CZ214898A3 - Malokapacitní biologické čisticí zařízení - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká malokapacitního biologického čisticího zařízení, které sestává z nádrže pro předběžné čištění vody a ukládání kalu, která je opatřena přívodem odpadní vody a za kterou je zařazen biologický stupeň s biologií oživeného kalu/biologií vrstev a odpojitelným zavzdušňovacím zařízením, který je zčásti vyplněn mikroorganismy oživitelnými kultivačními tělísky, ve kterém je k zadržování kultivačních tělísek uspořádáno zadržovací zařízení a na který navazuje dočišťovací nádrž s průtokem ve svislém směru, která je opatřena odtokem, přičemž části malokapacitního čisticího zařízení jsou uspořádány v kruhové nádrži.

Dosavadní stav techniky

Podle stavu techniky čištění odpadních vod jsou čisticí výkon a stabilita procesu malokapacitních čisticích zařízení nedostatečné.

Hlavní příčinou tohoto stavu jsou:

- kolísající a většinou nepatrné koncentrace biomasy

- nestabilnost biomasy

- vynášení biomasy při hydraulických rázech

- nestabilní zpětné zavádění biomasy z dočišťovacího zařízení do biologického stupně

- nedostatečná schopnost vyrovnávání špičkových zatížení vynášení biomasy a tím pokles výkonu při malém zatížení a nedostatku odpadní vody • · • · · ·

- 2 • · · · · · ♦ * 9 9 99

9 9999 · · · · · « · · · ·

- pokles hodnoty pH v důsledku nitrifikace brzdění procesů biologického odbourávání.

a v důsledku toho

V zájmu zvýšení čisticího výkonu a zlepšení stability procesu se biologický stupeň malých čisticích zařízení například vybavuje paketovým pevným ložem, na kterém se usidlují mikroorganismy. Tyto mikroorganismy pak nejsou vynášeny ani při hydraulických rázech. Nedostatky těchto technologií jsou:

- Osidlitelný povrch pevných loží, který činí 100 až 150 rrr na m¹ biologického stupně, je poměrně malý. V důsledku toho je také nízký čisticí výkon, popřípadě zatížitelnost na m^s objemu nádrže.

Povrchy pevných loží zarůstají vrstvami biomasy. Protože kyslíkem zásobována pouze nejvrchnější vrstva bioaktivita.

většinou poměrně tlustými a živinami je dostatečně biofílmu, je omezena jeho

- Uvnitř narostlé vrstvy biomasy dochází k procesům hnití, které se v důsledku odumírání mikroorganismů rovněž nepříznivě projevuje na potenciálním čisticím výkonu.

- Nánosy na paketových pevných ložích a jejich ucpávání zvenčí i uvnitř omezují osídlitelnou plochu a tím i výkon biofílmu.

- Čištění pevných loží je možné pouze za cenu zvýšených nákladů na údržbu.

Ve výzkumné zprávě Spolkového ministerstva pro výzkum a technologii, 02 WA 8538 ze října 1987, se nachází informace o použití vířitelných vznášejících se tělísek ke zvýšení výkonové kapacity čisticích zařízení. Ve srovnání s paketovými pevnými • · • · · · • · · ··· · · · · • 9 0 99 9 9 9 9999 9

9 9 9 9 9 9 9 9

9 0 99 9 9 9 9 9

- 3 loži je osidlitelný povrch na jednotku objemu nádrže znatelně větší.

Vznikají však neřešitelné problémy se zadržováním vznášejících se tělísek v biologickém stupni. Tělíska se částečně zadržují česlemi. Kromě toho se tato tělíska zanášejí natolik, že klesají ke dnu a usazují se na tomto dně.

Je rovněž známo použití vířitelných kultivačních tělísek ke zvýšení množství biomasy v čisticích zařízeních. Zadržování tělísek se provádí síty nebo česlemi.

S ohledem na vysoký podíl vláken a vznášejících se částic v komunálních odpadních vodách se při tomto způsobu zadržování tělísek musí již po krátké době provozu počítat s ucpáním a zanesením a tedy s havarijními situacemi.

V dokumentu WO-A-95 17351 je popsána zavzdušňovaná nádrž, která obsahuje vířitelné lože z nosného materiálu ve tvaru částic. Z dokumentu US-A-4,421,648 je známo zařízení a způsob pro biologické čištění odpadní vody s průtokem čištěné vody v dočišťovací nádrži ve svislém směru.

Úkolem vynálezu je vyvinutí malokapacitního biologického čisticího zařízení, u kterého budou do značné míry odstraněny' uvedené nedostatky známých zařízení srovnatelné velikosti.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky obdobných malokapacitních biologických čisticích zařízení do značné míry odstraňuje malokapacitní biologické čisticí zařízení, které sestává z nádrže • * · · · ·* · · · · · · • · · · · · ··· • · · «4 · 4 4 ·«

- 4 pro předběžné čištění vody a ukládání kalu, která je opatřena přívodem odpadní vody a za kterou je zařazen biologický stupeň s biologií oživeného kalu/biologií vrstev a odpojitelným zavzdušňovacím zařízením, který je zčásti vyplněn mikroorganismy oživitelnými kultivačními tělísky, ve kterém je k zadržování kultivačních tělísek uspořádáno zadržovací zařízení a na který navazuje dočišťovací nádrž s průtokem ve svislém směru, která je opatřena odtokem, přičemž části malokapacitního čisticího zařízení jsou uspořádány v kruhové nádrži, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v biologickém stupni je přídavně uspořádán biologický filtrační stupeň, do kterého ústí přívod z nádrže pro předběžné čištění vody a ukládání kalu a přívod zpětně zaváděného kalu z dočišťovací nádrže.

Měrná hmotnost kultivačních tělísek je v první variantě menší než 1,0 g/cm³ a s výhodou činí 0,9 g/cm³, přičemž oba přívody z nádrže pro předběžné čištění vody a ukládání kalu a z dočišťovací nádrže jsou uspořádány v horní části biologického filtračního stupně, který je dole propojen s biologickým stupněm a vyčnívá nad hladinu vody, a trubka zadržovacího zařízení prochází ode dna biologického stupně až k hladině vody.

V druhé variantě je měrná hmotnost kultivačních tělísek větší než 1,0 g/cm³ a s výhodou činí 1,1 g/cm³, přičemž oba přívody z nádrže pro předběžné čištění vody a ukládání kalu a z dočišťovací nádrže jsou uspořádány ve spodní části biologického filtračního stupně, který je dole vůči biologickému stupni uzavřen a nahoře končí ve výši hladiny vody, a trubka zadržovacího zařízení prochází s odstupem ode dna biologického stupně až nad hladinu vody.

Kultivační tělíska mají osídlitelný povrch nejméně 800 m² na m³ sypného objemu.

Zadržování kultivačních tělísek v zavzdušňovaném biologickém stupni se s vyloučením nebezpečí ucpání provádí na dále uvedených dvou principech:

Varianta 1: Kultivační tělíska s měrnou hmotností nižší než 1,0 g/cm³:

Do zavzdušňovaného biologického stupně se umístí dole uzavřená a nahoře otevřená trubka. Trubka končí přibližně 30 cm pod hladinou vody. Průměr trubky závisí na množství procházející vody. Do této trubky se umístí druhá trubka s menším průměrem, která je propojena s odtokem. Tato druhá trubka menšího průměru začíná přibližně 30 cm nade dnem trubky většího průměru a končí nad hladinou vody.

Tímto řešením je zajištěno, že kultivační tělíska s měrnou hmotností menší než 1,0 g/cm³ v trubce většího průměru průběžně vyplouvají zpět do vířivého lože.

Oživený kal a vyčištěná odpadní voda odtékají vnitřní trubkou s menším průměrem do dočišťovací nádrže.

Varianta 2: Kultivační tělíska s měrnou hmotností vyšší než 1,0 g/cm³:

Na obou koncích otevřená trubka začíná nad hladinou vody a končí přibližně 30 cm nade dnem biologického stupně.

Do vnější trubky s větším průměrem se zespodu zasune trubka • · · · • · • · • » · · · · · · · « • · * · · · · · ·· • ♦ · « · · · · ·· · · · • · · ··· · · · ·· · ·· · ·· · *

- 6 s menším průměrem. Tato trubka začíná pod hladinou vody a končí odtokem z biologického stupně.

Tímto řešením je zajištěno, že kultivační tělíska s měrnou hmotností větší než 1,0 g/cm³ průběžně přicházejí zpět do vířivého lože. Oživený kal a vyčištěná voda odtékají vnitřní trubkou do dočišťovací nádrže.

Obě trubky jsou dimenzovány tak, že kultivační tělíska nemohou být z biologického stupně vynášena ani při vysokém hydraulickém zatížení.

nádrži oddělený oživený kal se zčásti biologického stupně. Přebytek produkovaného primárním kalem, který se odděluje při až do odběru v nádrži pro předběžné čištění

V dočišťovací přečerpává zpět do kalu se spolu s předčišťování, ukládá vody a ukládání kalu.

Podstatné rozdíly v porovnání s spočívají v následujícím:

dosavadním stavem techniky

V zavzdušňovaném biologickém stupni čisticího zařízení se používají kultivační tělíska, jejichž osídlitelný povrch, který činí více než 800 rrr/m³ sypného objemu, je několikanásobně větší než u zařízení s pevným ložem a se známými kultivačními tělísky.

- Velikost a tvar kultivačních tělísek jsou takové, že může být vyloučeno jejich zanášení a usazování.

- Biologická vrstva na kultivačních tělískách je zásluhou jejich průběžného odírání ve vířivém loži tenká a tedy fyziologicky velmi aktivní.

• · · · · · ···· • · · ·· · · · · · • · · ··· ···« • · · · · · · · · · · * · ··· · · · · · · ··* ·· · ····

- Ί Zásobování mikroorganismů v biologické vrstvě kyslíkem a živinami je optimální. Nemohou se vyskytnout hnilobné procesy. Kultivační tělíska nevyžadují údržbu.

- Mikroorganismy vypěstované ve slizové vrstvě na kultivačních tělískách jsou odolné proti i déle trvajícímu nedostatku nové odpadní vody a proti přechodnému nedostatku kyslíku.

- Kultivační tělíska mají měrnou hmotnost nastavitelnou buď menší nebo větší než 1 g/cm³.

Zadržování kultivačních tělísek ve vířivém loži, kterým prochází odpadní voda, je zajištěno bez nebezpečí ucpání.

- I při hydraulickém přetížení čisticího zařízení může jen stěží dojít k vynášení kultivačních tělísek.

- Čisticí výkon je stabilní i při hydraulických rázech a silném kolísání obsahu nečistot v odpadní vodě.

- Oživený kal se známým způsobem odděluje sedimentací v dočišťovací nádrži a zčásti se zavádí zpět do biologického stupně. Zásluhou kombinace obou technologií může být biologický stupeň více zatěžován a je zajištěna vysoká stabilita procesu čištění odpadní vody.

- Zásluhou uspořádání anoxického stupně v biologickém stupni se biologickými procesy nitrifikace/denitrifikace do značné míry eliminuje dusík.

• · 9···

9999

- 8 Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují:

- na obr. 1 malokapacitní biologické čisticí zařízení s kultivačními tělísky s měrnou hmotností menší než 1,0 g/cm^!, a

- na obr. 2 malokapacitní biologické čisticí zařízení s kultivačními tělísky s měrnou hmotností větší než 1,0 g/cm’.

Příklady provedení vynálezu

Jednotlivé stupně malokapacitního biologického čisticího zařízení jsou s výhodou uspořádány v kruhové betonové nádrži, která je rozdělena na tři segmenty. Surová odpadní voda přitéká nejdříve do prvního segmentu, který slouží jako nádrž 1 pro předběžné čištění vody a ukládání kalu, ve které se odpadní voda zbaví hrubých a plovoucích nečistot a písku. Odpadní voda pak přichází do biologického stupně 2, který je zčásti vyplněn kultivačními tělísky 5 a opatřen regulovatelným zavzdušňovacím zařízením 4. Do biologického stupně 2 se současně zpětně zavádí biologický kal z dočisťovací nádrže 3.

Kultivační tělíska 5 vytvářejí při zavádění vzduchu vířivé lože, zatímco při odpojeném zavzdušňování tvoří vrstvu s anoxickým prostředím.

Při průchodu odpadní vody tímto biologickým stupněm 2 se ·· 9999

9999

• · 9 9 9 9

9 9 9 · 99 * 9 · · · ·9· · · • · · 9 9 ·

9 99 99

- 9 především aerobně odbourávají rozpuštěné organické látky (bilologická spotřeba kyslíku, CSB) a v biologických fázích nitrifikace a denitrifikace se částečně eliminuje dusík.

Kultivační tělíska 5 spolu s na nich usazenými mikroorganismy jsou v zavzdušňovaném biologickém stupni 2 zadržována bez nebezpečí jeho ucpání.

Suspendovaná biomasa, to jest oživený kal, je v dočišťovací nádrži 3 se šikmými stěnami a s průtokem ve svislém směru oddělena od čištěné vody. Část sedimentovaného oživeného kalu je průběžně zaváděna zpět do biologického stupně 2. Přebytek biomasy se přerušovaně přečerpává do nádrže 1 pro předběžné čištění vody a ukládání kalu.

Kaly vznikající při mechanickém předčišťování a biologickém čištění se až do odběru shromažďují a anaerobně stabilizují v nádrži 1 pro předběžné čištění vody a ukládání kalu.

Biologický stupeň 2 je vybaven nezavzdušňovaným biologickým filtračním stupněm 9, který je naplněn kultivačními tělísky 5 a slouží jako denitrifikační stupeň. Do tohoto biologického filtračního stupně 9 se zavádí oživený kal, který se zpětně přivádí z dočišťovací nádrže 3, a voda odtékající z nádrže 1 pro předběžné čištění vody a ukládání kalu.

Anoxicky předupravená odpadní voda přichází po průchodu biologickým filtračním stupněm 9 do zavzdušňované části biologického stupně 2.

Claims (4)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Malokapacitní biologické čisticí zařízení, které sestává z nádrže (1) pro předběžné čištění vody a ukládání kalu, která je opatřena přívodem (6) odpadní vody a za kterou je zařazen biologický stupeň (2) s biologií oživeného kalu/biologií vrstev a odpojitelným zavzdušňovacím zařízením (4), který je zčásti vyplněn mikroorganismy oživitelnými kultivačními tělísky (5), ve kterém je k zadržování kultivačních tělísek (5) uspořádáno zadržovací zařízení (8) a na který navazuje dočišťovací nádrž (3) s průtokem ve svislém směru, která je opatřena odtokem (7), přičemž části (1 až 4) malokapacitního čisticího zařízení jsou uspořádány v kruhové nádrži, vyznačuj ící m, že v biologickém stupni (2) je přídavně uspořádán biologický filtrační stupeň (9), do kterého ústí přívod z nádrže (1) pro předběžné čištění vody a ukládání kalu a přívod zpětně zaváděného kalu z dočišťovací nádrže (3) .

2. Malokapacitní biologické čisticí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že měrná hmotnost kultivačních tělísek (5) je menší než 1,0 g/cm^{2 3} a s výhodou činí 0,9 g/cm³, přičemž oba přívody z nádrže (1) pro předběžné čištění vody a ukládání kalu a z dočišťovací nádrže (3) jsou uspořádány v horní části biologického filtračního stupně (9), který je dole propojen s biologickým stupněm (2) a vyčnívá nad hladinu vody, a trubka zadržovacího zařízení (8) prochází ode dna biologického stupně (2) až k hladině vody.

- 11 9 9 ·9 9· 99 ·« • · 9 99 9 9 · * 9 ••9 999 99 99 • ·· ·· 9 9 · 9999 9

9 9 9 999 999 ·· * 99 · 9 9 ··

3. Malokapacitní biologické čističi zařízeni podle nároků 2 a 3, vyznačující se tím, že měrná hmotnost kultivačních tělísek (5) je větší než 1,0 g/cm³ a s výhodou činí 1,1 g/cm³, přičemž oba přívody z nádrže (1) pro předběžné čištění vody a ukládání kalu a z dočišťovací nádrže (3) jsou uspořádány ve spodní části biologického filtračního stupně (9), který je dole vůči biologickému stupni (2) uzavřen a nahoře končí ve výši hladiny vody, a trubka zadržovacího zařízení (8) prochází s odstupem ode dna biologického stupně (2) až nad hladinu vody.

4. Malokapacitní biologické čisticí zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že kultivační tělíska (5) mají osídlitelný povrch nejméně 800 m² na m³ sypného objemu.