Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Účinné a hospodárné zpracování kalů

Zpracování a likvidace kalů jsou stále důležitějšími obory, protože v současnosti vzniká velké množství průmyslových i komunálních odpadů a ukládání kalů je stále nákladnější. Vlivem neefektivního zpracování kalů se zhoršuje kvalita vypouštěné vody, kal obsahuje malé množství pevných částic, rostou náklady na jeho likvidaci, nebo je dokonce nutné ho dále zpracovávat. Náprava nedokonalého zpracování kalů také odebírá prostředky určené k realizaci jiných důležitých projektů. Proto je z hlediska nákladů i ochrany životního prostředí velmi důležité postupy zpracování kalů optimalizovat.
 
Než se začalo používat elektrokinetické odvodňování, bylo možné dosáhnout potřebné suchosti kalu (podílu pevných částic na celkové hmotě) 15 až 35 % pouze tepelným zpracováním, které je energeticky i investičně náročné. Spotřeba energie byla snížena až zavedením nové technologie odvodňování.
 
Společnost Elcotech z Montrealu (Kanada) je přední společností ve využívání elektrokinetických metod v oblasti ochrany životního prostředí i v průmyslu. Specializuje se na vývoj nových postupů elektrického odvodňování a elektrokoagulace, které splňují požadavky na ochranu životního prostředí a úsporu energie uplatňované ze strany státní správy i průmyslových podniků.
 

Princip odvodňování

Postup elektrického odvodňování vyvinutý společností Elcotech využívá jednak elektroosmózu, jednak působení vypočítaného mechanického tlaku na kal. Elektrické odvodňování je uzavřený proces optimalizovaný z hlediska spotřeby energie. Díky novému principu elektrického odvodňování kalů dokázala společnost kaly úspěšně dekontaminovat a zvýšit suchost mechanicky zpracovaných kalů až na 50 %. Ve srovnání s dřívějším tepelným zpracováním je tento postup energeticky velmi efektivní. Zmenšením objemu kalů nová metoda výrazně snižuje náklady na likvidaci, zejména na dopravu a ukládání na skládkách. Dekontaminovaný kal je možné používat i v zemědělství a může být využíván i ke znovouzískávání energie.
 

Výhody nové technologie

Systém Cinetic je milníkem v odvodňování a zároveň i dekonaminaci kalů z městských i průmyslových čističek odpadních vod. Nabízí mnoho výhod, protože mechanické odvodňování dokáže z tekutých kalů uvolňovat vodu relativně snadno a efektivně působením vysokého tlaku a velkého množství koagulačních a flokulačních polymerů. Adsorbovaná voda je však v kalech pevně vázána na pevné částice, a nelze ji mechanickým odvodněním oddělit. Zde nastupuje elektrické zpracování. Kromě odvodňování kalů tato nová technologie současně kal dekontaminuje a v podstatě z něj odstraní patogenní mikroorganismy, jako jsou E. coli, salmonela, enteroviry a paraziti. Zpracovaný kal zpravidla dosahuje v Quebecu hodnocení P1 a v USA třídy A. Ostatní způsoby odvodňování patogenní látky neeliminují.
 
Společnosti Systemex Automation a Rotalec Inc. (partner B&R pro Kanadu) nabízejí úplné spektrum služeb, které společnost Elcotech hledala pro automatizování technologie elektrického odvodňování.
 

Bezdrátové připojení vzdálených vstupů a výstupů

Celý provoz odvodňování je řízen z jediného ovládacího panelu. Tím odpadají náklady na další řídicí jednotky. Vzhledem ke speciálním požadavkům zákazníka jsou moduly I/O připojeny prostřednictvím rozhraní Modbus/TCP. To umožňuje integrovat externí zařízení. Závod je vybudován decentralizovaně, a proto byla kabeláž nahrazena bezdrátovým přenosem. Rozhraní pro jednotlivé provozní komponenty bylo tedy možné umístit na libovolných místech. Všechny diagnostické funkce jsou dostupné z centrální řídicí jednotky, což zjednodušuje spouštění i údržbu provozu. Je-li třeba integrovat další součásti, lze ovládací panel rozšířit o další rozhraní.
 
„Při prvním setkání s pracovníky firmy Elcotech jsme zjistili, že jejich prototyp používá vlastní, firemní řídicí jednotku,“ vysvětluje Karl Vincent, technický ředitel společnosti Systemex. „Jednotka byla navržena pro architekturu master-slave. Využívala jednu hlavní, nadřízenou jednotku a mnoho podřízených systémů a informace byly sdíleny sériovým protokolem. Toto je funkční řešení, ale není příliš pohodlné pro programátory. Bylo obtížné systém zdokonalit kvůli omezenému povolenému počtu uživatelů.“
 
„Klienti jsou velmi citliví na cenu, a tak byly hlavními kritérii společnosti Elcotech efektivita řešení a důraz na vzájemnou propojitelnost,“ pokračuje Karl Vincent. „Věděli jsme o přesně takovém řešení, jaké hledali, a mohli jsme navrhnout hotový výrobek, který je osvědčený a používají ho mnohé firmy v rozličných oborech. Tímto výrobkem je panel B&R Power Panel se vzdálenými vstupy a výstupy X20,“ uzavírá Karl Vincent.
 

Maximální flexibilita

Požadavky na proces zpracování kalů závisejí na tom, pro jaký objem kalů je provoz navržen. Zvolená architektura společnosti B&R dovoluje firmě Elcotech prodávat stroje podle potřeb zákazníků. Typickou jednotku (Cinetik 600) tvoří deset řad anod. Jestliže uživatel potřebuje přidat další řady, komunikační síť si s tímto přírůstkem snadno poradí, stačí jen nepatrně upravit parametry. Elcotech je vedoucí společností v oboru odvodňování kalů, a proto je pro ni klíčová ochrana duševního vlastnictví. Společnost B&R tento požadavek splnila tím, že je uložen jen odladěný spustitelný program, aniž by měl uživatel k dispozici jeho zdrojovou verzi. Řešení umožňuje také dálkovou údržbu strojů Elcotech. Všechny počítače v závodě mohou být jednoduše zapojeny do sítě. Díky tomu lze snadno načítat data z procesu a centrálně řídit na dálku všechna zařízení systému Cinetic.
 
Systémy Cinetic jsou často zaváděny ve velmi drsném prostředí s korozivními plyny, kapalinami a vodou, které mohou nepříznivě ovlivňovat funkci součástí systému. Do těchto podmínek nabízí společnost B&R řadu produktů s krytím IP67, které může provozovatel snadno instalovat a které splňují předpisy Nema 4X (IP67).
 

Shrnutí

Společnosti Systemex, Rotalec a B&R navrhly, nainstalovaly a vyzkoušely automatizační systém pro stroje Elcotech za pouhých několik týdnů. Doba uvedení na trh byla pro společnost Elcotech prioritou a řešení B&R toto kritérium nejen splnilo, ale dokonce předčilo očekávání. I s ohledem na důležitost ochrany duševního vlastnictví vedoucí firmy v oboru elektrického odvodňování může nyní Elcotech své stroje prodávat bez obav z jeho narušení.
 
Obr. 1. Systém Cinetik je často instalován v drsném prostředí a proto má důležitou roli odolnost automatizačních prostředků
Obr. 2. Power Panel je centrálním řídicím stanovištěm celého systému