Modernizace Úpravny vody Želivka – 2. stavba (GAU)

Projekt zrealizoval společný tým složený z pracovníků dodavatelského sdružení (Metrostav a.s., SMP CZ, a.s., GEOSAN GROUP a.s.) pod vedením Ing. Petra Brože z divize 6 akciové společnosti Metrostav, která je vedoucím společníkem.

Úpravna vody Želivka – historie

Stavbu nádrže v šedesátých 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 Metrostavu. ÚV Želivka je hlavním zdrojem pitné vody pro Prahu, významnou část Středočeského kraje a pro část kraje Vysočina. Dodává 73 % z celkové spotřeby pitné vody pro Prahu (zbytek je dodáván z ÚV Káraný, třetím, záložním zdrojem pitné vody je ÚV Podolí).

Úpravna je součástí rozsáhlého vodohospodářského díla, jehož výstavba započala v roce 1965. Součástí bylo vybudování přehradní hráze se všemi doprovodnými stavbami včetně 52 km dlouhého přivaděče do Prahy. První etapa výstavby, zprovozněná v roce 1972, zahrnovala čerpací stanici a výtlačný řad surové vody, budovu dávkování a flokulace, halu filtrace F1, regulační vodojem a sestavu provozních objektů. Výkon úpravny činil 3 300 l/s.

Druhá etapa výstavby proběhla v osmdesátých letech 20. století s ukončením v roce 1987. Úpravna byla rozšířena o druhou část čerpací stanice surové vody, rozdělovací objekt, halu filtrace F2, obtokový kanál ozonizace, měrný objekt, další regulační vodojem a další sestavu provozních objektů. Výstavbou této etapy byla navýšena kapacita úpravny o 4 400 l/s, nicméně technologie úpravy vody (jednostupňová separace s flokulací a filtrací na pískových rychlofiltrech) se nezměnila. K rozšíření technologie úpravy vody došlo v roce 1991, kdy byla do technologické linky zapojena stavba ozonizace.

Popis stávající technologie

Úpravna vody Želivka byla realizována jako jednostupňová pro úpravu povrchové vody, která je z vodní nádrže Švihov odebírána ze 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 jedenáct čerpadel. 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, zrekonstruovanou v letech 2009 a 2010. Ozon je vyráběn ve dvou generátorech ozonu z přiváděného kyslíku. Důkladné promíchání po nadávkování ozonu zajišťují dva statické mísiče GDS v každé lince, celkem šest mísičů pro tři ozonizační linky. Ozonizovaná voda je vedena do měrného objektu, kde dochází k úpravě pH vápennou vodou (rekonstrukce vápenného hospodářství proběhla v letech 2006 až 2008). Následuje hygienické zabezpečení chlorem (dávkován ve formě chlorové vody). Upravená voda je vedena do regulačních vodojemů, odkud je odváděna do štolového přivaděče a tím dále gravitačně až do Prahy. Štolový přivaděč je unikátním dílem s průměrem 2 640 mm o celkové délce 52 km. Maximální průtok přivaděčem činí 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. Tam je upravená voda znovu hygienicky zabezpečena chlorem a akumulována před další distribucí do zásobních vodojemů pražské vodovodní sítě.

Rozsah modernizace

Projekt za 1,221 mld. Kč v sobě zahrnoval výstavbu vlastní haly GAU a úpravy v dosavadních objektech pro napojení haly GAU do systému stávající úpravny – vstup kolektoru do haly pískové filtrace F2 (obr. 4), vestavbu spojné komory do obtokového kanálu ozonizace (obr. 5), přestavbu hradidlové komory na komoru rozdělení průtoku, úpravy na provozní čerpací stanici (obr. 6). Součástí modernizace byla i výstavba kolektoru propojujícího halu GAU a halu pískové filtrace F2, dále pak realizace potrubí sání (obr. 7) k čerpací stanici a následného výtlaku (DN 1600, litina) na GAU a potrubí odtoku filtrátu z GAU na spojnou komoru před měrným objektem (2 × litina DN 1400, ražená část [obr. 8]). Bylo potřeba zajistit i doplňkové práce, což byly přeložky a doplnění inženýrských sítí (kanalizace, propojovací potrubí vodojemů [obr. 9], areálový požární vodovod, venkovní osvětlení), bourací práce, terénní úpravy včetně sadových, úpravy oplocení, opravy a doplnění areálových komunikací i zpevněných ploch. Vyvolanou investicí byla nutná přeložka areálové části vodovodního přivaděče pro Havlíčkobrodsko.

Speciální požadavky na drsnost povrchu nerezové oceli
Pro dosažení velmi vysokého standardu nově budované technologie bylo v zadávací dokumentaci požadováno zajištění vysoké korozní odolnosti nerezových ocelí potrubí. Za tímto účelem se požaduje dosáhnout celoplošně povrchu s drsností R_a < 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 musely 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.

Součástí procesu bylo převážení výrobků do Rakouska k elektrochemickému leštění povrchů a následně převoz na stavbu k závěrečné kompletaci a montáži na místo určení. V loňské době covidové byl tento logistický úkol značně narušen uzávěrou hranic mezi naší republikou a Rakouskem, navíc se zákazem cestování pro tzv. pendlery pracující v příslušné rakouské firmě. Tato skutečnost byla hlavním důvodem, proč bylo nutné prodloužit termín pro dokončení díla o jeden měsíc, tedy do 31. ledna 2021.

Hala GAU

V rámci modernizace úpravny, která proběhla od října 2018 do ledna 2021, došlo k vybudování nové haly, ve které je umístěno celkem šestnáct filtrů (čtyři vany po čtyřech filtrech) o celkové filtrační ploše 1 604 m², naplněných 2 730 m³ granulovaného aktivního uhlí (GAU) ve vrstvě 1,7 m od belgického výrobce Chemviron S.A. Výkon filtrů s GAU je navržen na průtok v rozmezí 1 100 až 3 500 l/s. Filtry jsou vybaveny nerezovým drenážním systémem typu Triton od francouzského výrobce Johnson Screens (obr. 14).

Stavebně-konstrukční řešení haly
Nadzemní a částečně podzemní jednolodní hala je příčně rozdělena na dva nezávislé dilatační celky. Jsou v ní umístěny čtyři vany s filtry, každá o vnějších rozměrech 14,35 × 39,8 m. Celkové půdorysné rozměry jsou 97,2 × 46,8 m, výška od terénu po atiku v nejvyšším místě je cca 13,5 m. 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 konstrukcí obvodového pláště haly tvoří soustava svařovaných ocelových dvoukloubových plnostěnných rámů profilu I proměnné výšky i tloušťky jednotlivých plechů. Základní modul těchto příčných rámů je 12 m, pro připojení prvků pláště jsou hlavní rámy doplněny mezilehlými sloupky, paždíky, vaznicemi a krajními vylehčenými rámy. Obvodový plášť je ze sendvičových panelů s PIR jádrem a barevnou povrchovou úpravou, střešní plášť na pultové ploché střeše se spádem 3 % je z trapézových plechů s tepelnou izolací z pěnoskla ve dvou vrstvách 50 + 70 mm, lepeného do horkého asfaltu, a krytinou z živičných pásů. Odvod srážkové vody ze střechy zajišťují žlaby a svody, zaústěné do dešťové kanalizace.

Vany filtrů v interiéru objektu, každá z nich se čtyřmi filtry, jsou z vodostavebního železobetonu. Filtrační náplň granulovaným aktivním uhlím je uložena na drenážním systému s integrovanou funkcí pro filtrování i praní vodou a vzduchem.

Středový prostor mezi vanami je využit pro dvě dvojice funkčních kanálů – 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 – jsou navrženy jako potrubní ve strojně-technologické části dokumentace. Mezi vanami navzájem i mezi vanami a obvodovými stěnami je vytvořen strop sloužící jako obslužná plocha v úrovni 0,30 m pod horní hranou nádrží. Bylo použito prefabrikovaných prvků trámového i deskového typu (filigránové dílce). Přístup na tuto úroveň zajišťují jednak lokální schodiště z kompozitových prvků v čelech haly i uprostřed mezi vanami, pro možnost vjezdu lehké provozní techniky je v čele haly blíže k F2 vybudována dvouramenná rampa. S objektem haly filtrace F2 je filtrace GAU propojena průchozím kolektorem, který je podélně rozdělen na chodbu s elektrorozvody a chodbu s potrubími (přívod a odtah prací vody, prací vzduch, topení, neboť nová hala využívá stávající čerpací stanici prací vody, stávající dmychárnu a kotelnu). Pro vstup do kolektoru bylo v části půdorysu zahloubeno založení stavby společně s řešením odtoku filtrátu do vnějších rozvodů 2 × DN 1400. Vstupy do objektu z exteriéru jsou dva – jeden v podélné a jeden ve štítové stěně vraty s integrovaným dveřním křídlem. Pro přístup na střechu je na fasádě zavěšen ocelový žebřík.

Podlahy na úrovni přízemí jsou betonové s epoxidovým nátěrem, v patře jsou opatřeny keramickými dlažbami a stěny jsou obloženy keramickými dlaždicemi. Vlastní filtry jsou ode dna až do úrovně horní hrany van rovněž obloženy keramickým obkladem. Zakrývá je soustava demontovatelných průhledných krytů, tzv. bazénový program. Těch je celkem osm, neboť v každé vaně jsou dva soubory krytů. To umožňuje železobetonová pochozí lávka, ležící v podélné ose každé z nich. Zakrytí vylučuje riziko úniku zbytkového ozonu do prostoru haly a kryty také redukují vlhkost trvale vnášenou do prostoru, což má dopad na stavebně-fyzikální řešení stavby. Objekt byl navržen bez oken, z fasády vystupují pouze prvky vzduchotechniky a je osazena dvířky pro zatažení hadice při hydraulické dopravě GAU. Osvětlení vnitřních prostor je typu LED.

Barevné řešení fasády nové haly bylo přizpůsobeno vzhledu starších objektů – její fasády proto ozdobí výrazná zelenomodrá stuha ve tvaru fázově posunutých sinusoid, přičemž plochy nad sinusoidami jsou bílé a ty pod nimi šedé. Čtvrtou barvou fasády je antracitová. Ta se nachází na svislých pruzích po celé výšce budovy, v šířce vstupních vrat a dále na zatepleném (KZS) soklu objektu po celém jeho obvodu.

Zkušenosti

Realizační tým musel zvládnout nenadálé události, které komplikovaly harmonogram výstavby. Například zásadním tématem plánu organizace výstavby bylo splnění prací v době částečné odstávky úpravny, která byla dlouhodobě naplánována na období 1. července až 30. listopadu 2019 s tím, že snížený výkon ÚV Želivka pro Prahu překlenou její ostatní zdroje pitné vody, tedy ÚV Káraný a záložní ÚV Praha-Podolí. V tomto časovém úseku bylo nutné provést práce ve stávajících objektech, kvůli kterým byl provoz těchto objektů omezen, nebo přímo zastaven (např. filtrace F2). Při přípravných pracích se však na základě bouraných sond ukázalo, že poloha areálové části potrubí stávajícího vodovodního přivaděče pro Havlíčkobrodsko, zalitého kdysi s jinými areálovými potrubími v betonovém bloku v délce cca 130 m, neodpovídá předpokladům zadávací dokumentace, přičemž takovou věc nemohl její zpracovatel předem dostatečně ověřit. Při projektovaných bouracích pracích betonového „sarkofágu“ (obr. 20) by mohlo dojít vzhledem k výkopu rýhy pro uložení nového potrubí sání (DN 1 600) k poškození stávajícího přivaděče a tím nepřípustnému ohrožení dodávky vody pro Havlíčkův Brod a okolí.

Bylo tedy rozhodnuto o urychlené přeložce přivaděče, kterou bylo třeba do 30. června nejen fyzicky provést, ale samozřejmě získat povolení k předčasnému užívání stavby. Šlo o náročný úkol, který byl však se ctí zvládnut. Zahrnoval např. situace, kdy na přepojení nového úseku z hrdlové litiny DN 600 na stávající ocelové potrubí s bitumenovou izolací potrubí (obr. 21) bylo maximálně 36 hodin, což odpovídalo akumulační schopnosti distribučních vodojemů na Havlíčkobrodsku. Se značným vypětím se vše stihlo do 27. června a provozovatel ÚVŽ mohl zahájit odstávku podle plánu.

Aktuální stav

Po dokončení rozhodujících prací na technologické části díla vloni na podzim se přistoupilo k individuálním zkouškám jednotlivých strojů a strojních sestav, následně byla zapracována filtrační náplň z aktivního uhlí s laboratorním sledováním parametrů filtrátu a odpadní prací vody. Po přípravných činnostech, především ve zprovozňování SŘTP, proběhla úspěšná komplexní zkouška celého díla v trvání 72 hodin, na jejímž základě bylo dílo 21. ledna 2021 předáno investorovi. Zkušební provoz, předepsaný na dvanáct měsíců, byl zahájen 1. února 2021 a nyní úspěšně probíhá.

Závěr

Za zhotovitele díla můžeme konstatovat, že se dílo povedlo, a to díky otevřené, seriózní a plodné spolupráci s ostatními účastníky výstavby – investorem, provozovatelem, správcem stavby, projektantem a příslušnými úřady. Nesmíme zapomenout také na naše podzhotovitele z více než dvaceti firem.