ČOV Unhošť. Technologický návrh intenzifikace. leden Dr. Ing. Libor Novák. Mařákova 8, Praha 6, tel

Transkript

1 leden 216 strana 1 ČOV Unhošť Technologický návrh intenzifikace leden 216 Dr. Ing. Libor Novák Mařákova 8, 16 Praha 6, tel

2 leden 216 strana 2 OBSAH strana 1 IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE DÍLA 5 2 METODIKA PRÁCE 5 3 PROJEKTOVÉ A TECHNICKÉ PARAMETRY ČOV UNHOŠŤ Projektové zatěžovací parametry ČOV Unhošť ČOV Unhošť technický popis Aktivační proces Dosazovací nádrže 9 4 ANALÝZA VÝSLEDKŮ PROVOZNÍHO SLEDOVÁNÍ ČOV Množství odpadních vod Znečištění surových odpadních vod Kvalita odtoku Provozní parametry aktivace Aktuální zatěžovací parametry Bilance znečištění a kalkulace návrhových parametrů pro výhledové zatížení 18 5 TECHNOLOGICKÉ VÝPOČTY AKTIVAČNÍHO PROCESU Použitý software Technologický výpočet aktivačního procesu Kalibrace matematického modelu Výpočet kapacity separačního stupně Výpočet rozdělení nátoku mezi starou a novou aktivační linku Výpočet velikosti denitrifikace ve staré lince Výpočet velikosti interní recirkulace Výpočet varianty 1 se stávajícím zatížením Výpočet varianty 2 s výhledovým zatížením 33 6 ZÁVĚR 37

3 leden 216 strana 3 Seznam obrázků strana OBR. 1: ČOV UNHOŠŤ FUNKČNÍ CELKY. 7 OBR. 2: TECHNOLOGICKÉ SCHÉMA ČOV UNHOŠŤ (ZDROJ: STŘEDOČESKÉ VODÁRNY, A.S.). 8 OBR. 3: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ MNOŽSTVÍ PŘIVÁDĚNÝCH ODPADNÍCH VOD V ZÁVISLOSTI NA ČASE. 1 OBR. 4: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ DENNÍCH MNOŽSTVÍ PŘIVÁDĚNÝCH ODPADNÍCH VOD V ZÁVISLOSTI NA ČASE (ROK 214). 1 OBR. 5: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ MĚSÍČNÍCH SRÁŽKOVÝCH ÚHRNŮ V LETECH OBR. 6: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ KONCENTRAČNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ SUROVÝCH ODPADNÍCH VOD (BSK 5, CHSK A NL) PŘIVÁDĚNÝCH NA ČOV UNHOŠŤ V ZÁVISLOSTI NA ČASE. 12 OBR. 7: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ KONCENTRAČNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ SUROVÝCH ODPADNÍCH VOD (N-NH 4, NCELK) PŘIVÁDĚNÝCH NA ČOV UNHOŠŤ V ZÁVISLOSTI NA ČASE. 12 OBR. 8: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ KONCENTRAČNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ SUROVÝCH ODPADNÍCH VOD (PCELK) PŘIVÁDĚNÝCH NA ČOV UNHOŠŤ V ZÁVISLOSTI NA ČASE. 13 OBR. 9: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ KONCENTRAČNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V ODTOKU (BSK 5, CHSK). 14 OBR. 1: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ KONCENTRAČNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V ODTOKU (NL, PCELK). 14 OBR. 11: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ KONCENTRAČNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V ODTOKU (N-NH 4, NCELK). 14 OBR. 12: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ HODNOT KONCENTRACÍ SUŠIN KALU A KALOVÝCH INDEXŮ V AKTIVACI NA ČOV UNHOŠŤ V ZÁVISLOSTI NA ČASE. 15 OBR. 13: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ TEPLOT V AKTIVACI NA ČOV UNHOŠŤ V ZÁVISLOSTI NA ČASE. 15 OBR. 14: GRAFICKÉ ZNÁZORNĚNÍ POMĚRU CHSK/NCELK V PŘÍTOKU NA ČOV UNHOŠŤ V ZÁVISLOSTI NA ČASE. 17 OBR. 15: TECHNOLOGICKÉ SCHÉMA USPOŘÁDÁNÍ AKTIVAČNÍHO PROCESU ČOV UNHOŠŤ: SW GPS-X. 2 OBR. 16: POSOUZENÍ SEPARAČNÍHO STUPNĚ DLE TEORIE HMOTNOSTNÍHO TOKU ČÁSTIC PRO STÁVAJÍCÍ STAV. 24 OBR. 17: POSOUZENÍ SEPARAČNÍHO STUPNĚ DLE TEORIE HMOTNOSTNÍHO TOKU ČÁSTIC PRO VÝHLEDOVÝ STAV. 24 OBR. 18: POROVNÁNÍ KVALITY ODTOKU ZE STARÉ A NOVÉ LINKY PRO VÝHLEDOVÝ STAV. 25 OBR. 19: VÝPOČET VELIKOSTI DENITRIFIKACE VE STARÉ LINCE. 26 OBR. 2: ZÁVISLOST ODTOKOVÉ KONCENTRACE N-FOREM NA IR NA STARÉ A NOVÉ LINCE VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ. 27 OBR. 21:ODTOKOVÉ KONCENTRACE N-NO 3 ZE STÁVAJÍCÍHO SYSTÉMU. 27 OBR. 22: ZÁVISLOST ODTOKOVÉ KONCENTRACE N-NH 4, N-NO X A NCELK NA TEPLOTĚ STÁVAJÍCÍ ZATÍŽENÍ. 29 OBR. 23: ODTOKOVÉ KONCENTRACE ZE STARÉ A NOVÉ LINKY, 12,5 C, STÁVAJÍCÍ ZATÍŽENÍ. 29 OBR. 24: ODTOKOVÉ KONCENTRACE FINÁLNÍ ODTOKU Z ČOV, 12,5 C, STÁVAJÍCÍ ZATÍŽENÍ. 3 OBR. 25: ZÁVISLOST ODTOKOVÉ KONCENTRACE N-NH 4, N-NO X A NCELK NA TEPLOTĚ VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ. 34 OBR. 26: ODTOKOVÉ KONCENTRACE ZE STARÉ A NOVÉ LINKY, 12,5 C, VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ. 34 OBR. 27: ODTOKOVÉ KONCENTRACE FINÁLNÍ ODTOKU Z ČOV, 12,5 C, VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ. 34

4 leden 216 strana 4 Seznam tabulek strana TAB. 1: PROJEKTOVANÉ HYDRAULICKÉ ZATĚŽOVACÍ PARAMETRY ČOV UNHOŠŤ DLE PROVOZNÍHO ŘÁDU. 6 TAB. 2: POVOLENÍ K VYPOUŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD DO TOKU MM KLADNO - OŽP 358/8/4 Z TAB. 5: ROZMĚRY NÁDRŽÍ STARÉ A NOVÉ LINKY ČOV UNHOŠŤ. 9 TAB. 6: HODNOTY UKAZATELŮ STATISTICKÉHO ZPRACOVÁNÍ DAT PŘÍTOKŮ NA ČOV UNHOŠŤ V OBDOBÍ 213 9/ TAB. 7: MĚŘENÉ SRÁŽKOVÉ ÚHRNY STŘEDOČESKÝ KRAJ. 11 TAB. 8: STATISTICKÉ HODNOCENÍ KONCENTRAČNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ SUROVÝCH ODPADNÍCH VOD PŘIVÁDĚNÝCH NA ČOV UNHOŠŤ. 12 TAB. 9: STATISTICKÉ HODNOCENÍ KONCENTRAČNÍHO ZNEČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD V ODTOKU Z ČOV UNHOŠŤ. 13 TAB. 1: STATISTICKÉ HODNOCENÍ KONCENTRACÍ SUŠIN KALU A KALOVÝCH INDEXŮ V AKTIVACI NA ČOV UNHOŠŤ. 15 TAB. 11: VYTÍŽENOST ČOV UNHOŠŤ VZHLEDEM K PROJEKTU. 16 TAB. 12: SROVNÁNÍ KONCENTRAČNÍCH HODNOT UKAZATELŮ SUROVÉ ODPADNÍ VODY V PŘÍTOKU. PROJEKT VS. PŘÍTOKY Z LET 213 9/ TAB. 13: ZATÍŽENÍ ČOV V JEDNOTLIVÝCH LETECH. 17 TAB. 14: ZÁKLADNÍ ZATĚŽOVACÍ PARAMETRY AKTIVACE ČOV UNHOŠŤ V OBDOBÍ 213 9/ TAB. 15: BILANCE ZNEČIŠTĚNÍ PŘÍTOKU NA AKTIVACI ČOV UNHOŠŤ. 19 TAB. 16: NÁVRH HYDRAULICKÉHO ZATÍŽENÍ ČOV UNHOŠŤ PRO CÍLOVOU KAPACITU. 19 TAB. 17: ZÁKLADNÍ TECHNOLOGICKÉ PARAMETRY AKTIVAČNÍHO PROCESU ČOV UNHOŠŤ STÁVAJÍCÍ STAV. 21 TAB. 18: KALIBRACE A VERIFIKACE MATEMATICKÉHO MODELU OBDOBÍ 213 9/ TAB. 19: VÝPOČET KAPACITY DOSAZOVACÍCH NÁDRŽÍ. 23 TAB. 2: DIMENZOVÁNÍ ČERPADEL VRATNÉHO KALU. 25 TAB. 21: BILANCE ZNEČIŠTĚNÍ PŘÍTOKU NA AKTIVACI ČOV UNHOŠŤ STÁVAJÍCÍ STAV. 28 TAB. 22: HYDRAULICKÉHO ZATÍŽENÍ ČOV UNHOŠŤ STÁVAJÍCÍ STAV. 28 TAB. 23: ZÁKLADNÍ TECHNOLOGICKÉ PARAMETRY AKTIVAČNÍHO PROCESU ČOV UNHOŠŤ PO REKONSTRUKCI STÁVAJÍCÍ ZATÍŽENÍ. 3 TAB. 24: VÝPOČET POTŘEBY KYSLÍKU A VZDUCHU PRO STÁVAJÍCÍ ZATÍŽENÍ AKTIVACE PŘI Q V A PŘI TEPLOTĚ 8 C. 31 TAB. 25: VÝPOČET OBJEMOVÉ INTENZITY AERACE PRO STÁVAJÍCÍ ZATÍŽENÍ AKTIVACE PŘI Q V A PŘI TEPLOTĚ 8 C. 31 TAB. 26: VÝPOČET POTŘEBY KYSLÍKU A VZDUCHU PRO STÁVAJÍCÍ ZATÍŽENÍ AKTIVACE PŘI Q V A PŘI TEPLOTĚ 22 C. 32 TAB. 27: VÝPOČET OBJEMOVÉ INTENZITY AERACE PRO STÁVAJÍCÍ ZATÍŽENÍ AKTIVACE PŘI Q V A PŘI TEPLOTĚ 22 C. 32 TAB. 28: VÝPOČET MINIMÁLNÍHO MNOŽSTVÍ VZDUCHU PRO ZAJIŠTĚNÍ MINIMÁLNÍ OBJEMOVÉ INTENZITY AERACE PRO REAKTORY NOVÉ A STARÉ AKTIVAČNÍ LINKY. 32 TAB. 29: BILANCE ZNEČIŠTĚNÍ PŘÍTOKU NA AKTIVACI ČOV UNHOŠŤ VÝHLEDOVÝ STAV. 33 TAB. 3: HYDRAULICKÉHO ZATÍŽENÍ ČOV UNHOŠŤ VÝHLEDOVÝ STAV. 33 TAB. 31: ZÁKLADNÍ TECHNOLOGICKÉ PARAMETRY AKTIVAČNÍHO PROCESU ČOV UNHOŠŤ PO REKONSTRUKCI VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ. 35 TAB. 32: VÝPOČET POTŘEBY KYSLÍKU A VZDUCHU PRO VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ AKTIVACE PŘI Q V A PŘI TEPLOTĚ 8 C. 36 TAB. 33: VÝPOČET OBJEMOVÉ INTENZITY AERACE PRO VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ AKTIVACE PŘI Q V A PŘI TEPLOTĚ 8 C. 36 TAB. 34: VÝPOČET POTŘEBY KYSLÍKU A VZDUCHU PRO VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ AKTIVACE PŘI Q V A PŘI TEPLOTĚ 22 C. 36 TAB. 35: VÝPOČET OBJEMOVÉ INTENZITY AERACE PRO VÝHLEDOVÉ ZATÍŽENÍ AKTIVACE PŘI Q V A PŘI TEPLOTĚ 22 C. 37

5 leden 216 strana 5 ČOV Unhošť Technologický návrh intenzifikace 1 IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE DÍLA Název: Objednatel: Zpracovatel: ČOV Unhošť - Technologický návrh intenzifikace Severočeské vodovody a kanalizace, a.s. Přítkovská 1689, Teplice AQUA-CONTACT Praha v.o.s., Husova 112, Jaroměř provozovna: Mařákova 8, 16 Praha 6 Předmět díla Předmětem díla je technologický návrh intenzifikace ČOV Unhošť z hlediska rozšíření kapacity na požadovanou kapacitu 7 připojených obyvatel, resp. 55 EO, jako podklad pro zpracování studie proveditelnosti. Podkladové materiály 1. Provozní data ČOV Unhošť za období 213 9/ Provozní řád centrální ČOV Unhošť (Ing. Miroslav Fiala) 3. Studie Posouzení ČOV Unhošť (Středočeské vodárny, a.s., 6/214). 4. Studie Posouzení možnosti gravitačního průtoku přes ČOV Unhošť (Středočeské vodárny, a.s., 12/214). 5. Studie Unhošť, ČOV Hydraulické posouzení ČOV (SčVK, a.s., 12/214). 6. Unhošť ČOV, zaměření výšek pro hydraulický výpočet (Geoservis Praha, s.r.o., 11/214) 7. Povolení k vypouštění odpadních vod do vod povrchových MM Kladno - OŽP, č.j. OŽP 358/8/4 z Rozhodnutí povolení změny doby platnosti povolení k nakládání s vodami, MM Kladno - OŽP, č.j. OŽP 3132/15-2 Sy z METODIKA PRÁCE K technologickému návrhu intenzifikace ČOV Unhošť byla uplatněna standardní metodika technologického výpočtu na matematickém modelu, která vychází z aktuálního zatížení ČOV Unhošť a stávajících provozních poznatků, kdy aktivační systém vykazuje nestabilní proces nitrifikace. Za účelem determinace stávajícího provozního stavu a zatížení ČOV byla vyhodnocena data za období let 213 9/215. Reálné údaje o kvalitě odpadní vody byly

6 leden 216 strana 6 použity pro aproximaci výhledových zatěžovacích parametrů, přičemž je zadavatelem požadováno rozšířit ČOV na maximální kapacitu 7 připojených obyvatel, což na základě lokálních údajů reprezentuje cca 55 EO. Technologický návrh zohledňuje stávající stavební objemy, které jsou na ČOV k dispozici. 3 PROJEKTOVÉ A TECHNICKÉ PARAMETRY ČOV UNHOŠŤ Technické parametry ČOV Unhošť jsou převzaty z podkladových materiálů Provozní řád centrální ČOV Unhošť, Studie Posouzení ČOV Unhošť a studie Posouzení možnosti gravitačního průtoku přes ČOV Unhošť (Středočeské vodárny, a.s., 214). Parametry koncentračního a látkového zatížení jsou vyhodnoceny z provozních údajů za období let 213 9/215. Na základě aktuálního složení odpadních vod a plánovaného připojení znečištění v dalších letech je provedena kalkulace výhledového zatížení ČOV Unhošť uplatněná pro návrh řešení na cílovou kapacitu 7 připojených obyvatel a 55 EO Projektové zatěžovací parametry ČOV Unhošť Z podkladových materiálů vyplývá, že ČOV Unhošť je projektována na kapacitu 5 EO 6 (povolení k vypouštění odpadních vod je však na kapacitu 4 EO 6 ), přičemž stará linka ČOV má kapacitu 23 EO 6 a nová linka 27 EO 6. Hydraulický nátok je uveden na úrovni Q d = 144 m 3 d 1 odpadních vod (Tab. 1). Kvalita odpadních vod není v podkladových materiálech uvedena, je proto uvažována v souladu s ČSN Tab. 1: Projektované hydraulické zatěžovací parametry ČOV Unhošť dle provozního řádu. Průtok m 3.d -1 m 3.h -1 l.s -1 Q d ,6 Q d, max , Q h,max , Qdešt - - 3, Qrok 525 tis. m 3 /rok Tab. 2: Povolení k vypouštění odpadních vod do toku MM Kladno - OŽP 358/8/4 z Patametr prům. l s 1 max. l s 1 Průtok 16,6 3, max. tis. m 3 měs. 1 1 max. tis. m 3 rok Průtok Ukazatel p v mg l 1 m v mg l 1 t rok 1 BSK ,5 CHSK Cr , NL 2 3 6, N-NH 4 8* 15 4,2 Pcelk 2* 5 1,1 * aritmetické průměry koncentrací za kalendářní rok, nesmí být překročeny

7 leden 216 strana 7 Z hlediska splnění odtokových parametrů dle výše uvedeného povolení k vypouštění odpadních vod je zásadní udržení nitrifikace v systému během celého roku. Z ročního průměru nelze odečítat hodnoty N-NH 4 v odtoku při teplotě menší než 12 C. Vzhledem k průměrné roční teplotě aktivace 13,8 C je de-facto nutno udržet nitrifikaci v systému během celého roku, tj. i při minimálních teplotách, které klesají až pod 8 C. 3.2 ČOV Unhošť technický popis Odpadní vody jsou na ČOV Unhošť přiváděny přes odlehčovací komoru, na které dochází k odlehčení všech vod nad 3 l s- 1 do objektu dešťové zdrže. Před odlehčovací komorou jsou osazeny hrubé česle. Za odlehčovací komorou odpadní vody natékají do objektu mechanického předčištění, který sestává z jemných strojně stíraných česlí se šnekových dopravníkem shrabků a lapáku písku. Odpadní vody zbavené hrubých nečistot natékají do rozdělovacího objektu, který odpadní vody distribuuje mezi starou a novou vodní linku biologického stupně ČOV. Biologický stupeň staré vodní linky je řešen D-N systém v pseudodvoulinkovém uspořádání se společnou denitrifikací a separací aktivovaného kalu ve dvojici pravoúhlých vertikálně protékaných dosazovacích nádržích. Nová vodní linka je řešena jako R-D-N systém v jednolinkovém provedení a se separací aktivovaného kalu ve dvojici pravoúhlých vertikálně protékaných dosazovacích nádržích (Obr. 1). Šnekový dopravník Lapák písku Dosazovací nádrže nové linky Obr. 1: ČOV Unhošť funkční celky. Aktivační nádrže nové linky.

8 leden 216 strana 8 Obr. 2: Technologické schéma ČOV Unhošť (Zdroj: Středočeské vodárny, a.s.).

9 leden 216 strana 9 Nitrifikační nádrže a regenerační nádrž jsou provzdušňovány jemnobublinnou aerací, přičemž i všechna další zařízení na ČOV, která vyžadují dodávku vzduchu jsou napájena z jediného společného vzduchového potrubí. Interní recirkulace v aktivačních systémech není provozována. U staré vodní linky je vratný kal čerpán z dosazovacích nádrží zpět do společné denitrifikace, kam natéká i přiváděný podíl odpadní vody. regenerace. Aktivační směs z denitrifikace je mamutkami čerpána do nádrží nitrifikačních; dochází tak ke dvojímu čerpání odpadní vody i vratného kalu. Na nové vodní lince je řešení obdobné, kdy aktivační směs spolu s přiváděnou odpadní vodou je mamutkou čerpána z denitrifikace do nitrifikace. Vratný kal je zde však zaústěn do regenerační nádrže, odkud přetéká do nádrže denitrifikační. Vyprodukovaný přebytečný aktivovaný kal je aerobně stabilizován a přepouštěn do kalojemu. Následně je zahušťován na odstředivce. Na ČOV rovněž dochází k odstraňování fosforu metodou simultánního srážení solemi železa (síran železitý). Dávkování síranu je však zaústěno vždy pouze do jedné z dvojice dosazovacích nádrží na biologických linkách, a to do přímo flokulačních válců Aktivační proces Technologické schéma aktivačního procesu obou linek je uvedeno na Obr. 2. V Tab. 3 jsou uvedeny rozměry nádrží aktivačního procesu staré a nové linky ČOV. Tab. 3: Rozměry nádrží staré a nové linky ČOV Unhošť. Parametr jednotka Stará linka Nová linka regenerace ks 1 šířka m - 6, délka m - 2, hloubka vody m - 3,5 objem m 3-42, denitrifikace ks 1 1 šířka m 2, 6, délka m 9,2 6, hloubka vody m 3,5 3,6 objem m nitrifikace ks 2 3 šířka m 9,6 7,2 délka m 9,2 6, + 8,35 + 6, hloubka vody m 3,4 3,5 objem nádrží m objem CELKEM m Objem CELKEM m Dosazovací nádrže Celkem jsou na ČOV v provozu 4 vertikálně protékané dosazovací nádrže. Aktivovaný kal je od vyčištěné odpadní vody separován u každé linky ve dvojici pravoúhlých vertikálně protékaných dosazovacích nádrží o hraně 6, m. Hloubka vody je v podkladech uváděna 5, m, celková hloubka nádrže 6,2 m, objem 66 m 3 na jednu nádrž.

10 leden 216 strana 1 4 ANALÝZA VÝSLEDKŮ PROVOZNÍHO SLEDOVÁNÍ ČOV V rámci zpracování tohoto materiálu bylo provedeno vyhodnocení aktuálních vstupních hydraulických a látkových zatěžovacích parametrů z let 213 až 9/ Množství odpadních vod Na Obr. 3 je graficky znázorněn průběh množství odpadních vod měřených na odtoku z ČOV Unhošť v období 213 9/215. Denní data průtoků z ČOV byla získána z provozních deníků, přičemž chybí obvykle víkendové údaje a stav průtokoměru následně odráží průtok za celý víkend či svátky. Data lze tudíž vyhodnotit pouze při eliminaci průtokových součtů (Obr. 4). V Tab. 4 jsou uvedeny hodnoty funkcí statistického zpracování naměřených dat měsíčních a od toho odvozených denních průtoků odpadních vod. 6 5 Q Srážky Průtok (m3/měsíc) Srážky (mm/měsíc) II.13 IV.13 VI.13 VIII.13 X.13 XII.13 II.14 IV.14 VI.14 VIII.14 X.14 XII.14 II.15 IV.15 VI.15 VIII.15 Obr. 3: Grafické znázornění množství přiváděných odpadních vod v závislosti na čase. Tab. 4: Hodnoty ukazatelů statistického zpracování dat přítoků na ČOV Unhošť v období 213 9/215. Ukazatel m 3.měsíc -1 m 3.d -1 Aritmetický průměr - X Medián Maximum Minimum Počet vyhodnocených měsíců Q (m3/d) Obr. 4: Grafické znázornění denních množství přiváděných odpadních vod v závislosti na čase (rok 214).

11 leden 216 strana 11 V grafickém vyjádření průběhu množství odpadních vod naměřených na odtoku z ČOV Unhošť jsou zřejmé výkyvy spojené s průnikem srážkových vod do kanalizačního systému. Celkový trend za poslední období 1,5 roku hovoří víceméně o stagnaci množství odpadních vod. Srážkově nadprůměrný rok 213 (121 % normálu) se projevil vyššími průtoky na ČOV (Obr. 5). Naopak rok 214 byl srážkově průměrný (99 % normálu). Tab. 5: Měřené srážkové úhrny Středočeský kraj. rok Měřeno mm/rok Normál mm/rok %normálu % Srážky [mm/měsíc] I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Obr. 5: Grafické znázornění měsíčních srážkových úhrnů v letech Z denních množství přiváděných odpadních vod byl v srážkově průměrném roce 214 vyhodnocen koeficient denní nerovnoměrnosti na úrovni hodnoty k d = 1,5, při výpočtu s uplatněním hodnoty 9%-ního percentilu vztaženého na hodnotu mediánu. Je zřejmé, že tato hodnota je vyšší než odpovídá tabulkovým koeficientům pro danou velikost zdroje znečištění. Důvodem je právě velké množství balastních vod. 4.2 Znečištění surových odpadních vod V Tab. 6 jsou uvedeny hodnoty funkcí statistického zpracování koncentračního znečištění surových odpadních vod přiváděných na ČOV Unhošť. Na Obr. 6 jsou znázorněny grafické průběhy koncentračního znečištění surových odpadních vod přiváděných na ČOV Unhošť v ukazatelích BSK 5, CHSK a NL, na Obr. 7 v ukazatelích Ncelk a N-NH 4 a na Obr. 8 pak v ukazateli Pcelk. Údaje jsou za období let 213 až 9/ 215. Z grafů je zřejmé, že ukazatelé organického znečištění vykazují kolísání s ohledem na aktuální srážkové úhrny. Rok 213 byl srážkově nadprůměrný a nátokové koncentrace byly proto nižší než ve stejné období roku 214. V roce 215 díky velkému suchu došlo k dalšímu zakoncentrování odpadních vod. Je proto zřejmé, že koncentrační změny souvisí převážně s naředěním či zakoncentrováním přítoku. Z dlouhodobého hlediska lze vyhodnocované období považovat za průřez všemi klimatickými obdobími. Vyhodnocená data za období 213 9/215 tak lze tedy považovat za reprezentativní pro technologické výpočty.

12 leden 216 strana 12 Tab. 6: Statistické hodnocení koncentračního znečištění surových odpadních vod přiváděných na ČOV Unhošť. Ukazatel ph CHSK Cr BSK 5 NL suš. N NH 4 N celk. P celk. mgl 1 mgl 1 mgl 1 mgl 1 mgl 1 mgl 1 Průměr 7, ,5 37,8 4,6 Medián 7, , 37, 4,9 Maximum 8, , 69, 8,2 Minimum 7, ,5 15, 1,7 Počet CHSKCr BSK5 NLsuš. CHSKCr, BSK5, NLsuš. [mg l 1 ] Obr. 6: Grafické znázornění koncentračního znečištění surových odpadních vod (BSK 5, CHSK a NL) přiváděných na ČOV Unhošť v závislosti na čase. 8 7 N NH4 Ncelk. 6 Ncelk, N NH4 [mg l 1 ] Obr. 7: Grafické znázornění koncentračního znečištění surových odpadních vod (N-NH 4, Ncelk) přiváděných na ČOV Unhošť v závislosti na čase.

13 leden 216 strana Pcelk. 7 6 Pcelk [mg l 1 ] Obr. 8: Grafické znázornění koncentračního znečištění surových odpadních vod (Pcelk) přiváděných na ČOV Unhošť v závislosti na čase. 4.3 Kvalita odtoku Na Obr. 9 až Obr. 11 jsou znázorněny grafické průběhy koncentračního znečištění odpadních vod v odtoku z ČOV Unhošť v ukazatelích BSK 5, CHSK a NL a N-NH 4, Ncelk a Pcelk v letech 213 až 9/215. V Tab. 7 jsou uvedeny hodnoty funkcí statistického zpracování koncentračního znečištění odpadních vod v odtoku z ČOV Unhošť. Hodnoty se znaménkem < jsou uvažovány při statistickém hodnocení jako mez stanovitelnosti, nikoliv jako nulová hodnota. Tab. 7: Statistické hodnocení koncentračního znečištění odpadních vod v odtoku z ČOV Unhošť. Ukazatel ph CHSK Cr BSK 5 NL suš. N NH 4 N NO 2 N NO 3 N celk. P celk. mgl 1 mgl 1 mgl 1 mgl 1 mgl 1 mgl 1 mgl 1 mgl 1 Průměr 7,6 23,3 5,3 3,8 4,5,4 7,6 13,6 1,5 Medián 7,6 23, 5, 2,8 2,2,2 7,1 13, 1,4 Maximum 7,9 36, 14, 9,2 21, 4,4 18,1 29, 3,5 Minimum 7,3 14, 1, 2,,1,,3 6,,1 Počet Z výsledků je zřejmé, že odstraňování organického znečištění probíhá vcelku bez větších výkyvů a hodnoty BSK 5 a CHSK jsou ovlivněny pouze výnosem NL do odtoku. Ve všech 3 parametrech je hodnota mediánu velmi nízká. Odstraňování P probíhá s pomocí dávkování síranu železitého a pravděpodobně často i prostřednictvím zvýšeného biologického odstraňování fosforu. Nicméně roční průměr 2, mg l 1 je již pro takto malý zdroj znečištění hodnotou poměrně přísnou a vyžaduje dávkování železité soli. Tato hodnota je rovněž zatížena většími fluktuacemi v odtoku. Problematickým ukazatelem je však N-NH 4, kde lze sice v ročním průměru dosáhnout požadovaný limit, avšak často (převážně v zimním období) lze pozorovat částečnou ztrátu nitrifikace v systému a zvýšení odtokových koncentrací i nad m limit 15 mg l 1.

14 leden 216 strana BSK5 p - limit BSK5 12 CHSKCr p - limit CHSKCr 2 m - limit BSK5 1 m - limit CHSKCr BSK5. [mg l 1 ] 15 1 CHSKCr [mg l 1 ] Obr. 9: Grafické znázornění koncentračního znečištění odpadních vod v odtoku (BSK 5, CHSK) NLsuš. p - limit NL 5 Pcelk. průměr Pcelk. m - limit Pcelk. 25 m - limit NL 4 NLsuš. [mg l 1 ] Pcelk. [mg l 1 ] Obr. 1: Grafické znázornění koncentračního znečištění odpadních vod v odtoku (NL, Pcelk) N NH4 průměr N NH4 m- limit N NH4 3 Ncelk N-NH4 [mg l 1 ] 15 1 Ncelk [mg l 1 ] Obr. 11: Grafické znázornění koncentračního znečištění odpadních vod v odtoku (N-NH 4, Ncelk). 4.4 Provozní parametry aktivace Aktivační reaktory AN1 a AN2 byly provozovány se sušinou aktivovaného kalu na úrovni střední hodnoty 3,8 kg m 3 (ztráta žíháním 71,7 %) a s hodnotou kalového indexu 23 ml g 1 (vypočteno jako průměr z obou linek). Kalové indexy běžně dosahují i hodnot nad 2 ml g 1. Z grafu na Obr. 13 je zřejmé, že minimální zimní teploty se pohybují na úrovni 9 C, přičemž

15 leden 216 strana 15 letní maxima dosahují i k 22 C. V deštivém roce 213 byla zimní minima teplot i pod 8 C. Průměrná teplota aktivace v roce 214 byla naměřena 13,8 C. 6 6 NLsuš. KI NLsuš., [mg l 1 ] KI [ml g -1 ] Ukazatel NL suš. NL žíh. - AN KI gl 1 mgl 1 mlg 1 Průměr 3 82, Medián 3 8, Maximum 5 45, Minimum 2 1, Počet Obr. 12: Grafické znázornění hodnot koncentrací sušin kalu a kalových indexů v aktivaci na ČOV Unhošť v závislosti na čase. Tab. 8: Statistické hodnocení koncentrací sušin kalu a kalových indexů v aktivaci na ČOV Unhošť. Ukazatel T NL suš. - AN1 NL žíh. - AN1 KI - AN1 NL suš. - AN2 NL žíh. - AN2 KI - AN2 mgl 1 gl 1 mgl 1 mlg 1 gl 1 mgl 1 mlg 1 Průměr 13, Medián 13, Maximum 22, Minimum 7, Počet T 2 15 Teplota [ C] Obr. 13: Grafické znázornění teplot v aktivaci na ČOV Unhošť v závislosti na čase. Poznámka: Průměr a medián teplot v Tab. 8 je kalkulován pouze z kalendářního roku 214.

16 leden 216 strana Aktuální zatěžovací parametry Při použití střední hodnoty množství přiváděných odpadních vod z Tab. 4 a hodnot mediánů koncentračního znečištění surových odpadních vod přiváděných na ČOV Unhošť z Tab. 6 jsou v následující Tab. 9 kalkulovány stávající zatěžovací parametry ČOV. Vypočteny jsou zároveň údaje vytíženosti ČOV vzhledem k hodnotám projektu. Tab. 9: Vytíženost ČOV Unhošť vzhledem k projektu. Ukazatel m 3 d 1 m 3 d 1 % l EO -1 d 1 Q ,3 % 353 Zatížení Projekt 213-9/215 Vytíženost ČOV Přepočet na EO počet EO ,6 % 2829 kg d 1 kg d 1 % EO BSK 5 3, 169,8 56,6 % 2829 CHSK Cr 6, 269,6 44,9 % 2247 NL 275, 99,9 36,3 % 1816 N-NH 4 36,3 26, 71,5 % 3359 N-celk 55, 36,9 67,2 % 3359 P-celk 12,5 4,9 39,1 % 1957 Specifická produkce 353 l EO -1 d 1 podle BSK 5 odpadní vody: 261 l EO -1 d 1 podle připojeného počtu obyvatel Z vyhodnocených dat je zřejmé, že odpadní vody přiváděné na ČOV jsou velmi zředěné a v přepočtu na 1 EO je jejich specifická produkce 353 l EO -1 d 1. ČOV je hydraulicky vytěžována na střední hodnotě 69,3 % projektového průtoku. Zatímco z hlediska organického zatížení ČOV dosahuje 56,6 % (BSK 5 ) a 44,9 % (CHSK) projektového zatížení; v ukazatelích dusíku dosahuje vyšších hodnot 67,2 % (Ncelk) a u Pcelk zase výrazně nižších hodnot (39,1 % projektového zatížení). Je potřeba upozornit, že přepočet na EO je pro jednotlivé ukazatele proveden dle specifické produkce znečištění pro jednotlivé ukazatele uvedené v ČSN Tab. 1: Srovnání koncentračních hodnot ukazatelů surové odpadní vody v přítoku. Projekt vs. přítoky z let 213 9/215. Ukazatel Projekt přítok 213 9/215 mg l 1 mg l 1 BSK 5 28,3 17 CHSK 416,7 27 NL 191, 1 N-NH 4 25,2 26, N-celk 38,2 37, P-celk 7,6 7,4

17 leden 216 strana 17 Tab. 1 pak ukazuje srovnání koncentračních hodnot znečištění v přítoku dle projektu s aktuální kvalitou přítoku. V ukazatelích organického znečištění je pozorován významný rozdíl. Odpadní voda vykazuje výrazně nižší koncentrace. Koncentrace dusíkatého znečištění a fosforu jsou srovnatelné s projektovými hodnotami. Poměr ukazatelů BSK 5 /CHSK byl naměřen na úrovni,56. Poměr CHSK/Ncelk pak roste s tím, jak dochází k zahušťování odpadní vody (Obr. 14). Tento poměr měl v roce 213 hodnotu 6,7, v roce 215 pak již 8, CHSK/Nc 12 1 CHSK/Ncelk [-] Obr. 14: Grafické znázornění poměru CHSK/Ncelk v přítoku na ČOV Unhošť v závislosti na čase. Zatížení ČOV v ukazateli BSK 5 je závislé na srážkových úhrnech a množství odlehčených odpadních vod na síti. Vyhodnocení zatížení v jednotlivých letech je uvedeno v Tab. 11. Je zřejmé, že ve velmi suchém roce 215 je odlehčení již minimální a počet EO se blíží počtu připojených obyvatel, kterých je dle údajů města 383. Tab. 11: Zatížení ČOV v jednotlivých letech. rok /215 Q m 3 d BSK 5 kg d EO 6 EO EO

18 leden 216 strana 18 Aktivační proces pracuje v součtu obou linek jako nízko zatížený se stářím kalu na úrovni 53,3 dní. Tab. 12: Základní zatěžovací parametry aktivace ČOV Unhošť v období 213 9/215. Užitný objem aktivace CELKEM 1346 m 3 Objem denitrifikací 194 m 3 Objem nitrifikací 111 m 3 Objem regenerace 42 m 3 Střední přítok na ČOV m 3 d Zatížení aktivace dle BSK EO Hydraulická doba zdržení v aktivaci 32,4 h Znečištění OV v CHSK Cr,27 kg m 3 Znečištění OV v BSK 5,17 kg m 3 Znečištění OV v NL,1 kg m 3 Zatížení ČOV v CHSK Cr 269,6 kg d 1 Zatížení ČOV v BSK 5 169,8 kg d 1 Zatížení ČOV v NL 99,9 kg d 1 Koncentrace kalu v hlavním proudu 3,8 kg m 3 Koncentrace kalu v regeneraci 7,2 kg m 3 Stáří kalu 53,3 d Objemové zatížení reaktoru (BSK 5 ),126 kg m 3 d -1 Zatížení kalu v reaktoru (BSK 5 ),33 kg kg 1 d -1 Zatížení kalu v reaktoru (CHSK Cr ),53 kg kg 1 d Bilance znečištění a kalkulace návrhových parametrů pro výhledové zatížení Pro účely technologických výpočtů je vycházeno ze stávající stavu vyhodnocení skutečné kvality přítoku na ČOV Unhošť. Byla vyhodnocena specifická produkce jednotlivých složek znečištění v odpadní vodě na EO za den a ta následně použita pro kalkulaci znečištění u nově připojovaných obyvatel. Cílová kapacita byla zadána na úrovni 7 připojených obyvatel. Počet nově připojených obyvatel vychází ze stávajícího stavu, kdy je na ČOV připojeno v lokalitě Unhošť aktuálně 383 obyvatel (Zdroj: Provozní údaje pro lokalitu Unhošť a Nouzov, Středočeské vodárny a kanalizace, a.s., 11/215). Počet nově připojených obyvatel tedy činí ve výhledu 317. Dle požadavku zadavatele byla použita hodnota specifické produkce odpadních vod 15 l/ob.d pro nově připojené obyvatelstvo. Přepočet mezi EO 6 a připojeným obyvatelem kolísá podle aktuálního naředění odpadních vod dešťovými od hodnoty,57 do hodnoty,94. S ohledem na skutečnost, že nově budované kanalizační sítě budou ovlivněny výrazně menším množstvím balastních vod, je pro nově připojené obyvatele použito přepočítávacího koeficientu,84. V cílovém stavu bude tedy na ČOV napojeno 7 obyvatel při kapacitě ČOV 55 EO 6, přičemž poměr mezi EO 6 a obyvatelem bude na úrovni,79. Při kalkulaci množství odpadních vod je rovněž zohledněn požadavek zadavatele na určité snížení balastních vod v aktuální síti. Bylo kalkulováno se snížením celkového množství vod oproti stávajícímu stavu na úrovni 7,4 % (74 m 3 d -1 ), tedy snížením odhadovaného množství

19 leden 216 strana 19 balastních vod o cca 2 % oproti stávajícímu stavu. Celkové množství přiváděných vod, resp. výpočtový průtok, bude pro cílový stav 7 obyvatel (55 EO 6 ) činit 14 m 3 d -1. Bilance znečištění s ohledem na cílový stav je znázorněna v Tab. 13. Hydraulické zatížení pak v Tab. 14. Tyto zatěžovací parametry jsou dále použity pro technologický výpočet ČOV Unhošť. Tab. 13: Bilance znečištění přítoku na aktivaci ČOV Unhošť. Unhošť Stav 213 9/215 Navýšení Cílová kapacita Q v 999 m 3 d m 3 d m 3 d EO 6 (BSK 5 ) 2829 EO EO 6 55 EO 6 Obyvatel 383 ob. 317 ob. 7 ob. Ukazatel kg d 1 mg l 1 kg d 1 kg d -1 mg l -1 BSK 5 169, ,2 33, 236 CHSK 269, ,5 524,1 374 NL 99,9 1 94,3 194,1 139 N-NH 4 26, 26, 24,5 5,5 36,1 Ncelk 36,9 37, 34,9 71,8 51,3 Pcelk 4,9 4,9 4,6 9,5 6,8 Tab. 14: Návrh hydraulického zatížení ČOV Unhošť pro cílovou kapacitu. Množství odpadních vod m 3 d -1 m 3 h -1 l s -1 Průměrný denní přítok 14, 58,3 16,2 Přítok Q24 84, 35, 9,7 Přítok balastních vod 56, 23,3 6,5 Koeficient denní nerovnoměrnosti 1,4 - - Maximální denní přítok 1736, 72,3 2,1 Koeficient hodinové nerovnoměrnosti 2, - - Maximální hodinový přítok - 121,3 33,7 Maximální dešťový přítok do ČOV - 35, 97,2 Maximální dešťový přítok do aktivace - 145,8 4,5

20 leden 216 strana 2 5 TECHNOLOGICKÉ VÝPOČTY AKTIVAČNÍHO PROCESU Výpočty byly provedeny pomocí matematického modelu aktivačního procesu s verzí SW GPS-X 5. pro simulaci dynamického stavu. Výpočet je proveden pro vstupní zatěžovací parametry dle aktuálního zatížení ČOV. 5.1 Použitý software Veškeré simulace dynamického chování biologické linky ČOV jsou provedeny pomocí matematického modelu aktivačního procesu počítačového software GPS-X kanadské firmy Hydromantis, Inc., číslo licence: E. GPS-X je software kanadské firmy Hydromantis, Inc. umožňující flexibilní matematické simulace biologických systémů čištění odpadních vod v dynamickém stavu. GPS-X je považován za jeden z nejlepších produktů, který je v současné době k dispozici na světovém trhu. Předností je univerzální použití a flexibilita umožňující matematickou simulaci téměř všech procesů biologického čištění odpadních vod. Obr. 15: Technologické schéma uspořádání aktivačního procesu ČOV Unhošť: SW GPS-X. Výpočtová varianta: Aktivační proces s uspořádáním: stará linka: denitrifikace nitrifikace. nová linka: regenerace denitrifikace nitrifikace. Influent 1 reprezentuje stávající přítok. Influent 2 reprezentuje nově připojované znečištění.

21 leden 216 strana Technologický výpočet aktivačního procesu Výpočet na matematickém modelu je proveden pro střední zatížení ČOV za vyhodnocované období 213 9/215. Matematický model je nakalibrován a verifikován na základě dat za předmětné období. Následně je proveden výpočet pro stav, kdy je denitrifikační zóna ve staré lince zvětšena na úkor nitrifikačních reaktorů Kalibrace matematického modelu Kalibrace modelu je provedena pro hydraulické zatížení 999 m 3.d -1 odpadních vod v přítoku na ČOV Unhošť, přičemž rozdělení mezi obě linky lze v průměru uvažovat 5:5. Výpočet je proveden pro ustálený stav a pro průměrnou teplotu aktivační směsi 12,5 C. Průměrné stáří kalu bylo kalkulováno na úrovni 48,7 dne u staré linky a 52,5 dne u nové linky. Tab. 15: Základní technologické parametry aktivačního procesu ČOV Unhošť stávající stav. Parametr Jednotka Stará Nová linka linka Zatížení ČOV v EO dle BSK5 EO Zatížení aktivace v EO dle BSK5 EO Zatížení aktivace BSK5 kg d Zatížení aktivace CHSK kg d Hydraulické zatížení m 3 d Objem aktivace CELKEM m Objem Regenerace m 3 42 Objem D tanku m Objem N tanku m Koncentrace biomasy v aktivaci při T=12,5 C kg m 3 3,8 3,8 Koncentrace biomasy v regeneraci při T=12,5 C kg m 3-6,9 Recirkulační poměr vratného kalu - 1,24 1,24 Recirkulační poměr interní -,, Hydraulická doba zdržení h 31,9 32,77 Stáří kalu d 48,7 52,5 Zásoba kalu v systému kg Produkce kalu (sušina) kg d Odtoková koncentrace NL mg l Přebytečný kal (sušina) kg d Objemové zatížení BSK5 kg m 3 d 1,128,125 Zatížení kalu CHSK kg kg 1 d 1,53,5 Zatížení kalu BSK5 kg kg 1 d 1,34,31 Zatížení kalu N kg kg 1 d 1,7,7 Typ systému zatížení nízké nízké Stará linka Nová linka HRT a CT (v hod.) Doba zdržení Doba kontaktu Doba zdržení Doba kontaktu Reaktor Reg ,63 Reaktor D 3,8 1,37 6,25 2,79 Reaktor N 28,83 12,86 24,5 1,93 Celý systém 31,9-32,77 -

22 leden 216 strana 22 Tab. 16 sumarizuje vypočtené výsledky kvality odtoku z matematického modelu po kalibraci a verifikaci na stávající zatížení ČOV a jejich srovnání s naměřenými hodnotami (mediány). Tab. 16: Kalibrace a verifikace matematického modelu období 213 9/215. Ukazatel CHSK BSK 5 NL N-NH 4 N-NO x N-celk Období mg l -1 mg l -1 mg l -1 mg l -1 mg l -1 mg l /215 měřeno 23, 5, 2,8 2,2,2 + 7,1 13, 213 9/215 model 23,4 1,7 4, 2,1 8,1 13,1 Naměřené výsledky ukazují velmi dobrou shodu s výsledky matematického modelu ve většině sledovaných ukazatelů. Pcelk je v systému srážen solemi Fe 3+. Produkce chemického kalu je zahrnuta do celkové produkce sekundárního biologického kalu. Z hlediska posouzení složení odtoku je možné konstatovat, že ČOV dosahuje v průměru velmi uspokojivých odtokových ukazatelů Výpočet kapacity separačního stupně Pro účely stanovení kapacity separačního stupně je realizován výpočet jak pro stávající, tak pro maximální návrhové hydraulické zatížení a přípustné hodnoty sušiny kalu v aktivačním procesu. Pro výpočty byl zvolen postup dle přepracované metodiky ATV z roku 1991 (Revised ATV 1991 procedure). Tento přístup rezultuje do relativně konzervativního, na druhou stranu bezpečného návrhu separačního stupně, zajišťujícího účinné odstranění aktivovaného kalu od vyčištěné vody i při maximálních průtocích. Výpočty dle ATV používají hodnotu ředěného kalového indexu, jenž nekoresponduje s hodnotou kalového indexu obecně sledovaného na ČOV. Pro účely výpočtu byla jako maximální návrhová hodnota KI vzata hodnota, pro kterou je obecně platný výpočtový postup a metodika, tj. na úrovni 15 ml g 1. Hodnota KI = 15 mg l 1 byla přepočtena na hodnotu ředěného kalového indexu pro danou výpočtovou koncentraci sušiny kalu. V rámci výpočtů maximální kapacity separačního stupně byly použity následující vstupní parametry: Zatížení jednotka Sávající Cílové Q max do aktivace l s 1 3, 4,5 Recirkulační poměr vratného kalu % Q Plocha dosazovacích nádrží (4 36 m 2 ) m Sušina aktivovaného kalu v nátoku na DN výpočtová kg m 3 3,8 4, Max. kalový index ml.g Hloubka vody v separačním stupni usazovací / celková* m 3,3 / 5,7 3,3 / 5,7 * dle projektu typových nádrží DN-6-R

23 leden 216 strana 23 V Tab. 17 je výsledek výpočtů separačního stupně dle aktuálních provozních hodnot zatížení a pro cílový stav s ohledem na maximální hydraulické zatížení za deště na vstupu do biologické části. Z výpočtu je zřejmé, že dosazovací nádrže jsou dostatečně kapacitní. Nejsou překročeny hodnoty zatížení plochy nerozpuštěnými látkami 6 kg m -2 h -1 (maximální přípustná hodnota dle ČSN ). Díky značné hloubce dosazovacích nádrží jsou tyto schopné pracovat i při zhoršených kalových indexech i přes 2 ml g -1. Tab. 17: Výpočet kapacity dosazovacích nádrží. ČOV UNHOŠŤ jednotka Sávající zatížení Cílové zatížení Výpočet vertikálně protékané DN EO Výpočtový denní přítok Qv m3/d 999, 14, Recirkulační poměr vratného kalu vztažený k Qv % 124, 8, Maximální dešťový přítok do aktivace m3/h 18, 145,8 Koncentrace sušiny kalu v nátoku na DN při Qv kg/m3 3,8 4, Objemové zatížení - - pro vertikálně protékanou nádrž m3/m2/h,29,4 Očekávaný ředěný kalový index ml/g 12,6 98,96 Srovnávací objem kalu ml/l 387,81 395,85 Hydraulické zatížení plochy - - pro vertikálně protékanou nádrž m/h,75 1,1 maximální hodnota dle ČSN pro vertikálně protékanou nádrž m/h 2, 2, Potřebná plocha dosazovacích nádrží Adn - - pro vertikálně protékanou nádrž m2 144,43 144,29 Zatížení plochy nerozpuštěnými látkami při Qmax - - pro vertikálně protékanou nádrž kg/m2/h 4,2 5,34 - doporučená hodnota dle ČSN kg/m2/h 5, - 6, 5, - 6, Minimální koncentrace vratného kalu kg/m3 9,8 1,1 Dnová koncentrace kalu kg/m3 14, 14,44 Doba zahuštění kalu v dosazovací nádrži h 2,92 2,92 Potřebná hloubka dosazovací nádrže - zóna čisté vody h1 m,5,5 separační zóna h2 - - pro vertikálně protékanou nádrž m,9 1,1 akumulační zóna h3 - - pro vertikálně protékanou nádrž m,39,48 zahušťovací zóna h4 - - hodnota C l/m pro vertikálně protékanou nádrž m,91 1,12 celková hloubka dosazovací nádrže - - pro vertikálně protékanou nádrž m 2,7 3,2

24 leden 216 strana 24 Přepočet dle hmotnostního toku částic Výpočet podle hmotnostního toku částic je realizován pro stávající a výhledový stav zatížení dosazovacích nádrží při provozní sušině kalu v aktivaci na úrovni 3,8, resp. 4, kg m 3. Graficky je výstup výpočtů znázorněn na Obr. 16 a Obr. 17. Separační stupeň je považován za kapacitní v případě, kdy je průsečík vzestupné a sestupné přímky pod čarou maximálního fluxu a sestupná přímka ve směru vpravo od průsečíku pod čarou maximálního fluxu. Z grafického výstupu na Obr. 17 je zřejmé, že pro provozní koncentraci sušiny kalu v aktivačním procesu na úrovni 4, kg.m -3 a maximální přítok dešťových vod do biologického stupně 4,5 l.s -1 jsou dosazovací nádrže ještě dostatečně kapacitní. Při vyšší koncentraci sušiny kalu nebo průtoku budou již přetíženy. 9 Hmotnostní tok částic [kg m -2 h -1 ] n Maximální flux Přivedený flux Provozní koncentrace kalu Odvedený flux X = 3,8 kg/m3, Qmax = 3 l/s Koncentrace sušiny kalu [g l -1 ] Obr. 16: Posouzení separačního stupně dle teorie hmotnostního toku částic pro stávající stav. Hmotnostní tok částic [kg m -2 h -1 ] n Maximální flux 1 Přivedený flux 9 Provozní koncentrace kalu 8 Odvedený flux X = 4, kg/m3, Qmax = 4,5 l/s Koncentrace sušiny kalu [g l -1 ] Obr. 17: Posouzení separačního stupně dle teorie hmotnostního toku částic pro výhledový stav.

25 leden 216 strana 25 Dimenzování čerpadel vratného kalu je uvedeno v Tab. 18. Předpokládá se osazení čerpadel vratného kalu do kónu dosazovacích nádrží. Mamutková čerpadla na nové lince budou zrušena. Pokud nebude možno zajistit kontinuální průtok čerpadel vratného kalu, je nutno řešit přerušovaným provozem. Tento způsob je však méně vhodný, neboť způsobuje značné hydraulické rázy v dosazovacích nádržích. Tab. 18: Dimenzování čerpadel vratného kalu. Kalkulace pro 4 nádrže dohromady pro 1 nádrž Průtok VK R m 3 d -1 m 3 h -1 l s -1 l s -1 Min, ,4 1,1 2,5 Střední, ,7 13, 3,2 Max výpočtové, ,9 15,5 3,9 Max návrhové 1, , 2, 5,* * je navrženo nejbližší čerpadlo VK s dostatečnou průchodností na úrovni 5 l s -1 na jednu nádrž, výpočtové maximum je nižší Výpočet rozdělení nátoku mezi starou a novou aktivační linku Výpočet byl proveden takovým způsobem, aby obě aktivační linky pracovaly se shodným stářím kalu a shodnou koncentrací sušiny kalu v nátoku na dosazovací nádrže. Protože jsou obě linky podobných objemů (stará linky V = 664 m 3, nová linka V = 682 m 3 ), existoval předpoklad, že rozdělení bude velmi blízko poměru 1 : 1. Nová aktivační linka sice obsahuje regenerační reaktor, ale jeho velikost je velmi malá, pouze 6,1 % celkového objemu aktivace. Pro výše uvedené předpoklady bylo vypočteno, že obě aktivační linky budou pracovat obdobně (Obr. 18) při rozdělení nátoků: nátok na starou linku 47,5 % přítoku nátok na starou linku 52,5 % přítoku Obr. 18: Porovnání kvality odtoku ze staré a nové linky pro výhledový stav. Obě linky při výhledové zatížení budou pracovat při stáří kalu 24,5 dne a výpočtové koncentraci sušiny kalu v aktivaci 4 mg m -3 včetně chemického kalu.

26 leden 216 strana Výpočet velikosti denitrifikace ve staré lince Na matematickém modelu byl proveden výpočet velikosti denitrifikačního reaktoru na staré aktivační lince. Výpočet byl proveden pro méně výhodné výhledové zatížení (nižší doby kontaktu, větší zatížení). Předpokládá se, že pro stávající zatížení bude stupeň denitrifikace větší. Pro různé velikosti denitrifikace byly vypočteny odtokové koncentrace N-NH 4, N-NO 3, Ncelk ze systému, a dále odtoková koncentrace N-NO 3 z denitrifikačního reaktoru (Obr. 19). Výpočet byl proveden pro návrhovou velikost interní recirkulace 2 %. N-NH4, N-NO3 (mg/l) Návrhový objem denitrifikace 14 m3 N-NH4 N-NO3 N-NO3 (D) N-celk 15 14, , , ,5 N-celk (mg/l) , Objem denitrifikace (m 3 ) Obr. 19: Výpočet velikosti denitrifikace ve staré lince. Optimální objem denitrifikačního reaktoru byl odečten na úrovni: 14 m 3. Denitrifikace může být řešena i nadále jako společná pro obě aktivační linky, případně může zůstat společná stávající denitrifikace o objemu 64 m 3 a dále z každé linky vyčleněn objem 38 m 3. Nitrifikační reaktor pak bude mít v každé lince objem 262 m 3 ; celkem bude ve staré lince nitrifikace 524 m Výpočet velikosti interní recirkulace Za výše uvedených výpočtových podmínek při průměrné výpočtové teplotě a objemu denitrifikační nádrže 14 m 3 na staré lince byla vypočtena závislost odtokových koncentrací forem dusíku na interní recirkulaci. Výpočet je proveden bez limitace denitrifikace substrátem. To znamená, že v případě, že by v budoucnu bylo v přítoku menší množství organického substrátu pro denitrifikaci, byly by naměřeny vyšší koncentrace N-NO x na odtoku než udává výpočet. Systém by pak vyžadoval dávkování externího substrátu. Ukazatel Ncelk však není mezi limitními ukazateli. Značná rozkolísanost odtokových koncentrací N-NO 3 je znázorněna na Obr. 21, přičemž důvodem jsou pravděpodobně problémy s nitrifikací a její značná rozkolísanost. Při plné nitrifikaci jsou koncentrace N-NO 3 na odtoku vyšší a naopak. Rozkolísanost nitrifikace má souvislost s řízením dodávky vzduchu do systému, který je na současné ČOV Unhošť -1 nefukční. Výpočet je primárně opět proveden pro výhledový stav při kapacitě 14 m 3 d odpadních vod a 55 EO (7 ob.).

27 leden 216 strana 27 N-NH4, N-NO3, Ncelk (mg/l) Stará linka optimum IR N-NH4 N-NO3 Ncelk N-NH4, N-NO3, Ncelk (mg/l) Nová linka optimum IR N-NH4 N-NO3 Ncelk Recirkulační poměr IR Recirkulační poměr IR Obr. 2: Závislost odtokové koncentrace N-forem na IR na staré a nové lince výhledové zatížení N NO3 14 N NO3 [mg l 1 ] Obr. 21:Odtokové koncentrace N-NO 3 ze stávajícího systému. Výsledek výpočtu na Obr. 2 ukazuje, že optimu interní recirkulace leží mezi IR = %. Pro dimenzování je zvolen průtok IR na úrovni 2 % Q přítoku. Pokud budou čerpadla IR vybavena frekvenčními měniči, pak lze uplatnit velikost recirkulace proporční průtoku. Pro danou velikost ČOV však doporučujeme instalovat čerpadla s fixním průtokem, a to na úrovni potřeby pro výhledové maximum. V tom případě bude velikost IR vztažená na současný výpočtový průtok na úrovni 28 %. 14 m 3 d -1 Poměr Q IR m 3 d -1 m 3 h -1 l s -1 Stará linka, ,4 15,4 Nová linka, ,3 17, m 3 d Stará linka, ,5 11, Nová linka, ,7 12, m 3 d Stará linka,475 2, ,4 15,4 Nová linka,525 2, ,3 17,

28 leden 216 strana 28 Protože stará linka má dvě paralelní nitrifikační sekce, bude zapotřebí instalovat 2 čerpadla interní recirkulace, každé o kapacitě 7,7 l s -1, tj. v součtu 15,4 l s -1. Nová linka bude mít pouze jedno čerpadlo interní recirkulace o kapacitě 17 l s -1. Zaústění výtlaku interní recirkulace musí být do denitrifikačních sekcí na hladinu nádrží takovým způsobem, aby nedocházelo k provzdušnění aktivační směsi pádem z výšky do nádrže. Optimální je zaústění vodorovně s hladinou, ale tak, aby bylo možno vizuálně kontrolovat, že je interní recirkulace v provozu Výpočet varianty 1 se stávajícím zatížením Provozní varianta 1 reprezentuje následující látkové zatížení a technologické uspořádání: Hydraulické a látkové zatížení odpovídající stávajícímu stavu, tj. Tab. 19 a Tab. 2. Tab. 19: Bilance znečištění přítoku na aktivaci ČOV Unhošť stávající stav. Unhošť Stav 213 9/215 Q v m 3 d EO 6 (BSK 5 ) 2829 EO 6 Obyvatel 383 ob. Ukazatel kg d 1 mg l 1 BSK 5 169,8 17 CHSK 269,6 27 NL 99,9 1 N-NH 4 26, 26, Ncelk 36,9 37, Pcelk 4,9 4,9 Tab. 2: Hydraulického zatížení ČOV Unhošť stávající stav. Množství odpadních vod m 3 d -1 m 3 h -1 l s -1 Průměrný denní přítok 999, 41,6 11,6 Přítok Q24 56, 21,1 5,9 Přítok balastních vod 493, 2,5 5,7 Koeficient denní nerovnoměrnosti 1,4 - - Maximální denní přítok 121,4 5,1 13,9 Koeficient hodinové nerovnoměrnosti 2, - - Maximální hodinový přítok - 79,6 22,1 Maximální dešťový přítok do ČOV - 35, 97,2 Maximální dešťový přítok do aktivace - 18, 3, Technologické uspořádání vychází ze stavu po navrhované rekonstrukci ČOV. Poměr rozdělení přítoku: Nátok na starou linku 47,5 % přítoku m 3 d Nátok na starou linku 52,5 % přítoku m 3 d

29 leden 216 strana 29 Nově rozdělené objemy aktivačních reaktorů na staré lince: Objem denitrifikačního reaktoru na staré lince: 14 m 3 Objem nitrifikačních reaktorů na staré lince: 524 m 3 Pro stávající systém a zatížení byla vypočtena jeho citlivost pro různé teploty odpadní vody pro novou a starou linku. Závislost nitrifikace na teplotě lze nejlépe znázornit jako odtokové koncentrace N-NH 4. Z výsledků je zřejmé, že systém vykazuje velmi dobrou stabilitu i v zimním období a nitrifikuje i při teplotách odpadní vody kolem 8 C (Obr. 22) Odtok formy N(mg/l) nová N-NH4 nová N-NOx nová Ncelk stará N-NH4 stará N-NOx stará Ncelk Teplota ( C) Obr. 22: Závislost odtokové koncentrace N-NH 4, N-NO x a Ncelk na teplotě stávající zatížení. Z výpočtu je navíc zřejmé, že obě aktivační linky jsou nastaveny provozním způsobem tak, aby dosahovaly obdobných odtokových parametrů. Kolísání kvality odpadní vody v přítoku může způsobit deficit organického znečištění pro biologickou nitrifikaci. V tom případě budou zaznamenány vyšší odtokové koncentrace N-NO x a Ncelk, nikoliv však N-NH 4 jako ukazatele, který je v současné době v odtoku limitován. Výpočty rovněž představují výsledek modelového výpočtu tzv. steady-state. Systém při dynamickém chování bude vykazovat mírně horší odtokové ukazatele než představují výsledky na Obr. 23 a Obr. 24, kde jsou vypočteny odtokové parametry při roční průměrné teplotě aktivace 12,5 C. Obr. 23: Odtokové koncentrace ze staré a nové linky, 12,5 C, stávající zatížení.

30 leden 216 strana 3 Obr. 24: Odtokové koncentrace finální odtoku z ČOV, 12,5 C, stávající zatížení. Tab. 21: Základní technologické parametry aktivačního procesu ČOV Unhošť po rekonstrukci stávající zatížení. Parametr Jednotka Stará Nová linka linka Zatížení ČOV v EO dle BSK5 EO Zatížení aktivace v EO dle BSK5 EO Zatížení aktivace BSK5 kg d Zatížení aktivace CHSK kg d Hydraulické zatížení m 3 d Objem aktivace CELKEM m Objem Regenerace m 3 42 Objem D tanku m Objem N tanku m Koncentrace biomasy v aktivaci při T=12,5 C kg m 3 4, 4, Koncentrace biomasy v regeneraci při T=12,5 C kg m 3-7,8 Recirkulační poměr vratného kalu - 1,18 1,7 Recirkulační poměr interní - 2,8 2,8 Hydraulická doba zdržení h 33,55 31,18 Stáří kalu d 53,7 52,6 Zásoba kalu v systému kg Produkce kalu (sušina) kg d Odtoková koncentrace NL mg l Přebytečný kal (sušina) kg d Objemové zatížení BSK5 kg m 3 d 1,122,131 Zatížení kalu CHSK kg kg 1 d 1,48,49 Zatížení kalu BSK5 kg kg 1 d 1,3,31 Zatížení kalu N kg kg 1 d 1,7,7 Typ systému zatížení nízké nízké Stará linka Nová linka HRT a CT (v hod.) Doba zdržení Doba kontaktu Doba zdržení Doba kontaktu Reaktor Reg ,8 Reaktor D 7,7 1,42 5,94 1,22 Reaktor N 26,48 5,32 23,31 4,79 Celý systém 33,55-31,18 -

31 leden 216 strana 31 Výpočet potřeby vzduchu pro stávající zatížení aktivace Výpočet potřeby kyslíku a vzduchu je proveden pro výpočtové zatížení odpovídající Tab. 19 a Tab. 2, tj. střednímu výpočtovému průtoku Q v (999 m 3 d 1 ), při minimální teplotě 8 C a max. teplotě aktivace 22 C. Výpočet je proveden pro konfiguraci aktivace po rekonstrukci a na maximální návrhovou sušinu kalu v aktivaci 4, kg m 3. Pro výpočet OCst a množství vzduchu byly uvažovány následující hodnoty: teplota aktivace 8 C / 22 C hloubka vody v N - stará/nová 3,4 /3,5 m hloubka ponoru aeračních elementů N - stará/nová 3,15 /3,25 m hloubka ponoru aeračních elementů R - nová 3,25 m výpočtová koncentrace rozpuštěného kyslíku N / R 2, / 1, mg l 1 koef. alfa,7 koef. beta,95 specifické využití kyslíku ze vzduchu 5,5 %/m faktor nadmořské výšky (367 m n.m.),957 Tab. 22: Výpočet potřeby kyslíku a vzduchu pro stávající zatížení aktivace při Q v a při teplotě 8 C. 8 C OCp OCp OCp OCst OCst OCst Qvzduchu Qvzduchu Qvzduchu Reaktor Průměr Maximum Minimum Průměr Maximum Minimum Průměr Maximum Minimum Nová l. kg d -1 kg d -1 kg d -1 kg d -1 kg d -1 kg d -1 m 3 h -1 m 3 h -1-1 m 3 h N N N R Celkem C OCp OCp OCp OCst OCst OCst Qvzduchu Qvzduchu Qvzduchu Reaktor Průměr Maximum Minimum Průměr Maximum Minimum Průměr Maximum Minimum Stará l. kg/d kg/d kg/d kg/d kg/d kg/d m3/h m3/h m3/h N N Celkem Tab. 23: Výpočet objemové intenzity aerace pro stávající zatížení aktivace při Q v a při teplotě 8 C. 8 C Iv Iv Iv 8 C Iv Iv Iv Reaktor Průměr Maximum Minimum Reaktor Průměr Maximum Minimum Nová l. m 3 m 3 h 1 m 3 m 3 h 1 m 3 m 3 h 1 Stará l. m 3 m 3 h 1 m 3 m 3 h 1 1 m 3 m 3 h N1,46,59,33 N1,31,4,22 N2,29,37,21 N2,31,4,22 N3,22,28,16 R,32,41,23 Tab. 22 a Tab. 24 sumarizují potřeby kyslíku a vzduchu pro různé provozní stavy při stávajícím zatížení aktivace a při teplotních stavech 8 C a 22 C. Tab. 23 a Tab. 25 pak ukazují objemové intenzity aerace. Ty jsou ve většině reaktorů pod doporučovanou hodnotou,5 m 3 m 3 h 1. Systém buď bude nutno vybavit míchadly i v aerovaných sekcích nebo zajistit takovou dodávku vzduchu, které bude odpovídat požadované hodnotě,5 m 3 m 3 h 1 (Tab.

32 leden 216 strana 32 26). Za těchto předpokladů však bude systém přesycen kyslíkem s negativním důsledkem na denitrifikační kapacitu aktivačního systému. Tab. 24: Výpočet potřeby kyslíku a vzduchu pro stávající zatížení aktivace při Q v a při teplotě 22 C. 22 C OCp OCp OCp OCst OCst OCst Qvzduchu Qvzduchu Qvzduchu Reaktor Průměr Maximum Minimum Průměr Maximum Minimum Průměr Maximum Minimum Nová l. kg d -1 kg d -1 kg d -1 kg d -1 kg d -1 kg d -1 m 3 h -1 m 3 h -1-1 m 3 h N N N R Celkem C OCp OCp OCp OCst OCst OCst Qvzduchu Qvzduchu Qvzduchu Reaktor Průměr Maximum Minimum Průměr Maximum Minimum Průměr Maximum Minimum Stará l. kg/d kg/d kg/d kg/d kg/d kg/d m3/h m3/h m3/h N N Celkem Tab. 25: Výpočet objemové intenzity aerace pro stávající zatížení aktivace při Q v a při teplotě 22 C. 22 C Iv Iv Iv 22 C Iv Iv Iv Reaktor Průměr Maximum Minimum Reaktor Průměr Maximum Minimum Nová l. m 3 m 3 h 1 m 3 m 3 h 1 m 3 m 3 h 1 Stará l. m 3 m 3 h 1 m 3 m 3 h 1 1 m 3 m 3 h N1,6,77,43 N1,38,49,27 N2,33,43,24 N2,38,49,27 N3,24,32,18 R,37,48,27 Tab. 26: Výpočet minimálního množství vzduchu pro zajištění minimální objemové intenzity aerace pro reaktory nové a staré aktivační linky. Reaktor V Q vz min Iv min m 3 m 3 h -1 1 m 3 m 3 h Nová linka N ,5 N ,5 N ,5 R 42 21,5 Stará linka N ,5 N ,5 Všechny uváděné průtoky vzduchu jsou kalkulovány při standardních podmínkách v souladu s TNV Navrhování aeračních systémů čistíren odpadních vod - Pneumatická aerace.

33 leden 216 strana Výpočet varianty 2 s výhledovým zatížením Provozní varianta 2 reprezentuje hydraulické a látkové zatížení odpovídající výhledovému stavu, tj. Tab. 27 a Tab. 28. Tab. 27: Bilance znečištění přítoku na aktivaci ČOV Unhošť výhledový stav. Unhošť Výhledový stav Q v m 3 d EO 6 (BSK 5 ) 55 EO 6 Obyvatel 7 ob. Ukazatel kg d -1 kg d -1 BSK 5 33, 33, CHSK 524,1 524,1 NL 194,1 194,1 N-NH 4 5,5 5,5 Ncelk 71,8 71,8 Pcelk 9,5 9,5 Tab. 28: Hydraulického zatížení ČOV Unhošť výhledový stav. Množství odpadních vod m 3 d -1 m 3 h -1 l s -1 Průměrný denní přítok 14, 58,3 16,2 Přítok Q24 84, 35, 9,7 Přítok balastních vod 56, 23,3 6,5 Koeficient denní nerovnoměrnosti 1,4 - - Maximální denní přítok 1736, 72,3 2,1 Koeficient hodinové nerovnoměrnosti 2, - - Maximální hodinový přítok - 121,3 33,7 Maximální dešťový přítok do ČOV - 35, 97,2 Maximální dešťový přítok do aktivace - 145,8 4,5 Technologické uspořádání vychází ze stavu po navrhované rekonstrukci ČOV. Poměr rozdělení přítoku: Nátok na starou linku 47,5 % přítoku m 3 d Nátok na starou linku 52,5 % přítoku m 3 d Nově rozdělené objemy aktivačních reaktorů na staré lince: Objem denitrifikačního reaktoru na staré lince: 14 m 3 Objem nitrifikačních reaktorů na staré lince: 524 m 3 Pro systém po intenzifikaci byla vypočtena jeho citlivost pro různé teploty odpadní vody pro novou a starou linku. Závislost nitrifikace na teplotě lze nejlépe znázornit jako odtokové koncentrace N-NH 4. Z výsledků je zřejmé, že systém vykazuje velmi dobrou stabilitu i v zimním období a nitrifikuje i při teplotách odpadní vody kolem 8 C (Obr. 22). Oproti stávajícímu stavu jsou vyšší odtokové koncentrace forem dusíku díky vyšším přítokovým koncentracím.

34 leden 216 strana Odtok formy N(mg/l) Teplota ( C) nová N-NH4 nová N-NOx nová Ncelk stará N-NH4 stará N-NOx stará Ncelk Obr. 25: Závislost odtokové koncentrace N-NH 4, N-NO x a Ncelk na teplotě výhledové zatížení. Z výpočtu je opět zřejmé, že obě aktivační linky jsou nastaveny provozním způsobem tak, aby dosahovaly obdobných odtokových parametrů. Kolísání kvality odpadní vody v přítoku může ovlivnit odtokové koncentrace N-NO x a Ncelk, nikoliv však N-NH 4 jako ukazatele, který je v současné době v odtoku limitován. Jedná se opět o výpočtový výsledek tzv. steady-state. Proto systém při dynamickém chování bude vykazovat mírně horší odtokové ukazatele než představují výsledky na Obr. 23 a Obr. 24, kde jsou vypočteny odtokové parametry při roční průměrné teplotě aktivace 12,5 C. Obr. 26: Odtokové koncentrace ze staré a nové linky, 12,5 C, výhledové zatížení. Obr. 27: Odtokové koncentrace finální odtoku z ČOV, 12,5 C, výhledové zatížení.