Drechsler Josef

Vedoucí/Supervisor

Doc. Ing. Nina Strnadová, CSc.

Jazyk/Language

Czech

Abstrakt

Cílem disertační práce bylo nalézt a ověřit nové postupy, které povedou k zefektivnění procesu úpravy vody při instalaci membránové filtrace. Hlavním objektem, na kterém probíhaly provozní zkoušky, byla úpravna vody Březová u Karlových Varů, kde byl osazen ultrafiltrační stupeň s kapacitou 350 l·s-1. Jedná se o dosud největší instalovanou membránovou technologii na úpravu pitné vody v České republice.
Zapojení membránové technologie do procesu úpravy vody splní očekávání a přinese maximální efekt pouze v případě, kdy se podaří vytvořit optimální podmínky pro provoz membrán a vytvořit rovnováhu v celém procesu úpravy vody. Po vyhodnocení několikaletého provozu ultrafiltračního stupně ÚV Březová byly navrženy a odzkoušeny postupy, které mohou zvýšit celkovou účinnost úpravy vody. Pro jejich vzájemné porovnání byly v surové i upravené vodě hodnoceny nejen skupinové ukazatele organických látek, ale zkoumán byl i charakter těchto látek, včetně distribuce zjevných molekulových hmotností i fluorescenční EEM spektra. Z dalších metod byla posuzována agregace částic v provozu nebo hydrobiologické obrazy vstupní i upravené vody. Zároveň byl porovnán povrch filtračních materiálů (pískové filtrace i membránové filtrace) pomocí elektronového mikroskopu a prvkové analýzy. Některé postupy měly minoritní účinnost, např. předoxidace pomocí manganistanu draselného se ukázala jako málo efektivní. Jiné postupy nebyly preferovány provozovatelem, např. použití síranu železitého v primárním stupni. Provozovatel se obával velkého množství těžkých kalů, které je nutné transportovat kanalizačním systémem na čistírnu odpadních vod. Je nutné poznamenat, že metoda nedosahovala ani významně vyšších účinností odstranění organických látek.

Metoda vysokých dávek síranu hlinitého, také nebyla vhodným řešením, vyústila především ve zvýšení koncentrace zbytkového koagulantu v upravené vodě, vyšší produkci kalu a neměla žádný vliv na další snížení koncentrace organických látek v upravené vodě. 

Jako efektivní se však ukázala tzv. dvoufázová koagulace. Hlavní myšlenkou metody je v první fázi dlouhodobé nepředávkování koagulačního stupně síranem hlinitým, a v druhé fázi využití možnosti tzv. in-line koagulace, s nízkou dávkou síranu železitého při nižší hodnotě pH. Tím, je v celém technologickém procesu využito kombinace výhod dvou základních koagulantů při různých hodnotách pH s výsledkem významného zvýšení kvality upravené vody i stability membránového stupně. 

Abstract

This dissertation thesis aims to find and develop new procedures that will improve the water treatment process with ultrafiltration unit. The main location where the operational tests took place was at the Water Treatment Plant in Březová, situated near Karlovy Vary, where was installed an ultrafiltration stage with the capacity of 350 l·s-1. This is still the largest installed membrane technology for drinking water treatment in the Czech Republic.

The membrane technology contribution in a water treatment process will meet desired expectations and maximum effect only if it is possible to create optimal conditions for the membrane operation and to create balance in the entire water treatment process. After evaluating several years of operation of the ultrafiltration stage at the Březová Water Treatment Plant, procedures were designed and tested that can maximize water treatment overall efficiency. 

To compare and evaluate raw and treated water, not only group indicators of organic substances was assessed, but measured and examined was also the character of these substances, including the distribution of apparent molecular weights and the fluorescence EEM (excitation-emission matrix) spectra. In another method was compared the aggregation of particles in-process and hydrobiological images of raw and treated water. At the same time, the surface of filtration materials (sand filtration and membrane filtration) was compared using an electron microscope and elemental analysis.