Zvýšení účinnosti lapáku písku díky nastavitelnému zubovému kompresoru

Od svého prvního uvedení do provozu v roce 1993 používala městská čistírna odpadních vod v dánském městě Kerteminde provzdušňovaný lapák písku. Při přečerpávání písku z kanálu pískového lapáku však docházelo k problémům, protože písek se stával kompaktním a mamutové čerpadlo ho pak nedokázalo odstranit. Problém byl vyřešen, když závod nainstaloval zubový kompresor MINK od společnosti Busch Vacuum Solutions, protože kompresor je tlakově řízený a automaticky zvyšuje tlak takovým způsobem, aby se zvedal zhutněný písek ze dna komory.

Proces čištění odpadních vod

Provzdušňované lapáky písku jako první stupeň čištění v čistírnách odpadních vod jsou důležitým procesním krokem pro optimální a hospodárné čištění odpadních vod. Separace písku a dalších minerálních materiálů chrání následné procesy čištění před poškozením oděrem, ucpáním a v konečném důsledku před usazeninami. Systém odstraňování písku v městské čistírně odpadních vod v Kerteminde, městečku na dánském ostrově Funen, je vybaven kompresorem, který slouží ke dvěma účelům. Při běžném provozu provzdušňuje odpadní vodu v lapáku písku pomocí trysek připevněných ke dnu. Proud vzduchu cirkuluje odpadní vodou, čímž se mechanicky oddělí písek od plovoucích látek, jako je tuk a olej, a dalších organických suspendovaných látek v odpadní vodě. Stejný kompresor se používá také k dodávce stlačeného vzduchu do mamutového čerpadla, které se používá k vysávání písku z kanálu pískového lapače a jeho přivádění do sběrné nádrže.

Z hlediska kapacity je čistírna odpadních vod Kerteminde dimenzována na ekvivalent populace (PE) 25.000. Po spuštění v roce 1993 byl lapák písku zásobován stlačeným vzduchem z turbodmychadla. Toto dmychadlo vytvořilo maximální přetlak 0,6 bar, který byl dostatečný pro cirkulaci odpadní vody a oddělování písku a tuku. Provozní manažer Erland Rasmussen (obr. 1) však řešil jiný problém. Písek nahromaděný v kanálu pískového lapáku se stával kompaktním, což znamenalo, že se přilepil ke dnu a nemohl být odsáván mamutovým čerpadlem, protože přetlak turbodmychadla byl příliš nízký. Tento problém se projevoval zejména při dešti, který zvyšoval množství písku v odpadní vodě. Písek bylo možné odstranit pouze vypnutím lapáku písku, ručním uvolněním nánosů písku a jejich následným odčerpáním pomocí sací cisterny. Tato práce často trvala jeden až dva dny, kdy byl lapák písku mimo provoz. Kromě toho byly náklady na provedení těchto prací externí společností obrovské, a to i proto, že tento proces musel být prováděn několikrát ročně.

Kompresorové řešení Busch a jeho výhody

Erland Rasmussen hledal lepší řešení a v roce 2014 se obrátil na specialisty na vakuum a přetlak ve společnosti Busch Vacuum Solutions. Stávající turbodmychadlo bylo nahrazeno zubovým kompresorem MINK (obr. 2) od společnosti Busch. Tento zubový kompresor je frekvenčně řízený,což umožňuje měnit přetlak změnou otáček. Jeho princip fungování umožňuje provozovat zubový kompresor MINK v rozsahu 20 až 60 Hz, čímž pokrývá rozsah přetlaku 0,4 až 2,5 bar. Pomocí řídicího systému PLC je kompresor naprogramován tak, aby po dobu 40 minut provzdušňoval lapák písku (obr. 3) a následně cirkuloval odpadní vodu. Erland Rasmussen vypočítal 0,6 baru jako ideální přetlak pro zajištění optimální separace písku a tuku. Tento tlak poté naprogramoval do systému. Po uplynutí 40 minut se ventily automaticky přepnou a zubový kompresor MINK zvýší přetlak na 2,5 baru (obr. 4). Tím se uvolní písek na dně lapáku písku a promíchá se, což umožňuje snadné a bezpečné nasátí pomocí mamutového čerpadla a převod do skladovací nádoby. Po pěti minutách odsávání písku se řídicí jednotka provzdušňovacího systému přepne zpět do standardního režimu pro oddělování písku a tuku.

Erland Rasmussen si všiml další výhody. Zubový kompresor MINK vyžaduje mnohem méně elektřiny než staré turbodmychadlo. Zubový kompresor MINK je vybaven motorem o výkonu 9 kW. Tohoto jmenovitého proudu dosahuje pouze krátce během náběhové fáze režimu 2,5 baru, která trvá pouhých pět minut. Během 40minutového standardního režimu s přetlakem 0,6 baru potřebuje motor pouze zlomek této jmenovité hodnoty. Pro obsluhu čistírny odpadních vod to znamená, že kromě eliminace nákladů na ruční odstraňování písku, nové řešení také umožnilo snížit náklady na energii. Erland Rasmussen vysvětluje, že zubový kompresor MINK je také výrazně tišší než staré turbodmychadlo, protože má mnohem nižší otáčky.