CS231837B1 - Device for a biological water purification - Google Patents

Description

(54) Zařízení pro ·biologické čištění vody

Zařízení je určeno pro zlepšení parametrů vyčištěné vodv. V sepeřačním prostoru je pad · šiJmou dělicí stěnou uspořádán alespoň jeden přepooštěcí kanál, jehož horní část je napojena vstupem na horní čásj. aktivačního prostoru, v němž je proplynovecí a/nebo míchací systém, přičemž spodní část přepouštěcího kanálu je zakončena ve spodní SásltX separačního prostoru ústím.

Vynález se týká zařízení pro biologické čištlní vod;/, zatonující nádrž, v níž je vytvořen aktivační prostor a alespoň jeden separační prostor, oddělený od ektiveéního proist-oru a!.es^po^ň jedlou Šikmou, např. kuželovitou dělicí stěnou, ne jej^íž s^podní ^část navazuje vratná pasáž, překrytá ve svislém pohledu lapačem bublinek a propojil Jící separační prostor s aktivačním prostorem.

Pro účely biologického čiltlní vody se stále více využívá komppktních zařízení sdružujících proces aktivačního biologického čiltlní s následuJící separací vzniklého aktivovaného kalu ve společné, avSak vnitřnS dělené nádrži, přičemž pro separaci je použito systému fluidní filtrace. Obecná poujžtí fluidní filtrace představuje v technolo^i biologického čiltlní vody značný - pokrok. U některých zařízení tohoto typu se vSak za určitých podmínek nSkteré závady, které zhorSují výsledky čiStlní vody nebo snižují kapacitu zařízení, případnS vyžadují· zvýšené nároky na obsluhu.

Tyto závady se projevují zejména zvýSením nerozpustných látek na odtoku ze zařízení, a to zejména při SiStlní koncentrovaných odpadních vod. Ukázalo se, - že tyto závady vznikají v nSkterých případech z nedostatečné funkce převodu aktivační směsi z prostoru aktivace do prostoru separace. U uvedených zařízení je prostor separace od prostoru aktivace oddělen alespoň jednou Šikmou dělicí stlnou, pod jejíž částí je dalěí vloženou stěnou vytvořen přepooštěcí kanál sloužící k přepoujtlní aktivační směsi z aktivačního prostoru do seperačního prostoru tak, aby při tomto přepoužtlní byl seperační prostor náležitl odstínln od intenzivního proudění v aktivačním prostoru a aby přiváděná směs byla do separačního prostoru rovnoměrně rozdllována.

Daaší funkcí přepoujtlcího kanálu je odplynění aktivační soOsí, přechááeeící do separačního prostoru.

Při aerobním biologikkém čiltlní vody je aktivační směs přesycena dusíkem v důsledku toho, že při značné intenzitl provzduěnování, nezbytné . pro dostatečný přesun kolíku, a při větší hloubce ponoru provzdušňovacího systému v aktivačním prostoru, je prakticky dosaženo hodnoty rozpo^ětlného dusíku, odpooíddaící tlaku danému hloubkou ponoru.

V důsledku - toho pak při umíítlní separačního prostoru nad aktivačním prostorem je v separační m prostoru aktivační směs přesycena, takže dochází k uvolňování dusíku i v separečním prostoru, - což je nežádoucí.

Při anaerobním biologikkém čištlní vody s produkcí bioplynu je voda - obdobnl přesycena produkovanými plyny, např. metanem a k/eliS^kem uhličitým. V připadl, že aktivační směs přesycená plynem přijde de separačního prostoru, vylučuje se na povrchu separovaného kalu plyn- z přesycení a v důsledku toho část aktivovaného kalu v separaci - flotuje. notace kalu při separaci vede k nežádoucímu úniku vyflotovaného kalu do odtoku.

U dosavadního zařízení je při vyšlím přesycení plynem odp^^ní ne dooti účinné, což se projevuje zmínlným zvýšením obsahu nerozpuStlných látek ne odtoku, které pak přirozenl i druhotnl zhoršují parametry vy^lštlné vody vyjádřené v BSKj a CffiSK.-Toto zhorŠení kvalty vody může dosáhnout i více než trojnásobek hodnot dosažitelrých bez rušivého vlivu flotace kalu.

Popsaný nežádoucí únik kalu nezhoršuje pouze kvaaitu vy^ištlné vody, ale snižuje tonce]í1ttec:i aktivovaného kalu v aktivaci, a tím i její semontou účinnost.

Jinou nevýhodou uvedených zařízení je - Spatná dostupnost přepouStlcího kainálu, ne^οζ^^οί blhem provozu zařízení provádět jeho čiStlní nebo regilaci. Proto při náhodném ucpán části přepouštlcího kanálu vzniká porucha rovnom0гní8Si rozdělení přivádlné směsi do separačního prostoru, čímž vzniká poruchah^^^^cího proudění v separačním prostoru, která vede k vynášení kalu ze separačního prostoru do odtoku, a tím rovnlž ke zvření nerozpuStlných látek ve vy^lštlné vodě.

N^noŽnost regulace velikostti průtoku převodovým kanálem během provozu pak značně ztěžuje použití některých druhů účinných provzdušiňovacích systémů·

Daaěí nevýhodou u popsaných zařízení je pak křížení proudu aktivační sOí^í vstupující do separačního prostoru s proudem separovaného kalu, vracejícího se ze separace do aktivace, coi v důsledku tlumení vracení separovaného kalu omezuje шох!1^п1 hodnotu látkového povrchového zařízení separace, a tím i výkon celého zařízení·

Další nevýhodou dosavadních zařízení .je i vazba proudění v ' separaci na proudění v aktivaci, coi rovněž omezuje pouuití různých typů . provzdušnovacích systémů v zařízení· U dosavadních známých zařízení je proudění v separaci podmíněno v podstatě vertikálním prouděním v aktivačním prostoru, které vytváří hnací sílu pro průtok aktivační soísí a vracení koncentrovaného aktivovaného kalu rozdílem tlaku na vstupu a výstupu do separačního prostoru· To ztěžuje pouuiťí takových velmi účinných provzdušnovacích systémů, které vytváří v poddtatě horizontální proudění v aktivačním prostoru, zejména při vyšších výškách zařízení·

Vložená stěna známých zařízení, vytvářeící s šikmou dělicí stěnou kanál, je svými rozměry maaeriálově náročná a její montáž je poměrně obtížná·

V^in^l.ez si klade za cíl odstraněn, ^popř· ^es^n ^detatné sn^íieoř uvetoných nedostatků· ·

Podstatl zařízení .podle vynálezu spočívá v tom, že v separacím prostoru nad šikmou dělicí stěnou je us^poř^ád^án ale^^po^ň jeden přepoi^^ěcť kanál, jeho^ž torní Část je napojena vstupe na část aktivačního prostoru a jehož spodní dást je zakončena ústím pod lapačem bublinek·

Dalším význakem je, že velikost průtočného průřezu^-přepouutěcího kanálu se směrem k jeho ústí zvětšuje·

Konstrukčně jednoduché je řešení, podle něhož přepouutěcí kanál je uspořádán přímo ne šilmé dělicí stěně·

Z hlediska dobré funkce a účinnooti zařízení je rozmístění přepouštěcího kanálu vzhledem ke svislé ose nádrže symetrické e jejich počet je lichý·

Snadného seřízení, přístupu a monO,ιá:ie se dosahuje tím, že ' vstup leží v úrovni hladiny v aktivačním prostoru a zahrnuje regulační člen, který je uspořádán např· přímo ne vstupu jako stavitelný přepad, přičemž přepouutěcí kanál je případně vyveden až na hladinu v separačním prostoru, kde je op a třen otvorem·

K zlepšení funkce rovněž přispívá to, že rovina plochy vymezené ústím propouštěcího kanálu je svislá·

K zlepšení odplyňování a zamezení vzniku Motace je v horní vrcholové Siásitzi aktivačního ^proatoru vstu^pu předřazena odpl^yňovací vlo^a, např· rošt·

Dobrých parametrů zařízení se dosahuje tím, je-li .dodržen význak, podle kterého součet velikostí průtočných ploch regulačních členů činí 0,05 až 2 % velikosti plochy hladiny v separačním prostoru a součet velikostí průtočných ploch ústí činí 4 až 12 % velikosti plochy hladiny v separacím prostoru·

Příklady provedení zařízení podle vynálezu jsou schématicky znázorněny na připojených vyobrazeních, kde obr· 1 představuje zařízení s jedním separačním prostorem a s několika přepouštěcími kanály, a to ve svislám osovém řezu; obr· 2 zařízení podle obr· 1 v půdorysném pohledu; obr. 3 zařízení s více separačními prostory obeelhuJ^címťL několik přepouětěcích kanálů, e to ve svislém osovém řezu; obr. 4 zařízení podle obr. 3 v půdorysném pohledu; obr. 5 zařízení vhodnl pro anaerobní čištění silně znečistěných odpadních vod ve svislém osovém řezu.

Zaaízení znázorněni na obr. 1 a 2 je vhodnl pro aerobní aktivační čistění vody. Zařízení je tzv. monoblokového typu, sdružující známý aktivační prostor 1 pro aktivaci a rovněž známý eeperační prostor 2 pro fluidní separaci do jedinl, v daním ' případě svislé válcoví nádrže, tvořeni pláětěm 2 a dnem £. Separační prostor 2 je oddělen od .aktivačního prostoru X Šikmou děěicí stěneu 2> která má trychtýřovitý tvar e která ve sví spodní Sáeitl přechází ve vratnou pasáž g, která je tvořene např. válcovým pláštěm X, navazujícím na spodní okraj 8 Šikmí děěicí stěny £. Vratná pasáž 6, ústí do aktivačního prostoru X nad dnem £.

V separečním prostoru 2 Jsou ne děěicí stěně 2 umístěny přepouutěcí kanály 2« Tpto přepouutěcí kanály 9_ma.1í průtočný průřez, např. kruho^vý který - se ve směru dolu zvětšuje a mají ve sví vrchní části vstup 10 napojený na aktivační prostor 2 v jeho vrcholoví části, s.výhodou v úrovni hladiny 11 a jsou dole zakončeny ústím 12 otevtferým do separačního prostoru 2 nad- úrovní spodního okraje 8 - Šikmé děěicí stěny £, přičemž rovina plochy ústí 12 přepouutěcího kanálu 2 svislá.

Úroveň volní hladiny 11 je společná jak pro kapalinu v aktivačním prostoru £, tak i v separečním prostoru 2, Ústí 12 přepouŠtěcího kanálu £ i vratná pasáž & - jsou ve vertikálním průměru překryty lapačem bublinek £3. vytvořerým kužeěovým pláštěm 14. přecházejícím ve sví horní části ve válcový nadatavec £5, sahaící nad hladinu £1. ve kterém je pod touto hladinou osazen odběr 16 vyflooovaního kalu, napojený na odvod kalu £7, opatřený uzávěrem £8.

Vstupy - 10 přepouutěcích kanálů 2 jsou opatřeny regulačními členy, např. v podobě stavitelích přepadů 19 pro regulaci velikosti průtoční plochy vstupu 10.

Přepouuěěcí kanály 2 sahej s výhodou až nad hladinu 11 a jsou zakončeny otvory 20. umoOuňjícími snadný přístup obsluhy - k stavitelým přepadům 19 a do celího přepouŠtěcího kanálu 2·

Počet přepouutěcích karóěů 2 nůže být různý: u popisovaního zařízení je jich ' použití šest.. - je lichý počet přepouutěcích kanálů 2f -У jejich ústí. 12 nejsou přímo orientována proti protilehíému ústí 12.

V horní čáaltl separačního prostoru 2 je umístěn sběrný věnec 21. se sběrnými otvory 22. umístěný těsně pod úroyzí hladiny £1. který tvoří podpovrchový odběr vyčistění vody a který je napojen odvodem 23 na známý regulační přepad 24. 8 odpadem 33. S výhodou jsou vstupům £0 přepouětěcích kanálů 2 ve vrcholoví čásX! aktivačního prostoru £ předřazeny odpěyňovací elementy 22. v daním případě v podobě roštu.

Do horní čásltl aktivačního prostoru £ - je zaústěn přívod 26 suroví vody. Ve dně £ je zaústěno potrubí- 27 pro vyprázdnění zařízení.- Aktivační prostor £ je vybaven známým ^opl^ova^m, v danta ^př^ípa^dě provzdutóovacím s^ystémem, sestávajícím z rozvo^du 28 vz^duchu a provzdušňovacíc^h element *2·

V horní čáalbl aktivačního prostoru £ nad hladinou 11 komunnkuje aktivační prostor £ s volnou atmoofírou komínky 30. V hladině 11 aktivačního prostoru £ je umíítěn regulovatelný přepad 31 s nastavi-teným prstencem 34 pro odběr přebytečního aktivovaního kal nepojený na odvod 32.

Zařťzení pro anaerobní čištění koncentrovaných odpadních vod s produkcí bioplynu, které není zobrazeno, je shodné s výše popsaným zařízením zobrazeným na obr. 1 a 2, jen s tím rozdílem, že aktivační prostor £ není provzdušňován vzduchem, ale je promícháván bioplynem. U této mooifikace zařízení je možno použít pro rozdělení bioplynu do alct-i— vační smě8i výše popsaného proplyňovacího systému, napojeného ne neznázorněné Α^^ιι^ο, Jehož sací strana je napojena na komínky 30. Míchání směěi je možno zajistit i vhodnými mechanickými prostředky a je třeba z^aí^í^l^it její potřebný ohřev.

Popsané zařízení pracuje následovně:

Surová voda přiváděná do jímky 40 je z ní přečerpávána čerpadlem 37 přívodem 26 do aktivačního prostoru £.

V provedení pro aktivační čištění odpadní vody je aktivační směs v aktivačním prostoru £ intenzívně provzdušňována popsaným proplyňovacím systémem, tvořerým rozvodem 28 a proplyňovacím! elementy 29. čímž dochází k intenzivnímu proudění aktivační směěi ve vertikálním směru.

Při čištění koncentrovaných odpadních vod, kdy je zapotřebí značně velký objem aktivačního prostoru £ - dosahuje výška sloupce v něm i více než 10 m. Při intenzivním 'provzdušnování aktivační směěs, potřebném pro dosažení přísunu potřebného mnžítví kyslíku, dosahu je se v aktivační sííší stavu nasycení plyny» především dusíkem, případně i produkovaným COg, odpovídajícímu tlaku ve spodní části aktivačního prostoru J.

Před vstupem do přepoautěcích kanálů 2 vstupy iQ protéká aktivační směs kolem odplyňovacích vložek 25. kde v důsledku změn tlaku, způsobených změnami rychlosti prouděním dochází k vylučování přebytečného rozpuštěného plynu, čímž se вШ přesycení aktivační směsi plyny.

Vzduch -použitý pro provzdušnění'aktivační směěi je odváděn z uzavřeného aktivačního prostoru £ komínky 30 umístěnými nad - hladinou 1£. Vstupy 10 jsou, jak již řečeno, umístěny v úrovni hladiny £1. Veeikost průtoku aktivač! síísí převodovými kanály 2 je regulována nastavením velikostí průtočné plochy vstupu JO, jednak pomocí - stavitelných přepadů 19. jednak výškou hladiny £1. nastavitelnou regulačním přepadem 24 na odvodu 23 vyčištěné vody ze sběrného věnce 21. Re^ueci průtoku přepouštěcími kanály 2 pomocí zněny výěky hladný ££ re^í-ačním přepatom ²⁴ je možno pouJtft při provz^duŠ^ňovacím systému zobrazeném na obr. 1. *

Stavitelné přepady 19 lze pouužt pro regulaci průtoku v jednotlivých přeponutěcích kanálech 2 v případě pouužtí tzv. nesymetrického provzdušnovacího systému, jako např. s injektorem 35. který je pouuit u provedení dle obr. 3 a 4 a bude ještě popsán. Ор^пПИ průtok přepouštěcími kanály 2 6Lní 2 až 3 násobek mnžžtví čištěné vody. Zmeneení nebo zvětšení tohoto průtoku snižuje účinnost separace, a proto nastavení optimálního průtoku přepcouštěcími kanály 2 Je Pro funkci zařízení důležité. Popsané zařízení - podle vynálezu snadný přístup obsluhy ke vstupům 10 ' a popsanou jejich regulaci - i během provozu, což podstatně usnadňuje nastavení optimálního režimu během provozu.

Volná hladina J£ aktivace a stavitelné přepady 19 na vstupech 10 dále přispívají pro oddHení přebytku plynu - průtokem přes přepady 19 - a tím pro odstranění přesycení aktivační sííší, vstupující - do separačního prostoru £.

intenzívní turbulencí v prostoru nad odplyňovacími elementy 25. vznikej v důsledku proudění vzduchu pro provzdušňování aktivační směl, jsou částice plynu, vyloučené v procesu s<ipX;ynёnl» odtrhovány od částic kalu, čímž se zamezuje ulpívání bublinek plynu na povrchu kalu a kal nemá tendenci k flotaci.

Aktivační srnče vtéká převodovými kanály £ do spodní části seperačního prostoru 2 a při ohybu proudění v ústí 12 přepouštčcího kanálu £ směrem nahoru dochází ještě jednou к místnímu urychlení proudění s možností vylučování plynu zbylých v aktivační směsic Při průtoku aktivační směsi separačním prostorem £ dochází к separaci aktivovaného kalu od vyčištěné vody filtrací ve fluidní filtrační vrstvě. Vyčištěná voda odtéká přes sběrný věnec 21 odvodem 23 a regulačním přepadem 24.

Aktivovaný kal zadržený v separačním prostoru 2 vytváří fluidní filtrační vrstvu, která zadržuje filtrací další aktivovaný kal vstupující do seperačního prostoru £. V důsledku rozšiřování průtočného průřezu seperačního prostoru £ směrem nahoru jsou proudnice vody v separačním prostoru £ odkloněny od kolmice směrem к Šikmé dělicí stěně 2, což vede - spolu s působením gravitačních sil na fluidní vrstvu - к postupnému pohybu částic fluidní vrstvy směrem к šikmé dělicí stěně £, a tím к zshušlování fluidní vrstvy u této šikmé dělicí stěny 2»

V důsledku tohoto zahuštění vznikají podél šikmé dělicí stěny 2 klesající hustotní proudy koncentrovaného aktivovaného kalu. Tyto hustotní proudy stékají po šikmé dělicí stěně 2 ^ok°l° přepouštěcích kanálů £ až do vratné pasáže £, přičemž během tohoto toku se ještě dále zahušlují.

V důsledku popsaného stékání těchto hustotních proudů ze separačního prostoru £ pod úroveň ústí ££ přepouštěcích kanálů £ je právě aktivační směs, která přitéká přepouštěcími kanály £, nucena - podle zákona kontinuity - proudit vzhůru do separačního prostoru £, jak bylo uvedeno výše.

V důsledku výše popsaného uspořádání zařízení jsou při tom tyto dva druhy proudu dosti výrazně odděleny.

Vratnou pasáží £ stékají pak uvedené hustotní proudy aktivovaného kalu zpět do aktivačního prostoru £. Rozdílem hustot přitékající aktivační směsi a odtékajícího separovaného kalu vzniká působením gravitace síla, která, spolu s průtokem čištěné vody přes celé zařízení, vytváří popsané proudění. Rychlost proudění aktivační směsi v přepouštěcích kanálech £ je přitom určena touto silou a velikostí průtočných ploch stavitelných přepadů 19.

Pro různé druhy odpadních vod je vždy určitá rychlost proudění aktivační směsi v přepouštěcích kanálech £ optimální· Při rychlosti nižší než je tato optimální rychlost, je dosažitelná hranice koncentrace aktivovaného kalu v aktivačním prostoru £ nižší, než je optimální koncentrace. Při rychlosti vyšší, než je tato optimální rychlost, se začínají projevovat poruchy fluidizace filtrační vrstvy způsobené indukovaným prouděním, což zvyšuje nežádoucí únik suspenze do odtoku·

Proto je možnost snadného nastavení optimálního proudění pomocí stavitelných přepadů 19 výhodná pro dosažení maximálního výkonu zařízení při daných podmínkách· Protože pro vyvolání potřebného proudění v přepouštěcích kanálech £, v separačním prostoru £ a ve vratné pasáži £ postačuje podle výše popsaného mechanismu pouze průtok čištěné vody zařízením a působení proudů ze seperačního prostoru £, není zapotřebí další síla, působící na vstupech 10 do přepouštěcích kanálů £ a na výstupu z vratné pasáže £· Proto funkce separace není svázána s prouděním v separaci, které je omezeno pouze tou podmínkou, aby nevytvářelo sílu působící proti směru proudění do a ze separačního prostoru £· V důsledku toho je možno v aktivačním prostoru £ použít různé způsoby proplyňování, s různými ЛУРУ proudění·

Pro zachycení případného flotovaného kalu - který může vznikat v důsledku vyloučení částic plynu na povrchu částic aktivovaného kalu při průtoku aktivační směsi přes ústí 12 - slouží lapaě 13 bublinek. Vyflotovaný kal je v lapači 13 bublinek odváděn z jeho horní části odběrem 16 vyflotovaného kalu, jehož horní hrana je umístěna pod úrovní hladiny 11 a při otevření uzávěru 18 odtéká vyflotovaný kal pod tlakem vodního sloupce nad hranou odběru jjS mimo zařízení.

Popsaným odplyněním aktivační směsi a zychycením vyflotováného kalu je výrazně snížena tendence к floteci kalu v sepeřačním prostoru 2 na hladinu vyčištěné vody· Podpovrchovým odběrem vyčiStěné vody pomocí ponořeného sběrného věnce 21 Je takřka zcela zabráněno úniku fletovaného kalu do odtoku. Přebytečný aktivovaný kel je odebírán regulovatelným přepadem 31 buS kontinuálně, nebo diskontinuálně.

Výsledkem popsaného uspořádání je zmenšení úniku suspenze aktivovaného kalu do odtoku na minimum, což se projevuje výrazně na kvalitě vyčištěné vody, zejména v hodnotách nerozpuštěných látek, BSK^ a CHSK. Vzhledem к tomu, že účinnost fluidní filtrace, pokud jde o odstraňování nerozpuštěných látek, jsou-li elimitovány rušivé vlivy flotace, jak výše popsáno - je velmi vysoká, lze popsaným řešením dosáhnout vysoké účinnosti pro čiStění vody.

Tento efekt se projevuje zejména při ČiStění silně koncentrovaných odpadních vod ve zvlášl vysokých věžových aparátech s velkou výškou aktivačního prostoru, kde přesycení aktivační směsi v úrovni separačního prostoru je velké a kdy flotace v důsledku vylučování plynu by dosáhla takových hodnot, že únik aktivovaného kalu by snižoval jeho koncentraci v aktivačním prostoru j_, a tím by značně omezoval vlastní Čisticí proces.

Proto provedení zařízení podle vynálezu nemá význam pouze pro kvalitu vyčištěné vody, ale i pro možnost použití tohoto typu zařízení pro věžové zařízení, které jsou v mnohých případech velmi výhodná v důsledku malé náročnosti na stavební místo a snížením energetické náročnosti, v důsledku zvýSení účinnosti přestupu kyslíku při větSích výSkách aktivačního prostoru £, kdy minimální energetická spotřeba ja při výšce aktivačního pro8toru okolo 1 5 m·

Mimo potlačení efektu flotace je účinnost separace při fluidní filtraci - jak již výSe uvedeno - závislá na rovnoměrnosti proudění ve fluidním filtru a na intenzitě vracení zachyceného aktivovaného kalu ze separačního prostoru 2, zpět do aktivačního prostoru PřepouStScí kanály £ zajistují rovnoměrnost vstupu aktivační směsi do separačního prostoru £ tím, Že jejich průtočný profil se směrem od vstupu 10 к ústí 12 rozšiřuje, takže rychlost proudění této směsi postupně klesá a dostatečná velikost průtočné plochy Ústí 12 zajiSÍuje snížení rychlosti proudění aktivační směsi natolik, Že ve fluidním filtru v 8operačním prostoru 2, nejsou indukovány z aktivačního prostoru J. žádné ruSivé proudy, které by dosáhly hladiny fluidního filtru a tuto narušovaly, což by se projevilo zvýBením úniku suspenze.

Rovnoměrnosti proudění aktivační směsi do separačního prostoru 2, proudění napomáhá též již zmíněný lichý počet přepouStěcích kanálů 2t tím, že zamezuje čelnímu střetávání dvou protilehlých proudů ze dvou protilehlých přepouStěcích kanálů 2» které by nastalo při jejich sudém počtu, při kterémžto čelním střetávání je větSÍ náchylnost ke vzniku indukovaného proudění v sepeřačním prostoru 2,·

Jako příklad výpočtu proudění a sil v sepeřačním prostoru 2. je uveden následující konkrétní výpočet.

Předpokládá se, že v aktivačním prostoru Д, je aktivovaný kal s kalovým indexem 50 ml.g“¹ 8 koncentrací 10 kg kalové suSiny (KS) na m\ Dále se předpokládá zahuštění kalu vraceného vratnou pasáží 6, do aktivačního prostoru J,, na koncentraci 1 5 kg KS (kalové sušily) m\ což je maximem, daným kalovým indexem· Rozdíl tlaku mezi vstupem 10 do přepouStěcího kanálu 2 ^a výstupem z vratné pasáže 6,, který vytváří 1 m sloupce vraceného kalu, činí 49 N (Newtonu )/m\ Pro celkovou výšku tohoto sloupce např· 2 m, η

je rozdíl tlaku 98 N/m . Tento rozdíl tlaku vyvolá podle Bernoulliho rovnice proudění aktivační směsi o rychlooti 0,44 ^8. Na tuto rychlost je třeba naatavit regulační ^pře^pady, stavitelné přepady £2,.Jeeli ^přílo^k vo^{dy d}o zařízení Q (m^/a), je za us^leného provozu stejný i odtok vyCištěné vody ze seperačního prostoru £ a ze .předpokladu, že za ustálených podmínek je stejné mnoství kalu' které přiteče do separačního prostoru 2 vráceno zpět do ektivačního prostoru £, je průtok vratnou £ při daných hodnotách 2Q, takže celkový přítok přepouětěcími kanály 2 je 3Q·

Za předpokladu, že rychlost odtoku vody v hladině separace činí 0,2 ídís, pak tedy aby rychlost ve stavit elrých přepadech 19 byla 0,44 m/s, je potřebná-celková průtočná plocha .stavKen^ch přepadů 19 rovná 0,136 % velikosti separační plochy. Aby nedocházelo k tvorbě indukovaných proudů v separačním prostoru £, nusí být skutečná rychlost proudění v ústí 12 přepouutěcích kanálů 2 . mmněí než 0,01 ís. Tomu pak odpovídá průtočná plocha ústí 12 větší než 6 % -velikosti separační plochy hladiny v separačním prostoru 2.

Uvedený ýpočet je pouze příkladem, který má konkrétně demouotrovat funkci celého zařízení· Při různých podmínkách a pro různé druhy vod jsou vstupní hodnoty výpočtu pochopitelně různé. Obecně vSak lze stanovit rozmeeí, ve kterém se budou kritické hodnoty rozměru zařízení poýltovvt, aby byla zaruSena správná funkce. Tyto hodnoty, pro celkovou průtočnou plochu regulačních členů '19 činí 0,05 až 2 % velikosti plochy hladiny v separačním prostoru 2 8 pro průtočnou plochu ústí 12 přepoiutěcích kanálů 2 4 až 12 % velikosti plochy hladiny v separačním prostoru 2·

Obdobnou funkci vykazuje i zařízení,' popsané na obr. 1 až 2 v režimu pro anaerobní čištění vody s produkcí bioplynu. Při této moodfikaci není pouHto provzdušnovánn, ale do aktivačního prostoru £ je ' vháněn bioplyn, produkovaný v anaerobním procesu čištění. Vhánění bioplynu má funkci udržení aktivovaného kalu v suspenzi. Produkovaný i vháněný bioplyn je pak odváděn komínky 30 do oezoázorněoéhu zásobníku bioplynu. Pro vhánění bioplynu lze vyuužt stejného systému pro jeho rozvod, jako je pouužt u aerobní aplikace, tj. rozvodu 28 a proplyňovací elementy 22. včetně neznázorněného dm^chadda, které je napojeno na uvedený zásobník bioplynu. V tomto případě odplyňovací vložka 25 před vstupem 10 do př^pou^e^ch kanálů 2 odstraňuje metan a CíO). Jinak je činnost zařízení - až na odlišný proces - v poddtatě shodná, jako v případě aerobního čištění vody.

Na obr. 3 s 4 je zobrazeno v dalším provedení zařízení podle vynálezu, vhodné zvláště pro aerobní čištění odpadních vod o větších kapacitách. Rozdílem proti zařízení vyobrazeném na obr. 1 a 2 je pouští více než jednoho separačního prostoru 2 8 jedním společiým aktivačním prostorem £ v jediném zařízení a pouužtí jiného prop^nove^ho systému. Ve - vyobrazeném zařízení je pouHto sedm separačních prostorů 2, umístěných v jediné nádrži s pláštěm £. Členění separačních prostorů 2 <e shodné s členěním seperačního prostoru 2 u provedení podle obr. 1 a 2.

Na rozddl od provedení podle obr. 1 a 2 komu^ku je však hladina 11 mezi jednotnými separačními prostory 2 s volnou atmosférou. Vzhledem k tomu, že plocha hladiny 11 v aktivačním prostoru £ je u tohoto zařízení značně veliká, je odplynění - .aktivační ' s^ěi v této hladině dostatečné a není nutno nezbytně instalovat vložky 25 před vstupem 10 přepouutěcích . kanálů 2· Vzhledem k neuza^^en^ti aktivačního prostoru £ nejsou zapotřebí ani komínky 30. Jinak je v nepopsaných částech uspořádání zařízení shodné se zařízením, popsaným v prvním případě, tj. se zařízením podle obr. 1 a 2.

Proplyňovací systém, který má funkci hydraulického provzdušnové^, je tvořen.injektory 35. napojenými jednak na ýtlačné potrubí 36 surové vody, jednak na přívody 38 vzduchu, které jsou vyvedeny nadhladinu £1.

Injektory 35 jsou uspořádány ve spodní části aktivačního prostoru · ve známých venturiho trubicích Á2. mimo svislou osou zařízení tak, že při provozu vytváří intenzivní Šroubooité vzestupné proudění provzducnované aktivační směsi s lokálním výronem vzduchu na hladině aktivační směsi·

Známý plovákový indikátor 43 v jímce Д0 .ovládá ventil 45 trubky 46, za účelem udržování žádoucí výěky hladiny 44 v jímce 40.

Zařízení zobrazené na obr. 3 e 4 pracuje následovně:

Surová voda přitéká po neznázorněném mechanickém předčiCtění přívodem 26 do jímky 40. čerpadlo 37 čerpá odpadní vodu výtlaným potrubím 36 do injektoru 35» kúe se přiváděná voda mísí se vzduchem, nasávaným přívodem 38.

Použitý proplyňovací systém aktivační směs v aktivačním prostoru nejen provzdušňuje, ale současně i uvádí' do pohybu, který je v^i^ž^í.t po zabezpečení suspendace aktivovaného kalu a homooennzace celého obsahu aktivačního prostoru NejvhodnnjSí je · přitom nasměrování hydraulického provzduáňovacího agregátu tak, jak je ukázáno na obr. 3 a 4, kde je dosahováno krouživého pohybu v aktivačním prostoru £.

K odstranění vlivu lokálního výronu provzdušnovaného aktivační směěí na hladině 11 na proudění v přepouutěcích kanálech 2 j® možno pouuít odppvvdajjcí nastavení staviteliých přepadů ±2 na vstupech _1 0.

Odtok vyčištěné vody z jednotlivých separačních prostorů lze nastavit regulačními . přepady 24 pro každý separační prostor samootatně. · Jinak je funkce zařízení znázorněného na obr. 3 a 4 shodná s funkcí zařízení znázorněných na obr. 1 a 2.

I když je válcový tvar pláště A nádrže výhodný jak z hlediska konstrukce, tak i z hlediska proudění v aktivačním prostoru J_, není omezeno poouítí zařízení podle vynálezu toliko na v^álcový tvar nádrže. ^Zejména ^při pouští ^pneuma^aic^kého prvvzduš^ňovθcíhv systému, je možné umístit separaci např. i do pravoúhlých

Zařízení podle vynálezu má četné výhody. Vstupy 10 do přepoautěcích kanálů 2. ve formě stavitelích přepadů _ 19 na hladině 11 a ještě případně zařazení odplyňovacích vložek 25 před tyto vstupy 10 umožňuje dokonalé odstranění přesycení vzduchem u aktivační síss, která proudí do separačního prostoru · · a tím odstraňuje dotaci aktivovaného kalu v separaci i v případě vysoké intenzity provzduěňwání aktivace a pouuítí hluOokopvnořnnéhv provzdušňove^^ systému.

^Snadná dostu^pno8t vstu^pu ¹⁰ p^eporátěcích kanálů umořuje ^pak v ^př^ípa^dě jejich snadné vyčištění i během provozu, a tím zabránění přípjadiým poruchám.

Vznik poruch způsobených ucpáváním přepouStěcího systému je dále omezen i popsaným tvarem přepouutěcích kanálů 2· Dostupnost vstupu 10 dále umožňuje snadnou regulaci průtoku těmito kanály během provozu, což umo0ňužn jak snadné nastavení režimu práce zařízení podle potřeby, tak i vyrovnání případné asyaenгin proudění v aktivačním prostoru s deformace hladiny v důsledku popsaného lokálního výronu aktivační sramě!. To dává moJ^o! pouuít v zařízení různé provzduěňovací systémy, což dále nejen zvyšuje flexibilitu zařízení, ale při pouuítí injektoru 35 umožňuje dosažení vysoké energetické účinnosti provzdušňování a výhodnou aplikaci, zejména u zařízení věžovitého charakteru, s·výškou vodního sloupce v aktivačním prostoru £ nad 5 m.

Oddělení proudu aktivační soOěi vstupujícího do separačního prostoru g a separovaného kalu vracejícího se z tohoto prostoru zvytuje moximOlní hodnotu látkového povrchového zatížení separace, a tím zvyšuje maximOání hodnotu látkového povrchového zatížení separace, e tím zvyšuje kapacitu zařízení až o 30 %, podle režimu ČiStlní·

Konstrukce přepouětěcích kanálů g dále převádí provádění vestavby z hůře dostupného aktivačního prostoru 1 do snáze dostupného separačního prostoru £, a tím zjednodutuje montáž vestavby.

Deaěí usnadnění montáže pak přináSí moOnnot prefabrikované výroby celých ticích kanálů g, u kterých je pak zapotřebí utěsnění při monnáži pouze v oblaati vstupu 10. Konntrukce přepouětěcích kanálů g dále snižuje maaeriálovou náročnost na jejich výrobu. Tím, že na Šikmou dělicí stěnu g není zapotřebí zavětovat daltí vloženou stlnu pro vytvoření přepouětlcího kanálu 9. tato stěna má pouze funkci oddělení obou funkčních prostorů j a g, lze ji maximální odlehčit s použitím tenkostěmých mattriálů, což společně se snížením oaaerHlové na vytvoření přepouětěcích karólů ' g snižuje podstatně hrnoOnost celé stavby aparátu pro biologické čitt^tní vody, což může dosáhnout velmi výrazných úspor.

Zaaízení zobrazené na obr. 5 je vhodné pro anaerobní vytaiívání organicky silnt znečistěných odpadních vod s produkcí bioplynu. Od zařízení zobrazeného na obr. 3 a 4 se lití tím, že zařízení je uzavřeno víkem £7· Pro míšení eošti v aktivačním prostoru £ slouží proplyňovací elementy 29. napojené propojovacím potrubím 28 na neznázorněné &m^ch^eaio, napojené na neznázorntný zásobník produkovaného bioplynu, do kterého je zaveden odvod bioplynu £8.

Zaaízení je dále opetřeno horkovodním topením £2. napojeným na neznázo^ntný zdroj teplé vody, který je vytápěn částí bioplynu.

Zaaízení pracuje následovně:

Výtlačrým potrubím 36 vstupuje surová voda do aktivačního prostoru £, který je promícháván pneu^oaicky pornooí vháněného bioplynu do aktivační proj^^Lyňovací^mi elementy 29. Aktivační směs je paihřívána pomocí horkovodního topení £2. Zdrojem tepla je část bioplynu produkovaná vlastním anaerobním procesem oetanogeneze. Při odběru aktivační směsi se v separačních prostorech g odddluje anaerobní aktivovaný kal, stejně jako v aerobní - variantě a je autoooticky vracen zptt do aktivace. Tím dochází ke zvyšování koncentrace aktivovaného kalu v aktivaci, a tío k intenzifikaci procesu anaerobní oetanogeneze. Tato intenzifikace má dvoOí význam.

Paedevtím zvýšením koncentrace ' aktivovaného kalu umožňuje intenzifikací procesu zoenntt objem anaerobního vyznívání, a tedy ' i dobu zdrženi, což sebou paináší, - mimo úspor investičních, i snížení teplotních ztrát. Druhý význam spočívá v tom, že zvýtení koncentrace umožňuje zpracování 1 mOnSkonsentrovaných odpadních vod s menSf sušinou, což roztiřuje vyuuití - těchto ztaízesí· Odběr vyčištěné vody, kalu i plynu je nutno opeaait neznázornlnýoi vodními uzávěry, aby tyla zajištěna vzduchottsnost zaaízení.

1

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (10)

1. ' 1. Zařízení pro biologické čištění vody, zahrnující nádrž, v níž je vytvořen aktivační prostor a alespoň je^den se^parační prostor, oddělený o^d aktivačního ^prostoru ale8^pon jednou šikmou, např., kuželovitou ^dělicí stanou, na jejíž.pjorání ^část navazuje vratná pasáž a proppjíjící separační prostor s aktivačním prostorem, vyznačené tím, že v separačním prostoru (
2. 2) je nad šikmou dělicí stěnou.(5) uspořádán alespoň jeden přepouutěcí kanál (9), jehož horní část je napojena vstupem (10) na horní část aktivačního ’ prostoru (1), v němž je proplyňovací a/nebo míchací systém, přičemž spodní část pře, pouštěcího kanálu (9) je zakončena ve spodní části separačního prostoru (2) ústím (12).

   » ' 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že velikost průtočného průřezu cího kanálu (9) se směrem k jeho ústí (12) zvětěuje.
3. 3. Zaařzení podle bodu 1, vyznačené tím, že přepouštěcí kanál (9) je uspořádán přímo na šikmé děěicí stěně (5), popř. že šikmá . děěicí stěna (5) tvoří jeho součást.
4. 4. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že ústí (12) přepouŠtěcího kanálu (9) ve spodní části separačního prostoru (2) je pod svislým průmětem lapače (13) bublinek, který je v separačním prostoru (2).
5. 5. Zařízení podle bodu 1, vy^Z1ulaušícY se tím, že rozmíítění přepouutěcích kanálů (9) je vzhledem ke svislé ose nádrže symetrické a jejich počet je lichý.
6. 6. Zeaízení podle bodu 1, vyznačené tím, že vstup (10) leží v úrovni hladiny (11) v aktivačním prostoru (1) a zahrnuje regulační člen (24), který je uspořádán např. přímo ne vstupu (10) jako stavitelný přepad, přičemž přepouštěcí kanál (9) je případně vyveden až nad hladinu (11) v separačním prostoru (z), kde je opatřen otvorem (20).
7. 7· Zaaízení podle bodů 1 až 4 a 6, vyznačené tím, že rovina plochy vymezené ústím (12) je svislá.
8. 8. ZaMzení podle bodu 1 , vyznačené tím, že v horní vrcholové části aktivačního prostoru (1) je vstupu (10) předřazena odpuLyňovací vložka (25), např. rott.

   ’
9. 9. Zeaízení podle bodu 1, vyznačené tím, že součet velikostí průtočných ploch regulačních členů (19) činí 0,05 až 2 % velikosti plochy hladiny (11). v separačním prostoru (2) a součet velikostí průtočných ploch ústí (12) činí 4 až 12 % velikosti plochy hladiny (11) v separačním prostoru (2).
10. 10. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že proplyňovací systém je tvořen injektorem (35), napojený jednak na výtlačné potrubí (36) surové vody, jednak na přívod (38) plynu, přičemž injektor (35) je uspořádán ve spodní části aktivačního prostoru (1) ve Venturiho trubici (39).

    5 výkresů

    OBR. 2

    OBÍR 3