Chemické hospodářství na úpravně vody je provoz, s velkým potenciálem pro trvalou optimalizaci ať z pohledu nákladů, kvality práce nebo bezpečnosti. Využít tento potenciál znamená především splnit dvě základní podmínky: instalovat taková zařízení, která na sebe dokonale navazují a provést analýzu probíhajících činností. Tím se odhalí možnosti a prostor pro reorganizaci jak tomu bylo v tomto případě úpravny vody a jejího přechodu z dezinfekce vody plynným chlorem na chlornan sodný.
Dezinfekce vody je velmi významným krokem v procesu výroby pitné vody. Volba způsobu dezinfekce je závislá na mnoha činitelích jako je kvalita surové vody, celkový průtok vody, délka distribuční sítě pitné vody ke spotřebitelům a v neposlední řadě i legislativa, která závisí na dané zemi. Provozní náklady hrají rovněž významnou roli. Běžnými dezinfekčními technikami založenými na využití sloučenin chloru jsou chlorování plynným chlorem, chlornanem sodným a nebo dávkování chlordioxidu. Dalšími technikami je ozonizace a použití UV záření. Nejlepší výsledky jsou zpravidla dosaženy při vzájemné kombinaci těchto technik.
Požadavek: přechod na jinou dezinfekci než plynným chlorem
V případě velkých úpraven vod zásobujících desítky tisíc lidí je doposud dezinfekce plynným chlorem nejrozšířenější technikou a to z důvodů nákladů. Nevýhodou dávkování plynného chloru je ale skutečnost že skladování i dávkování plynného chloru je vysoce nebezpečné nejen pro obsluhu vodárny ale pro celé obydlené okolí úpravny. Z tohoto důvodů se přechází na jiné dezinfekční techniky výše uvedené. Tento proces přechodu na alternativní dezinfekci začal i na všech úpravnách vod v okolí Petrohradu v Rusku. Alternativním způsobem dezinfekce byl zvolen chlornan sodný.
Úpravna vody Kronštadt je s výkonem 36000 m3 upravené vody za den nejmenší z úpraven vody obklopujících a zásobujících Petrohrad. Až doposud i zde bylo zdravotní zabezpečení vody prováděno plynným chlorem. Bylo rozhodnuto nahradil manuální proces dávkování chloru plně automatizovaným dávkováním chlornanu sodného - typickým zadáním pro dodávku kompletního chemického hospodářství. Celkový koncept chemického hospodářství představuje dodávku tekutých koncentrovaných chemikálií, jejich skladování a přečerpávání do míst dávkování, měření a regulaci dávkování a automatizaci celého provozu včetně vizualizace procesů.
Špičkové výkony pod kontrolou
Pro správné provedení návrhu řešení bylo třeba nejprve provést důkladnou analýzu kvality surové vody, množství vyráběné vody a vyhodnocení okamžité spotřeby vody (výkonové špičky úpravny) v závislosti na denní i roční době. Výsledkem bylo rozhodnutí, že za normálního provozu bude voda dezinfikována 12%-tním chlornanem sodným. Současně však musely být vytvořeny předpoklady pro mimořádné dávkování 19%-tního chlornanu sodného v případech krátkodobého výrazného zhoršení kvality surové vody například po silných deštích. Na základě těchto analýz a dat byl vytvořen modulární koncept chemického hospodářství úpravny vody. Pro současnou potřebu úpravny byl vybudován pouze jeden modul, který je schopen zabezpečit výkon úpravny 36000 m3. Na dalších úpravnách v okolí Petrohradu s vyššími výkony byly provedeny instalace chemického hospodářství sestávající z více modulů.
Modulová koncepce
Chlornan sodný o koncentraci 19 % je přečerpáván odstředivým chemickým čerpadle ProMinent® von Taine® z přepravní cisterny do skladovacího zásobníku s užitečným objemem 8 m3 vyrobeným z PE. V následné automatizované ředící stanici je koncentrát zřeďován na koncentraci 12 %. Průtok ředící vody je sledován induktivním průtokoměrem. Signál z průtokoměru je veden do místní řídící jednotky a je použit k řízení dvou dávkovacích čerpadel ProMinent® Makro TZ. Tato čerpadla jsou osazena motorem pro otáčkovou regulaci s vestavěným frekvenčním měničem a dávkují s přesností ±2 %. Vyrobený zředěný 12%-tní chlornan sodný je skladován ve dvou zásobnících s kapacitou 20 m3. Pro normálním provozu probíhá dávkování zředěného 12%-tního chlornanu do dvou výrobních linek upravené vody třemi dávkovacími čerpadly ProMinent® Sigma.
Při špičkách se přímo dávkuje neředěný chlornan sodný pomocí dvou dalších dávkovacích čerpadel ProMinent® Sigma ze zásobníku koncentrovaného chlornanu do potrubí upravované vody. Z důvodů potřeby regulovat dávkování a sledovat obsah chloru v pitné vodě se provádí kontinuální měření obsahu chloru za místy dávkování v každé z výrobních linek pomocí sond pro měření obsahu chloru ve vodě ProMinent® CTE a převodníků ProMinent® DMTa.
Veškeré dávkovací procesy jsou řízeny regulátory typu ProMinent® D1Ca. Sledování a řízení celého systému chemického hospodářství včetně hladin v zásobnících je prováděno řídícím systémem Siemens S7. Řídící systém, regulátory a převodníky jsou instalovány v jedné společné skříni. Velký barevný displej znázorňuje průtokové schéma chemického hospodářství a podává detailní informace o parametrech jednotlivých zařízení: například který ventil je otevřen či uzavřen, které čerpadlo běží a které je mimo provoz, jaká je výška hladiny v kterém zásobníku nebo jaký je obsah chloru v pitné vodě. Obsluha může volit ruštinu nebo němčinu pro displejovou komunikaci.
Zvýšení spolehlivosti a provozní bezpečnosti přinesla i instalace záložního čerpadla pro každý z dávkovacích souborů. Celý chod chemického dávkování je řízen zcela automaticky. V případě vzniku kritické situace je obsluha informována poruchovou signalizací. Není zapomenuto ani na ochranu životního prostředí a spodních vod. Všechna dávkovací čerpadla jsou umístěna nad záchytnými vanami jejichž úkolem je zachytit případné úkapy chemikálií. V záchytných vanách jsou instalovány sondy průsaku (více na příslušné stránce v záložce „výrobky“ skladovací zásobníky). Všechny zásobníky jsou osazeny ultrazvukovým měřením výšky hladiny. Díky mimořádné podpoře a spolupráci obsluhy úpravny s dodavatelem chemického hospodářství firmou ProMinent® byl koncept chemického hospodářství řádně a bezezbytku naplněn a včas uveden do provozu.
Výsledek
Autoři projektu se od samého počátku zaměřili na dokonalé sladění všech dílčích strojních zařízení a komponent nejen po mechanické stránce ale i z hlediska jejich ovládání a regulace. Od okamžiku kdy je chemikálie dovezena na úpravnu až do momentu, kdy upravená voda dezinfikovaná chlornanem sodným odchází z úpravny ke spotřebitelům. Takto pojatá optimalizace se musela zákonitě promítnout do mnoha výhod, které provozovatel získal: do snížení provozních nákladů, do zvýšení provozní spolehlivosti, do vysoké kvality procesu dezinfekce vody a dalších momentů z nichž ty nejpodstatnější jsou:
-
žádné nebezpečí plynoucí ze skladování nebezpečných chemikálií díky jejich podkritickým koncentracím
-
dodržení všech předpisů pro ochranu vod i životního prostředí
-
díky automatickému provozu není třeba zaměstnávat obslužný personál, pouze minimální nároky na údržbu
-
není třeba zaměstnávat specialisty ke sledování provozu chemického hospodářství ani celé úpravny
-
důležitá zařízení jsou instalována s provozní zálohou což znamená vysokou provozní spolehlivost
-
bezproblémové zprovoznění je výsledek použití všech zařízení od jednoho výrobce
-
zprovoznění provedené výrobcem zařízení
-
dodávka chemikálií před i po rekonstrukci byla a zůstává od jednoho dodavatele což přináší mnohé další výhody
Vyjádření zákazníka
„Díky instalaci dodané nám společností ProMinent jsme schopni vyrábět pitnou vodu v nejvyšší kvalitě a to prakticky bez přímé asistence obsluhy.“
Grigorij Bass, ředitel SENS O.O.O., Petrohrad