Napsali o nás

Vodní hospodářství č.10/2006

Úpravny povrchové vody pro filtraci s použitím technologie OFSY

Culligan je nadnárodní společností s více jak 70-ti letou tradicí a zkušenostmi v oboru výroby zařízení pro úpravu vod. Ojedinělým patentem firmy je sériová koagulačně filtrační dvoustupňová jednotka pro úpravu povrchových vod OFSY (Omni Filtration System). Tento článek shrnuje v následujících bodech výhody systému OFSY před klasickou technologií úpravy povrchových vod čiřič – otevřený rychlofiltr.

Stále častější používání povrchové vody jako zdroje pitné vody, které má jednak omezit exploataci zdrojů spodních vod a dále vytvořit zdroje vody i v lokalitách tradičně chudých na vodní zdroje, přináší možnost využívání spolehlivých, jednoduchých technologií, které mohou být v případě možnosti i demontovány a mají jen minimální vliv na životní prostředí.

Zvolené technologie musí na jedné straně brát do úvahy vlastnosti upravované vody (a v principu nejsou žádné dvě vody identické) a na druhé straně to musí být technologie kompaktní, schopné splynout s přírodou, dostatečně pružné tak, aby umožňovaly snadné nastavení a kontrolu, a to i v případech častých změn kvality i množství vody.

Culligan se svým sériovým systémem OFSY a přímou koagulační filtrací nepřináší naprosto komplexní řešení problému úpravy pitné vody (který, jak uvidíme sestává s komplexního procesu jednotlivých kroků), ale pokouší se představit nástroj pro úpravu vody, který splňuje výše zmíněné požadavky.

OFSY je tedy technologií, která umožňuje dosáhnout tohoto cíle.

DŮVODY, PROČ ZVOLIT OFSY

Ještě před vlastním technickým výkladem, který upřesňuje výběr parametrů úpravny OFSY bychom rádi zdůraznili výhody přímé filtrace ve srovnání s konvenčními čiřícími technologiemi ve světle poznámek, učiněných v úvodu této kapitoly.

Redukovaný prostor

Bez ohlednu na reálný návrh úpravny lze provést hrubý odhad teoretického prostoru ve smyslu plochy potřebné pro přímou filtraci a pro "klasickou" úpravu na každý m3 vody upravené za 1 hodinu.
Konvenční:
Klasický čiřící systém (vzestupná rychlost 1m/h) = 1 m2/m3/h
filtrace (v = 6 m/h) = 0,17 m2/m3/h
Celkem = 1,17 m2/m3/h
OFSY: přímá filtrace (V = 16m/h) = 0,125 m2/m3/h

Dokonce i pokud vezmeme do úvahy odlišnosti v konstrukci je zřejmé, že prostor, který zabírá OFSY, je podstatně menší. Tato skutečnost jednoznačně ovlivňuje investiční náklady na pořízení a fungování úpravny.

Začlenění do volné přírody a ochrana proti nepříznivým vlivům počasí

OFSY úpravny se často budují v místech s prostorovým omezením (nevhodným pro konvenční úpravny). Menší rozměry usnadňují kontrolu technologie, usnadňují začlenění úpravny do krajiny. Navíc instalace zařízení do budovy na pozemku bez oplocení zajišťuje vetší záruku bezpečnosti a poskytuje ochranu proti náhodnému či úmyslnému poškození nebo sabotáži.

Funkční přizpůsobivost

Přizpůsobivost – flexibilitu systému OFSY lze nahlížet z různých pohledů:
• Vzhledem k nákladům často klasická úpravna sestává ze dvou linek pracujících paralelně (z nich každá však musí být z hlediska jistoty a bezpečnosti navržena tak, aby vyráběla min. 70 % kapacity, a tak se vyrovnala s odstávkou provozu na údržbu apod.). OFSY se může skládat z několika identických linek pracujících paralelně. Tato skutečnost garantuje pružnost (v praxi lze vodu vyrábět na bázi stop-go v závislosti na poptávce, což je velmi důležité např. v turistických oblastech). Zároveň to znamená, že pokud je jedna linka mimo provoz, ostatní zajistí výkon úpravny pouze zvýšením filtrační rychlosti.
• U konvenčních systémů vyžadují jakékoli změny obsahu rozptýlených částic odpovídající změnu dávkování koagulantů. Toto není nutné u OFSY, protože tato technologie pracuje na základě principu kontaktní flokulace. Přirozeně tato výhoda ovlivňuje systém řízení a kontroly (např. turbidimetr), který musí být u systému číření prováděn velmi pečlivě, jelikož je pro funkci procesu velmi důležitý, zatímco u systému OFSY má pouze monitorovací funkci.
• Konvenční systém čiření je velmi citlivý na změny v průtoky vody. Hrozí nebezpečí, že již při nárůstu dosahujícím 15 – 20% se zhroutí celý systém. Toto však není případ OFSY, u kterého se v obdobném případě pouze zvýší četnost praní.
• V případě zdroje s nízkou turbiditou je u čiřícího systému kinetika koagulace výrazně omezena a to vede buď ke větší spotřebě reagentů nebo ke změně způsobu odstraňování, (což zvyšuje náklady). Naproti tomu přímá filtrace s kontaktní flokulací umožňuje překonat tento fyzikálně - chemický a hydraulický problém.
• V případě prudkých poklesů průtoku z důvodu dlouhé doby zdržení (odstávky) dochází u čiřícího procesu k nechtěným jevům hydraulickým (nárůst usazenin), mikrobiálním (nárůst řas) nebo fyzikálním (nárůst teploty vody). Tyto jevy běžně nenastávají u systému přímé filtrace.

Spotřeba vody na praní filtrů

Tento ukazatel efektivity je běžně považován za nevýhodu přímé filtrace, protože filtry potřebují vodu pro praní poměrně dosti často. Pokud se podíváme na tento faktor blíže, shledáme, že není tak podstatný, protože OFSY jednotky se perou surovou vodou, která obvykle stojí méně než voda upravená - obvykle používána na praní konvenčních filtrů.

Spotřeba chemikálií

Bylo jednoznačně prokázáno, že u přímé filtrace je úspora materiálů pro koagulaci minimálně 30 %. Ve skutečnosti je však úspora ještě vyšší, ať již má přirozená turbidita tendenci klesat nebo stoupat (například při turbiditě 100 – 150 mg/l rozptýlených částic běžně u jednotky OFSY postačuje 7-8 mg/l koagulantu, zatímco u čiření na reaktoru musí být dodáno minimálně 100 mg/l).

Spotřeba elektřiny

Tlaková filtrace může vyžadovat čerpání a dodatečnou spotřebu energie. Systém OFSY však může být (a často bývá) založen na základě gravitace, což eliminuje výše zmíněnou spotřebu energie. Navíc, pokud bereme do úvahy nezbytnou spotřebu energie (lze vyčíslit zhruba na 0,0032 kW na m3 vody čerpané do 1 m) ve vztahu ke všem úsporám a ekonomickým výhodám, které OFSY přináší, jsou vyšší provozní náklady zanedbatelné.

Kvalita upravované vody

Díky dvoustupňové filtraci voda upravená systémem OFSY dosahuje kvalit, které jsou běžnou filtrací nedostižné. Rovněž mikrobiální znečištění je zredukováno výraznou měrou.

Posledně zmíněný faktor je obzvláště významný u povrchových vod, protože tyto mohou obsahovat mikroorganismy odolné proti chemické desinfekci (Giardie, Cryptosporidium, larvy apod.), které však mohou být odstraněny dobrou filtrací.

Zapracování filtru

Filtry klasického systému čiření - filtrace zpravidla vyžadují poměrně dlouhý čas pro zapracování. Rovněž únik turbidity na konci cyklu vede k poklesu kvality upravované vody.

U jednotek OFSY je při dvoustupňové sériové filtraci čas pro zapracování prakticky eliminován, kvalita vody je víceméně konstantní po celou dobu cyklu (ve skutečnosti se zlepšuje) a konec cyklu většinou nastává velmi rychle, a jeho projevy jsou obvykle dobře kontrolovatelné.

Stupeň automatizace

Z porovnání technologií na úpravu vody vychází velmi jednoznačně jako vítěz metoda přímé filtrace. Prakticky plná automatizace přímo z výroby umožňuje daleko jednodušší i dálkovou kontrolu těchto úpraven.

Z ekonomického pohledu jsou značně zredukovány náklady na obsluhující personál a to jak z hlediska množství (méně času a menší počet obsluhujícího personálu), tak i kvality (kontroly jsou jednoduché a situace se opakují).

Velká turbidita přitékající vody

Ačkoli by tento faktor mohl být u přímé filtrace považován za limitující (týká pouze vody z toků, nikoli vody z nádrží) přípustný limit systému OFSY může výrazně stoupnout až na 200-300mg/l rozptýlených částic.

Pokud jsou očekávány vyšší hodnoty turbidity, postačí jednoduché usazovací nádrže (retenční doba 30 – 40 minut) a koncentrace rozptýlených částic poklesne na úroveň požadovaného limitu.