1. ÚVOD Ing.Josef Miňovský CSc., člen Asociace čistírenských expertů ČR ( při CzWA-The Czech Water Association, člen skupiny průmyslových vodohospodářů byl pověřen obcí Velké Březno posouzením ČOV (dále čistírny odpadních vod) Velké Březno z důvodů změn v nátoku na ČOV od dvou hlavních subjektů, které jsou na ČOV připojeny, a to spojené obce V. Březno a Valtířov, a část usedlostí v blízkosti a pivovar Velké Březno. Posouzení navazuje na předchozí studii,: Čištění odpadních vod obce Velké Březno, provedenou v roce 2005, která měla pomoci vyřešit problematiku existující ČOV Velké Březno spočívající nejen ve fyzickém zastarání vlastní ČOV, ale současně nastínit směry možného řešení soudních sporů o vlastnictví ČOV, který byl a je veden mezi obcí Velké Březno a pivovarem. Spor v současné době dospěl k dohodě o převodu majetku na obec V. Březno s tím, že obec bude ČOV provozovat v budoucnu i pro subjekt pivovaru za úplatu i za podmínek změněné produkce odpadních vod z pivovaru. Závěry ze zmíněné studie jsou využity i v tomto posouzení, výpočty kapacit ČOV nebudou v tomto posouzení opakovány. Existující ČOV o uváděné kapacitě 15 000 EO (dále ekvivalentních obyvatel) zpracovává odpadní vody od obou subjektů, kde pivovar v minulosti representoval cca 13 500 EO a obec cca 1 500 EO. Obec Velké Březno chce toto posouzení směřovat nejen na současně sníženou výrobu v pivovaru, ale případně posoudit i možný negativní vliv na provoz ČOV při úplném zrušení provozu pivovaru. 2. PRODUKCE ODPADNÍ VODY A ZNEČIŠTĚNÍ Z PIVOVARU V pivovaru je výrazně snížena z obchodních důvodů produkce piva z výstavu 240 000 hl piva za rok na 160 000 hl piva za rok a současně byla změněna i skladba finální distribuce piva. Obchodní tlak donutil pivovar stáčet pivo do KEG sudů, namísto v minulosti převažujícího stáčení do vratných lahví. Změna sortimentu má i positivní efekt ve vyloučení nárazů vysokého ph při likvidaci louhové náplně myček vratných lahví v minulosti často negativně ovlivňující stav biocenózy aktivovaného kalu na ČOV. Pivovar současně zavedl zjednodušený způsob neutralizace vypouštěné odpadní vody, zavedl sběr křemeliny a sběr kvasnic je prováděn z odhadovaných cca 70 ti procent, což při neexistenci technologie CKT je slušné procento sběru koncentrovaného odpadu, který má významný vliv na produkci znečištění organického CHSK a BSK5 ( chemická resp. biochemická spotřeba kyslíku), dusíkatého ( N) a fosforečného (P). Všeobecně zahraniční subjekt vlastnící pivovar, tj. Heinecken a.s. dbá na zachování vlastních norem a spotřeb energií v porovnání s ostatními pivovary ve skupině, a tedy i z tohoto důvodu došlo k masivnímu snížení produkce odpadní vody, částečně i znečištění. Produkce odpadní vody z pivovaru je poměrně snadno odvoditelná z měřené spotřeby vody odečtením nevratných ztrát vody do výrobku ( piva), ztrát do odpadních hmot ( mláto, křemelina, kvasnice apod.). Produkce specifická odpadní vody v současné době činí 0,45 m3 odpadní vody na hl vystaveného piva. Oproti tomu produkci znečištění definovat znamená poměrně rozsáhlé vzorkování odpadních vod, které i při odběru úměrně průtoku poskytuje při proměnné výrobě leckdy velmi rozdílné výsledky. V roce 2014 byly provedeny čtyři odběry slévaných vzorků směsi nátoku pivovarské a splaškové odpadní vody s průměrnou koncentrací např. BSK5 1 980 mg/l. Dostupné rozbory jsou uvedeny v tabulce: Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 1 -
Tabulka 1: Rozbory nátoku odpadních vod v roce 2014-24 h.slévané vzorky v mg/l Vzorek CHSK BSK5 Nc Pc NL 1 4 970 2 640 252 39 2 000 2 3 660 1 959 107 19 310 3 4 240 1 600 100 25 1 900 4 2 630 1 730 63 22 330 Průměr 3 875 1 980 131 26 1 135 Tyto rozbory lze použít a jsou dále použity jako srovnávací údaj vypočtených koncentračních hodnot směsi vod (viz tabulky č.5 a 6 dále). Pro porovnání získaných údajů je pak proveden odborný odhad produkce a znečištění pivovarské odpadní vody pomocí průměrných specifických produkcí odpadní vody a znečištění pro jednotlivé výrobní celky pivovaru. Přitom byly použity údaje z mnohaleté zkušenosti posuzovatele v pivovarsko sladovnickém průmyslu vč. tisíců rozborů a též souhrny odborného příspěvku: Příčiny změn kvality pivovarské odpadní vody v České republice v průběhu let.-ing. Martin Šilhánek, Ing. Peter Bočan, Ing.Josef Miňovský CSc,., Hydrotech s.r.o. na přednášce bienální konference AČE ČR konané v Plzni 2009. Tento příspěvek je přiložen a výsledky odborného odhadu produkce odpadní vody v pivovaře Velké Březno jsou uvedeny v tabulce níže. Tabulka č. 2: Produkce odpadní vody pro 240 000 a 160 000 hl piva za rok- odborný odhad Středisko pivovaru Specifická produkce odpadní vody m3/hl Produkce průměr Q 24 m3/den pro 240 000 hl/rok Produkce průměr Q 24 m3/den pro 160 000 hl/rok Varna 0,043 31,3 20,9 Spilka 0,028 25,7 17,1 Sklep 0,029 26,5 17,7 Myčka KEG sudů 0,012 11,0 7,3 Výplach potrubí 0,001 0,9 0,6 Mytí aut 0,015 13,7 9,1 Kotelna 0,010 9,0 6,0 Strojovna 0,023 21,1 14,1 Chlazení a CIP 0,150 137,0 91,0 Mytí zařízení a 0,093 85,2 56,8 podlah Celkem 0,404 361,4 240,6 Q 16 -m3/h 22,6 15 Q max.16 -m3/h 33,9 22,5 Q max. m3/h - léto 43,7 29 Produkce m 3 /rok 95 876 63 826 Pozn,: Výroba na varně 300 dní v roce, ostatní střediska 262 dní v roce, výroba v létě má kolísání až 1,29, nerovnoměrnost hodinová produkce odpadní vody je 1,5, pracuje se max. na dvě směny. Produkce znečištění je opět ovlivněna neexistencí klasické lahvovny, čímž odpadá znečištění, které s sebou nese rozbitné skleněných lahví, a jak je známo, CHSK Cr piva se pohybuje podle stupňovitosti od 80 000 mg/l až do 130 000 mg/l. Snižuje se částečně i podíl fosforu, protože chemikálie z mycích prostředků myček lahví vratných ho obsahují ve zvýšené míře. Stejně tak Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 2 -
významně ovlivňuje produkci především dusíku a fosforu sběr kvasnic, které jsou sbírány zhruba ze 70 ti % a jsou odstraňovány a odváženy. Přitom kvasnice na dané úrovni sběru obsahují podíl na celkovém znečištění vod v pivovaře 0,246 kg CHSK, 0,164 kg BSK5, 0,01 kg N a 0,007 kg P na hl vystaveného piva. Protože správné navzorkování odpadní vody při tak nevyrovnané výrobě je velmi obtížné, je opět proveden odborný odhad produkce znečištění, který je přesnější než prováděné odběry produkované odpadní vody. Výpočet je proveden bilancí surovin a odpadů systémem vstupvýstup. Výpočty ukazují tyto specifické produkce znečištění v odpadní vodě: CHSK 1,305 kg CHSK na 1 hl vystaveného piva BSK5 0,882 kg BSK5 na 1 hl vystaveného piva NL 0,463 kg NL na 1 hl vystaveného piva N 0,055 kg N na 1 hl vystaveného piva P 0,006 kg P na 1 hl vystaveného piva Z této produkce specifické je odvozeno následující složení a produkce odpadní vody: Tabulka č. 3: Produkce znečištění a množství odpadní vody pro 240 000 a 160 000 hl piva za rok- odborný odhad Ukazatel Produkce průměrná kg/d Koncentrace v odpadní vodě mg/l Produkce průměrná kg/d Koncentrace v odpadní vodě mg/l pro 240 000 hl/r pro 160 000 hl/r CHSK Cr 1 195 3 308 796 3 308 BSK 5 808 2 236 538 2 236 NL 424 1 174 282 1 174 Nc 50,4 139 33,6 139 Pc 5,5 28 3,7 28 Množství Q 24 361,4 240,6 m3/d Množství Q h-24 15,1 10,0 m3/h Množství Q h-16 22,6 15,0 m3/h MnožstvíQ h-16,max 33,9 22,5 m3/h Množství Q h, max. 43,7 29 m3/h Množství m 3 /rok 95 876 63 826 Komentář k odstavci: Odborný odhad v produkci znečištění z pivovaru, který nemá stáčení piva do lahví, ale pouze do KEG sudů se víceméně shoduje v ukazatelích BSK5, Nc, Pc a NL, neshoduje se příliš v produkci CHSK, kde koncentračně vyjádřená produkce je nižší než naměřená skutečnými rozbory odpadní vody pomocí slévaných 24 hod vzorků. Těch však statisticky bylo málo ( pouze 4 x za rok), a navíc produkce je velmi silně závislá na provozní kázni zaměstnanců pivovaru v daném dni vzorkování. Měření odpadní vody v pivovaru pomocí žlabu může být zatíženo značnou chybou právě kvůli snížené produkci odpadní vody. Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 3 -
3. PRODUKCE SPLAŠKOVÝCH ODPADNÍCH VOD Z OBCÍ Podle provozní evidence byl za rok 2014 nátok splaškových vod na ČOV 71 847 m3 podchycených fakturačně. Protože rozbory těchto odpadních vod na přítoku do ČOV nejsou prováděny, je provedena v rámci posouzení odborná bilance ( složení a produkce splaškových vod v rámci ČR je dostatečně prozkoumaná a příliš se u obcí neliší). Výchozí údaj počtu obyvatel je 1 500 EO, v tabulce níže je odborný odhad produkce v současnosti. Tabulka č. 4: Produkce znečištění a množství odpadní vody z obce v současnosti odborný odhad Ukazatel Jednotka Hodnota Počet EO EO 1 500 Množství odpadní vody Specifická potřeba vody m 3. EO -1 den -1 0,13 Q 24 m 3.den -1 195 Koeficient denní - 1,5 nerovnoměrnosti Q d m 3.den -1 292,5 Koeficient hod. - 2,0 nerovnoměrnosti Q h,max m 3.hod -1 24,4 Množství za rok m 3.rok -1 71 175 Znečištění odpadní vody CHSK Cr kg O 2. EO -1 den -1 0,12 kg O 2. den -1 180 mg O 2.l -1 923 BSK 5 kg O 2. EO -1 den -1 0,06 kg O 2. den -1 90 mg O 2.l -1 462 NL kg NL. EO -1 den -1 0,55 kg NL. den -1 82,5 mg NL.l -1 423 Nc kg Nc. EO -1 den -1 0,011 kg Nc. den -1 16,5 mg Nc.l -1 84,6 Pc kg Pc. EO -1 den -1 0,002 kg Pc. den -1 3.0 mg Pc.l -1 15 Komentář k odstavci: Fakturačně vykazované množství odpadní vody odpovídá odhadu produkce odpadní vody, předpokládá se, že vodoměry jsou přesná měřidla. Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 4 -
4. ČOV VELKÉ BŘEZNO - POSOUZENÍ KAPACITY Posouzení kapacity je provedeno pro tři zátěže ČOV, a to: A nátok z pivovaru s výrobou 240 000 hl piva za rok a současná produkce splaškové vody z obcí B nátok z pivovaru s výrobou 160 000 hl piva za rok a současná produkce splaškové vody z obcí C žádný nátok z pivovaru - zrušená výroba piva a pouze současná produkce splaškové vody z obcí Pro budoucí výhled produkce splaškových vod z obce není předpokládán významný nárůst. A nátok z pivovaru s výrobou 240 000 hl piva za rok a současná produkce splaškové vody z obcí Společná produkce odpadní vody a znečištění je následující: Tabulka č. 5: Produkce znečištění a množství odpadní vody z pivovaru o výstavu 240 000 hl piva ze rok a obce v současnosti odborný odhad Ukazatel Jednotka Hodnota Množství odpadní vody Q 24 m 3.den -1 556 Q d m 3.den -1 758 Q h,max m 3.hod -1 68,1 Množství za rok m 3.rok -1 167 051 Znečištění odpadní vody průměrné CHSK Cr kg O 2. den -1 1 375 mg O 2.l -1 2 473 BSK 5 kg O 2. den -1 898 mg O 2.l -1 1 615 NL kg NL. den -1 507 mg NL.l -1 911 Nc kg Nc. den -1 66,9 mg Nc.l -1 120 Pc kg Pc. den -1 8,5 mg Pc.l -1 15 Charakteristika spojené odpadní vody z hlediska obsahu makronutrientů N a P: Poměr BSK5 : N : P = 100 : 7 : 0,9 je téměř ideální, doporučovaný pro biologický proces je 100 : 5 : 1 HODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH STUPŇŮ ČOV 1. Splašková kanalizace odpadních vod v období bezdeštném vyhovuje bez problémů maximálnímu nátoku Q h,max = 68,1 m 3.hod -1! V období intenzivních dešťů nevyhovuje, to je ale problém dimenze kanalizační sítě, potřeby odlehčení do řeky a zabezpečení proti vzdutí recipientu! To vyžaduje projekční a investiční přípravu po delší časový úsek, který musí odpovídat možnostem obce Velké Březno. Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 5 -
2. Mechanické předčištění a čerpací jímka v období bezdeštném vyhovuje bez problémů maximálnímu nátoku Q h,max = 68,1 m 3.hod -1! Dvě čerpadla čerpají odpadní vodu do vyrovnávací nádrže ( dále VN) na ČOV s dostatečnou reservou. Pro období intenzivních dešťů platí stejné hodnocení jako předchozí stupeň! 3. VN má dostatečnou kapacitu a vyhovuje bez problémů svému účelu, tj.vyrovnat množství a kvalitu přitékající odpadní vody! Až dvě čerpadla o výkonu celkem 100 m3/hod čerpají odpadní vodu do aktivací dvou linek biologické části ČOV s dostatečnou reservou, třetí čerpadlo je reservní. 4. Biologický proces má zásobu kalu doporučenou v celém systému aktivace s regenerací kalu obou linek 8 000 kg NL, s organickou sušinou celkem 5 600 kg NLo. To platí pro provozní podmínky, kdy kal nebytní, kalový index je 120 ml/g, koncentrace kalu v aktivaci je 3,6 kg/m3 a v regeneraci 7,2 kg/m3, koncentrace kyslíku v aktivaci a regeneraci je minimálně na úrovni 1 mg/l, a kal není narušen vysokými a nebo nízkými hodnotami ph, tj v rozmezí 6-9. (Zásoba kalu v systému je ovlivněna separační schopností dosazovacích nádrží, proto je nutno držet poměrně nízké koncentrace kalu v aktivaci a regeneraci viz dále). Ve studii z roku 2005 byla odvozena kapacita ČOV 584 kg BSK5 za den (a tedy 9 733 EO), což je dáno možnostmi aeračního systému ČOV a dalších souvisejících provozů. Citace ze studie: Limitujícím prvkem stávající ČOV je aerační systém, který není schopen zpracovat více než znečištění od cca 9 750 EO, protože stávající dmýchadla nemají dostatečnou kapacitu. ČOV pak skutečně pracuje na hraně provozuschopnosti. Navýšení znečištění od pivovaru nad dávku BSK5 584 kg/d po dobu delší než tři dny za sebou může být pro chod ČOV smrtelné! Důvodem je navýšení zatížení kalu nad 0,15 kg BSK 5 /kg NLo.den. Při překročení této hranice začne v kalu spontánně růst řada vláknitých mikroorganismů, které mechanickým způsobem brání kalu sedimentovat vyhovujícím způsobem v závěrečné dosazovací nádrži. Tento jev se nazývá bytnění aktivovaného kalu, kal zaujímá při sedimentaci větší objem než by mohl, má vyšší kalový index než 120 ml/g NL. Čím nižší zatížení kalu je, tím lépe kal flokuluje a zahušťuje se. Doporučená bezpečná hodnota zatížení kalu je 0,075 kg BSK 5 /kg NLo.den. Při této hodnotě se v kalu ve zvýšené míře vyskytují i nitrifikační bakterie, které převádí ionty NH4 na NO3 a pomáhají v systému likvidovat dusíkaté znečištění na předepsané limity vypouštění. Současný kalový index se pohybuje v rozmezí 180-250 ml/g, kal z dosazovacích nádrží uniká i při běžné hydraulické zátěži. Při průměrném nátoku 898 kg BSK5 /d ( výroba v pivovaře 250 000 hl piva za rok) je zatížení kalu sice mírně navýšeno na 0,16 kg BSK 5 /kg NLo.den, ale při letní výrobě je toto zatížení trvale navýšeno až 1,3 x, tj na hodnoty 0,2 BSK 5 /kg NLo.den. A to je již základ tvorby zbytnělého kalu. Zvýšené zatížení kalu odčerpává kyslík z kalové směsi až na nulu, a v anoxickém prostředí vláknité mikroorganismy rostou ještě lépe, protože mají výhodu vyčnívání z vloček kalu a snadnější zisk zbytků kyslíku ve směsi kalové než organismy flokulační uvnitř vloček.upozorňuji, že se nejedná o vliv změn ph, který má také svůj podíl na tvorbě zhoršené sedimentační schopnosti kalu. Kal pak uniká z DN. Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 6 -
Pro produkci BSK5 898 kg/d, letní kolísání výroby piva a aeraci VN je nutno přivést 3 000 m3 vzduchu za hodinu, přičemž kapacita všech tří dmýchadel je maximálně 2 400 m3/h. Instalované aerační elementy jsou schopny provést až 3 500 m3 vzduchu za hodinu. V biologické části ČOV je sice měřena koncentrace kyslíku v aktivaci, není však přeneseno toto měření na výkon dmýchadel pomocí frekvenčního měniče a systému ASŘTP tak, aby byla držena stabilní koncentrace kyslíku v aktivaci. Např. při teplotách kalové směsi okolo 10 o C je koncentrace kyslíku až 10 mg/l, což je zbytečně vysoká koncentrace, postačí držet cca 2 mg/l. Instalací zmíněného frekvenčního měniče lze uspořit až třetinu roční spotřeby elektrické energie na provozu dmýchadel. Pro splnění limitů rozhodnutí, především ukazatele p je nutno instalovat chemické srážení pomocí Preflocu, Fe 2 (SO4)3. To může současně i zmírnit negativní vliv vysokého ph ve VN, kdy dávkování kyselého roztoku Preflocu neutralizuje louh z mycích roztoků používaných v pivovaru. Biologická část danému zatížení při výrobě 240 000 hl za rok nevyhovuje! 5. Dosazovací nádrže mají maximální kapacitu trvalého nátoku 100 m3/h, což je kapacita dvou napájecích čerpadel z VN. Při tomto nátoku je zatěžovací parametr plochy nádrže 0,75 m3/m2.hod, doba zdržení efektivní 2 hod, a zatížení plochy NL 5,2 kg NL/m2.hod. Všechny tyto parametry vyhovují trvalému provozu, a to za předpokladu koncentrace kalové směsi v aktivaci 3,5 kg NL / m 3. V současné době se provozovatel ČOV snaží koncentraci kalu v aktivaci držet na cca 5-6 kg NL / m 3, což je pochopitelné v kontextu předchozího odstavce, snaží se snížit zatížení kalu co nejníže. Vyšší zásoba kalu má však i vyšší nároky na spotřebu kyslíku. Hustší kal přináší i problémy s ucpáváním potrubí směrem do čerpací jímky vratného kalu, která je společná pro obě dosazovací nádrže. Přestože potrubí má stejné průměry, délku i spád do čerpací jímky, dochází čas od času k přiucpání potrubí z jedné DN, hromadění kalu v objemu DN a úniku kalu do odtoku. Ve studii doporučená úprava odsávání DN samostatnými čerpadly nebyla dosud realizována, což je jediné rozumné a nepříliš investičně náročné řešení. Např. vložení čerpadel přímo do kalové jímky DN a čerpání kalu přímo do regenerace, nebo vložení čerpadla přímo do vyústění kalového potrubí vratného v čerpací jímce. Dosazovací nádrže danému zatížení bez zmíněné úpravy čerpání vratného kalu nevyhovují! 6. Kalové hospodářství se skládá z kalového sila a pásového lisu o dostatečné kapacitě zpracovat produkovaný přebytečný kal v množství: - z vnosu BSK5 225 kg NL/d - z vnosu NL 253 kg NL/d Celkem 478 kg NL/d ( obsah N-25 kg/d, P- 7 kg/d) Kalové hospodářství vyhovuje danému zpracování přebytečného kalu s finální likvidací na kompostárně i přes nevyhovující dobu zdržení v kalové nádrži (cca 16 dní)! Všeobecné potřeby a podmínky provozu ČOV při dané produkci znečištění Na ČOV V. Březno se ovlivňuje biologický stupeň se závěrečnou separací kalu v DN navzájem. Biologický stupeň je odpovědný za produkci kalu s nízkými kalovými indexy ( provoz při co nejnižším zatížení kalu) tak, aby dosazovací nádrže byly schopny kal odseparovat, přepravit ho Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 7 -
do kalového konusu a posléze vrátit do biologické části zpět.to vše je závislé na okamžitém a trvalém nátoku do ČOV. Udržet vysokou koncentraci kalu v aktivaci vyžaduje co nejnižší trvalý nátok do biologického stupně tak, aby se dosazovací nádrže nehltily vnosem kalu. Proti tomu působí hydraulický vnos dešťových vod, které při deštích odpadní vody nařeďují, a je nutno po určitou dobu část zředěných vod provést přes ČOV. Proto je nutné vyřešit problematiku čerpací stanice vod v období deštů pomocí využití vyrovnávací nádrže na ČOV skutečně jako VN. Průtok přes ČOV je veden v množství z ČS 110 m3/h do rozdělovacího objektu u VN, kde 50 m3 je vedeno přímo do biologické části, a zbytek 60 m3 do VN. Při nečerpání z ČS u řeky je obsah VN dočerpáván do biologické části ČOV pomocí stávajících čerpadel VN v množství též 50 m3/h. (Nátok tzv. suchých splašků do ČS je v průměru 23 m3/h.) Pokud nastoupá hladina ve VN výše, než povolí systém ASŘTP, začne čerpat záložní čerpadlo odpadní vodu navíc, ale jen po dobu nejvýše 2 hod.( 100 m3/h po dobu max. 2 hod.). Po naplnění VN je voda odvedena pomocí odlehčení do odtoku s vlastním měřením se záznamem. Potom lze udržet v systému biologickém zásobu kalu 15 000 kg NL, z toho 10 500 kg NLo. ( koncentrace kalu v aktivaci 7 kg/l, v regeneraci 14 kg). Při daném vnosu znečištění je zatížení kalu 0,086 kg BSK5/kgNLo.d. To je bezpečně mimo bytnění aktivovaného kalu, a kalový index je udržen na vyhovující úrovni okolo 120 ml/g.tím je tedy kal připraven pro vyhovující funkci DN. Je ovšem nutno zajistit rekonstrukci aeračního systému výše zmíněnou. DN pak budou mít zatížení látkové trvale na úrovni 5,1 kg NL/m2.hod., což zajistí nehromadění kalu v DN a následný únik kalu do odtoku. Maximální povolené zatížení DN je 6 kg NL/m2.hod. při trvalém provozu. Ostatní zmíněné úpravy ČOV, DN, obtoků ČOV a čerpací stanice zmíněné v komentáři dále jsou též nutnou podmínkou úspěšného provozu ČOV. Komentář k odstavci A. Produkci odpadní vody z výroby piva s kapacitou 240 000 hl /rok spojenou se splaškovou vodou z obcí okolo V.Března nelze doporučit k trvalému úspěšnému provozování a splnění limitů povolení KÚ bez následujících úprav ČOV: a) doplnění aeračního systému o 270 aeračních elementů, přidání jednoho dmýchadla o výkonu 1 600 m3 vzduchu za hod., zavedení řízené dodávky vzduchu pomocí systému ASŘTP a frekvenčního měniče -odhad nákladů 1, 770 mil. Kč b) změnu čerpání vratného kalu z dosazovacích nádrží pomocí dvou samostatných čerpadel, propojení potrubního i elektro -odhad nákladů 0,390 mil. Kč c) instalaci srážení PO4 a neutralizace obsahu VN pomocí Preflocu a kyseliny sírové v zásobní dvouplášťové nádrži o obsahu minimálně 10 m3, 2 ks čerpadel, ph-metru, propojení potrubního a elektro -odhad nákladů 0,410 mil. Kč d) instalaci stavebních přípomocí a projektů pro body a-d) -odhad nákladů 0,330 mil.kč Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 8 -
e) uspokojivé vyřešení dešťových přívalů z přívodní kanalizace do mechanického předčištění a ČS vč. vybudování odlehčení do recipientu tak, aby hydraulická zátěž ČOV trvale nepřesáhla 80 m3/h. K tomu je zapotřebí instalovat 3 ks odlehčovacích čerpadel,uz sondu( 2 ks), oddělovací objekt na VN ČOV k využívání VN jako skutečné vyrovnávací nádrže, instalovat řídící systém čerpání z ČS a rozšíření ASŘTP na ČOV, instalovat Wa-stop klapku proti zaplavení ČS z řeky a odlehčení VN na ČOV do odtoku vč. měření obtoku ČOV -odhad nákladů vč. PD, elektro propojení a stavebních přípomocí 3,980 mil.kč Za těchto IN lze očekávat splněné limity odtoku vyčištěné vody z ČOV v rozsahu vodohospodářského rozhodnutí. K vyřešení překračování limitů AOX je nutno vyjasnit jejich původ v odpadní vodě z pivovaru a nahradit případný zdroj např. chemikálii neškodným stejně účinným náhradním prostředkem. Provozní náklady na ČOV Velké Březno -.A (odhad) Mzdy 2 prac. ¼ úvazku x 20 000 Kč x 1,36 odvod x 12 měs. = 0,734 mil.kč/rok Elektrická energie 470 000 kwh/rok x 2,77 Kč/kWh = 1,301 mil.kč/rok Chemikálie Polyflokulant 872 kg/rok x 110 Kč/kg = 0,096 mil.kč/rok Prefloc 20 000 kg/rok x 4,30 Kč/kg = 0,086 mil.kč/rok Odvoz a uložení odpadů 872 m 3 /rok x 550 Kč = 0,480 mil.kč/rok Úplaty za vypouštění do toku -Množství 167 000 m 3 /rok x 0,1 Kč/ m 3 = 0,017 mil. Kč/rok -CHSK pod 20 t/rok bez úplaty = 0 mil. Kč/rok Odpisy z opravy ČOV 7 mil.x 0,038 = 0,266 mil. Kč/rok Opravy-odhad = 0,600 mil.kč/rok Rozbory vody a kalu za rok-odhad = 0,160 mil.kč/rok Režijní náklady-odhad = 0,200 mil.kč/rok CELKEM ZA REKONSTRUOVANOU ČOV = 3,940 mil.kč/rok Specifické náklady 23, 58 Kč/m 3 Pozn.: Nejsou obsaženy odpisy ze stávající ČOV B nátok z pivovaru s výrobou 160 000 hl piva za rok a současná produkce splaškové vody z obcí Společná produkce odpadní vody a znečištění je následující: Tabulka č. 6: Produkce znečištění a množství odpadní vody z pivovaru o výstavu 160 000 hl piva ze rok a obce v současnosti odborný odhad Ukazatel Jednotka Hodnota Množství odpadní vody Q 24 m 3.den -1 435,6 Q d m 3.den -1 605,3 Q h,max m 3.hod -1 53,4 Množství za rok m 3.rok -1 135 001 Znečištění odpadní vody průměrné Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 9 -
CHSK Cr kg O 2. den -1 976 mg O 2.l -1 2 240 BSK 5 kg O 2. den -1 625 mg O 2.l -1 1 435 NL kg NL. den -1 364 mg NL.l -1 837 Nc kg Nc. den -1 50,1 mg Nc.l -1 115 Pc kg Pc. den -1 6,7 mg Pc.l -1 15 Charakteristika spojené odpadní vody z hlediska obsahu makronutrientů N a P: Poměr BSK5 : N : P = 100 : 8 : 1,1 je téměř ideální, doporučovaný pro biologický proces je 100 : 5 : 1 HODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH STUPŇŮ ČOV 1. Splašková kanalizace odpadních vod v období bezdeštném vyhovuje bez problémů maximálnímu nátoku Q h,max = 53,4 m 3.hod -1! V období intenzivních dešťů nevyhovuje, to je ale problém dimenze kanalizační sítě, potřeby odlehčení do řeky a zabezpečení proti vzdutí recipientu! To vyžaduje projekční a investiční přípravu po delší časový úsek, který musí odpovídat možnostem obce Velké Březno. 2. Mechanické předčištění a čerpací jímka v období bezdeštném vyhovuje bez problémů maximálnímu nátoku Q h,max = 53,4 m 3.hod -1! Dvě čerpadla čerpají odpadní vodu do vyrovnávací nádrže ( dále VN) na ČOV s dostatečnou reservou. Pro období intenzivních dešťů platí stejné hodnocení jako předchozí stupeň! 3. VN má dostatečnou kapacitu a vyhovuje bez problémů svému účelu, tj.vyrovnat množství a kvalitu přitékající odpadní vody! Až dvě čerpadla o výkonu celkem 100 m3/hod čerpají odpadní vodu do aktivací dvou linek biologické části ČOV s dostatečnou reservou, třetí čerpadlo je reservní. 4. Biologický proces není v tomto případě zátěže limitován schopností aeračního systému zásobit aktivovaný kal kyslíkem. Zatížení kalu je 0,14 kg BSK 5 /kg NLo.den i pro letní maximální kolísání výroby piva, potřeba vzduchu je 1600 m3 vzduchu za hod, což lze realizovat pomocí dvou stávajících dmýchadel. V biologické části ČOV je sice měřena koncentrace kyslíku v aktivaci, není však přeneseno toto měření na výkon dmýchadel pomocí frekvenčního měniče a systému ASŘTP tak, aby byla držena stabilní koncentrace kyslíku v aktivaci. Např. při teplotách kalové směsi okolo 10 o C je koncentrace kyslíku až 10 mg/l, což je zbytečně vysoká koncentrace, postačí držet cca 2 mg/l. Instalací zmíněného frekvenčního měniče lze uspořit až třetinu spotřeby elektrické energie na provozu dmýchadel. Biologická část danému zatížení vyhovuje! Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 10 -
5. Dosazovací nádrže mají maximální kapacitu trvalého nátoku 100 m3/h, což je kapacita dvou napájecích čerpadel z VN. Při tomto nátoku je zatěžovací parametr plochy nádrže 0,75 m3/m2.hod, doba zdržení efektivní 2 hod, a zatížení plochy NL 5,2 kg NL/m2.hod. Všechny tyto parametry vyhovují trvalému provozu, a to za předpokladu koncentrace kalové směsi v aktivaci 3,5 kg NL / m 3. Problémy s ucpáváním potrubí vratného kalu směrem do čerpací jímky vratného kalu, která je společná pro obě dosazovací nádrže i nadále budou přetrvávat a je nutno je řešit např. navrženým způsobem v předchozí kapitole A. Dosazovací nádrže danému zatížení bez zmíněné úpravy čerpání vratného kalu nevyhovují! 6. Kalové hospodářství se skládá z kalového sila a pásového lisu o dostatečné kapacitě zpracovat produkovaný přebytečný kal v množství: - z vnosu BSK5 156 kg NL/d - z vnosu NL 182 kg NL/d Celkem 338 kg NL/d ( obsah N-20 kg/d, P- 5 kg/d) Kalové hospodářství vyhovuje danému zpracování přebytečného kalu s finální likvidací na kompostárně i přes nevyhovující dobu zdržení v kalové nádrži (cca 23 dní)! Komentář k odstavci B. Produkci odpadní vody z výroby piva s kapacitou 160 000 hl /rok spojenou se splaškovou vodou z obcí okolo V.Března lze doporučit k trvalému úspěšnému provozování a splnění limitů povolení KÚ při provedení následujících investičně nenáročných úprav ČOV: a) změnu čerpání vratného kalu z dosazovacích nádrží pomocí dvou samostatných čerpadel, propojení potrubního i elektro -odhad nákladů 0,390 mil. Kč b) instalaci srážení PO4 a neutralizace obsahu VN pomocí Preflocu a kyseliny sírové v zásobní dvouplášťové nádrži o obsahu minimálně 10 m3, 2 ks čerpadel, ph-metru, propojení potrubního a elektro -odhad nákladů 0,410 mil. Kč c) instalaci stavebních přípomocí a projektů pro body a-b) -odhad nákladů 0,140 mil.kč Uspokojivé vyřešení dešťových přívalů z přívodní kanalizace do mechanického předčištění a ČS vč. vybudování odlehčení do recipientu lze řešit samostatně a nezávisle na provozu ČOV v pozdějším termínu. Za těchto IN lze očekávat splněné limity odtoku vyčištěné vody z ČOV v rozsahu vodohospodářského rozhodnutí. K vyřešení překračování limitů AOX je nutno vyjasnit jejich původ v odpadní vodě z pivovaru a nahradit případný zdroj např. chemikálii neškodným stejně účinným náhradním prostředkem. Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 11 -
Provozní náklady na ČOV Velké Březno -.B (odhad za předpokladu řízení dodávky vzduchu pomocí frekvenčního měniče- investice navíc cca 420 tis.kč) Mzdy 2 prac. ¼ úvazku x 20 000 Kč x 1,36 odvod x 12 měs. = 0,734 mil.kč/rok Elektrická energie 470 000 kwh/rok x 2,77 Kč/kWh = 0,905 mil.kč/rok Chemikálie Polyflokulant 600 kg/rok x 110 Kč/kg = 0,066 mil.kč/rok Prefloc 15 000 kg/rok x 4,30 Kč/kg = 0,065 mil.kč/rok Odvoz a uložení odpadů 616 m 3 /rok x 550 Kč = 0,338 mil.kč/rok Úplaty za vypouštění do toku -Množství 135 000 m 3 /rok x 0,1 Kč/ m 3 = 0,014 mil. Kč/rok -CHSK pod 20 t/rok bez úplaty = 0 mil. Kč/rok Odpisy z opravy ČOV 1,4 mil.x 0,038 = 0,053 mil. Kč/rok Opravy-odhad = 0,600 mil.kč/rok Rozbory vody a kalu za rok-odhad = 0,160 mil.kč/rok Režijní náklady-odhad = 0,200 mil.kč/rok CELKEM ZA REKONSTRUOVANOU ČOV = 3,135 mil.kč/rok Specifické náklady 23, 20 Kč/m 3 Pozn.: Nejsou obsaženy odpisy ze stávající ČOV C Žádný nátok z pivovaru (zrušená výroba), pouze současná produkce splaškové vody z obcí Produkce odpadní vody a znečištění je následující: Tabulka č. 7: Produkce znečištění a množství odpadní vody z obce v současnosti odborný odhad Ukazatel Jednotka Hodnota Počet EO EO 1 500 Množství odpadní vody Specifická potřeba vody m 3. EO -1 den -1 0,13 Q 24 m 3.den -1 195 Koeficient denní - 1,5 nerovnoměrnosti Q d m 3.den -1 292,5 Koeficient hod. - 2,0 nerovnoměrnosti Q h,max m 3.hod -1 24,4 Množství za rok m 3.rok -1 71 175 Znečištění odpadní vody CHSK Cr kg O 2. EO -1 den -1 0,12 kg O 2. den -1 180 mg O 2.l -1 923 Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 12 -
BSK 5 kg O 2. EO -1 den -1 0,06 kg O 2. den -1 90 mg O 2.l -1 462 NL kg NL. EO -1 den -1 0,55 kg NL. den -1 82,5 mg NL.l -1 423 Nc kg Nc. EO -1 den -1 0,011 kg Nc. den -1 16,5 mg Nc.l -1 84,6 Pc kg Pc. EO -1 den -1 0,002 kg Pc. den -1 3.0 mg Pc.l -1 15 Charakteristika splaškové odpadní vody z hlediska obsahu makronutrientů N a P: Poměr BSK5 : N : P = 100 : 18 : 3,3 není ideální, doporučovaný pro biologický proces je 100 : 5 : 1, pro denitrifikaci je nutno zavést oddělenou denitrifikační zónu, a srážet fosfor chemicky. HODNOCENÍ JEDNOTLIVÝCH STUPŇŮ ČOV 1. Splašková kanalizace odpadních vod v období bezdeštném vyhovuje bez problémů maximálnímu nátoku Q h,max = 53,4 m 3.hod -1! V období intenzivních dešťů nevyhovuje, to je ale problém dimenze kanalizační sítě, potřeby odlehčení do řeky a zabezpečení proti vzdutí recipientu! To vyžaduje projekční a investiční přípravu po delší časový úsek, který musí odpovídat možnostem obce Velké Březno. 2. Mechanické předčištění a čerpací jímka v období bezdeštném vyhovuje bez problémů maximálnímu nátoku Q h,max = 24,4 m 3.hod -1! Dvě čerpadla čerpají odpadní vodu do vyrovnávací nádrže ( dále VN) na ČOV s dostatečnou reservou. Pro období intenzivních dešťů platí stejné hodnocení jako předchozí stupeň! 3. VN má dostatečnou kapacitu a vyhovuje bez problémů svému účelu, tj.vyrovnat množství a kvalitu přitékající odpadní vody! Až dvě čerpadla o výkonu celkem 100 m3/hod čerpají odpadní vodu do aktivací dvou linek biologické části ČOV s dostatečnou reservou, třetí čerpadlo je reservní. 4. Biologický proces není v tomto případě zátěže limitován schopností aeračního systému zásobit aktivovaný kal kyslíkem. K udržení zatížení kalu je nutno snížit koncentraci kalu v systému tak, aby zatížení kalu bylo minimálně a nebo více než 0,03 kg BSK 5 /kg NLo.den. To lze docílit buď provozováním jedné linky ČOV, a nebo snížením koncentrace kalu okolo 2,5 kg/ m3 v celém systému. Řízení dodávky kyslíku pomocí frekvenčního měniče a systému ASŘTP není nutností, protože potřeba vzduchu je 500-800 m3/hod jen na umíchání obsahu nádrží, a k tomu postačí jedno dmýchadlo v trvalém provozu. Biologická část danému zatížení vyhovuje! Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 13 -
5. Dosazovací nádrže mají maximální kapacitu trvalého nátoku 100 m3/h, což je kapacita dvou napájecích čerpadel z VN. Při tomto nátoku je zatěžovací parametr plochy nádrže 0,75 m3/m2.hod, doba zdržení efektivní 2 hod, a zatížení plochy NL 2,2 kg NL/m2.hod. Všechny tyto parametry vyhovují trvalému provozu, a to za předpokladu koncentrace kalové směsi v aktivaci 3,0 kg NL / m 3. Problémy s ucpáváním potrubí vratného kalu směrem do čerpací jímky vratného kalu, která je společná pro obě dosazovací nádrže i nadále budou přetrvávat a je nutno je řešit např. navrženým způsobem v předchozí kapitole. Dosazovací nádrže danému zatížení bez zmíněné úpravy čerpání vratného kalu nevyhovují! 6. Kalové hospodářství se skládá z kalového sila a pásového lisu o dostatečné kapacitě zpracovat produkovaný přebytečný kal v množství: - z vnosu BSK5 18 kg NL/d - z vnosu NL 42 kg NL/d Celkem 60 kg NL/d ( obsah N-3 kg/d, P- 1 kg/d) Kalové hospodářství vyhovuje danému zpracování přebytečného kalu s finální likvidací na kompostárně. Doba zdržení v kalové nádrži (cca 203 dní) vyhovuje! Provozní náklady na ČOV Velké Březno -.C (odhad) Mzdy 2 prac. ¼ úvazku x 20 000 Kč x 1,36 odvod x 12 měs. = 0,734 mil.kč/rok Elektrická energie 250 000 kwh/rok x 2,77 Kč/kWh = 0,692 mil.kč/rok Chemikálie Polyflokulant 110 kg/rok x 110 Kč/kg = 0,012 mil.kč/rok Prefloc 10 000 kg/rok x 4,30 Kč/kg = 0,043 mil.kč/rok Odvoz a uložení odpadů 110 m 3 /rok x 550 Kč = 0,061 mil.kč/rok Úplaty za vypouštění do toku -Množství 70 000 m 3 /rok x 0,1 Kč/ m 3 = 0,007 mil. Kč/rok -CHSK pod 20 t/rok bez úplaty = 0 mil. Kč/rok Odpisy z opravy ČOV 1,2 mil.x 0,038 = 0,053 mil. Kč/rok Opravy-odhad = 0,600 mil.kč/rok Rozbory vody a kalu za rok-odhad = 0,160 mil.kč/rok Režijní náklady-odhad = 0,200 mil.kč/rok CELKEM ZA REKONSTRUOVANOU ČOV = 2,562 mil.kč/rok Specifické náklady 36, 60 Kč/m 3 Pozn.: Nejsou obsaženy odpisy ze stávající ČOV Komentář k odstavci C. Produkci splaškové odpadní vody z obcí okolo V.Března lze doporučit k trvalému úspěšnému provozování a splnění limitů povolení KÚ při změně režimu biologické části snížením koncentrace kalu a nebo provozem pouze jedné linky a po provedení následujících investičně nenáročných úprav ČOV: Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 14 -
a) změnu čerpání vratného kalu z dosazovacích nádrží pomocí dvou samostatných čerpadel, propojení potrubního i elektro -odhad nákladů 0,350 mil. Kč b) instalaci srážení PO4 pomocí Preflocu ze zásobní dvouplášťové nádrži o obsahu minimálně 5 m3, 2 ks čerpadel, ph-metru, propojení potrubního a elektro, zavedení míchaných denitrifikačních zón v aktivaci pomocí míchadel -odhad nákladů 0,620 mil. Kč c) instalaci stavebních přípomocí a projektů pro body a-b) -odhad nákladů 0,140 mil.kč Uspokojivé vyřešení dešťových přívalů z přívodní kanalizace do mechanického předčištění a ČS vč. vybudování odlehčení do recipientu lze řešit samostatně a nezávisle na provozu ČOV v pozdějším termínu. Za těchto IN lze očekávat splněné limity odtoku vyčištěné vody z ČOV v rozsahu vodohospodářského rozhodnutí. 5. ZÁVĚR 1. Varianta A čištění spojených odpadních vod z pivovaru o výstavu 240 000 hl /rok a splaškových vod z obcí má smysl pouze při zainvestování do úprav ČOV a ČS u řeky v rozsahu cca 7 mil. Kč. Varianta pak plní limity VR. 2. Varianta B čištění spojených odpadních vod z pivovaru o výstavu 160 000 hl /rok a splaškových vod z obcí vyžaduje menší investici na ČOV v rozsahu cca 1,0 mil. Kč, úpravu ČS u řeky lze odložit. Varianta splní limity VR. 2. Varianta C čištění pouze splaškových vod z obcí je proveditelná a rovněž vyžaduje menší investici na ČOV v rozsahu až 1, 2 mil. Kč, úpravu ČS u řeky lze odložit. Varianta splní limity VR, a ČOV nebude podtížena tak, aby se aktivovaný kal rozpadal. 6. SEZNAM PŘÍLOH Příloha č.1.: Příčiny změn kvality pivovarské odpadní vody v České republice v průběhu let.- Ing. Martin Šilhánek, Ing. Peter Bočan, Ing.Josef Miňovský CSc,., Hydrotech s.r.o. na přednášce bienální konference AČE ČR konané v Plzni 2009. OBSAH 1. ÚVOD... 1 2. PRODUKCE ODPADNÍ VODY A ZNEČIŠTĚNÍ Z PIVOVARU... 1 3. PRODUKCE SPLAŠKOVÝCH ODPADNÍCH VOD Z OBCÍ... 4 4. ČOV VELKÉ BŘEZNO - POSOUZENÍ KAPACITY... 5 5. ZÁVĚR... 15 6. SEZNAM PŘÍLOH... 15 Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 15 -
Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 16 -
Posouzení ČOV odpadních vod v obci VELKÉ BŘEZNO Ing.Josef Miňovský CSc,. mobil 602 381 404 e-mail: minovsky@hydrotech.cz Mečeříž leden 2015 Studie-Čištění odpadních vod z obce Velké Březno str.- 17 -