+ 386 (01) 56 15 200 info@alpeng.si

Primerjava obratovanja komunalnih čistilnih naprav

Ključne besede: čistilne naprave, čiščenje odpadnih voda, komunalna čistilna naprava, monitoring, obratovanje, učinek čiščenja keywords: monitoring, municipal wastewater treatment plant, treatment effect treatment plant operation, wastewater treatment

V članku so predstavljene ugotovitve analiz obratovanja nekaterih komunalnih čistilnih naprav v Sloveniji. Analiza je bila izvedena v sklopu diplomskega dela Anice Jovandarić na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo v Ljubljani, pod mentorstvom izr. prof. Andreje Žgajnar Gotvajn. V analizi smo primerjali letne monitoringe 17 komunalnih čistilnih naprav za leto 2011 in 2012, projektirano in dejansko porabo električne energije. Ker namen tega članka ni izpostavljanje posameznih čistilnih naprav, temveč samo splošna primerjava obratovanja, imen analiziranih komunalnih naprav ne navajamo.

In the paper we present an analysis of operation of some waste water treatment plants in Slovenia. The paper is based on the graduate thesis of Anica Jovandarić at the Faculty of chemistry and chemical engineering. The thesis advisor was assoc. prof. dr. Andreja Žgajnar Gotvajn. The analysis included designed and actual electricity usage from annual monitoring reports of 17 municipal treatment plants for 2011 and 2012. The names of the treatment plants are not listed, as the purpose of this paper is to show general trends.

 

Uvod

V preteklih dvajsetih letih smo v Sloveniji zgradili precej novih oziroma rekonstruiranih komunalnih čistilnih naprav. Ker v Sloveniji ni urejeno sistematično zbiranje informacij o obratovanju komunalnih čistilnih naprav, smo opravili analizo in primerjavo obratovanja nekaterih.

Analizirali smo podatke uradnih monitoringov za leto 2011 in 2012 za 17 čistilnih naprav, zmogljivosti od 2.300 do 85.000 PE in podatke o projektirani in dejanski porabi električne energije. Analiza ZV tabeli 1 so prikazani podatki o povprečnih letnih vrednostih parametrov iztoka iz čistilnih naprav za leto 2011 in v tabeli 2 so prikazani podatki o povprečnih letnih vrednostih parametrov iztoka iz čistilnih naprav za leto 2012.

komunalna čistilna naprava dejanska obremenitev (%) neraz. snovi (mg/l) bpk5 (mg/l) kpk (mg/l) nh4-n (mg/l) n skupni (mg/l) p skupni (mg/l) n skupni zmanjšan. (%) pskupni zmanjšan. (%)
1)
CČN 1 74 5,3 4 21,79 4,68 6,6 0,6 83,57 90,04
CČN 2 79 217 93 318 16,6 29,8 4,78 28,37 26,75
CČN 3 67,7 5,9 77 105 2,98 13,45 1,49 51,72 55,19
CČN 4 59,1 10,5 10 23 0,19 3,5 2) 87,1 2)
CČN 5 109,9 0,5 5 12 0,34 5,2 0,8 88,18 89,39
CČN 6 52,5 98,7 22 112 2,92 11,5 3,2 63,23 16,89
CČN 7 77,4 44,8 13 74 1,62 9,3 1,82 93,4 95,04
CČN 8 98,7 2,6 8 23,5 0,86 2,3 0,64 96,02 93,79
CČN 9 8,6 33,5 4 29 1,61 6,4 2,02 80,88 42,88
CČN 10 75,9 4,2 10 38 1,46 7,1 2,22 86,61 75,52
ČN 12 2) 17,05 15,3 79,25 24,4 35,25 4,15 13,5 24,5
ČN 13 261,6 30,2 6,6 42,5 0,83 4,9 1,64 88,49 25
CČN 14 126,8 11,6 4,1 53 4,3 9,4 2) 72,1 2)
CČN 15 42,2 1,9 6 20 0,24 6,3 2) 64,13 2)
ČN 16 44,9 5,7 8 33,75 0,78 9,8 2) 88,91 2)
ČN 17 77,7 39,6 44 115 25,2 29,1 3,1 58,1 72,9
Tabela 1: Povprečne letne vrednosti parametrov iztoka iz naprav v letu 2011
1) izraženo v odstotku projektirane biokemijske obremenitve (BPK5)
2) ni meritev


Analiza je pokazala zelo velika nihanja dotokov na naprave. Ta nihanja se ne odražajo samo v spremembah dotoka na naprave, ampak tudi in predvsem v zelo velikih nihanjih snovnih koncentracij dotoka. Ugotovili smo, da velika nihanja niso prisotna samo pri napravah, ki so priključene na mešan sistem kanalizacije, temveč tudi pri napravah, kjer naj bi bil sistem kanalizacije ločen. To kaže na dejstvo, da so v ločenih sistemih kanalizacij prisotne meteorne vode in da razbremenjevanje deževnih dotokov pri mešanih sistemih kanalizacije ni ustrezno urejeno.

Pri nekaterih napravah so opazne zelo velike razlike v obremenitvi. Pri CČN 13 je bila biokemijska obremenitev v letu 2012 kar devetkrat večja kot v letu 2011 (2011– biokemijska obremenitev približno 28 %, 2012 približno 260 %). Velika nihanja v obremenitvi so bile tudi na CČN 5 (2011– biokemijska obremenitev približno 110 %, 2012 približno 40 %) ter na CČN 7 (2011– biokemijska obremenitev približno 77 %, 2012 približno 48 %). Pri večini analiziranih komunalnih čistilnih naprav je  bila vsebnost NH4-N na iztoku pod 1 mg/l, kar pomeni, da se upravljavci naprav ne ukvarjajo z optimizacijo delovanja le-teh. Z optimizacijo prezračevanja in vodenjem procesa z nekoliko višjo koncentracijo NH4-N na iztoku (med 2 in 5 mg/l) bi namreč lahko varčevali pri porabi električne energije in kljub temu dosegali mejne vrednosti parametra.


Slika 1: Čistilna naprava Gornja Radgona (avtor: Dušan Gajšek)

komunalna čistilna naprava dejanska obremenitev (%) neraz. snovi (mg/l) bpk5 (mg/l) kpk (mg/l) nh4-n (mg/l) n skupni (mg/l) p skupni (mg/l) n skupni zmanjšan. (%) pskupni zmanjšan. (%)
1)
CČN 1 81,3 6,9 5,13 21,83 2,03 6,9 0,69 84,59 88,93
CČN 2 105 44,2 13,92 70 1,92 6,6 2,23 86,35 76,4
CČN 3 73,7 7,3 7 36 2,28 12,1 1,31 35,55 48,96
CČN 4 53,7 5,6 10 31 0,14 4,1 2) 83,25 2)
CČN 5 39,7 3,42 2 19 0,65 3,6 0,83 94,11 2)
CČN 6 32,3 85,1 24 130 2,06 10,2 2,82 66,78 30,58
CČN 7 47,7 11,8 3,12 27,92 0,51 3,9 0,76 92,55 96,19
CČN 8 114,8 2,5 7 26 0,59 2,3 1,79 96,71 79,81
CČN 9 13,9 18,3 2,63 27 0,6 5,08 1,38 81,54 49,61
CČN 10 100,4 4,4 7 32,7 1,1 3,1 1,8 94,6 88,9
ČN 12 74,8 5,8 5 20 0,25 5,8 0,71 82,1 84,5
ČN 13 90,2 2) 2) 2) 0,49 3,7 0,55 90,12 92,19
CČN 14 28,2 3,9 2 27,67 0,57 4,7 2) 92,75 2)
CČN 15 121,7 10,4 7 28 7 9,7 1,1 63,7 71,3
ČN 16 52,1 5,6 8 35 0,12 5,6 2) 94,88 2)
ČN 17 77,8 125,6 111 347 36,2 46,2 6,9 43,3 42
Tabela 2: Povprečne letne vrednosti parametrov iztoka iz naprav v letu 2012
1) izraženo v odstotku projektirane biokemijske obremenitve (BPK5)
2) ni meritev


Slika 2: Čistilna naprava Maribor (avtor: Dušan Gajšek)

komunalna čistilna naprava dejanska obremenitev (%) projektirana poraba električne energije (kWh/leto) dejanska poraba električne energije (kWh/leto) projektirana specifična poraba električne energije (kWh/leto) dejanska specifična poraba električne energije (kWh/leto)
1)
CČN 1 81,3 3.655.840,00 2.641.650 43,01 38,23
CČN 2 105 3.974.485,00 2.074.032 58,45 29,05
CČN 4 53,7 1.350.500,00 653.895 32,15 28,97
CČN 5 39,7 3) 1.610.000 3) 96,51
CČN 6 32,3 1.794.340,00 1.150.492 54,4 107,98
CČN 7 47,7 1.232.970,00 568.606,00 44,03 42,6
CČN 8 2) 114,8 882.935,00 424.804,00 38,39 16,09
CČN 11 74,8 377.045 250.776,00 29 25,79
CČN 13 28,2 496.035,00 266.181,00 51,67 98,43
CČN 14 121,7 387.265,00 262.122,00 86,06 47,87
CČN 15 3) 269.005,00 154.000,00 67,25 3)

Tabela 3: Energetska učinkovitost čistilnih naprav v letu 2012
1) izraženo v odstotku projektirane biokemijske obremenitve (BPK5)
2) upravljavec domneva, da je poraba električne energije manjša zaradi zamenjave membran prezračevalnih
elementov in krajšega delovanja strojnega zgoščanja (zaradi menjave polielektrolita se je čas obratovanja
centrifuge skrajšal iz 16 na 8 ur)
3) ni podatkov
Analiza je pokazala zelo velike razlike energetske učinkovitosti med posameznimi komunalnimi čistilnimi
napravami. Najnižja specifična poraba električne energije je bila na CČN 8 (16,09 kWh/PEleto) pri 115 % obremenitvi
naprave glede na projektirano biokemijsko obremenitev. To je nizka specifična poraba električne
energije in je blizu najnižje možne specifične porabe električne energije. Tako ugodno vrednost lahko
povežemo z veliko biokemijsko obremenitvijo naprave in majhnim deležem tujih vod v dotoku na napravo.
Najvišja specifična poraba električne energije pa je bila na CČN 6 (107, 98 kWh/PEleto) pri 32,3 % obremenitvi
naprave glede na projektirano biokemijsko obremenitev. Ta specifična poraba električne energije
je zelo visoka. Vzrok zanjo je velika višina črpanja dotoka, majhna biokemijska obremenitev naprave in zelo
razredčen dotok.

V tabeli 3 so zbrani podatki o projektirani in dejanski porabi električne energije, ki smo jih za lažjo primerjavo preračunali na specifične vrednosti glede na dejansko obremenitev v kWh/PE na letni ravni.


Slika 3: Čistilna naprava Litija (avtor: Dušan Gajšek)

Zaključek

Iz rezultatov analiz obratovanja je razvidno, da je bila biokemijska obremenitev pri večini analiziranih komunalnih čistilnih naprav manjša od projektiranih vrednosti.

Evidentne so precejšnje spremembe biokemijske obremenitve analiziranih komunalnih čistilnih naprav v analiziranem obdobju. Domnevamo, da so vzroki tako velikih sprememb lahko naslednji:

  • pomanjkljiva ali celo napačna ocena potrebne zmogljivosti komunalnih čistilnih naprav,
  • pomanjkljivi podatki o sistemu kanalizacije (v Sloveniji se marsikateri sistem kanalizacije obravnava kot sistem ločene kanalizacije, dejansko pa gre zaradi neustreznega projektiranja in izvedbe za mešan sistem kanalizacije),
  • neustrezna izvedba razbremenjevanja deževnih pretokov.


Analiza energetske učinkovitosti je pokazala velike razlike med analiziranimi napravami.

Pri sedmih napravah je bila specifična poraba el. energije manjša od projektirane, pri dveh je bila večja, pri dveh pa primerjava zaradi pomanjkanja podatkov ni bila možna.
Pri večini analiziranih komunalnih čistilnih naprav smo opazili, da bi z zmanjšanjem prezračevanja bioloških bazenov lahko nekoliko zmanjšali porabo el. energije.

Na koncu naj opozorimo še na vprašljivo verodostojnost rezultatov meritev obratovalnih monitoringov. V Sloveniji se meritve obratovalnih monitoringov izvajajo v vnaprej dogovorjenih terminih in zato lahko po naši presoji upravljavci komunalnih čistilnih naprav prilagajajo obratovanje naprav tako, da dosegajo višje učinke čiščenja. V Sloveniji ni urejena statistična obdelava podatkov obratovanja komunalnih čistilnih naprav. Podatki o emisijah v vode iz čistilnih naprav, ki se zbirajo v spletnem pregledovalniku na portalu Agencije RS za okolje, so neustrezno prikazani in so zato za statistično obdelavo neuporabni.

Literatura:
A.Jovandarić, diplomsko delo; Pregled obratovanja komunalnih čistilnih naprav s primerjavo dejanskih in projektiranih vrednosti parametrov na iztoku, UL FKKT, junij 2016.