Zaawansowane układy pomiarowe marki WTW na zmodernizowanej Oczyszczalni Ścieków w Laskach

Oczyszczalnia Ścieków Gminnego Zakładu Oczyszczania Ścieków w Małobądzu (GZOŚ), znajduje się w Laskach, w Gminie Bolesław (powiat olkuski). Miejscowość leży w Małopolsce Zachodniej, pomiędzy Krakowem a Katowicami. Bardzo dobra lokalizacja przy DK94 wpływa na migracje mieszkańców z okolicznych aglomeracji. A to z kolei przekłada się na powstawanie nowych działalności w branżach usługowych oraz bardzo dynamiczny rozwój lokalnej gospodarki. 

Powyższe czynniki spowodowały konieczność rozbudowy sieci kanalizacyjnej, co w efekcie doprowadziło do modernizacji, oddanej w 2003 roku, oczyszczalni ścieków i finalnie zwiększono jej przepustowość z 633 m^3/dobę do 1000 m^3/dobę. W chwili obecnej, całkowita długość sieci wynosi blisko 68 km i wyposażona jest w 14 przepompowni. Należy dodać, że w związku z przyłączaniem kolejnych miejscowości i zakładów przemysłowych, sieć cały czas się rozrasta. Kolejnymi czynnikami, które wpłynęły na decyzję o konieczności zmodernizowania obiektu, były potencjalne zmiany w przepisach, dotyczących jakości ścieków oczyszczonych, które mogą pojawić się na przestrzeni kolejnych lat oraz poprawa energochłonności obiektu.

Materiały własne GZOŚ

Systemy pomiarowe WTW

Dzięki przyszłościowemu myśleniu i wyborowi odpowiednich systemów pomiarowych marki WTW, władze zakładu już dziś są przygotowane na takie zmiany. Rozpoczęta w 2018 r. częściowa wymiana urządzeń pomiarowych, pozwoliła małym nakładem środków na przygotowanie się do pełnej modernizacji i znaczne usprawnienie działania obiektu. Galwaniczne sondy tlenowe TriOxmatic marki WTW, pracujące od powstania obiektu, zostały zastąpione nowoczesnymi, bezobsługowymi sondami optycznymi FDO tej samej firmy. Efektem tego zabiegu, było znaczne usprawnienie eksploatacji (brak konieczności uciążliwych wymian elektrolitu i membran) i zwiększenie dokładności pomiaru. Dzięki tej zmianie, zauważono już pierwszy pozytywny aspekt, jakim były oszczędności związane z ograniczeniem zużycia energii elektrycznej. Kolejnym etapem było dołożenie pomiaru stężenia osadu w reaktorach biologicznych oraz pomiaru mętności i pH na ściekach oczyszczonych. Do tego celu wykorzystano sondy Visolid i Visotrub z automatycznym, bezobsługowym systemem czyszczenia, opartym na ultradźwiękach oraz sondę Senso- Lyt.

Kolejna faza modernizacji

W następnej fazie modernizacji, wymieniono analogowe przetworniki pomiarowe na nowoczesne, cyfrowe przetworniki DIQ/S 284-EF, wyposażone w protokół komunikacyjny Ethernet oraz darmowy web server. Wspólnie z pracownikami GZOŚ w Małobądzu, przygotowano odpowiednią infrastrukturę techniczną i telekomunikacyjną, która w rezultacie pozwoliła na śledzenie on-line parametrów pracy reaktorów biologicznych i wylotu ścieków oczyszczonych. Przetworniki zostały wpięte do Internetu, a dzięki przydzieleniu stałego adresu IP, użytkownik ma całkowicie darmowy dostęp do wszystkich pomiarów WTW, za pomocą m.in. smartfona, przy użyciu dowolnej przeglądarki internetowej. To co wyróżnia rozwiązania WTW, to brak abonamentu i ukrytych opłat – dostęp jest w pełni darmowy, pod warunkiem posiadania połączenia internetowego. Zaimplementowane rozwiązania pozwalają monitorować procesy w oczyszczalni ścieków, zarówno przez pracowników znajdujących się na terenie obiektu, jak i kierownika GZOŚ, z oddalonej o kilka kilometrów siedziby jednostki. Dzięki temu, kontrola może się odbywać „przed monitorem”, a nie jak wcześniej, fizycznie w obiekcie. Umożliwia to dużo szybsze wychwycenie nieprawidłowości pracy oczyszczalni i reagowanie na zaistniałe problemy. Zaawansowane technologie w praktyce służą m.in. przewidywaniu awednak dopiero wsparte wiedzą i kompetencją obsługujących urządzenia pracowników, należycie spełnią swoje zadanie. 

Przetwornik pomiarowy 284 WTW zainstalowany na Reaktorze Biologicznym

Gruntowna modernizacja oczyszczalni ścieków w Laskach, rozpoczęła się w 2020 roku i zakończyła w listopadzie 2021. Tego zadania podjęła się, doświadczona w branży Wod-Kan, firma Otech sp. z o.o. z siedzibą w Gorlicach, która złożyła najkorzystniejszą ofertę. 

Wszystkie wykonane roboty zostały ujęte w rozliczeniu końcowym, zamykając się w kwocie całkowitej 6.859.510,78 zł netto (8.437.198,26 zł brutto). Rozbudowa i modernizacja oczyszczalni ścieków w Laskach, finansowana była z pożyczki z Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Krakowie a także z Rządowego Funduszu Inwestycji Lokalnych oraz Gminy Bolesław. Pozyskanie środków było możliwe dzięki wsparciu ze strony samorządu, na czele z Wójtem Gminy Bolesław, panem Krzysztofem Dudzińskim. Istotnym elementem prac była modernizacja systemu AKPiA oraz sterowania. Wspomniane wcześniej, istniejące 4-kanałowe przetworniki pomiarowe marki WTW na reaktorze I i II, zostały rozbudowane o sondy jonoselektywne do pomiaru Azotu Amonowego i Azotu Azotanowego oraz sondy do pomiaru poziomu rozwarstwienia osadu IFL, zainstalowane w osadnikach wtórnych.

Innowacyjne rozwiązania

Powyższe pomiary zostały użyte we wspomnianym Nadrzędnym Systemie Sterowania (NSS), który został opracowany przez firmę Otech sp. z o.o., w oparciu o wytyczne kierownika GZOŚ oraz firmy Xylem (właściciela marki WTW). System ma zapewnić optymalizację pracy pod kątem zużycia energii oraz poprawy parametrów biologicznych. „Z punktu widzenia obecnej sytuacji na rynkach energii oraz galopującej inflacji, inwestycja w systemy, które mogą pomóc zmniejszyć koszty związane z oczyszczaniem ścieków, była bardzo dobrą decyzją” – mówi kierownik GZOŚ.

Sterownie procesem biologicznymopiera się o 4 tryby: 

• NSS, działający w oparciu o sondy jonoselektywne Varion, mierzące NH4-N oraz NO3-N, sondy tlenu FDO oraz z uwzględnieniem skanującej sondy Carbovis, mierzącej ChZT, steruje za pomocą falowników dmuchawami napowietrzania i przepustnicami przy uwzględnieniu procesu recyrkulacji zewnętrznej i wieku osadu.
• Tlenowy – w oparciu o pomiary stężenia tlenu, gdzie regulacja ilości powietrza doprowadzanego do stref napowietrzania, odbywa się poprzez utrzymywanie zadanego przez operatora stężenia tlenu. Regulacja stężenia tlenu, realizowana jest za pomocą sond tlenowych FDO, zainstalowanych w strefach napowietrzania.
• Czasowy – czas pracy i przerwy dmuchaw zadawany przez operatora.
• Ręczny – ręczne załączanie dmuchaw przez operatora. 

Dzięki sondzie On-Line, zainstalowanej w komorze rozdziału, system odczytuje parametr i przy przekroczeniu wartości granicznej, wprowadza polecenie uruchomienia dmuchaw napowietrzających na maksymalnych możliwych wydajnościach. Rozwiązanie to pozwala przygotować reaktor na przyjęcie zwiększonego ładunku zanieczyszczeń, a co za tym idzie zapobiec przyduszeniu osadu czynnego i zachować optymalne warunki dla procesów biologicznych. Dmuchawy wracają do normalnego cyklu pracy dopiero po osiągnięciu zadanej wartości i upływie ustalonego czasu. Dodatkowo przekroczony parametr CHZT, wyzwala alarm w dyspozytorni, dzięki czemu pracownicy zakładu, w danej chwili, mogą wytypować miejsca i zakłady przemysłowe na sieci kanalizacyjnej, które będą wymagały kontroli. Pracownicy GZOŚ mogą pobrać próbki ścieków w terenie i dokonać analizy przy pomocy podręcznego sprzętu laboratoryjnego WTW (fotometr S6 wraz z szybkimi testami na ChZT, przenośny mierniki MULTI 3630 IDS z pomiarami tlenu, pH, Redox i przewodności). 

Nowy reactor biologiczny wraz z osadnikiem wtórnym 

Monitorowanie oczyszczalni 

Stałe monitorowanie sieci wraz z jednoczesnym badaniem próbek ścieków, pozwala zawęzić obszar potencjalnych zrzutów ścieków przemysłowych (podwyższonego ładunku zanieczyszczeń). Profilaktyka połączona z edukacją oraz systematyczne kontrole wśród mieszkańców oraz podmiotów gospodarczych pozwalają zmniejszyć ryzyko stosowania niedozwolonych praktyk. Aby procedura działała bez zarzutu, bardzo ważny jest poprawny odczyt ChZT na sondzie On-Line. Główną przyczyną potencjalnych błędów jest brudzenie się czujnika. Sonda Carbovis wyposażona jest w system czyszczenia ultradźwiękami oraz dodatkowy kompresor do przedmuchu okien pomiarowych. Połączenie tych dwóch metod, daje bardzo dobre efekty w tak trudnym medium, jakim są ścieki surowe, przy jednoczesnym zminimalizowaniu kosztów eksploatacyjnych i nakładu pracy obsługi. Oczyszczalnię Ścieków w Laskach, wyposażono w szereg zróżnicowanych i innowacyjnych pomiarów marki WTW, które w znaczącym stopniu pomogły poprawić pracę obiektu. Przed wirówką dekantacyjną, zainstalowano sondę gęstości Visolid. Kontrola osadu podawanego na wirówkę, pozwala podejmować decyzje odnośnie zmiany ilości polimeru lub wyłączenia energochłonnego urządzenia w najbardziej optymalnym momencie. Sondy rozwarstwienia osadu IFL marki WTW, pozwalają kontrolować poziom w osadnikach wtórych. Na wylocie ścieków oczyszczonych wykonywany jest kontrolny pomiar pH oraz zawiesiny, za pomocą czujników odpowiednio Sensolyt oraz Visoturb. W długofalowej strategii zarządzania oczyszczalnią, GZOŚ planuje wybudowanie zbiornika retencyjnego, który zapewni równomierny dopływ ścieków surowych do reaktorów biologicznych, jak również pozwoli na zabezpieczenie oczyszczalni ścieków przed napływem dużej ilości wód opadowych i roztopowych oraz przed przeciążeniem hydraulicznym osadników wtórnych.

Wybudowanie zbiornika pozwoli w jeszcze lepszy sposób wykorzystać  możliwości jakie daje pomiar ChZT. Zbieranie i analiza danych pozwalają optymalizować procesy biologiczne, które w przypadku oczyszczalni ścieków mają ogromny wpływ na energochłonność zakładu. Ceny energii elektrycznej, na rynku energetycznym, w ostatnim czasie osiągnęły niewiarygodny poziom, W małych oczyszczalniach, takich jak ta w Laskach, na tę chwilę, nieopłacalne jest stosowanie instalacji do produkcji biogazu, podczas fermentacji osadu ściekowego w wydzielonych komorach fermentacyjnych (WKF) lub biogazowni, stąd oszczędności należy szukać w każdym możliwym procesie. Dzięki wykorzystaniu sprzętu pomiarowego marki WTW oraz odważnym decyzjom, podjętym przez władze oczyszczalni, udało się takie oszczędności uzyskać. „Jeśli chcesz czymś dobrze zarządzać, musisz to mierzyć, jeżeli nie mierzysz, to jak chcesz dobrze zarządzać?” – mówi kierownik GZOŚ. 

Źródło: Forum Eksploatatora : E-wydanie