Modernizace úpravny vody Želivka – klíčového zdroje pitné vody nejen pro Prahu

  • 11. 03. 2020 | zdroj: Konstrukce
  • Napsali o nás

Příspěvek pojednává o probíhající výstavbě na úpravně vody (ÚV) Želivka. V rámci investiční akce nazvané „Modernizace ÚV Želivka – 2. stavba (GAU)“ je realizován nový filtrační stupeň s náplní granulovaného aktivního uhlí. V příspěvku je popsána ÚV Želivka, která je v mnoha směrech unikátní nejen v ČR, ale v celé střední Evropě. Dále jsou shrnuty aktuální poznatky a stav z realizace modernizace – se zaměřením na novou halu filtrace.

ÚVOD – ROZSAH MODERNIZACE


Investiční akce za téměř 1,2 miliardy korun v sobě zahrnuje výstavbu vlastní haly GAU a úpravy ve stávajících objektech pro napojení haly GAU do systému (filtrace F2, obtokový kanál ozonizace, provozní čerpací stanice). Součástí modernizace je i výstavba propojovacích objektů, čili kolektoru mezi GAU a F2 pro vedení především prací vody a vzduchu, dále pak realizace sání a následného výtlaku vody (potrubí DN 1600, litina) na GAU a odtok filtrátu z GAU na spojnou komoru před měrným objektem (2 × potrubí DN 1400, litina). Realizovat již bylo a ještě bude potřeba i přípravné a doplňkové práce, což jsou například přeložky sítí, bourací práce, terénní úpravy a podobně.


V areálu Úpravny vody Želivka (ÚVŽ) u vodní nádrže Švihov proběhlo 29. ledna 2020 setkání po „poločase“ výstavby s prezentací splněných milníků (odstávka ÚVŽ 1. 7. – 30. 11. 2019) na projektu, který realizuje tým pod vedením Ing. Petra Brože z divize 6, Metrostav a. s. „Veškeré práce je potřeba realizovat za provozu úpravny. Betonářské práce provedl provoz železobetonových konstrukcí divize 6 Metrostavu a provoz ŽBK z SMP CZ. Modernizace začala 1. 10. 2018 a skončit by pak tato akce, která přispěje ke zvýšení kvality pitné vody, měla v prosinci roku 2020,“ uvedl Petr Brož. O ÚPRAVNĚ VODY ŽELIVKA – HISTORIE


Stavbu nádrže v 60. letech 20. století zahájil podnik Vodní stavby. Dílo následně dokončil, jako generální dodavatel přehradní a vodárenské části, Metrostav, jenž byl z Vodních staveb organizačně vyčleněn. Ze skupiny, budující Želivku, vznikla provozní jednotka, následně divize 6.


Úpravna vody Želivka je hlavním zdrojem pitné vody pro hlavní město Prahu, významnou část Středočeského kraje a pro část kraje Vysočina. Dodává 73 % z celkové spotřeby pitné vody (zbytek je dodáván z ÚV Káraný, třetím – záložním – zdrojem pitné vody je ÚV Podolí).


ÚV Želivka byla uvedena do provozu v roce 1972. Vlastní úpravna je součástí rozsáhlého vodohospodářského díla, jehož výstavba započala v roce 1965. Součástí bylo vybudování přehradní hráze se všemi doprovodnými stavbami a I. etapa výstavby dále zahrnovala vybudování úpravny vody právě o maximální kapacitě 3 000 l/s, štolového přivaděče o délce 52 km a vodojemu v Jesenici o kapacitě 100 000 m3. Již při svém uvedení do provozu se dílo řadilo svými parametry mezi největší na světě. Záhy následovala II. etapa výstavby, v rámci které byla rozšířena kapacita vodojemu Jesenice o dalších 100 000 m3 a byla dobudována další vodní díla v povodí Želivky (představné vodní nádrže, čistírny odpadních vod).


V roce 1987 byla dokončena III. etapa výstavby, v rámci které byla úpravna rozšířena o novou halu filtrace č. 2, byla rozšířena čerpací stanice surové vody a sedm čerpadel a byl postaven nový výtlačný řad surové vody. Tím byla navýšena kapacita úpravny o další 4 000 l/s. V roce 1991 byla dokončena stavba tzv. ozonizace.


 


POPIS STÁVAJÍCÍ TECHNOLOGIE


Úpravna vody Želivka byla realizována jako jednostupňová pro úpravu povrchové vody, která je z vodní nádrže Švihov odebírána pomocí dvou odběrných věží. Každá odběrná věž je vybavena pěti okny vertikálně vzdálenými od sebe 8 m, čímž je zajištěn odběr vody z vrstvy o nejlepší kvalitě. Odebraná voda je vedena dvěma přívodními řady DN 1 400 do čerpací stanice surové vody, odkud je čerpána výtlačnými řady DN 1 400 a DN 1 600 do areálu úpravny. Čerpání surové vody zajišťuje 11 čerpadel. Další pohyb vody v úpravně a dále štolovým přivaděčem do Prahy je gravitační.


Jednostupňová úprava surové vody probíhá ve dvou halách filtrace. Filtrace 1 je tvořena 32 otevřenými pískovými rychlofiltry (každý o ploše 97 m2) s předřazenou chemickou úpravou (dávkování síranu hlinitého, míchání v rychlomísiči a pomalé míchání ve flokulační nádrži). Filtrace 2 je rozdělena na dvě linky, které zajišťují dosažení plného výkonu úpravny. Dávkování síranu hlinitého je zaústěno do rozdělovacího objektu, za kterým následují dva rychlomísiče. Z nich natéká voda do 24 otevřených pískových rychlofiltrů (každý o ploše 99 m2). Praní filtrů je zajištěno vzduchem a vodou. V roce 1991 byla technologie doplněna o ozonizaci, která byla zrekonstruovaná v letech 2009 a 2010. Ozón je vyráběn ve dvou generátorech ozonu z přiváděného kyslíku. Důkladné promíchání po nadávkování ozónu zajišťují dva statické mísiče GDS v každé lince, celkem šest mísičů pro 3 ozonizační linky. Ozonizovaná voda je vedena do měrného objektu, kde dochází k úpravě pH pomocí vápenné vody (rekonstrukce vápenného hospodářství proběhla v letech 2006 až 2008). Následuje hygienické zabezpečení pomocí chloru (dávkován ve formě chlorové vody). Upravená voda je vedena do regulačních vodojemů, odkud je odváděna do štolového přivaděče. Štolovým přivaděčem je upravená voda vedena gravitačně až do Prahy. Štolový přivaděč je unikátním dílem s průměrem 2 640 mm o celkové délce 52 km. Maximální průtok přivaděčem je 6 700 l/s gravitačně přepravované vody a celkový objem přivaděče je 280 850 m3. Voda je přiváděna do dvou vodojemů o celkovém objemu 200 000 m3 v areálu vodojemu Jesenice I. Zde je upravená voda znovu hygienicky zabezpečena chlorem a akumulována před další distribucí do zásobních vodojemů pražské vodovodní sítě.


 


SPECIÁLNÍ POŽADAVKY NA DRSNOST POVRCHU NEREZOVÉ OCELI


Pro dosažení velmi vysokého standardu nově budované technologie je v zadávací dokumentací požadováno zajištění vysoké korozní odolnosti nerezových ocelí (1.4404.) Za tímto účelem se požaduje dosáhnout celoplošně povrchu s drsností Ra < 0,5 µm u potrubí do DN 600 na vnějším líci a u potrubí nad DN 600 na vnějším i vnitřním líci, což je neobvyklý požadavek, který podtrhuje jedinečnost této modernizace. Stejný požadavek musí splňovat rovněž veškeré tvarovky a konzoly a vybrané plochy přírub. Pro splnění všech požadavků zadávací dokumentace bylo zapotřebí komplexně analyzovat proces výroby potrubí, tvarovek a kovových konstrukcí od jeho samotného začátku až po finální povrchovou úpravu.


 


HALA GAU


V rámci modernizace úpravny, která začala v říjnu 2018, dojde i k vybudování nové haly, ve které bude umístěno celkem 16 filtrů (4 vany po 4 filtrech) o celkové filtrační ploše 1 604 m2. Výkon filtrů s GAU je navržen na průtok v rozmezí 1 100 až 3 500 l/s. Filtry budou vybaveny drenážním systémem.


Stavebně-konstrukční řešení


Objekt tvoří nadzemní a částečně podzemní jednolodní hala, ve které jsou umístěny čtyři stavebně nezávislé vany s filtry. Celkové půdorysné rozměry jsou 97,2 × 46,8 metru, výška od terénu po atiku v nejvyšším místě je cca 13,5 metru.


Konstrukční systém je kombinovaný: • Založení vlastní haly a vany filtrů je monolitické železobetonové. Objekt je založen plošně, hlavní rámy na lokálních masivních patkách, obvodové stěny pak na propojovacích pasech. Vany filtrů jsou založeny na vlastních deskách stejně jako podlahy.


Nadzemní nosnou konstrukci obvodového pláště haly tvoří soustava ocelových jednoduchých rámů svařovaných z plechů do tvaru písmene I. Základní modul těchto příčných rámů je 12 metrů, pro připojení prvků pláště jsou hlavní rámy doplněny mezilehlými sloupky, paždíky, vaznicemi a krajními vylehčenými rámy. Obvodový plášť bude ze sendvičových panelů s povrchovou úpravou, střešní plášť na pultové ploché střeše je z trapézových plechů s tepelnou izolací z pěnoskla a krytinou z živičných pásů. Odvod srážkové vody ze střechy je zajištěn pomocí žlabu a řady svodů, které budou zaústěny do dešťové kanalizace.


Vany filtrů v interiéru objektu, každá z nich se čtyřmi filtry, jsou nezávislými dilatačními celky z vodostavebního železobetonu. Filtrační odvod filtrátu a odpad prací vody. Ostatní rozvody – přívod vody na filtry, rozvod prací vody a pracího vzduchu, napojení z jednotlivých filtrů na tyto rozvody a do kanálů i odběr z kanálů – jsou navrženy jako potrubní ve strojně-technologické části projektu.


Mezi vanami navzájem i mezi vanami a obvodovými stěnami je vytvořen strop sloužící jako obslužná plocha v úrovni pod zhlavím nádrží. Bylo použito prefabrikovaných prvků trámového i deskového typu. Přístup na tuto úroveň zajišťují jednak lokální schodiště v čelech haly i uprostřed mezi vanami, pro možnost vjezdu lehké provozní techniky je v čele haly směrem k F2 navržena pojížděná dvouramenná rampa.


S objektem Haly filtrace F2 je Filtrace GAU propojena pomocí kolektoru (SO 02-04), a to jak komunikačně, tak trubními a elektro rozvody. Pro vstup do kolektoru bylo v části půdorysu zahloubeno založení stavby společně s řešením odtoku filtrátu do vnějších rozvodů.


Vstupy do objektu byly navrženy v jedné podélné a jedné štítové stěně vraty s integrovaným dveřním křídlem. Přístup na střechu pro kontrolní účely bude žebříkem ze zpevněné plochy.


Úpravy povrchů jsou na úrovni přízemí betonářské, v patře keramickými dlažbami a obklady. Vlastní filtry budou rovněž obloženy keramickým obkladem až pod úroveň vrchu náplně. Zakryty budou soustavou demontovatelných průhledných krytů – tzv. bazénovým programem. Ty jednak vylučují riziko úniku zbytkového ozónu do prostoru haly, jednak redukují do prostoru trvale vnášenou vlhkost s dopadem na stavebně fyzikální řešení stavby. Objekt byl navržen bez oken, jen s umělým LED osvětlením.


Objekt GAU filtrace obsáhne 16 filtrů s celkovou plochou 1 604 m2 a s výškou náplně 1,7 metru. Nová hala se přizpůsobí vzhledu starších objektů – její fasády proto ozdobí výrazná zelenomodrá stuha ve tvaru fázově posunutých sinusoid.


 


ZÁVĚR


Původní, jednostupňová technologie úpravny vody Želivka po převážnou část roku vyhovuje požadavkům na kvalitu pitné vody. Nicméně, v důsledku zhoršování kvality povrchových vod však v určitých obdobích dochází k nárůstu mikrobiologického znečištění (zejména v období jarního oživení) a sledován je i nárůst koncentrací pesticidů a jejich metabolitů v surové vodě, přičemž na tyto polutanty nebyla technologie úpravny koncipována. Proto bylo na základě odborných studií rozhodnuto o rozšíření technologie o druhý úpravárenský stupeň, kterým je filtrace přes granulované aktivní uhlí (GAU). Tento stupeň bude včleněn mezi ozonizaci a měrný objekt, ve kterém dochází k úpravě pH vápennou vodou a stabilizaci vody chlórem.


Pomocí filtrace s granulovaným uhlím dojde k odstranění specifických organických látek, minimalizace rizika nesplnění legislativních limitů pro pitnou vodu (pesticidy), zlepšení parametrů pitné vody v jarních měsících, zlepšení chuťových parametrů vody, snížení bezpečnostních rizik v běžném provozu a za krizových situací a omezení rizik z případného budoucího zhoršení kvality surové vody ve VN Švihov.


Pozn.: Součástí popisované investiční akce je i výstavba nového kolektoru mezi halou GAU filtrace a stávající halou Filtrace 2, ve kterém budou uloženy potřebné technologické rozvody, a úprava stávající provozní čerpací stanice, kam budou doplněna čtyři horizontální odstředivá čerpadla pro čerpání vody do nového objektu GAU filtrace. Prací vodu budou dodávat stávající čerpadla prací vody a prací vzduch budou dodávat stávající dmychadla. O této části modernizace, stejně tak o náročných úpravách ve stávajících objektech úpravny vod a o průběhu a způsobu unikátních ražeb, budeme informovat čtenáře našeho časopisu v některém z následujících čísel časopisu KONSTRUKCE.


Špičkový výkon ÚVŽ je 7 000 l/s pitné vody. Denní průměr je 270 000 m3. Vyrobená pitná voda je vedena do vodojemu Jesenice ve Vestci u Prahy 52 km dlouhým štolovým přivaděčem. Pro zajištění pitné vody v požadované kvalitě bylo od zahájení provozu do roku 2016 spotřebováno 425 065 MWh elektrické energie, 5 486 tun chloru, 55 743 tun vápenného hydrátu a 173 212 tun síranu hlinitého. V roce 2017 bylo vodou z Želivky zásobováno téměř 550 tisíc domácností. Šlo o obyvatele České republiky, žijící na území více než 4 tisíc km2.