V záujme riešenia potrieb zásobovania kvalitnou pitnou vodou obyvateľstva zavádza VVS, a. s., do svojich prevádzok moderné, efektívnejšie a ekonomicky výhodnejšie technológie úprav vody, ako napr. systém skorého varovania prostredníctvom biologického monitoringu, technológie dezinfekcie vody – moderné dávkovacie zariadenia dezinfektantu, systémy na dávkovanie kvapalného chlóru, vákuové systémy s diaľkovým ovládaním, UV lampy či ozonizáciu.

V oblasti čistiarní odpadových vôd (ČOV) bolo zavedené automatické riadenie dodávky kyslíka, čím sa znížila energetická náročnosť prevádzky ČOV. Rieši sa aj problematika odstraňovania dusíka zaradením nitrifikačných a denitrifikačných zón a v prípade veľkých ČOV biologické odstraňovanie fosforu. Postupne sa rieši v prevádzkach ČOV kontinuálne meranie, regulácia a automatizácia systémov čistiacich procesov. V minulosti vybudované rádiové siete sa nahrádzajú progresívnym systémom telemetrických prenosov.

Automatizácia procesov spracovania pitnej vody a distribúcie do vodojemov v úpravni vody v Bardejove

VVS, a. s., oslovila pri príprave a realizácii projektu automatizácie existujúcej úpravne vody v Bardejove košickú spoločnosť ICOS, a. s. Košice. Cieľom tohto projektu bolo zabezpečenie kvalitnej pitnej vody pre obyvateľov mesta Bardejov a priľahlých obcí, automatizovať a vzdialene monitorovať procesy dodávky surovej vody z vodných zdrojov, jej úpravu, akumuláciu v nádržiach a následné automatické plnenie jednotlivých vodojemov podľa ich dôležitosti.

Úpravňa využíva päť vrtov, z ktorých sa voda čerpá pomocou čerpadiel. Každý objekt čerpania má svoje vlastné priemyselné PC PowerPanel C30 od spoločnosti B&R s vizualizáciou a dotykovým displejom, ktoré je prepojené na nadradené priemyselné PC umiestnené v objekte úpravne. Za čerpadlami, ktoré čerpajú vodu z vrtov, sa meria tlak a prietok, pričom tieto hodnoty slúžia riadiacemu systému ako informačné údaje o aktuálnom stave množstva čerpanej vody. Zmeny týchto hodnôt v porovnaní s požadovanými môžu signalizovať napr. pokles vody v zdroji (vrte), problémy s čerpadlom a pod.

„Procesy sme nastavili tak, aby boli prítoky do úpravne vôd zapínané postupne s prihliadnutím na čo najväčšiu energetickú hospodárnosť a technickú efektivitu, t. j. od najmenej nákladného zdroja po ten najnákladnejší,“ vysvetľuje Ing. Stanislav Šuhajda, riaditeľ divízie Automatizovaných riadiacich systémov v spoločnosti ICOS, a. s. Košice.

Na prenos údajov z miesta vrtu do riadiaceho PLC umiestneného na dispečerskom pracovisku slúžia bezdrôtové priemyselné smerovače Racom M!DGE. Procesné údaje sa do smerovačov prenášajú cez komunikačný protokol Modbus. Vizualizácia údajov na dispečerskom pracovisku je realizovaná systémom SCADA Control Web 8 od spoločnosti Moravské přistroje, a. s., s architektúrou klient – server.

Voda prečerpávaná z vrtov sa skladuje v nádrži surovej vody. Následne po pridaní potrebných chemikálií s cieľom zaručiť nezávadnosť vody pre spotrebiteľov sa voda prečerpáva do akumulačnej nádrže. Výška hladiny upravenej vody v akumulačnej nádrži sa meria hydrostatickými ponornými vysielačmi hladiny Nivopress NP od spoločnosti Nivelco. Za akumulačnou nádržou sa nachádzajú ďalšie dva objekty – čerpacia stanica (ČS) Halpušová a ČS Strojovňa. ČS Halpušová prečerpáva vodu do vodojemu Družba slúžiaceho na zásobovanie obcí v okolí Bardejova pitnou vodou. Vo vodojeme sa meria prietok, úroveň chlóru a výška hladiny. Na výstupe z ČS Halpušová sa meria prietok a tlak vody. ČS Strojovňa zásobuje pitnou vodou celé mesto Bardejov aj objekty v Bardejovských kúpeľoch, a to prostredníctvom troch vodojemov. VVS, a. s., si môže zadefinovať prioritu dočerpávania jednotlivých vodojemov.

„Automatizácia umožnila zrušenie nočnej práce v objekte úpravne vody, pretože všetky procesy prebiehajú autonómne a zároveň sú diaľkovo monitorované. Výsledkom je významné zefektívnenie riadenia prevádzky a zníženie nákladov,“ uviedol S. Šuhajda.

Moderné systémy v ČOV

Systémy automatizácie a riadenia v čistiarňach odpadových vôd (ČOV) implementované spoločnosťou ICOS, a. s. Košice, vo všeobecnosti pokrývajú prevažnú časť biologicko-chemických procesov čistenia odpadovej vody. V rámci automatizácie týchto systémov sa vykonávajú rôzne kroky s cieľom dosiahnuť potrebnú kvalitu vyčistenej vody. Táto automatizácia zahŕňa automatické riadenie viacerých parametrov – prietoku, množstva návratného kalu, kontroly vnútornej recirkulácie a prietoku vzduchu z centrálnej vzduchovej zbernice. Aby riadenie technologických procesov prebiehalo v súlade s požiadavkami prevádzkovateľa a platnej legislatívy, je dôležité realizovať presné merania rôznych fyzikálnych a chemických veličín, ako je napr. rozpustený kyslík, koncentrácia sušiny, obsah amoniakového dusíka, výška hladiny, teplota, poloha servoventilu, prietok.

Individuálne nastavenie

„V rámci implementovaného riešenia pre VVS, a. s., má prevádzkovateľ možnosť individuálne nastavovať algoritmy podľa svojich potrieb buď priamo na mieste v čistiarni odpadových vôd, alebo vzdialene prostredníctvom miestnosti riadenia,“ vysvetľuje Zoltán Bartoš, obchodný manažér a konzultant v spoločnosti ICOS, a. s. Košice. Výsledné nastavenia možno prenášať do dispečingového centra prevádzky, čím sa zabezpečuje maximálna flexibilita a efektívnosť v správe a údržbe čistiarne odpadových vôd. Na mieru prispôsobený algoritmus spĺňa požiadavky na moderné a efektívne automatické riadenie technologických procesov.

Zlepšenie efektívnosti prostredníctvom automatizácie a inovatívnej technológie v ČOV Rožňava

Pôvodná čistiareň odpadových vôd v meste Rožňava čelila závažným problémom. Jej kapacita bola nedostatočná, technologické zariadenia boli opotrebované a niektoré z nich boli nefunkčné, pretože prekročili svoju životnosť. Z týchto dôvodov bola nevyhnutná rozsiahla rekonštrukcia a modernizácia, aby sa zvýšila kapacita čistiarne odpadových vôd a optimalizácia technologických procesov čistenia odpadovej vody.

V úzkej spolupráci s renomovanou izraelskou spoločnosťou AQWISE, svetovým lídrom v oblasti čistenia odpadových vôd, implementovala spoločnosť ICOS, a. s. Košice, komplexné riešenie automatizácie úpravy a čistenia odpadovej vody. Dodaný systém podporuje otvorené komunikačné sieťové protokoly, čo umožnilo vytvoriť flexibilný riadiaci systém s efektívnym zhromažďovaním, analýzou a archiváciou dát zo všetkých objektov ČOV v Rožňave. Tieto údaje boli následne integrované do existujúceho systému SCADA nachádzajúceho sa na mieste ČOV.

Riadenie ČOV je založené na dvoch základných pilieroch. Prvým je nepretržitý monitoring fyzikálnych a chemických veličín prostredníctvom jednotlivých meraní. Pri meraní koncentrácie rozpusteného kyslíka, pH či výšky rozhrania kal/voda boli nasadené sondy spoločnosti Hach. Druhým je automatické počítačové riadenie procesov podľa vopred definovaných algoritmov.

Kalové hospodárstvo

Elektrosystémy umiestnené v nízkonapäťovej rozvodni spolu so strojno-technologickou časťou zabezpečujú v kalovom hospodárstve mechanické predčistenie odpadovej vody pritekajúcej do ČOV a čerpanie mechanicky predčistenej odpadovej vody do procesu biologického čistenia. Ďalej zabezpečujú riadenie zariadení nádrže zvážaných žumpových vôd a zariadení určených na dopravu kalu v procese spracovania prebytočného kalu.

Z modernizovaných, resp. novoinštalovaných zariadení spomenieme v nasledujúcej časti len niektoré vybrané riešenia. Hrubé mechanické predčistenie odpadovej vody zabezpečujú strojovo čistené hrablice a pásový dopravník zhrabkov. Čerpanie vody zo vstupnej čerpacej stanice (ČS) zabezpečujú štyri čerpadlá vybavené frekvenčnými meničmi Danfoss. Algoritmus riadenia riadi chod čerpadiel na základe snímania výšky hladiny. V prípade stúpajúcej hladiny v nasávacom bazéne riadiaci systém čerpadlo spustí a zvyšuje rýchlosť čerpania, zatiaľ čo pri poklese hladiny riadiaci systém čerpadlo spomaľuje a napokon vypne. Všetky štyri čerpadlá navzájom spolupracujú.

„Pri implementácii navrhovaného riadiaceho systému v tejto časti technológie bolo potrebné zachovať v čo najväčšom rozsahu možnosť prevádzky potrebných existujúcich zariadení, najmä čerpadiel,“ vysvetľuje S. Šuhajda.

Objekt biologického čistenia

Objekt biologického čistenia zabezpečuje riadenie intenzity prevzdušňovania aktivačnej nádrže vzduchom odoberaným z centrálnej vzduchovej zbernice na základe hodnôt chemických ukazovateľov, a to hodnoty koncentrácie rozpusteného kyslíka a amoniakálneho dusíka. Pri riadení množstva vnášaného prevzdušňovacieho vzduchu sa prihliada na prítomnosť bionosičov v nitrifikácii, pri ktorých treba zabezpečovať ich dostatočný vznos a pohyb – miešanie ponornými miešadlami v nastavených časových intervaloch.

Čerpadlo internej recirkulácie je riadené frekvenčným meničom v závislosti od množstva dusičnanového dusíka. Riadiaci systém zabezpečuje riadenie dvoch čerpadiel vratného kalu (obidva osadené frekvenčnými meničmi) v závislosti od prietoku na prítoku do objektu biologického čistenia podľa nastaveného recirkulačného pomeru, ako aj čerpadla prebytočného kalu v závislosti od nastavených časových intervalov podľa aktuálnej hodnoty sedimentu zistenej obsluhou.

Nádrž stabilizácie kalu

Nádrž stabilizácie (prebytočného) kalu zabezpečuje udržiavanie tlaku vzduchu v hlavnej vzduchovej zbernici na požadovanej hodnote pre potreby prevzdušňovania (stabilizácie) kalu a periodické odpúšťanie stabilizovaného kalu do čerpacej stanice stabilizovaného kalu. Následne prebieha čerpanie tohto kalu z čerpacej stanice do procesu spracovania prebytočného kalu, do kalojemu.

Riadiaci systém v tejto časti zabezpečuje riadenie dvoch dúchadiel s frekvenčným meničom na požadovaný tlak vo vzduchovej zbernici stabilizácie kalu, prepúšťanie stabilizovaného kalu do čerpacej stanice stabilizovaného kalu pomocou servoventilu v nastavených časových intervaloch, čerpanie stabilizovaného kalu z čerpacej stanice stabilizovaného kalu po jej naplnení pomocou dvoch čerpadiel do kalojemu, ako aj meranie množstva prečerpaného stabilizovaného kalu prietokomerom.

Merný objekt na odtoku

Merný objekt na odtoku riadi prítok do liniek biologického čistenia, dávkovanie síranu železitého do výstupných komôr liniek biologického čistenia a čerpanie úžitkovej vody pre potreby prevádzky ČOV. Objekt zabezpečuje meranie množstva, a teda možné presné rozdelenie vody pritekajúcej do ČOV do troch objektov biologického čistenia pomocou troch prietokomerov. V objekte je na odtoku sústredené meranie dusičnanového dusíka, amoniakálneho dusíka, fosforečnanov, pH, teploty vody a samozrejme prietoku na odtoku z ČOV pomocou Parshallovho žľabu a indukčného prietokomera (metrologicky overené fakturačné meradlo). Zabezpečuje sa tu aj riadenie čerpacej stanice úžitkovej vyčistenej vody s dvomi čerpadlami pre potreby prevádzky zariadení ČOV mimo kalového hospodárstva. Objekt zabezpečuje dávkovanie síranu železitého pomocou štyroch čerpadiel do sútokových komôr odtoku liniek biologického čistenia v závislosti od nameranej hodnoty fosforečnanov na odtoku.

Modernizácia zvýšila prehľad o technológii a ušetrila náklady

Implementovaním automatizácie technologických procesov dosiahol prevádzkovateľ významné zlepšenie efektívnosti čistenia odpadových vôd. Systém bionosičov ABC od spoločnosti Aqwise bol špeciálne navrhnutý tak, aby zabezpečil vynikajúcu účinnosť a stabilitu procesu. Jedinečná otvorená geometria nosiča umožňuje efektívnejší prenos kyslíka, substrátov a živín k pripojenej biomase. Toto riešenie zaručuje odolnejší a efektívnejší biologický proces pri menšom plošnom nároku na zariadenie. Výsledná vyčistená voda spĺňa prísne normy kvality pri najnižších možných prevádzkových nákladoch.

Prínosom pre prevádzkovateľa je nepretržitý prehľad o aktuálnom stave objektov, zabránenie stratám vody a zaplaveniu, okamžité varovanie pri vzniku poruchy, archivácia a prehľad dát o spotrebe a kvalite vody a šetrenie pracovnej sily, keďže nie je potrebná fyzická kontrola jednotlivých objektov. Spoločnosť ICOS, a. s. Košice, dokáže aj prostredníctvom vzdialeného prístupu do technológií včas identifikovať vzniknuté poruchové stavy a promptne na ne reagovať, čo prispieva k maximalizácii času bezporuchového chodu ČOV.

Spoločnosť VVS, a. s., plánuje aj v nasledujúcom období modernizovať a automatizovať ďalšie technologické procesy v rámci svojich prevádzok, čím zvýši ich celkovú efektívnosť a bezpečnosť dodávky pitnej vody a spracovanie odpadovej vody. „Zároveň sa už v súčasnosti realizuje projekt energetického zhodnocovania odpadového kalu (ČOV Michalovce), ktorý sa využíva na produkciu metánu a ten následne ako vstup (palivo) do kogeneračnej jednotky vyrábajúcej elektrickú energiu,“ doplnil Z. Bartoš. Tá sa využíva na prevádzku strojnotechnologického zariadenia a zároveň sa odpadové teplo, ktoré vzniká pri prevádzke kogeneračnej jednotky, využije na vykurovanie objektov ČOV.

Ďakujeme spoločnosti VVS, a. s., za možnosť realizácie reportáže a Stanislavovi Šuhajdovi a Zoltánovi Bartošovi zo spoločnosti ICOS, a. s. Košice, za poskytnuté technické informácie.