Praktické zkušenosti s plněním, uvedením do provozu, zpětným promýváním nového a reaktivovaného aktivního uhlí v úpravnách pitných vod ČR

Transkript

1 Praktické zkušenosti s plněním, uvedením do provozu, zpětným promýváním nového a reaktivovaného aktivního uhlí v úpravnách pitných vod ČR Ing. Jaroslav Kopecký, CSc. Jako, s.r.o. Družstevní 72, Líbeznice; mob: ; tel.: , 128; fax: jako@jako.cz, Aktivní uhlí je stále častěji používáno pro zkvalitnění úpravy pitných vod v rekonstruovaných úpravnách vod ČR. Cílem tohoto příspěvku je popsat praktické zkušenosti s plněním, uvedení do provozu, zpětným promýváním nového a reaktivovaného granulovaného aktivního uhlí řady Filtrasorb pro úpravu pitných a technologických vod. Tyto informace slouží k dosažení optimálního využití aktivního uhlí, tj. dosažení požadované účinnosti a životnosti aktivního uhlí. Na konkrétních případech budou vysvětleny pojmy "Plnění filtrů", "Zpětné promývání", "Segregace", "Provozní zpětné promývání", "Určení maximální expanze lože aktivního uhlí při zpětném promývání". "Určení přechodné expanze lože aktivního uhlí pro zpětné promývání", "Postup počátečního zpětného promývání", "Provozní zpětné promývání", "Praní vzduchem", "Měření objemu aktivního uhlí" a "Odstávka filtrů". Způsob použití Granulovaná aktivní uhlí jsou běžně plněna buď do otevřených nebo ocelových tlakových filtrů. Upravovaná voda obvykle protéká filtrem shora dolů, možný je i opačný průtok. Při úpravě povrchových vod jsou filtry s aktivním uhlím obvykle umístěny za filtrací nebo přímo za usazovací nádrží, kde plní funkci adsorpční i filtrační. Při úpravě podzemních vod jsou filtry s aktivním uhlím obvykle umístěny před stupněm dezinfekce pitné vody. Ve všech případech by za aktivním uhlím měla následovat dezinfekce. Obr. 1: Použití aktivního uhlí při úpravě povrchové vody GAU - dvoustupňová filrace povrchová voda PAU O 3 písková filtrace GAU UV CL 2 nebo O 3 nádr Koagulant flokulace & čiření GAU distribuce GAU - jednostupňová filtrace 223

2 Plnění filtrů Aktivní uhlí je dodáváno v pytlích, vacích nebo autocisternou. Ve všech případech by před vlastním plněním měla být na dně filtrů vrstva vody nejméně 0.5 m plně zakrývající filtrační trysky. Vrstva vody chrání před poškozením aktivní uhlí a filtrační trysky v průběhu plnění. Zpětné promývání Zpětné promývání je promývání filtru zespoda nahoru. Způsobuje expanzi lože aktivního uhlí. Zpětné promývání je obvykle prováděno upravenou vodou. Počáteční zpětné promývání Počáteční zpětné promývání je zapotřebí po dodávce nového nebo reaktivovaného aktivního uhlí ze tří důvodů: odstranění vzduchu odstranění prachových částic aktivního uhlí segregace lože aktivního uhlí Segregace lože aktivního uhlí Segregace je děj, při kterém menší částice směřují do horní části a větší částice do spodní části lože aktivního uhlí. Segregace zajišťuje, že po dalším zpětném promýtí zrna aktivního uhlí s adsorbovanými látkami na povrchu lože nebudou migrovat ke dnu lože aktivního uhlí, tj. že upravovaná voda při vytékání z filtru bude vždy přicházet do styku s nejméně vyčerpanými zrny aktivního uhlí. To zajišťuje maximální účinnost a životnost aktivního uhlí. Provozní zpětné promývání Provozní zpětné promývání je obvykle potřeba z důvodu zvýšené tlakové ztráty způsobené nahromaděním filtrovaných částic a pro homogenizaci lože aktivního uhlí (odstranění shluků a kanálků). Frekvence zpětného promývání závisí na zákalu a průchodnosti ložem aktivního uhlí. Pro kvalitní podzemní vody může frekvence zpětného promývání být méně než jednou za měsíc, zatímco pro jednostupňovou filtraci povrchových vod i několikrát týdně. Kromě toho je zpětné promývání účinná metoda pro řízení tvorby biomasy na aktivním uhlí v případě jeho funkce jako biologického filtru v kombinaci s ozónem. Určení maximální expanze lože aktivního uhlí při zpětném promývání Maximální expanze lože aktivního uhlí je závislá na dostupné výšce filtru nad ložem aktivního uhlí. Žádoucí je expanze lože aktivního uhlí 15% s optimem 20% a maximem 30%. Menší expanze lože aktivního uhlí je použitelná, ale může vyžadovat delší dobu zpětného promývání. Pro zabránění ztrát aktivního uhlí při zpětném praní by výška filtru nad expandovaným ložem aktivního uhlí měla být větší než cm. Rychlost prací vody, která je nutná pro dosažení požadované expanze lože aktivního uhlí, je možné odečíst z grafu závislosti expanze lože aktivního uhlí na prací rychlosti a teplotě vody (obr. 2). Rychlost prací vody není nutné měnit v průběhu roku v případě dostatečné výšky filtru nad ložem aktivního uhlí a malého výkyvu teplot prací vody. Určení přechodné expanze lože aktivního uhlí pro zpětné promývání Přechodná expanze lože aktivního uhlí pro zpětné promývání v závislosti na maximální expanzi lože aktivního uhlí je uvedena v tab

3 Tab.1: Určení přechodné expanze lože aktivního uhlí pro zpětného promývání Maximální expanze lože aktivního uhlí [%] Přechodná expanze lože aktivního uhlí [%] > Postup počátečního zpětného promývání Počáteční zpětné promývání spočívá ve zvyšující se rychlosti zpětného promývání upravované vody podle následujícího postupu: 1. Aktivní uhlí mělo být smočeno ve vodě 24 hod před počátečním zpětným promýváním. 2. Počáteční zpětné promývání začíná při rychlosti 5 m/h dokud prací voda nezačne přetékat. Rychlost 5 m/h se udržuje 10 min nebo po dobu, kdy již není viditelný odstraňovaný vzduch. 3. Poté se prací rychlost pomalu zvýší tak, aby bylo dosaženo přechodné expanze lože aktivního uhlí dle tab. 1 a prací rychlost se udržuje 5 min. 4. Poté se prací rychlost pomalu zvýší tak, aby bylo dosaženo maximální expanze lože aktivního uhlí a prací rychlost se udržuje ca 30 min. 5. Kvalita prací vody by měla být kontrolována před uvedením filtru do provozu. Výstup prací vody by měl být příležitostně kontrolován pro případný únik aktivního uhlí. Prací voda bude zpočátku černá díky jemným a prachovým zrnům aktivního uhlí. Po spuštění filtru může být pozorován uvolňující se vzduch po několik dní. Někdy vzduch vytvoří kapsy, což se projeví nepřiměřenou tlakovou ztrátou. Provozní zpětné promývání odstraní bubliny vzduchu a sníží tlakovou ztrátu na normální úroveň. Při přetrvávajícím uvolňování vzduchu z aktivního uhlí, je možné počátečnímu zpětnému promývání předřadit praní vzduchem při rychlosti m/h po dobu ca 1 min. Provozní zpětné promývání Provozní zpětné promývání může být iniciováno buď tlakovou ztrátou, časovým spínačem nebo zákalem na výstupu z filtru a je prováděno při maximální možné expanzi lože aktivního uhlí. Potřebný čas provozního zpětného promývání závisí na množství usazených nerozpuštěných látek, vlastnostech nerozpuštěných látek a tloušťce filtračního koláče. Provozní zpětné promývání trvá 5 20 min, čas optimálního provozního zpětného promývání je ca 15 min. Praní vzduchem Granulovaná aktivní uhlí řady Filtrasorb jsou vhodná pro pravidelné praní vzduchem pro zlepšení účinnosti zpětného praní. Je doporučeno neprovádět současně praní vzduchem a praní vodou nebo tento čas minimalizovat, a tak se vyhnout ztrátám aktivního uhlí. Praní vzduchem není nutné pro úpravu vysoce kvalitní podzemní vody. 225

4 Tab.2: Podmínky pro praní vzduchem Maximální doporučená rychlost Maximální doporučený čas Doporučená minimální výška filtru nad ložem aktivního uhlí Nm/h 2 min 20 cm Doporučené provozní praní 1) Snížit hladinu vody na ca cm nad povrch aktivní uhlí 2) Prát vzduchem při m/h po dobu 1 min 3) Prát vodou při 5 m/h po dobu 5 min 4) Prát vodou při maximální prací rychlosti po dobu ca min 5) Prát vodou při 5 m/h po dobu 5 min, většinou není nutné Měření objemu aktivního uhlí Měření musí být prováděno po zpětném promýtí a odvodnění, protože objem aktivního uhlí je závislý na stupni segregace. Měření by mělo být provedeno na čtyřech různých místech. To platí pro instalaci nového aktivního uhlí a před odebráním aktivního uhlí pro reaktivaci. Odstávka filtrů Pro předcházení bakteriologických problémů je doporučeno udržovat provoz filtrů co nejdéle. Jestliže není aktivní uhlí používáno několik dní, je doporučeno udržovat malý průtok vody a pravidelně kontrolovat kvalitu vody. Jestliže tento postup není možný, pak by aktivní uhlí mělo být odvodněno (a v případě tlakových filtrů větráno). Před uvedením filtru do provozu by mělo být provedeno počáteční zpětné promývání. Zpětné promývání je většinou také účinné pro snižování obsahu baktérií. Příklad: Otázka Určete požadované počáteční zpětné promývání pro aktivní uhlí Filtrasorb TL 830 ve filtru s plochou 100 m² a maximální expanzí lože aktivního uhlí 20 %. Teplota vody je 10 o C. Odpověď 1) Z tab.1 určíme přechodnou expanzi lože aktivního uhlí 10 % pro maximální expanzi 20 %. 2) Z obr. 2 určíme prací rychlost 20 m/h pro 10 % expanzi a 28 m/h pro 20 % expanzi lože aktivního uhlí. 3) Z postupu počátečního zpětného promývání spočítáme průtoky a časy: a) 5 m/h * 100 m 2 = 500 m 3 /h po dobu 10 min b) 20 m/h * 100 m 2 = 2000 m 3 /h po dobu 5 min c) 28 m/h * 100 m 2 = 2800 m 3 /h po dobu 30 min d) počáteční objem prací vody/filtr = 1650 m 3 /filtr=500/60* /60*5+2800/60*30 226

5 Obr. 2: Expanzní křivky pro Filtrasorb TL