Modernizácia dvoch najväčších čistiarní odpadových vôd na Slovensku

Rekonštrukčné práce na oboch čistiarňach odpadových vôd (ČOV) sa rozbehli 11. novembra 2013. V súčasnosti sa budujú stavebné dvory, aby sa mohlo plynulo prejsť na ďalšie činnosti podľa schváleného harmonogramu prác. Stavebné práce by mali byť ukončené do konca marca 2015, výstavba teda potrvá 17 mesiacov. Rekonštrukcia bude náročná najmä z hľadiska organizácie stavebných a montážnych prác, pretože tie budú prebiehať za plnej prevádzky čistiarní, pričom nesmie dôjsť k zhoršeniu limitných ukazovateľov kvality vypúšťaných vôd.

Po rekonštrukcii sa zníži kapacita oboch čistiarní. ČOV Vrakuňa poklesne z pôvodnej projektovanej kapacity 1 000 000 ekvivalentných obyvateľov na 650 000 a ČOV Petržalka z 500 000 na 200 000. V oboch prípadoch by mala táto kapacita postačovať na najbližších tridsať rokov. V Petržalke z ôsmich aktivačných nádrží zostanú len štyri, vo Vrakuni sa 24-linkový systém prebuduje na dve linky. Na základe prebiehajúcich procesov – regenerácia, anaeróbia, denitrifikácia, nitrifikácia – sa tento systém čistenia odpadových vôd označuje RADN.

Po skončení rekonštrukcie budú dve najväčšie čistiarne na Slovensku zodpovedať európskej legislatíve (smernica 91/271/EHS), vodnému zákonu (č. 364/2004 Z. z.) a nariadeniu vlády č. 269 z mája 2010. V rámci prístupových rozhovorov sa Slovenská republika zaviazala, že do konca roku 2010 zrekonštruuje všetky ČOV nad 10 000 ekvivalentných obyvateľov tak, aby boli schopné odstraňovať nutrienty z odpadových vôd. Aj keď tento termín už vypršal, Slovensku z toho nevyplynuli žiadne konzekvencie.

Nutrientmi v odpadových vodách sú predovšetkým dva prvky – celkový fosfor a celkový dusík (v anorganickej aj organickej forme).  V dôsledku toho, že ostávajú vo vyčistenej odpadovej vode, spôsobujú eutrofizáciu recipientov, do ktorých sa táto voda vypúšťa. Nutrienty totiž slúžia ako potrava pre nižšie rastlinné organizmy, ako sú riasy alebo sinice. Škodlivosť nutrientov spočíva v tom, že spôsobujú obrovské premnoženie týchto organizmov vo vodných tokoch, riekach, jazerách či moriach, kde spotrebovávajú prakticky všetok kyslík. Iné živočíchy tam potom prakticky nie sú schopné existovať. Voda vyzerá na prvý pohľad čistá, ale nie je v nej život. To je hlavný dôvod, prečo Európska únia požaduje, aby sa nutrienty z odpadových vôd odstraňovali.

Technológie

Odpadové vody pritekajú do čistiarní v Bratislave jednotnou kanalizáciou. To znamená, že na odvod komunálnych splaškov, priemyselných odpadových vôd i dažďových zrážok slúži spoločný kanalizačný systém. Najmä počas silných prívalových dažďov sa do neho dostávajú rozličné materiály a predmety, ktoré treba zachytiť.

Ako prvý sa v špeciálnych lapačoch zadržiava štrk, ktorý sa potom odváža na skládku. Ďalším odpadom sú zhrabky z hrubých a jemných hrablíc, čo sú všetky plávajúce nečistoty, ktoré prináša odpadová voda, od hygienického odpadu cez biologický odpad až po brvná či palety. (Raz kanalizácia dokonca priplavila polovicu karosérie trabantu). Zhrabky sa následne prepierajú, aby sa z nich odstránili organické nečistoty, lisujú sa a ukladajú na skládku. Najmenšou anorganickou časťou nečistôt sú piesky, ktoré sa zachytávajú v lapačoch piesku. Po prepratí tiež končia na skládke.

Všetky ostatné nerozpustné organické častice sedimentujú na dne usadzovacích nádrží vo forme surového kalu. Surový kal sa následne stiera a ukladá do kalových priehlbní. V ďalšej etape sa spracováva v rámci systému kalového a plynového hospodárstva, kde sa anaeróbne stabilizuje. Keďže obsahuje patogénne mikroorganizmy, dáva sa do vyhnívacích nádrží, v ktorých vyhníva pri teplote 34 až 41 stupňov približne 22 dní. Počas vyhnívania sa časť organickej hmoty premieňa na bioplyn, a to zmes metánu (60 až 65 %) a oxidu uhličitého (30 až 35 %). Bioplyn sa spaľuje v kotolni a slúži ako palivo na výrobu teplej úžitkovej vody a vykurovanie objektov ČOV alebo sa využíva na kombinovanú výrobu elektrickej energie a tepla v kogeneračných jednotkách. Produkcia bioplynu pri anaeróbnej stabilizácii kalu je jediným plusovým energetickým výťažkom čistenia odpadových vôd, všetky ostatné procesy čistenia OV na ČOV energiu spotrebúvajú.

Na bioplyn sa premieňa približne polovica kalu, zvyšná časť však naďalej obsahuje ešte 50 až 60 percent organických zložiek s obsahom sušiny 2,5 až 3,5 percent. Z tohto dôvodu sa v ďalšej etape kal odvodňuje pomocou sitopásových lisov a odstrediviek. Pri tomto procese vzniká anaeróbne stabilizovaný odvodnený kal s obsahom sušiny 30 percent. ČOV Vrakuňa vyprodukuje ročne okolo 20 000 ton a ČOV Petržalka 6 000 ton odvodneného kalu. Vzhľadom na to, že stále obsahuje vysoký podiel organických zložiek, nemožno ho skládkovať. Za odplatu ho odoberajú špecializované firmy a využívajú na výrobu biokompostu. Ďalšou možnosťou likvidácie kalu je spaľovanie, to by však vyžadovalo jeho predsúšanie.

Po odstránení kalu odpadová voda obsahuje už len rozpustené nečistoty, čo vidieť už aj na zmene jej zafarbenia. Ide o roztok, ktorý obsahuje jednotlivé znečisťujúce látky, najmä uhlíkatého a dusíkatého pôvodu. V tomto štádiu čistiarne prechádzajú od mechanického na biologické čistenie, ktoré zabezpečujú mikroorganizmy. Niektoré z nich sú nitrifikačné a likvidujú amoniak v odpadovej vode. Ten, keďže ide o jedovatú látku, nemožno priamo vypustiť do recipienta. Nitrifikačné organizmy oxidáciou rozkladajú amoniak na dusitany a dusičnany. Doteraz tieto zlúčeniny zostávali v odpadovej vode, ktorá končila v rieke. Tie už síce nie sú jedovaté ako amoniak, ale sú to nutrienty, ktoré sú škodlivé tým, že spôsobujú eutrofizáciu povrchových vôd.
Práve tento problém rieši rekonštrukcia čistiarní. Po jej ukončení budú obe ČOV schopné odstraňovať nutrienty z odpadových vôd. V rámci denitrifikácie sa dusitany a dusičnany zmenia na plynný dusík. Vzhľadom na to, že v atmosfére sa nachádza 78 percent dusíka, jeho vypúšťanie do ovzdušia ničomu neuškodí. Obsah celkového dusíka v OV sa tak zníži na úroveň 10 mg/l. Je to menej, ako je maximálny povolený limit obsahu dusičnanov v pitnej vode, ktorý je podľa hygienických noriem 50 mg/l, čo je v prepočte na dusičnanový dusík 11,29 mg/l.

Ďalší nutrient fosfor sa bude likvidovať biologicky aj chemicky, pričom cieľom je dosiahnuť jeho hodnotu pod jeden miligram na liter odpadovej vody. Na biologické čistenie bude slúžiť anaeróbna časť čistiarne, pri chemickom čistení sa bude využívať zrážadlo, konkrétne síran železitý. Chemické odstraňovanie fosforu z odpadových vôd sa v oboch čistiarňach uplatňuje už dlhšie a naďalej sa bude využívať ako doplnková metóda, pretože anaeróbne čistenie je chúlostivé na inhibítory. Iné zloženie odpadovej vody môže zapríčiniť, že anaeróbne procesy nebudú fungovať stopercentne.

Súvislosti

Napriek zníženiu kapacity budú čistiarne schopné vyrovnať sa s vyšším zaťažením v určitých ročných obdobiach. Pre Bratislavu je typické, že sa výrazne mení počet obyvateľov, ktorí prebývajú v meste. V pracovných dňoch žije v meste viac osôb ako počas víkendov či dovolenkovej sezóny, čo spôsobujú študenti a ľudia z iných regiónov dochádzajúci za prácou. Najväčšie látkové aj hydraulické zaťaženie zažívajú čistiarne v júni a septembri, keď stúpa v priemere až o 25 percent. Naopak, v júli a auguste je oproti normálu zasa nižšie o 25 percent.

Prínosom pre ochranu ovzdušia bude, že po rekonštrukcii sa zníži prevzdušňovaná plocha aktivačnej zmesi v oboch čistiarňach. To znamená, že vo vzduchu poklesne objem aerosólov, ktoré obsahujú nečistoty z odpadových vôd. Dosiahne sa to tak, že plochy, kde prebiehajú anaeróbne procesy a denitrifikácia, sa nebudú prevzdušňovať, ale miešať, čím sa zamedzí intenzívnemu víreniu aerosólov. V ČOV Petržalka budú prekryté primárne zahusťovacie nádrže surového a prebytočného kalu s praním odťahovaného vzduchu v biofiltroch, čo by malo odstrániť typický zápach v okolí čistiarní.

Ekologický význam rekonštrukcie dvoch najväčších slovenských čistiarní je značný, pretože odpadové vody z nich končia v medzinárodnej rieke Dunaj, ktorá preteká cez desať krajín, pričom v jej povodí ležia ďalšie štyri. Bratislava nie je jediné mesto, ktoré na to Dunaj využíva. Rekonštrukciu preto možno považovať za príspevok Slovenska k európskej iniciatíve za čistejší Dunaj.
Modernizácia čistiarní z hľadiska systémov automatizácie, merania a regulácie

Vo všeobecnosti bude automatické riadenie technológie čistenia odpadových vôd centrálnym riadiacim systémom rozdelené na dve časti:
a) Procesná úroveň:

1. snímače, analyzátory v ČOV,
2. moduly vzdialených V/V v jednotlivých podružných motorických rozvádzačoch v ČOV,
3. centrálna procesná stanica (programovateľný automat) na miestnom dispečingu ČOV.

b) Operátorská úroveň – miestny dispečing v ČOV.

Riadiaci systém technológie ČOV sa navrhuje ako centrálny systém riadenia, ktorý bude pozostávať z jedného centrálneho PLC s dvomi okruhmi Profibus DP. CPU tohto PLC má v sebe integrované komunikačné rozhranie pre Profibus DP, cez ktoré sa riadia čiastkové technologické celky ČOV. Rozhranie riadiaceho systému s technológiou zabezpečia distribuované V/V moduly, ktoré sú prepojené optickou kruhovou sieťou Profibus DP s centrálnou procesnou stanicou.

Z dôvodu rozloženia komunikačnej záťaže budú sieť Profibus DP tvoriť dva nezávislé okruhy. Moduly V/V budú umiestnené v posledných poliach jednotlivých motorických rozvádzačov – tieto polia sú vyhradené len pre ASR TP a MaR. Technologická schéma celej ČOV bude zobrazená na veľkoplošnej operátorskej obrazovke umiestnenej v dispečingu ČOV. Z operátorského panela bude možné po zadaní prístupového hesla (viacúrovňový heslový systém) meniť limity ovládania technologického procesu. Všetky mimoriadne stavy budú archivované v „alarmliste“ s prideleným dátumom a časom. Prevádzka rekonštruovanej technológie bude plne automatická.

V rámci ČOV sa budú využívať rôzne typy snímačov a analyzátorov – merače prietoku odpadovej vody, merače pH a teploty, automatické odberáky vzoriek (prítok, odtok), meranie potenciálu Redox v anaeróbnych nádržiach, meranie obsahu CHSK v denitri-nitri nádržiach, meranie obsahu NO3 v denitri-nitri nádržiach, meranie obsahu kyslíka v nitri nádržiach, meranie obsahu NH4 v nitrifikačnej nádrži, meranie obsahu PO4 v nitrifikačnej nádrži, meranie koncentrácie NL (nerozpustné látky), meranie prietoku internej recirkulácie, meranie prietoku vratného kalu, meranie hladín, meranie tlaku na výtlaku ČS prebytočného kalu, meranie tlaku vzduchu na výtlaku z dúcharne, meranie Pc na odtoku z ČOV, meranie celkového zákalu na odtoku z ČOV a mnohé ďalšie. Na reguláciu a riadenie otáčok čerpadiel  a dúchadiel sa budú využívať frekvenčné meniče.

Zdroj: Modernizácia dvoch najväčších čistiarní na Slovensku, tlačová správa Bratislavskej vodárenskej spoločnosti, a. s., uverejnené 26. 11. 2013.