VODA FÓRUM Praha 2012

VODA FÓRUM Praha 2012

Trendy a zkušenosti v modernizaci úpraven vody Ing. Pavel Adler, CSc., Voding Hranice spol. s r. o., e-mail: pavel.adler@voding.cz prof. Dr. Ing. Miroslav Kyncl, SmVaK Ostrava, a.s., e-mail: miroslav.kyncl@smvak.cz

ÚVOD Informace o současném stavu. Rozvoj vodovodů v šedesátých až osmdesátých letech minulého století. Stav po roce 1990 vyžadoval rekonstrukci zejména technologické části úpraven. Po roce 1995 došlo k řadě rekonstrukcí v generální či dílčí kategorii. Přibližně 70 % úpraven vody v ČR je po rekonstrukci. Prognóza vývoje úpravárenství v blízké budoucnosti - typy rekonstrukcí. Nadstandardní způsoby úpravy vody.

Současný stav úpravárenství v ČR Úpravárenství prošlo mimořádným rozvojem zejména od počátku šedesátých let 20. století. Významným obdobím výstavby nových úpraven vody bylo období od poloviny šedesátých do poloviny osmdesátých let, uvádění nových zdrojů vody do provozu příčinou bylo rozšiřování hromadného zásobování obyvatelstva pitnou vodou a rovněž vzrůstající potřeba vody pro obyvatelstvo a průmysl. Tak došlo k vybudování desítek nových úpraven vody, největší zařízení byla vybudována pro vodu z údolních nádrží. Vodovody se v té době dimenzovaly na enormní potřebu vody a jejich výkon byl navyšován tehdejšími ukazateli vývoje a rozvoj společnosti. Z hlediska současných potřeb vody, jsou tato vodárenská zařízení svým výkonem vysoce předimenzována. Úpravárenské technologie odpovídají své době. Úroveň úpravárenství v Československu byla v té době na solidní úrovni, srovnatelné s řadou vyspělých evropských zemí. Problém úpravárenství nepředstavovala technologická zaostalost, ale spíše technická a materiálová nedostatečnost ve srovnání s těmito zeměmi. Nebylo možné zabezpečit osazení nejlepších zařízení a výrobků, jež byly k dispozici v zemích západní ekonomické zóny. Týká se to rovněž jednotlivých materiálů, a to včetně těch pro stavební části objektů úpraven vody. Po vlně výstavby nových úpravárenských zařízení od šedesátých až do poloviny osmdesátých let dochází ve výstavbě úpraven od poloviny osmdesátých do l i d d á ýhl 20 l í k ú l

Současný stav úpravárenství v ČR Změna nastává od poloviny devadesátých let 20. století do současnosti, kdy dochází k významným rekonstrukcím stávajících úpraven. Snížená potřeba vody, jež je ovlivněna postupným narovnáním ceny vodného a poklesem odběru průmyslu, nové zdroje vody není třeba budovat a tím rovněž nevznikají nové úpravny vody. Úpravny vody jsou v provozu po dobu od dvaceti po čtyřicet let. Rekonstruovat je lze buď generálně, nebo pouze v celé, či vybrané části technologie. Po takové rekonstrukci je úpravna vody v plné technologické i stavební kondici a plně odpovídá představám současného pohledu na obdobná zařízení (například na Moravě ÚV Černovír, ÚV Hosov, ÚV Kouty nad Desnou). Podstatně větší část úpraven vody v tomto období se však rekonstruovala dílčím způsobem ve své technologické části. Z důvodu nedostatku finančních prostředků došlo k potlačení rekonstrukční aktivity ve stavební části. Mnohdy se nová špičková technologie instalovala do stávajícího objektu odpovídajícího svým fyzickým a morálním opotřebením době provozu dvaceti až čtyřiceti let. Jisté stavební úpravy jsou nezbytné vždy, ale tyto slouží: pouze pro potřeby osazení nové technologie, hasí nejhorší problémy stavebního objektu, velmi často způsobené zanedbáním základní údržby. I po rekonstrukci působí taková úpravna vody nevyváženě, často až bizarně. Nicméně hlavní cíl rekonstrukce, tj. zlepšení kvality dodávané pitné vody, je naplněn.

Současný stav úpravárenství v ČR Třetí kategorii rekonstrukcí představují rekonstrukce, u nichž se inovuje pouze v části technologického zařízení (například sedimentace, filtrace, směšování chemikálií s vodou, pomalé míchání, aerace, chemické hospodářství, hygienické zabezpečení, regenerace filtrů, čerpání vody, měření a regulace, automatizace provozu a další). Jednotlivé části technologické linky se buď vyměňují za modernější zařízení, nebo se nahrazují části technologie za technologii novou Velmi často se ke stávající technologii přidává nová technologie, jež stávající stav vylepšuje ve směru kvality dodávané pitné vody (zlepšování organoleptických vlastností vody, zdvojení při řešení hygienického zabezpečení vody a další). Přibližné procentuální rozdělení rekonstrukcí všech tří kategorií je následující: - generální rekonstrukce se provedly u cca 10 % úpraven vody, - 30 % úpraven vody bylo rekonstruováno v celé technologické části - 60 % úpraven vody se obnovila pouze část technologického zařízení, či se doplnila o nové technologické zařízení.

Současný stav úpravárenství v ČR Procentuální stav rekonstrukcí všech velkých a středních úpraven vody lze odborným odhadem uvést následně: - cca 70 % úpraven v ČR je po některé z výše popsaných rekonstrukcí - 30 % úpraven vody čeká na rekonstrukční řešení svých nezbytných potřeb. Příprava a realizace rekonstrukcí úpraven vody pokračuje i v současnosti. - Řada provozovatelů požaduje rekonstruovat zařízení v tom výkonu, ve kterém bylo vybudováno v době svého vzniku bez ohledu na současný stav potřeby vody. - Jiní provozovatelé propočítávají současné potřeby vody a její výhled a korigují celkový původní výkon zařízení. - Třetí typ provozovatelů řeší rekonstrukci zařízení na současnou potřebu, ta je velmi často poloviční, či třetinová, s ohledem na původní realizovaný výkon zařízení. - Téměř se nevyskytují případy, kdy inovace směřuje ke zvýšení (intenzifikaci) výkonu zařízení. Strategii provozovatele investora rekonstrukce úpravárenského zařízení ovlivňuje řada faktorů. - finanční prostředky. - dotace ze státního rozpočtu - prostředky z fondů Evropské unie. - kombinaci finančních prostředků. Velmi významnými jsou priority investora. Ne u všech provozovatelů jsou na předním místě při rozhodování o směřování disponibilních finančních prostředků stav a potřeby úpravny vody. Ne vždy jsou brány v úvahu priority Evropské unie stran péče o kvalitu pitné vody.

Prognóza vývoje úpravárenství v blízké budoucnosti V ČR zbývá inovovat cca 30 % velkých a středních úpraven vody. Jedná se o úpravny vody, které doposud neprošly žádnou rekonstrukcí. Vedle těchto nerekonstruovaných úpraven vody bude třeba u dalších úpraven vody, u kterých došlo jen k dílčí rekonstrukci, pokračovat v dalších etapách rekonstrukce, a to jak v části technologie, či u stavebního objektu. Je třeba si uvědomit, že v budoucnu se bude významně zkracovat cyklus mezi rekonstrukcemi. Zatímco současné úpravny fungovaly mnohdy jen se záchovnou údržbou a bez inovace 25 40 let, v budoucnu to bude maximálně 10 15 let. Technický pokrok jde stále dopředu. Nedojde zřejmě k objevům převratných úpravárenských procesů, ale bude možné daný proces zabezpečit technicky i materiálově na mnohonásobně vyšší úrovni. - vyšší zabezpečenost i u dodávaného výkonu i kvalitu pitné vody. Velmi významný pro pokrok v úpravárenství je zdokonalení kontroly a sledování procesu a tím zabezpečení jeho spolehlivosti a funkčnosti. - automatizaci úpravny vody. Lidský faktor nahrazují vysoce spolehlivé kvalitní automaty. Již v současnosti existují případy plně automatizovaných provozů úpraven vody, a to včetně těch velkých. Budoucnost úpravárenství spočívá rovněž v zavádění nových přídavných technologií za účelem zvýšení kvality vody, zejména s ohledem na organoleptické vlastnosti a hygienické zabezpečení vody. Zcela se opouštějí procesy, při kterých měla být pitná voda nositelem byť pozitivního vylepšení či přínosu pro lidský organismus (například fluorizace vody). Voda je a musí zůstat svojí podstatou a nenahraditelností základním přírodním produktem, nezbytným pro lidský organismus a pro život vůbec

Modernizace a trendy technologických inovací Reálné skutečnosti, u většiny rekonstruovaných úpraven vody v kategorii velkých a středních vodáren dochází ke snížení původně navrhovaného výkonu úpravy vody. -nové technologické zařízení do stávajícího stavebního objektu - značná úspora finančních prostředků nezbytných pro realizaci rekonstrukce Vhodné využití stavební části stávajícího zařízení uvnitř stavebních objektů. Mezi jiným je možno uvést železobetonové nádrže, skladovací a akumulační jímky, železobetonové pláště stávajících separačních stupňů, železobetonové vany, trubní a kabelové kanály. Mnohdy jednoduché úpravy nádrží, van či kanálů pro jiné technologie ušetří velkou část investičních nákladů potřebných pro rekonstrukci. Ze zkušeností lze prokázat, že způsob, jakým byly pojaty úpravny vody v sedmdesátých a osmdesátých letech, umožní svým velkorysým řešením provádět téměř veškeré rekonstrukční návrhy uvnitř stávajícího objektu. Naopak velmi často prostory stávajících úpraven vody převyšují potřeby, jež si nárokují nové technologie. V takových případech je velmi vhodné a provozně hospodárné zabezpečit omezení stávajícího prostoru na nové potřeby. Vedle investičních nákladů se snižují i ty provozní například na údržbu, či temperování. Rozsah rekonstrukcí úpraven vody v současnosti má značnou šíři, a to jak v ohledu na technologii úpravy vody, tak i na výběr technických prostředků použitých pro zabezpečení technologie.

Nejčastější typy rekonstrukcí Systém předúpravy vody Změny v aeraci surové vody směrem k zavádění nových mechanických aeračních zařízení do procesu úpravy; jedná se o zařízení vertikálního či horizontálního způsobu řešení, například různé typy aeračních věží s vestavbou, či náplní, bublinové aerátory, aerace turbínou apod. Zavádění změn v systému rychlého míchání, respektive homogenizace nadávkovaných chemikálií s vodou; byla vyvinuta řada mechanických i hydraulických směšovacích zařízení s vysokou účinností. V řadě stávajících úpraven vody je patrná totální absence pomalého míchání pro potřebu zkvalitnění flokulace; v rámci rekonstrukce pak dochází k nezbytné dostavbě flokulace. U řady stávajících úpraven vody je flokulace vybudována, ale její reálná účinnost je neefektivní; u obou těchto případů se osazuje nové pomalé míchání, mezi které patří: pomalé míchání pádlovými míchadly s novými výkonnějšími zařízeními, která jsou osazeny frekvenčními měniči pro řešení variability otáček a regulaci gradientů rychlosti; pomalé míchání pomocí děrovaných stěn s nastavitelnými otvory; pomalé míchání pomocí speciálních turbodmychadel; pomalé míchání pomocí hyperboloidních míchadel. Zavedení nových chemikálií do procesu úpravy vody za účelem chemické oxidace komponentů obsažených v surové vodě (například ozon, peroxid vodíků, manganistan draselný a další). Zavedení nových chemikálií pro koagulaci (například polyaluminiumchlorid a další). Zavedení nových pomocných flokulantů na organické i anorganické bázi pro účely zlepšení koagulace. Zavádění nových chemikálií pro úpravu ph u upravené vody ve směru jeho požadovaného zvýšení, či snížení.

Nejčastější typy rekonstrukcí Systém úpravy vody (separace) Výměny shrabováků v podélných usazovacích nádržích. Zlepšení hydrauliky usazovacích nádrží. Osazení lamelové vestavby do čiřičů a usazovacích nádrží. Úpravy rozdělení vody v usazovacích nádržích a čiřičích. Úpravy zařízení pro odběr vyčiřené vody. Náhrada stávající sedimentace či čiření za jiné technologie I. stupně separace (například flotace). Změny v systému scezování u filtrace ve prospěch štěrbinových scezovacích systémů. Změny regenerace filtrů. Zavádění nových filtračních materiálů náhradou za klasické filtrační materiály. Zavádění nových konstrukcí filtrů. Zavádění vícevrstvé filtrace. Osazení filtrů s vlastní automatickou regenerací (například filtry s kontinuálním praním). Nové konstrukční řady tlakové filtrace. Filtrace na svíčkových a keramických filtrech. Membránové filtrace. Reverzní osmóza pro účely odstranění specifických komponentů či znečištění. Iontová výměna pro účely odstranění specifických komponentů obsažených v surové vodě.

Nejčastější typy rekonstrukcí Systém doúpravy vody Zavádění ozonizace a následné filtrace vody přes granulované aktivní uhlí za účelem zlepšení organoleptických vlastností upravené vody. Následná aerace po procesu odželezování a odmanganování. Zavedení oxidu chloričitého jako prostředku hygienického zabezpečení vody. Zavedení ÚV záření. Hygienické zabezpečení vody pomocí směsných oxidantů. Zavedení ozonu jako prostředku hygienického zabezpečení vody. Ztvrzování vody a další.

Nadstandardní způsoby úpravy vody Stále se zvyšující nároky na kvalitu upravené vody povedou v rámci vlastní úpravny vody k násobnému zabezpečování úpravárenského efektu. - úprava a odstraňování určitého komponentu se bude provádět s násobným technologickým zabezpečením. - zdvojení stupně filtrace za účelem odstranění manganu nebo zařazení dezodorační filtrace. - regenerace upravené vody do procesu úpravy - povrchová voda se po úpravě nechá zasakovat do kvalitního horninového prostředí a odtud se po vícedenním zdržení čerpá již jako voda pitná s jistým pozitivním ovlivněním podzemního prostředí. Násobné hygienické zabezpečení vody, například prostřednictvím rezistentního chemického přípravku v kombinaci se zařízením s okamžitým dezinfekčním účinkem na populaci mikroorganismů, jež mohly být do vody transporto-vány druhotně před vlastním spotřebitelským odběrem. - pro účely potravinářského průmyslu (pivovary, výroba nealkoholických nápojů, lahvování minerálních a jiných balených vod). V takovém případě jsou k tomuto účelu velmi vhodná zařízení produkující ÚV záření. Jinou kategorií úpravy vody pro pitné účely představuje spotřebitelské propojení zásobování obyvatelstva a významného odběratele z řad průmyslové výroby. Ekonomická výhodnost takové provázanosti může vytvářet požadavky na jistou specifičnost v zabezpečení parametrů dodávané vody.

Závěr Současný stav úpravárenství v ČR je na solidním průměru, spíše však nadprůměru, a to v rámci zemí Evropské unie. Další zvýšení úrovně úpravárenství limituje nedostatek finančních prostředků. Proces rekonstrukcí úpraven vody musí pokračovat, - kde rekonstrukce doposud neproběhla, - u úpraven vody po částečné rekonstrukci - u úpraven vody po rekonstrukci v období před patnácti až deseti lety. Mezi provozovateli vodovodů a kanalizací v ČR existuje tendence a snaha zlepšit současný stav. Tlak Evropské unie na zlepšení kvality pitné vody je znatelný a napomáhá řešení současného stavu. Lze předpokládat, že v období budoucích cca pěti let bude v ČR rekonstruováno více než 90 % všech úpraven vody a bude započata druhá vlna rekonstrukcí úpraven vody, tj. těch, které byly rekonstruovány před rokem 2000.

DĚKUJI ZA POZORNOST <<