Po intenzivni študiji razpoložljivih virov je bila kot najprimernejši vir izbrana očiščena odpadna voda iz Centralne čistilne naprave (CČN) Celje v Tremerjah. Kot priprava te vode za tehnološko vodo sta predvideni filtracija z ultrafiltracijskimi membranami in demineralizacija z reverzno osmozo. Za optimalno dimenzioniranje se na CČN v Tremerjah izvaja pilotni test. Dodatni izziv je umestitev cevovoda od Tremerij do cinkarne v prostor.

Cinkarna Celje za svoj proizvodni proces potrebuje tehnološko vodo, ki jo zajema iz Hudinje. Za ta namen ima pridobljeno vodno dovoljenje z dvema omejitvama: količina črpanja in ekološko sprejemljivi pretok (ESP). Količina, zapisana v dovoljenju, zadošča za sedanje in bodoče potrebe podjetja. V zelo sušnih obdobjih lahko ESP pade pod dovoljenega, kar zahteva ustavitev črpanja in posledično takojšnjo prekinitev proizvodnje titanovega dioksida.

Nerazpoložljivost vodnih virov prizadene proizvodnjo 

Gre za izjemno kompleksno kemijsko proizvodnjo z vrsto notranjih reciklov in pripravo intermediatov, potrebnih za sam zagon proizvodnje. Od trenutka zagona do končnega proizvoda je potrebnih najmanj 14 dni. Proizvodnja titanovega dioksida je sestavljena iz 21 osnovnih in 31 podpornih procesov, ki za delovanje potrebujejo vodo, zato prekinitev dobave vode pomeni takojšnjo ustavitev.

Nenadna kratkotrajna zaustavitev v posameznih delih procesa zaradi okvare opreme je ustrezno varovana s preventivnimi ukrepi za varovanje okolja ter naprav in kot takšna ne predstavlja težav. Daljša ustavitev zahteva popolno izpraznitev linije. Če gre za načrtovano izpraznitev z razpoložljivimi vodnimi viri, postopek traja povprečno 14 dni. Ob takšnih pogojih je možno preprečiti negativni vpliv na okolje, povzroči pa se ekonomska škoda zaradi izgube proizvodnje.

V primeru potrebe po hipni daljši ustavitvi zaradi nerazpoložljivih vodnih virov bi bile posledice mnogo hujše. S ciljem obvladovanja tega tveganja smo preverili, ali je možno koristiti vire površinske in podzemne vode v neposredni okolici, ali obstajajo možnosti zadrževanja večje količine vode za čas sušnega obdobja v rezervoarjih oziroma možnost napajanja iz obstoječih akumulacij Šmartinsko in Slivniško jezero, izvedli smo oziroma še vedno izvajamo ukrepe za čim večjo ponovno rabo vode, pridobili smo študijo za določitev ekološko sprejemljivega pretoka za odvzem vode za Cinkarno Celje na reki Hudinji in jo skupaj z vlogo posredovali na DRSV, ki nam je omogočila ugodnejši ESP, preverili pa smo tudi možnost za opredelitev dela vodotoka Hudinja za kandidata za močno preoblikovano vodno telo. Kljub vsemu naštetemu nismo našli univerzalne rešitve obstoječega izziva

Rešitev s trajnostno noto

Cinkarna v zadnjih letih z različnimi aktivnostmi izvaja trajnostno preobrazbo svoje      proizvodnje. V duhu trajnostne rabe naravnih virov in krožnega gospodarstva se je tako  porodila tudi ideja o uporabi odpadne vode CČN v Tremerjah. Cinkarno od CČN v Tremerjah  sicer ločuje skoraj 7 km, kar glede na prostorske danosti predstavlja svojevrsten izziv, a se glede na pozitiven doprinos vseeno izkaže kot smiseln. Z njim namreč ne odpravljamo samo tveganja pomanjkanja vode, ampak izboljšujemo tudi biološko in hidromorfološko stanje vodotokov.

Z uporabo vode iz CČN v Tremerjah bi odvzem iz Hudinje praktično izničili, saj bi to vodo uporabljali zgolj še ob vzdrževalnih delih na čistilni napravi, ko je izpust vode iz CČN v reko Savinjo prekinjen. Ta dela se periodično ponavljajo dvakrat mesečno in trajajo približno šest ur, kar pomeni, da bi mesečno vodo iz reke Hudinje porabljali zgolj 12 ur. Ali drugače: voda iz CČN Celje bi bila uporabljana več kot 96 odstotkov časa. Z dograditvijo dodatnega rezervoarja pa bi se temu črpanju lahko celo povsem izognili.

Ko bi za potrebe cinkarne uporabljali vodo iz CČN v Tremerjah, bi bilo črpanje iz Hudinje prekinjeno. Posledično bi lahko spustili mehki jez na minimalno še mogočo raven, ki jo lahko zaradi relativno preproste manipulacije spustimo ali dvignemo v roku ene ure. S prekinjenim odvzemom vode iz Hudinje bi glede na sedanje stanje povišali pretok v reki. Tako bi še posebej v sušnih mesecih pomembno izboljšali hidromorfološke pogoje na Hudinji.

Po obstoječem sistemu čiščenja v cinkarni načrpano vodo iz Hudinje najprej grobo očistimo v usedalniku. Sledi filtracija na peščenih filtrih. Del vode uporabimo s to kakovostjo, preostali del pa dodatno čistimo na ionskih izmenjevalcih.

Koraki čiščenja vode

Prvi korak čiščenja vode iz CČN v Tremerjah bi morala biti groba odstranitev neraztopljenih snovi, ki bi potekala na lokaciji CČN v Tremerjah. Takšen predfilter je nujen za zaščito membran ultrafiltracije, saj lahko membrane v primeru prevelike koncentracije neraztopljenih snovi v vstopni vodi nepovratno poškodujemo. V obdobju enoletnega vzorčenja smo ugotovili, da je v vodi na iztoku iz CČN povprečno 8,4 mg/L suspendiranih snovi. Te delce bi večinoma odstranili s predfiltrom na lokaciji CČN v Tremerjah in dokončno še z ultrafiltracijo na lokaciji cinkarne. Vodo, ki nastaja pri spiranju predfiltra, bi vračali na CČN, vodo iz spiranja membran ultrafiltracije pa v obstoječo pripravo vode v cinkarni. Tako bi skupno odstranili 36,2 toni (preračunano na 100-odstotno suho snov) suspendiranih snovi letno, ki bi sicer pristale v Savinji.

Na lokaciji Cinkarne Celje bi nato pred ultrafiltracijo izvedli koagulacijo. Z dodatkom koagulanta bi koagulirali fosfor in KPK v vodi iz CČN v Tremerjah. Tako fosfor kot tudi KPK bi po koagulaciji odstranili na membranah ultrafiltracije v obliki blata, ki nastaja med spiranjem membran. Kot ukrep za povišanje izkoristka ultrafiltracije smo predvideli, da vodo iz spiranja membran vračamo v obstoječi sistem priprave vode v usedalnike. Čisti del oziroma preliv bi nato ponovno uporabili kot tehnološko vodo, blato pa prefiltrirali z obstoječo ploščno stiskalnico in odstranili kot odpadno blato. Po izračunu bomo tako letno v obliki blata odstranili 13,8 ton fosforja in KPK (preračunano na 100-odstotno suho snov), ki bi ju sicer odvedli v Savinjo v obliki iztoka iz CČN v Tremerjah. Od tega po predpostavki 25-odstotni delež v blatu predstavlja blato zaradi odstranitve fosforja (približno 3,5 tone letno).

Vodo, iz katere smo v celoti odstranili suspendirane delce, bi nato z namenom demineralizacije vodili na reverzno osmozo. Trenutno demineralizirano vodo pridobivamo na ionskih izmenjevalcih. Skupno zaradi regeneracije izmenjevalcev trenutno izpuščamo v okolje na leto okoli 1250 ton sulfata in 400 ton natrija v obliki odpadne vode. Tega doprinosa z uporabo nove tehnike ne bo več. Če bi črpanje iz Hudinje uporabljali le še dvakrat mesečno za 6 ur, bi se količina emitiranega natrija in sulfata s tega vira znižala za 96 ali celo za 100 odstotkov.

Poudariti je treba, da v fazi izvajanja reverzne osmoze (RO) za razliko od prej naštetih pozitivnih vplivov na biološko in hidromorfološko stanje vodotoka nastopi tudi minus. Zaradi zakonitosti tehnike RO bodo v koncentratu iz RO, ki ga bomo izpuščali v Hudinjo, višje koncentracije snovi kot v vodi iz CČN v Tremerjah, še vedno pa bo izpust skladen z zahtevami z Uredbo o emisiji snovi pri odvajanju odpadnih vod iz objektov in naprav za pripravo vode. Z optimalnim doziranjem antiskalanta lahko pričakujemo visoke izkoristke naprav; predviden izkoristek je 75-odstoten, kar pomeni, da 75 odstotkov vstopne vode iz reverzne osmoze izhaja v obliki produkta oziroma permeata, 25 odstotkov pa v obliki odpadka ali koncentrata. V našem primeru to pomeni 56 m3 na uro koncentrata.

Pilotna naprava za enoletno testiranje

Skupaj smo pripravili idejni projekt, ki obravnava možnost zajema odpadne vode, transporta do cinkarne in čiščenje vode do kakovosti, potrebne za tehnološki proces. Idejni projekt predvideva čiščenje z mehanskim predčiščenjem, ultrafiltracijo in reverzno osmozo. Za potrditev te tehnologije smo na lokaciji CČN Celje v Tremerjah v dogovoru z upravljavcem, podjetjem VOKA Celje, postavili pilotno napravo za testiranje, ki je v obratovanju od začetka aprila 2023. Predviden čas spremljanja je eno leto.

Raba očiščene odpadne vode iz CČN Celje v Tremerjah kot industrijske vode v proizvodnji titanovega dioksida bo močno razbremenila Hudinjo in omogočila neprekinjeno delovanje proizvodnje tudi v sušnem obdobju. Dodatna okoljska korist bo še manj izpuščenega blata, fosforja in sulfata.

Priprava z membransko tehnologijo (UF+RO) zagotavlja ustrezno kakovost vode. Značilnost membranske filtracije v primerjavi s klasičnim filtracijami je konstantna kakovost prefiltriane vode. Slaba stranj embran je, da se mašijo, zato je potrebno posebno pozornost posvetiti stabilnosti obratovanja. Izkušnje proizvajalca membran in prvi rezultati pilotnega testa kažejo, da je tehnologija uporabna. Od pilotnega testa se pričakuje iskanje pogojev za izboljšanje stabilnosti obratovanja obeh stopenj priprave. Na UF je potrebno izboljšanje odstranjevanja organskih snovi in fosforja. Na RO je potrebno podaljšati čase med CIP pranji.

V Kolektor Sistehu smo doslej zasnovali, sprojektirali in izdelali 20 ultrafiltracijskih naprav za pitno vodo za javno rabo, 5 za pitno vodo za rabo v farmacevtski industriji in 2 za filtracijo pralne vode peščenih filtrov v bazenih. Izkušenj je precej, vendar filtriranje očiščene komunalne odpadne vode predstavlja nov velik izziv. Velik je tudi tržni potencial, ker je očiščene vode na iztokih komunalnih čistilnih naprav dovolj. Že varovanje pred okužbami med testiranjem je precej bolj zahtevno kot pri pitni vodi, saj je voda na iztoku komunalne čistilne naprave mikrobiološko precej obremenjena. Mikrobiološka obremenjenost pomeni tudi takojšen razrast mikrobiologije na membranah, če se naprava zaustavi oz. obratovalni pogoji niso ustrezni.

 

Nazaj