OBSAH. 1.2 Podklady Použitý software 3

březen 2018 strana 1 OBSAH strana 1 IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE DÍLA 3 1.1 Předmět díla 3 1.2 Podklady 3 1.3 Použitý software 3 2 USPOŘÁDÁNÍ A TECHNICKÉ PARAMETRY SOUČASNÉHO STAVU 4 2.1 Projektové zatěžovací parametry 4 2.2 Koncepce uspořádání a technické parametry ČOV 4 2.2.1 Čerpací stanice 6 2.2.2 Velmi jemné česle 6 2.2.3 Lapák písku 6 2.2.4 Odlehčovací a vypínací komora 6 2.2.5 Dešťové zdrže 7 2.2.6 Rozdělovací objekt před aktivačními nádržemi 7 2.2.7 Aktivační proces 7 2.2.8 Dmychárna 8 2.2.9 Dosazovací nádrže 8 2.2.10 Měrný objekt 8 2.2.11 Čerpání vratného a přebytečného kalu 8 2.2.12 Zahušťovací nádrž přebytečného kalu 9 2.2.13 Uskladňovací nádrže 9 2.2.14 Odvodnění kalu 9 2.3 Požadavky na složení odtoku 9 3 VYHODNOCENÍ DAT PROVOZNÍHO SLEDOVÁNÍ 10 3.1 Množství odpadních vod 10 3.2 Denní hydraulický profil 11 3.3 Znečištění odpadních vod 11 3.4 Provoz aktivačního procesu 14 3.4.1 Vyhodnocení separační charakteristiky aktivovaného kalu 14 3.4.2 Teplotní profil v aktivačním procesu 15 3.4.3 Hlavní technologické parametry aktivačního procesu 16

strana 2 březen 2018 3.5 Vyhodnocení složení odtoku 17 4 VÝPOČTY MAXIMÁLNÍ KAPACITY 19 4.1 Stanovení maximální kapacity separačního stupně 19 4.2 Maximální kapacita aktivačního procesu 20 4.2.1 Postup výpočtů 20 4.2.2 Použitý software 20 4.2.3 Metodika výpočtu 21 5 NÁVRH ÚPRAV SOUČASNÉHO USPOŘÁDÁNÍ AKTIVAČNÍHO PROCESU 23 5.1 Optimalizace objemového členění 24 5.2 Optimalizace rozdělení vzduchu 25 6 ZÁVĚR 25

březen 2018 strana 3 VÝPOČTY MAXIMÁLNÍ KAPACITY BIOLOGICKÉHO STUPNĚ ČOV ČESKÝ BROD 1 IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE DÍLA Název: Místo: Objednatel: Zpracovatel: Výpočty maximální kapacity biologického stupně ČOV Český Brod ČOV Český Brod 1.SčV, a.s. Ke Kablu 971, 100 00 Praha 10 AQUA-CONTACT Praha v.o.s., sídlo: Husova 112, 551 01 Jaroměř provozovna: Mařákova 6, 160 00 Praha 6 1.1 Předmět díla Předmětem díla je vyhodnocení dat provozního sledování ČOV Český Brod za roky 2016 až 2018 a následné výpočty maximální kapacity existujících stavebních objektů a technologického uspořádání biologického stupně včetně návrhu úprav limitních článků a strojně-technologických zařízení. 1.2 Podklady Pro vypracování díla byla k dispozici následující podkladová dokumentace: (1) Data provozního sledování ČOV za období let 2016 až 2018. (2) Provozní řád pro trvalý provoz ČOV Český Brod. 1.3 Použitý software Veškeré výpočty chování biologické linky ČOV jsou provedeny pomocí matematického modelu aktivačního procesu počítačového software GPS-X kanadské firmy Hydromantis, Inc., číslo licence: 9117 0399 391 01E.

strana 4 březen 2018 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 nejlepší produkt, 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. 2 USPOŘÁDÁNÍ A TECHNICKÉ PARAMETRY SOUČASNÉHO STAVU 2.1 Projektové zatěžovací parametry Stávající technologická linka ČOV Český Brod byla realizována pro hydraulické a látkové zatěžovací parametry uvedené v Tab. 1 a Tab. 2. Tab. 1: Projektové hydraulické zatěžovací parametry ČOV Český Brod. Průtok m 3.d -1 m 3.h -1 l.s -1 Q 24 1 819 75,8 21,1 k d 1,27 Q d 2 316 89,0 24,7 k h - Q h - 176,4 49,0 Q dešť do ČOV - 576,0 160,0 Q dešť do biologie - 176,4 49,0 Tab. 2: Projektové látkové zatěžovací parametry ČOV Český Brod a znečištění surových odpadních vod. Ukazatel kg.d -1 mg.l -1 počet EO dle BSK 5 9 962 BSK 5 597,7 328,6 CHSK Cr 1 173,7 645,2 NL 674,3 370,7 N-NH 4 107,5 59,1 N-celk 151,5 83,3 P-celk 19,8 10,9 2.2 Koncepce uspořádání a technické parametry ČOV Technologická linka ČOV Český Brod zahrnuje stupeň mechanického předčištění odpadních vod, biologický stupeň čištění a kalové hospodářství pro aerobní stabilizaci a následné odvodnění vyprodukovaného přebytečného aktivovaného kalu.

březen 2018 strana 5 Odpadní vody jsou jednotným kanalizačním systémem přiváděny do areálu ČOV. Voda z kanalizačního systému natéká přes lapák štěrku do vstupní čerpací stanice V areálu ČOV jsou odpadní vody přiváděny přes lapák štěrku do vstupní čerpací stanice, odkud jsou zdvihány na stupeň mechanického předčištění. Mechanické předčištění odpadních vod představuje záchyt shrabků na velmi jemných automaticky čištěných česlích a separaci písku ve dvojici vírových lapáků písku. Shrabky zachycené na velmi jemných česlích jsou propírány a odvodňovány ve šnekovém lisu, písek vytěžený z lapáku písku je veden do šnekového separátoru. Mechanicky předčištěné vody jsou za stupněm hrubého předčištění přiváděny do odlehčovacího objektu zajišťujícího maximální nátok odpadních vod do hodnoty Q dešť do biologie = 49 l.s -1 na následný biologický stupeň a odvedení případných dešťových vod do dešťových zdrží. Po naplnění dešťových zdrží dochází ke vzdutí hladiny do odlehčovacího objektu a následnému přepadu do recipientu. Aktivační proces je realizován jako dvojice paralelně protékaných linek tzv. R-D-N systému, tedy systému s denitrifikační a nitrifikační sekcí v hlavním proudu a regenerací kalu ve vedlejším proudu. Aktivační proces je dimenzován pro ustavení procesu biologické nitrifikace a denitrifikace. Aktivační proces je doplněn procesem zvýšené eliminace sloučenin fosforu jejich simultánním chemickým srážením. Srážedlo (železitá sůl) je dávkováno do nátoků do dosazovacích nádrží. Vyčištěná odpadní voda je od aktivovaného kalu pro každou linku separována ve dvojici pravoúhlých, vertikálně protékaných dosazovacích nádrží. Usazený aktivovaný kal je ze dna každé z nádrží odtahován separátním čerpadlem a veden jako vratný kal do denitrifikační nádrže příslušné biologické linky, nebo jako přebytečný kal do stupně kalového hospodářství. Vyčištěná odpadní voda odtéká z hladiny dosazovacích nádrží přes měrný objekt do recipientu, kterým je potok Šembera. Nakládání s vyprodukovaným přebytečným aktivovaným kalem je založeno na jeho gravitačním zahuštění a následné aerobní stabilizaci. Aerobně stabilizovaný kal je odvodňován za přídavku organického flokulantu na instalovaném sítopásovém lisu a po odvodnění odvážen k další řízené likvidaci. Na Obr. 1 je schematicky znázorněna technologická linka ČOV Český Brod.

strana 6 březen 2018 Velín DII NI NII DZ KS ZN DI DN DN R Přítok ČS + Č + LP OVK Odtok DI DN DN R DZ KS KH DII NI NII Legenda: Obr. 1: Schematické znázornění technologické linky ČOV Český Brod. ČS - čerpací stanice., Č - česle, LP - lapák písku, OVK odlehčovací a vypínací komora, DZ dešťová zdrž, R regenerace, D denitrifikační sekce, N nitrifikační sekce, DN - dosazovací nádrž, KS - uskladňovací nádrž, ZN zahušťovací nádrž, KH odvodnění kalu 2.2.1 Čerpací stanice Odpadní vody zbavených velmi hrubých unášených nečistot natékají za lapákem štěrku do vstupní čerpací stanice. Čerpací stanice je vystrojena trojicí čerpadel v sestavě 2 + 1 ks. Dvě čerpadla o výkonu 50 l.-s -1 a jedno o výkonu 160 l.s -1. Režim provozu je takový, že postupně spíná jedno čerpadlo o výkonu 50 l.-s -1, následně při růstu hladiny připíná druhé čerpadlo o výkonu 50 l.-s -1 a při dalším růstu hladiny obě tato čerpadla vypínají a spíná čerpadlo o výkonu 160 l.-s -1. 2.2.2 Velmi jemné česle Ze vstupní čerpací stanice jsou odpadní vody zdvihány do objektu česlovny, kde jsou v hlavním žlabu osazeny velmi jemné šroubové česle MAIND MID 5 s průlinami 3 mm. Zachycené shrabky jsou lisem na shrabky jsou vynášeny hydraulickým lisem s promýváním do kontejneru a odváženy k řízené likvidaci. V obtokovém žlabu strojních česlí jsou osazeny česle s ručním stíráním s šíří průlin 40 mm, 2.2.3 Lapák písku Po průchodu česlovnou jsou odpadní vody rozdělovány do dvojice vírových lapáků písku LPO 480. Lapáky písku jsou doplněny kompletním zařízením pro těžení zachyceného písku a zdrojem vzduchu. Vytěžený písek je veden do separátoru písku, z něj do kontejneru a dále je odvážen k další likvidaci. 2.2.4 Odlehčovací a vypínací komora Za stupněm hrubého předčištění je umístěna odlehčovací a vypínací komora. Objekt zajišťuje maximální nátok odpadních vod do biologického stupně v množství odpovídajícím 49 l.s -1. Srážkové průtoky nad tuto hodnotu jsou nejprve odváděny do dvojice dešťových zdrží. Po jejich naplnění dojde k vyvzdutí hladiny s následným přepadem do recipientu. Technologické vybavení objektu umožňuje úplné zastavení nátoku do biologického stupně.

březen 2018 strana 7 2.2.5 Dešťové zdrže Pro účely záchytu prvního, silně znečištěného splachu při srážkách je na ČOV zařazena dvojice dešťových zdrží o objemu 2 270 m 3. Dešťové zdrže jsou vybaveny vyplachovacími klapkami. Zachycené odpadní vody jsou z dešťových zdrží po odeznění přívalového přítoku vypouštěny do vnitřní kanalizace a dále do vstupní čerpací stanice. 2.2.6 Rozdělovací objekt před aktivačními nádržemi Za odlehčovacím a vypínacím objektem jsou odpadní vody přiváděny do rozdělovacího objektu před biologickým stupněm. Rozdělovací objekt umožňuje rovnoměrný nátok na dvojici paralelně protékaných biologických linek. 2.2.7 Aktivační proces Aktivační proces ČOV Český Brod je realizován na bázi tzv. R-D-N systém, tedy systému s předřazeným denitrifikačním stupněm, následným nitrifikačním stupněm a regenerací v proudu vratného kalu. Systém je realizován ve dvou paralelně protékaných linkách. Surová odpadní voda je u každé linky přivedena spolu s regenerovaným vratným kalem do první anoxické sekce. Následně aktivační směs postupně natéká do druhé anoxické sekce a první resp. druhé oxické sekce. Z konce nitrifikačního stupně každé linky je veden proud interní recirkulace aktivační směsi na začátek denitrifikačního stupně. Vratný kal je ze dna dosazovacích nádrží veden do sekce regenerace kalu příslušné biologické linky. Anoxické sekce jsou vybaveny hyperboloidními míchadly INVENT, oxické sekce a sekce regenerace jsou osazeny jemnobublinným aeračním systémem. V následující Tab. 3 Tab. 3: Hlavní technické parametry stávajícího aktivačního R-D-N systému ČOV Český Brod. Parametr jednotka hodnota regenerace ks 2 šířka m 6,1 délka m 6,8 hloubka vody m 5,0 objem m 3 414 denitrifikace 1 ks 2 šířka m 7,2 délka m 7,2 hloubka vody m 5,0 objem m 3 518 denitrifikace 2 ks 2 šířka m 5,0 délka m 7,2 hloubka vody m 4,9 objem m 3 352 nitrifikace 1 ks 2 šířka m 5,0 délka m 14,8 hloubka m 4,6

strana 8 březen 2018 užitný objem m 3 680 nitrifikace 2 ks 2 šířka m 6,1 délka m 6,8 hloubka m 4,6 užitný objem m 3 382 2.2.8 Dmychárna Aktivační systém je zásoben vzduchem z objektu dmychárny, ve které je umístěna trojice dmychadel (sestava 2 + 1 ks) LUTOS typ DT 60/102 o maximálním výkonu jednoho stroje 708 m 3.h -1 vzduchu. Dmychadla jsou vybavena frekvenčními měniči. Provoz dmychadel je řízen na základě signálu kyslíkových sond instalovaných v prvních sekcích nitrifikace každé linky. Výtlačné vzduchové potrubí je společné pro všechny sekce aktivačního procesu a nádrže uskladnění kalu. Rozdělení vzduchu je realizováno regulačním elektroventilem řízeným z ASŘ. 2.2.9 Dosazovací nádrže K separaci aktivovaného kalu od vyčištěné vody slouží pro každou linku dvojice pravoúhlých, vertikálně protékaných dosazovacích nádrží. Nátok do dosazovacích nádrží je potrubím z rozdělovacího žlabu umístěného ve druhé sekci nitrifikačního stupně příslušné linky. Dosazovací nádrže jsou vybaveny kompletním strojně technologickým zařízením pro odtah plovoucích nečistot z hladiny. Usazený aktivovaný kal je ze dna každé nádrže odsáván vlastním čerpadlem vratného kalu umístěným v kolektoru. Výtlak vratného kalu je pro obě nádrže zaústěn do sekce regenerace příslušné linky. Dosazovací nádrže mají následující základní technické parametry. Dosazovací nádrž 4 ks hloubka vody 7,05 m celková plocha 207 m 2 celkový objem 682 m 3 2.2.10 Měrný objekt Na odtoku z ČOV je umístěn měrný objekt osazeným Parshallovým žlabem a ultrazvukovým snímačem hladiny pro registraci a archivaci dat o aktuálním a součtovém množství proteklých vod. 2.2.11 Čerpání vratného a přebytečného kalu Aktivovaný kal usazený na dně dosazovacích nádrží je pro každou z nádrží odtahován vlastním čerpadlem umístěným v kolektoru a veden jako vratný kal do sekce regenerace příslušné linky. Odtah přebytečného aktivovaného kalu je realizován pro každou linku jedním čerpadlem umístěným rovněž v kolektoru.

březen 2018 strana 9 2.2.12 Zahušťovací nádrž přebytečného kalu Přebytečný kal z dosazovacích nádrží je přečerpáván k zahuštění do gravitačního zahušťovače o objemu cca 70 m 3. Odsazená kalová voda je odváděna přepadem do vnitřní kanalizace ČOV, zahuštěný kal je odčerpáván do dvojice uskladňovacích nádrží. 2.2.13 Uskladňovací nádrže Přebytečný aktivovaný kal je veden do dvojice uskladňovacích nádrží o celkovém maximální užitném objemu 640 m 3. V uskladňovacích nádržích dochází k jeho aerobní stabilizaci. Nádrže jsou pro tyto účely vybaveny jemno a středobublinným aeračním systémem. 2.2.14 Odvodnění kalu Aerobně stabilizovaný kal je přiváděn do objektu odvodnění kalu. V objektu je umístěn sítopásový lis KAPLAN KZC 1000 doplněný kompletním zařízením pro rozpouštění a dávkování organického flokulantu. 2.3 Požadavky na složení odtoku Provoz ČOV Český Brod je povolen rozhodnutím vydaným Městským úřadem Český Brod, Odborem životního prostředí a zemědělství pod č.j. MUCB 3787/2013 ze dne 11. 2. 2013 resp. jeho opravou č.j. MUCB 4931/2013 ze dne 22. 2. 2013. Povolené množství vypouštěných odpadních vod a požadované složení finálního odtoku je uvedeno v následujících Tab. 4 a Tab. 5. Tab. 4: Povolené množství vypouštěných odpadních vod. Ukazatel jednotka hodnota Průměr l.s -1 29,4 Maximum l.s -1 40,9 m 3.d -1 3 531 m 3.měsíc -1 110 000 m 3.rok -1 970 000 Tab. 5: Požadované složení vypouštěných odpadních vod. Ukazatel hodnota p (mg.l -1 ) hodnota m (mg.l -1 ) roční průměr (mg.l -1 ) bilance (t.rok -1 ) CHSK 70 120-42,5 BSK 5 18 25-9,0 NL 20 30-10,0 N-NH 4-15 8 6,8 P-celk - 5 2 1,7 Způsob odběru vzorků vyčištěných odpadních vod byl stanoven jako 24 hodinový závislý na průtoku s intervalem odběru 2 hodiny a s frekvencí 1 za měsíc.

strana 10 březen 2018 3 VYHODNOCENÍ DAT PROVOZNÍHO SLEDOVÁNÍ 3.1 Množství odpadních vod Na Obr. 2 je graficky znázorněn průběh množství přiváděných odpadních vod na ČOV Český Brod v období let 2016 a 2017. 6 000 5 000 Průtok Průtok (m3/d) 4 000 3 000 2 000 1 000 0 leden 16 březen 16 květen 16 červenec 16 září 16 listopad 16 leden 17 březen 17 květen 17 červenec 17 září 17 listopad 17 leden 18 Čas (měsíc) Obr. 2: Grafické znázornění množství odpadních vod přiváděných na ČOV Český Brod v letech 2016 a 2017. Při aplikaci lineárního trendu do skupiny bodů představujících průměrný denní průtok je patrný trend velmi mírného růstu v množství přiváděných odpadních vod. Sledovat je možno výkyvy reprezentované srážkovými stavy. Poskytnutá provozní data o množství přiváděných odpadních vod byla podrobena statistickému hodnocení. V Tab. 6 jsou uvedeny hodnoty funkcí statistického zpracování naměřených dat průměrných denních průtoků za roky 2016 a 2017. Tab. 6: Hodnoty ukazatelů statistického zpracování dat průměrných denních přítoků na ČOV Český Brod v letech 2016 a 2017. Ukazatel m 3.d -1 Aritmetický průměr - X 1 539,3 Medián 1 408,0 Maximum 5 651,0 Minimum 72 Počet měření 730 Výběrová směrodatná odchylka 607,8 Směrodatná odchylka - s 607,4 s/x 0,39

březen 2018 strana 11 X + 2s 2 754 Četnost pod X+2s 695 Rel. četnost pod X+2s 0,95 Zešikmení 1,55 Špičatost 4,16 Hodnota s 95 %-ní pravděpodobností podkročení 2 741,6 Hodnota s 85 %-ní pravděpodobností podkročení 2 100,6 3.2 Denní hydraulický profil Na základě dat 24-hodinových přítoků odpadních vod poskytnutých provozovatelem byly odvozeny hodnoty koeficientů denní a hodinové nerovnoměrnosti a stanoven normalizovaný profil nerovnoměrnosti přítoku používaný při matematické simulaci chování biologického stupně. V Tab. 7 jsou uvedeny hodnoty koeficientů k d a k h, na Obr. 3 je znázorněn průběh normalizovaného denního průtoku. Při stanovení hodnot k d a k h bylo využito dat z období 12.2. 18.2.2018. Tab. 7: Vyhodnocení souboru dat 24-hodinových profilů průtoku odpadních vod. Ukazatel Q 24 Q d Q h k d k h hodnota 17,8 l.s -1 20,4 l.s -1 31,9 l.s -1 1,145 1,564 1,600 1,400 Normalizovaný průtok (-). 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 Normalizovaný průtok 0,000 0 4 8 12 16 20 24 Čas (h) Obr. 3: Normalizované hodnoty hydraulického zatížení. 3.3 Znečištění odpadních vod Na Obr. 4 jsou graficky znázorněny grafické průběhy množství znečištění přiváděného na ČOV ve formě ukazatelů BSK 5, CHSK a NL.

strana 12 březen 2018 3 000 BSK5, CHSK, NL (kg/d). 2 500 2 000 1 500 1 000 500 BSK5 CHSK NL 0 leden 2016 březen 2016 květen 2016 červenec 2016 září 2016 listopad 2016 leden 2017 březen 2017 květen 2017 Čas (měsíc) červenec 2017 září 2017 listopad 2017 leden 2018 březen 2018 Obr. 4: Grafické znázornění množství organického znečištění (BSK 5, CHSK a NL) přiváděného na ČOV Český Brod v období let 2016 až 2018. Na Obr. 5 jsou graficky znázorněny jsou znázorněny grafické průběhy množství znečištění přiváděného na ČOV Český Brod v období let 2016 až 2018 v ukazatelích sloučenin dusíku a celkový fosfor 250,0 100,0 N-NH4 a N-celk (kg/d). 200,0 150,0 100,0 50,0 N-NH4 N-celk P-celk 80,0 60,0 40,0 20,0 P-celk (kg/d) 0,0 0,0 leden 2016 březen 2016 květen 2016 červenec 2016 září 2016 listopad 2016 leden 2017 březen 2017 květen 2017 červenec 2017 září 2017 listopad 2017 leden 2018 březen 2018 Čas (měsíc) Obr. 5: Grafické znázornění množství znečištění přiváděného na ČOV Český Brod v ukazatelích N-NH 4, N-celk a P-celk v letech 2016 až 2018. Při aplikaci lineárního trendu do skupin bodů představujících jednotlivé ukazatele znečištění lze sledovat trend mírného růstu množství přiváděného znečištění. Kalkulovaná data

březen 2018 strana 13 látkových množství znečištění přiváděného na ČOV Český Brod byla podrobena statistickému vyhodnocení. Výsledky statistického hodnocení jsou uvedeny Tab. 8. Tab. 8: Dosažené látkové zatížení (kg.d -1 ) přiváděné na ČOV Český Brod v letech 2016 až 2018. Ukazatel BSK 5 CHSK NL N-NH 4 N-celk P-celk Průměr 415,0 1 131,8 602,4 79,2 110,9 10,51 Medián 403,4 986,9 492,0 72,7 102,8 10,8 Maximum 811,3 2 391,2 1 846,1 138,8 192,5 18,9 Minimum 233,9 484,9 239,5 47,8 68,0 4,2 Počet měření 30 30 30 30 30 30 Výběrová směrodat. odchylka 121,9 521,3 344,5 22,6 30,0 3,9 směrodatná odchylka - s 119,8 512,6 338,7 22,2 29,5 3,8 s/x 0,29 0,45 0,56 0,28 0,27 0,36 X + 2s 655 2 157 1 280 124 170 18 Četnost pod X+2s 29 28 29 29 28 28 rel. četnost pod X+2s 0,97 0,93 0,97 0,97 0,93 0,93 zešikmení 1,40 1,01 1,99 0,87 1,12 0,35 špičatost 2,83 0,44 4,94 0,30 0,99-0,28 95 %-ní percentil 632 2 207 1 202 118,1 167,6 17,2 85 %-ní percentil Při použití průměrné hodnoty množství přiváděných odpadních vod z Tab. 6 a průměrných hodnot látkového znečištění na přítoku do ČOV z Tab. 8 jsou v Tab. 9 shrnuty zatěžovací parametry ČOV Český Brod v letech 2016 až 2018 a kalkulováno znečištění přiváděných surových odpadních vod. Vypočtena jsou zároveň odpovídající zatížení vztažená na ekvivalentní obyvatele vzhledem ke specifické produkci znečištění dle ČSN 75 6401. Tab. 9: Látkové zatěžovací parametry ČOV Český Brod v letech 2016 až 2018. Ukazatel hodnota hodnota EO dle ČSN 75 6401 Průtok 1 539,3 m 3.d -1 17,8 l.s -1 - BSK 5 415,0 kg.d -1 269,6 mg.l -1 6 917 CHSK 1 131,8 kg.d -1 735,3 mg.l -1 9 432 NL 602,4 kg.d -1 391,3 mg.l -1 10 952 N-NH 4 79,2 kg.d -1 51,5 mg.l -1 - N-celk 110,9 kg.d -1 72,0 mg.l -1 10 079 P-celk 10,5 kg.d -1 6,8 mg.l -1 4 203 Z hodnot v Tab. 9 je zřejmá poměrně značná nevyrovnanost v zastoupení jednotlivých ukazatelů znečištění. V případě ukazatele P-celk lze sledovat výrazně nižší specifickou produkci tohoto ukazatele na jednoho ekvivalentního obyvatele, než uvádí ČSN 75 6401, u ukazatele N-celk je tomu právě naopak. Skutečnost vyšší specifické produkce jednoho ekvivalentního obyvatele u ukazatele N-celk a nižší u ukazatele P-celk je standardně sledovaným jevem na většině ČOV v České republice. Jako vyšší se jeví i množství znečištění

strana 14 březen 2018 v ukazateli NL. Za nezvykle nízký lze považovat poměr ukazatelů BSK 5 / CHSK na úrovni 0,367. Grafická znázornění vývoje látkového zatížení ČOV Český Brod v letech 2016 až 2018 vykazují trend postupného růstu. Pro ověření aktuálního zatížení realizoval provozovatel v 02/2018 intenzivní měrnou kampaň. V Tab. 10 je uvedeno porovnání průměrného látkového zatížení za období 2016 až 2018 a průměrného látkového zatížení v období měrné kampaně 02/2018. Tab. 10: Porovnání průměrného látkového zatížení ČOV Český Brod za období 2016 až 2018 s průměrným látkovým zatížením v období měrné kampaně 02/2018. Ukazatel 2016 až 2018 02/2018 jednotka kg.d -1 EO kg.d -1 EO BSK 5 415,0 6 917 414,4 6 907 CHSK 1131,8 9 432 1 440,2 12 002 NL 602,4 10 952 666,6 12 121 N-NH 4 79,2-70,7 - N-celk 110,9 10 079 100,5 9 132 P-celk 10,5 4 203 14,2 5 668 Z porovnání uvedeného v Tab. 10 je zřejmé, že v případě ukazatelů CHSK, NL s P-celk bylo v období měrné kampaně 02/2018 dosaženo vyššího látkového zatížení než v období let 2016 až 2018. U ukazatele N-celk pak zatížení nižšího. Zjištěné výsledky naznačují na skutečný postupný růst přiváděného znečištění. Za velmi diskutabilní je nutno považovat znovu zjištěný poměr ukazatelů BSK 5 /CHSK nezvykle nízkou hodnotu 0,29 (na místo standardních 0,49 až 0,53). 3.4 Provoz aktivačního procesu 3.4.1 Vyhodnocení separační charakteristiky aktivovaného kalu V rámci vyhodnocení dat provozního sledování funkce ČOV byla zpracována data specifikující charakter aktivovaného kalu s ohledem na jeho separační vlastnosti. Na Obr. 6 je znázorněn profil hodnot kalových indexů, v Tab. 11 jsou pak uvedeny hodnoty funkcí statistického zpracování souboru dat naměřených kalových indexů v letech 2016 a 2017. Hodnoty kalových indexů se pohybovaly v rozmezí 55 až 137 ml.g -1 s průměrnou hodnotou na úrovni 90 ml.g -1, charakterizující kal s velmi dobrými separačními vlastnostmi.

březen 2018 strana 15 12,0 160 Sušina kalu (kg/d) 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 NL KI 140 120 100 80 60 40 20 Kalový index (ml/g). 0,0 0 leden 2016 březen 2016 květen 2016 červenec 2016 září 2016 listopad 2016 leden 2017 březen 2017 květen 2017 červenec 2017 září 2017 listopad 2017 leden 2018 Čas (měsíc) Obr. 6: Průběh hodnot kalových indexů na ČOV Český Brod v období let 2016 a 2017. Tab. 11: Výsledky statistického zpracování souboru dat kalových indexů a výsledků 30-minutových sedimentačních zkoušek na ČOV Český Brod v období let 2016 a 2017. Ukazatel průměr medián maximum minimum počet jednotka ml.g -1 ml.g -1 ml.g -1 ml.g -1 - Kalový index 90 93 137 55 24 Sediment po 30 min. 400 370 640 200 24 3.4.2 Teplotní profil v aktivačním procesu Jedním ze stěžejních parametrů při dimenzování biologických systémů vzhledem k NV č. 401/2015 Sb. a při výpočtech chování aktivačního procesu je teplota odpadní vody v průběhu roku. Na Obr. 7 je znázorněn roční teplotní profil v aktivačním procesu ČOV Český Brod. Grafický průběh dat teplot odpadní vody naznačuje, že se nejnižší teploty v aktivačním procesu pohybují dlouhodobě na úrovni cca 9,0 C a nejvyšší na úrovni cca 21 C. Průměrná vyhodnocená roční teplota se pohybuje na úrovni 14,7 C. Z Obr. 7 je patrné, že jakékoliv výpočty chování biologického stupně ČOV Český Brod musí být realizovány při respektování těchto specifik. Limitní požadavky na kvalitu odtoku jsou formulovány a vyžadovány pro teplotu nad 12 C. V této souvislosti si je však třeba uvědomit, že nebude-li biologický systém dimenzován pro minimální dosahované teploty, může dojít ke kolapsu procesu nitrifikace a její zpětný náběh je pak otázkou týdnů až měsíců. ČOV se pak po vzrůstu teplot směsi nad danou hodnotu teploty nachází v oblasti, kdy nesplňuje požadavky na složení odtoku.

strana 16 březen 2018 24,0 20,0 teplota teplota ( C). 16,0 12,0 8,0 4,0 0,0 leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec Čas (měsíc) Obr. 7: Teplotní profil odpadní vody na ČOV Český Brod. 3.4.3 Hlavní technologické parametry aktivačního procesu Na základě vyhodnocených zatěžovacích parametrů a dat provozního sledování byly odvozeny a následně výpočtem ověřovány základní technologické parametry stávajícího aktivačního procesu. Kalkulované parametry jsou uvedeny v Tab. 12. Z technologických parametrů uvedených v Tab. 12 je patrné, že byl aktivační proces ve vyhodnocovaném období provozován na úrovni nízko zatížené aktivace s poměrně vysokou hodnotou stáří kalu cca 31,5 dne. Tab. 12: Hlavní technologické parametry aktivačního systému ČOV Český Brod v období let 2016 a 2017. Parametr jednotka hodnota Zatížení ČOV a biologie dle CHSK EO 9 432 Zatížení ČOV a biologie dle CHSK kg.d -1 1 131,8 Hydraulické zatížení Q 24 m 3.d -1 1 539,3 Počet aktivačních linek ks 2 Celkový objem aktivace m 3 2 346 z toho objem regenerace m 3 414 z toho objem denitrifikace I m 3 518 z toho objem denitrifikace II m 3 352 z toho objem nitrifikace I m 3 680 z toho objem nitrifikace II m 3 382 Koncentrace sušiny kalu v regeneraci kg.m -3 7,93 Koncentrace sušiny kalu v nitrifikaci kg.m -3 4,35 Průměrná hodnota kalového indexu ml.g -1 95 Recirkulace vratného kalu % Q 24 117 m 3.d -1 1 800

březen 2018 strana 17 Interní recirkulace aktivační směsi % Q 24 325 m 3.d -1 5 000 Průměrná výpočtová teplota T prům C 14,7 Hydraulická doba zdržení v hlavním proudu h 30,1 Stáří kalu d 31,5 Zásoba kalu v systému kg 11 687 Produkce kalu (při T prům, včetně chemického kalu) kg.d -1 371 Objemové zatížení CHSK (hlavní proud) kg.m -3.d -1 0,586 Objemové zatížení BSK 5 (hlavní proud) kg.m -3.d -1 0,215 Zatížení kalu CHSK (celý systém) kg.kg -1.d -1 0,097 Zatížení kalu BSK 5 (celý systém) kg.kg -1.d -1 0,036 Typ systému zatížení nízké 3.5 Vyhodnocení složení odtoku V rámci vyhodnocení stávajícího provozu ČOV byla zaměřena pozornost rovněž na sledování a vyhodnocení složení finálního odtoku. Na Obr. 8 je znázorněn průběh odtokových koncentrací vybraných forem sloučenin dusíku a fosforu ve vyhodnocovaném období let 2016 až 2018. N-NH4, N-celk (mg/l). 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 N-NH4 N-celk Pcelk 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 P-celk (mg/l) 0,0 0,00 leden 16 březen 16 květen 16 červenec 16 září 16 listopad 16 leden 17 březen 17 květen 17 červenec 17 září 17 listopad 17 leden 18 březen 18 Čas (měsíc) Obr. 8: Průběh koncentrací sloučenin dusíku a P-celk v odtoku z ČOV Český Brod v období let 2016 až 2018. Ve znázorněném průběhu koncentrací sloučenin dusíku v odtoku z biologického systému ČOV Český Brod je v letech 2016 až 2018 patrná nestabilita procesu biologické nitrifikace. Sledovat lze pravidelné se zvyšování koncentrace amoniakálního dusíku ve finálním odtoku v období s minimálními teplotami odpadních vod. V praxi to znamená, že systém při poklesu teplot postupně ztrácí nitrifikační kapacitu tak, jak klesá kritické aerobní stáří kalu. V případě

strana 18 březen 2018 postupného navyšování zatížení ČOV lze očekávat prohlubující se obtíže se stabilitou biologické nitrifikace až její výhledové definitivní zhroucení. Velmi zajímavou skutečností je, že má systém potíže se stabilní nitrifikací i při poměrně vysoké hodnotě stáří kalu. Pro období let 2016 a 2017 činila hodnota stáří kalu v nejchladnějších období roku cca 28 dnů. Ani takto relativně vysoká hodnota však nezajistila nízké odtokové koncentrace N-NH 4. Na vině je fakt, že i přes značné objemové dimenzování aktivačního procesu není provedeno optimální rozdělení mezi jednotlivé kultivační podmínky. Značně podhodnocena je nitrifikační sekce procesu, naopak předimenzovány jsou anoxická sekce a sekce regenerace. Na Obr. 9 je znázorněn průběh koncentrací ukazatelů organického znečištění (CHSK, BSK 5, NL) v odtoku z aktivačního procesu. Z grafického průběhu je zřejmá zcela bezproblémové složení finálního odtoku splňující s výraznou rezervou požadavky platného vodohospodářského rozhodnutí. 60 BSK5, CHSK, NL (mg/l) 50 40 30 20 10 BSK5 CHSK NL 0 leden 16 březen 16 květen 16 červenec 16 září 16 listopad 16 leden 17 březen 17 květen 17 červenec 17 září 17 listopad 17 leden 18 březen 18 Čas (měsíc) Obr. 9: Průběh koncentrací CHSK, BSK 5 a NL v odtoku z ČOV Český Brod v období let 2016 až 2018. V Tab. 13 jsou uvedena data statistického vyhodnocení souboru výsledků analytické kontroly složení vyčištěné odpadní vody na odtoku z biologického systému ČOV Český Brod v období let 2016 až 2018. Tab. 13: Dosažené složení vyčištěné odpadní vody na ČOV Český Brod v období let 2016 až 2018. Ukazatel jednotka BSK 5 CHSK NL N-NH 4 N-NOx N-celk P-celk Průměr mg.l -1 3,5 26,4 5,1 3,7 7,6 14,2 1,05 Maximum mg.l -1 6,0 55,0 12,0 12,6 13,6 24,0 4,2 Minimum mg.l -1 1,9 10,0 2,0 0,0 0,7 7,0 0,1 Počet měření mg.l -1 30 40 40 40 35 36 40

březen 2018 strana 19 4 VÝPOČTY MAXIMÁLNÍ KAPACITY Stávající biologický stupeň sestává z dvojice linek aktivačního R-D-N procesu a čtveřice pravoúhlých dosazovacích nádrží s vertikálním průtokem. Maximální kapacita stávajícího uspořádání biologického stupně ČOV je závislá jednak na kapacitě separačního stupně (dosazovacích nádrží s ohledem na udržitelnou sušinu aktivovaného kalu) a současně na kapacitě aktivačního procesu dané parametrem látkového zatížení. Z těchto důvodu je nejprve pro různé hodnoty hydraulického zatížení a sušiny kalu kalkulována kapacita dosazovacích nádrží, přičemž jsou vyhodnocené technologické parametry použity pro výpočty kapacity aktivačního procesu. 4.1 Stanovení maximální kapacity separačního stupně Pro účely stanovení kapacity stávajícího separačního stupně ČOV 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 dešťových průtocích. Výpočty dle ATV používají hodnotu ředěného kalového indexu, která nekoresponduje s hodnotou kalového indexu obecně sledovaného u aktivovaného kalu. Pro účely výpočtů byla zvolena mírně konzervativní hodnota ředěného kalového indexu na úrovni 110 ml.g -1. Pro účely výpočtů byly dále za neměnné stanoveny následující parametry: Q max do aktivace m 3.h -1 176,4 Ředěný kalový index ml.g -1 110 Plocha dosazovacích nádrží m 2 207 Separační hloubka vody v dosazovacích nádržích m 7,05 m Při výpočtu maximální kapacity separačního stupně ČOV Český Brod bylo jako stěžejní kritérium zvoleno zatížení plochy separačního stupně objemem kalu. Jako limitní byla pro existující vertikálně protékané dosazovací nádrže akceptována hodnota tohoto parametru na úrovni 650 l.m -2.h -1. Z grafické závislosti na Obr. 10 je možno odečíst přípustnou hodnotu sušiny kalu v aktivaci na úrovni cca 6,2 kg.m -3. Tato hodnota sušiny kalu zaručí, pro uvažované separační vlastnosti kalu a maximální projektové hydraulické zatížení, bezpečnou separaci kalu od vyčištěné odpadní vody V případě požadavku na zvýšení hodnoty maximálního nátoku na biologický stupeň by analogicky došlo ke snížení maximální přípustné koncentrace kalu v nátoku na biologický stupeň.

strana 20 březen 2018 Zatížení nádrže objemem kalu (l/m2/h). 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Zatížení objemem kalu 5 5,2 5,4 5,6 5,8 6 6,2 6,4 6,6 6,8 7 Sušina kalu (kg/m3) Obr. 10: Závislost zatížení plochy separačního stupně objemem kalu na koncentraci sušiny kalu v aktivaci pro dosazovací nádrže ČOV Český Brod. 4.2 Maximální kapacita aktivačního procesu 4.2.1 Postup výpočtů Maximální kapacita aktivačního procesu je kalkulována metodou matematické simulace aktivačního procesu, která slouží k ověření funkce systému a k případnému dořešení objemového návrhu nádrží spolu s dalšími technologickými prvky systému (velikosti recirkulací, výpočet oxygenační kapacity apod.). Matematická simulace aktivačního procesu umožňuje výpočty systému při reálném dynamickém chování. 4.2.2 Použitý software Základní podmínkou jakýchkoliv technologických výpočtů týkajících se biologické části ČOV Český Brod je přesný popis hydraulické soustavy. Za účelem provedení exaktního propočtu existujícího systému ČOV bylo připraveno speciální technologické schéma počítačového software GPS-X, umožňujícího realizaci detailních výpočtů aktivačního systému v různých provozních variantách. Použité schéma je pro ilustraci znázorněno na Obr. 11. Použitý software umožňuje exaktní simulaci technologické linky ČOV Český Brod, zadání požadovaných vstupních parametrů kvality a kvantity odpadních vod ve všech proudech (tj. přítok, kalová voda), přesné zadání rozměrů jednotlivých technologických stupňů, tj. typ aerace, hloubky a plochy nádrží (včetně usazovacích a dosazovacích). Pomocí software lze namodelovat funkci systému jak ve stacionárním, tak dynamickém stavu s přesným zadáním fluktuace hydraulického zatížení, zatížení organickými a dusíkatými látkami během dne i roku, včetně teplotních profilů.

březen 2018 strana 21 Obr. 11: Technologické schéma ČOV Český Brod SW GPS-X. Základem výpočtu aktivačního systému je biokinetický model konverze organického a dusíkatého znečištění. Výpočty byly provedeny s modelem GENERAL, který je určen k modelování procesů biologického odstraňování dusíku a fosforu. Frakcionace vstupní odpadní vody je v základě založena na modelu ASM No. 2 s využitím pro model GENERAL. Výchozími komponenty jsou CHSK, TKN a NL, přičemž pro výpočet biologické části ČOV jsou prioritní vstupy znečištění do aktivace. Při stanovení jednotlivých frakcí organického a dusíkatého znečištění a frakcí fosforu je využito dat provozního sledování kvality finálního odtoku. Tento postup nahrazuje přesnější, avšak časově výrazně náročnější postupy spojené s frakcionací odpadních vod dle Lesouefa et al. (1992) 1. Stanovovány jsou rozpuštěné a partikulované frakce jednotlivých forem znečištění, přičemž jsou zohledňována specifika lokality. 4.2.3 Metodika výpočtu Maximální kapacita aktivačního procesu ČOV je kalkulována s ohledem na potřebu dodržení odtokových parametrů v souladu se zněním platného vodohospodářského rozhodnutí dle Tab. 5. V biologickém systému je s přihlédnutím k těmto požadavkům nezbytné při minimální uvažované teplotě aktivační směsi na úrovni 9 C udržet stabilní nitrifikaci. S ohledem na skutečnost, že se kapacita ČOV blíží úrovni 10 000, je do výpočtu zařazena potřeba dosažení odtokové koncentrace v ukazateli N-celk na úrovni 15 mg.l -1. Požadavek na odtokovou koncentraci N-celk = 15 mg.l -1 představuje roční průměr. Požadavek na limitní odtokovou hodnotu N-celk = 15 mg.l -1 představuje nutnost dodržet odtokové koncentrace celkového anorganického dusíku TIN na úrovni cca 13,0 mg.l -1. Potřeba dodržení této koncentrace TIN je výsledkem následující bilance forem dusíku ve vyčištěné odpadní vodě: Únik nerozpuštěných látek do odtoku NL = 10 mg.l -1 Maximální obsah dusíku v aktivovaném kalu 6 % 1 Lesouef, A., Payraudeau, M., Rogalla, F. and Kleiber, B. (1992): Optimizing nitrogen removal reactor configurations by on-site calibration of the IAWPRC Activated Sludge Model. Wat.Sci.Tech. Vol. 25, No. 6, 105 123.

strana 22 březen 2018 Množství partikulovaného org. dusíku v odtoku XND = 0,06*10 = 0,6 mg.l -1 Množství rozpuštěného org. dusíku v odtoku SND = 1,4 mg.l -1 Množství organického dusíku v odtoku N-org = XND + SND = 2,0 mg.l -1 Požadavek na dosažení TIN v odtoku N-celk N-org = 15 2,0 = 13,0 mg.l -1 Požadavek na limitní odtokovou hodnotu P-celk = 2 mg.l -1 chemického odstraňování srážením solemi železa. je řešen aplikací procesu Nitrifikační kapacita systému je při výpočtech ovlivněna především velikostí použité maximální specifické růstové rychlosti nitrifikačních bakterií µ A, max (resp. hodnotou její čisté růstové rychlosti (µ A, max - b A )). Pro výpočty byla použita hodnota µ A, max = 0,60 d -1, zjištěná kalibrací matematického modelu a která odpovídá empirickému vztahu pro stanovení potřebného stáří kalu pro nitrifikaci uvedeného v ČSN 75 6401. V této hodnotě je zahrnut bezpečnostní koeficient s ohledem na skutečnost, že výpočet stacionárního stavu není ekvivalentní výpočtu reálného stavu dynamického. Dalším důležitým technologickým omezením je teplota aktivační směsi. Při výpočtech je kalkulováno s minimální teplotou aktivační směsi 9 C (viz kapitola 3.4.2). Aktivační linka je pro účely výpočtu rozdělena na pět sekcí, z nichž sekce 1 je uvažována jako regenerace kalu s koncentrací rozpuštěného kyslíku 1,0 mg.l -1, sekce 2 a 3 jako anoxické a sekce 4 a 5 jako oxické s koncentrací rozpuštěného kyslíku na úrovni 2,0 mg.l -1. Nátok odpadní vody je společně s regenerovaným vratným kalem zaveden do sekce 2. Odtok do separačního stupně je realizován ze sekce 5. Ze sekce 5 do sekce 2 je zaústěn proud interní recirkulace aktivační směsi. Výpočet maximálního přípustného zatížení aktivačního procesu ČOV byl proveden pro koncentrační znečištění odpadních vod dle Tab. 9. Výpočty jsou provedeny pro různá hydraulická zatížení pro ustálený stav, přičemž byla postupným zvyšováním zatížení stanovena hodnota maximální kapacity navrženého aktivačního R-D-N procesu. Výpočty byly provedeny pro různá stáří kalu takovým způsobem, aby byla při minimální teplotě 9 C vždy dosažena koncentrace kalu v aktivaci na limitní hodnotě 6,2 kg.m -3 (viz odstavec 4.1). Výpočty jsou realizovány takovým způsobem, aby bylo při minimální teplotě 9 C dosaženo v ustáleném stavu stabilní nitrifikace a denitrifikace. Výsledky jsou graficky znázorněny na Obr. 12.

březen 2018 strana 23 N-NH4, N-NO3, N-celk (mg/l). Počet ekvivalentních obyvatel (-) 9000 10 000 11 000 12 000 13 000 14 000 15 000 30,0 Maximální kapacita N-NH4 25,0 aktivace N-NO3 N-celk Stáří kalu 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 1080,0 1200,0 1320,0 1440,0 1560,0 1680,0 1800,0 Zatížení aktivace CHSK (kg/d) 40,0 36,0 32,0 28,0 24,0 20,0 16,0 Stáří kalu (d) Obr. 12: Výpočet maximální kapacity stávajícího uspořádání biologického systému ČOV Český Brod. Z grafického výstupu na Obr. 12 je možno odvodit, že se maximální kapacita stávajícího uspořádání biologického systému ČOV Český Brod pohybuje v ustáleném stavu na hranici cca 1 320 kg.d -1 CHSK (11 000 EO), což odpovídá dennímu množství cca 1 795 m 3 odpadních vod o složení uvedeném v Tab. 9. Kalkulovaná hodnota stáří kalu se pro uvedené zatížení pohybuje na úrovni 32 dní. Dosažené složení odtoku pak reprezentuje požadavek na zajištění stabilní nitrifikace a denitrifikace i při minimálních teplotách. Z provedených výpočtů je zřejmé, že pro zatížení ČOV z let 2016 až 2018 disponuje ČOV rezervou cca 1 500 EO. Pro zatížení kalkulované za období měrné kampaně v 02/2018 je však maximální kapacita ČOV překročena. Této skutečnosti odpovídá i vyhodnocené složení odtoku, kdy se biologický systém jednoznačně nacházel v oblasti nestability procesu biologické nitrifikace s poměrně velmi vysokými odtokovými koncentracemi N-NH 4, a to i přes skutečnost, že provozní koncentrace sušiny přesahovala kalkulovanou maximální přípustnou úroveň 6,2 kg.m -3. Pokud by došlo ke snížení koncentrace sušiny kalu či přetrvání nízkých teplot v aktivačním procesu, hrozilo by reálné zhroucení procesu nitrifikace s odpovídajícím růstem odtokových koncentrací N-NH 4 a N-celk. V odstavci 3.4.2 jsou detailně popsány důvody nutnosti udržení stability nitrifikace právě i při minimálních teplotách aktivační směsi. 5 NÁVRH ÚPRAV SOUČASNÉHO USPOŘÁDÁNÍ AKTIVAČNÍHO PROCESU Jak již bylo uvedeno v předcházejícím textu, není v žádném případě možno objemové členění stávajícího aktivačního procesu označit za optimální. Zcela hrubě je poddimenzována sekce nitrifikace, předimenzovány naopak sekce denitrifikace a regenerace.

strana 24 březen 2018 Z provozního hlediska jako silně problematické dále jeví napojení všech aerovaných sekcí (aktivační proces a nádrže aerobní stabilizace kalu) na jediném vzduchové potrubí. Především kalové nádrže se svou výrazně proměnnou provozní hladinou znamenají zásadní problém pro řádnou regulaci koncentrace kyslíku v nitrifikačních sekcí aktivace a sekcích regenerace kalu. 5.1 Optimalizace objemového členění Funkce stávajícího aktivačního systému se především v obdobích s minimálními teplotami odpadních vod nejeví jako uspokojivá. Jako problematická se jeví dosahovaná odtoková koncentrace N-NH 4, jež se i přes poměrně vysokou kalkulovanou hodnotu stáří kalu pravidelně dostává nad úroveň 5 mg.l -1. Důvodem vyšších odtokových koncentrací N-NH 4 je neoptimální dimenzování jednotlivých reaktorů aktivační linky. Problémem není celková objemová kapacita ČOV, pouze objemové rozdělení na jednotlivé funkční reaktory. Z níže uvedené tabulky, kde je uvedeno orientační porovnání optimálního objemového rozložení R-D-N systému s rozložením ČOV Český Brod, je zřejmé, že jsou objemově nadhodnoceny nádrže denitrifikace a regenerace kalu a podhodnocena sekce nitrifikace. Tab. 14: Porovnání stávajícího a optimálního dimenzování aktivačního procesu ČOV Český Brod. Reaktor Objem (m 3 ) Objem (%) Optimální objem (%) R 414 17,6 8 15 D 870 37,1 20-30 N 1 062 45,3 55-70 Celkem 2 346 100,0 100 Nejjednodušším opatřením se jeví vybavení druhé sekce denitrifikace každé aktivační linky aeračním systémem a jeho provozu v oxických podmínkách při poklesu teplot aktivační směsi pod cca 12 C. Možnost umístění aeračního systému musí být však posouzena s ohledem na instalovaná hyperboloidní míchadla tak, aby nedošlo k poškození aeračních elementů při provozu v anoxických podmínkách, tj. při aktivované funkci míchadla. Vybavení druhé anoxické sekce aktivace aeračním systémem a provoz této sekce v oxických podmínkách však stále neznamená optimální objemové rozložení jednotlivých sekcí. S ohledem na skutečnost, že dle dat s intenzivní měrné kampaně v 02/2018 ČOV Český Brod přesahuje kapacitu 10 000 EO je možno navrhnout přeměnu existujícího R-D-N systému na výrazně intenzivnější D-R-D-N systém. V Tab. 15 je navrženo možné objemové členění aktivačního procesu ČOV Český Brod v případě jeho transformace na D-R-D-N proces. Tab. 15: Porovnání existujícího členění aktivace ČOV Český Brod s uspořádáním D-R-D-N. Reaktor Stávající uspořádání R-D-N (m 3 ) Uspořádání D-R-D-N (m 3 ) D 0 100 R 414 314 D 870 518 N 1 062 1 414 Celkem 2 346 2 346

březen 2018 strana 25 V závislosti na zvolené variantě intenzifikace aktivačního procesu na R-D-N proces s rozšířenou sekcí nitrifikace či aktivační D-R-D-N proces lze zhruba kalkulovat navýšení kapacity ČOV až na úroveň cca 13 500 resp. 15 000 EO dle ukazatele CHSK 5.2 Optimalizace rozdělení vzduchu Za provozně značně problematické je nutno označit projektové řešení napojení všech aerovaných sekcí aktivačního procesu na jediný rozvod tlakového vzduchu. Ani použití regulačních klapek není schopno zajistit potřebnou dodávku vzduchu do sekcí regenerace a aktivace v případě, dochází-li ke změně výšky hladiny v nádržích aerobní stabilizace kalu. Napojení kalových nádrží na vlastní zdroj vzduchu by mělo být primárním a okamžitým zásahem a opatřením do stávajícího uspořádání biologického stupně. Další diverzifikace rozvodů vzduchu by pak měla reflektovat případné výše zmiňované úpravy objemového rozdělení aktivačního procesu na jednotlivé funkční reaktory. 6 ZÁVĚR Výše prezentovaný materiál představuje vyhodnocení dat provozního sledování ČOV Český Brod za roky 2016 až 2018 a následné výpočty maximální kapacity existujícího uspořádání a objemového členění biologického stupně. Z provedených vyhodnocení a výpočtů je možno vyvodit následující závěry: Biologický stupeň ČOV sestává z dvojice aktivačních linek R-D-N procesu s dvojicí pravoúhlých, vertikálně protékaných dosazovacích nádrží v každé lince. Na základě provozních dat za roky 2016 až 2018 a dat intenzivní měrné kampaně z 02/2018 byly vyhodnoceny látkové zatěžovací parametry ČOV. Za celé vyhodnocované období se látkové zatížení pohybovalo na úrovni cca 9 400 EO (dle ukazatele CHSK) se sledovaným postupným růstem. V průběhu měrné kampaně 02/2018 pak bylo zatížení vyhodnoceno až na úrovni cca 12 000 EO, což je hodnota překračující projektovanou úroveň. Ukazatel 2016 až 2018 02/2018 jednotka kg.d -1 EO kg.d -1 EO BSK 5 415,0 6 917 414,4 6 907 CHSK 1131,8 9 432 1 440,2 12 002 NL 602,4 10 952 666,6 12 121 N-NH 4 79,2-70,7 - N-celk 110,9 10 079 100,5 9 132 P-celk 10,5 4 203 14,2 5 668 V rámci vyhodnocení dat složení finálního odtoku byla opakovaně sledována problematika dosažení stabilní biologické nitrifikace v obdobích s nejnižšími teplotami odpadních vod. V případě dalšího postupného navyšování zatížení ČOV lze očekávat prohlubující se obtíže se stabilitou nitrifikace až její výhledové definitivní

strana 26 březen 2018 zhroucení. Limitní požadavky na složení odtoku jsou pro ukazatele N-NH 4 a případně N-celk formulovány a vyžadovány pro teplotu nad 12 C, je však nutno konstatovat, že nebude-li biologický systém schopen zajistit při minimálních teplotách stabilní nitrifikaci a dojde k jejímu kolapsu, je její zpětný náběh otázkou týdnů až měsíců. ČOV se pak po vzrůstu teplot směsi nad danou hodnotu teploty nachází v oblasti, kdy nesplňuje požadavky na složení odtoku. Maximální kapacita stávajícího objemového členění a technologického uspořádání biologického stupně ČOV je závislá jednak na kapacitě separačního stupně (dosazovacích nádrží s ohledem na udržitelnou sušinu aktivovaného kalu) a současně na kapacitě aktivačního procesu dané parametrem látkového zatížení. Maximální kapacita stávajícího biologického R-D-N systému ČOV Český Brod se pro minimální teplotu 9 C a dešťový nátok 49 l.s -1 pohybuje v ustáleném stavu na úrovni cca 11 000 EO (dle ukazatele CHSK) odpovídající 1 320 kg.d -1 CHSK. Tato hodnota respektuje složení odpadních vod vyhodnocené Tab. 9, přičemž představuje cca 1 795 m 3.d -1 surových odpadních vod o složení dle Tab. 9. Z hlediska vyhodnoceného látkového zatížení ČOV za roky 2016 až 2018 se tato hodnota blíží kalkulované maximální kapacitě s částečnou mírnou rezervou. Z hlediska zatížení kalkulovaného pro měrnou kampaň v 02/2018 je kapacita ČOV vyčerpána a neumožňuje další bezproblémové připojovaní producentů znečištění. Nutnou podmínkou pro další napojování by byla realizace úprav objemového členění a dodávky vzduchu. Realizované výpočty naznačují, že kapacita ČOV není limitována celkovým objemem aktivačního procesu, nýbrž pouze objemovým rozdělením na jednotlivé funkční reaktory. Zcela hrubě je poddimenzována sekce nitrifikace, předimenzovány naopak sekce denitrifikace a regenerace. Případnou optimalizaci objemového členění lze realizovat pro stávající R-D-N systém. Jako vhodnější a poměrně snadná by se jevila realizace intenzivnějšího D-R-D-N procesu. Za provozně značně problematické je nutno označit projektové řešení napojení všech aerovaných sekcí aktivačního procesu na jediný rozvod tlakového vzduchu. Napojení kalových nádrží na vlastní zdroj vzduchu by mělo být primárním a okamžitým zásahem a opatřením do stávajícího uspořádání biologického stupně. Další diverzifikace rozvodů vzduchy by pak měla reflektovat případné výše zmiňované úpravy objemového rozdělení aktivačního procesu na jednotlivé funkční reaktory. V závislosti na zvolené variantě intenzifikace aktivačního procesu na R-D-N proces s rozšířenou sekcí nitrifikace či aktivační D-R-D-N proces lze zhruba kalkulovat navýšení kapacity ČOV až na úroveň cca 13 500 resp. 15 000 EO dle ukazatele CHSK