Komplexní modernizace ÚČOV Praha
Text: Ing. Jiří Rosický Pražská vodohospodářská společnost a.s., foto: Pražská vodohospodářská společnost a.s.
Na Ústřední čistírnu odpadních vod na Císařském ostrově je přiváděno přibližně 96 % odpadních vod z území hlavního města Prahy. Ročně vyčistí více než 100 mil. m3 odpadních vod od zhruba 1,4 mil. obyvatel. To představuje přibližně 14 % obyvatel České republiky. V budoucnu se očekává nárůst na 1,6 mil. obyvatel. Praha je z tohoto hlediska naším největším zdrojem odpadních vod. Logickým důsledkem je skutečnost, že modernizace ÚČOV vyžaduje značné finanční prostředky.
Nedostatečné investice byly v minulosti limitujícím faktorem a důvodem, proč schopnost ÚČOV čistit odpadní vody na požadovanou úroveň zaostávala za potřebami města i aktuální národní a evropskou legislativou. Jestliže v posledních zhruba třiceti letech byly čistírny odpadních vod v České republice budovány nebo rekonstruovány a modernizovány s významnou dotační podporou, pro hlavní město Prahu zůstala vzhledem k jejímu statutu „bohatého“ evropského regionu tato cesta uzavřena. Zásadní modernizaci své čistírny musí provést a provádí výhradně z vlastních finančních zdrojů.
Základní koncepce modernizace a rekonstrukce čistírny odpadních vod ze šedesátých let minulého století byla stanovena v roce 2004. Trvalo dalších 11 let, než byla zahájena stavba první zásadní etapy – Nové vodní linky. Celá přestavba a modernizace bude podle současného časového plánu probíhat zhruba do roku 2030. Základní koncepcí správně nastavená etapizace, a její průběh rozložený do poměrně dlouhého časového období, má i svou pozitivní stránku. U jednotlivých etap je možné při jejich vlastní detailní přípravě volit technická řešení ve vazbě na aktuální poznání v oblasti nastavení a řízení technologických procesů čištění odpadních vod a zpracování kalů. V posledním desetiletí k tomu přistupuje potřeba se opravdu reálně vyrovnat s dopady klimatických změn. A v posledních letech nutnost řešit energetickou optimalizaci, jak vlastního provozu celého komplexu ÚČOV, tak v širším kontextu optimalizaci hospodaření s energiemi v rámci infrastrukturního majetku celého hlavního města.
Modernizace a rekonstrukce ÚČOV a její stavby
Hlavním cílem modernizace a rekonstrukce ÚČOV je čistit odpadní vody tak, aby splňovaly náročné podmínky evropské a národní legislativy. Především to znamená zajistit, aby celkový dusík v ročním průměru nepřekročil hodnotu 10 mg/l. Druhým významným cílem je efektivní energetické hospodářství a účinné využití energetického potenciálu celého komplexu.
Prvním krokem bylo rozšíření ÚČOV o Novou vodní linku schopnou převzít čištění 50 % objemu pražských odpadních vod. Stavba s investičními náklady 6,3 mld. Kč dokončená v roce 2018 prošla v následujících letech 2018 a 2021 úspěšným zkušebním provozem a od 1. 1. 2022 je po kolaudaci v provozu trvalém. Zkušební provoz potvrdil plnění parametrů stanovených projektem. Průměrná hodnota celkového dusíku na odtoku za rok 2021 byla stanovena ve výší 8,3 mg/l. Výsledky Nové vodní linky tedy potvrzují schopnost čistit odpadní vody v souladu s návrhovými parametry, dokonce s rezervou, která bude využita při dočasném odstavení Stávající vodní linky po dobu její rekonstrukce a modernizace.
Nová vodní linka je, mimo moderního a účinného technologického procesu čištění odpadních vod, originální i svým stavebním řešením. Je plně zakrytá. Její zařízení jsou z převážné části uložena do uzavřeného železobetonového kontejnmentu chráněného proti účinkům velkých vod, včetně povodně z roku 2002, která byla charakterizovaná jako Q500, tedy pětisetletá voda. Na jeho stropě je vytvořen veřejnosti přístupný prostor, který se postupně stává součástí celkového využití Trojské kotliny jako rekreačního prostoru pro Pražany.
Druhou z hlavních etap je rekonstrukce a modernizace Stávající vodní linky. Ta po dokončení zajistí čištění druhé poloviny odpadních vod z území hlavního města Prahy na stejnou kvalitu vypouštěných vyčištěných odpadních vod jako Nová vodní linka. V současné době je dokončována její projektová příprava a probíhá příprava zabezpečení finančních prostředků. Zadávací řízení na výběr zhotovitele stavby proběhne v roce 2023. Stavba s investičními náklady cca 6 mld. Kč bez DPH bude stejně jako Nová vodní linka jednou z největších vodohospodářských investic nejen v Praze, ale v celé České republice. Zahájena bude v polovině roku 2024 a k uvedení do zkušebního provozu dojde v roce 2028.
Třetí zásadní etapou je modernizace Kalového hospodářství. Zajišťuje zpracování kalů z obou vodních linek a musí zabezpečit zpracování plného objemu separovaných kalů bez přerušení i v době jeho rekonstrukce a modernizace. Technická studie zpracovávaná v tomto roce rozpracuje do podrobného technického řešení vybranou koncepci anaerobní termofilní stabilizace kalů, kdy výstupem z kalového hospodářství bude odvodněný stabilizovaný kal odvážený k dalšímu zpracování mimo Císařský ostrov, a především významné množství bioplynu.
V současné době Kalové hospodářství vyprodukuje až 17,5 mil. m3 bioplynu ročně. Na kogeneračních jednotkách je vyrobeno ročně až 33 tis. MWh elektrické energie. To představuje více než polovinu potřeby celého komplexu ÚČOV. Mimo to je provozem kogeneračních jednotek získána tepelná energie, která plně pokrývá potřebu anaerobní termofilní stabilizace kalů probíhající ve vyhnívacích nádržích. Výpočty provedené v rámci technické studie Kalového hospodářství ukazují, že v budoucnu, po dokončení modernizace Stávající vodní linky, a při možném zpracování části pražských gastroodpadů, může nové Kalové hospodářství produkovat až cca 27 mil. m3 bioplynu. To by mělo umožňovat vlastní produkci elektrické energie až v objemu 54 tis. MWh, a to už je množství, které v podstatě odpovídá potřebě ÚČOV jako celku.
Po technické studii bude následovat standardní předprojektová a projektová příprava. Nejprve v nejbližších dvou letech EIA a dokumentace pro územní rozhodnutí (DUR) a další navazující kroky, které by měly vést k zahájení první části přestavby Kalového hospodářství v roce 2026. Nutnost zachováním kapacity Kalového hospodářství minimálně na současné úrovni po celou dobu přestavby bude vyžadovat etapizaci, zejména v postupném nahrazování vyhnívacích nádrží. Tím bude nutně celou stavbu rozložit do delšího časového období. Dokončení přestavby je uvažováno na roky 2030 až 2032.
Nově řeší Pražská vodohospodářská společnost a.s. pro hlavní město Prahu v rámci koncepce modernizace a přestavby ÚČOV optimalizaci jejího energetického hospodářství. ÚČOV je nejen významným spotřebitelem elektrické energie, ale jak už bylo uvedeno, zároveň je už dnes producentem elektrické a tepelné energie z produkovaného bioplynu. Dalšími možnými zdroji energie je nízkopotenciální teplo z vypouštěných vyčištěných odpadních vod a fotovoltaika instalovaná v budoucnu na jejích vybraných objektech.
Bioplyn získávaný při zpracování čistírenských kalů v současném ročním objemu cca až 17,5 mil. m3 patří mezi významné zdroje obnovitelné energie. Mimo současného využití pro výrobu elektrické energie a tepla je možné jej upravit na BioCNG a využít jako náhradu zemního plynu.
K 1. květnu 2022 byla zahájena realizace Pilotního projektu úpravy bioplynu na biometan. Dokončen a uveden do provozu bude do konce dubna 2023. Pilotní jednotka bude schopna upravit ročně cca 2 mil. m3 bioplynu na přibližně 1,28 mil. m3 biometanu. Ten bude vtlačován do středotlaké plynovodní sítě v Papírenské ulici a z pražské plynovodní sítě odebírán mimo jiné i pro plynem poháněnou automobilovou techniku Pražských vodovodů a kanalizací, a.s., eventuálně dopravní techniku ostatních městských společností. V budoucnu není vyloučeno takto zpracovat a využívat celý produkovaný objem bioplynu. Při komplexním posouzení energetického hospodářství ÚČOV bude však nutné zvažovat i variantu dalšího využití bioplynu pro výrobu elektrické energie a tepla, resp. možnost kombinovaného využití bioplynu pro úpravu na biometan a také pro výrobu elektrické energie a tepla.
Ke komplexnímu využití energetického potenciálu ÚČOV patří záměr vybudovat Energocentrum nízkopotenciálního tepla, které bude získáváno z vypouštěných vyčištěných odpadních vod pomocí tepelných čerpadel. Zaručený denní průměr odtoku vyčištěných odpadních vod z obou vodních linek o teplotě 15 – 21oC,, a objemu cca 3 m3/s, v sobě skrývá využitelný tepelný potenciál přibližně 1,6 mil. GJ tepelné energie. To může pokrýt potřebu tepla pro relativně velké obytné celky. Navržené Energocentrum s instalovaným výkonem tepelných čerpadel 2 x 90 MW může zajistit teplo pro dvě velká spotřebiště. Těmi jsou oblast Juliska – Veleslavín a dále potřeba tepla nové výstavby v oblasti Bubny – Zátory a navazujících spotřebištích. To představuje v každé z těchto oblastí cca 41 500 domácností s přibližně 100 tis. obyvatel, v celkovém souhrnu cca 83 000 domácností s přibližně 200 tis. obyvatel. Zároveň tento zdroj tepla v cílové podobě představuje ekvivalent úspory přibližně 29 mil. m3 zemního plynu
V současné době je dokončena studie proveditelnosti. Pokud se hlavní město Praha rozhodne tuto investiční akci provést, je reálné ji uvést do zkušebního provozu, minimálně pro oblast Juliska – Veleslavín, v roce 2029.
Závěr
Cílem celého souboru aktivit přestavby a modernizace Ústřední čistírny odpadních vod na Císařském ostrově podle současných koncepčních záměrů je během tohoto desetiletí zajistit čištění odpadních vod moderním a účinným komplexem zařízení s výrazným pozitivním přínosem pro životní prostředí. A souběžně s tím je sledováno maximální využití energetického potenciálu, který v sobě ÚČOV nesporně má.
