Moderná ČOV v Krupine prispela k ozdraveniu životného prostredia

Činnosti spojené s výrobou pitnej vody a čistením odpadových vôd sú s prírodou veľmi úzko spojené už zo svojej podstaty. Spoločnosť Veolia svojím pôsobením ovplyvňuje kolobeh vody v prírode, a preto sa využitím vlastného technologického know-how snaží minimalizovať vplyv svojich činností na životné prostredie. A využíva pritom aj moderné technológie automatizácie a riadenia. V rámci našej redakčnej reportáže sme tentoraz zavítali do novej modernej čistiarne odpadových vôd v Krupine.
Moderná ČOV v Krupine prispela k ozdraveniu životného prostredia

Stredoslovenská vodárenská prevádzková spoločnosť, a. s., (StVPS, a. s.), člen skupiny Veolia Slovensko, vznikla 1. januára 2006 a zabezpečuje prevádzku vodovodov a kanalizácií na území celého Banskobystrického kraja, čiastočne v okresoch Revúca a Prievidza a v časti Trenčianskeho kraja. StVPS, a. s., vyrába a distribuuje pitnú vodu a zabezpečuje odvádzanie a čistenie odpadových vôd. Pitnou vodou zásobuje viac ako 657-tisíc obyvateľov, na verejnú kanalizáciu je napojených viac ako 410-tisíc obyvateľov. StVPS, a. s., má zavedený a certifikovaný integrovaný manažérsky systém riadenia, ktorého súčasťou sú systémy riadenia kvality, ochrany životného prostredia, bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci a energetického manažérstva.

V rámci mesta Krupina s počtom obyvateľov 7 891 prevádzkuje StVPS takmer 20 kilometrov dlhú kanalizačnú sieť. Tá každý rok dopraví do ČOV Krupina približne 621 000 m3 odpadovej vody na čistenie. Na verejnú kanalizáciu bolo v roku 2018 napojených takmer 72 % z celkového počtu obyvateľov.

Výstavba novej ČOV

„Pred výstavbou novej ČOV bolo čistenie odpadových vôd v meste Krupina zabezpečené len pre jedno sídlisko pomocou technológie Hydrovit 500 S s kapacitou cca 1 200 ekvivalentných obyvateľov. V priebehu roku 2015 prebehla výstavba novej ČOV spôsobom „na zelenej lúke“. ČOV bola uvedená do skúšobnej prevádzky v januári 2016, keď bola zároveň ukončená prevádzka pôvodnej ČOV Hydrovit a odpadové vody z mesta Krupina boli presmerované na novú ČOV. Po skúšobnej prevádzke, ktorá bola v decembri 2016 ukončená, nabehla nová ČOV do ostrej trvalej prevádzky,“ vysvetľuje Ing. Milan Vlček, výrobnotechnický námestník StVPS, a. s.

Okrem kompletnej výstavby novej ČOV bolo predmetom celého projektu aj vybudovanie kanalizačného privádzača na ČOV, dvoch nových odľahčovacích komôr, dvoch čerpacích staníc (ČS) v sieti, výtlačného potrubia z ČS 1 do areálu ČOV a dobudovanie a prepojenie jestvujúcej kanalizačnej infraštruktúry. Projekt s názvom Krupina – kanalizácia a ČOV bol spolufinancovaný z fondov EÚ a zo štátneho rozpočtu SR v rámci Operačného programu Životné prostredie. Celkové investičné náklady projektu boli 5,5 mil. eur. Investorom projektu bola Stredoslovenská vodárenská spoločnosť, a. s., Banská Bystrica. Cieľom projektu bolo zabezpečenie čistenia odpadových vôd produkovaných v aglomerácii Krupina v súlade s požiadavkami legislatívnych predpisov a súčasne zrušenie nečistených výustných objektov z jestvujúcej kanalizačnej siete.

Projektovanie elektrických zariadení, zariadení merania a regulácie, ako aj automatizovaných systémov riadenia realizovala spoločnosť PROMO, s. r. o., dodávateľom technologickej časti boli spoločnosti Ferrmont, spol. s r. o., a PPA Controll, a. s.

Technológia čistenia odpadových vôd

V rámci novovybudovanej ČOV Krupina pozostáva technológia čistenia z niekoľkých nadväzujúcich častí: zo zabezpečenia regulácie veľkosti prítoku čerpaných odpadových vôd do 109 l/s na novú ČOV a z mechanického predčistenia odpadovej vody pozostávajúceho z jemných, strojovo stieraných hrablíc nasledovaných odstredivým lapačom piesku a rozdeľovacou komorou prítoku odpadových vôd na linky stupňa biologického čistenia s možnosťou obtoku biologického stupňa nad jeho projektovanú kapacitu.

Na mechanickom stupni predčistenia sú zachytené v kontajneroch prechodne uložené zhrabky a piesok. Z vody vyťažené odpady sa likvidujú na skládke tuhého komunálneho odpadu.
Technologická skladba reaktorových nádrží dvoch liniek biologického čistenia zodpovedá predradeným nádržiam denitrifikácie, v ktorých sa mieša ponornými miešadlami a za ktorými nasledujú nádrže prevzdušňovanej nitrifikácie vybavené jemnobublinovou pneumatickou aeráciou. Obe linky biologického čistenia sú na konci procesu biologického čistenia vybavené vertikálnymi dosadzovacími nádržami aktivovaného kalu s kruhovým pôdorysom. V dosadzovacích nádržiach prebieha viacero fyzikálnych procesov. Medzi najdôležitejšie patria procesy sedimentácie a separácie aktivovaného kalu od vyčistenej vody. K technologicky významným funkciám dosadzovacích nádrží patrí: rovnomerná distribúcia prítoku aktivačnej zmesi z prítokovej zóny, stieranie a zhrabovanie usadeného kalu pri dne dosadzovacej nádrže, odťah a čerpanie plávajúceho kalu z hladiny do samostatného odvodu kalovej vody, odtok vyčistenej odsadenej vody cez prepadové hrany do odtokového žľabu, nútené čerpanie vratného kalu do prítoku aktivácie a čerpanie prebytočného kalu mimo systému biologického čistenia. Čerpanie vratného kalu sa zabezpečuje pre každú linku biologického čistenia samostatne a nezávisle čerpadlami s potrubnými výtlakmi z ČS vratného a prebytočného kalu. Toto čerpanie sa realizuje podľa potreby, resp. podľa dosahovanej hodnoty koncentrácie NL v nitrifikácii. Dosadzovacie nádrže sú vybavené aj zariadením na odčerpávanie zmesi plávajúcich látok z hladiny do mokrej dvojkomory, kde dochádza k ich akumulácii a separácii od zvyšku vyčistenej kalovej vody.

Dôležitou technologickou súčasťou biologického čistenia sú dúchadlá, ktoré zabezpečujú dodávku kyslíka (jemných bubliniek) vody v rámci prevzdušňovanej nitrifikácie. Dúchadlá sú zapojené v kombinácii dve pracovné a jedno rezervné. Pracovné dúchadlá sa automaticky striedajú so záložným na základe porovnávania podľa počtu motohodín medzi agregátmi. Dúchadlá môžu pracovať v ručnom alebo automatickom režime ovládania. Režim automatického ovládania je riadený na základe merania koncentrácie rozpusteného kyslíka v aktivácii pomocou kyslíkovej sondy a zmenou frekvencie napájacieho napätia na svorkách elektromotora pracovného dúchadla meničom frekvencie napätia (pre každý agregát je jeden frekvenčný menič). V prípade, že sa dosiahla požadovaná hodnota koncentrácie kyslíka, PID regulátor vyšle do frekvenčného meniča povel na zníženie otáčok dúchadla. V rámci tejto časti technológie sa archivujú údaje o priebehu koncentrácie rozpusteného kyslíka, teploty výtlaku, tlakovej straty a výkonu elektromotora.

Linka spracovania kalov pozostáva z prevzdušňovaného kalojemu s možnosťou odpúšťania kalovej vody z rôznych horizontov po fázach zahusťovania. Každé ponorné čerpadlo na čerpanie vratného a prebytočného kalu je riadené vlastným frekvenčným meničom od spoločnosti Schneider Electric. Aeróbne stabilizovaný kal po gravitačnom zahustení približne na 1,5 – 2,5 % sušiny kalu je odvodňovaný na linke sito – pásového lisu. Strojovo – mechanicky odvodnený kal je skladovaný prechodne na krytej skládke kalu.

Meranie prietoku

Na meranie prietoku znečistených vôd, polymérneho flokulantu či kalu sa ťažiskovo využívajú ultrazvukové a indukčné prietokomery od spoločnosti Nivelco a Krohne. Meranie sa uskutočňuje v otvorených žľaboch aj uzavretom potrubí.

Riadiaci systém ČOV

Všetky elektrické zariadenia technologickej časti ČOV sú napájané z nového elektrického rozvádzača umiestneného v elektrorozvodni v objekte dúcharne. Riadiaci systém ČOV je realizovaný dvoma úrovňami – procesnou a dispečerskou. Prenos analógových veličín prebieha unifikovaným signálom 4 – 20 mA. Signály sú zavedené pomocou analógových vstupných modulov do riadiacej stanice. Na dispečerskú stanicu sa privádzajú pomocou komunikačnej siete a zapracúvajú sa do vizualizačného softvéru SCADA.

„Na riadenie technológie je určený PLC riadiaci systém od spoločnosti Schneider Electric. Komunikácia PLC s nadradeným PC je zabezpečená prostredníctvom siete ethernet TCP/IP. Do PLC sú privádzané údaje z časti merania a regulácie, ako aj z časti elektrických zariadení – chod a porucha pohonov, koncové stavy uzáverov, poloha regulovaných uzáverov, diaľková voľba režimu ovládania vybraných pohonov, analógové hodnoty a pod. približuje koncepciu riadenia ČOV P. Vlček. Na základe týchto informácií a zadaných parametrov PLC priamo ovláda jednotlivé pohony a motory. Programovo sú dodržané blokovacie podmienky, aby neprišlo k poškodeniu jednotlivých pohonov, resp. k havárii. PLC vyhodnotí poruchy a následne vykoná havarijné riadenie technológie. Počas výpadku komunikácie je zabezpečené autonómne riadenie jednotlivých uzlov technológie. Po reštarte systémov prebieha riadenie podľa posledných zadaných parametrov.

Vstupné signály majú úroveň 24 VDC. Výstupné moduly sú tranzistorové, každý modul je zvlášť istený poistkou proti skratu, každý výstup ovláda prislúchajúce relé. Analógové signály (vstupné a výstupné) majú úroveň 4 – 20 mA. V prípade potreby možno PLC rozšíriť o ďalšie V/V alebo komunikačné moduly. Nadradené PC je prepojené s GPRS modemom, ktorý zabezpečuje prenos definovaných monitorovaných a riadených veličín a alarmových stavov ČOV na centrálny dispečing. Obsluha dispečingu a ČOV je o úspešnosti odosielania dát informovaná z PC v riadiacej dozorni. Prijaté údaje sú na centrálnom dispečingu zapracované do existujúceho rozšíreného vizualizačného softvéru.

V hlavnom rozvádzači je umiestnený aj programovateľný HMI panel, prostredníctvom ktorého možno zabezpečiť miestne ovládanie a vizualizáciu vybraných technológií.

Systém SCADA a operátorské pracovisko

Operátorské pracovisko je inštalované v miestnosti dozorne a umožňuje centrálne riadenie technológie celej ČOV s plnou informovanosťou obsluhy o stave jednotlivých technologických celkov, poruchách a priebehu jednotlivých technologických operácií. Stav technológie je zobrazovaný v systéme SCADA v plnom grafickom režime, doplnený je animovanými objektmi, čím sa zvyšuje prehľadnosť zobrazenia stavu technologického procesu a operatívnosť zásahov obsluhy. Obsluha operátorského pracoviska má k dispozícii ovládací komfort zodpovedajúci prostrediu Windows. V systéme sú zabudované komponenty: historické a aktuálne trendy, alarmy, udalosti, úrovne oprávnení a prihlasovanie používateľov, informačný a diagnostický systém. Zabudovaný modem umožňuje diaľkový prenos údajov zo vzdialených objektov. Zálohový zdroj počítača zabezpečuje korektné vypnutie po výpadku napájacieho napätia. Ovládanie jednotlivých pohonov je buď z ovládacích skriniek umiestnených v technológii, z monitorovacieho terminálu, alebo priamo riadiacim systémom podľa bežiaceho programu. Pri všetkých pohonoch a zariadeniach je na monitorovacom termináli graficky zobrazený stav (miestne ovládanie, chod, porucha, povel, koncová poloha).

Systém SCADA umožňuje prihlasovanie zodpovedných pracovníkov prihlasovacím heslom, podľa priority prihlasovanie s právom obsluhovať program či zmenu a zadávanie parametrov. Každé prihlásenie a zmena nastavení je archivovaná ako vzniknutá udalosť. Každý stroj je sledovaný a prevádzkové údaje sa archivujú ako celkové (bez možnosti nulovania), pri vybraných strojoch sa archivujú aj pomocné údaje, ktoré po porovnaní s referenčnými hodnotami upozornia obsluhu a môžu byť vynulované. Akusticky a vizuálne je obsluha upozorňovaná o. i. aj pri výpadku komunikácie s riadiacim systémom (PLC). Údaje z určených ultrazvukových prietokomerov (pretečené množstvá) sú spracované do tabuliek. Prístup k archívnym súborom a databázam má len určená zodpovedná osoba. Systém umožňuje archiváciu údajov na externých médiách (CD-RW, Flash) a tiež ich diaľkový prenos na centrálny dispečing. Celá technológia je vhodne a prehľadne rozmiestnená na jednotlivých obrazovkách.

Obrazovka trendov umožňuje prezerať historické trendy, t. j. všetky namerané hodnoty a chody pohonov v zadanom čase a časovom intervale s možnosťou vytvárať si rôzne skupiny trendovaných veličín. Obrazovka pretečeného množstva umožňuje prezerať hodinové, dňové a mesačné kumulatívne množstvá pretečených vôd a kalov vo forme tabuliek. Prehliadač alarmov umožňuje prezerať históriu alarmov so zaznamenaným druhom, časom vzniku, zániku a potvrdením alarmu. Prehliadač udalostí umožňuje prezerať históriu udalostí so zaznamenaným časom vzniku udalosti a jej popisom.

Prínosy a vízie do budúcnosti

„Vybudovaním novej ČOV Krupina prispela StVS, a. s., značnou mierou k ozdraveniu životného prostredia a ochrane rieky Krupinica a spodných vôd v intraviláne a čiastočne aj extraviláne mesta Krupina. Kvalita vyčistenej odpadovej vody vypúšťanej do toku spĺňa legislatívne požiadavky a tiež podmienky povolenia na osobitné využívanie vôd,“ vyzdvihuje prínosy P. Vlček.

Prioritou StVPS, a. s., je energetické zhodnocovanie kalov, ktoré vznikajú v súvislosti s čistením odpadových vôd. Cieľom tejto aktivity je okrem ekonomického efektu aj zníženie záťaže životného prostredia spôsobenej ťažbou fosílnych palív a zemného plynu a znižovanie produkcie odpadu – kalov z čistenia komunálnych odpadových vôd.

Ďakujeme spoločnosti Stredoslovenská vodárenská prevádzková spoločnosť, a. s., za možnosť realizácie reportáže a Ing. Milanovi Vlčekovi za poskytnuté technické informácie.