CZ20001719A3 - Způsob oddělování kalů a vody ze splaškových jímek a mobilní jednotka pro jeho provádění - Google Patents

Description

Způsob oddělování kalů a vody ze splaškových jímek a mobilní jednotka pro jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká mobilní jednotky pro odstraňování vody z vodu obsahujících kalů z dělené kanalizační soustavy apod. Konkrétněji se vynález týká mobilní jednotky, obsahující zařízení pro odsávání kalů a vody z jímky, filtraci a vzájemné oddělování kalů a vody, a pro vracení vyčištěné vody, která byla v procesu okysličena, po dokončení procesu do jímky, přičemž se oddělené kaly lisují a uchovávají v mobilní jednotce pro následné vyprazdňování. Vynález se tak také týká způsobu odvodňování vodu obsahujících kalů způsobem, který napomáhá vracet bakterie nebo mikroflóru z jímky do prostředí, které podporuje aerobní čisticí proces, přičemž způsob je umožňován řešením mobilní odvodňovací jednotky.

Dosavadní stav techniky

Zařízení výše uvedeného druhu jsou známá ze stavu techniky, například z evropského patentového spisu EP 437 465.

Při čištění kalů ze septiků tak zvaného tříkomorového typu se obvykle dopravuje celý obsah jímky do lokálního zařízení na zpracování splašků nebo na úložiště kalů. Kromě nevýhody v podobě rušení biologického rozkladu v jímce vede tento postup také k tomu, že kanalizační kaly, přivážené z vnějších zdrojů, vyvolávají nevýhodné a proměnlivé zatížení v přijímacím čisticím zařízení. To pracuje nejlépe, když je dodávka rovnoměrná a regulovaná, zatímco přetržité zatížení z vnějšího zdroje s sebou nese riziko ucpávání sít a filtrů a vede k vysoké zátěži biologického rozkladu v čís• · • · · · • ·

-2tírně, tak zvanému bio-stepu (bio-step). Pokusy vyrovnávat zatížení čistírny spočívají v ukládání do bazénu, s kontrolovaným přívodem k biologickému zpracování prostřednictvím čerpadel. To však vede k vysokým počátečním nákladům, nárokům na prostor a problémům se zápachem.

Vynález si klade za úkol přinést řešení tohoto problému zpracováváním a odvodňováním kalů na místě zdroje, t.j. tříkomorové jímky, septiku apod., při kterém by se kromě značně sníženého zatížení v čistírně navíc dosáhlo podporování biologického rozkladu v jímce přidáním okysličené a vyčištěné vody.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo způsobem oddělování kalů a vody ze splaškových jímek v mobilní odvodňovací jednotce, obsahující prostředky pro nasávání vody a kalů, oddělování kalů a vody, a vracení vyčištěné a okysličené vody s v podstatě udrženou mikroflórou do jímky, jehož podstatou je, že se postupně nasává voda a kaly z jímky při přidávání kyslíku, mechanicky se oddělují částice kalů do určité předem určené nejmenší velikosti, mechanicky vyčištěná voda se plynule předává do vody, obsahující kaly, nasávané postupně z jímky, při přidávání kyslíku, přičemž vyčištěná voda pod tlakem se používá pro nasávání vody obsahující kaly, přičemž předchozí kroky se opakují, až bylo počáteční množství vody v jímce v podstatě odebráno do odvodňovací jednotky pro mechanické oddělení částic kalů, a jímka se opětovně plní, při přidávání kyslíku, mechanicky vyčištěnou vodou, obsahující částice až do určité předem určené největší velikosti.

-3-»

Vynález také navrhuje mobilní odvodňovací jednotku pro oddělování, ve splaškových jímkách, částic kalů od vody, a vracení vyčištěné vody s v podstatě udrženou mikroflórou podle uvedeného způsobu, přičemž mobilní odvodňovací jednotka podle vynálezu obsahuje trysku ejektorového typu pro nasávání vody a kalů z jímky při přidávání kyslíku, nejméně jeden sítový válec pro mechanické oddělování částic do nejmenší velikosti přibližně 0,8 až 2,0 mm, s výhodou 1,2 až 1,8 mm, prostředky jako nádrže, čerpadla, ventily a trubice pro shromažďování a využívání vycezené vody pro plynulé pohánění ejektorové trysky, a pro opětovné plnění jímky vycezenou vodou, obsahující zbytek částic kalů, a při přidávání kyslíku, ejektorovou tryskou.

Při použití řešení podle vynálezu je jímka, po vyčištění a oddělení kalů, znovu plněna svojí vlastní vodou, obsahující zbývající částice určité velikosti pro podporování vrácené bakteriální flóry.

Ekologické efekty, přímo prokazatelné na zařízení a způsobu podle vynálezu, jsou následující:

Čištění je zajištováno přímo zdrojem a v následujícím zpracovávacím procesu v čistírně je zapotřebí zpracovávat pouze nasátou kalovou vodu v množství 3-7%. Není zapotřebí přejíždět do čistírny nebo jiného zařízení a pracovník obsluhy může místo toho během celé pracovní směny odsávat jímky v dané oblasti a na konci směny vyprázdnit slisované kaly nebo je jiným vhodným způsobem likvidovat.

Dalšími výhodami je, že v čistírně dochází k menším • · · · • · rušením provozu. Z čistírny vychází menší množství kalů. Mikroflóra v jímce je dobře udržovaná a získává lepší podmínky pro svou práci.

Studie ukázaly, že může dojít ke značnému snížení vypouštění suspendovaných látek do vsakovacího nebo recipientu, a to v rozsahu až okolo 75%. Dále dochází k nižšímu vypouštění dusíku a fosforu do země a do přijímacích zařízení. Nejsou zapotřebí žádné chemické přísady, jako polymery. Zařízení však přitom skýtá možnost možnost přidávat během odvodňovacího procesu chemikálie, například pro snižování obsahu fosforu.

Odvodněné kaly s obsahem pevné suché hmoty (sušiny) okolo 25-35% se hodí pro výrobu energie v zařízeních na vyvíjení bioplynu.

Kaly se mohou rozprostírat na orné půdě, jelikož jsou prosté chemických přísad.

Použije-li se mobilní odvodňovací jednotka podle vynálezu, dosáhne se zlepšené kontroly kalů a menšího rizika znečišťování během dopravy. Dále se sníží nároky na dopravu a spotřeba pohonných hmot, protože se odvodňovací jednotka musí pouze vyprazdňovat na konci pracovní směny, t.j. po pracovním dni.

Zařízení nemá tlakovou nádobu, což snižuje jeho celkovou hmotnost. Dopravovaný objem může být při použití zařízení podle vynálezu snížen na okolo 5% objemu, přepravovaného při normálním vyprazdňování kalových jímek.

• ·

-5-.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l schematický pohled na mobilní odvodňovací jednotku podle vynálezu, obr.2 schéma zařízení na sedimentaci a oddělování částic, které může eventuelně tvořit část odvodňovací jednotky.

Příklady provedení vynálezu

Mobilní odvodňovací jednotka podle vynálezu, znázorněná na obr.l, je osazena na rámu auta a obsahuje trysku 1, dvoudílnou hadici 2, 3_, navíjecí buben 4 pro hadici, sací trubici 5, sací nádrž 6., jeden nebo více ventilů 7, jeden nebo více mechanických filtrů 8, dopravníkové prostředky 10, 11, lisovací prostředky 12, nádrž na kaly _13_, nádrž 9 pro přijímání vyčištěné vody a nádrž 14 na přijímání vymačkané vody, a dále trubky, čerpadla a podrobně neznázorněné hnací prostředky pro přijímání a dopravování vymačkané a vyčištěné vody.

Tryska 1 je s výhodou hubice ejektorového typu, jíž jsou kaly, obsahující vodu, nasávány působením vodního paprsku, který je vypouštěn pod tlakem hadicí 2 do otvoru sací hadice 3, a podtlakem, takto vyvíjeným, vynáší kaly a vodu z jímky. Ejektorová tryska je napájena neznázorněným čerpadlem vodou z nádrže 9, která se nově doplňuje vodou, vyčištěnou v mechanickém filtru 8, neznázorněným vstupem. Čerpadlo je s výhodou odstředivé čerpadlo, jehož rychlost otáčení je nastavitelná pro ovládání vodního tlaku v trysce 1. Ejektorová tryska 1 může být dále ovládána spínači v sací nádrži 6 a regulujícími kapacitu ejektorové trysky ve vztahu ke ka• · · · • ·

-6.1.

pacitě dále následujících zpracovávacích jednotek, čímž může být ovládán plynulý odvodňovací proces bez přerušení, ale s rychlostí procesu přizpůsobenou povaze a konzistence kalů, kapacitě zpracovávacích prostředků atd.

Přidáním vody již v sací fázi se získají okysličené, ředěné a smísené kaly, což usnadňuje oddělování v následujících odvodňovacích krocích.

Hadice 2, 2 může být naplocho svíjená dvouprůchodová hadice, v níž užší kanál je určen pro přivádění vody z kanálu 9 do ejektorové trysky 1 a širší kanál je určen pro nasávání kalů, obsahujících vodu, do sací nádrže 6 sací trubicí

5.

Sací nádrž 6 alternativně obsahuje oddělovací stěnu, na níž se kaly, proti ní vstupující, dělí a směrují na jeden nebo dva nastavitelné ventily 7 pro ovládání vstupu do dále uloženého mechanického filtru 8. Ventily 2 jsou s výhodou pneumaticky ovládány a jsou tvořeny přívodními ventily s průtokovou plochou, přizpůsobenou konzistenci kalů a rychlosti procesu.

V provozních situacích, v nichž voda obsahuje částice písku a zeminy, může být požadováno oddělování větších částic a usazování těžších částic před tím, než voda postoupí ve směru dále po proudu k mechanickému filtru. Alternativně může být sací nádrž pro tento účel opatřena síty a přívodními šneky pro oddělování, v jednom nebo více krocích, pevných částic do minimální velikosti 2,0 mm. Na vstupu nádrže je v jednom provedení, znázorněném na obr.2, uloženo síto 17, • · · — *7 —· · · · · které odděluje částice větší než například 5 mm, které jsou s pomocí dopravního šneku 18 vedeny ke stlačování v následujícím kroku. Vodě, takto odcezované, je umožňováno pobýt po určitou dobu v nádrži, což dovoluje větším částicím, aby se usazovaly proti dnu nádrže, z něhož se sediment dopravuje ven pro stlačování nebo vyprazdňování. Na výstupu z nádrže je uloženo další síto 19, které odděluje částice větší než například okolo 2,0 mm, a které pomocí jednoho nebo více dopravních šneků 20, 21 tyto částice dopravuje ke stlačování. Suspendované částice menší velikosti procházejí výstupním sítem a jsou vedeny k dále uloženému mechanickému filtru 8.

Mechanický filtr nebo sítový válec 8 obsahuje jeden nebo více otočně poháněných válcových bubnů s perforovanými skořepinovými plochami, uloženými s malým sklonem k vodorovné rovině, které jsou napájeny vodou a kaly skrz středově uloženou dutou osu, vymezující osu otáčení bubnů. Bubny jsou uvnitř opatřeny šroubovicovitým hřebenem, který během otáčení podává kaly k zadnímu vyššímu konci bubnu. Voda, protékající perforacemi bubnu, je vedena neznázorněnými průchody do nádrže 9, aby byla použita pro pohon ejektorové trysky 1, a k tomu, aby se jí po dokončení odvodňovacího procesu zpětně plnila jímka její vlastní vodou, nyní okysličenou a obsahující aktivní množství mikroorganismů a částic, pro zásobení organismů výživou.

Z tohoto hlediska se ukázalo jako výhodné pro udržování aktivní bakteriální flóry po odvodňovacím způsobu, aby perforace bubnů neměly příliš jemné otvory, ale aby umožňovaly suspendovaným částicím určité menší velikosti zůstávat —8—* · ve vodě, která je z nádrže 9 vracena do jímky tryskou 1. Jako příklad vhodné velikosti perforací je možné uvést průměr otvorů s výhodou v rozmezí přibližně 0,8 až 20 mm, přičemž nej výhodnější je průměr v rozmezí 1,2 až 1,8 mm. Pro dosahování zamýšleného účinku aktivní mikroflóry ve vyčištěné a následně zpětně vracené vodě je také výhodné, aby k oddělování nedocházelo příliš rychle, ale aby se zajistila určitá doba pobytu v bubnu. Z tohoto důvodu může být buben opatřen sklonem směrem k vodorovné rovině a zpracovávaný proud může být regulován například pomocí ovládaných ventilů.

Z vyššího výstupního konce mechanického filtru 8 jsou kaly, oddělené bubny, dopravovány k výstupním lisovacím prostředkům 12. K dopravování může docházet kontinuálně nebo přetržitě pomocí dopravního šneku 10, nebo jakýmkoli jiným vhodným způsobem, jako s pomocí lineárně pohyblivé plnicí desky, poháněné přetržitě pro další dopravu oddělených kalů.

Lisovací prostředky 12 obsahují šnek a lisovací ústrojí, například lis 12 se štěrbinami. Ten je osazen tak, že je otevřen do kontejneru v němž se slisované kaly s obsahem sušiny okolo 25-35% ukládají pro následné vyprazdňování, například pomocí, podrobněji neznázorněného šneku. Voda, vymačkávaná lisovacím ústrojím, se shromažďuje v nádrži 14. a odtud se vrací trubicemi a čerpadly, podrobněji neznázorněnými, do sací nádrže 6 pro opakované čištění ve filtru 8.

Zařízení může obsahovat dávkovači čerpadlo 15 pro to, aby se do sací trubice 5 přidávaly chemikálií k vypouštění, například pro snižování obsahu fosforu. Dále může obsahovat nádrž 16 s vodou jako vodní zásobou, jakož i detektor hladi-9-í.

ny v nádržích na sací vodu 6, vyčištěnou vodu 9, a vymačkávanou vodu 14.

Ejektorová tryska 1 má podrobněji neznázorněný ventil pro vracení vyčištěné vody, po provedeném odvodňování kalů, z nádrže 9 zpět do jímky čerpáním skrz trysku. Původní voda, oddělená od kalů, se tak vrací do jímky, a současně se dosahuje okysličování, které je prospěšné pro bakteriální flóru, v důsledku čehož se snižuje doba zotavení jímky a umožní se pokračování biologického rozkladu bez jeho rušení, vyvolávaného běžným vyprazdňováním kalových jímek.

Způsob odvodňování vodu obsahujících kalů, používající výše popsanou mobilní odvodňovací jednotku, obsahuje následující kroky:

1. Odsávání vody a kalů z jímky při přidávání vzduchu/kyslíku.

2. Mechanické oddělování vody a kalů, alternativně v kombinaci s usazováním těžších pevných částic.

3. Stlačování a shromažďování oddělených kalů.

4. Zpětné plnění jímky vlastní vyčištěnou a okysličenou vodou.

Způsob zahrnuje vracení vody, vymačkané z kalů v lisovacích prostředích 12, do odvodňovacího procesu pro opakované procházení filtrem 8. Původní a odsávaný vodní objem vody je tak podrobován postupnému čištění a je nakonec vracen do jímky jako vyčištěná okysličená voda, která však obsahuje dostatečné množství bakterií pro údržbu vracených mikroorganismů, takže je zajištěna funkce jímky i po vyprazdňovacím procesu.

• » • ·

-lít: *..·

Studie ukázaly, že opětovné plnění jímky vlastní, avšak vyčištěnou a okysličenou vodou, iniciuje aerobní proces, vedoucí k lepším hodnotám vody, vystupující do vsakovacího zařízení nebo recipientu. Ukazuje se tak zjevné zlepšení celkového obsahu dusíku a snížení obsahu sloučenin, chemicky spotřebovávajících kyslík. Studie také ukazují značné snížení obsahu látek suspendovaných ve vypouštěné vodě, a to až o 75% ve srovnání s běžným vyprazdňováním kalových jímek.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob oddělování kalů a vody ze splaškových jímek v mobilní odvodňovací jednotce, obsahující prostředky pro nasávání vody a kalů, oddělování kalů a vody, a vracení vyčištěné a okysličené vody s v podstatě udrženou mikroflórou do jímky, vyznačené tím, že se postupně nasává voda a kaly z jímky při přidávání kyslíku, mechanicky se oddělují částice kalů do určité předem určené nejmenší velikosti, mechanicky vyčištěná voda se plynule přidává do vody, obsahující kaly, nasávané postupně z jímky, při přidávání kyslíku, přičemž vyčištěná voda pod tlakem se používá pro nasávání vody obsahující kaly, přičemž předchozí kroky se opakují, až bylo počáteční množství vody v jímce v podstatě odebráno do odvodňovací jednotky pro mechanické oddělení částic kalů, a jímka se opětovně plní, při přidávání kyslíku, mechanicky vyčištěnou vodou, obsahující částice až do určité předem určené největší velikosti.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že pro mechanické oddělování částic kalů se použije sítový válec (8), jehož plášťový povrch má perforace s průměrem otvorů přibližně 0,8 až přibližně 2,0 mm, s výhodou 1,2 až 1,8 mm.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že mechanickému oddělování v sítovém válci (8) předchází usazovací krok, který začíná oddělováním a vydáváním částic o velikosti větší než přibližně 5 mm, a končí oddělováním a vydáváním neusazených částic až do nejmenší velikosti přibližně 2 mm.

   • ·

   -12— * * · · · · • · · · · · • · · · · · • · · · · · · • · · · · · • · · · · ·
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že pro nasávání kalů a vody z jímky se použije ejektorová tryska (1), která je zpočátku poháněna vodou ze zásoby v odvodňovací jednotce, a po té je poháněna vodou z jímky, která byla před tím podrobena mechanickému čištění v sítovém válci (8) a plynule se vrací do čisticího procesu, až byl v podstatě celý objem jímky nabrán do odvodňovací jednotky.
5. 5. Způsob podle nároku 1, čování mechanicky oddělovaných (12) se štěrbinami.

   vyznačený tím, že pro stlačástic kalů se použije lis
6. 6. Způsob podle nároku 2, a vracená voda v jímce obsahuje velikost přibližně 0,8-2,0 mm, vyznačený tím, že vyčištěná částice kalů až po největší s výhodou přibližně 1,2 až

   1,8 mm.
7. 7. Způsob podle nároku 4, vyznačený tím, že mechanicky oddělené kaly se stlačují na obsah pevné suché hmoty nejméně 20%, s výhodou přes 25%.
8. 8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačený tím, že se do vody v odvodňovací jednotce přidávají činidla pro snižování obsahu například fosforu nebo dusíku nebo jiná taková činidla, jaká neobsahují polymery.
9. 9. Mobilní odvodňovací jednotka pro oddělování, ve splaškových jímkách, částic kalů od vody, a vracení vyčištěné vody s v podstatě udrženou mikroflórou podle nároku 1, vyznačená tím, že obsahuje

   -1^1 trysku (1) ejektorového typu pro nasávání vody a kalů z jímky při přidávání kyslíku, nejméně jeden sítový válec (8) pro mechanické oddělování částic kalů do nejmenší velikosti přibližně 0,8 až 2,0 mm, s výhodou 1,2 až 1,8 mm, prostředky jako nádrže, čerpadla, ventily a trubice pro shromažďování a využívání vycezené vody pro plynulé pohánění ejektorové trysky (1), a pro opětovné plnění jímky vycezenou vodou, obsahující zbytek částic kalů, a při přidávání kyslíku, ejektorovou tryskou (1).
10. 10. Mobilní odvodňovací jednotka podle nároku 9, vyznačená tím, že obsahuje usazovací nádrž s vstupním sítem pro oddělování pevných částic přes přibližně 5 mm, výstupní síto pro oddělování pevných částic přes přibližně 2 mm, a odváděči prostředky, jako šneky, pro dopravu oddělených částic do lisovacích prostředků.