Druhý život čistírny odpadních vod s Foxtrotem

Čistírna odpadních vod je již dlouhou dobu základním vybavením měst a obcí. Firma Teco, a. s., která vyvíjí a vyrábí řídicí systémy – programovatelné automaty Tecomat Foxtrot – byla v minulých letech společně s firmou ASIO a VÚT Brno součástí projektu E-Rex, který si dal za cíl hledat a minimalizovat energetickou spotřebu stávajících čističek odpadních vod. Dalším účastníkem projektu byla obec Moravičany, jejíž čistička byla předmětem měření za provozu a zkoumání všech možností optimalizace.

Obr. 1. Podobných čistíren odpadních vod je v obcích v ČR z nedávné minulosti velké množství; pokud jsou všechny v podobném provozním stavu, jako byla tato v obci Moravičany před zahájením rekonstrukcí, je tu velký potenciál pro úspory a snížení celkové energetické náročnosti

Nakonec se stala i místem, kde se rekonstrukcí částí technologie a nasazením řídicího systému Foxtrot jak na hlavní proces čištění, tak důsledně na všechny ostatní procesy a infrastrukturu objektu dosáhlo snížení celkové spotřeby o třicet procent a řízené časové souběhy umožnily snížit hodnotu hlavního jističe 63 A na 40 A, a to stále ještě „s rezervou“.

Rekonstrukce čistírny odpadních vod byla rozdělena na dvě etapy. V první bylo nasazeno řízení na hlavní technologické linky. Byly nasazeny měniče frekvence na hlavní dmychadla a softstart na dmychadlo kalojemu. To umožňuje eliminovat náběhové proudové špičky a zároveň řídit přísun kyslíku do nádrží přesně podle skutečné potřeby.

Byly nasazeny nové kyslíkové sondy. Vychytávkou bylo to, že Foxtrot je připojením a algoritmicky schopen zpracovat signál z těchto sond přímo, bez dalšího vloženého konverzního převodníku. Bylo doplněno potrubí pro automaticky řízené dávkování vzduchu odděleně do každé nádrže zvlášť. Tento proces byl dosud řešen ručně.

Obr. 2. Biologická čistírna v Moravičanech má dvě nádrže; nově se zde snímá obsah kyslíku v každé z nich zvlášť a podle toho se spouští dmychadla, která jsou největším spotřebičem na ČOV, pouze na nezbytně nutnou dobu a jenom do té nádrže, kde je to potřeba

V rámci nasazení byly testovány i mezní a havarijní stavy, např. dmychadel, která: jsou pro udržení života bakterií v nádržích zásadní. Samozřejmostí je měření denního i celkového průtoku vody čistírnou.

V druhé etapě se přistoupilo k instalaci FVE (fotovoltaické elektrárny), která dále snižuje spotřebu nakupované elektrické energie. Systém Foxtrot má pod kontrolou i tuto část a hlídá, aby žádná energie nepřetékala zpátky do sítě. Je bráno v úvahu HDO, tedy řízení nízkého a vysokého tarifu, takže Foxtrot má šanci další optimalizace podle okamžité časově proměnné ceny energie.

Při instalaci nového přívodního pole v druhé etapě se na řízení připojovaly i přímotopy, bojlery, zásuvky a světla. Takže i tato infrastruktura se stala řízenou. Vyhodnocovat lze hodinovou, denní, měsíční i roční spotřebu a přitom ji v reálném čase řídit a operativně omezovat tak, aby nepřesáhla limit hlavního jističe.

 
Obr. 3. Nový řídicí systém čistírny na bázi systému Foxtrot poskytuje všechna data a ovládání na dotykové obrazovce hlavního rozváděče; ty samé vizualizace a možnosti ovládání jsou dostupné vzdáleně a kdykoliv na mobilním telefonu nebo na PC s běžným webovým prohlížečem; čistírna je připojena na internet; optimalizován je tak i proces osobního dohledu obsluhy

Obsluha má příchodové a odchodové tlačítko, kterým ovládá osvětlení (včetně zpožděného zhasnutí po odchodu) a zásuvky. To jsou funkce a možnosti, které si Foxtrot do těchto průmyslových aplikací přináší svou nabídkou vstupů a výstupů původně navržených pro instalace v budovách a v rodinných domech. Takže vyhodnocení teplot v rozvodně a hale a následné řízení přímotopů na ČOV podle přítomnosti obsluhy a teplot už jde nad rámec standardu vyžadovaného pro takové průmyslové prostory, kterými čistírna odpadních vod bezesporu je.

V další etapě se zatím počítá i s možností připojení záskokového zdroje (generátoru), kdy Foxtrot bude omezovat odběr technologií tak, aby byly zajištěny nejnutnější procesy a přitom s nejmenším možným odběrem.

V případě zájmu provozovatelů čistíren je možné se obrátit na společnost Teco pro informace a doporučení, co by bylo možné v konkrétní ČOV optimalizovat moderním řídicím systémem Foxtrot.

Obrázky 4. a 5. v galerii níže:

Obr. 4. Základem pro optimalizaci spotřeby elektrické energie je průběžné a detailní měření všech jejích parametrů; zde je nasazen elektroměr/kvalitoměr C-EM-0401M, který je nedílnou součástí stavebnicového systému Foxtrot; kromě proudu, napětí, příkonu činného i jalového v každé fázi, měří např. i harmonické zkreslení; lze tak podle něj aktivně kompenzovat účiník, nebo diagnostikovat závady třeba na dmychadlech nebo měničích frekvence, pokud začnou generovat zpětně do sítě vyšší harmonické složky

Obr. 5. Interpretace dat v živých grafech zpracovaná přímo Foxtrotem bez dalších mezistupňů, je jedna z jeho technických výhod při jeho nasazení na řízení podobných průmyslových technologií