CS196358B2 - Způsob zabraňování růstu vláknité biomasy v systému aktivovaného b zabraňování růstu kalu - Google Patents

Description

Vynáleiz se týká zlepšení při zpracování městských splašků a/nebo průmyslových odpadních vod postupem aktivovaného· kalu. Zejména se týká řízení provozních podmínek pro zvýšení selektivní .produkce a udr- žení vysoce aktivní biomasy, která je v podstatě prosta vláknitého růstu, v systému, přičemž získaný kal má výhodné usazovací vlastnosti a je schopen v podstatě odstranit fosforečnany z přicházející odpadní vody.

Postup s použitím aktivovaného kalu se po mnoho let používá pro odstranění biologické spotřeby kyslíku (BSK) z odpadní vody. Tento postup sestává z udržování aerační nádrže, v níž se odpadní voda přivádí ,do suspenze mikroorganismů, čímž se vytvoří směs. Směs se provzdušňuje, aby se dodával kyslík pro dýchání biomasy, která poutá, asimiluje a metaboíizuje biologickou 'spotřebu kyslíku odpadní vody.

Po vhodné době aerace se směs zavede do čiřiče, ve kterém se biomasa usadí a upravená odpadní voda přetéká do vodního· toku. Hlavní čáiSt osazené biomasy, která , se koncentruje ,u dna Čiřiče, se znovu vrací do aerační nádrže a menší část ee čistí', aby se udržela· konstantní zásoba biolátek v systému.

Navzdory mnohoůčelinosti a účinnosti tovláknité biomasy v systému aktivovaného hoto postupu a jeho mnoha modifikací, zůstává hlavní problém. Je 'to současný růst těch druhů organismů, které mají vysoký specifický povrch a/nebo jsou vláknité, jako· jsou sfaerotily, které se neusazují odpovídá jícím způsobem v čiřiči. Následkem vlálcnité biotoasy je hesehopnost uvolnit biomasu od upravené odpadní vody.

Dalším· problémem je účinnoht odstranění fosforečnanů z odpadní vody. Příčiny takovéhoto odstraňování jsou nejasné a postup je neschopen extrapolace pro úpravná zařízení odpadní vody biologickým způsobem v obecném měřítku. Tak dosud nejsou žádné spolehlivé nebo uspokojivé způsoby, ve kterých by bylo řízení odstraňování. fosforečnanů samotným biologickým' působením obecně ^ustanoveno. *

Bylo již vytvořeno několik modifikací základního postupu s aktivovaným kalem· při vyvarování se růstu vláknitých druhů organismů a/nebo· druhů organismů s vysokým specifickým povrchem, což má za následek zjev nazývaný „zbytnění“. Jedním způsobem je rozdělení ..vtékající odpadní vody do různých sekcí aerační nádrže, aby se pokryla spotřeba kyslíku. Dále se má snížit zatížení biologické spotřeby kyslíku na aerační nádrž. Třetím způsobem je přidání jedů do syštému, aby se selektivně z,ničily or196358 ganismy vláknité a s vysokým specifickým povrchem.

Dalším způsobem je přechodné vytvoření zcela anaerobního systému, a talk zničení vláknité biomasy, která je tvořena v převáž' né míře nezbytnými aeroby. Dalším způsobem je udržení vysokého obsahu rozpuštěného kyslíku a vysokého stálého stavu biologické spotřeby (kyslíku v počátečním; kapalném stadiu nebo jeho hydraulického ekvivalentu, aby se podporoval selektivní růst aktivní nevláknité biomasy, která přeroste nebo zamezí rozvoji vláknitých druhů o vyšším specifickém povrchu.

V minulých letech byly navrhovány .početné technologie k modifikaci používaného postupu s aktivovaným kalem, aby se zlepšilo odstranění dusíku a/nebo fosforu. Mezi tyto různé způsoby, které jsou zveřejněny, patří ty, které zahrnují nitrifikačnií — denitrifikační systémy, jejichž jedna forma je popsána J, L. Barnardem ve Watelr and Was. te Engineering (1974) 33.

'Při tomto postupu označeném „Bardenpho“ jsou provozovány čtyři směsné bazény aktivovaného kalu v sérii, načež následuje čířič, z kterého se .kal vrací do první nádrže. První a třetí nádrž pracují za. neoxidačníeh podmínek a přijímají směs obsahující dusičnany a dusitany (NO_X~) z druhé a čtvrté nádrže-v· sérii, které jsou provzdušňovány. Zatímco se uvádí periodické dobré odstranění fosfc/ru a dusíku v poloprovozu, když sé pracuje při dost vysokých dobách zdržení .přítoku, nedosáhne se produkce hutného, snadno filtrovatelného kalu.

Žádný ze způsobů, které byly dosud navrhovány, není schopen vyvarovat se zbytnění biomasy a účinného· odstranění fosforečnanů. '

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způ.sob zabraňování růstu vláknité biomasy v systému aktivovaného kalu, jehož podstata spočívá v tom, že se v počáteční kontaktní zóně směšuje aktivovaný kal s .přitékající odpadní vodou s biologickou spotřebou kyslíku a popřípadě s obsahem fosforečnanů a amoniaku, přičemž se počáteční kontaktní zóna udržuje za anaerobních podmínek, například stykem směsi s plynem prostým kyslíku, při koncentraci dusičnanu a/nebo dusitanu, menší než 0,3 ppm a obsahu rozpuštěného kyslíku menším než 0,7 ppm, k produkci nevláknitých mikroorganismů, které .vážou biologickou spotřebu kyslíku, pak s úpravou nebo bez úpravy v mezilehlé zóně, která může být případně udržována za neoxidačních podmínek, se nechá v oxidační zóně probíhat biologická oxidace ve směsi stykem s plynným kyslíkem, který se vpouští do ..oxidační zóny, přičemž se v oxidační zóně udržuje obsah rozpuštěného kyslíku v rozmezí. 1 ppm až 20 (ppm, oxidovaná směs se převede z oxidační zóny do usazovací zóny, kde se vyčištěná vrchní' kapalina oddělí ed usazeného kalu a část usazeného' kalu se vrací do počáteční kontaktní zóny pro smíšení aktivovaného kalu v této zóně s přitékající odpadní vodou.

Postup podle vynálezu vytváří aktivní hutnou biomasu, která se snadno koncentruje při druhotném čiření.

• Bližší vysvětlení je kromě jiného zřejmé z přiložených výkresů, na nichž obr. 1 je schematickým bokorysem zjednodušeného systému podle vynálezu, a obr. 2 je podobný .nákres modifikovaných provedení.

Nyní bylo zjištěno, že· požadovaná selektivní produkce druhů organismů, které jsou schopny odstraňovat fosforečnany a vytvářet nezbytňující populaci biomasy z vysoce aktivních· hutnýc,h a rychle se usazujících > mikroorganismů, se může podpořit a udržovat přísným udržováním anaerobních podmínek na začátku, kdy se mísí přicházející odpadní voda a vracený kal ze sekundárního čiření. Výsledkem je, že

1. nedochází k růstu nežádoucích mikroorganismů s vysokým specifickým povrchem, jako je sphaerotilus a.

2, podstatná množství přicházející biologické spotřeby kyslíku se poutají z přicházející odpadní vody mikroorganismy, které mají schopnost toto provádět za anaerobních podmínek.

Předpokládá se nezaručeně, že energie pro aktivní transport biologické spotřeby kyslíku, do buněčných stěn je odvozena z hydrolýzy polyfosforečnanů a že ty druhy, které 'jsou nejschopnější ukládat polyfosforečnany, budou růst za těchto podmínek.

Počáteční anaerobní zóna podle jednoho provedení je následována oxidační aerobní zónou, kde se poutaná potrava v aerobní zóně Oxiduje a kde jakákoli zbývající biologická spotřeba kyslíku se váže a oxiduje. Během tohoto aerobního stavu se kompenzuje energie ztracená hydrolýzou polyfosforečnanů a znovu se vytvoří polyfosforečnan a uskladní se v provzdušněné biomase a fosforečnany se takto odstraní zé směsi.

Podle dalšího provedení, jak zde bude dále uvedeno, je neoxidační zóna pro provedení denitrifikace uspořádána mezi anaerobní a .oxidační aerobní ziónou.

Povaha uložení fosforu v biomase je taková, že dochází jen k malému návratu fosforečnanů, čímž je-umožněno, že fosfor se vyloučí ze systému s odpadním aktivova.ným kalem.

Na obr. 1 je uvedeno· modifikované úpravné zařízení používající aktivovaného kalu, které je vybaveno obvyklým vstupem 11 pro odpadní vodu, která má být upravována. Obvykle je odpadní voda z usazených splašků z primární usazovací nádrže nebo čířiče (neznázorněného) ale primární sedimentace není nutná. Vtékající odpadní voda zpočátku vstupuje do anaerobní směšovací zóny A, ve které se míchá s recyklovaným kalem usázeným v usazovací nádrži nebo čiříči 12 a vraceným do zóny A vedením 13. Část usazeného kalu z, čířiče 12 se odstra19 6 3 5 8 ňuje vedením 14, zatímco vyčištěná nadbytečná kapalina se. odesílá do vodních toků nebo do zásobníků s další úpravou nebo bez další úpravy, jak je potřeba.

Jak je uvedeno, zóna A se udržuje v přísně anaerobních podmínkách. Výrazý „anaerobní“ a „neoxidační“ nejsou jasně a ustáleně definovány v literatuře, v které se tyto výrazy používají. Pro účel této přihlášky vynálezu je výraz „anaerobní“ definován jako stav existující uvnitř úpravné zóny splašků, které jsou v podstatě prosty NO_X“ (to znamená mají méně než 0,3 ppm a výhodně méně než 0,2 ppm, vyjádřeno ve formě elememtáriíího dusíku], kde podmínky jsou takové, že · koncentrace rozpuštěného kyslíku (RKJ je menší než 0,7 ppm a výhodně menší než 0,4 ppm.

Výraz „'neoxidační“, jak je používán v této přihlášce vynálezu, je definován jako stav existující, uvnitř úpravné zóny odpadních vod, kde. .biologická spotřeba kyslíku je metabollzována dusičnany a/nebo -dusitany při počáteční celkové koncentraci, vyšší, než asi 0,5 ppm, vyjádřeno jako dusík, a rozpuštěný kyslík je Obsažen v množství menším než 0,7 ppm, výhodně..menším než 0,4 ppm. /..· 'Píro· zajištění toho, aby . zóna A byla udržována za anaerobních· podmínek,.; může. „následovat jakýkoli jeden nebo .více z následujících stupňů.' 'Nádoba tvořící./zónu A může. být opatřena vrstvou dusíku, kysličníku uhličitého nebo jiného inertního plynu na povrchu kapaliny, aby se zabránilo přístupu atmosférického vzduchu ke kapalině; nebo může být opatřen lehce uložený kryt na nebo nad povrchem kapaliny· nebo může být vytvořen tuhý kryt nad povrchem kapaliny. ·

Místo· toho nebo .navíc k tomuto může být dodáván do srpěsi' čisticí plynný dusík a probubláván touto směsí v zóně A, aby se vytěsnil jakýkoli přítomný kyslík. Tato· poslední volba je znázorněna v obr. 1 vedením 15 zavádějícím dusík do dna zóny A.

Odpadní voda normálně obsahuje trochu nebo žádný NO_X ^_ vlivem redukčního působeni biologické spotřeby kyslíku v přítomnosti mikroorganismů ve vtékající odpadní vodě. Potenciálním zdrojem NOX^_ je nazpět vracený kal ze sekundárního čiřiče a nazpět vracená směs z aerobní úpravné zóny z nitrifikaičních biologických systémů, to je těch, které vyvolávají oxidací amoniakální spořeby kyslíku na NOX-.

Koncentrace NOv v počáteční anaerohní zóny, kde se recyklovaný kal míchá s přicházející odpadni vodou, se udržuje menší než 0,3 a výhodně menší než 0,2 ppm NO_X~, vyjádřeno jako· elementární dusík vyvarováním se zavedení směsi z aerobní zóny nitrifikačn.ího· systému, a řízení 'NO_X ^-. obsahu v recyklovaném kalu ze spodního proudu čiřiče, Ní,O_x~ koncentrace v recyklovaném kalu může být řízena vytvořením dostatečné doby zdržení v čiřiči a kalovém recirkulačním systému pro umožnění odpovídající redukce NO_X ^_ na elementární dusík pomocí biologické spotřeby kyslíku biómasy v zpětném toku kalu. .

' Ačkoli to .není -nutné, zóna A je výhodně rozdělena na dvě nebo více úpravných sekcí kapaliny, aby se umožnilo brzdit proudění kapaliny anaerobní zónou. Bylo zjištěno, že vytvořením hmotně rozčleněných sekcí nebo jejich hydraulickým ekvivalentem se lépe dosáhne požadovaného uvolnění od růstu vláknitých organismů a tím se získá vývoj hutných kalů za jinak nepříznivých podmínek.

Takovéto nepříznivé podmínky například zahrnují provoz při nízkých, koncentracích biologické spotřeby kyslíku, kde by biomasa s velikým specifickým povrchem měla výhodu při soutěžení v absorbování chudého přívodu potravy. Při rozdělení kapalinou je obtok neupravené biologické spotřeby kyslíku z anaerobní zóny vyloučen.

V provedení znázorněném v obr. 1 je zóna A zakreslena jako rozdělená do dvou sekcí «neboli komor 16 a 17, z nichž každá je vybavena míchacími prostředky 19. Kapalina prochází téměř uzavřeným proudem několika sekcemi zóny A a vypouští se do oxidační zóny označené B. Zatímco zóna A má dvě oddělené-sekce 16. a 17, je třeba si uvědomit, že takto může být vytvořeno-i více sekcí. . ...

Zóny A a B mohou být oddělené spojené nádoby nebo to může být jedna nádrž jakékoli' požadované konstrukce, přičemž je zajištěno vhodnými prostředky oddělení zóny A od zóny B, zatímco se umožňuje nepřímý proud kapaliny ze zóny A do zóny B bez zpětného míšení. .

Provzdušnění kapaliny se provádí v oxidační zóně B známým způsobem.

Tak, jak je znázorněno, stlačený vzduch může být pouštěn do dna oxidační zóny v rozdělovači 20. Je-li třeba, namísto . toho nebo navíc k rozdělovačům, oxidační zóna může být opatřena mechanickými provzdušňovači. Namísto vzduchu se může přivádět do zóny B kyslík jakékoliv požadované člstojy, v kterémžto případě mohou být opatřeny vhodné prostředky pro pokrytí celé nebo části zóny.

V provozu by se měl obsah rozpuštěného kyslíku v zóně B udržovat nad asi 1 ppm a výhodně nad 2 ppm, aby se zajistila .odpovídající přítomnost .kyslíku pro metabolismus biologické spotřeby kyslíku a pro od: stranění fosforečnanů.

Jak je znázorněno v obr. 1, zóna B je rozdělena na 2 sekce 26 a 27 úpravy kapaliny, ačkoli je třeba si uvědomit, že může být použito většího počtu takových sekcí, je-li to potřebné. Jedním důvodem pro rozdělení je to, že odstranění fosforečnanů, jak bylo zjištěno, je prvníip příkazem s ohledem na koncentraci rozpustných fosforečnanů; tak nízké hodnoty, obsahu fosforečnanů v. odto-.

196338 ku se nejlépe získá při vytvoření brzděného proudění.

Při provádění systému znázorněného ,v obr. 1 je třeba zdůraznit, že počáteční zóna styku a smíchání přicházející odpadní vody s recyklovaným kalem musí být udržována za anaerobních podmínek. Bylo zjištěno·, neočekávaně, že za takovýchto podmínek dochází k selektivní produkci druhů mikroorganismů, které jsou nejen schopny odstraňovat fosforečnany, ale že získaná biomasa je tvořena v podstatě. nevláknitýmď organismy, které tvoří vysoce aktivní hutný a rychle se usazující kal.

•Produkce vláknitých mikroorganismů,, které jsou nezbytnými aeroby, je zatavena, protože jejich růst je umožněn jen za aerobních podmínek. Za anaerobních podmínek, které se tam udržují, je podporována. selektivní produkce a růst druhů mikroorganismů, které jsou schopny hromadit neobvykle vysoká množství polyfosfcrečnanů ve svých buněčných stěnách. Je to způsobeno umožněním, aby tyto druhy, které jsou schopny hydrolýzy póly,fosforečnanů pro vytvoření energie pro aktivní transport, to tak učinily a tak mají výhodný přístup k biologické spotřebě kyslíku vtékající odpadní vody:

Oproti tomu ty druhy, které by normálně vázaly potravu aktivním transportem, při němž je energie odvozena od aerobní oxidace· biologické spotřeby kyslíku, jsou v tomto případě relativně neschopny konkurovat.

Výsledným účinkem je podpora růstu těch druhů, které mohou hromadit polyfosforečnany během oxidace a hydrolyzovat polyfosforečnany během anaerobního zásobování. Podmínky, které dávají přednost takovýmto· mikroorganismům, také podporují vytvoření relativně nízikoobjemového kalu (Mohlmann) a relativně vysoké usazovací rychlosti v zóně (ZUR). Druhy, které asimilují a oxidují biologickou spotřebu kyslíku nejúčinněji, rozhodně'převažují v populaci biomasy.

Tak způsob tohoto vynálezu podporuje rozvoj aktivních nevláknitých fosfor hromadících druhů při konkurenční nevýhodě pro ostatní. Tyto druhy jsou schopny vázat vysoká množství fosforu a růst systému do· takové ,míry, že'bylo zjištěno v kalu, že obsahuje 6 '% fosforečnanů, vyjádřeno jako elementární fosfor v sušině.. Bylo zjištěno, že podstatná část biologické spotřeby kyslíku je odstraněna ze směsi v anaerobním stadiu, které bylo výše (popsáno a dále, že polyfosfoirečnany se hydrolyzují, jalk je evidentní uvolněním rozpustného fosforečnanu do směsi v anaerobní zóně.

Po počátečním anaerobním styku se směs podrobí provzdušnění v zóně B, pro oxidaci vázané biologické spotřeby kyslíku a pro kompletní odstranění a oxidaci jakékoli zbývající biologické spotřeby kyslíku. Během této doby provzdušnění se energie oxidace zčásti využije pro růst buněk a zčásti se' využije pro, energetické zvýšení obsahu rozpustných fosforečnanů ve směsi vůči uloženým po-lyfosforečnanům: v buňkách biomasy.

Tento jev. se zjišťuje v této aerační zóně, ve které se koncentrace rozpustných fosforečnanů rapidně snižuje. Po aerobním stadiu, které má za následek odstranění. jak fosforečnanů, talk biologickou spotřebu kyslíku a stabilizaci, se směs může vypouštět do sekundárního čiřiče, přičemž čistá kalová volda se vypouští buď k další úpravě, nebo přímo do vodních toků.

Při provedení znázorněném v obr. 2 se vytváří opatření pro· denitrifikaci. dusíku v odpadní vodě, zatímco· se udržuje požadovaná produkce nevláknitého hutného, kalu s připojeným odstraněním fosforečnanů a bez přílišného prodloužení .celkového požadovaného úpravného času.

Ve znázorněném provedení jsou vytvořeny tři oddělené úpravné zóny: anaerobní zóna C následovaná neoxidační zónou D a aerobní oxidační zónou E, Jako, při dříve popsaném provedení odlpadní voda s biologickou spotřebou kyslíku, která se má upravit, vstupuje do· modifikovaného, systému s aktivovaným 'kalém podle obr. 2 vedením 31, přičemž se mísí v počáteční úpravné nádrži nebo nádobě 34 s recyklovaným aktivovaným kalem vraceným z usazováku neboli čiřiče 32. Nádoba 34 se udržuje při anaerobních podmínkách jak bylo dříve uvedeno; to znamená, že byla učiněna opatření pro udržení počátečního úpravného stadia v zó' ně C při v podstatě úplné nepřítomnosti rozpuštěného kyslíku jako v případě zóny A.

To· znamená, že koncentrace rozpuštěného kyslíku se pohybuje pod 0,7 ppm a výhodně pod 0,4 ppm. ^;

V nádobě nebo nádrži 34 se směs míchá za přísně anaerobních podmínek, čímž se umožní, jak bylo uvedeno v dříve popsaném provedení, začlenění biologické spotřeby kyslíku organismy, které, jsou zajištěny recyklovaným aktivovaným: kalem a. tak dodává ty druhy organismu,'? které mohou ovlivnit tento převod ' výhodné příležitosti k získání potravy a tak vyloučit růst jiných druhů.·

Energie pro převod je získána hydrolýzou polyfosforečnanů obsažených v biomase recyklovaného kalu. Při tomto způsobu se podporuje růst druhů, které preferenčně hromadí fosforečnany, jako dříve se zajistí dostatečná nepřítomnost rozpuštěného kyslíku přikrytím nádoby 34 nebo jinou zábranou styku s atmosférickým, kyslíkem 'a/ /nebo vytěsňováním kyslíku ze směsi probubláváním plynného dusíku, jak je označeno-u 38.

Jak je znázorněno v obr: 2, téměř zbrzděné proudění se udržuje v nádobě 34, rozdělením této· nádoby pro etapové proudění kapaliny dvěma nebo více hmotně oddělenými nebo· hydraulicky oddělenými stupni.

Z nádoby neboli komory 34 směs prochá- zí do neoxidační úpravné, zóny D označené

Β

35. Το může být oddělená, nádoba nebo to může být čášt spojitého· úpravného bazénu . vhodně oddělená od předcházející zóny C, aby se umožnil souběžný jednosměnný proud kapaliny bez zpětného míchání. Oproštění od rozpuštěného kyslíků v zóně D se může. dosáhnout, jaik bylo dosud popsáno pro zónu C.

V obr. 2 se plynný dusík zavádí do zóny- C vedením 38, aby zbavoval směs jakéhokoli rozpuštěného kyslíku a bránil vstuipu kyslíku z atmosféry.

Ze zóny D pak směs proudí do a skrze aerobní oxidační zónu E, ve které se provzdušňuje pro oxidaci biologické spotřeby kyslíku včetně amoniaku a odstranění fosforečnanů. Oxidovaná směs ze zóny E proudí do Čiřiče 32, kde se čistá kalová voda odděluje od usazeného kalu a část Usazeného. kalu se vrácí v řízeném množství do nádoby 34 vedením 33.

V neoxidační zóně D dusičnany a dusitany (NO,) jsou přijímány v koncentracích vyšších než 2 ppm, vyjádřeno jako elementární dusík a redukují se na elementární dusík a takto se vypouštějí. Pro· vyvolání tohoto účinku se část směsi z oxidační zóny E vrací do· zóny E vedením· 40. Tyto nitráty a dusitany se vytvoří v zóně E oxidací látek obsahujících dusík (uvažovaných jako amoniak) obsažených ve vstupující odpadní ' vodě, která vstupuje do systému vedení 31.

V oxidační zóně E se mění rovnováha biologické spotřeby kyslíku a amoniak se oxiduje na dusitany a. nakonec alespoň zčásti na dusičnany.

Oxidované směsi z posledního stupně zóny E se vrací do· počátečního stupně zóny D, kde se obsah dusičnanů a dusitanů přivede do, styku s přicházející biologickou spotřebou kyslíku. Musí být dbáno opatrhosti, aby se zamezilo zavedení NO_X“ do anaerobní zóny C.

Při provedeni podle schématu znázorněného na obr.' 2 dochází nejen k selektivní produkci nevláknité biomasy při požadovaném odstranění fosfátů jako v provedení podle obr. 1, ale také k podstatnému odstranění dusíkatých živných látek. Navíc se podstatného odstranění dusíkatých látek dosáhne bez podstatného prodloužení celkové úpravné doby.

Množství směsi vracené z oxidační zóny E do neoxidační zóny D může být v .praktickém provozu 100 až 400 procent objemu přítoku vstupujícího do· systému vedení 31. Množství kalu recyklovaného· vedením 33 stejně jako v případě vedení 13 (obr. 1), může být řádově asi 10 až 50 %, výhodně 20 až 30 % přítoku surovin.

Oxidační zóna E .se řídí v podstatě stejným způsobem jako zóna B dříve popsaná. Upravená směs prochází z oxidační zóny (B nebo E) do· čiřiče. Pro zajištění dobrého oďsitránění biologické spotřeby kyslíku a účinné nitrifikace by aerační zóna měla být . v provozu při minimální koncentraci roz358 ,

puštěného kyslíku 1 ppm a výhodně větší než 2 ppm. · .·

Když se vyžadují vyšší hladiny rozpuštěného kyslíku u výstupního konce oxidační zóny, mohou být vytvořeny bez nepříznivého· účinku na systém. ,

Při provádění vynálezu se směs nechá procházet přibližně uzavřeným proudem celým úpravným systémem tvořeným zónami A a B v provedení podle obr. 1 nebo zónami C, D. a E v provedení podle obr. 5. Bylo· zjištěno, že míra denitrifikace kolísá přímo v závislosti na koncentraci NO_X~, kde je tato koncentrace pod asi 2 ppm a tudíž brzděný tok je· výhodný pro dosažení nízkých hodnot NO_X- ve-výtoku ze zóny D. Navíc ve výhodném provedení každá z těch-, to zón C, D a E je uspořádána v rozděleném kapalinovém provedení, přičemž každá tato úpravná zóna je hmotně rozdělena na dva nebo více oddělených úpravných stupňů nebo jejich hydraulických ekvivalentů, jak je určeno rozdělením dob zdržení pomocí stopových experimentů (viz Levenspiel, „Chemical Réaction Engineering“, John Miley and Sons, New York, 1962, strany 242—306. ' Potřeba zahrnutí neoxidační. zóny přo odstranění dusíku, do systému, bude záviset na obsahu amoniaku v přitékající odpadní vodě a na hranicích vytvořených pro dovolený obsah dusíku ve vyčištěné odpadní vodě, která se vypouští. Jako pravidlo, které se nemusí nutně dodržovat, se zavedení neoxidační mezizóny obecně doporučuje kdykoli vstupní odpadní voda obsahuje v přebytku asi 10 ppm amoniakálního dusíku, vyjádřeno jalko elementární dusík. Příklad 1

Systém pracující na principu provedení podle obr. 1 byl testován po dobu několika měsíců při úpravě městských splašků z Allentownu, Penrisylvania.

Systém využíval anaerobní, zóny o objemu 6 1, která byla rozdělena přepážkami na

5.stejných stupňů (každý 1,2 litru), načež následovala oxidační zóna o objemu 10 litrů rozdělená přepážkami na 5 stejných stupňů (po· 2 litrech), do které byl rozptylován vzduch. Plynný dusík byl rozdělován v anaerobní zóně, která byla vybavena volně těsnicím· pevným krytem. Z posledního stupně aerace oxidovaná směs procházela do čiřiče, z kterého byla část usazeného kalu vracena do, počátečního· anaerobního stadia v množství asi 20 objemových % přitékající odpadní vody. Výsledky uvedené v tabulce 1 jsou průměrnými hodnotami po dobu lOdenní operace.

Z výsledků uvedených v tabulce 1 jé zřejmé, že· byl udržován požadovaný objemový index kalu udávající hutný snadno se usazující kal, přičemž bylo· dosaženo více •než 901% odstranění fosforečnanů. Odstranění biologické spotřeby kyslíku bylo průměrně 95% nebo· vyšší.

188356

Doba zdržení kalu v člřiči a recirkulace kalu byla .asi 1,7 hodiny, což odpovídá účinné redukci NO_X ^_ ž 11,26 ppm, jak .je odhadnuto z výtoku z čiřiče ná 0,18 ppm v recirkulujícím kalu.

Osah dusičnanů a dusitanů (měřeno jako NO_X ^_ dusík) v 5 sekcích anaerobní zóny zůstával pod 0,16 mg na litr. Koncentrace fosforečnanů vyjádřená jako mg fosforu na litr v 10 Sekcích byla následující: 9,35, 12,87, 13,55, 13,63, 13,07, 6,64, 3,65, 1,78, 1,05 a 0,72. Tyto hodnoty ulkazují uvolnění fosforečnanů v prvních 5 anaerobních sekcích a exponenciální odstraňování fosforečnanů v posledních 5 aerobních sekcích.

TABULKA 1

MLVSS mg/1	4082
COD (filtrovaný) vtok, mg/1	286
COD (filtrovaný) výtok mg/1	48,88
BSK5 (filtrovaný) vtok,·mg/1	127,4.
BSKs (filtrovaný) výtok mg/1	5,72
doba zdržení vtoku, hod.	2,86
recirkulovaný kal, % vtoku '	20,73
jmenovitá doba zdržení
anaerobní zóna hod.	0,89
aerobní zóna hod.	1,48
fosfor (jako P) mg/1 NHs (jako N) mg/1 NOX~ (jako N), mg/1
zónová usazovací rychlost	196,42
cm/hod.
SVI, ml/g TSS	69 ’ /
celk. rozptyl, kysl. v anaerob.	0,29—0,32
zóně, mg/1
belk; rozptyl kysl. v aerobní	6,41
zóně, mg/1
celk. rozptyl kysl. v aerobní	6,16
zóně, mg/1
Příslušné zkratky použité v	této tabulce
.a v popisu mají tento význam:

“ . BSKs — biologická spotřeba kyslíku,

MLVSS — Mlxed Liquor Volatile Suspended .Sol-ids — jde pouze o ty suspendované látky, které jsou těkavé a jsou obsaženy ve směsi,

COD -t Chemical Oxygen Demand — chemický požadavek kyslíku,

SVI — Sludge Volume Index — objemový index kalu,

TSS — Total Suspended Solide — celkové . množství suspendovaných látek,

RK — rozpuštěný kyslík.

Příklad 2

Systém pracující podle technologického schématu v obr. 2 byl použit pro zpracování městských odpadních vod z Allentoiwnu, Pennsylvania. Systém obsahoval tři oddělené nádoby vytvářející anaerobní zónu (I) o obsahu 7,2 litru rozdělenou přepážkami do 3 stejných komor po 2,4 litrech; neoxidačhí zónu (II) o obsajiu 3,6 litru rozdělenou přepážkami do 3 stejných komor po

1,2 litrech; a oxidační zónu 3 o· obsahu 12

V čerst. toku V recirkul. Ve vyčištěné kalu kapalině

6,1 3,85 0,44

18,35 0,82' 0,43

0,08 0,18 11,216 litrů rozdělenou' přepážkami na 4 komory o obsahu 1,2, 2,4, 3,6 a 4,8 litru.

Plynný dusík byl přiváděn do každé komory anaerobní a neoxidační zóny pro udržení v podstatě nepřítomnosti’ kyslíku. Směs z poslední komory aerační nádoby (III) protékala do čiřiče, z kterého byla odebírána vyčištěná kapalina, zatímco část usazeného kalu byla recirkulována do I. komory anaerobní zóny, ve které byla uváděna do styku a míchána s přicházející odpadní vodou.

Směá takto procházela postupně systémem v uzavřeném proudění a v ustaveném kapalném pořadí v každé zóně. Část směsi z poslední komory oxidační zóny (III) byla odebírána a recyklována ďo 1. komory neoxídační zóny (II).

Kyslík byl přiváděn do oxidační zóny rozptýlením vzduchu do směsi.

Provozní podmínky a výsledky jsou uvedeny v tabulce 2, na základě průměrných hodnot během týdenního provozu.

Doba zdržení kalu v čiřiči a recyklu byla asi 1,4 hodiny, což odpovídá ‘účinnému snížení NO_X ^_ ze 4,85 ppm, jak je. výtoku z čiřiče na asi 0,07, ppm v recirkulovanéró kalu.

TABULKA 2

	V čerstvém přívodu	V rocyklu kalu	Ve vyčištěné kapalině :
MLVSS	3399
GOD (inevlákn.) vtok, mg/1	258,5
COD (vlákn.) vtok, mg/l·	155,0
BSKs (vlákn.) vtok (prům.),	42,24
•mg/1
BSKs (vlákn.) vtok (prům.),	2,07
mg/1
recirlkulov. kal, % vtoku	30,5·2·
vnitř, recykl, III do II, % vtoku	182,9
doba zdržení vtoku, hoď.	2,95
fosfáty jako P, mg/1,	86,48	3,33	4,13	0,45
% odstranění
amoniakální dusík jako- N,	97,03	43,51	2,34	0,40·
mg/1, % odstranění
NOX~ dusík jako N, mg/1,	01,34	0,7	0,07	4,85 '
' % odstranění
SVI. (prům.), ml/g TSS	154,0
SVI, mícháno, ml/g	51,79
zónová usaz. rychlost, cm/hod	134,2
MLVSS	3399
'COD (inevlákn.) vtok, mg/1	258,5
COD (vlákn.) vtok, mg/1	155,0
BSKs (vlákn.) vtok (prům.),	42,24
: mg/1
BSKs (vlákn.) vtok (prům.),	2,07
mg/1			-
recirlkulov. kal, % vtoku	30,52
vnitř, recykl, III do II, % vtoku	182,9	/ - .	t
doba zdržení vtoku, hod.	2,95
fosfáty jako P, mg/1,	86,48	1,39	15,34	8,19
% odstranění
amoniakální dusík jako· N,	97,03	0,69	8,58	4,88
mg/1, % odstranění
NOX~ dusík jako N, mg/1,	61,34	5,51 '·	0,06	1,29

% odstranění

SVI (prům.), ml/g TSS 154,0

SVI, mícháno, ml/g 51,79 zónová usaz. rychlost, ěm/hod 134,2

TABULKA 3

Zóna I

Sekce	1	2	3
NO/,	mg/1	0,05		0,05 .		0,06
NHs-N,	mg/1	10,43		10,04		8,58
PO3-3—I	P, mg/l·	10,46		14,11		15,34
RK,	mg/1	0,14		' 0,12		0,13
		Z ó na	I I
Sekce		4		, -5		6
NO/,	mg/1	2,1		1,69		1,29
NH3—n,	mig/1	5,32		5,05		4,88
PO/3—P, mg/1'	10,24		- 8,49		8,19
- RK,	mg/l	0,43		0,35		. 0,43
		Z ó n a	11 I
Sekce	-	7 ·	8		9	10
NOX,	mg/l	2,23 .	3,71		5,21	5,51
' NHs-N,	mg/1'	3,92	2,44		1,16	0,69
PO/3—P, mg/1	6,33	' 4,5.3		•2,60	1,39
RK,	mg/1	7,47-	7,14		5,29	3,54

198338

V tabulce 3 jsou uvedeny koncentrace dusíku a fosforu v každé ze sekcí systému uvedeného v tabulce 2, spolu s koncentracemi rozpuštěného kyslíku.

Systém zajišťuje lepší ekonomii nejen z titulu menších nákladů na chemikálie, které ee jinak vyžadují pro vyvolání požadovaného odstraňování fosfátů, ale také z hlediska vyšších .prosazení odpadních vod na jednotku objemové kapacity kapalíny, při výtečném odstranění biologické spotřeby kyslíku a COD. Tak dokonce v případech nebo za okolností, při nichž obsah fosforečnanů přitékající odpadní vody nevytváří problém, nabízí systém podle vynálezu důležité ekonomické výhody vzhledem k vysokému výkonu. Provedení, které je znázorněno v obr. 1 a 2, vykazuje výborné výsledky, když se pracuje s typickými městskými odpadními vodami při době zdržení toku řádově asi 3 hodiny při asi 20 °C.

Poněkud vyšší doba zdržení toku může být potřebná u průmyslových odpadních vod, kde rozpustná biologická spotřeba kyslíku je v přebytku asi 150 ppm. Existující systémy aktivovaného kalu mohou být snad-, no. modifikovány při nízkých nákladech, aby pracovaly v souhlase s některým z těchto provedení.

Navíc k ekonomickým výhodám systémů pracujících podle tohoto vynálezu patří výhoda vysoké hustoty spodní kapaliny čiřiče, což je dobrým ukazatelem dobré rychlosti usazování a skutečné nepřítomnosti vláknité biomasy (zjištěno· mikroskopickým pozorováním). Tak koncentrace pevných látek ve spodním obsahu čiřiče 3,6 % těkavých suspendovaných pevných látek (VSS) byla zjištěna při provozu podle vynálezu, zatímco konvenční systémy pracují při asi nebo pod 1 % VSS ve spodním proudu čiřiče.

Zhuštěný spodní proud a vysoké zónové usazovací rychlosti tak vytvářejí výhody v nákladech dokonce v oblastech, kde není vyžadováno ani odstraňování fosforu ani nitrifikace. Navíc ^systémy tohoto vynálezu dosahují snížení fosforečnanů (jako. fosfor) ve vtékající odpadní vodě na 1 ppm nebo méně, snížení vtokové biologické spotřeby kyslíku na méně než 10 ppm, s úplným odstraněním amoniaku a snížením celkového obsahu dusíku (jako N) na méně než 25 % než je obsah ve vtoku.

Systém popsaný v obr. 2 může, být. také upotřebitelný tam, kde se nevyžaduje ani odstranění fosforečnanů; ani nitrifikace vzhledem k dobrým vlastnostem získaného kalu. Dalším faktorem přispívajícím k výhodám systému je úspora požadavků kyslíku tam, kde se požaduje nitrifikace, protože kyslík při NO_X ^_ způsobuje metabolismus biologické spotřeby kyslíku v neoxidační zóně. Dále redukce obsahu ŇO_X~ ve směsi vstupující do čiřiče minimalizuje uvolňování dusíku z tohoto hlediska. T.edy „plovoucí, kal“ vyvolaný uvolněním dusíku ,v čiřiči, což je obecné u nitrifikačních výtoků, nenastává.

Systémy popsané v obr. 1 a 2 m'ají také tu výhodu, že vytvářejí biomasu, která obsahuje až 6 % nebo více fosforu (jde o hmotnostní procenta). Je tedy vytvořen způsob, v němž se může získat vysoký obsah fosforu. To může být výhodné pro· průmyslové použití. Aplikací se zvýší hnojivá kvalita odpadní biomasy.

Claims (10)

1. Způsob zíahraňování růstu vláknité biomasy v systému aktivovaného kalu vyznačený tím, že se v počáteční kontaktní zóně směšuje aktivovaný kal s přitékající odpadní vodou s biologickou spotřebou kyslíku a popřípadě s obšahem fosforečnanů a amoniaku, přičemž se počáteční kontaktní zóna udržuje za anaerobních podmínek, například stykem směsi S plynem prostým kyslíku, při koncentraci dusičnanu a/nebo dusitanu, menší než 0,3 ppm a obsahiu rozpouštěného kyslíku menším než 0,7 ppm, k produkcí nevláknitýoh mikroorganismů, které vážou, biologickou spotřebu kyslíku, pak s úpravou nebo bez úpravy v mezilehlé ' zóně, která může být případně udržována za neoxidačních podmínek, se nechá v oxidační zóně probíhat biologická oxidace ve směsi stykem s plynným kyslíkem, který se vpouští do oxidační zóny, přičemž se v oxidační zóně udržuje obsah rozpuštěného, kyslíku v rozmezí 1 ppm až 20 ppm, oxidovaná. směs sé převede z oxidační zóny do usazovací zóny, kde se vyčištěná vrchní kapalina oddělí od usazeného kalu a část usazeného

VYNALEZU .

kalu se vrací do počáteční kontaktní zóny pro smíšení aktivovaného! kalu v této zóně s přitékající odpadní vodou.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že v počáteční kontaktní zóně se vytvoří série alespoň dvou hydraulicky oddělených sekcí při souproudém. kapalinovém proudovém styku.

3. Způsob podle bodu 1 .vyznačený tím, že obsah rozpuštěného kyslíku v počáteční kontaktní zóně se udržuje menši než 0,4 ppm.

4. Způsob podle bodli 1 vyznačený tím, že v oxidační zóně se vytvoří série alespoň dvou hydraulicky oddělených sekcí při souproudém kapalinovém proudovém styku.

5. Způsob -podle bodu 1 vyznačený tím, že v počáteční kontaktní zóně se uvede plynný dusík do· styku se směsí pro udržení anaerobních podmínek v této zóně.

6. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, Že směs vytvořená v počáteční kontaktní zóně z odpadní vody s biologickou spotřebou kyslíku a obsahem amoniaku, popřípadě fosforečnanů, se zpracovává v neoxidační zó198358

15 18 ně za neoxidačních podmínek předtím, než, se odvádí do oxidační zóny, přičemž obsah rozpuštěného kyslíku v neoxidační zóně nepřevyšuje 0,7 ppm a ďo této zóny se přivádějí dusičnany a/nebo dusitany vnitřním převedením směsi obsahující dusičriany a/ /nebo dusitany z oxidační zóny, přičemž směs má koncentraci dusičnanů a/nebo dusitanů v rozmezí 2 ppm až 20 ppm, vyjádřeno· jako elementární dusíik.

7. Způsob podle bodu 6. vyznačený tím, že směs, převedená z oxidační zóny do neoxidační zóny tvoří 100 až 400 % objemu čerstvého vtoku odpadní vody přicházející do počáteční kontaktní zóny.

8. Způsob podíle bodiu 1 vyznačený tím., že kal, který se ceciirkuluje do počáteční kontaktní zóny, tvoří 10 až 50 objemových % vtoku čerstvé odpadní vody přiváděné do počáteční kontaktní zóny.

9. Způsob podle bodu 6 vyznačený tím, že v neoxidační zóně se vytvoří alespoň dvě sekce kapalinového proudového styku. ^!

10. Způsob podle bodu 6 vyznačený tím, že celková doba zdržení vtoku v počáteční anaerobní kontaktní zóně; neoxidační zóně a oxidační zóně je nejvýše 5 hodin.

l list vykřesá