Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky.

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Diplomová práce BRNO 2008 Jan Krištofík

2 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: Ing. Tomáš Vítěz Vypracoval: Jan Krištofík Brno 2008

3 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 Podpis diplomanta

4 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 5 ABSTRAKT Krištofík Jan. Vliv průmyslových odpadních vod na provoz ČOV Krnov. Diplomová práce. Brno, 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 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 6 OBSAH 1. ÚVOD A CÍL PRÁCE ÚVOD CÍL PRÁCE SOUČASNÝ STAV PROVOZU ČOV KRNOV ČISTĚNÍ MĚSTSKÝCH ODPADNÍCH VOD OBECNĚ ČISTĚNÍ PRŮMYSLOVÝCH ODPADNÍCH VOD OBECNĚ HODNOCENÍ SOUČASNÉHO STAVU CELKOVÉ VYHODNOCENÍ SOUČASNÉHO STAVU- SHRNUT TECHNOLOGICKÁ LINKA ČOV POPIS HLAVNÍCH OBJEKTŮ LINKY ČIŠTĚNÍ ODPĚNÍCH VOD Lapák štěrku Hrubé česle Jemné česle Lapák písku Usazovací nádrž Původní aktivační nádrž Nová aktivační nádrž Dosazovací nádrž Čerpací stanice vratného kalu a vnitřní (anoxické) recirkulace Mechanické zahuštění přebytečného kalu Vyhnívací nádrže Uskladňovací nádrž Mechanické odvodnění vyhnilého kalu OPDADNÍ VODY Z PRŮMYSLU KRNOVSKÁ ŠKROBÁRNA, SPOL. S.R.O Odpadní vody z lihovaru Charakter znečišťujících látek Stávající stav KOFOLA, A.S BILANCE A VYHODNOCENÍ ODPADNÍCH VOD Z KOFOLY A KRNOVSKÉ ŠKROBÁRNY Výpočty NÁVRHY A DOPRUČENÍ PRO BUDOUCÍ PRAXI ODPADNÍ VODY ZE ŠKROBÁRNY... 39

7 Možnosti čištění odpadních vod ze škrobárny a lihovaru Anaerobní předčištění u zdroje odpadní vody a dočištění na městské ČOV v Krnově Návrh procesu předčištění Návrh řešení úpravou městské ČOV v Krnově Navrhovaná technická opatření NÁVRH REKONSTRUKCE ČOV KRNOV Návrhové hodnoty aktivačního procesu Návrh rekonstrukce aktivačního procesu Návrhové hodnoty aktivačního procesu Návrh rekonstrukce ZÁVĚR LITERATURA...59 SEZNAM TABULEK...60 SEZNAM OBRÁZKŮ...62

8 8 1. ÚVOD A CÍL PRÁCE 1.1 Úvod Městská čistírna odpadních vod v Krnově byla uvedena do provozu v roce Jednalo se o mechanicko biologickou ČOV s anaerobním vyhníváním kalu. Navržena byla na následující parametry: Q MIN = 380 m/h Q 24 = m/d = 585 m/h Q MAX = 918 m/h Q DEST = m/h BSK 5 = kgo 2 /d EO = (54 g/ob * d) 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 Množství a znečistění odpadních vod v r Q 24 m 3 /d m 3 /h 596,7 BSK 5 kg/d 3862,9

9 9 mg/l 389 EO obyvatelstvo kg/d 1815,5 průmysl kg/d 2047,4 NL kg/d 3103 mg/l 311 obyvatelstvo kg/d 1664 průmysl kg/d 1439 Nc kg/d 453,6 mg/l 45,5 obyvatelstvo kg/d 332 průmysl kg/d 121,6 Pc kg/d 88 obyvatelstvo kg/d 74 průmysl kg/d 14 Pozn. : U průmyslových odpadních vod se výhledově nepočítá s nárůstem znečištění v BSK 5, 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 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 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 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 následující: Tab. 2 Produkce odpadů z hrubého předčištění Shrabky z česlí kg. obyv. -1. rok Písek litrů. obyv. -1. rok -1 5,5 7,3 tuky kg. obyv. -1. rok 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 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 (NO 3 -, NH 4 + ), 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 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 Porovnání projektovaného zatížení ČOV s hodnotami roku 2004 a 1 pololetí roku 2005 je uvedeno v následující tabulce:

14 14 Tab. 3 ČOV Krnov přítok Projekt Q 24 m 3 /d BSK 5 mg/l kg/d Počet připojených obyvatel Počet ekvivalentních EO obyvatel CHSK Cr mg/l neuvedeno kg/d neuvedeno NL mg/l kg/d Pcelk. mg/l kg/d N-NH4 mg/l neuvedeno kg/d Z tabulky zveřejněné je v roce 2005 byla překročena výhledová kapacita ČOV v látkovém zatížení (BSK 5 ) Podíl jednotlivých producentů znečištění (rok 2004) je uveden v další tabulce: Tab. 4 podíl jednotlivých producentů znečištění m 3 /d mg/l kg/d EO % z celku Obyvatelstvo Dešťové vody PEGA a.s Výroba zmrzliny Krnovská škrobárna s.r.o Kofola a.s

15 15 Průmysl celkem Celkem 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 CHSK Cr. Postupné zhoršování kvalty vyčištěné odpadní vody je zřejmé z následující tabulky:

16 16 Tab. 5 ČOV Krnov- kvalita vyčištěné vody Limity vodohosp. orgánu Projekt p m Qd m 3 /d BSK 5 mg/l ,3 18,6/17,6 CHSK Cr mg/l neuvedeno 39,4 48,7/45,6 NL mg/l ,08 14,5 Pcelk mg/l ,1 0,63 N-NH 4 mg/l ,49 3,45 Nanorg mg/l 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 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 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 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 CHSK Cr ve vyčištěné vodě. Dalším efektem je snížení fosforu ve vyčištěné vodě.

20 Popis hlavních objektů linky čištění odpěních vod 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 m 3 Rozměry nádrže: Délka lapáku stěrku mm Šířka mm Objem pancéřované jímky 3,00 m Hrubé česle V prostoru hrubého čistění jsou jako ochrana jemných česlí osazeny hrubé strojně stírané česle s průlinou 80 mm 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 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 Lapák písku ČOV Krnov je vybavena dvojicí vírových lapáků písků o průměru 6 m. Účinná plocha lapáků F = 2 x 28,26 = 56,52m 2 Účinný objem lapáků V = 2 x 10,5 m 3 = 21 m 3 Šířka přítokového žlabu je 0,8 m Obsah pračky písku je 3,6 m 3 Obsah usazovacího prostoru na písek je 1,52 m 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 m 2 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 m 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 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 m 3 Užitečný objem 2. anaerobní sekce 683 m 3 Užitečný objem anaerobní části aktivace 1372 m 3 Užitečný objem denitrifikační sekce 626 m 3 Užitečný objem celkem 1998 m 3 V každém koridoru jsou vrtulová čerpadla typu RW 3032-A 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 m 3 Celkem 7000 m 3 Délka denitrifikační části aktivační nádrže 11,50 m Délka nitrifikační části aktivační nádrže 33,00 m

23 23 Užitečný objem denitrifikace 580 m 3 Užitečný objem nitrifikace 4420 m 3 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 m 3 /hod Kyslíkový vnos 358,6 kg O 2 /hod Pro čerpání vraceného a přebytečného kalu slouží jedno kalové čerpadlo typu Flyght LL 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 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 24 Rozměry dosazovacích nádrží: nová původní celkem Průměr m Plocha m 2 452,0 435,9 1323,8 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 m 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 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 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 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/m 3 Produkce kalu m 3 /d Koncentrace kalu na výstupu kg/ m 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 m 3

26 26 Obrázek 3 Vyhnívací nádrže 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 m 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 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 m 3 /hod Vstupní sušina kalu 2 4% Výstupní sušina min. 25% Provozní hodnoty: Hltnost odstředivky 8 10 m 3 /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 m Objem m Původní aktivační nádrž Objem anaerobní části m Objem denitrifikační sekce m Objem celkem m Nová aktivační nádrž Objem denitrifikace m Objem nitrifikace m Objem celkem m Celá aktivační nádrž Objem anaerobní části m

28 28 Objem denitrifikace m Objem nitrifikace m Objem celkem m Dosazovací nádrže Plocha m Objem m Vyhnívací nádrže objem m Uskladňovací nádrž objem m

29 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 Maximální Individuální limity o.v množství odpadních vod BSK 5 CHSK Cr NL Slévaný vzorek bodov slévaný bodov slévaný bodov ý vz vzorek ý vzorek ý vz. vz l/s m 3 /d mg/l kg/d mg/l mg/l kg/d mg/l mg/l kg/ d mg/l Karnola a.s Kofola a.s Wera nova? Škrobárna s.r.o Celkem 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 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 až ekvivalentních obyvatel (EO). To ale platí o hodnotě organických látek, tj. ukazateli BSK 5 a CHSK Cr. Nižší ekvivalent představují nutriety, tj. dusík a fosfor. Z výsledků analýz vzorků odpadních vod, které byly ve škrobárně odebrány v období od do vyplývá že populační ekvivalent těchto vod dosahoval hodnot 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 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. Ukazatel Počet vzorků Průměr mg/l Maximum mg/l BSK 5 (5000 mg/l)* CHSK Cr. (8000 mg/l)* Nerozp. látky (1500mg/l)* * Max. limity znečištění uvedené v platném kanalizačním řádu - vzorek bodový Pozn.: Vzorek bodový, místo odběru: Škrobárna Krnov-odtok Odpadní vody z lihovaru Hlavním zdrojem znečištění z lihovaru jsou výpalky. Původní údaje uváděly koncentraci CHSK Cr až mg/l. Podle dosavadních údajů se předpokládá,

31 31 množství výpalků 60 m 3 /d o koncentraci mg/l CHSK Cr. Zhruba stejnou koncentraci lze předpokládat i u hodnoty veškerých látek, z čehož by mělo být cca. 90% organických látek. To představuje populační ekvivalent EO. Průměrná koncentrace BSK 5 směsi obou odpadních vod bude mg/l 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 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 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 do Tab. 10 hodnoty znečištění odp. vod z Kofoly, a.s. Ukazatel Počet vzorků Průměr mg/l Maximum mg/l BSK 5 (3000 mg/l) CHSK Cr. (6000 mg/l)* Nerozp. látky (700 mg/l) * Max. limity znečištění uvedené v platném kanalizačním řádu - vzorek bodový 4.3 Bilance a vyhodnocení odpadních vod z Kofoly a Krnovské Škrobárny Výpočty Množství odpadních vod za rok 2007: Pro přehlednost uvádím tři největší odběratele: Kofola, a.s m 3

33 33 Krnovská škrobárna, s.r.o m 3 Pega VEL, a.s m 3 Výpočty: Škrobárna : odp. vody: 153 m 3 /d, BSK 5 mg/l: prům. /1700 max. BSK 5 : x 153 = kg/d což odpovídá EO (1 027 x 365) / 1000 = 374 t/rok x 153 = kg/d což odpovídá max EO Kofola: odp. vody: 427 m 3 /d, BSK 5 mg/l: prům. / max BSK 5 : x 427 = 934 kg/d což odpovídá EO. (934 x 365) / 1000 = 341 t/rok x 427 = kg/d což odpovídá max EO. (4 996 x 365) / 1000 = t/rok Následující tabulka přehled množství a znečištění odpadních vod na ČOV Krnov za rok Tab. 11 Hodnoty provozu ČOV Krnov za rok 2007 Počet obyv. bydlících v domech napojených na veřejnou kanalizaci osoba Množství odpadní vody na přítoku do ČOV průměrné množství odpadní vody m 3 /d 8282

34 34 m 3 /h 345 Bilance odpadních vod Množství vypouštěných odpadních vod celkem tis. m 3 /rok splaškových tis. m 3 /rok 866 průmyslových a ostatních (služby) tis. m 3 /rok 657 množství čištěných vod celkem tis. m 3 /rok Znečištění odpadní vody Kapacita m 3 /d kg BSK 5 /den EO BSK 5 na přítoku t/rok 1423 BSK 5 na odtoku t/rok 20 CHSK Cr na přítoku t/rok 2272 CHSK Cr 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 Následující grafy podávají přehlednou formu porovnání průmyslových odpadních vod z Kofoly a Škrobárny s odpadními vodami od obyvatelstva. Použité hodnoty: Kofola: kg BSK 5 /den-maxim: Škrobárna: kg BSK 5 /den-průměr: Obyvatelstvo: kg BSK 5 /den-průměr: 1 435

35 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 BSK 5 /den-průměr: 934 Škrobárna: kg BSK 5 /den-max. : Obyvatelstvo: kg BSK 5 /den-průměr: podíl odp. vod ze Škrobárny při max. hodnotě kg BSK5/den Kofola, a.s. Škrobárna, s.r.o. obyvatelstvo obyvatelstvo 28% Kofola, a.s. 18% Škrobárna, s.r.o. 54% Obrázek 5 Podíl odpadních vod z průmyslu a obyvatelstva

36 36 Použité hodnoty: Kofola: kg BSK 5 /den-průměr: 934 Škrobárna: kg BSK 5 /den-průměr: Obyvatelstvo: kg BSK 5 /den-průměr: podíl odp. vod z průmyslu a od obyvatelstva při prům. hodnotách kg BSK5/den Kofola, a.s. Škrobárna, s.r.o. obyvatelstvo obyvatelstvo 42% Kofola, a.s. 28% 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 BSK 5 /den 1 281* Škrobárna: kg BSK 5 /den : 765* Obyvatelstvo: kg BSK 5 /den-průměr: *Pozn.: Hodnota přepočtena z maximální individuální hodnoty stanovené kanalizačním řádem (Viz. tabulka č.8 individuální limity znečištění).

37 37 Poměr BSK5 podle max. limitů kanalizačního řádu obyvatelstvo Kofola, a.s. Škrobárna, s.r.o. obyvatelstvo Kofola, a.s. Škrobárna, s.r.o. Obrázek 7 Poměr hodnot BSK 5 dle kanalizačního řádu Zajímavé je rovněž srovnání v hodnotě CHSK Cr. Použité hodnoty: Kofola: mg/l CHSK Cr maximum: Škrobárna: mg/l CHSK Cr maximum: Množství znečištění v CHSKCr Kofola Škrobárna Kofola 17% Škrobárna 83% Obrázek 8 Znečištění v CHSK Cr

38 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: (max ) 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 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 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 BSK 5 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 a flotační zkoušky byly provedeny za pomoci chem. látek (síran hlinitý a SOKOFLOK 26). Optimální dávka koagulantů byla 750 g/m 3. 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 40 Tab. 12 Výsledky flotačních zkoušek 19.7 ph CHSK Cr mg/l NL mg/l Pc mg/l Vz. č. 0 5, , ,1 6.8 Vz. č. 0 7, ,9 1 5, ,7 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 CHSK Cr by neměla být nižší než 1000 mg/l. Intenzita procesu je přímo úměrná teplotě, přičemž obvyklé optimum je rozmezí 30 až 40 C.

41 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 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 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 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 CHSK Cr /m 3 x d.

43 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 CHSK Cr /m 3. d. z toho vyplývá malý specifický objem reaktoru. Reaktor pracuje s granulovaným kalem 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 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 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.