Sušárna kalů v ČOV Karlovy Vary – Drahovice, nový směr kalových koncovek
Finální zpracování kalů a umožnění jejich dalšího využití představuje jeden z hlavních cílů v oblasti rozvoje technologií instalovaných na dnešních čistírnách odpadních vod. V uplynulých obdobích většina ČOV v České republice prošla více či méně rozsáhlými rekonstrukcemi včetně základních objektů kalového hospodářství a lze konstatovat, že kvalita čištění odpadních vod a doprovodných procesů na ČOV dosáhla podmínek „nejlepší provozní praxe“.
Oblastí, která dosud není dále rozvíjena, je snižování sušiny v produkovaných kalech a jejich další využití. V Karlových Varech byla v roce 2016 uvedena do provozu první nízkoteplotní pásová sušárna kalů jako součást kalové koncovky ČOV v České republice. Přípravě projektu sušení kalů na ČOV Karlovy Vary – Drahovice předcházela na půdě investora Vodohospodářské sdružení obcí západních Čech a provozní firmy Vodárny a kanalizace Karlovy Vary, a.s., rozsáhlá úvaha o opodstatněnosti této technologie. Konečné důvody pro realizaci lze shrnout následovně:
■ snížení hmotnosti produkovaných kalů na jednu čtvrtinu, objemu na polovinu;
■ vytvoření produktu se změněnými vlastnostmi a možnostmi využití;
■ hygienizace kalů.
Snížení hmotnosti a objemu produkovaných kalů umožňuje kromě skutečnosti, že dochází k naplňování požadavků EU na redukci objemu kalů, jejich využití pro aplikace, které jsou vzdálené místu produkce. Vysušený kal vytváří pelety (obr. 1), které mají omezenou prašnost. Jejich výhřevnost odpovídá hnědému energetickému uhlí. Tím se jeho využití posouvá i do oblasti energetické, kde se především ve spojitosti s výrobou stavebních hmot či materiálem pro provoz pyrolýzy jedná o velice vhodný produkt. Hygienizace kalů pak představuje nezbytnou podmínku pro jeho přepravu, skladování a případné další neenergetické využití.
Práce na projektové dokumentaci
Práce na projektové dokumentaci byly zahájeny v roce 2012 studií ve spolupráci s Vodohospodářským podnikem, a.s., v Plzni, která řešila technologické možnosti sušení kalů ve vazbě na jejich reálnou aplikovatelnost v podmínkách karlovarské ČOV. Studie byla zpracována na základě poznatků z technologických možností nabízených v té době jednotlivými firmami, zabývala se rešerší informací v rovině teoretické a rovněž provozními zkušenostmi získanými u provozovatelů v Německu a ve Francii. Sušení kalů lze zajistit řadou rozdílných postupů od fluidních či bubnových sušáren přes pásové až k sušárnám solárním. Výběr dané technologie sušení záleží na řadě faktorů, mezi které patří druh kalu, požadavky na výstupní kvalitu vysušeného kalu, prostorové možnosti, zdroj tepla, bezpečnost atd. Na ČOV Karlovy Vary je k dispozici kapacitní kotelna na bioplyn a zemní plyn včetně kogenerační jednotky. Tato skutečnost vedla k využití tohoto zdroje tepla pro sušení kalů. Současně byl kladen zvýšený důraz na eliminaci rizika zahoření a výbuchu. Z výše uvedeného bylo proto rozhodnuto o použití nízkoteplotní pásové sušárny s produkcí vysušeného kalu ve formě pelet.
Postup realizace stavby a samotného výběru dodavatele sušárny probíhal ve dvou samostatných krocích. Prověřením možných technologických řešení na trhu byly definovány požadavky na sušárnu a její zapojení na stávající technologie ČOV. Byla tedy provedena definice jakési „černé skřínky“, kde jsou konkrétně popsány jednotlivé vstupní a výstupní parametry, limitní rozměry zařízení a procesní schéma. Na základě této definice a po doplnění dalších smluvních, obchodních a soutěžních podmínek proběhla veřejná soutěž na dodávku, instalaci a zprovoznění sušárny kalů včetně příslušenství. Mezi toto příslušenství patřilo například zajištění sběru a čištění vzduchu použitého v procesu sušení kalů, úprava vody pro topné okruhy sušárny a další. Rozsah definice těchto příslušenství pokrýval hranici dodávky tak, aby investor získal srovnatelné nabídky a ty měl možnost posuzovat. Nejvýhodnější nabídku podala španělská firma STC Aquatec (Aqualogy), se kterou byla následně uzavřena smlouva na dodávku a zprovoznění sušárny.
Výběr dodavatele sušárny umožnil zahájení práce na projektové dokumentaci na následující etapě projektu, tedy začlenění sušárny do technologie ČOV. Mezi ně patřily úpravy v kotelně včetně návrhu teplovodu do sušárny, zásobník odvodněných kalů, čerpací stanice kondenzátu, příprava pro příjem externích odvodněných kalů, vyskladňování vysušených kalů, samotná budova sušárny včetně prostoru pro obsluhu a elektrorozvodny, terénní úpravy a zpevněné plochy. Takto zpracovaná projektová dokumentace doplněná o další obchodní a soutěžní podmínky byla použita pro druhé výběrové řízení na zhotovitele výše uvedených stavebních objektů a provozních souborů. V tomto případě vítěznou nabídku podala Stavební společnost Hubert, s.r.o., se sídlem v Chodově. Dokončením druhého výběrového řízení byla smluvně pokryta celá realizace projektu včetně smluvního zajištění provázanosti realizace stavby. Zvolení postupu prací ve dvou na sobě navazujících krocích umožnilo investorovi zaměřit se na technické detaily projektu a vybrat zařízení, které nejlépe splňovalo požadavky investora a maximálně optimalizovalo zapojení sušárny do technologie ČOV. Z pohledu realizace stavby takové řešení klade vyšší nároky na koordinaci zhotovitelů, a tedy na technický dozor investora a koordinaci jednotlivých prací na jednom staveništi při podmínce zajištění provozu ČOV, ale celkově přináší komplexní řešení, kdy je investor schopen ovlivnit kvalitu výsledného projektu.
Princip sušení kalů
Sušárna je složena z pěti sušicích komor, kterými se posouvají dva nad sebou umístěné pásy s odvodněným kalem (obr. 2). Na konci horního pásu dochází k přesypu částečně odvodněného kalu na pás spodní, kde se kal finálně dosuší. V sušárně příčně cirkuluje vzduch tak, že ohřátý vzduch pomocí tepelných výměníků prochází pásy, kde se mění voda obsažená v kalu ve vodní páru. Takto nasycený vzduch proudí k výměníkům vodních chladičů, ve kterých dojde k převedení par zpět do kapalné fáze. Takto vzniklý kondenzát je gravitačně odváděn do čerpací jímky, odkud je tato voda zaústěna do technologického procesu ČOV. Sušárna je během provozu udržována v podtlakovém režimu v důsledku kontinuálního odsávání vzduchu mimo samotné tělo sušárny. Tento vzduch se po smíšení s dalším odsávaným vzduchem z prostor odvodnění a sušení kalů přivádí k čištění v chemicko-kyselinové pračce a následným průchodem vzduchu biofiltrem, který je umístěn mimo budovu sušárny kalů.
Realizace stavby
Realizace stavby probíhala v prostoru navazujícím na budovu odvodnění kalů, kde bylo původně umístěno zařízení pro vyklízení odvodněných kalů, jež bylo přemístěno na opačnou stranu budovy. Zvolené řešení umožnilo vytvoření alternativní trasy pro transport odvodněných kalů v době, kdy neprobíhá sušení kalů. Stavební konstrukce budovy sušárny byla zvolena jako opláštěná lehká ocelová konstrukce spojená s budovou odstředivek. Vnitřní prostor haly je opatřen vestavbou denní místnosti obsluhy a rozvodny. Strop této vestavby se využívá k instalaci technologických rozvodů. Sušárna byla dodána jako modulární zařízení tvořené třemi moduly, přičemž jednotlivé moduly jsou již z výrobního závodu vybaveny technologií strojní i elektro včetně měření a regulace.
Celý článek naleznete v archivu čísel 11/2017.