CS196133B1 - Způsob biologické regenerace sorpčnfch materiálů - Google Patents

Abstract

Při čištění odpadních vod dosud známými biologickými způsoby dochází k tomu, že s prodlužující se dobou zdržení odpadní vody v čisticím zařízení klesá koncentrační gradient. Podobně při aplikaci fyzikálně chemických metod, například čiření, na odpadní vody dojdeme k určitému limitnímu stavu, který nelze již dále ovlivnit přídavkem čiřidla, V obou případech tedy docházíme k určité limitní hodnotě zbytkového znečištění, kterou již není možno snížit použitým čisticím procesem

Description

Při čištění odpadních vod dosud známými biologickými způsoby dochází k tomu, že s prodlužující se dobou zdržení odpadní vody v čisticím zařízení klesá koncentrační gradient. Podobně při aplikaci fyzikálně chemických metod, například čiření, na odpadní vody dojdeme k určitému limitnímu stavu, který nelze již dále ovlivnit přídavkem čiřidla, V obou případech tedy docházíme k určité limitní hodnotě zbytkového znečištění, kterou již není možno snížit použitým čisticím procesem.

Vzhledem k narůstajícím požadavkům na kvalitu vody vystupující z čistírenského zařízení, to je zvýšení výsledného čisticího efektu, byla vyvinuta řada dalších přídavných čisticích postupů.

Jedním z nejčastěji používaných postupů je využití sorpce na aktivních materiálech, z nichž nepropracovanější je sorpce na aktivním uhlí. Jednotlivé druhy sorpčních materiálů se významně liší ve svých schopnostech odstraňovat organické znečištění, vyjádřené globálním ukazatelem chemické spotřeby kyslíku /CHSK/. Vzhledem k vysokým cenám sorpčních materiálů, která se u aktivního uhlí pohybuje v rozmezí 20 až 56 Kčs/kg, je technická aplikace těchto způsobů závislá na možnosti regenerace vyčerpaného aktivního uhlí. Za předpokladu sorbens o ploše 1 000 m²/lg aktivního materiálu můžeme počítat, že zachycení znečištění vyjádřené CHSK bude činit 10 % z hmoty použitého aktivního materiálu, tedy, že 1 g aktivního uhlí zachytí přibližně 0,1 g CHSK. Potom je nutno vyčerpané aktivní uhlí regenerovat .

Regenerace se provádí vysokoteplotní, popřípadě nízkoteplotní obnovou aktivního povrchu, což je v podstatě oxidace zachycených nečistot s následnou aktivací povrchových center aktivního uhlí. Při této teplotní regeneraci aktivního uhlí dochází přibližně k desetiprocentnímu úbytku regenerovaného materiálu, a tedy po 10násobné regeneraci zůstane cca 30 % z původního množství sorpčního materiálu. Užívá-li se k sorpci méně hodnotných materiálů, které se neregeneruji, musí se počítat jednak s horšími výstupními parametry, tj. horším čisticím efektem, jednak s tím, ze je nutno vyčerpaný materiál likvidovat at již deponováním, spalováním nebo ostatními způsoby.

, Uvedené nedostatky, to je prodlužování doby setrvání odpadní vody v čisticím zařízení nad ekonomicky únosnou mez na straně jedné a ekonomicky neúnosné ztráty sorpčního materiálu na straně druhé^řeší způsob podle vynálezu.

Způsob biologické regenerace sorpčních materiálů v procesu čištění odpadních vod biologickou cestou spočívá podle vynálezu v tom, že se sorpční materiál aktivuje prolitím biologické suspenze, načež se na něj uvádí biologicky předčištěná odpadní voda rychlostí určenou vztahem

G . S_K “ A . aBSK₅ ’ kde

Q je množství odpadní vody v l/fiod,

G váha sorpčního materiálu v g,

S_K koeficient vyjadřující jednorázovou sorpč· ní kapacitu použitého materiálu ABSK^ rozdíl mezi BSK5 vstupní a výstupní vody v g/1 a

A doba setrvání na sorpčním materiálu zachycených organických látek, dosahující Hodnoty 1 až 300 hod., výhodně 120 hod., a po vyčerpání sorpční kapacity projevujícím se zvýšením filtračního odporu se sorpční materiál ponechá ve vlhkém stavu 24 až 700 hod., s výhodou 360 hod., načež se propere po dobu 10 min vodou nebo směsí vody a vzduchu.

Princip vynálezu vychází z toho, že rychlost odstraňování organických látek mikroorganismy je v určitých mezích závislá na koncentraci organických látek a s úbytkem organických látek v čase klesá i rychlost jejich odstraňování, což lze s určitými omezeními popsat obecnou rovnicí pro reakční rychlost při souborném vyjádření koncentrace jednotlivých složek /Případ,kdy n * 0,není uvažován/, kde

S_t je koncentrace reagující složky t j e čas k reakční konstanta a n exponent vyjadřující řád reakce a dále, že pří sorpčních pochodech dochází k zachycení organických látek na sorpčním materiálu, tedy k jejich zakoncentrování vlivem fyzikálně chemických sil.

Spojíme-li tyto dva principy do jednoho technologického celku, to je přivádíme-li na aktivní materiál odpadní vodu o určité koncentraci, popřípadě vodu o znečištění, které bylo předchozími způsoby sníženo na mez, kdy další snižování tohoto znečištění by si vlivem nízkého koncentračního gradientu vyžádalo nadměrné narůstání dob zdržení v čisticím zařízení, dojde na aktivním materiálu k zakoncentrování organických látek, což opět za určitých podmínek způsobí zvýšení rychlosti odstraňování organických látek vlivem zvýšení jejich koncentrace v systému.

Bude-li se na aktivní materiál přivádět odpadní vodě o dané koncentraci takovou rychlostí, že se na materiálu zachycené organické látky stačí degradovat biologickou cestou v době, než dojde k vyčerpání sorpční kapacity tohoto materiálu, bude probíhat vedle zaplňování aktivních center sorpcního materiálu fyzikální cestou průběžně jejich uvolňování biologickou cestou,.čímž se podstatně prodlouží, popřípadě zcela odstraní nutnost tepelné nebo jiné regenerace těchto materiálů.

Jestliže se uvádí odpadní voda do styku s aktivním materiálem takovou rychlostí, že platí

BSK5 je biochemické spotřeba kyslíku na oxidaci biologicky degradabilních organických látek za 5 dní /g/1/

Q je množství odpadní vody přivedené do žařízení /1/h/ a při zachování doby styku sorpcního materiálu s odpadní vodou nejméně 6 minut, dojde k výraznému prodloužení období mezi jednotlivými regeneračními cykly.

Příklady provedení

Příklad 1

Skleněná kolona o průměru 0,03 m, ploše

7,1O“4 _{se na}pi_n£ 7.10^ aktivního uhlí, které váží 0,33 kg. Takto upraveným zařízením se prolije 1 000 cm^ biologické suspenze β následným přiváděním biologicky předčíštěné odpadní vody spodem do kolony. Biologicky předčištěná voda o složení uvedeném v tabulce 1.se do kolony přivádí v množství 7 . 103.h“

Tabulka 1

			100 X
CHSK	/mg/1/	55	10,2
bsk5	/mg/1/	13,2	14,3

Po dobu provozu zařízení, která trvala 170 dní, vykazovala voda prošlá zařízením následující průměrné složení: /tab. 2/

Tabulka 2

	X -S- . 100 X	7. čistého efektu
CHSK /mg/1/	7,3 17,3	86,7
BSK5 /mg/1/	1,2 22,5	90,9

Vzhledem k narůstání filtračního odporu kolony v průběhu dlouhodobého provozu zařízení byla kolona propírána 1 x za 24 hod směsí přefiltrované vody a vzduchu.

Ve sledovaném období bylo tedy na náplni kolony odstraněno 342 g BSK^, aniž by došlo ke zhoršení sorpční kapacity aktivního uhlí. Příklad 2

Odpadní voda ^>0 pískové filtraci vykazovala následující průměrné složení /tab. 3/

Tabulka 3

X
CHSK /mg/1/	1 23
BSKS /mg/1/	64

π g aktivního uhlí ^{Q =} c . u . 24 . 5 ’ kde množství zachycených rozpuštěných _organických látek_ ^c váha aktivního materiálu vstupní znečištění v BSKj-výstupní _znečištění v BSK5_ vstupní znečistění v BSK5

Tato voda se po předchozím krátkodobém /3 minuty/ intenzívním provzdušnění /40 m^/m^ H2O/ přivádí shora pod tlakem na kolonu o průměru 0,125 m, výšce 2 m, která byla naplněna 24 kg aktivního uhlí.

Podobně jako v příkladu 1 se kolona aktivuje před zahájením provozu tím, že se prolije 15 1 biologické suspenze.

Na tuto kolonu se přivádí odpadní voda o složení uvedeném v tabulce č. 3 v množství 6.4.10“2,.h“1 po dobu 620 dní. V tomto období se kolona vždy 1x za 12 h, propírá spodem směsí tlakové vody a vzduchu. V průběhu sledovaného období vykazuje voda prošlá čisticím zařízením následující průměrné složení: /tab. 4/

Tabulka 4

			7 čistého efektu
CHSK	/mg/1/	29	76
bsk5	/mg/1/	1 1	83

Vzhledem k tomu, že ke konci sledovaného období docházelo ke zhoršování čisticího efektu, byl provoz zastaven, kolona ponechána 30 dní bez přívodu odpadní vody, a poté intenzivně proprána směsí vody a vzduchu po dobu 2 hodin. Na takto upravenou kolonu se přiváděla opět odpadní voda o složení uvedeném y tabulce č. 3 v množství 6.4./h po dobu dalších 120 dní, přičemž se v tomto období dosahovalo stejného průměrného čisticího efektu,jako je uveden v tabulce č. 4.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT V

   Způsob biologické regenerace sorpčních materiálů u procesu čistění odpadních vod biologickou cestou, vyznačený tím, že sorpční materiál se aktivuje prolitím biologické suspenze, načež se na něj uvádí biologicky předčištěná odpadní voda rychlostí určenou vztahem _Q _ G ·. ·?κ_ ,

   A .ABSKj ’ kde

   Q je množství odpadní vody v 1/h

   G váha sorpčního materiálu v g,

   Sj, koeficient vyjadřující jednorázovou sorpčYNÁLEZU ní kapacitu použitého materiálu v g zachycené BSK5 na g použitého materiálu,

   ŮBSK5 rozdíl mezí BSK5 vstupní a výstupní vody v g/1

   A doba setrvání na sorpčním materiálu zachycených org. látek, dosahující hodnoty 1 až 300 hod, výhodně 120 hod.

   a po vyčerpání sorpční kapacity projevujícím se zvýšením filtračního odporu se sorpční materiál ponechá ve vlhkém stavu 24 až 720 hod, s výhodou 360 hod, načež se propere po dobu 10 min vodou nebo směsí vody a vzduchu.

   Srverognfia. n. p.. rivod 7. Moel

   OPRAVA popisu vynálezu k autorskému osvědčení ě. 196 133 /51/Int. Cl.³ - C 02 F 1/28

   V popisu vynálezu k autorskému osvědčení č. 196 133 je chybně uvedeno jméno autora: