrž, dělená na část anaerobní pro biologické odstranění fosforu, část anoxickou (denitrifikaci) pro odstranění dusičnanů a časti organického znečištění, a část oxickou (nitrifikaci) pro zajištění průběhu nitrifikace a odstranění zbývajícího znečištění. Anaerobní část bude dále rozdělena tak, aby se zde vytvořil dostatečný koncentrační spád znečištění (selektor) pro potlačení nežádoucího růstu vláknitých mikroorganismů (bytnění kalu). Jako anaerobní části se navrhuje využít stávající aktivační nádrže.“ Proces hrubého čištění odpadní vody byl doplněn o hrubé a jemné česle a linku
10
likvidace shrabků. Dále byl zdvojen stávající vírový lapák písků a byla provedena oprava technologického vybavení usazovací nádrže. Rovněž byly rekonstruovány obě stávávající vyhnívací nádrže, a také původní mokrý plynojem na suchý. Plynové hospodářství bylo rozšířeno o kogenerační jednotku.
1.2
Cíl práce
Cílem diplomové práce je na základě rozborů množství a kvality průmyslových odpadních vod přitékajících na ČOV Krnov, stanovit negativní vlivy na současný provoz ČOV a z těchto výsledků navrhnout možná řešení pro budoucí provoz.
11
2.
SOUČASNÝ STAV PROVOZU ČOV KRNOV
2.1
Čistění městských odpadních vod obecně
Při čištění městských odpadních vod je třeba z nich odstranit především, hrubé makroskopické látky, jejichž přítomnost by mohla vést v dalších stupních čištění mechanickým závadám zanášení objektů a zařízení ČOV. Jedná se o vznášené částice, které se zachycují na česlích s průlinami až 0,5 mm a o částice sunuté po dně stoky – v podstatě písek. Pro zachycení písku slouží lapáky písku, které jsou někdy uspořádány i pro zachycení plovoucích látek (tukových), což je výhodné u ČOV bez usazovacích nádrží. Tyto objekty které nemohou chybět na žádné ČOV se nazývají v souhrnu hrubé předčištění. Materiály na něm zachycené, jsou esteticky a hlavně hygienicky závadné. orientační produkce zachycených materiálů je dle ČSN 75 6401 následující:
Tab. 2 Produkce odpadů z hrubého předčištění Shrabky z česlí
kg . obyv.-1 . rok-1
4–6
Písek
litrů . obyv.-1 . rok-1
5,5 – 7,3
tuky
kg . obyv.-1 . rok-1
3-8
Za hrubým předčištěním následuje mechanicko-biologické nebo biologické čištění. Mechanické čistění městských odpadních vod je realizováno v usazovací nádrži. V ní jsou odděleny usaditelné částice. Odpadní voda z mechanického čištění nebo přímo z hrubého předčištění je vedena na čištění biologické, které může být realizováno v aerobních nebo anaerobních podmínkách. Při čištění městských odpadních vod se uplatňuje výhradně čištění aerobní. Jiným rozlišujícím kritériem je čištění: přirozeně probíhající v přírodních podmínkách, které jsou jen určitým způsobem modifikovány, umělé, probíhající v reaktorech, v nichž jsou biochemické procesy intenzifikovány.
12
Čistírenské objekty, zejména biologické čištění nelze dimenzovat na maximální průtoky, ke kterým dochází při deštích, kdy průtokové množství mnohonásobně, byť jen krátkodobě převyšuje průměrný průtok. Pro zachycení tohoto přívalu jsou na ČOV budovány dešťové zdrže, do nichž se (zpravidla za hrubým předčištěním) oddělí část vody převyšující maximum na které jsou dimenzovány technologické objekty. Produktem čištění odpadních vod je kalová suspenze (kal), kterou je třeba dále zpracovat. Proto je nedílnou součástí ČOV kalové hospodářství.
Požadavkem na městkou ČOV je výrazné snížení: 1) koncentrace suspendovaných látek, 2) koncentrace organických látek, zejména biologicky rozložitelných, 3) počtu bakterií a jiných mikroorganismů, 4) Vedle toho bývá požadováno odstranění nutrietů (N,P) do různého stupně podle velikosti zdroje znečištění a s přihlédnutím k recipientu (viz. kanalizační řád)
Naproti tomu není ČOV vybavena pro eliminování solnosti. I když jsou některé ionty odstraněny (NO3 -, NH4 +), v celkové solnosti to nehraje podstatnou roli.
2.2
Čistění průmyslových odpadních vod obecně
U průmyslových odpadních vod nelze vzhledem k různorodosti jejich složení popsat jednotné schéma jejich čištění. Vedle postupů používaných při čištění městských odpadních vod se uplatňují postupy zcela odlišné. Při biologickém čištění jsou pro vod s vysokou koncentrací organického znečištění využívány procesy, které se na městských ČOV používají pouze pro stabilizaci kalů. U separačních postupů na principu filtrace se používají vedle česlí i mikrosíta a mikrofilmy a polopropustné membrány, propouštějící vedle molekul vody jen částice určité velikosti, případně elektrického náboje, což vyžaduje požití vyšších tlaků. U separačních postupů založených na rozdílné hustotě vody a částic se vedle sedimentace uplatňuje i flotace, při níž jsou částice vnášeny k hladině proto, že jsou nadlehčovány mikrobublinkami plynu.
13
Při čistění průmyslových odpadních vod nachází uplatnění i čiření (používané při úpravě pitných vod). Oproti úpravě pitných vod jsou však při čištění odpadních vod odpadních dávky koagulantů výrazně vyšší. Dále jsou používány metody adsorpce, stripování (vyhnání těkavých látek proudem plynu), extrakce, iontové výměny. Pro úpravu pH se používá neutralizace. Některé látky (těžké kovy) lze odstranit z vody vysrážením a následnou separací suspenze, jiné (kyanidy) rozložením oxidačními látkami, např. chlorem. Pro vysoce koncentrované odpadních vody je vhodné jejich termické zpracování (odpaření, spálení).
Požadavky kladené na čištění průmyslových odpadních vody se značně liší mimo jiné i podle toho, zda je odpadní voda vypouštěna do vodního recipientu nebo do veřejné kanalizace, kde je dočištěna na městské ČOV (MČOV).
2.3
Hodnocení současného stavu
Před rekonstrukcí MČOV se zde odstraňovaly především organické látky, dusík a fosfor pouze v omezené míře, odpovídající obsahu obou prvků v čistírenském kalu. Nízká účinnost odstranění nutrietů byla jednou z příčin rekonstrukce MČOV. Dusík se měl po rekonstrukci odstraňovat nejen jako součást vyhnilého kalu , ale především procesem nitrifikace a denitrifikace ( proces nitrifikace a denitrifikace bude podrobněji popsán v kapitole: Technologická linka ČOV ). V nitrifikaci se dusíkaté látky biologicky oxidují na dusičnany a v denitrifikaci se dusičnany biochemicky redukují na plynný dusík., který následně uniká do atmosféry. Zařazením anaerobní části aktivace do čistícího procesu se mělo dosáhnout toho, že přebytečný kal bude obsahovat výrazně vyšší koncentraci fosforu, takže se zvýší jeho podíl v odváženém kalu a tím i účinnost jeho odstranění z odpadní vody. Takto navržený systém biologického čištění zpočátku pracoval při poměrně nízkém látkovém zatížení. To však postupně narůstalo z důvodu vyššího podílu znečištění průmyslových odpadních vod napojených na kanalizaci. Tento trend se zvýšil v roce 2004 a pokračoval v roce 2005. Porovnání projektovaného zatížení ČOV s hodnotami roku 2004 a 1 pololetí roku 2005 je uvedeno v následující tabulce:
14
Tab. 3 ČOV Krnov – přítok Projekt
2004
2005
Q24
m3/d 16 611
8 598
8 766
BSK5
mg/l 210
339
586
kg/d
3 487
2 915
5 137
Počet připojených obyvatel
36 317
23 902
23 902
Počet
58 123
48 579
85 617
mg/l 180
390
311
kg/d
3 357
2 729
mg/l 9
7
7
kg/d
150
60
64
mg/l neuvedeno
24
17
kg/d
205
149
ekvivalentních EO
obyvatel CHSKCr
mg/l neuvedeno kg/d
NL
Pcelk.
N-NH4
neuvedeno
2 990
Z tabulky zveřejněné je v roce 2005 byla překročena výhledová kapacita ČOV v látkovém zatížení (BSK5) Podíl jednotlivých producentů znečištění (rok 2004) je uveden v další tabulce:
Tab. 4 podíl jednotlivých producentů znečištění m3/d
mg/l
kg/d
EO
% z celku
Obyvatelstvo
2 486
577
1 434
23 902
31
Dešťové vody
4 239
15
64
1 073
1
PEGA a.s.
715
127
91
1 511
2
Výroba zmrzliny
34
4 217
144
2 406
3
Krnovská škrobárna s.r.o.
124
14 883
1 848
30 808
39
Kofola a.s.
463
2 388
1 105
18 421
24
15
Průmysl celkem
1 337
21 615
3 189
53 146
68
Celkem
8 116
22 207
4 687
78 121
100
450
7 496
10
Rozdíl mezi přítokem na ČOV a touto bilancí
Rozhodující podíl na znečištění průmyslových odpadních vod představují odpadní. vody ze škrobárny. Aby byl tento podíl upřesněn provedl jsem vzorkování a měření množství škrobárenských odpadních vod. Jejich analýzu provedly dvě nezávislé akreditované vodohospodářské laboratoře. Výsledky měření jsou uvedeny v tabulce 7.
Podle sdělení provozovatele ČOV a provozních výsledků, má současné látkové zatížení ČOV tyto negativní dopady na provoz ČOV:
1.
Je nedostatečná kapacita aeračního zařízení, v aktivační nádrži je častý deficit kyslíku. Současně se zvýšila spotřeba elektrické energie na provoz dmychadel;
2.
Škrobové částice přitékající s odpadní vodou jsou obtížně usaditelné, proto je velmi nízká účinnost usazovací nádrže, koncentrace surového kalu je velmi nízká
3.
Vysoké látkové zatížení je příčinou velké produkce přebytečného kalu;
4.
Surový kal je špatně zahustitelný, takže se do vyhnívacích nádrží čerpá velké množství kalu se značným podílem vody. Důsledkem toho je neúměrně velká spotřeba energie na ohřátí kalu a tím i nižší výroba el. energie v kogenerační jednotce.
5.
Vyhnilý kal má velmi špatnou odvoditelnost, což je nutno řešit vysokými dávkami finančně náročných organických flokulanty.
6.
Přetížení biologického stupně má za následek vyšší zbytkové znečištění v ukazateli CHSKCr.
Postupné zhoršování kvalty vyčištěné odpadní vody je zřejmé z následující tabulky:
16
Tab. 5 ČOV Krnov- kvalita vyčištěné vody Limity vodohosp.
Projekt
orgánu p
2 004
2 005
m
Qd
m3/d
11 507
20 000
16 611
8 598
8 7669
BSK5
mg/l
20
40
15
9,3
18,6/17,6
70
130
neuvedeno 39,4
48,7/45,6
20
40
20
16,08
14,5
CHSKCr NL
mg/l mg/l
Pcelk
mg/l
3
5
3
1,1
0,63
N-NH4
mg/l
8
20
6
2,49
3,45
Nanorg
mg/l
20
40
neuvedeno 7,26
9,46
Pozn.: Hodnoty uvedené v posledním sloupci tabulky jsou před lomítkem bez přidávání železitého koagulantu, za lomítkem s koagulantem.
7.
Vysoké zatížení ČOV odpadními vodami ze škrobárny může být podle výrobce Aeračního zařízení (FORTEX Šumperk) i příčinou havarijního stavu aeračních elementů.(t.j. způsobeno zanášením aeračních elementů vznikající biomasou)
8.
Vzhlede k tomu že odpadní vody ze Škrobárny mají vysoký podíl organického znečištění a relativně nízký podíl dusíku a fosforu, tak vysoké množství přebytečného kalu na sebe váže prakticky veškerý dusík a fosfor z odpadních vod. Z tohoto důvodu jsou ve vyčištěné vodě nízké hodnoty zbytkového znečištění těchto ukazatelích. Lze tedy předpokládat, že v současné době nejsou v aktivovaném nitrifikační bakterie, ani bakterie vázající ve zvýšeném množství fosfor. Při odstavení provozu ve škrobárně se pak náhlý pokles přiváděného znečištěn projeví vysokými zbytkovými hodnotami těchto prvků ve vyčištěné vodě.
9.
Podle informací provozovatele veřejné kanalizace dochází při nižších průtocích k sedimentaci škrobu v kanalizaci a následnému vývinu zápachu
17
zahníváním těchto sedimentů. Při přívalovém dešti se sedimenty uvolňují a jimi prezentované znečištění nárazově zatěžuje ČOV.
2.4
Celkové vyhodnocení současného stavu- shrnut
Na rozdíl od předpokladů projektu poslední rekonstrukce ČOV se zásadním způsobem změnilo množství a znečištění odpadních vod. Celkové množství odpadních vod se snížilo, takže objekty ČOV, které byly navrhovány na podle hydraulického zatížení mají výraznou rezervu. Naopak látkové zatížení již překročilo očekávaný výhled a zařízení navrhovaná podle látkového zatížení jsou dnes přetížená. Jedná se především o aktivační část ČOV. Ke změně ve složení odpadních vod došlo z důvodu výrazného zvýšení podílu vod průmyslových, především v oblasti průmyslu potravinářského. Především se jedná o odpadní vody z krnovské Škrobárny a společnosti Kofola a.s.To má kladné i záporné stránky. Pozitivní jevem je skutečnost, že při biologickém čištění vzniká z organického znečištění značné množství organického podílu v kalu. Součástí kalu je také fosfor a dusík, který se tak odstraňuje z odpadní vody. Protože v odpadní vodě z potravinářského průmyslu je nedostatek dusíku a fosforu , zatímco v ostatních odpadních vodách je jejich podíl vyšší, dochází k vysoké účinnosti odbourávání dusíku a fosforu. Z tohoto důvodu v současné době není zapotřebí intenzivně využívat procesy odstraňování dusíku nitrifikací a denitrifikací, ani biologické či chemické odstraňování fosforu, přičemž jsou s rezervou plněny ukazatele zbytkového znečištění ve vyčištěné odpadní vodě v obou ukazatelích. Negativní jsou ale vysoké provozní náklady spojené s čištěním průmyslových odpadních vod. Při jejich dnešním aerobním čištěním se spotřebovává velké množství kyslíku a tím také velké množství elektrické energie. Současně se zvyšuje produkce kalu,s čímž jsou spojeny náklady na jeho zpracování a následnou likvidaci.
*Pozn.: Podrobnější rozbor těchto vod je popsán v kapitole: Odpadní vody z průmyslu.
18
3.
TECHNOLOGICKÁ LINKA ČOV
Obrázek 1 ČOV Krnov
Na vstupu do dnešní ČOV je lapák štěrku se strojním těžením zachyceného štěrku. Následují strojně stírané hrubé česle a jemné česle pro zachycení hrubších unášených nečistot. Shrabky z jemných u hrubých česlí jsou přesunuty do šnekového lisu na shrabky, kde se zbaví přebytečné vody a následně dopraví do kontejneru. Hrubé předčištění odpadní vody končí dvojicí vírových lapáků písků. Shrabky i písek se odváží na skládku. Takto mechanicky předčištěná odpadní voda se čerpá do kruhové usazovací nádrže, kde se zachytí jemné usaditelné i vzplývavé látky. Surový kal(směs primárního a přebytečného kalu) se ze dna usazovací nádrže stírá do středové jímky a odtud čerpá do kalového hospodářství (do jímky surového kalu). Plovoucí látky zachycené na hladině usazovací nádrže se stírají do jímky plovoucích nečistot a odtud se čerpají, přes hlavní čerpací stanici, společně se surovým kalem do kalového hospodářství. Odpadní voda se po sedimentaci v usazovací nádrži přivádí na biologické čištění, a to do mísicí časti denitrifikační nádrže1 ve staré aktivaci. Do mísicí části se rovněž čerpá aktivační směs z nitrifikační nádrže1. Tato směs se přivádí na začátek staré aktivační nádrže, která slouží jako anaerobní část aktivace pro biologické odstranění fosforu.
19
Z anaerobní aktivace se aktivační směs vrací zpět do denitrifikační nádrže1, ze které dále odtéká do denitrifikační nádrže2 v nové aktivační nádrži. Z ní pak do nitrifikace v nové aktivační nádrži. Aktivační směs se z konce nitrifikace čerpá jako vnitřní recykl do denitrifikace2. Vracený kal z dosazovací nádrže se čerpá do denitrifikace1.
Průtokové schéma stávajícího stavu biologického stupně:
Obrázek 2 Průtokové schéma současné aktivace
Aktivační směs z konce nitrifikace odtéká do tří kruhových dosazovacích nádrží, kde se sedimentací oddělí aktivovaný kal od vyčištěné odpadní vody. Odsazená vyčištěná odpadní voda přepadá do sběrného žlabu a odtéká z ČOV. Aktivovaný kal usazený na dně dosazovacích nádrží se stírá do středových jímek a pak čerpá zpět do aktivace. Část tohoto kalu se z procesu čištění odstraňuje jako tzv. přebytečný kal. Ten se odvodňuje na odstředivce a takto zahuštěný se čerpá do vyhnívací nádrže 1°, kde se společně s primárním kalem z usazovací nádrže bez přístupu vzduchu a při teplotě cca 35 °C anaerobně stabilizuje. Z vyhnívací nádrže 1° přetéká kal do vyhnívací nádrže 2°, kde se ochlazuje a dokončuje jeho stabilizace (fermentace). Takto stabilizovaný kal pak přetéká do uskladňovací nádrže, ve které se částečně gravitačně zahustí a následně se strojně odvodňuje. Odvodněny kal se z ČOV odváží k dalšímu zpracování. Oddělené kalová voda natéká zpět do přítoku na ČOV. Součástí procesu čištění je i dávkování roztoku síranu železitého (PREFLOG) do rozdělovacího objektu před dosazovací nádrže, jehož účelem je snížení koncentrace CHSKCr ve vyčištěné vodě. Dalším efektem je snížení fosforu ve vyčištěné vodě.
20
3.1
Popis hlavních objektů linky čištění odpěních vod
3.1.1 Lapák štěrku
Na vstupu do ČOV je lapák štěrku se strojním těžením zachyceného stěrku. Vytěžený štěrk je ukládán do kontejneru a odvážen na skládku odpadů Rozměry: 0,2 x 0,6 x 1,0 m Objem: 0,24 m3 Rozměry nádrže: Délka lapáku stěrku
10 650 mm
Šířka
2 100 mm
Objem pancéřované jímky
3,00 m3
3.1.2 Hrubé česle V prostoru hrubého čistění jsou jako ochrana jemných česlí osazeny hrubé strojně stírané česle s průlinou 80 mm.
3.1.3 Jemné česle Jde o česle značky Fontána, strojně stírané s průlinami 6 mm pro šířku kanálu 0,8 m, přičemž chod stíracího mechanizmu je uváděn do provozu v závislosti na výšce hladin ve žlabu před a za česlemi. Průtok vody přes česle je řízen stavidly s elektropohonem před a za česlemi. Na obtoku jsou původní strojně stírané česle typu A – b dle NKS 70075 – 66 pro šírku kanálu 800 mm. Shrabky z jemných i hrubých česlí jsou dopraveny do šnekového lisu na shrabky, kde jsou zbaveny přebytečné vody a následně dopraveny do kontejneru. Poté jsou odváženy k likvidaci na skládku. Provoz lidu na shrabky je navázán na automatický provoz česlí.
21
3.1.4 Lapák písku
ČOV Krnov je vybavena dvojicí vírových lapáků písků o průměru 6 m. Účinná plocha lapáků F = 2 x 28,26 = 56,52m2 Účinný objem lapáků V = 2 x 10,5 m3 = 21 m3 Šířka přítokového žlabu je
0,8 m
Obsah pračky písku je
3,6 m3
Obsah usazovacího prostoru na písek je 1,52 m3
3.1.5 Usazovací nádrž
Jedná se o kruhovou usazovací nádrž o průměru 27,5 m, Která slouží k zachycení plovoucích a látek z odpadní vody. Primární kal se usazuje na dně nádrže. Odtud je stírán stěrkami nesenými na pojízdném mostě do středové čerpací jímky, odkud se čerpá do kalového hospodářství.
Rozměry nádrže: Průměr
27,5 m
Plocha
515 m2
Výška stěny u paty
3,30 m
Výška hladiny ve středu nádrže
2,38 m
Bez započtení hlouby středové jímky
3,4 m
Objem
1546 m3
3.1.6 Původní aktivační nádrž
Původní aktivační nádrž se rekonstruovala na anaerobní část aktivace a první sekci denitrifikační části aktivační nádrže. Aktivace se skládá z nádrží, které jsou střední stěnou rozděleny na dva koridory. Každý koridor je rozdělen příčnými přepážkami na dvě
22
anaerobní sekce a první denitrifikační sekci. Přepážky jsou u dna opatřeny průtokovými a na hladině stavitelnými hranami pro propojení hladin jednotlivých sekcí.
Délka nádrže
37,50 m
Šířka nádrže
20,10 m
Výška vodního sloupce
3,43 m
Výška stěny aktivační nádrže
3,90 m
Vnitřní šířka jedné sekce
9,60 m
Vnitřní délka jedné sekce
10,80 m
Užitečný objem 1. anaerobní sekce
689 m3
Užitečný objem 2. anaerobní sekce
683 m3
Užitečný objem anaerobní části aktivace
1372 m3
Užitečný objem denitrifikační sekce
626 m3
Užitečný objem celkem
1998 m3
V každém koridoru jsou vrtulová čerpadla typu RW 3032-A286.
3.1.7 Nová aktivační nádrž
Aktivace je střední stěnou rozdělena na dva koridory. Každý koridor pak příčnou stěnou na nitrifikační a denitrifikační část. Dělící stěna mezi denitrifikační a nitrifikační zónou je u dna nádrže opatřena průtokovými otvory. Střední stěna je ukončena otevřeným žlabem, který slouží pro recirkulaci kalu. Odvod aktivační směsi je vnitřním žlabem šířky 1000 mm. Délka nádrže
44,80 m
Šířka nádrže
15,00 m
Výška vodního sloupce
5,20 m
Výška stěny aktivační nádrže
5,80 m
Užitečný objem jednoho koridoru
3500 m3
Celkem
7000 m3
Délka denitrifikační části aktivační nádrže
11,50 m
Délka nitrifikační části aktivační nádrže
33,00 m
23
Užitečný objem denitrifikace
580 m3
Užitečný objem nitrifikace
4420 m3
Podíl anoxické části
37 %
V denitrifikaci jsou po jednom kuse v každém koridoru ponorná míchadla ABC – Hypomix HM 2304 M 15/4, v nitrifikaci je v každém koridoru 112 ks provzdušňovacích desek FORTEX Šumperk. Zdrojem jsou 3 ks (2+1)¨dmychadel typu ROBUSCHI. Pohon jednoho čerpadla řídí frekvenční měnič z kyslíkové sondy, která je umístěna v nitrifikaci. Množství vzduchu
3610 m3/hod
Kyslíkový vnos
358,6 kg O2/hod
Pro čerpání vraceného a přebytečného kalu slouží jedno kalové čerpadlo typu Flyght LL 3152.181 LT Q = 200 l/s. Obdobné čerpadlo je použito i pro vnitřní recirkulaci aktivační směsi z konce nitrifikace do denitrifikace. Intenzitu čerpáni je možno v obou případech pomocí frekvenčního měniče na čerpadlech.
3.1.8 Dosazovací nádrž
Dosazovací nádrže slouží k odsazení aktivační směsi. Aktivační směs z konce nitrifikace protéká otvory ve stěně aktivační nádrže do rozdělovací komory odkud přepadá přes přepadovou hranu do potrubí, které vede do dosazovací nádrže. Odsazená voda odtéká odtokovým žlabem do recipientu.Usazený kal se stírá ze dna do středové čerpací jímky stěracími lištami, které jsou neseny na pojezdovém mostě. Usazený kal odtéká potrubím do čerpací stanice vraceného kalu. Plovoucí kal zadržený před nornou stěnou se odsáván ponorným čerpadlem typu PIRANHA 12-2 do středového válce dosazovací nádrže. Na ČOV jsou tři dosazovací nádrže. Jedna nová a dvě původní po rekonstrukci.
24
Rozměry dosazovacích nádrží:
nová
původní
Průměr
m
24
25
Plocha
m2
452,0
435,9
Výška stěny u paty
m
6,5
2,8
Výška hladiny u paty
m
5,65
2,3
Výška hladiny ve středu nádrže
m
6,84
3,85
Objem
m3
2665
1276
celkem
1323,8
5217
3.1.9 Čerpací stanice vratného kalu a vnitřní (anoxické) recirkulace
Recirkulace vraceného kalu je zajištěna tak, že se usazený kal z dosazovacích nádrží přepouští do čerpací jímky a odtud se čerpá čerpadlem FLYGHT LL 3152.181 do rozdělovacího objektu ve staré aktivační nádrži, odkud přetéká do první sekce denitrifikace. Množství vraceného kalu je řízeno frekvenčním měničem. Část tohoto kalu se odpouští jako přebytečný kal.
Vnitřní recirkulace aktivační směsi se čerpá dalším čerpadlem FLYGHT LL 3152.181 z čerpací jímky , do které otvory ve stěně aktivační nádrže natéká aktivační směs z konce nitrifikace, do žlabu na aktivační nádrži, kterým aktivační směs přitéká do druhé sekce denitrifikace. Intenzita vnitřní recirkulace je řízená frekvenčním měničem. Do rozdělovacího objektu se také čerpá dvěma ponornými čerpadly typu INEKO 4S4 aktivační směs z první sekce denitrifikace , která se v rozdělovacím objektu mísí z odpadní vodou z usazovací nádrže a společně se pak přivádí potrubím na dně aktivační nádrže do první sekce její anaerobní části, jako tzv. anaerobní recirkulace.
25
3.1.10 Mechanické zahuštění přebytečného kalu
Přebytečný kal se mechanicky zahušťuje na odstředivce PBS Velká Bíteš. Zahuštěný kal se gravitačně vypouští do jímky surového kalu, ze které se společně s primárním kalem čerpá do vyhnívací nádrže. Fugát z odstředění odtéká gravitačně do jímky dešťových a kalových vod, do které jsou zaústěny i odpadní vody z odvodnění vyhnilého kalu. Kalové vody se přivádí zpět do procesu čištění.
Tab. 6 Parametry mechanického zahuštění přebytečného kalu Koncentrace kalu na vstupu
4,8 – 13,6 kg/m3
Produkce kalu
123 – 333 m3/d
Koncentrace kalu na výstupu 50 – 60 kg/ m3
3.1.11 Vyhnívací nádrže
Ve vyhnívací nádrži probíhá anaerobní fermentace přebytečného kalu, čímž se sníží jeho sušina a zlepší hygienické i odvodňovací vlastnosti. Proces fermentace probíhá v mezofilní oblasti(mezofilní mikroorganismy), tj. při rozpětí teplot od 33 do 37 °C.
Rozměry jedné vyhnívací nádrže:
Průměr
10,000 m
Výška válcové části
9,7mm
Užitný obsah
979,0 m3
26
Obrázek 3 Vyhnívací nádrže
3.1.12 Uskladňovací nádrž
Uskladňovací nádrž slouží k uskladnění vyhnilého kalu, jeho homogenizaci a oddělení kalové vody. Oddělené kalová voda se odčerpává ponorným čerpadlem ze zóny, ve které se tvoři vrstva kalové vody.
Průměr
25 m
Plocha
491 m
Výška hladiny
4,5 m
Objem
2005 m3
3.1.13 Mechanické odvodnění vyhnilého kalu
Vyhnilý kal z uskladňovací nádrže kalu může být odvodňován jednak na lince strojního odvodnění s dekantační odstředivkou, nebo je možné využít naplavovaná kalová pole, na
27
kterých dochází při vhodných klimatických podmínkách k přirozenému vysušení kalu do rypného stavu. Vysušený kal se z kalových polí vybyta kolovým nakladačem. Ke strojnímu odvodnění se používá odstředivka Alfa Laval ALDEC 460. Odvodněný kal e dopravuje šnekovým dopravníkem na vlečku.
Parametry dekantační odstředivky: Max. hltnost
15 m3/hod
Vstupní sušina kalu
2 – 4%
Výstupní sušina
min. 25%
Provozní hodnoty: Hltnost odstředivky
8 – 10 m3/hod
Vstupní sušina kalu
průměr 2,2%
Výstupní sušina
max. 21%
Přehled rozměrů hlavních objektů čištění ČOV Krnov, uvádí následující tabulka.
Tab. 7 Rozměry hlavních objektů čištění přehledně shrnuje následující tabulka Usazovací nádrž Plocha
m2
515
Objem
m3
1546
Objem anaerobní části
m3
1372
Objem denitrifikační sekce
m3
626
Objem celkem
m3
1998
Objem denitrifikace
m3
2580
Objem nitrifikace
m3
4420
Objem celkem
m3
7000
m3
1372
Původní aktivační nádrž
Nová aktivační nádrž
Celá aktivační nádrž Objem anaerobní části
28
Objem denitrifikace
m3
3206
Objem nitrifikace
m3
4420
Objem celkem
m3
8998
Plocha
m2
1324
Objem
m3
5217
m3
1958
m3
2005
Dosazovací nádrže
Vyhnívací nádrže objem Uskladňovací nádrž objem
29
4.
OPDADNÍ VODY Z PRŮMYSLU
Jak již bylo řečeno, jsou na městské čistírně odpadních vod čištěny odpadní vody splaškové od obyvatel a z občanské vybavenosti a dále pak odpadní vody z průmyslu. Mezi nejvýznamnější znečišťovatele patří společnosti Krnovská škrobárna spol. s.r.o., a Kofola a.s. Krnovská ČOV je jedinou MČOV v ČR, která čistí odpadní vody z výroby pšeničného škrobu v takovém rozsahu. V následující tabulce jsou uvedeny individuální limity maximálního znečištění průmyslových odpadních vod
Tab. 8 Individuální limity znečištění Producent o.v
Maximální
Individuální limity
množství odpadních vod
BSK5 Slévaný vzorek
CHSKCr
NL
bodov
slévaný
bodov
slévaný
bodov
ý vz
vzorek
ý
vzorek
ý
vz.
vz kg/
l/s
m3/d
mg/l
kg/d
mg/l
mg/l
kg/d
mg/l
mg/l
60
800
700
560
1000
1600
1280
2500
600
480
1000
Kofola a.s
10
350
2000
700
3000
4000
1400
6000
300
105
700
Wera nova
?
80
1000
80
1500
2500
200
3500
1000
80
1500
8
200
3500
700
5000
5500
1100
8000
1000
200
1500
78
1350
1960
3780
Karnola a.s
Škrobárna s.r.o Celkem
4.1
d
mg/l
785
Krnovská Škrobárna, spol. s.r.o.
Zdrojem odpadní vody jsou jednak odpadní vody z pšeničné škrobárny a z lihovaru.(lihovarské výpalky a pentozany se do veřejné kanalizace nevypouštějí).
30
Škrobárenské odpadní vody jsou vypouštěny do veřejné kanalizace, která ústí do městské ČOV. Podle bilance odpadních vod přitékajících do ČOV činní podíl odpadních vod látkový ekvivalent 30 000 až 40 000 ekvivalentních obyvatel (EO). To ale platí o hodnotě organických látek, tj. ukazateli BSK5 a CHSKCr. Nižší ekvivalent představují nutriety, tj. dusík a fosfor. Z výsledků analýz vzorků odpadních vod, které byly ve škrobárně odebrány v období od 1.1 2007 do 31.12. 2007 vyplývá že populační ekvivalent těchto vod dosahoval hodnot 44 000 EO (viz kapitola viz tabulka 9) Výsledky vyhodnotila zkušební laboratoř akreditovaná ČIA, AL INVEST Břidličná, a.s. a , a vodohospodářská laboratoř posuzovaná ASLAB, KVaK, s.r.o. , Gorkého 11, Krnov 79401. Pozn.: Lepší vypovídací schopnost o reálném stavu mají výsledky z Laboratoře KVaK, s.r.o. proto jsou použity pro výpočty.
Výsledky odběrů jsou uvedeny v následující tabulce
Tab. 9 hodnoty znečištění odp. vod ze Škrobárny, s.r.o. Průměr
Maximum
vzorků
mg/l
mg/l
BSK5 (5000 mg/l)*
7
6 710
17 550
CHSKCr. (8000 mg/l)*
8
14 808
45 500
Nerozp. látky (1500mg/l)*
6
2 875
10 105
Ukazatel
Počet
* Max. limity znečištění uvedené v platném kanalizačním řádu - vzorek bodový Pozn.: Vzorek bodový, místo odběru: Škrobárna Krnov-odtok
4.1.1 Odpadní vody z lihovaru
Hlavním zdrojem znečištění z lihovaru jsou výpalky. Původní údaje uváděly koncentraci CHSKCr 70 000 až 80 000 mg/l. Podle dosavadních údajů se předpokládá,
31
množství výpalků 60 m3/d o koncentraci 50 000mg/l CHSKCr. Zhruba stejnou koncentraci lze předpokládat i u hodnoty veškerých látek, z čehož by mělo být cca. 90% organických látek. To představuje populační ekvivalent 55 800 EO. Průměrná koncentrace BSK5 směsi obou odpadních vod bude18 180 mg/l.
4.1.2 Charakter znečišťujících látek
V obou případech se jedná o odpadní vody, které jsou
znečištěny především
organickými biologicky rozložitelnými látkami. U odpadních vod ze škrobárny je zhruba polovina těchto látek v rozpuštěné formě, jako minerální látky, cukry, bílkoviny. Nerozpuštěné látky tvoří jemné podíly škrobu typu A a B a vláknina. U lihovarských výpalků se jedná o cukry, bílkoviny, vlákninu a minerální látky.
4.1.3 Stávající stav
Odpadní vody ze škrobárny se areálu podniku mechanicky předčišťují na odstředivce a zkouší se dva nové trikantéry firmy Flotweg. Pentozany jsou využívány lihovarem. Takto předčištěné odpadní jsou pak vypouštěny do veřejné kanalizace a následně jsou spolu s městskými odpadními vodami čištěny na městské ČOV. Odpadní vody ze škrobárny obsahují především zbytky škrobu typu A a B a vlákninu. Postupně se zvyšující produkce znečištění má za následek látkové přetížení ČOV. Současně platný kanalizační řád zohlednil charakter odpadních vod ze škrobárny vyššími hodnotami limitů vypouštěného znečištění. Takto stanovené vyšší limitní koncentrace jsou často výrazně překračovány. Hodnoty limitů kanalizačního řádu jsou uvedeny v tabulce 8
32
4.2
Kofola, a.s.
Zdrojem odpadní vody jsou vody z výroby sladkých limonád a vody používané k mytí technologických linek. V odpadních vodách ze společnosti Kofola a.s. se v rozpuštěné formě nachází především sacharóza a iso-glukóza. Odpadní vody se v areálu podniku nijak nepředčisťují. Následující tabulka uvádí hodnoty znečištění odpadních vod z Kofoly za období od 1.1. 2007 do 31.12. 2007.
Tab. 10 hodnoty znečištění odp. vod z Kofoly, a.s. Ukazatel
Počet
Průměr
Maximum
vzorků
mg/l
mg/l
BSK5 (3000 mg/l)
7
2 187
11 700
CHSKCr. (6000 mg/l)*
8
5 113
9 600
Nerozp. látky (700 mg/l)
6
244
446
* Max. limity znečištění uvedené v platném kanalizačním řádu - vzorek bodový
4.3
Bilance a vyhodnocení odpadních vod z Kofoly a Krnovské Škrobárny
4.3.1 Výpočty
Množství odpadních vod za rok 2007:
Pro přehlednost uvádím tři největší odběratele:
Kofola, a.s
156 064 m3
33
Krnovská škrobárna, s.r.o
55 877 m3
Pega – VEL, a.s.
121 720 m3
Výpočty: Škrobárna : odp. vody: 153 m3/d, BSK5 mg/l: 6 710prům. /1700max. BSK5 :
6 710 x 153
= 1 027 kg/d což odpovídá 17 150 EO
(1 027 x 365) / 1000
= 374 t/rok
17 550 x 153
= 2 685 kg/d což odpovídá max. 44 800 EO
Kofola: odp. vody: 427 m3/d, BSK5 mg/l: 2 187prům. /11 700max BSK5 :
2 187 x 427
= 934 kg/d
což odpovídá 15 600 EO.
(934 x 365) / 1000
= 341 t/rok
11 700.x 427
= 4 996 kg/d což odpovídá max. 83 430 EO.
(4 996 x 365) / 1000
= 1 823 t/rok
Následující tabulka přehled množství a znečištění odpadních vod na ČOV Krnov za rok 2007.
Tab. 11 Hodnoty provozu ČOV Krnov za rok 2007 Počet obyv. bydlících v domech napojených na veřejnou kanalizaci osoba
24 193
Množství odpadní vody na přítoku do ČOV průměrné množství odpadní vody
m3/d
8282
34
m3/h
345
Bilance odpadních vod Množství vypouštěných odpadních vod celkem
tis. m3/rok
1 523
splaškových
tis. m3/rok
866
3
průmyslových a ostatních (služby)
tis. m /rok
657
množství čištěných vod celkem
tis. m3/rok
3 023
m3/d
16 629
kg BSK5/den
3 494
EO
58 233
BSK5 na přítoku
t/rok
1423
BSK5 na odtoku
t/rok
20
CHSKCr na přítoku
t/rok
2272
CHSKCr na odtoku
t/rok
94
NL na přítoku
t/rok
839
NL na odtoku
t/rok
24
N celk. na přítoku
t/rok
122
N celk na odtoku
t/rok
27
P celk. na přítoku
t/rok
14
P celk. na odtoku
t/rok
1,4
Znečištění odpadní vody Kapacita
Následující grafy podávají přehlednou formu porovnání průmyslových odpadních vod z Kofoly a Škrobárny s odpadními vodami od obyvatelstva.
Použité hodnoty:
Kofola: kg BSK5/den-maxim:
4 996
Škrobárna: kg BSK5/den-průměr:
1 027
Obyvatelstvo: kg BSK5/den-průměr:
1 435
35
podíl odp. vod z kofoly při max. hodnotě kg BSK5/den Kofola, a.s.
Škrobárna, s.r.o.
obyvatelstvo
obyvatelstvo 19% Škrobárna, s.r.o. 14%
Kofola, a.s. 67%
Obrázek 4 Podíl odpadních vod z průmyslu a obyvatelstva
Použité hodnoty:
Kofola: kg BSK5/den-průměr:
934
Škrobárna: kg BSK5/den-max. :
2 685
Obyvatelstvo: kg BSK5/den-průměr:
1 435
podíl odp. vod ze Škrobárny při max. hodnotě kg BSK5/den Kofola, a.s.
obyvatelstvo 28%
Škrobárna, s.r.o.
obyvatelstvo
Kofola, a.s. 18%
Škrobárna, s.r.o. 54%
Obrázek 5 Podíl odpadních vod z průmyslu a obyvatelstva
36
Použité hodnoty:
Kofola: kg BSK5/den-průměr:
934
Škrobárna: kg BSK5/den-průměr:
1 027
Obyvatelstvo: kg BSK5/den-průměr:
1 435
podíl odp. vod z průmyslu a od obyvatelstva při prům. hodnotách kg BSK5/den Kofola, a.s.
Škrobárna, s.r.o.
obyvatelstvo
Kofola, a.s. 28%
obyvatelstvo 42%
Škrobárna, s.r.o. 30%
Obrázek 6 Podíl odpadních vod z průmyslu a obyvatelstva
Nyní Pro srovnání s hodnotami stanovenými vodoprávním orgánem
Použité hodnoty:
Kofola: kg BSK5/den Škrobárna: kg BSK5/den
1 281* :
Obyvatelstvo: kg BSK5/den-průměr:
765* 1 435
*Pozn.: Hodnota přepočtena z maximální individuální hodnoty stanovené kanalizačním řádem (Viz. tabulka č.8 individuální limity znečištění).
37
Poměr BSK5 podle max. limitů kanalizačního řádu Kofola, a.s. Škrobárna, s.r.o.
obyvatelstvo
obyvatelstvo
Kofola, a.s.
Škrobárna, s.r.o.
Obrázek 7 Poměr hodnot BSK5 dle kanalizačního řádu
Zajímavé je rovněž srovnání v hodnotě CHSKCr. Použité hodnoty:
Kofola:
mg/l CHSKCr maximum:
9 600
Škrobárna:
mg/l CHSKCr maximum:
45 500
Množství znečištění v CHSKCr Kofola
Škrobárna
Kofola 17%
Škrobárna 83%
Obrázek 8 Znečištění v CHSKCr
38
Z grafů a výpočtů vyplývá jak zásadním způsobem se společnosti Kofola, a.s. a Krnovská Škrobárna, s.r.o. podílejí na celkové skladbě odpadních vod a tím na přetížení Čistírny odpadních vod Krnov. Z návštěvy ve společnosti Kofola, a.s. bylo zjištěno, že společnost provádí jednou týdně sanitaci všech zásobních tanků pro výrobu limonád, Způsobem výplachu vodu po dobu 1hodniny. Právě sanitace způsobují ono překročení limitů kanalizačního řádu. Provozovatel pracuje na možnostech sanitace tak, aby se vyhovělo platným limitům. Na první pohled by se mohlo zdát, že odpadní vody z Kofoly a Škrobárny mají na provoz ČOV podobný vliv. Tabulky č. 9 a 10 uvádějí hodnoty nerozpuštěných látek v odpadní vodě (NL mg/l).
Použité hodnoty:
Kofola:
mg/l NL průměr:
244 (max. 446)
Škrobárna:
mg/l NL průměr:
2 874 (max. 10 105)
NL v odpadních vodách Kofola
Škrobárna
Kofola 8%
Škrobárna 92%
Obrázek 9 Podíl NL
Tyto nerozpuštěné látky obsažené v odpadních škrobárenských vodách způsobují již zmíněné problémy kalovému hospodářství ČOV Krnov.
39
5.
NÁVRHY A DOPRUČENÍ PRO BUDOUCÍ PRAXI
Jak již bylo řečeno největší provozní potíže pro Čistírnu odpadních vod Krnov, představují odpadní vody z potravinářského průmyslu. Následující návrhy a doporučení proto berou na zřetel právě tuto oblast.
5.1
Odpadní vody ze Škrobárny
5.1.1 Možnosti čištění odpadních vod ze škrobárny a lihovaru.
Pro čištění odpadních vod je možno použít procesy fyzikální, chemické nebo biologické.
Fyzikální metody spočívají především v mechanickém oddělení nerozpuštěných látek, a tím i odstraněním ekvivalentního podílu organických látek v ukazatelích BSK5 a C. Postupy mechanického předčištění odpadních vod jsou dnes uplatněny ve škrobárně, kde e odpadní vody předčišťují sedimentací, odstředěním a filtrací.
Chemické metody jsou založeny na koagulaci a flokulaci jemných podílů nerozpuštěných látek. Vytvořené vločky lze mechanicky odstranit odpadní vody. Tento pokus byl ve škrobárně ověřen při testech flotace odpadní vody, které provedla f. IN-EKO. zkoušky proběhly 19.7.2003 a 6.8. 2003. flotační zkoušky byly provedeny za pomoci chem. látek (síran hlinitý a SOKOFLOK 26). Optimální dávka koagulantů byla 750 g/m3. Vyšší dávka již nepřinesla lepší výsledky a nižší dávka snižovala účinnost srážení. Provozní náklady na chemikálie jsou při nátoku 200m/d cca 500 Kč/den.
40
Tab. 12 Výsledky flotačních zkoušek 19.7
pH
CHSKCr mg/l
NL mg/l
Pc mg/l
Vz. č. 0
5,3
9694
190
44
1
4,9
8726
130
6,1
Vz. č. 0
7,3
19016
6080
40,9
1
5,7
10129
190
11,7
6.8
Z výsledků dále vyplývá, že flotace je účinná pouze v případě, že odpadní voda osahuje nerozpuštěné látky, které lze flotaci odstranit.
Biologické
metody
spočívají
v biochemickém
rozkladu
organických
látek
mikroorganismy Prakticky se může jednat o anaerobní procesy, kdy mikroorganismy organické látky rozkládají oxidací, k čemuž potřebují dodávat kyslík, nebo anaerobním rozkladem, tj. redukcí, která probíhá v nepřítomností kyslíku. Výsledným produktem oxického rozkladu je především oxid uhličitý, voda a bakteriální biomasa. Při anaerobním rozkladu vzniká navíc metan, což je na úkor produkce biomasy.
Výhodou aerobního čištění je vyšší kvalita vyčištěné vody, nevýhodou jsou vysoké investiční náklady na objem aktivační nádrže, vysoké energetické nároky na aeraci a likvidaci značného množství přebytečného kalu. Při anaerobním čištění je výsledná kvalita vyčištěné odpadní vody nižší proces čištění neodstraní prakticky vůbec dusíkaté látky. Nároky na energii jsou minimální, naopak energie se produkuje ve formě bioplynu. Produkce přebytečného kalu je ve srovnáním s aerobním čištěním řádově nižší, takže prakticky odpadají náklady spojené s jeho následnou likvidací.
Podmínkou úspěšnosti anaerobního čištění je vyšší koncentrace organických látek, takže hodnota CHSKCr by neměla být nižší než 1000 mg/l. Intenzita procesu je přímo úměrná teplotě, přičemž obvyklé optimum je rozmezí 30 až 40 °C.
41
Ze srovnání obou metod vyplývá, že anaerobní čištění je optimální pro předčištění koncentrovaných a oteplených odpadních vod s převahou organických látek. Tímto procesem se za minimální investiční i provozní náklady odstraní převážná část (70 až 90 %) organických látek a vyrobí značné množství energeticky využitelného bioplynu. Z odstraněného znečištění vznikne jen minimum přebytečného kalu. anaerobně předčištěná odpadní voda však nemá kvalitu nezbytnou pro vypuštění do recipientu. Té lze dosáhnout následným dočištěním této vody klasickou aerobní technologií, a to buď na samostatné aktivační ČOV, nebo společně s městskými odpadními vodami na městské ČOV. Kapacita dočištění však bude pouze na podíl látek nevyčištěných při anaerobním procesu, tj. cca 20% ve srovnáním s tím, kdyby se tyto odpadní vody čistili jednostupňově aerobním procesem.
5.1.2 Anaerobní předčištění u zdroje odpadní vody a dočištění na městské ČOV v Krnově
Základní údaje
Anaerobní předčištění odpadních vod ze škrobárny a lihovaru místě vzniku a následné dočištění těchto odpadních vod na městské ČOV je koncepčně nejvhodnějším postupem pro jejich čištění. Vysokozatížený anaerobní proces vyžaduje menší reakční objemy a produkce nové biomasy je minimální. Energetická bilance procesu je pozitivní, protože formu bioplynu vzniká více energie, než je její spotřeba pro čištění. Při konkrétním návrhu procesu anaerobního předčištění odpadních vod lze volit mezi řadou technických modifikací. Zásadním rozdílem možných technických postupů je především intenzita procesu anaerobní fermentace organických látek a z toho vyplývající látkové zatížení anaerobního reaktoru. Pro rozhodování o vhodné technologii uvádím následující charakteristiky řešení:
V podstatě lze pracovat s imobilizovanou biomasou nebo biomasou ve vznosu. Imobilizovaná biomasa umožňuje dosáhnout vyšší koncentrace biomasy v reaktoru a snižuje se riziko jejího vyplavení s vyčištěnou vodou. Nevýhodou je cena nosiče a nosné
42
konstrukce a riziko jeho ucpání. U biomasy ve vznosu je možno použít vločkový nebo granulovaný kal. Vločkový kal má horší separační vlastnosti a lze také dosáhnout jen nižší koncentrace kalu, což je nutno kompenzovat zvýšením objemu reaktoru. Tyto nevýhody nemají reaktory pracující s granulovaným kalem (USAB reaktory, nebo reaktory IC). Ty jsou vhodné především pro čištění některých druhů odpadních vod, které snadno vytváří granulovaný kal, např. vody z pivovarů a celulózek. Nevhodné jsou pro odpadní vody, které způsobují problémy s granulací biomasy a zejména vody s obsahem plovoucích látek, které by se zachytily v plovoucí vestavbě reaktoru a ohrozily tak její fci. Ten narůstá jen velmi pomalu, takže nelze počítat s jeho samovolným vytvořením. Musí se proto dovést větší množství očkovacího kalu. Reaktory s vločkovým kalem je naopak možné zapracovat již fermentovaným kalem z ČOV, kde je ho vždy nadbytek. Při návrhu reaktorů je důležitá hydraulika nádrže. V anaerobním reaktoru je potřeba zajistit vhodné míchání jeho obsahu. Mimořádně významná je konstrukce separační části kde, se odděluje kal od vyčištěné vody. Hydraulické poměry jsou ovlivněny bublinkami bioplynu, které připívají k míchán í reaktoru, ale mohou zhoršovat průběh separace kalu. tento problém vystává především při čištění silně koncentrovaných odpadních vod a vysokém látkovém zatížení reaktoru, kdy je vývin bioplynu velmi intenzivní. Řešením je vložení odplyňovacího stupně mezi reaktor a separaci, nebo etážový separační stupeň, jako je tomu u vysoce zatížených IC reaktorů. Návrh čištění musí také počítat řešit kontrolu pH v reaktoru, případnou regulaci teploty, likvidaci či využití bioplynu, likvidaci přebytečného kalu, otázku zvýšené koroze konstrukčních materiálů a riziko vzniku zápachu.
5.1.3 Návrh procesu předčištění
Anaerobní reaktor USAB s vločkovým anaerobním kalem Tento systém předpokládá zapracování reaktoru kalem z vyhnívací nádrže MČOV. Základním kritériem návrhu je látkové objemové zatížení reaktoru, které by mělo být v rozmezí 5 až 10 kg CHSKCr/m3 x d.
43
Předpokládá se, že vysoká koncentrace nerozpuštěných látek v odpadní vodě by mohla být příčinnou provozních potíží anaerobního reaktoru a navíc škrobárnou reprezentované znečištění by výrazně zvýšilo potřebný objem reaktoru a úměrně tomu i ostatních zařízení. Proto by bylo vhodné předčištění odpadních vod nejprve flotací a teprve pak anaerobní fermentací.
Ic reaktor s granulovaným kalem V tomto případě se jedná o technicky špičkové řešení, kdy anaerobní reaktor tvoří svislí válec z nerezové oceli, ve kterém jsou v dvou etážích separátory vznikajícího bioplynu. Intenzivní produkce bioplynu zajišťuje dokonalé míchání obsahu reaktoru a tím také umožňuje jeho max. látkové zatížení. To se uvádí až 40 kg CHSKCr/m3. d. z toho vyplývá malý specifický objem reaktoru. Reaktor pracuje s granulovaným kalem.
5.1.4 Návrh řešení úpravou městské ČOV v Krnově
Vzhledem k výše popsaným skutečnostem není při současné skladbě lapeních vod přitékajících na ČOV potřeba, aby zde probíhal proces nitrifikace a denitrifikace ani zvýšeného
biologického odstranění fosforu. Naopak je nutno aby se pro odstranění
organického znečištění využila co největší kapacita objektů ČOV a proces čištění nebyl limitován nedostatkem kyslíku.
Návrh procesu čištění tímto technologickým postupem byl popsán ve studii z roku 2004 ( Čištění odpadních vod ze Škrobárny a lihovaru, KONEKO, s.r.o. 2004). Ze studie vyplývá, že celkový objem aktivačních nádrži ČOV má dostatečný objem pro vyčištění přiváděného znečištění. Deficitní je kapacita aeračního zařízení.
5.1.5 Navrhovaná technická opatření
1.
Provést ve škrobárně taková opatření, která budou minimalizovat znečištění
odpadních vod, nebo alespoň umožní jejich řízené vpouštění na ČOV, aby se zamezilo
44
vypouštění těchto odpadních vod v době přítokové špičky na ČOV. 2.
pro zlepšení kvality vyčištěné odpadní vody navrhujeme vybavit anaerobní i
anoxické části stávajících aktivačních nádrží jemnobublinou aerací a posílit vzduchová dmychadla. Pokud bude odpadní voda vypouštěna řízeně, viz.bod 1., pak lze předpokládat , že by stačilo vybavit aeračními elementy pouze denitrifikační části nové aktivační nádrže, kde je větší hloubka vody a tím i vyšší využití kyslíku. anaerobní nádrž by zůstala be aerace a sloužila by nadále jako denitrifikace, a to pro případ vyššího podílu dusíku v odpadní vodě, což může nastávat především v letním období.
3.
Problémy kalového hospodářství tj. nedostatečné vyhnívání surového kalu se řešily
výstavbou stanice na před zahuštění přebytečného kalu pomocí odstředivky. Zahuštěním se dosahuje snížení objemu kalu čerpaného do VN, prodlužení doby vyhnívání kalu a z toho plynoucí zlepšení jeho kvality. Nadále je však situace neuspokojivá vzhledem k vysokým dávkám flokulanty potřebným k zahuštění kalu.
Současný 2° provoz vyhnívacích nádrží, tj. tak, že jsou propojeny v sérii bude nutno změnit na 1°, kdy kal bude čerpám do obou nádrží. Bude tak plnohodnotně zatížena a využita i druhá vyhnívací nádrž. V tom případě bude nutno propojovací potrubí vyhnívacích nádrží osadit elektroventily DN 200 a instalovat ještě jeden kalový výměník s čerpadly recyklu kalu a topné vody a s příslušným propojovacím potrubím.
4.
Řešení problému na kanalizační síti bude možno navrhnout až po podrobnějším
průzkumu kanalizace. Je nutné posouzení odlehčení s tím že se provedou takové změny, aby v případě přívalového deště maximum znečištění přiteklo na ČOV, kde budou tyto odpadní vody zachyceny a posléze vyčištěny. To nastoluje otázku dešťové zdrže, která doposud není součástí ČOV.
45
5.2
Návrh rekonstrukce ČOV Krnov
Aktivace
Ve spolupráci s firmou KONEKO s.r.o. byly posouzeny možnosti rekonstrukce stávající aktivace, tj. aktivace s předřazenou denitrifikací a biologickým a chemickým odstraňováním fosforu. Součástí rekonstrukce ke také zlepšení provozních parametrů kalového hospodářství .
Cíle rekonstrukce: 1. Zvýšení kapacity stávající ČOV 2. Snížení měrných provozních nákladů 3. Zvýšení potenciální účinnosti čištění na odstranění dusíku 4. Zlepšení provozu vyhnívacích nádrží 5. hygienizace vyhnilého kalu
Stávající průtočné schéma aktivačního procesu Technologie předřazené denitrifikace a s biologickým odstraněním fosforu
Obrázek 10 Stávající schéma aktivace
46
Nové průtočné schéma
Technologie kaskádové aktivace s biologickým odstraněním fosforu
Obrázek 11 Nové schéma kaskádové aktivace
Výhody kaskádové aktivace ve srovnání se systémem předřazené denitrifikace: a)
Účinnost denitrifikace je výrazně vyšší než u systému s předřazenou aktivací.
V prvních sekcích kaskády se denitrifikuje všechen přivedený dusík, pouze poslední část kaskády má stejnou účinnost jako předřazená aktivace. Edenitrifikace = Q1 + Q2 + (Q3. Rc/(Rc+1)). b)
V důsledku postupného ředění vraceného kalu se v prvních sekcích kaskádové
aktivace dosahuje vyšší koncentrace aktivovaného kalu, takže se ve tejném objemu aktivační nádrže akumuluje vyšší zásoba kalu, což úměrně zvýší kapacitu biologického čištění.
47
c)
Není potřeba vnitřní recirkulace, pouze v případě, že je nutno dosáhnout
mimořádně vysoké účinnosti denitrifikace je navržena vnitřní recirkulace v posledním stupni kaskády, která má násobně nižší hodnotu než je tomu u předřazené denitrifikace.
d)
Absence celkové vnitřní recirkulace prodlužuje dobu kontaktu v denitrifikačních i
nitrifikačních částech kaskádové aktivace, což zvyšuje jejich účinnost a doba kontaktu nelimituje velikost této části aktivační nádrže. V příloze jsou uvedeny parametry použité pro návrh rekonstrukce.
5.2.1 Návrhové hodnoty aktivačního procesu
Změna dnešního systému předřazené aktivace na kaskádovou aktivaci vychází z daných objemů aktivační nádrže, která bude rozdělena na 3° kaskádu, přičemž každý stupeň bude sestávat z jedné denitrifikační a jedné nitrifikační sekce. Přítok odpadní vody bude rozdělen do tří proudů, které budou zaústěny do dílčích denitrifikací. Podíl jednotlivých proudů je podmíněn objemy jednotlivých stupňů kaskády a může být částečně měněn podle aktuálních provozních podmínek.
Tab. 13 Návrhové hodnoty aktivace stará aktivace objem
využití
m3 1. sekce (1. sekce anaerobie)
689
anaerobie
2. sekce (2. sekce anaerobie)
683
anaerobie
3. sekce (1. sekce denitrifikace)
626
1. denitrifikace
1. sekce (2. denitrifikace)
2 580
1. nitrifikace
1
/4 nitrifikace
1 105
2. denitrifikace
1
/4 nitrifikace
1 105
2. nitrifikace
1
/4 nitrifikace
1 105
3. denitrifikace
nová aktivace
48
1
/4 nitrifikace
1 105
3. nitrifikac2
dosazovací nádrže
rozměr
celkem
průměr
m
plocha
m2
1 324
objem
3
5 217
m
Pro návrh aktivačního procesu jsou důležité hodnoty jeho látkového zatížení. U parametrů, jejichž změna a tím i dopad na proces čištění je dlouhodobý, jsou použity průměrné hodnoty, tj. např. zatížení kalu, stáří kalu. parametry, jejichž odezva je bezprostřední jsou navrženy podle maximálního zatížení, tj. potřeba kyslíku a tím i intenzita aktivace.
5.2.2 Návrh rekonstrukce aktivačního procesu
Návrh aktivačního procesu vychází z jeho látkové bilance, a to především z bilance dusíku a fosforu. Hmotnostní toky látek v procesu biologického čištění jsou znázorněny na následujícím schématu. Výpočty jsou v souladu s ČSN /7/
Obrázek 12 Hmotnostní toky látek biologického čištění
49
Tabulka 14. zhrnuje přehled bilance kalového hospodářství a nutrietů.
Tab. 14 Bilance kalů, dusíku a fosforu Bilance kalů produkce přebytečného kalu
současnost výhled Yobs
0,53
0,54
kg/d
1731
2221
koncentrace přebytečného kalu
kg/m3
13
13
objem přebytečného kalu
m3/d
133
171
organický podíl v aktivovaném kalu
%
83
83
primární kal
kg/d
760
951
koncentrace primárního kalu
kg/m3
50
50
objem primárního kalu
m3/d
15
119
surový kal
kg/d
2491
3172
koncentrace surového zahuštěného kalu
kg/m3
50
50
objem surového zahuštěného kalu
m3/d
50
63
vyhnilý kal
kg/d
1591
2026
koncentrace vyhnilého kalu
kg/m3
32
32
objem vyhnilého kalu
m3/d
50
63
200
200
3
konc. vyhnilého odvodněného kalu
kg/m
objem vyhnilého odvodněného kalu
m3/d
8
10
dusík ve vyhnilém kalu
%
3,5
3,5
N-NH4+ ve vyčištěné vodě
mg/l
1,3
1,3
Norg ve vyčištěné vodě
mg/l
2,9
2,9
N na nitrifikaci
kg/d
257
324
N na denitrifikaci
kg/d
218
279
max. účinnost denitrifikace podle recykluj
%
87,5
88,6
potřebná účinnost denitrifikace
%
84,7
86
Nc ve vyčištěné vodě
kg/d
69
79
mg/l
7,9
7,9
Bilance dusíku
Bilance fosforu
50
P v přítoku
kg/d
36
46
P v odtoku
mg/l
0,3
0,3
P ve vyhnilém kalu
%
1,5
1,5
P na srážení
kg/d
10,1
12,3
spotřeba Preflogu
l/d
159
194
množství chemického kalu
kg/d
69
84
Výpočet aktivace je proveden v souladu s ČSN /75 6401/ pro nejnižší teplotu v aktivační nádrži, vyjma extrémních stavů v době tání sněhu. Podíl jednotlivých větví odpadní vody je stanoven tak, aby splněna podmínka dostatečné účinnosti denitrifikace a současně bylo dodrženo potřebné látkové zatížení procesu i doby kontaktu v jednotlivých částech aktivační nádrže. Toto rozdělení se však může měnit především v závislosti na kvalitě přitékající vody, zahustitelnosti vraceného kalu a teplotě v aktivační nádrži. Bez prostředně po rekonstrukci však dojde k tomu, že se přiváděné znečištění příliš nezmění od toho současného stavu, ale z přítoku na ČOV budou odděleny koncentrované odpadní vody, které se předčistí ve vyhnívacích nádržích. Dojde tak ke snížení látkového zatížení na přítoku do aktivace, takže se průměrná spotřeba vzduchu sníží ve srovnání s dnešním stavem. Pro návrh kapacity aeračního systému je potřebné znát i minimální potřebu vzduchu. Počítáme-li že se látkové zatížení v noci sníží proti dennímu průměru na 30%, pak bude potřebné množství vzduchu na hranici nezbytné pro míchání aktivace, viz následující tabulka.
Tab. 15 Potřeba kyslíku a vzduchu Výpočet kyslíku a množství vzduchu pro současný stav a průměrné zatížení BSK5
kg/d
1691
1691
N na nitrifikaci
kg/d
324
324
N na denitrifikaci
kg/d
218
218
SSK
kg/kg
1,2
1,3
spotřeba kys. na organické znečištění
kg/d
2048
2175
16
51
spotřeba kys. na nitrifikaci
kg/kg
1483
1483
ekvivalent kyslíku na denitrifikaci
kg/d
632
632
provozní spotřeba kyslíku
kg/d
2899
3025
Standardní oxygenační kapacita
kg/d
7594
7674
3
4520
4568
Množství vzduchu
m /h
Výpočet kyslíku a množství vzduchu pro současný stav a minimální zatížení (30%) provozní spotřeba kyslíku
kg/d
množství vzduchu
m3/h
zatížení nitrifikace vzduchem
(m3/h)/ m3
5.2.3 Návrhové hodnoty aktivačního procesu
Současný stav
V usazovací nádrži se zachytí primární kal, který tvoří usaditelné látky z odpadní vody. V procesu biologického čištění vzniká přebytečný kal, který je tvořen biomasou organismů aktivovaného kalu. Aktivovaný kal se po aktivační nádrži zachytí v dosazovacích nádržích, kde se také gravitačně zahustí a čerpá se zpět do aktivační nádrže. Část tohoto kalu se odvádí jako kal přebytečný ke zpracování v kalovém hospodářství. Vzhledem k tomu, že se přebytečný kal je poměrně řídký, je kalové hospodářství doplněno o mechanické zahuštění aktivovaného kalu na odstředivce a takto zahuštěný kal se čerpá přímo do vyhnívacích nádrží. Vyhníváním se rozloží část organických látek v kalu, což sníží hmotnost kalu a zlepší jeho hygienické a senzorické vlastnosti. Kal z vyhnívacích nádrží přepadá do uskladňovací nádrže, kde se gravitačně zahustí. Tento kal se pak odvodní na odstředivce a odváží se z ČOV ke konečné likvidaci, případně dalšímu využití. V zahušťovací nádrži i při mechanickém odvodnění kalu se oddělí kalová voda, která se vrací do procesu čištění. ČOV je specifická tím, že v odpadních vodách je vysoký podíl rozpuštěného organického znečištění z potravinářského průmyslu, což má za následek vysokou produkci
52
aktivovaného kalu, který tak tvoří rozhodující část kalu zpracovávaného v kalovém hospodářství. To se projevuje nepříznivě na zahustitelnosti kalu, a to jak před vyhnívacími nádržemi tak i po vyhnití.
V současné době jsou na ČOV dvě vyhnívací nádrže a jedna uskladňovací nádrž. Všechny nádrže jsou propojeny v sérii, takže 1. VN slouží jako 1. stupeň, kde probíhá intenzivní rozklad, ve 2 VN je nižší teplota a proces vyhnívání zde probíhá.
Schéma dnešního propojení vyhnívacích nádrží
Obrázek 13 Současné propojeni VN
V následující tabulce jsou uvedeny technologické parametry vyhnívacího procesu.
Tab. 16 Současné parametry anaerobní fermentace kalu Kalové hospodářství
současnost
1 vyhnívací nádrž
m3
888
2 vyhnívací nádrž
m3
1776
uskladňovací nádrž
m3
2005
objem
m3/d
90
sušina
%
3,4
Surový kal
53
kg/d
3054
organický podíl
%
78,2
objem čerpaný do vyhnívání
m3/d
90
celková organická sušina
kg/d
2388
sušina
%
2,4
organický podíl
%
66
kg/d
1198
objem
m3/d
11
sušina
%
16
teplota v 1. VN
°C
42
teplota v 2. VN
°C
38
doba zdržení v 1. VN
d
9,9
doba zdržení ve 2. VN
d
19,8
zatížení 1. VN organickou sušinou
kg/m3.d
2,7
zatížení 2. VN organickou sušinou
kg/m3.d
1,3
redukce organických látek ve vyhnívacích nádržích
%
46
produkce bioplynu
m3/d
1372
měrná produkce bioplynu na odstraněnou sušinu
m3/kg.d
1,107
Vyhnilý kal
Odvodněný kal
Parametry procesu vyhnívání
Produkce bioplynu
Podle ČSN nemá být doba zdržení v 1. stupni při teplotě 40 °C kratší než 11 dní, při 33°C kratší než 18 dní.
54
Tab. 17 Doporučené technologické parametry podle Parametry
vysokozatížené
Teplota
°C
30 - 36
doba zdržení
d
10 – 15
zatížení organickou sušinou
kg/VLzž(m3.d)
2–5
pH
6,4 – 7,8
míchání
kontinuální
počet stupňů
vždy 2
Při porovnání provozních parametrů a doporučených hodnot vyplývá, že látkové zatížení vyhnívacích nádrží je v doporučeném rozsahu. Tomu odpovídá i poměrně vysoký stupeň odbourání organických látek.
Kritická je však doba zdržení, která je nižší než 11 dní. Skutečný stav je ještě nepříznivější, protože množství surového kalu kolísá. Koeficient nerovnoměrnosti u měsíčních průměrů je 1,2. Při použití výše uvedeného koeficientu je dnešní doba zdržení po dobu jen 8,25 dne. Současná nízká intenzita míchám podporuje i riziko usazování těžších částic v nádržích, takže jejich reakční objem je zřejmě ještě menší, než podle stavebních výkresů.
5.2.4 Návrh rekonstrukce
Součástí rekonstrukce tato opatření: 1. Dostavba třetí vyhnívací nádrže o objemu 1600 m3 2.. Zlepšení účinnosti míchání obsahu stávajících nádrží 3. Tepelná hygienizace kalu, tak aby vyhnilý kal splnil podmínky pro použití upravených kalů na zemědělské půdě. 4. Úprava propojení vyhnívacích nádrží, aby bylo možno reagovat na případné přetížení 1. VN. 5. Zlepšení účinnosti mechanického zahuštění aktivovaného kalu, a to tak, že
55
koncentrace surového kalu bude alespoň 4,5%. 6. V kalovém hospodářství bude možno předčistit i koncentrované odpadní vody z potravinářského průmyslu.
Schéma propojení vyhnívacích nádrží po rekonstrukci
Obrázek 14 Propojení VN po rekonstrukci
Tab. 18 Parametry vyhnívacích nádrží objem
současnost
výhled
1° nová vyhnívací nádrž
m3.d
1600
1600
2° staré vyhnívací nádrže
m3.d
1776
1776
VN celkem
m3.d
3376
3376
m3.d
50
63
5,0
5
kg/d
2491
3172
%
65,9
65,9
kg/d
1641
2090
surový kal objem sušina
organický podíl
průmyslové vody
56
objem
m3/d
50
90
organická sušina
kg/d
4500
8100
objem
m3/d
99,8
153,4
organická sušina
kg/d
6141
10 190
1°
d
16
10,4
1°
d
33,8
22
1°
kg/m3.d
3,8
6,4
1° + 2°
kg/m3.d
1,3
2,4
redukce organické sušiny
%
46,2
46,2
sušina kalu ze surového kalu
kg/d
1591
2026
sušina kalu z koncentrovaných vod
kg/d
225
405
vyhnilý kal celkem
kg/d
1816
2431
%
3,2
3,2
%
20
20
m3/d
9
12
množství kalové vody
m3/d
93
144
měrná produkce bioplynu ze surového kalu
m3/kg org
1,147
1,147
produkce bioplynu ze surového kalu
m3/d
1032
1315
celková produkce bioplynu
m3/d
3282
5365
potřeba louhu sodného pro neutralizaci
kg/d
0 - 50
celkem
doba zdržení
zatížení organickou sušinou
vyhnilý kal
odvodněný kal
57
6.
ZÁVĚR
Cílem mé diplomové práce bylo vyčíslení množství a kvality odpadních vod od významných průmyslových subjektů napojených na veřejnou kanalizaci v Krnově, vlivy těchto vod na městkou čistírnu odpadních vod a následnou analýzu možnosti jejich likvidace ve vzatku k ČOV Krnov. Z pořízených rozborů průmyslových odpadních vod byli za nejvýznamnější znečišťovatele označeny tyto subjekty: Krnovská Škrobárna, spol. s.r.o. a Kofola, a.s. Odpadní vody z potravinářského průmyslu jsou zatíženy vysokým podílem organických látek a tím vykazují vysoké hodnoty znečištění ve formě BSK5. Odpadní vody ze Škrobárny mají navíc vysoký podíl nerozpuštěných látek, což způsobuje nemalé problémy kalovému hospodářství ČOV Krnov. Mezi nejvýraznější problémy v návaznosti na čištění odpadních vod z potravinářského průmyslu na MČOV, přiřazuji přetížení aeračních elementů a biologického stupně čištění, špatnou usaditelnost škrobu v přitékající odpadní vodě, a trvalé problémy kalového hospodářství( odvoditelnost vyhnilého kalu, zahustitelnost surového kalu). V kapitole
návrhu
a
doporučení
jsou
posouzeny
varianty
způsobů
čištění
škrobárenských odpadních a návrh úpravy MČOV ve vzatu k zmíněným vodám v porovnání s návrhem celkové rekonstrukce ČOV Krnov. Dostupným řešením se jeví možnost anaerobního předčištění škrobárenských vod a následným dočištěním na MČOV. Pro tuto variantu hovoří nízké investiční náklady, to je však způsobeno tím ,že by se využily stávající objekty. Nevýhodu jsou již dnes vysoké provozní náklady, způsobené energetickou náročností aerobního čištěni a vysokou produkcí přebytečného kalu. Další nevýhodou je již tak vysoký stupeň zatížení a takto navrhované zapojení odpadní vody ze škrobárny by prakticky znamenalo nemožnost napojení budoucích průmyslových objektů. Finančně velmi náročná rekonstrukce stávající aktivace na aktivaci kaskádovou společně s rekonstrukcí kalového hospodářství ČOV Krnov, se tak do budoucna jeví jako jediná vskutku perspektivní možnost řešení obtížné situace ve které se ČOV Krnov v současnosti nachází. Na závěr bych chtěl říci jak zarážející je současná situace ČOV Krnov. Z výsledků rozborů odpadních vod je patrné markantní nedodržování maximálních individuálních
58
limitů znečištění platného kanalizačního řádu ze strany průmyslových znečišťovatelů. Ti nejenže nerespektují platné limity, ale často né-li trvale je překračují o stovky procent. Z toho vyplývá benevolence majitele ČOV Krnov, jímž je Město Krnov.
59
7.
LITERATURA
Použité podklady:
1.
Zákon 254/2001 Sb. o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon);
2.
Zákon 20/2004, kterým se mění zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů;
3.
Zákon 274/2001 Sb. o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu;
4.
Nařízení vlády ČR č. 61/2003 Sb., kterým se stanoví ukazatele přípustného stupně znečištění vod;
5.
ČSN 75 6401 Čistírny odpadních vod pro více než 500 ekvivalentních obyvatel;
6.
ČOV Krnov, Intenzifikace ČOV, Technicko-ekonomická studie, KONEKO 7/2008;
7.
ČOV Krnov, posouzení současného stavu a návrh technických opatření pro zvýšení kapacity ČOV, technicko – ekonomická studie, KONEKO 12/2005;
8.
Aktualizované provozní výsledky 2006;
9.
Studie čištění odpadních vod ze škrobárny a lihovaru, KONEKO 8/2004;
10.
Provozní řád pro trvalý provoz ČOV Krnov;
11.
Provozní výsledky;
12
Aktualizované laboratorní rozbory odpadních vod;
13.
Porter, P.: Hydrochemie, SMTL, Praha 1990;
14.
Dohányos M.a kol.: Anaerobní čistírenské technologie, NOEL 2000s.r.o., 1998;
15.
Josef Malý, Jitká Malá: Chemie a technologie vody, NOEL 2000 s.r.o., 1996;
16.
Kodet, J.: Krnovská škrobárna, spol. s.r.o., projekt chemického a fyzikálního předčištění odpadních vod, 2000
60
SEZNAM TABULEK
Tab. č.1: „Množství a znečistění odpadních vod v r. 1993“ (str. 8) Tab. č.2: „Produkce odpadů z hrubého předčištění“ (str. 11) Tab. č.3: „ČOV Krnov – přítok“ (str. 14) Tab. č.4: „Podíl jednotlivých producentů znečištění“ (str. 14) Tab. č.5: „ČOV Krnov- kvalita vyčištěné vody“ (str.16)
Tab. č.6: „Parametry mechanického zahuštění přebytečného kalu“ (str.25) Tab. č.7: „Rozměry hlavních objektů čištění přehledně shrnuje následující tabulka“ (str.26) Tab. č.8: „Individuální limity znečištění“ (str.28) Tab. č.9: „19 hodnoty znečištění odp. vod ze Škrobárny, s.r.o.“ (str.29) Tab. č.10: „hodnoty znečištění odp. vod z Kofoly, a.s.“ (str.31) Tab. č.11: „Hodnoty provozu ČOV Krnov za rok 2007“ (str.32) Tab. č.12: „Výsledky flotačních zkoušek“ (str.38) Tab. č.13: „Návrhové hodnoty aktivace“ (str.46) Tab. č.14: „Bilance kalů, dusíku a fosforu“ (str.48)
61
Tab. č.15: „Potřeba kyslíku a vzduchu“ (str. 49) Tab. č.16: „Současné parametry anaerobní fermentace kalu“ (str.51) Tab. č.17: „Doporučené technologické parametry podle“ (str.53) Tab. č.18: „Parametry vyhnívacích nádrží“ (str. 54)
62
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obrázek 1 ČOV Krnov ........................................................................................................18 Obrázek 2 Průtokové schéma současné aktivace.................................................................19 Obrázek 3 Vyhnívací nádrže................................................................................................26 Obrázek 4 Podíl odpadních vod z průmyslu a obyvatelstva................................................35 Obrázek 5 Podíl odpadních vod z průmyslu a obyvatelstva................................................35 Obrázek 6 Podíl odpadních vod z průmyslu a obyvatelstva................................................36 Obrázek 7 Poměr hodnot BSK5 dle kanalizačního řádu .....................................................37 Obrázek 8 Znečištění v CHSKCr ..........................................................................................37 Obrázek 9 Podíl NL .............................................................................................................38 Obrázek 10 Stávající schéma aktivace.................................................................................45 Obrázek 11 Nové schéma kaskádové aktivace ....................................................................46 Obrázek 12 Hmotnostní toky látek biologického čištění.....................................................48 Obrázek 13 Současné propojeni VN....................................................................................52 Obrázek 14 Propojení VN po rekonstrukci..........................................................................55
