CZ2022380A3 - Způsob čištění odpadních vod a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu čištění komunálních odpadních vod, zejména pro domovní čistírny a konstrukce domovní diskontinuální biologické čistírny. Odpadní vody se v akumulační nádrži plní z minimální hladiny na maximální hladinu. V průběhu plnění akumulační nádrže dochází k provzdušňování bioreaktoru. Po naplnění akumulační nádrže se provzdušňování bioreaktoru ukončí. Po následné sedimentaci aktivovaného kalu u dna bioreaktoru se z podpovrchové vrstvy v bioreaktoru odčerpává vyčištěná voda a současně se z akumulační nádrže přivádí odpadní vody do vrstvy usazeného kalu v bioreaktoru. Tím se zajistí konstantní hladina vody v bioreaktoru po celou dobu odčerpávání vyčištěné vody. Po snížení hladiny vody v akumulační nádrži na minimální hladinu se současně ukončí, jak odčerpávání vyčištěných odpadních vod, tak i přečerpávání odpadních vod do bioreaktoru. Akumulační nádrž je opatřena čerpadlem odpadních vod, ústícím ke dnu bioreaktoru. V bioreaktoru je umístěn bezpečnostní přepad vedoucí do odtoku vyčištěné vody, přičemž tento odtok je opatřen čerpadlem čisté vody. Hydraulické výkony čerpadla odpadních vod a čerpadla čisté vody jsou nastaveny tak, aby po dobu odčerpávání bioreaktoru byla v něm hladina vody stabilní. Diskontinuální systém čištění odpadních vod využívá takto výhodu stabilní hladiny v bioreaktoru, jak je tomu u kontinuálních systémů.

Description

Způsob čistění odpadních vod a zařízení k provádění způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu čištění komunálních odpadních vod na diskontinuálním principu čištění odpadních vod a domovní biologické čistírny.

Dosavadní stav techniky

Při čištění odpadních vod systémem s aktivovaným kalem „ve vznosu“ se v praxi využívají především dva způsoby oddělení aktivovaného kalu od vyčištěné vody.

První způsob spočívá v kontinuálním průtoku čištěné vody aktivační nádrží, kdy směs aktivovaného kalu, společně s vyčištěnou vodou je přiváděna trvale do samostatné dosazovací nádrže, kde se kal, který je těžší než voda, usadí u jejího dna a je vracen do aktivační nádrže. Vyčištěná voda odtéká z povrchu dosazovací nádrže do odtoku z čistírny. Druhý způsob, označovaný jako „SBR“ systém, s diskontinuálním průtokem aktivační nádrží, využívá přerušení aktivace k usazení kalu u dna aktivační nádrže a následně se čistá vody odčerpá z podpovrchové vrstvy v bioreaktoru do odtoku, a poté se aktivační nádrž opět naplní odpadními vodami pro další aktivaci.

Nevýhodou známých diskontinuálních systémů SBR je především způsob odčerpávání vyčištěné vody, při němž dochází ke snižování hladiny odčerpávané vody. Jsou známé různé konstrukce „dekantérů“, které se spouští do vody, nebo jsou udržovány na hladině plováky, případně jsou používána ponorná čerpadla na plovácích a jiná další řešení. Společný problém těchto dekantačních zařízení spočívá vtom, že do nich nesmí pronikat kal v době provzdušňování bioreaktoru, což vede ke konstrukční složitosti dekantérů a často i k problematické kvalitě vody na výstupu z čistírny. Další problém způsobuje postupné klesání dekantačního zařízení s klesající hladinou odčerpávané vyčištěné vody z podpovrchové vrstvy, která se tak přibližuje k oblasti znečištěné kalem. To rovněž vede k již popsaným negativním důsledkům, týkajících se konstrukční složitosti dekantérů a kvality vyčištěné vody.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob čištění odpadních vod podle vynálezu. Odpadní vody se v akumulační nádrži plní z hladiny vypouštění na hladinu plnění, přičemž v průběhu plnění akumulační nádrže dochází k provzdušňování bioreaktoru. Po naplnění akumulační nádrže se provzdušňování bioreaktoru ukončí. Po následné sedimentaci aktivovaného kalu u dna bioreaktoru se z podpovrchové vrstvy v bioreaktoru odčerpává vyčištěná voda a současně se z akumulační nádrže přivádí odpadní vody do vrstvy usazeného kalu v bioreaktoru. Tím se zajistí konstantní hladiny vody v bioreaktoru po celou dobu odčerpávání bioreaktoru. Po snížení hladiny vody v akumulační nádrži na hladinu vypouštění se současně ukončí, jak odčerpávání vyčištěných odpadních vod, tak i přečerpávání odpadních vod do bioreaktoru. Poté se akumulační nádrž začne opět plnit odpadními vodami a v bioreaktoru se zahájí provzdušňování. Provzdušňování bioreaktoru po dobu plnění akumulační nádrže může být kontinuální, nebo přerušované, a nebo se střídá s mícháním odpadních vod. Po dobu provzdušňování bioreaktoru mohou být provzdušňovány i odpadní vody v plnící se akumulační nádrži.

Domovní biologická čistírna odpadních vod je tvořena akumulační nádrží s přítokem odpadních vod, bioreaktorem opatřeným aeračním zařízením. Součástí čistírny může být i kalojem. Akumulační nádrž je vybavena čerpadlem pro čerpání odpadních vod do bioreaktoru, měřicím zařízením pro detekci hladiny vypouštění a hladiny plnění a bezpečnostním přepadem,

- 1 CZ 2022 - 380 A3 s předsazenou nornou stěnou, do bioreaktoru. Tento přepad je spojen přes spojovací potrubí s vertikální trubkou ke dnu bioreaktoru. Bioreaktor je dále opatřen bezpečnostním přepadem s nornou stěnou před odtokem vyčištěné vody z čistírny. Odtok je opatřen čerpadlem čisté vody. Hydraulické výkony čerpadla pro čerpání vody do bioreaktoru a čerpadla čisté vody z čistírny jsou nastaveny tak, aby v bioreaktoru byla udržována stabilní hladina vody. V důsledku toho je možné nátok čerpadla čisté vody instalovat v konstantní malé hloubce pod hladinou vody v bioreaktoru.

Řešení podle vynálezu kombinuje oba výše popsané způsoby kontinuálního a diskontinuálního čištění odpadních vod, V případě vynálezu se jedná o diskontinuální způsob při současném udržení stálé hladiny vody v bioreaktoru. Při stálé hladině, jak je tomu u kontinuálních systémů, se zároveň bioreaktor střídavě plní, provzdušňuje, sedimentuje a odčerpává vyčištěná voda, což je však znakem systémů diskontinuálních.

Výhodou řešení podle vynálezu je jednoduchost konstrukce bez pohyblivých součástí, a tím i zvýšení spolehlivosti čistírny. Další výhoda spočívá v tom, že práci čistírny je možno řídit, jak jedním plovákem v akumulační nádrži, tak sofistikovanou řídicí jednotkou. Oproti známým systémům SBR je výhodou, že bioreaktor se provzdušňuje po celou dobu fáze plnění akumulace do maximální hloubky bioreaktoru, čímž dochází k lepšímu energetickému využití kyslíku z dodávaného vzduchu. Nejvýraznější výhodou, z které vycházejí i ostatní popsané výhody, je jednoduchá konstrukce dekantačního zařízení, tvořeného například vzduchovým čerpadlem a bezproblémové zajištění požadované kvality vody. Pro jednoduchost technického řešení je daná technologie velice vhodná pro rekonstrukci starých, případně i nových problematicky pracujících domovních čistíren. Pro svou konstrukční jednoduchost je vhodná především pro malé domovní čistírny.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 je znázorněn půdorys domovní čistírny komunálních odpadních vod tvořené dvěma kruhovými nádržemi; na obr. 2 je pak znázorněna čistírna pravoúhlého tvaru; na obr. 3 je znázorněn řez A - A čistírnou podle obr. 1 při fázi plnění bioreaktoru; a na obr. 4 řez A - A při fázi sedimentace a na obr. 5 řez A - A pro fázi vypouštění.

Příklady uskutečnění vynálezu

Odpadní vody přitékají do přítokové akumulační nádrže 1 potrubím 2. Hladina odpadních vod v akumulační nádrži 1 stoupá z minimální hladiny 5 na maximální hladinu 6 a tyto hladiny jsou detekovány měřicím zařízením 4, tvořeným například plovákem, tlakovou sondou, ultrazvukem a dalšími jinými detekčními zařízeními. Bioreaktor 8 je naplněn na hladinu 18 a je provzdušňován aeračním systémem 14. V této fázi čištění je vhodné provzdušňovat i akumulační nádrž 1 aeračním systémem 22. Po dosažení maximální hladiny 6 plnění se provzdušňování bioreaktoru 8 ukončí a nastává fáze sedimentace, kdy se kal v bioreaktoru 8 usazuje u dna a následně vytvoří vrstvu 12 kalu, která se oddělí od vrstvy 13 vyčištěné vody. Po době nezbytné pro sedimentaci, která je obvykle delší než 20 minut, nastává fáze vypouštění, kdy se uvede v činnost čerpadlo 3 odpadních vod, které přečerpává vodu z akumulační nádrže 1 do spojovacího potrubí 7 a následně prostřednictvím vertikální trubky 9 přitékají odpadní vody ke dnu reaktoru 8. Hladina vody v akumulační nádrži 1 postupně klesá na minimální hladinu 5. Přečerpávané odpadní vody vytlačují již vyčištěnou vodu k čerpadlu 10 čisté vody a nahrazují tak již odčerpanou vyčištěnou vodu z bioreaktoru 8, a tím v něm udržují stabilní hladinu 18 pro čerpadlo 10 čisté vody po celou dobu odčerpávání. Vyčištěná voda je přečerpávána z podpovrchové vrstvy čerpadlem 10 čisté vody do odtoku 16. V případě většího přítoku z akumulační nádrže 1, dochází k odtoku vyčištěných vod i bezpečnostním přepadem 11, který je opatřen nornou stěnou 17. Ta brání úniku nečistot plovoucích na hladině 18 vody v bioreaktoru 8

- 2 CZ 2022 - 380 A3 do již vyčištěných vod. Čerpadlo 10 čisté vody je zpravidla tvořeno vzduchovým čerpadlem, stejně jako čerpadlo 3 odpadních vod. Hladina 18 vody v bioreaktoru 8 během fáze vypouštění se udržuje na konstantní výšce, nebo mírně kolísá v úrovni bezpečnostního přepadu 11, Před ukončením fáze vypouštění a zahájením další fáze plnění je nezbytné, aby hladina 18 vody 5 v reaktoru 8 byla snížena pod úroveň bezpečnostního přepadu 11.

Během fáze plnění je výhodné provzdušňovat akumulační nádrž 1 provzdušňovacím zařízením 22. Po ukončení fáze sedimentace a před další fází plnění se reaktor 8 obvykle odkaluje odkalovacím čerpadlem 21 do samostatného kalojemu 23 nebo do akumulační nádrže 1.

Pokud se přítok 2 odpadních vod do akumulační nádrže 1 nachází na obdobné výšce, jako odtok 16 z bioreaktoru 8, je výhodné bezpečnostní přepad 20 akumulační nádrže 1 s nornou stěnou 19 umístit tak, aby při zvýšeném přítoku odpadních vod do akumulační nádrže 1, během fáze sedimentace došlo, k odtoku vody z akumulační nádrže 1 bezpečnostním přepadem 20 ke 15 dnu bioreaktoru 8 a následnému vytlačení vyčištěné vody bezpečnostním přepadem 11 do odtoku 16 čisté vody ještě před zahájením fáze vypouštění.

Claims (7)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob čištění odpadních vod aktivovaným kalem ve vznosu v domovních čistírnách, kde odpadní vody se v akumulační nádrži plní z minimální hladiny na maximální hladinu, vyznačující se tím, že v průběhu plnění akumulační nádrže se provzdušňuje bioreaktor, přičemž po naplnění akumulační nádrže na maximální hladinu se provzdušňování bioreaktoru ukončí, přičemž po následné sedimentaci aktivovaného kalu u dna bioreaktoru se z podpovrchové vrstvy vody v bioreaktoru odčerpává vyčištěná voda a současně se přivádí odpadní vody z akumulační nádrže do vrstvy usazeného kalu v bioreaktoru pro udržení konstantní hladiny vody v bioreaktoru, přičemž po snížení hladiny vody v akumulační nádrži na minimální hladinu se ukončí přičerpávání a odčerpávání vod v bioreaktoru, obnoví se provzdušňování bioreaktoru a plnění akumulační nádrže odpadními vodami na úroveň maximální hladiny.

2. Způsob biologického čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že po dobu provzdušňování bioreaktoru jsou provzdušňovány i odpadní vody v akumulační nádrži.

3. Domovní biologická čistírna odpadních vod k provádění způsobu čištění podle nároků 1 nebo 2, tvořená nejméně akumulační nádrží (1) s přítokem (2) odpadních vod a čerpadlem (3) odpadních vod do bioreaktoru (8), opatřeným aeračním zařízením (14) a odtokem (16) vyčištěných odpadních vod, vyznačující se tím, že akumulační nádrž (1) je opatřena měřícím zařízením (4) pro detekci minimální hladiny (5) a maximální hladiny (6), bezpečnostním přepadem (20) do bioreaktoru (8) spojeným přes spojovací potrubí (7) s vertikální trubkou (9) ústící u dna bioreaktoru (8), přičemž bioreaktor (8) je opatřen bezpečnostním přepadem (11) vedoucím do odtoku (16) vyčištěné vody, který je opatřen čerpadlem (10) čisté vody, přičemž hydraulický výkon čerpadel (3) a (10) pro čerpání odpadních vod do bioreaktoru (8) a čerpání čisté vody z čistírny je dimenzován pro udržení stabilní hladiny (18) v bioreaktoru (8).

4. Domovní biologická čistírna odpadních vod podle nároku 3, vyznačující se tím, že součástí čistírny je kalojem (23).

5. Domovní biologická čistírna odpadních vod podle nároku 3, vyznačující se tím, že akumulační nádrž (1) je opatřena aeračním zařízením (22).

6. Domovní biologická čistírna odpadních vod podle nároku 4, vyznačující se tím, že v bioreaktoru (8) je umístěno odkalovací čerpadlo (21) ústící do kalojemu (23).

7. Domovní biologická čistírna odpadních vod podle nároku 3, vyznačující se tím, že v bioreaktoru (8) je umístěno odkalovací čerpadlo (21) ústící do akumulační nádrže (1).