Návrh, dodávka, montáž a zprovoznění drenážního systému Triton

Úpravna vody Hradec Králové byla uvedena do provozu v roce 1963. Zdrojem surové vody je řeka Orlice, přičemž úpravna vody je situována na jejím pravém břehu, v její bezprostřední blízkosti. Původní projektovaný a realizovaný výkon úpravny vody byl 300 l.s-1. V průběhu let jejího provozování výkon úpravny postupně klesal. Po vybudování vodního zdroje Litá a vodárenské soustavy Východní Čechy byl povolený odběr vody z řeky Orlice snížen na 150 l.s-1 a úpravna pitné vody se stala záložním vodárenským zdrojem pro případ sucha na podzemních zdrojích. Na výkon 150 l.s-1 je také prováděna současná rekonstrukce a modernizace úpravny s tím, že do budoucna se spíše počítá s jejím trvalým užíváním.

Surová voda je odebírána odběrným objektem přímo z řeky Orlice a vede se přes dvoje česle (hrubé a jemné) do jímky surové vody, odkud se čerpá do úpravny vody. Parametry surové vody doznávají velkých výkyvů a to zejména s ohledem na biologické a mikrobiologické parametry, teplotu a organické zatížení, přičemž platí, že s narůstající teplotou se kvalita surové vody zhoršuje. Druhým problémem kvality surové vody jsou poměrně časté okalové stavy na řece Orlici.

Technologická část ÚV se skládá z předozonizace, dávkování koagulantu, alkalizace, dávkování POF, flokulace, flotace, filtrace, doozonizace, tlakové GAU filtrace a dezinfekce vody plynným Cl2.

Rekonstrukce ÚV Hradec Králové je realizována sdružením společností KUNST, spol. s r.o. a VCES, a.s., se zahájením prací v 08/2012, plánovaným ukončením prací v 11/2014, přičemž objem prací převyšuje 100 mil. Kč, projektantem je společnost Voding Hranice, spol. s r.o.

Úvod - technická data drenážního systému TRITON

Při úvahách o rekonstrukci provozního souboru filtrace byl investorem zvolen progresivní nerezový drenážní systém TRITONTM, jehož výrobcem je společnost Johnson Screens, Francie (dnes součást skupiny Bilfinger). Systém je charakteristický nízkou stavební výškou, robustní nerezovou konstrukcí, speciální patentovanou technologií použití vinutého V drátu, rovnoměrnou distribucí médií a krátkou dobou montáže.

KUNST v časopise Technika

Obr. 1: Skladba dranážního systému TRITONTM

Systém je uložen na stavebně připraveném centrálním distribučním kanále, který slouží jak k odvodu vyfiltrované vody ve fázi filtrace, tak k přívodu prací vody a vzduchu ve fázi praní. Tento centrální distribuční kanál je při realizaci technologické dodávky zakryt nerezovým krytem s distributory, které zajišťují přívod a odvod médií z jednotlivých elementů a které jsou fixovány kolmo na centrální distribuční kanál. Tyto drenážní elementy jsou vyráběny přímo na rozměr odpovídající šířce filtru.

Distribuce médií během procesu

Proces filtrace: voda prochází přes filtrační vrstvu, pak přes štěrbiny segmentů Triton, podél výztužných U-profilů, přes otvory v U-profilech, přes rozváděcí trubky do centrálního distribučního kanálu.
Proces zpětného praní vzduchem/vodou: vzduch/voda prochází centrálním distribučním kanálem, pak prochází přes rozváděcí trubky do jednotlivých sekcí segmentů Triton v celé ploše filtru, přes otvory v U-profilech a proniká přes štěrbiny segmentů Triton do filtrační vrstvy.
Doporučená výška filtrační vrstvy nad segmenty Triton: 1 až 2 metry
Hmotnost systému Triton: cca 12 - 14 kg/m2
Jakost materiálu systému Triton a rozvodných trubek: nerezová ocel 304L nebo 316L

Hydraulická a hydrodynamická data (doporučení fy Johnson Screens)

Fáze filtrace:
Doporučená a max. průtočnost filtrů: standardní rychlost toku surové vody je 4-6 m/h, konstrukce systému Triton umožňuje rychlosti až 15 m/h při výšce filtrační vrstvy 1,2 m.

Fáze praní při odděleném praní vzduchem a vodou zvlášť:
Doporučený průtok při praní vzduchem: 35 - 40 m3/h/m2 (9,7 - 11,1 l/s/m2), 1 max. 4 minuty.
Doporučený průtok při praní vodou: 25 - 35 m3/h/m2 (6,9 - 9,7 l/s/m2, 5 max. 10 minut.

Fáze praní při kombinaci vzduch a voda:
doporučený průtok při praní vzduchem a vodou: vzduch 35 - 55 m3/h/m2 (9,7 - 15,3 l/s/m2), voda 7 - 12 m3/h/m2 (1,9 - 3,3 l/s/m2), 5 minut

Uvedené hodnoty průtoků ve fázi filtrace a praní závisí na druhu a skladbě filtrační vrstvy, přičemž je nutné je ověřit v konkrétních podmínkách filtru.

ÚV Hradec Králové - návrh a dodávka drenážního systému TRITONTM

Při rekonstrukci ÚV Hradec Králové byl s ohledem na požadavky investora a parametry upravované vody drenážní systém projektantem navrhnut následujícím způsobem:

• Maximální výkon Q=150 l/s, minimální výkon Q=90 l/s
• Počet rekonstruovaných filtrů - 4 ks
• Plocha jednoho filtru cca 25 m2
• Celková plocha filtrů cca 100 m2
• Filtrační médium - Filtralite MonoMulti
• Šířka štěrbiny filtračního elementu - 0,3 mm
• Rozměr filtru 4880 mm x 4880 mm
• Rozměr centrálního distribučního kanálu - 500 x 500 mm
• Počet elementů na jeden filtr 15 ks, délka 4830 mm až 4860 mm
• Materiál drenážního systému - 304/304L

Vlastní dodávce a montáži drenážního systému TRITON předcházela stavební příprava jednotlivých filtrů spočívající ve vybetonování centrálního distribučního kanálu a celkové sanaci filtrů. Po těchto pracích bylo provedeno precizní zaměření jednotlivých filtrů, které sloužilo jako podklad pro výrobu jednotlivých elementů. Doba, potřebná pro výrobu a dodávku drenážního systému se pohybovala na úrovni cca 10 týdnů.
Dodávka vlastního drenážního systému byla zahájena v měsíci říjnu 2013, přičemž montáž první dvojice filtru probíhala za účasti supervizorů ze společnosti Johnson Screens. Montážní práce kompletní čtveřice filtrů byly ukončeny po třech týdnech od zahájení montáže, tj. v prvním týdnu měsíce listopadu 2013. Celková doba montáže čtyř filtrů činila 15 pracovních dní, vč. bublinkového testu.

Nastavení řídících algoritmů stupně filtrace, uvedení filtrů do provozu

Prací čerpadla
Pro praní v režimu voda, resp. voda/vzduch slouží 1ks stávajícího vertikálního čerpadla s prodlouženou hřídelí Q = 200 l.s-1, H = 16,2 m, s elektromotorem 75 kW a dvě menší čerpadla Q = 30 - 125 l.s-1, H = 12 m s elektromotorem 18,5 kW upraveným pro provoz s frekvenčním měničem.

Prací dmychadla
Zdrojem vzduchu pro praní v režimu vzduch, resp. voda/vzduch jsou v budově nové strojovny osazena dvě dmychadla, každé pro Qmax = 1800 m3.h-1, 600 mbar s elektromotorem 45 kW, opatřeným frekvenčními měniči pro možnost regulace dodávaného množství vzduchu.

Nastavené doby a intenzity pracího cyklu
Otevřené filtry jsou navrženy pro provoz s filtračním systémem s klesající filtrační rychlostí. Filtry mají stejnou hladinu a společnou regulační klapku odtokové regulace.
Referenční hladina 92 cm. Přepadová hladina 106 cm. Tato klapka má i náhradní zdroj, UPS, aby filtry nevytekly při ztrátě napájecího napětí.

Jako filtrační médium byl navrhnut a použit Filtralite Mono-Multi tvořený dvěma materiály, a to: FILTRALITE HC 0,8-1,6 (spodní vrstva vysoká cca 0,6 m) a FILTRALITE NC 1,5-2,5 (horní vrstva vysoká cca 0,6 m). Oba filtrační materiály mají rozdílnou sypnou i absolutní hmotnost, takže vztlakem při praní vzduchem nedochází k promíchání filtračních vrstev. Spodní vrstva je těžší. Filtrační medium má podstatně menší absolutní hmotnost, než běžně používaný filtrační písek, i než expandovaný hlinitokřemičitan dle ČSN EN 12905. Zkoušky ukázaly, že filtrační médium Filtralite Mono-Multi nelze prát vzduchem, respektive praním vzduch/voda do přepadu, do odtoku prací vody z odpadních žlabů filtru. Praní vzduch/voda do přepadu by způsobovalo vyplavování, ztrátu, filtračního média. Praní, ukončení praní, vzduch/voda je omezeno nastavitelnou hladinou ve filtru, která vypíná dmychadlo pracího vzduchu včas, pod přepadovou hranou odpadního žlabu prací vody. Vytlačení pracího vzduchu z drenážního systému potřebuje čas i po vypnutí pracího dmychadla. Řádného praní otevřeného filtru, bez vyplavování filtračního media, je dosaženo snižováním hladiny ve filtru, po zavření přítoku surové vody.

První fáze snižování hladiny příslušného filtru je gravitační, přes plně otevřenou klapku odtoku čisté vody. Po určitém čase odtokový průtok poklesne. Po nastavitelném čase, cca 300 s, se tedy uzavírá klapka odtoku čisté vody, a hladina filtru se snižuje přes nastavitelné procentní otevření zafiltrování filtru. Zafiltrování filtru se zavírá od nastavitelné hladiny filtru, např. 30 cm, 15 cm nad filtračním médiem. Hladina před praním se tedy snižuje o cca 62 cm, což umožňuje praní vzduchem a praní vzduch/voda bez vyplavování filtračního media.

Praní otevřených filtrů se provádí v následujících režimech:
- praní vzduchem
Otevřený filtr (25 m2) se pere 240 s vzduchem. Výkon dmychadla 43 Hz, 1480 Nm3/h. Průtok vzduchu 16,4 l/s.m2, 59,2 m/h.
- praní vzduch/voda 1
Výkon dmychadla snížen na 40 Hz, 1340 Nm3/h. Průtok vzduchu 14,8 l/s.m2, 53,6 m/h. Výkon 1. navoleného pracího čerpadla je nastaven na cca 80 l/s, tj. 3,2 l/s.m2, 11,5 m/h. Praní končí při nastavitelné hladině filtru, např. 70 cm.
- praní vzduch voda 2
Výkon dmychadla snížen na 26 Hz, 840 Nm3/h. Průtok vzduchu 9,3 l/s.m2, 33,6 m/h. Nastavitelný výkon 1. navoleného pracího čerpadla je nastaven na cca 50 l/s, tj. 2,0 l/s.m2, 7,2 m/h. Praní končí při nastavitelné hladině filtru, např. 80 cm, z důvodu včasného vytlačení vzduchu, omezení vyplavování filtračního média do odpadu prací vody, do kanalizace.
Poznámka: Důvodem dvoustupňového praní vzduch/voda je malá tlaková ztráta drenážního systému, požadavek na rovnoměrné praní, a omezení případného vyplavování filtrační náplně.
- dopírání vodou
Vypíná prací dmychadlo a k 1. navolenému pracímu čerpadlu připíná 2. navolené prací čerpadlo. Prací čerpadla najíždějí na nastavitelný výkon, průtok prací vody cca 200 l/s, tj. 8,0 l/s.m2, 28,8 m/h. Dopírání vodou končí po nastavitelném čase, např. 360 s. Dopírání vodou může ukončit i zákal na odtoku prací vody menší než nastavitelná hodnota, např. 30 NTU.

V ASŘ je možnost provozu časového zafiltrování filtru. Zkoušky, měření zákalu za jednotlivými filtry, ukázaly, že není důvod filtry zafiltrovávat.

Znovu najetí filtru je pomalé, s odstavením, sedimentací, a časovým krokováním odběru upravené filtrované vody.
Spotřeba prací vody při praní jednoho filtru se pohybuje kolem 85 m3. To znamená prací délku 3,4 m. Praní filtru řídí řídicí systém, který kontroluje snížení průtoku u daného filtru, množství přefiltrované vody, zákal filtrované vody, maximální dobu provozu příslušného filtru - limitní hodnoty jsou v ASŘ nastavitelné. Vyhodnocuje se také, zda je k dispozici dostatek prací vody, zda není energetická špička, zda není zaplavena kanalizace. Praní filtrů je v ASŘ navrženo poloautomatické na povel obsluhy „Start praní". Uvedení filtru do provozu je z ASŘ na povel obsluhy „Provoz filtru". V ASŘ je ukazována, evidována, archivována, filtrační délka, prací délka, procentní spotřeba prací vody jednotlivých filtrů, atd. ASŘ umožňuje i případnou změnu filtračního média, praní vzduch/voda do přepadu, atd.

Dosavadní výsledky zkušebního provozu úpravny ukazují, že praní filtrů s drenážním systémem TRITON je rovnoměrné a plně funkční. Další testy a zkušenosti s touto aplikací budou získávány během provozu v létě 2014.

Závěr

Systém TRITONTM je v současné době nainstalován a úspěšně provozován na ÚV Štítná nad Vláří (2 ks filtrů v roce 2010) a ÚV Kroměříž (2 ks filtrů v roce 2012, 2 ks filtrů v roce 2013) a po prvních testech ÚV Hradec Králové (4 ks filtrů říjen 2013). Dále je tento drenážní systém navržen v projektové dokumentaci ÚV Hvězdička, ÚV Mokošín, ÚV Valašské Meziříčí, ÚV Plav, ÚV Březovice, ÚV Osuské (SR).


Autori: Ing. Boráň Jaroslav, Ph.D., Novotný Václav, Ing. Humený Dušan, MBA, Ing. Adler Pavel, CSc., Ing. Pavel Král, Ph.D.

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
7 + 9 =
Odoslanie formulára

Priemyselné utierky

MEWA - priemyselne_utierky