Jako poslední čistírenský stupeň byla v roce 1999 instalována v nově postaveném pivovaře Heidelberg Schlossquell plně automatizovaná neutralizace odpadních vod. Neutralizace odpadních vod je prováděna pomocí ideálně sladěných komponent regulační smyčky.
V roce 1999 došlo k přemístění heidelberského pivovaru Heidelberg Schlossquell z centra města Heidelberg na jeho předměstí. Současně s tím byla provedena i výrazná modernizace provozu. Z hlediska napojení na existující infrastrukturu je nově zvolené místo dokonce výhodnější než bylo původní umístění pivovaru. Pivovar Heidelberg Schlossquel se svým obchodním dosahem zhruba do 50 km i nadále představuje typický regionální pivovar střední velikosti.
Hlavním zdrojem odpadních vod je zařízení regenerace varné vody a CIP stanice. CIP stanice slouží pro mytí sudů, fermentačních a kvasných tanků, potrubních rozvodů a filtrační stanice. CIP čištění je prováděno pomocí 2% louhu sodného s přídavkem aditiv a kyselých detergentů. Regenerační odpadní vody z úpravny varné vody zase obsahují kyselinu chlorovodíkovou. Tyto vody společně spolu s některými dalšími vodami z předoplachů a různých jiných výrobních provozů natékají na neutralizační stanici. Množství natékající odpadní vody dosahuje hodnoty až 10 m3/hod.
Neutralizační stanice
Úkolem neutralizační stanice je upravit pH natékajících vod tak, aby z původních hodnot kolísajících mezi pH 2 až 12 byla pH hodnota v přijatelném rozsahu pH 6,6 až pH 9,5. V prvním stupni neutralizace se natékající kyselé a zásadité vody svádějí do nerezového tanku o objemu 15 m3 k provedení předběžné neutralizace pouhým smícháním natékajících vod. Na odtoku z tohoto prvního stupně neutralizace je hodnota pH pořád ještě v rozmezí pH 4 až pH 12. Odsud je směsná odpadní voda přepouštěna přes přeliv (nastavený na hodnotu přibližně 7 m3 naplnění kapacity nerezového tanku) do druhého stupně neutralizace tvořeného neutralizačním reaktorem. Reaktor druhého stupně neutralizace má kapacitu 2 m3 a je vyroben z polypropylenu. Plnění reaktoru je prováděno vřetenovým čerpadlem (8 m3/hod) v případě, kdy odpadní voda nedosahuje nastaveného přelivu. Reaktor druhého stupně je umístěn v kontejneru spolu se všemi zařízeními pro řízení neutralizace. Snižování pH se provádí dávkováním koncentrované 53 %-tní kyseliny dusičné, pro zvyšování pH se dávkuje 15 %-tní louh sodný.
Řízení neutralizace je založeno na měření pH prováděném v homogenizační promíchávané zóně reaktoru. Měřená hodnota pH se přenáší na PID regulátor instalovaný ve stejném místě. Limity pro regulaci jsou nastaveny na hodnoty pH 6,8 a pH 9,2 s neutrální zónou regulace mezi nimi. Jedno z dávkovacích čerpadel je řízeno regulátorem pH a tímto čerpadlem je dávkována do reaktoru neutralizační chemikálie. Na odtoku z neutralizačního reaktoru je instalováno kontrolní měření pH s teplotní kompenzací za účelem sledování správného provozu neutralizace. Veškeré měřené hodnoty jsou přenášeny na velín pivovaru.
Vznikne-li situace kdy přetrvávají extrémní hodnoty pH při vysokém nátoku odpadních vod, potom integrovaná regulace množství natékajících vod vyvolá spuštění bezpečnostního opatření k zabezpečení řádné funkce neutralizace. V kritických momentech je omezení průtoku přes přeliv zabezpečeno prostřednictvím MID a regulačním ventilem řízeným regulátorem v PLC.
K zajištění nejvyššího stupně spolehlivosti neutralizace a provozu regulační smyčky bez potřeby dozoru obsluhy byly použity osvědčené a ideálně si odpovídající a sladěné komponenty od jednoho výrobce.
Měřící sondy
Pro měření hodnot pH odpadních vod byly použity pH sondy ProMinent PHEX 112 SE. Tato sonda má měřící rozsah od pH 1 do pH 12 a to při teplotách do 100 °C a při maximálním tlaku do 6 bar. Sonda má velkou prstencovou membránu a je naplněna gelovým elektrolytem. Díky těmto rysům má sonda velmi vysokou životnost právě při použití na znečištěných vodách. Jako příslušenství k této sondě je dodáván signálový převodník PHV1 v provedení umožňujícím jeho přímou instalaci na závit tělesa pH sondy. Převodník transformuje sondou generovaný milivoltaický signál na standardní analogový signál 4-20 mA, který lze jednoduše odesílat přes dvojvodič připojený na svorky převodníku. Velkou výhodou dvouvodičové technologie je možnost přenosu signálu na velké vzdálenosti bez nebezpečí jeho zkreslení interferencí okolí.
Regulátor
Regulátor Dulcometer® D1C pH použitý v regulačním okruhu neutralizace nabízí následující funkce
- analýzu, zpracování a zobrazení přicházejícího signálu 4-20 mA měřené veličiny
- natavení PID regulační charakteristiky
- regulaci dvou dávkovacích čerpadel
- programování jednoho výstupu pro alarm a dvou výstupů limitních relé
- dva programovatelné výstupy 0/4-20 mA
- řídící nadřazený vstup „pauza“ pro zapnutí/vypnutí celé regulační smyčky
- napojení dalšího regulátoru typu D1C (např. kontroly pH na odtoku)
Dávkovací čerpadla
Vzhledem na koncentraci neutralizačních chemikálií (53 %-tní kyselina dusičná a 15 %-tní louh sodný) je třeba aby materiály, které s nimi přijdou do kontaktu byly dostatečně chemicky odolné. Proto mají instalovaná dávkovací čerpadla typu ProMinent Beta 4 a Beta 5 dávkovací hlavy provedeny ze speciálního materiálu garantujícího jejich bezúdržbový provoz i s těmito chemikáliemi. Obě čerpadla mají navíc dávkovací hlavy osazeny speciální ventilem pro odvzdušnění hydraulického prostoru, mají reléový výstup poruchové signalizace a jsou na ně připojeny sací sestavy osazené dvoupolohovými plováky pro signalizaci minimální hladiny (materiál PVDF).
Kontrolní měření pH na odtoku z neutralizace
Měřící stanice pro sledování pH na odtoku z neutralizace zahrnuje již dříve popisovanou sondu PHEX 112 SE a teplotní sondu Pt100. Obě tyto sondy jsou napojeny na regulátor D1C který narozdíl od regulátoru řídícího chod neutralizace v reaktoru nemá výstupy na akční členy- na dávkovací čerpadla. Navíc má tento regulátor funkci umožňující provádět kompenzaci měřené pH hodnoty na teplotu zjištěnou prostřednictvím sondy Pt100. Vzájemným propojením obou regulátorů D1C lze provádět i teplotní kompenzaci pH měření v neutralizačním reaktoru.
Závěr
Výše popisované řešení regulace neutralizace dokumentuje osazení regulační smyčky pro dávkování chemikálií komponenty a zařízeními ideálně vzájemně na sebe navazujícími a vyladěnými na potřeby a parametry aplikace. Správný výběr těchto zařízení je výsledkem uplatnění know-how dodavatele a přináší provozovateli jak spolehlivý a bezúdržbový provoz neutralizace tak i vysokou kvalitu jednotlivých zařízení. Prospěch zákazníka je vždy prvořadou záležitostí našeho snažení. Stejně tak je tomu i s dosažením kvality odtékajících vod z neutralizace pivovaru do městské čistírny odpadních vod.