CS239007B1 - Method of nitrogen substances containing biological activation sewage treatment and equipment for application of this method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu biologického-aktivačního čištění odpadních .vod s obsahem dusíkatých látek . v režimu nízkozatěžovaného kalu se současnou nitrifikací organického dusíku a amoniaku na.dusičnany a s použitím fluidní filtrace a dále zařízení k provádění tohoto způsobu* ^{V t}ec^hno^logii ^čištěn^í vo^dy . ^přev^ládá tendence k dosaženi^ · stále .vyšší · účinnosti čištění, s možností použití vyčištěné vody v uzavřených'cyklech bezodpadových technologií*

K dosažení tohoto cíle nepostačuje čistění odpadních vod pouze v parametrech ' běžného znečištění organickými látkami, ale i v parametrech dusíkatého znečištění*

Je známo, · že většina odpadních vod obsahuje menší nebo větší · množství dusíkatých látek,přítomných ve vodě většinou ve formě organického dusíku nebo amoniaku* Dále je'známo, že aerobním ak^tiva^čn^ím ^čištěn^ím . v re^žimu n^ízkoza^tě^žovan^é ak^vace . lze ^převést organicky vázaný dusík a amoniak - jejich oxidací mikrobiálními nitrifikačními pochody - na dusičnany*

Dále je známo,'že přítomnost dusičnanů v aktivační směsi v' důsledku nitrifikačních pochodů způsobuje výrazné zhoršení funkce čistících zařízení v důsledku flotace· kalu v separaci*

U známých zařízení, používajících pro separaci suspenze aktivovaného kalu od vyčištěné vody fluidní filtraceje tento jev zvlášf výrazný. Příčinou flotace kalu jsou denitrifikační . pochody ve'fluidn^írn filtruji. ⁿⁱch^ž se uvolňuje p^lynný dus^, ^který ve formě bublinek ulpívá na částicích aktivovaného kalu, čímž se

- 2 239 007 snižuje jeho specifická hmotnost natolik, že částice aktivovaného kalu a ulpěnými bublinkami jsou lehčí, než-li voda a částice flotují к hladiněo Tento druh flotace kalu vzniká za podmínek nepřítomnosti rozpuštěného kyslíku ve fluidní filtrační vrstvě, tím výrazněji, čím vyěší je teplota aktivační směsi, neboí intenzita denitrifikačních pochodů se zvyšuje se zvyšující še teplotou·

Vzhledem к tomu, že většina odpadních vod má obsah dusíkatých látek v množství, které postačuje pro intenzivní denitrifikační pochody ve fluidním filtru, projevuje se efekt flotace ve větší nebo menší míře u většiny vod, které jsou čištěny biologicky v režimu nízkozatěžované aktivace se současnou nitrifikací· Pro dosažení výrazné flotace postačuje obsah 10 mgl^N-NO^ v aktivační směsi· Tato koncentrace je přítomna prakticky u všech odpadních vod, včetně splaškových, čištěných v režimu nízkozatěžované aktivace· Prote pro účinnou separaci pomocí fluidní filtrace projevuje se u doposud známých způsobů aktivačního čištění vody snaha co nejvíce tyto denitrifikační pochody ve fluidním filtru potlačovat pro snížení rušivých vlivů flotace· Toho se dosahuje dvěma způsoby: jednak zvyšováním obsahu rozpuštěného kyslíku v aktivační směsi, což zabezpečuje přísun kyslíku i do fluidní filtrační vrstvy ve zvýšeném množství· Druhou cestou je snížení doby zdržení aktivační směsi ve fluidním filtru zmenšováním jeho objemu· Vzhledem к tomu, že prostor fluidního filtru potřebuje pro svou správnou funkci tvar S ve směru nahoru se rozšiřujícím průřezem, t.j· v praxi ve tvaru kužele nebo prismatu, je objem fluidního filtru silně závislý na jeho výšce· íro zabránění vzniku podmínek přítomnosti rozpuštěného kyslíku je prote nutno udržovat hladinu fluidního filtru v malé výšce, která zaručuje malý objem, kdy zásoba kyslíku postačuje pro udržení podmínek s přítomností rozpuštěného kyslíku·

Zajištění funkce zařízení s vyloučením flotace v důsledku denitrifikace však má dosti značné nevýhody· Potlačení denitrifikace zvýšeným přísunem kyslíku do fluidního filtru zvýšením jeho koncentrace v aktivační směsi značně zvyšuje nároky na energii při provzdušňování* Snížení doby zdržení aktivační směsi ve fluidním filtru zmenšením jeho objemu snižuje hydraulickou kapa- 3 239 007 citu separace, nebo^f zmenšováním' jeho objemu se snižuje ' i jeho separační-plocha,_což snižuje kapacitu celého ' zařízení·

Mimo těchto nevýhod přináší udržování přísunu kyslíku ve fluidním filtru další nevýhody, ' zejména u komplexních systémů aktivačního čištění . odpadních vod se současnou - nitrifikací a denitrifikací· V případě technologie denitrifikace s použitím jednotného kalu vyžaduje zvýšená koncentrace' kyslíku v ' aktivační směsi zvětšení objemu denitrifikačního prostoru, ' v důsledku přísunu určitého nežádoucího zvýšeného'množství ' kyslíku do prostoru denitrifikace při cirkulaci aktivační směsi mezi ' provzdušňo^vanou a ne^provz^du^šňovanou zónou akMvace·

Odstranění uvedených nedostatků při současném zvýšení účinnosti ' čištění vody je cílem.způsobu a zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu·

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že odpadní vody po aktivačním čistění s přísunem kyslíku nebo ' po. ' střídavém aktivačním -čistění bez přísunu kyslíku a s přísunem kyslíku se ^do^čis£uje v prů^běhu ^flu^idní ^filtrace denrtri.fi.kaci bez ^přítomnosti 'kyslíku, . čímž se vytváří flotovaný-kal, ' který je recⁱr^kulován ales^po^ň z^část^{i d}o aero^bn^ího a^ktiva^čn^ího čiátěrd·

Podstata zařízení ^k provádění tohoto způsobu, s prostorem fluidní' filtrace, jehož průtočný průřez mezi dělící nebo' děIícíhí stěnami se směrem nahoru - rozšiřuje,- spočívá v tom, že hladina fluidního filtru ' je v podstatě v úrovni největšího rozšíření - prostoru fluidní filtrace a je překryto^ odběrnými otvory s předřazenými stínícími stěnami ' pro zamezení průchodu flotovaného kalu odběrnými otvory,.propojujícími prostor fluidní filt^rac^e.s výše uspořádaným - o^dběrným s^ys^témem v^yčištěné vody^ pMčemž pod středovou vrcholovou - částí ' krytu. opatřenou . plynovým · v * výstupemjje pod - úrovní hladiny vyčištěné vody uspořádán odběr zařízení nebo odběry zařízení pro ,odběr vyflotovaného kalu a pod úrovní hladiny fluidního filtru - je uspořádán- vstup - nebo vstupy čerpacího zařízení - pro odčerpání vrchní vrstvy fluidního filtru·

Konstrukčně i funkčně je výhodné provedení,-u něhož - je zařízení pro odběr vyflotovaného kalu tvořeno alespoň - jedním mamutkovým čerpadlem, jehož odběr má. - nálevkovitý tvar, otevřený na- 4 239 007 hoře a jehož výtok je propojitelný s aktivačním prostořem,popř* i s odvodem přebytečného aktivovaného kalu, popř* že čerpací zařízení pro odčerpání vrchní vrstvy filtru je tvořeno alespoň jedním mamutkovým čerpadlem, jehož vstup má nálevkovitý tvar, otevřený nahoře a jehož výstup je propojitelný s aktivačním prostořemo

Dalším význakem je, že výtok je zaústěn do odvzdušňovací nádržky napojené na odvod, tvořící uzavíratelné propojení e aktivačním prostorem, při čemž na odvod je případně napojen i uzavíraťelný odvod přebytečného aktivovaného kalu a dále že do odvzdušňovací nádržky je rovněž zaústěn výstup*

U zařízení stojatého kruhového provedení se svislou osou je výhodné provedení, u něhož: kryt má v podstatě kuželovitý, popř_e klenutý tvar, naproti tomu u ležatého provedení s podélným separačním prostórem je výhodné řešení, podle něhož kryt má tvar podélné klenby, např* válcové, popř* je tvořen z vlnitého materiálu, např* plechu, laminátu a pod* ffříklady provedení podle vynálezu jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde obr* 1 představuje zařízení pro biologické aktivační čistění odpadních vod ve svislé nádrži s kruhovým průřezem, ve svislém osovém řezu, obr* 2 svislý řez obdobně pracujícím zařízení vodorovného provedení s pravoúhlým půdorysem a obr. 3 svislý řez zařízením rovněž vodorovného provedení s pravoúhlým půdorysem, se soustavou podélně vedle sebe uspořádaných aktivačních a separačních prostorů a obr. 4 řez stěnou krytu, tvořenou vlnitým materiálem*

Zařízení zobrazené na obr* 1 je vytvořeno ve válcbvé nádrži tvořené pláštěm 1 a dnem £* Do válcové nádrže je v horní části pláště l· vsazen separátor aktivovaného kalu s prostorem fluidní filtrace* Separátor je vhodně zachycen na pláší 1 konzolami £, nebo může být podepřen neznázorněnými podpěrami umístěnými na dně £* Zbytek objemu nádrže mimo separátor je určen pro aktivační prostor 5.®

Aktivační prostor £ je v případě aerobního aktivačního procesu čistění vody vybaven známým provzdušňovacím systémem,např* pneumatickým, sestávajícím z neznázorněného dmychadla, rozváděcího potrubí 6 a provzdušnovacích elementů

239 007

- 5 Ve dně 2 je uzavíratelný odvod 8 umožňující vyprázdnění nádrže o Separátor 2 je tvořen vzhůru se rozšiřující dělící stánou 2, výhodně kuželovitého tvaru, čímž je zajištěné, že se průtočný průřez separátoru, vymezený dělící stěnou 9, směrem nahoru rozšiřuje® V horní části přechází dělící stěna % v nástavec 10 válcového tvaru a dole je napojena na kanál 11, ústící do spodní části aktivačního prostoru 2·

Uvnitř separátoru 2 jsou osazeny přepouštěcí kanály 12, výhodně kruhového průřezu, ležící na dělící stěn· 2° V dělící stěně £ i v přepouštěcích kanálech 12 jsou v jejich horní části vytvořeny vstupní otvory 13 ž v dolní části separátoru 2 pak ústí výstupy 14 přepouštěcích kanálů 12® Průřez přepouštěcích kanálů 12 se směrem dolů rozšiřuje®

Horní část separátoru 2 je opatřena krytem 15. který kryje jeh© největší průtočnou plochu. Kryt 15 je opatřen odběrnými otvory 16 s předřazenými stínícími stěnami 17 pro zamezení průchpdu flotovaného kalu odběrnými otvory 16 do výše uspořádaného odběrného systému Vyčištěné vody® V nástavci 10 je osazena válcová norná stěna 18 s otvory 18 f které spolu s nástavcem 10 vytváří prstencový sběrný kanál 19 vyčištěné vody, opatřený odvodem 20®

Ve vrcholu konicky se zužujícího prostoru pod krytem 15 _ft.j. v jeho středové části opatřené výstupem β4 plynuj.ie pod hladinou 21 odběr 22 zařízení 23 pro odběr vyflotovaného kalu,které je s výhodou tvořen© mamutkovým čerpadlem 23 * s přívodem 24 vzduchu, který je opatřen uzávěrem 24 í napojeným na neznázorněný časový spínač® V separátoru 2 je osazeno i druhé čerpací zařízení 30« tvořené mamutkovým čerpadlem s trychtýřovitým vstupem 31, umístěným pod hladinou 25 fluidního filtru® Do přívodu vzduchu pro toto druhé mamutkové čerpadlo je zařazen uzávěr 24? napojený na další neznázorněný časový spínač® Výtok 35 a výstup 36 mamutkových čerpadel 23 a 30 je zaústěn do odvzdušňovací nádržky OJ, s odvodem 28, zaústěným do aktivačního prostoru £ nebo odvodu 32, vyvedeným mimo zařízení® V místě dosažení největšího průřezu separátoru 3 se nachází hladina 25 fluidního filtru® Znamená to však, že úroveň hladiny 25 fluidního filtru se může nacházet i nad úrovní styku dělící stěny 2 s nástavcem 10 v libovolné úrovni nástavce 10, kde největší průtočný průřez separátoru 2 ^se <í^iž prakticky nemění® ·

- 6 239 007

Takovýto stav je výhodný z hlediska dosažení maximální doby zdržení kapaliny ve fluidním . filtru* Surová voda je přiváděna do aktivačního prostoru 2 přívodem 26 ústícím mezi plᚣ 1 a nástavec 10* .

Zařízení na obr* 1 není omezeno na válcový tvar pláště 1, ani na použití pouze jednoho separátoru J v nádrži* Tvar , nádrže může být různý, například pravoúhlý* Počet separátorů 2 ' může.být podle velikosti nádrže různý, nejméně však ' jeden* Též tvar separátoru 2 není omezen na rotační, ale pro pravoúhlé nádrže může mít výhodně separátortvar pravoúhlý* Též hydraulické 'uspořádání nátoku aktivační směsi z aktivačního prostoru 2 do separátoru J může být' odlišné od příkladného zařízení zobrazeného na obr* 1* Je možné např* uspořádánís přepouštěcím kanálem uspořádaným pod dělící stěnou 2» s jedním centrálně umístěným přepouštěcím kanálem a pod*

Obdobně může být zařízení 23 pro odběr vyflotovaného kalu tvořeno několika čerpadly, s výhodou mamutkovými čerpadly se samostatnými odběry 22 a výtoky 35 a rovněž i čerpací ' zařízení 30 pro odčerpání vrchní vrstvy fluidního filtru může-být tvořeno několika mamutkovými čerpadly se samostatnými vstupy 31 a výstupy 26* Taková provedení jsou.výhodná k použití u aparátů s horizontálním uspořádáním ' aktivačních a separačních prostorů; zpravidla pravoúhlého půdorysu*

Zařízení podle vynálezu pracuje následovně:

Surová voda je přiváděna přívodem .26 do aktivačního- prostoru 2* Zařízení zobrazené na obr* . 1 je určeno pro aerobní aktivační čistění odpadních vod a proto v aktivačním prostoru 2 je osazen pneumatⁱc^ký ^provz^du^šnovací sys^témjpomo^ ^které^ho . je^- do ^aktiva^ční směsi přiváděn vzduch provzdušnovacími elementy 2« Pro rozděl^ení ^vzduchu v ^provzdu^šnovacích ^{- -} elementech 2 slouží rozv^áděcí potrubí 2, které je napojeno na neznázorněné dmychadlo* Zaří^zení ^{není o}mezeno na pneumaMcký provzdu^šnovací systém, ale je m^ožn° ^použít i jin^é vhodné ^provz^du^šnovací syst^émy, např^íkla^{d z}námý h^ydraulⁱc^ký ^provz^dušⁿov^ac^í s^ystém*

Aerobními aktivačními procesy se voda čistí za biodegradace . organických látek při vzniku suspenze biomasy, kterou je nutno od čištěné vody oddělit* K tomu účelu -slouží separátor '. ve kterém se vločkovitá suspenze aktivovaného kalu separuje od

239 007

- 7 vyčištěné vody a oddělená suspenze se vrací zpět do aktivačního procesu.

Proces oddělení aktivovaného kalu a jeho vracení probíhá následovně: Aktivační směs vstupuje do separátoru J vstupními otvory 13 a přepouštěcími kanály 12 je vedena do spodní zužující se části separátoru kde vystupuje výstupy 14* V důsledku odběru vyčištěné vody sběrným kanálem 19 obrací se směr proudění aktivační směsi vystupující z výstupů 14 vzhůru a v rozšiřujícím se prostoru separátoru 3 se ve vzestupném proudění vytváří fluidní filtr z vločkovité suspenze aktivovaného kalu* Adhezními silami jsou částice aktivovaného kalu zachycovány ve fluidním filtru a v důsledku koagulace vznikají větší částice, které neudrží vzestupní proudění ve vznosu a které se pak vracejí jako zahuštěný kal gravitačně zpět do spodní části separátoru 3 a kanálem 11 propadají zpět do aktivačního prostoru

Nepřekročí-li hydraulické zatížení určitou danou hodnotu, která je odvislá od charakteru suspenze, vytvoří se hladina fluidního filtru .26, nad kterou je zóna vyčištěné vody zbavená suspenze.

Tím, že kryt 15 překrývá celou průtočnou plochou separátoru 2 umožňuje, aby hladina fluidního filtru 26 mohla vystoupit až na úroveň největšího jejího průřezu, čímž se zvětšuje efektivní plochá зерагасе, která odpovídá největšímu průmětu separátoru

Odběrné otvory 16 v krytu 15 slouží pro rovnoměrný odvod vyčištěné vody - prosté flotovaného kalu - která pak prochází otvory 18* v norné stěně 18 do sběrného kanálu 19 a odtud odvodem 20 ven z aparátu* Pro zabránění průniku flotovaného kalu do odběrných otvorů 16 slouží stínící stěny 17. které umožňují vstup vyčištěné vody, ale zabraňují průniku flotovaného kalu*

Fluidní filtrace probíhá z velké části za podmínek bez přístupu kyslíku, čehož se dociluje zvýšením jeho objemu a snížením koncentrace kyslíku v aktivační směsi, vstupující do separátoru i, t*j* do fluidního filtru, na hodnotu nezbytnou pro průběh biodegradačních a nitrifikačních pochodů aktivačního čistění vody*

- 8 239 007

Takto vytvořené podmínky ve vrstvě fluidního filtru umožňují pak průběh denitrifikačních pochodů, kdy jsou dusičnany redukovány na plynný dusík* Jako donátor vodíku pro enzymatické denitrifikační pochody slouží zbytkové organické znečistění čištěné vody, nebo organická hmota biomasy*

Způsob denitrifikace přímo ve fluidním filtru přináší hned více efektů* Základním efektem je zvýšení účinnosti čiStění, zejména v odstranění dusičnanů, za současného snížení i organického znečistění* Druhým efektem je podstatné zvýšení kapacity separace v důsledku zvýšení účinné separační plochy při zvýšení _tobjemu fluidního filtru* Ne nevýznamným efektem je možnost snížení koncentrace kyslíku v aktivační směsi pro dosažení anaerobních podmínek ve fluidním filtru, snižující nároky na energii pro provzdušňování*

Vytvoření zóny bez přísunu kyslíku ve fluidním filtru s probíhajícími denitrifikačními pochody má фёак za následek tvorbu plynného dusíku, který ve formě jemných částic plynu zůstává zachycen na povrchu nebo přímo ve struktuře částic aktivovaného kalu* Částice plynu snižují specifickou hmotnost aktivovaného kalujv důsledku čehož dochází ke dvěma jevům* Lehké částice aktivovaného kalu s ulpěnými částicemi plynu se hromadí v horní vrstvě fluidního filtru, kde stagnují a neúměrně zvětšují jeho objem* Tato vrstva narůstá postupně během provozu, čímž se zvyšuje hladina fluidního filtru, což vyžadpje postupné snižování výkonu zařízení, anebo dojde ke snížení kvality vyčištěné vody únikem velkého množství aktivovaného kalu do odtoku*

Při větším množství uchyceného plynného dusíku se částice aktivovaného kalu stávají lehčími, než-li voda a dochází přímo к flotaci těchto částic* Denitrifikací ve fluidním filtru lze

V dosáipaout odstranění dusičnanů v množství 10 0Л 30 miligramů na. litr, což produkuje takové množství plynného dusíku, že flotace aktivovaného kalu převyšuje produkci biomasy v aktivačním procesu a je proto nezbytné flotovaný kal vracet zpět do aktivačního procesu*

Pro odběr stagnující forní vrstvy aktivovaného kalu a její recirkulaci zpět do aktivačbího procesu slouží mamutkové čerpadlo 30 s trychtýřovitým odběrem 31. umístěným pod hladinou 25 fluidního filtru*

- 9 239 007

Přečerpávaný aktivovaný kal stagnující vrstvy se vrací do aktivace přes expanzní nádržku 33 otvorem 28 zaústěným do horní části aktivačního prostoru 5® Odstranění stagnující vrstvy se provádí periodicky za jeden nebo více dnů, podle intenzity tohoto jevu, který je pro různé druhy vod a různé podmínky různý® Stanovení časového intervalu se provede proto nejlépe dle konkrétních podmínek.

Pro zachycení flotovaného kalu a jeho vracení do aktivace slouží kryt 15« který umožňuje koncentraci kalu ve střední vyvýšené části pod krytem 15. odkud je přečerpáván mamutkovým čerpadlem 23 s trychtýřovitým odběrem 22 pod hladinou 21 přes expanzní nádržku 32» ^s odvodem 28 do aktivačního prostoru 2<»

Odběr vyflotovaného kalu se provádí v kratších intervalech, řádově v hodinách, aby vyflotovaný kal byl dokonale tekutý a netvořil zhutnělou vrstvu, která by; mohla způsobovat potíže při jeho přečerpání® Automatické přečerpání vyflotovaného kalu, jakož i stagnující vrstvy, je zajištěn© napojením uzávěru 24* a 24” ^ne převodu 24 vzduchu do mamutek na neznázorněné časově spínače® Přebytečný aktivovaný kal je odváděn ve formě vyflotoveného kalu rovněž mamutkovým čerpadlem 23 a to odvodem 32« opatřeným šoupátkem 29.

Intenzita denitrifikace je závislá m®j® parametry též na době zdržení čištěné vody ve fluidním filtru za podmínek bez přísunu kyslíku® Doba zdržení i uvedené podmínky silně vzrůstají 8 výškou hladiny fluidního filtru v důsledku vzrůstu jeho objemu 8 třetí mocninou jeho výšky® Pokrytí celého průtočného průřezu separátoru 2 krytem 15. s možností recirkulace vyflotované suspenze zpět do aktivačního procesu, podstatně zvyšuje možné hydraulické zatížení separace®

Popsaným způsobem a zařízením lze docílit zvýšení účinnosti čistění v odstraňování dusičnanů za současného odstranění i zbytkového organického znečistění® Proto je zvlášf vhodné pro méně znečištěné vody s obsahem dusíkatých látek řádově až několik desítek mg®1^ célkověho dusíku®

Zařízení podle vynálezu není omezen© na popsané příkladné zařízení, ale je s výhodou použitelné pro aktivační čistění odpadních vod se současnou denitrifikací®

239 007

Odpadní.průmyslové vody, např® odpadní vody z ' potravinářského průmyslu, jako jsou jateční odpadní vody,· mlékárenské odpadní vody a podc, nebo odpadní vody chemického průmyslu, · · např. koksárenské odpadní vody, petrochemického·průmyslu, · jakož i , zootechnické odpadní vody, obsahují větší · -koncentrace dusíkatého znečistění» Vzhledem k požadavkům na ' · zpětné· využití vyčištěné vody · pro technologické účely je nutno tyto odpadní vody čistit nejen z hlediska uhlíkatých, ale i dusíkatých látek v nich obsažených»

Pro odstran^ěn^{í d}usíka^té^ho zneči^št^ěníjpřevážně ve f^ormě .· ^organického dusíku · a amoniakujse používá biologického aktivačního čištění se současnou·oxidací·organického dusíku z amoniaku na dusičnany aerobními nitrifikačními pochody s následující redukcí vzniklých dusičnanů denitrifikačními pochody na plynný dusík»

Jako nejčastěji používaný technologický postup aktivačního ^čištěn^í se sou^časnou nrt^ílkací a. · denⁱtr^ifi'kac^í je n^íz^ko zatěžovaná ·aktivace jednotným aktivovaným kalem, vystaveným·střídavě podmínkám s přísunem kyslíku a bez přísunu kyslíku, kdy v podmínkách s přísunem kyslíku probíhá nitrifikace a v .podmínkách bez přísunu kyslíku denitrifikace» Vzhledem k tomu,že denitrifikace vyžaduje přítomnost organických látek, jakožto donátoru vodíku pro enzymatické mikrobiální pochody denitrifikace, je ^{při t}echnolo^gii komplexním akHv^ního čistění jednotným aktivovaným kalem přiváděna·surová voda s obsahem organických látek do·anaerobní denitrifikační zóny aktivačního čistění» V denitrifikačním prostoru musí · být dosaženy podmínky · bez přítomnosti · rozpuštěného kyslíku,·které · vznikají při průtoku aktivační směsi.denitrifikační zonou.bez přívodu kyslíku poté, · co mikroorganismy aktivovaného kalu rozpuštěný kyslík z aktivační směsi spotřebují» Za · nepřítomnosti rozpuštěného·kyslíku získávají mikroorganismy kyslík z ·dusičnanu, které jsou tím přiváděny na plynný dusík, čímž se dusíkaté látky z čištěné vody de^fin^itivně ods^tranuj^í»

Pro komplexní aktivační čistění s·denitrifikací se příkladné ^zař^ízení zobrazen^é ' na obr® ^{1 d}op^lnuje o·n^a o^brázku ^neznázorněný denitrifikační prostor propojený s aktivačním , prosto^rem cⁱrkula^čn^ím o^kruhem® Úč^nost o^ds^tran^{ění dusičnan}u v ^takovém systému je dána intenzitou cirkulace aktivační směsi mezi ^aerobní a anaerobn^í zónou po^dle výrazu _n · _ ^{c N0}3 ^ϋΝ0_Ύ ·· 1 +

- 11 239 007 ^kde ^N0^ ^{je k}oncentrace ^NOj ve vyčištěné ' vodě,.C°NO^j centrace NO3 při nulové cirkulaci a n je cirkulace směsi vyjádřená v násobku množství čištěné vody Q, je konaktivační

To znamená, že pro odstranění 90 % dusičnanů je zapotřebí intenzity cirkulace 9 Q· Při vyšších koncentracích dusíkatého zne^čiStěn^^í, ^řádo^vě v 10² až ^1o3mg°l ¹n-N⁰j a po^ža^davku jeho snížení až na 10 mg N-NOj, je potřebná intenzita cirkulace neúměrně vysoká, což komplikuje technické řešení zařízení pro komplexní aktivační čistěníja to zejména ve dvou směrech: zvyšují se nároky na energii a na objem denitrifikačního prostoru; zvýšení objemu denitrifikace vyplývá z velkého množství kyslíku'vnášeného do denitrifikace s aktivační směsi při intenzivní cirkulaci mezí. aero^bn^í a anaerobi zonou aktivace· Veli-kost ^denitrifikačního prostoru je tak dána - mimo velikosti dusíkatého zne^čištěn^í - ^předev^ším wtenz^ou c^kulace a množství rozpuštěného kyslíku v aktivační směsi vstupující do denitrifikace· Zvýšení energetických nároků vyplývá ze zvýšení cirkulace a dále se zvyšuje s tím, že zvětšený denitrifikační prostor vyžaduje větší energii na potřebný pohyb aktivační směsi v tomto prostoru pro zabránění usazení aktivovaného kalu·

Za těchto podmínek je odstranění dusičnanů na požadovanou hodnotu ^pro z^pětné ^pou^žití v^yčištěn^é vody jako techno^lo^gic^ké vody ekonomi.cky .značn^ě n^i-adn^ ne^bo^í vyžaduje neúměrn^é mno^žství energie a velké rozměry zařízení·

Proto využitím způsobu denitrifikace ve fluidním filtru po prvotním snížení dusičnanů popsanou technologií denitrifikace se dosahuje výrazného zmenšení zařízení . zmenšením denitrifikace, se současným snížením energetické'spotřeby snížení intenzity cirkulace aktivační směsi, snížením energie na míchání . denitrifikačního prostoru a .snížením koncentrace kyslíku v aktivační směsi· Denitrifikace ve fluidním filtru tak přebírá funkci druhého denitrifikačního stupně s možností snížení zbytkového. . obsahu dusičnanů podstatně ekonomičtěji, než-li ^jedn^ostu^pnovým procesem ^den^itri^fikace·

Obr. 2 představuje jiné provedení zařízení. Základním rozdílem proti zařízení znázorněnému na obr. 1 je to, že nádrž s pláštěm 1 ' a dnem 2 má pravoúhlý půdorys. Z toho.vyplývají určité změny v konstrukci . zařízení, i když všechny podstatné

- 12 239 007

Části jsou zachovány, ' t. j._e v nádrži s ' pláštěm · 1 a dnem 2 je uspořádán jeden nebo . více · separátorů · , v daném případě ·jeden, majících v tomto případě pravoúhlý půdoryso Hydraulické . uspořádání převodu aktivační směsi ·' z aktivačního prostoru 2 do separátoru 2 a navrácení zahuštěného.aktivovaného kalu zé'sepa- . rátoru J zpět do aktivačního· prostoru 2 3^{e v} principu · shodné, ale technické řešení v tomto případě využívá jediného podélného přepouštěcího.kanálu 12» vytvořeného stěnou 27 a dělící .·stěnou 2. separátorů 2» · oddělující prostor · separátorů J od aktivačního prostoru 2“ Změnou· proti obr. 1 je řešení . krytu 15» · .který · u tohot· provedení má tvar podélné klenby tvoření·s výhodou vlnitým materiálem, jehož·řez je znázorněn na obr. 4, např. ^plechovým, ·s^klo^lamⁱná‘tovým a ^pod., zaji^Eují^m pevnost · ·^konstrukce. Stejně jako v předcházejícím· příkladním zařízení, je kryt 15, pokrývající celou průtočnou·plochu separátorů 2, · opatřen odbornými o^tvor^y 16, ods^táněnýmⁱ proti ^pr^ůnik:u í!otačn^ího kalu s^tínic^ímⁱ senami U, umo^žňuj^íc^ími v^šak vs^^p vody do ·odběrn^ého sys^tému v^yčiš’^těn^é vo^dy.

Pro rovnoměrný od^běr v^yčištěné vod^y slou^ží pod^nš spořádaný sběrný kanál 12, ·tvořený stěnovým nástavcem 10, který je v tomto přípsdě rovnoběžný a nornou stěnou 18, umístěnou · na krytu 12, při čemž žlabovíté kanálky vlnitého krytu 15 vytváří · s nornou s^těnou 18 otvory ГВ* . « .

Systém odběru vyflotovaného kalu je v tomto příkladném· zařízení tvořen odběrem 22. majícím tvar sběrného · koryta 22. napojeného na vstup jednoho nebo více mamutkových . čerpadel · - 22, · jehož výtok 25» nebo výtoky 35. jsou zaústěny do aktivačního· prostoru 2.» jsk uvedeno u provedení na obr. 1

V separátorů.· je dále osazeno jedno nebo více dalších · · mamu^tkovýc^h čer^padel 3,0 se · vs^tupem 21, ^nebo · ^vstupy ·· 31. umístěnými pod hladinou 25 fluidního filtru. Výstup J6, nebo výstupy ·· jsou dále napojeny obdobně, jak je popsáno u ·· provedení podle obr₀ · 1

Funkce zařízení na obr. 2,je shodná s již popsanou . funkcí· zařízení znázorněného na obr. 1

Zařízení s pravoúhlým půdorysem nádrží a horizontálním uspořádáním podle obr. 2 není omezeno toliko na popsané zařízení, ale může být použito s výhodou·i v dalších jiných konstrukčních

239 007 uspořádáních, např* v takovém, kdy v jediné nádrži je uspořádáno vedle sebe,popř. i za sebou, více separátorů J a obdélníkovým ' půdorysem, při čemž dělící stěny , těchto separátorů · tvoří samonosné konstrukce, jak je tomu u provedení znázorněného · na obro 4

Utohotoprovedení, výhodného pro velká, výkonná zařízení, jsou kryty 15, podélného obloukového tvaru, vytvořeny z vlnitého materiálu, zvyšujícího jejich tuhost*

I pro dělící stěny £,tvořící zde nejen separátory ,, ale i jednu stěnu kanálů 11 a i značnou část stěn vymezujících aktivační prostory · je výhodně použito vlnitého materiálu.Kryt 15 tvoří součást samonosné konstrukce separátorů 3., což přispívá výrazně ke zvýšení , tuhosti celé konstrukce vestavby, s možností nesení celého sběrného systému vyčištěné vody* To je důležité pro větší kapacity zařízení, kdy je zapotřebí značných délek nádrží, což vyžaduje poměrně , velké rozměry 'sběrných kanálů 19» které by jinak bylo obtížné na konstrukci zařízení spolehlivě upevňovato .

Popsaný sběrný systém vyčištěné vody, spolu s krytem 15« s odvodem vyflotovaného kalu trychtýřovitými odběry 22 a mamutkávými čerpadly 23 ’ a,se vstupy 31 mamutkových čerpadel 30 pro odčerpání vrchní vrstvy fluidních filtrů, nevyžaduje přístup obsluhy na celou plochu zařízení, což by jinak vyžadovalo konstrukci obslužných lávek. Absence obslužných lávek příznivě snižuje hmotnost konstrukce a náklady na její výrobu a montáž a , tak přispívá ke snížení pevnostních požadavků na samonosnou konstrukci separátorů ,, které mohou být konstruovány pouze jako· oddělovací a vodící stěny, bez zvláštního tlakového namáhání, Funkce tohoto zařízení je v principu obdobná jako u popsaných zařízení podle obr_o 1 a 2 .

Z^aříz^ení ^podle ob^ 3 je vhodné zejm^éna pro činění ve^lkých objemů méⁿě ' zⁿeči^štěných odpadních vod^, napřo měs^tskýc^h·odpadních vodo čistírny tohoto typu jsou obvykle napojeny na společnou kanálisaci, což vytváří enormní požadavky na hydraulické zatížení aparátů během špičkového zatížení za deštěo Popsané zařízení umožňuje pracovat s hladinou fluidního filtru v úrovni meximálníh©průtočného průřezu separátorů ,, bez nebezpečí zhoršení účinnosti zařízení z titulu úniku kalu flotacío

239 007

Významnou předností zařízení podle vynálezu je i jeho možnost zvýšení hydraulické kapacity při čistění běžných druhů odpadních vod, např. městských odpadních vod, proti běžným zařízením, kde flotace za obvyklých podmínek v důsledku tvorby plynů ve fluidním filtru není tak výrazná a projevuje se pouze zhoršením kvality vody obsahem nerozpuštěných látek.

Zařízení podle vynálezu umožňuje v tomto případě podstatné zvýšení kapacity zvýšením hydraulického zatížení v důsledku popsané funkce s větším objemem fluidního filtru a při sníženém obsahu kyslíku v aktivační směsi. To přináší jak investiční úspory - menší rozměry - tak i provozní úspory v nižší spotřebě energie»»

Výhodou způsobu a zařízení podle vynálezu je zvýšení účinnosti čistícího procesu_řa to jak v parametrech dusíkatého,tak i uhlíkatého znečistěnío To má význam pro čistění velkých objemů nízkokoncentrovaných odpadních vod s nízkým obsahem dusíkatého znečištění, kde lze denitrifikací ve fluidním filtru dosáhnout výrazného snížení dusičnanů, bez nutnosti doplnění zařízení o samostatnou denitrifikaci. Současně se zvýšenou čistící účinností se dosahuje i výrazného zvýšení kapacity separace/ a tím i celého zařízení. Nezanedbatelná je i úspora elektrické energie.

Další výhodou zařízení podle vynálezu je rozšíření použitelnosti techniky fluidní filtrace v technologii čistění vody i na odpadní vody, u kterých dochází к flotaci velkého množství aktivovaného kalu v separačním prostoru<ř To se týká zejména odpadních vod s obsahem dusíkatých látek, pro jejichž čistění je použita nízkozatěžovaná aktivace se současnou nitrifikací organickéh· a amoniakálního dusíku na dusičnany.

V případě komplexního čištění těchto druhů odpadních vod, včetně denitrifikace, snižuje zařízení podle vynálezu i nároky na objem denitrifikačního prostoru, jakož i spotřebu elektrické energie na provzdušňování aktivační směsi v aktivačním aerobním procesu snížením koncentrace kyslíku na míru potřebnou pro aerobní aktivaci, bez nutnosti zvýšeného obsahu kyslíku pro zabránění postdenitrifikačním pochodům ve vrstvě fluidního filtru.

Ekonomické odstranění dusičnanů až na hodnotu lOmg.l ^N-NO^ otevírá cestu к bezodpadovým technologiím s opětným využitím vyčištěné vody v uzavřených cirkulačních okruzích.

Claims (8)

1. PŘEDMŽT VY ' N · Á - LE ^- ZU

   239 007 lo Způsob biologického aktivačního čistění odpadních vod s obsahem dusíkatých látek, v režimu nízkozatěžovaného kalu - se současnou nitrifikací organického dusíku a amoniaku na dusičnany a s použitím fluidní filtrace, vyznačený tím, že odpadní voda po aktivačním čistění s přísunem kyslíku nebo po střídavém aktivačním čištění bez přísunu ^kys^líku as ^přísunem kys^ku se do^síuje - v ^průběhu fluidní filtrace denitrifikací, bez přítomnosti kyslíku, čímž se vytváří flotovaný kal, který je recirkulován a^les^poň zč^ásti do aero^bn^ího ak^třvačního ^stěnd
2. 2« Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 s prostorem fluidní filtrace, jehož průtočný průřez mezi dělící nebo dělicími stěnami se . směrem- nahoru rozšiřuje, vyznačené tím, že hladina(25) fluidního filtru je v úrovni největšího rozšíření prostoru fluidní filtrace a je překryta krytem(15) s odběrnými otvory(16) s předřazenými stínícími stěnami(17) pro zamezení průchodu flotovaného kalu odběrnými otvory(16), propojujícími prostor fluidní s výše uspořádaným odběrným systémem vyčištěné vody, přičemž pod středovou vrcholovou částí krytu(15), opatřenou plynovým výstupem(34) je pod úrovní hladiny(21) vyčištěné vody uspořádán odběr(22), nebo odběry(22), zařízení(23) pro odběr vyflotováného kalu a pod úrovní hladiny(25) fluidního filtru je uspořádán případně vstup nebo vstupy(31) čerpacího zařízení(30) pro odčerpání vrchní vrstvy fluidního filtru.
3. 3° Zařízlí podle bodu ² _ř v^yznačen^é tím, že z^ařízen^í(23) pro ^odběr ^vyfl^otováného kalu je _ bořeno a^spon jedním mamutkovým čerpadlem, jehož odběr(22) má nálevkovitý tvar, otevřený nahoře a jehož ' výtok(35') je - propojitelný s aktivačním prostorem (5)> popřo i s odvodem(32) přebytečného aktivovaného kalu.
4. 4o Zařízení podle bodu 2f vyznačené tím, že čerpací zařízení (30) pro odčerpání vrchní vrstvy fluidního filtru je tvořen© ale^spoň jedn^ím mamutovým čerpad^s^ ^jeho^{ž v}s^tup(31) má ⁿále^vkovⁱtý tvar, o^tev^řený nahoře a je^ho^ž výs^tup⁽3⁶⁾ je — 16 — propojitelný s aktivačním prostorem^). 23Я M7
5. 5· Zařízení podle bodu 3p vyznačené tím, že výtok(35) je zaústěn do odvzduSnovací nádržky(33), napojené na odvod(28), tvořící ' uzavíratelhé ' propojení s aktivačním prostorem(5), při čemž na odvod je případně napojen i uzavíratelný odvod (32) přebytečného aktivovaného kalu· ^6o Za^řízen^í podle ^bodu 5^p v^yzna^čen^é tím, že do edvz^ěnovací nádržky(33) je rovněž zaústěn výstup(36).
6. 7· Zařízení podle ^bodu 2, v^yzna^čen^é tím, ^že ^kr^yt⁽15⁾ má kuželovitý, popře klenutý . tvar·
7. 8o Zařízení podle bodu 1p vyznačené tím, že kryt (15) má tvar podélné klenby, např· válcové·
8. 9· Zař^ízení po^dle ^bo^du ⁸p v^yzna^čen^{é t}ín^, že kryt ^{(15) j}e tvořen profilovaným materiálem, např· plechem neb© laminátem«