Využití biologického monitoringu při optimalizaci provozu technologické linky s chladicími vodami

Výskyt organismů v technologických vodách elektrárny, především ve vodách pro chladicí účely, je z hlediska bezproblémového chodu zařízení nepřípustný. Mikroorganismy se mohou podílet na technologických závadách, zejména spojených s korozí, tvorbou úsad a biofilmů, nejenom samotnou přítomností a činností, ale také sekundárně svým následným rozkladem a uvolňováním metabolitů. Opomíjené mikrobiologické oživení je proto nezbytné a zcela žádoucí pravidelně kontrolovat spolu s chemickými parametry.

Tato práce je zaměřena na monitoring chemické úpravy vody (ChÚV) a demineralizační linky (DEMI linka) na elektrárně Ledvice (ELE) vedoucí ke zhodnocení separační účinnosti jednotlivých technologických stupňů a případné optimalizaci provozu. Nejvyšší důraz byl kladen především na účinnost zařazeného hygienizačního prvku, zde na UV technologii. Mikrobiologický monitoring spočíval ve stanovení vybraných biologických ukazatelů (kultivovatelné mikroorganismy, mikromycety, P. aeruginosa, železité bakterie, mikroskopický rozbor – bioseston, abioseston), které jsou nejčastěji spojovány se zmiňovanou korozí a biofilmem, a to ve vzorcích vody odebíraných za jednotlivými technologiemi ChÚV a DEMI linky, kterými ELE disponuje.

Zhodnocením výsledků z celoročního monitoringu byla konstatována výrazná odolnost mikromycet vůči zařazeným technologiím a zjištěna sekundární kontaminace DEMI linky. Dále byla zaznamenána klesající účinnost UV technologie spojená s jejím zanášením a častými odstávkami, což se následně projevilo i zvýšením bakteriálního oživení v následujících separačních stupních.

Úvod do problematiky

Mezi nejčastěji řešené problémy spojené s používáním vody jako chladicího média patří koroze povrchů zařízení linek a rozvodů a následná tvorba biofilmů. Za oba tyto jevy jsou do značné míry odpovědné mikroorganismy, které se ve vodě vyskytují. V okruhu také vzhledem k vysokému obsahu kyslíku probíhají nezanedbatelné korozní procesy. Dále může docházet například ke vzniku nánosů nerozpuštěných látek nebo látek vyloučených z roztoku. Chladicí voda je velmi často ideálním místem pro jejich proliferaci a jejich výskytu nelze nikdy stoprocentně zabránit. Pomocí nejrůznějších metod a přípravků je možné pouze omezovat a regulovat jejich počet. Informace o mikrobiální aktivitě v chladicí vodě jsou zjišťovány pomocí tzv. biologického monitoringu. Jedná se v podstatě o soubor různých kultivačních metod a testů, díky kterým si může technolog udělat představu o míře biologického oživení daného systému. Na základě toho může optimalizovat výběr a dávkování chemikálií sloužících k úpravě vody. Z hlediska zabezpečení bezproblémového provozu chlazení je třeba se při monitoringu zaměřit na hlavní mikrobiální činitele způsobující technologické problémy, mezi které patří tvorba nánosů, biofilmů a tvorba koroze.

Bakterie se obecně vyskytují v jednom ze dvou typů populace, a to buď jako planktonické (volně se vyskytující) nebo ve formě biofilmu. Biofilm je definován jako společenstvo mikroorganismů, které je spojeno s povrchem a je uzavřeno v matrici extracelulárních polymerů. Tvorba biofilmu je pro mikroorganismy základním mechanismem přežití, neboť oproti mikroorganismům vyskytujícím se v planktonické formě poskytuje řadu výhod, kterými jsou větší přístup k živinám, větší stabilita, zvýšená interakce mezi organismy a v neposlední řadě ochrana před viry a biocidními sloučeninami.

Biofilmy se mohou tvořit na široké škále abiotických (neživých) a biotických (živých) povrchů a mohou být tvořeny jedním druhem mikroorganismu či naopak z komunity odvozené od několika mikrobiálních druhů. Biofilmy vodních systémů jsou velmi složité, a kromě mikroorganismů mohou obsahovat i korozní produkty, jílový materiál, minerální krystaly a jiné neživé složky. Kolonie mikroorganismů v biofilmu jsou obaleny základní hmotou extracelulárních polymerních látek (EPS) a jsou odděleny od jiných kolonií prostory v podobě vodních kanálků. Tyto kanálky dodávají z vody dovnitř kolonií v biofilmu živiny, kyslík a řadu jiných látek, a naopak zplodiny metabolismu odvádí mimo něj. Na rozdíl od planktonických mikroorganismů vykazují biofilmy většinou vysoký stupeň heterogenity. Zvýšená odolnost bakterií uvnitř biofilmu je částečně díky EPS, které bakterie produkují a díky kterým mohou být živiny v biofilmu skladovány.

Koncepce biologického monitoringu v systémech s chladicími vodami

Ačkoliv jsou biologické ukazatele v legislativě pro úpravu vody v energetickém průmyslu stále opomíjené, je jejich kontrola v tomto odvětví zcela nezbytná. Nejvyšší podíl vody v energetickém průmyslu je využit za účelem chlazení (chladící vody) a zvláště v uhelných elektrárnách také za účelem napájení kotlů (napájecí vody). Při úpravě napájecích a chladících vod se největší důraz klade na eliminaci koroze, tvorby úsad a biofilmů, které mohou následně zapříčinit závažné poškození technologických zařízení. Tvorba obtížně odstranitelných biofilmů a nárostů je nebezpečná zejména kvůli potenciálnímu snížení přestupu tepla u teplosměnných ploch zařízení. Dále pak již přítomný biofilm snižuje průtok okruhem a v neposlední řadě poskytuje útočiště pro některé patogenní organismy (např. Legionella).

Jedním z hlavních činitelů tvorby koroze a biofilmu jsou přítomné nežádoucí organismy. Těmito organismy jsou například plísně a kvasinky (mikromycety), které mohou být součástí biofilmů a které jsou hlavním indikátorem sekundární kontaminace, dále bakterie Pseudomonas aeruginosa, které se nejčastěji podílejí na tvorbě biofilmů a které jsou oportunisty patogenních legionel, nebo dále železité bakterie zapříčiňující tvorbu koroze a v neposlední řadě i vyšší organismy, např. řasy, které mohou tvořit nárosty. Z tohoto hlediska vyplývá, že biologický monitoring by měl být komplexní, tj. měl by zahrnovat jak mikroskopický rozbor, tak i mikrobiologické stanovení [1, 2, 3, 4, 5].

Koncepce biologického monitoringu by měla zahrnovat všechny možné oblasti potenciální kontaminace, tj. monitoring je třeba započít od zdroje surové vody, přes technologickou linku úpravy vody až po rozvodné systémy (včetně akumulačních nádrží), tak aby bylo možné zamezit případným negativním dopadům. Jedním z možných vstupů pro organismy do provozu je již samotná surová voda, která většinou pochází z přírodních povrchových zdrojů. V případě otevřených technologií nebo netěsností zařízení může dojít k sekundární vzdušné kontaminaci. Mikroorganismy se v technologickém provozu mohou vyskytovat ve formě bakteriálních biofilmů anebo ve formě vláken řas a sinic a mohou se tak podílet na technologických závadách zařízení, primárně svojí přítomností a metabolickou aktivitou a sekundárně svým rozkladem a uvolňováním metabolitů [2, 3, 4, 5].

Přívodní potrubí surové vody poskytuje příznivé podmínky především železitým a manganovým bakteriím, které jsou hlavními původci inkrustace a biokoroze. Koagulační stupeň je většinou řazen na prvním místě předúpravy. Dochází zde k nejvyššímu podílu odstranění znečištění. Přítomnost živých organismů může značně snížit separační účinnost. U klasické koagulace může v sedimentačním stupni docházet ke vzplývání zelených řas a sinic zejména v důsledku fotosyntetické aktivity a tvorbě kyslíku. Nepříjemná je i přítomnost fototaktických bičíkovců, kteří mohou narušovat vzniklé vločky svojí tendencí přemisťovat se za světlem. Obecně mezi důležité aspekty organismů při separaci v koagulačním stupni patří velikost, tvar (více členité organismy se odstraňují lépe), charakter buněčné stěny nebo třeba také růstová fáze organismů udávající hodnotu zeta potenciálu, který při koagulaci hraje důležitou roli. Filtrace je dalším nutným separačním stupněm, který téměř vždy následuje za čiřením. Zde dochází k odstranění částic, které nebyly odstraněny sedimentací při čiření. U pískové filtrace dochází vlivem mikroorganismů nejčastěji ke snížení účinnosti zanášením filtračního lože. Časté zanášení zkracuje pracovní cyklus, což vede k výraznému snížení účinnosti. Písek samotný může být také zdrojem vedlejší kontaminace a při zdržení zachycené biomasy také může poskytovat lákavé prostředí pro osídlení bakteriemi. V případě špatné separační účinnosti předchozího filtračního stupně může u RO vlivem organismů docházet k zanášení membrán tzv. biofoulingu, jelikož membránou RO při dobré funkci již téměř nic neprojde [1, 3, 4, 6].

Jak již bylo v textu zmíněno, požadavky na kvalitu chladících a napájecích vod sice nemusí splňovat kritéria stanovená pro vodu pitnou, ale zároveň by ani neměla odpovídat kvalitě vody surové a už vůbec ne kvalitě vody odpadní. Voda sloužící pro chladící účely by neměla obsahovat nerozpuštěné látky, organické znečištění a mikroorganismy, které by mohly způsobit potíže v chladících okruzích. K úpravě chladicí vody tedy většinou postačuje běžně používaná předúprava zahrnující koagulaci a pískovou filtraci. V případě napájecích vod jsou podmínky ještě přísnější. Napájecí voda by neměla obsahovat mimo výše uvedených složek i látky rozpuštěné minerální, zejména ty, které mohou vést k tvorbě koroze. Obzvláště se soustřeďuje pozornost na oxid uhličitý a zejména nebezpečný oxid křemičitý. Z tohoto důvodu je úprava vod pro napájecí účely náročnější. Za technologickou linkou úpravy vody by v tomto případě měla následovat DEMI linka, tvořená ionexy, odvětrávací věží a směsným ložem (tzv. MIXBED). Linka může být ještě doplněna o reverzní osmózu [1, 2, 3, 4, 7, 8].

Případová studie konkrétního monitoringu

Uvedená případová studie se konkrétněji zaměřuje na monitoring ChÚV (chemické úpravy vody) a DEMI linky na elektrárně v Ledvicích (zkr. ELE); je třeba uvést její koncepci. ELE disponuje dvěma přivaděči surové vody, které slouží pro potřebu přídavné vody. Přídavnou vodou je myšlena voda doplňující ztráty vzniklé odluhem či odparem v chladících okruzích. Těmito přivaděči je tekoucí povrchová voda řeky Labe, která je hlavním zdrojem a která je hlavní příčinou mikrobiologického oživení, a stojatá povrchová voda – nádrž Všechlapy, která slouží jako záložní zdroj. Oba zdroje surové vody jsou jímány do společného jímacího objektu, odkud je voda dále odváděna na ChÚV. Chemická úprava vody je složena z koagulace, pískové filtrace a následně reverzní osmózy. Koagulace probíhá v čiřičích typu ActiFlo za použití síranu železitého (koagulační činidlo) a pomocného flokulantu. Na odtoku čiřící jednotky je jako dezinfekční prvek přes by-pass nainstalována UV technologie. Voda upravená čiřením a ošetřená UV zářením je následně postalkalizována hydroxidem sodným a přiváděna do jímek čiřené vody, odkud je dále odváděna do tlakových pískových filtrů. Z tlakových filtrů je přes jímací objekty voda dále vedena na reverzní osmózu, která je chráněna pro případ havárie svíčkovými filtry, a dále pak do demineralizační linky. DEMI linka je tvořena ionexy a odvětrávací věží. Permeát z reverzní osmózy je jímán do jímky permeátu, odkud je voda vedena přes silně kyselý katex do odvětrávací věže, odtud je voda následně vedena do kombinovaného anexu (tj. slabě bazického/silně bazického). Poté je akumulována v první zásobní nádrži, do které je souběžně přiváděn upravený vratný teplárenský kondenzát. Jako vratný teplárenský kondenzát je označován kondenzát vyskytující se při teplárenském provozu, který spolu s upravenou demineralizovanou vodou tvoří vodu napájecí. Směs demineralizované vody a vratného kondenzátu je nakonec doupravena v MIXBEDu tvořeném silně bazickým anexem a silně kyselým katexem. Nakonec je voda čerpána do dalších zásobních nádrží, které jsou zároveň nádržemi vyrovnávacími, a v konečné fázi do jednotlivých bloků.

Metody a postupy monitoringu

Tato práce byla zaměřena na celoroční monitoring vybraných biologických ukazatelů za jednotlivými technologickými stupni ChÚV a DEMI linky na elektrárně Ledvice. Vzorkování a rozbory probíhaly jednou měsíčně od dubna roku 2017 do dubna roku 2018. Monitoring byl rozdělen dle zaměření na 2 etapy. V první etapě (tj. ve vzorkovacím období od dubna do července 2017) byl monitoring zaměřen pouze na technologickou linku úpravny, speciální pozornost byla kladena na účinnost zařazeného UV systému. Ve druhé etapě (září 2017 až duben 2018) byl monitoring rozšířen o vzorkování obou přivaděčů surové vody a čtyř odběrových míst v DEMI lince.

Z mikrobiologického rozboru byly vybrány tyto ukazatele: kultivovatelné organismy (KUMI) se specifikací růstu při 22 °C a 36 °C, které byly vybrány jako nespecifický ukazatel indikující celkové mikrobiální znečištění, dále mikromycety (MIMY), které jsou hlavním indikátorem sekundární kontaminace a které mohou tvořit součást biofilmů a nárostů, dále Pseudomonas aeruginosa (PSA), které jsou jednou z hlavních příčin tvorby biofilmů, a železité bakterie, které mají schopnost oxidovat železnaté ionty na trojmocné soli, a tím podporují korozi potrubí. Současně byl také prováděn mikroskopický (hydrobiologický) rozbor zaměřený na stanovení biosestonu a abiosestonu. Všechny vybrané ukazatele a metody jejich stanovení jsou uvedeny v tab. 1. U mikrobiologické kultivace byla u každého vzorku vždy nasazena kontrolní paralelní sada patřičného ředění.

Tab. 1. Souhrn vybraných mikrobiologických a biologických ukazatelů a jejich stanovení

V rámci monitoringu byly pro rozbor odebírány pouze vzorky vody detekující mikrobiální znečištění ve volné hladině, nikoliv vzorky stěrů hodnotící biofilmy a nárosty. Voda z jednotlivých odběrových míst byla nabírána do předem vysterilizovaných 500 ml skleněných vzorkovnic se zábrusem, opatřených překrytím uzávěru alobalem.

Na obr. 1 je znázorněn plán vzorkování a zaznamenané události v provozu ChÚV a DEMI linky na ELE. Jednotlivé úseky znázorňují roční období. Vzorky z druhé etapy byly odebírány celkem z 12 míst technologické linky chemické úpravny vody a demineralizační linky v ELE, viz tab. 2 a obr. 2. 

Obr. 1. Časová osa monitoringu s vyznačenými důležitými událostmi

Tab. 2. Odběrová místa

Obr. 2. Schéma technologické linky chemické úpravy vody a demineralizační linky s vyznačenými odběrovými místy (čtverec – ChÚV; kolečko – DEMI linka) 

Výsledky a diskuse k mikrobiologickým rozborům

Vzhledem k velkému množství dat získaného z celoročního monitoringu se nejprve zaměříme na náhled výsledků z jednotlivých ročních období, poté na odchylky provozu a účinnosti UV technologie a nakonec na sumarizaci všech získaných dat. Přítomnost ukazatele P. aeruginosa byla spíše sporadická, proto byl ve výsledcích vynechán. Pro jednotlivá roční období byl vybrán den, při kterém byl jak provoz, tak složení surové vody reprezentativní, to znamená, že nebyly zaznamenány žádné výchylky nebo odstávka UV dezinfekce, a byla spočtena procentuální účinnost.

I. jaro

U ukazatele KUMI 22 došlo k nejvyššímu podílu odstranění již prvním separačním stupněm, tj. čiřením. Čiřící jednotka dosáhla téměř 84% účinnosti, což je uspokojivé. UV dezinfekce dosáhla pouze 56% snížení biologického oživení. Podobná účinnost byla i u následující filtrace (viz obr. 3). K vyšší účinnosti odstranění u jednotlivých stupňů došlo u ukazatele KUMI 36. Zde čiřící jednotka dosáhla necelých 98 %, což je porovnatelné s účinností požadovanou u hygienického zabezpečení. Podíl na snížení počtu železitých bakterií byl u čiřící jednotky a UV lampy srovnatelný. Již v jímce filtrované vody došlo k 100% záchytu. U mikromycet došlo až k 97% snížení čiřícím procesem. Po průchodu UV jednotkou došlo k 3násobnému navýšení a po pískové filtraci se počet ještě navýšil až 11,5krát. Počet byl redukován na nulu následujícími stupni. Celkovým zhodnocením je možno podotknout, že k nejvyšší redukci u všech ukazatelů došlo čiřící jednotkou. Dále je možné diskutovat nad tvorbou nárostů v jímce filtrované vody, vzhledem k poměrně velkému záchytu, zejména znatelného u ukazatele MIMY.
Během jara byl zaznamenán mnohonásobně vyšší počet organismů v surové vodě, viz obr. 4. Velký nápor hydrobiologického oživení neměl na čiřící jednotku výrazný vliv. Hodnota 10 400 jedinců/ml byla procesem čiření snížena až na hodnotu 90 jedinců/ml. 

Obr. 3. Znázornění účinnosti zařazených stupňů úpravy vody při odstranění mikrobiálních ukazatelů ze dne 3. 4. 2017

Obr. 4. Znázornění účinnosti zařazených stupňů úpravy vody při odstranění hydrobiologických ukazatelů ze dne 3. 4. 2017 

II. léto

V letním období byla pozorována výrazně nižší účinnost čiřícího stupně (obr. 5 a 6). Teplota surové vody v tomto dni dosahovala 29 °C. Vysoká teplota mohla omezit tvorbu kompaktních vloček, čímž mohlo docházet k vyplavování přítomných mikroorganismů. Zvýšená teplota se následně projevila i ve snížení účinnosti UV dezinfekce a poté i ve filtračním stupni.

Obr. 5. Znázornění účinnosti zařazených stupňů úpravy vody při odstranění mikrobiálních ukazatelů ze dne 17. 7. 2017

Obr. 6. Znázornění účinnosti zařazených stupňů úpravy vody při odstranění hydrobiologických ukazatelů ze dne 17. 7. 2017

III. podzim

Jak je patrné z grafu (viz obr. 7), u všech ukazatelů dosahovala účinnost čiřící jednotky a UV dezinfekce výrazně vysokých hodnot. Naopak ve filtračním stupni došlo nejspíše k zakoncentrování mikroorganismů a následné sekundární inokulaci, jelikož na odtoku došlo k několikanásobnému navýšení počtu u každého z ukazatelů.

Obr. 7. Znázornění účinnosti zařazených stupňů úpravy vody při odstranění mikrobiálních ukazatelů ze dne 4. 9. 2017

Obr. 8. Znázornění účinnosti zařazených stupňů úpravy vody při odstranění hydrobiologických ukazatelů ze dne 4. 9. 2017

IV. zima

V zimních měsících byly zaznamenány vyšší hodnoty oživení mikromycet a železitých bakterií oproti ostatním ročním obdobím. Toto zjištění jednak souvisí s kultivační teplotou, jak si lze povšimnout i u hodnot KUMI 22 a KUMI 36 (viz obr. 9), kde počet psychrofilních mikroorganismů byl nižší než mezofilních, a jednak s dostupností substrátu. Dále byla zaznamenána i nízká účinnost UV systému vůči všem ukazatelům, včetně hydrobiologických ukazatelů (viz obr. 10), až na železité bakterie.

Obr. 9. Znázornění účinnosti zařazených stupňů úpravy vody při odstranění mikrobiálních ukazatelů ze dne 11. 12. 2017

Obr. 10. Znázornění účinnosti zařazených stupňů úpravy vody při odstranění hydrobiologických ukazatelů ze dne 11. 12. 2017

Výsledky mikroskopického rozboru

I. Kvalitativní rozbor biosestonu

Co se týče kvalitativního hodnocení biosestonu, mezi nejčastěji pozorované taxony v surové vodě byly zařazeny dominující rozsivky (Aulacoseira, Cyclotella, Nitzschia, Stephanodiscus), dále zástupci zelených řas (Desmodesmus, Scenedesmus, Euglena, Lepocinclis, Trachelomonas) a skrytěnky. V jarním období byly také často zastoupeny zlativky (Chrysococcus, Dinobryon), v podzimním a jarním období sinice (Phormidium, Pseudanabaena, Snowella). Čiřícím stupněm často procházeli zástupci fototaktických bičíkovců, hlavně krásnooček a skrytěnek a zástupci rozsivek. Tyto organismy se dále šířily technologickou linkou až do stupně reverzní osmózy. Ve filtračním stupni se často pohybovali i zástupci vyšších organismů, např. háďátka, vířníci, nálevníci atd. Velké množství vířníků za čiřícím stupněm bylo pozorováno při posledním stanovení, kdy byla UV lampa mimo provoz již po dobu více jak tří měsíců. K největšímu podílu redukce mikroorganismů došlo již procesem čiření. Je pozoruhodné, že organismy byly objeveny i v permeátu. Tento fakt vede k podezření na porušení membrány anebo sekundární kontaminaci, způsobenou netěsnostmi zařízení za RO. Při zhodnocení účinnosti UV dezinfekce bylo zjištěno, že jsou některé organismy vůči záření imunní. Mezi těmito organismy se nejčastěji vyskytovaly rozsivky a krásnoočka. V DEMI lince nebyl až na dvě výjimky zaznamenán výskyt tohoto ukazatele.

II. Specifikace abiosestonu

Během monitoringu nebyly pozorovány výrazné výchylky. Největší hodnoty byly pozorovány, jak se dalo očekávat, u vzorků surové vody. Vzorky vody ze separačních stupňů, čiřící jednotky a pískové filtrace, byly očekávaně zanesené použitým médiem, tj. pískem. Ve vzorku permeátu by se daly očekávat nulové hodnoty vzhledem k tomu, že by teoreticky nemělo přes membránu projít nic, co je zřetelně viděné mikroskopem. Hodnoty však nulové nebyly. Na rastru počítací komůrky Cyrus I. byly pozorovány anorganické partikule a písek. Ve vzorcích surové vody bylo především pozorováno organické znečištění, schránky rozsivek, schránky zlativek, dále rostlinná vlákna, pyly, konidie, bakterie, písek, sraženiny železa a ostatní anorganické partikule, atd. V DEMI lince nebyly kromě písku a anorganických partikulí, pozorovány známky sekundární kontaminace (pyl, konidie, živočišné zbytky atd.).

Reakce mikrobiologického oživení na odstávky UV systému

Během celoročního monitoringu ChÚV v elektrárně Ledvice, tj. v období od 3. 4. 2017 do 9. 4. 2018, došlo k několika odstávkám. Poslední odstávka proběhla v lednu 2018, UV systém byl vyřazen z provozu na dobu více než 3 měsíce. Hlavní příčinou odstávek bylo zanášení UV reaktoru železem z koagulačního stupně. Důvod posledního odstavení spočíval v poruše zařízení. Pro detailní zhodnocení reakce oživení na odstavení UV technologie byl vybrán ukazatel KUMI 36, a to z prostého důvodu – výkyvy jeho hodnot byly nejznatelnější. Na obr. 11 je graficky vyznačena odstávka ze dne 9. 10. 2017. Během předchozích dvou stanovení, jak je ilustrativně znázorněno vloženým obrazcem, docházelo ve vodě průchodem technologií k postupné redukci oživení. V případě následujícího stanovení je za UV technologií, která byla mimo provoz, zaznamenán opačný trend. Účinnost UV dezinfekce z rozboru vzorku odebraného přímo za touto technologií sice nemusí být příliš znatelná, ale účinky UV záření mohou mít dopad na oživení až v následujících technologických krocích. Vysvětlením této pozorované skutečnosti je, že UV záření sice nemusí mikroorganismy zahubit, ale jeho působením může alespoň dojít k omezení reprodukční funkce, a tudíž k zamezení sekundární inokulace. Dále je z grafu (obr. 11) zřejmé, že pískový filtr po výrazném zanesení dne 17. 7. 2017 následně fungoval jako kultivační médium, jelikož výrazná hodnota byla zaznamenána i v následujícím měření.

V grafu obr. 12 je znázorněno, jakou škodu může napáchat kontinuální odstávka UV dezinfekce po delší dobu. Jak lze pozorovat v grafu (viz obr. 11), vyřazením UV technologie na delší dobu může nastat výrazné pomnožení v následujících stupních. Poslední rozbor byl extrémním případem, kdy již náporem enormní kontaminace nejspíše selhala reverzní osmóza, dalo by se tedy spekulovat o možném porušení membrány. 

Obr. 11. Vliv odstávky UV lampy dne 9. 10. 2017 na stanovení KUMI 36

Obr. 12. Vliv tříměsíční odstávky UV lampy na ukazatel KUMI 36

Souhrn výsledků

Všechny získané hodnoty jednotlivých ukazatelů během celoročního monitoringu byly převedeny na mediány a znázorněny v grafu obr. 13. Na uvedeném grafu lze pozorovat patrný odpovídající klesající trend do stupně permeátu. V DEMI lince byla pozorována sekundární inokulace kultivovatelnými mikroorganismy a mikromycety. Toto pozoruhodné zjištění je nejpravděpodobněji připisováno sekundární kontaminaci skrze odvětrávací věž, kde je vzduch přiváděn z okolního prostředí bez jakéhokoli předčištění. Dalším možným důvodem by mohlo být narušení membrán reverzní osmózy, která byla zanášena ze sekundárně inokulovaného filtračního stupně vlivem odstávky UV systému. Dále je z grafu patrná odolnost mikromycet vůči UV záření. Naproti tomu nejlépe eliminovaným parametrem byl celkový počet mikroorganismů (CMO), kde k nejvyššímu podílu odstranění docházelo již procesem čiření. 

Obr. 13. Sumarizace výsledků

Závěry

Při celkovém zhodnocení všech sledovaných ukazatelů v rámci dvou etap monitoringu je možné konstatovat nižší účinnost provozního systému UV lampy, než je požadováno. Z tohoto závěru se naskýtá otázka možné optimalizace, které by se mohlo dosáhnout zamezením hrozícího zanesení UV lampy zbytkovým koagulantem instalací UV systému dále od odtoku z čiřiče.

Ve vzorkovacím období 29. 5. 2017 a 22. 1. až 9. 4. 2018 nebyla UV lampa v provozu a před dnem 11. 12. 2017 došlo k odstávce UV lampy z důvodů zanesení UV systému i armatur oxidy-hydroxidy železa. Tato skutečnost byla potvrzena i stanovením vybraných ukazatelů. Případné odstávky provozu UV lampy přispívají k sekundární inokulaci mikroorganismů upravovanou vodou a dále distribuovanou na další separační stupně.

Biologickým monitoringem DEMI linky byla zjištěna neúčinnost odstranění ukazatelů KUMI a mikromycet. A dále se z výsledků dá usoudit možná kontaminace nádrže demineralizované vody.

V druhé etapě monitoringu bylo zjištěno vyšší mikrobiologické oživení u hlavního tekoucího povrchového zdroje surové vody, tj. řeky Labe, které se projevilo na zvýšeném průchodu organismů technologickou linkou chemické úpravy vody v ELE. Zvýšené mikrobiální oživení bylo výrazně zaznamenáno v samotném jímacím objektu, kde je společná jímka surové vody pro celou technologii.

Poděkování: Autoři článku děkují provozu ELE za umožnění přístupu do provozu po dobu řešení projektu

Literatura
[1] Hübner, P., Úprava vody v energetice. 2. přepracované a rozšířené vydání ed.; Vydavatelství VŠCHT: Praha, 2015.
[2] Technické doporučení I-F-23, Biologický monitoring chladících vod. HYDROPROJEKT CZ a.s.: Praha, 2006.
[3] Říhová Ambrožová, J.; Vejmelková, D.; Čiháková, P., Technická mikrobiologie a hydrobiologie. 1. ed.; VŠCHT Praha: Praha, 2017.
[4] Říhová Ambrožová, J., Aplikovaná a technická hydrobiologie. 2. ed.; VŠCHT Praha: Praha, 2003.
[5] Říhová Ambrožová, J., Importance of biological monitoring of cooling waters ACTA FACULTATIS ECOLOGIAE 2007, (17), 41-46.
[6] Říhová Ambrožová, J., APPLIED PUBLIC WATER SUPPLY HYDROBIOLOGY: A brief review. Problems of the drinking water systems in the Czech Republic. 2006; Vol. 6, p 143-148.
[7] ČSN 07 7401, Voda a pára pro tepelná energetická zařízení s pracovním tlakem páry do 8 MPa
[8] ČSN 07 7403, Voda a para pre tepelné energetické zariadenia s pracovným tlakom 8 MPa a vyšším
[9] ČSN EN ISO 6222, Jakost vod – Stanovení kultivovatelných mikroorganismů – Stanovení počtu kolonií očkováním do živného agarového kultivačního média.
[10] 21527-1, Č. I., Mikrobiologie potravin a krmiv – Horizontální metoda stanovení počtu kvasinek a plísní – Část 1: Technika počítání kolonií u výrobku s aktivitou vody vyšší než 0,95. 2009.
[11] ČSN EN ISO 16266, Jakost vod – Stanovení Pseudomonas aeruginosa – Metoda membránových filtrů.
[12] M. Štěpánek a kolektiv, Biologické metody vyšetřování vod ve zdravotnictví. PRAHA, 1982.
[13] ČSN 75 7713, Kvalita vod – Biologický rozbor – Stanovení abiosestonu. 2015.
[14] ČSN 75 7712, Kvalita vod – Biologický rozbor – Stanovení biosestonu. 2012.

Ing. Lucie Baumruková1) (autor pro korespondenci)
Ing. Martin Skala2)
doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.1)
Ing. Pavel Kůs, Ph.D.2)

1) VŠCHT ÚTVP Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
baumrukl()vscht.cz

2) Centrum výzkumu Řež, a.s.
Hlavní 130
250 68 Husinec–Řež