CZ23611U1

CZ23611U1 - Domovní cistírna odpadních vod

Info

Publication number: CZ23611U1
Application number: CZ201124011U
Authority: CZ
Inventors: Topol@Jan
Original assignee: Topol@Jan
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2012-04-02
Also published as: UA74190U; ES1076679Y; SK50102012U1; HRP20120208A2; FR2972188B3; RO201200018U1; PL120800U1; FR2972188A3; HRPK20120208B3; ES1076679U; PL67611Y1; SK6337Y1; ITMI20120085U1; RU123771U1

Description

Domovní čistírna odpadních vod

Oblast techniky

Technické řešení se týká malých domovních čistíren, kde se působí na odpadní vody aktivovaným kalem ve vznosu v režimu dis-kontinuálního průtoku odpadních vod.

Dosavadní stav techniky

Pro čištění odpadních vod z malých zdrojů znečištění, což jsou rodinné domy, skupiny domů, pensiony, restaurace a podobně se používají rozmanité typy čistíren. Nej rozšířenější jsou systémy, kde se odpadní vody čistí aktivovaným kalem, což je směs mikroorganizmů, které ke svému životu potřebují organické znečištění z odpadních vod a zároveň kyslík, který se do vody dodává provzdušňovacím zařízením. K čištění slouží aktivační nádrž, do které se odpadní vody přivádějí obvykle po odstranění hrubých nečistot. V ní se odpadní vody zdrží po technologicky nutnou dobu a promíchávají se s aktivovaným kalem za současného provzdušfiování. Hmotnost aktivovaného kalu je větší nežli hmotnost vody, a proto po ukončení míchání obsahu aktivační nádrže dochází k oddělení vyčištěné vody od kalu a usazení kalu u dna nádrže.

V praxi se používají dva základní typy čistíren podle způsobu oddělení kalu od vyčištěné vody. S kontinuálně protékanou aktivační nádrží a s aktivační nádrží s dis-kontinuálním průtokem. U způsobu kontinuálního průtoku aktivační nádrže je za aktivační nádrží umístěna samostatná neprovzdušňovaná dosazovací nádrž, do které se bez přerušení přivádí z aktivační nádrže směs vyčištěné vody s kalem. Kal se usazuje u dna dosazovací nádrže a vyčištěná voda již bez kalu odtéká do odtoku z čistírny.

Čistírny s dis-kontinuálním průtokem aktivační nádrže neobsahují dosazovací nádrž. Proces biologického čištění probíhá po dobu plnění aktivační nádrže z hladiny minimální na hladinu maximální, případně ί po naplnění aktivační nádrže. Poté dochází k fázi sedimentace, kdy se nádrž neprovzdušňuje ani nepromíchává a následně k fázi odčerpání vyčištěné vody do odtoku. Jsou známy systémy s vyrovnávací nádrží na přítoku, kde se odpadní vody akumulují po dobu sedimentace kalu u dna aktivační nádrže a po dobu odčerpávání vyčištěné vody, kdy není vhodné do aktivační nádrže přivádět odpadní vody. Dále jsou známá technická řešení bez vyrovnávací nádrže, v nichž přítok odpadních vod je veden ke dnu aktivační nádrže i po dobu sedimentace, případně i v průběhu odčerpávání vyčištěné vody, přičemž odčerpávání vyčištěné vody je řešeno tak, aby nedocházelo k promíchávání surové vody s již vyčištěnou vodou. Jsou známa i technická řešení, kdy jsou odpadní vody z vyrovnávací nádrže přečerpávány ke dnu do aktivační nádrže po fázi sedimentace a vytláčejí tak od dna povrchovou vrstvu vyčištěné vody do odtokového žlabu.

Pro odčerpávání vrstvy vyčištěné vody do odtoku existují rozličná technická řešení, přičemž platí, že čím je čistírna menší, tím obtížnější je zkonstruovat jednoduché, levné a spolehlivé odtahové zařízení. Požaduje se rychlé odčerpání vrstvy vyčištěné vody bez zvíření usazeného kalu. Většinou platí, že vrstva kalu po usazení dosahuje hloubky od 30 % do 60 % náplně aktivační nádrže. Výhodné je odčerpávat vyčištěnou vodu z podpovrchové vrstvy, takže plovoucí nečistoty zůstávají na hladině. Používají se například ponorná elektrická čerpadla umístěná na plováku, kde plovák s čerpadlem klesá a stoupá s hladinou vody v aktivační nádrži nebo tlexibilní hadice ukončené plovákem. Jindy jsou čerpadla nebo vtoky čerpadel osazeny pevně v konstantní výšce nad vrstvou usazeného kalu. Obecně platí, že odtahová zařízení, kde se vtok vyčištěné vody pohybuje s hladinou, mají výhodu ve výrazném zkrácení doby sedimentace a zároveň poskytují větší bezpečnost před nasátím usazeného kalu do odtoku. Jejich nevýhodou je obvykle nízká spolehlivost provozu, protože v odpadních vodách se vyskytuje odpad, který pronikne i do aktivační nádrže, ale biologicky se nerozkládá, hromadí se a pri provzdušňování zanáší součásti v aktivační nádrži použité technologie. Zařízení s pevným vtokem jsou mnohem spolehlivější, ale vyžadují podstatně delší doby sedimentace a pokud se aktivační nádrž pravidelně neodkaluje,

- 1 CZ 23611 Ul hladina kalu po sedimentaci dosáhne až kc vtoku čerpadel, a pak se odčerpává s vyčištěnou vodou i kal.

Další velkou nevýhodou známých řešení u malých čistíren odpadních vod je obtížná regulace výkonu podle skutečného množství odpadních vod, protože aktuální zatížení čistírny odpovídá jen zřídka projektované kapacitě čistírny a to ať již sc jedná o množství odpadních vod nebo o koncentraci organického znečištění. Regulace používaná u velkých čistíren odpadních vod není u malých čistíren realizovatelná zejména z ekonomických důvodů. Používají se jen ručně nastavované časovače, kterými se reguluje funkční čas dmychadla například na základě počtu osob, využívajících daný objekt. Tím v praxi dochází jednak k plýtvání elektrické energie, a jednak při io nedostatečném organickém zatížení čistírny a přebytku dodávaného kyslíku hrozí i zhroucení biologické funkce Čistírny, zejména při delším období malého nebo nulového zatížení čistírny.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje domovní čistírna odpadních vod, tvořená přítokovou komorou, spojenou s aktivační nádrží, ve které je umístěno cirkulační čerpadlo pro přečerpávání od15 padních vod do přítokové komory, čerpadlo přebytečného kalu ústící do kalojemu a zařízení pro odčerpávání vyčištěné vody do odtoku. Podle technického řešení je přívod odpadních vod z přítokové komory do aktivační nádrže veden do spodní části, s výhodou ke dnu aktivační nádrže. Transportní zařízení pro odčerpávání vyčištěné vody z aktivační nádrže do odtoku je připojeno k separátní nádrži čerpadla vyčištěné vody, které je spojeno výtlakem se zásobníkem vyčištěné vody. V zásobníku vyčištěné vody je uloženo plnicí čerpadlo, jehož výtlak je spojen s nádrží čerpadla vyčištěné vody.

Přívod odpadních vod do aktivační nádrže je tvořen otvorem ve společné stěně přítokové komory a aktivační nádrže. Otvor vc stěně je vytvořen pod hladinou odpadních vod v přítokové komoře a nebo v úrovni hladiny odpadních vod v přítokové komoře a výše a pak tvoří přepad do aktivační nádrže. Otvor ve stěně ústí do trubky, umístěné v aktivační nádrži. Vyústění trubky je pak u dna aktivační nádrže. Otvor vc společné stěně může být rovněž vytvořen u dna obou nádrží.

Takto konstruované domovní čistírny jsou konstrukčně jednoduché a bezpečné při úsporném provozu s minimálními požadavky na obsluhu, kde spotřeba elektrické energie odpovídá skutečnému zatížení čistírny. Jejich další předností je rychlost odčerpávání vyčištěné vody při zacho30 vání požadované kvality vyčištěné vody.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech jsou uvedeny jednotlivé fáze činnosti a varianty provedení domovní čistírny podle užitného vzoru. Na obr. 1 je znázorněna fáze plnění reaktoru čistírny, na obr. 2 fáze sedimentace s odděleným kalojemem a na obr. 3 fáze odčerpávání vyčištěné vody z domov35 ní čistírny. Na obr. 1, 4 a 5 jsou znázorněny různé varianty propojení přítokové komory a aktivační nádrže.

Příklady provedení technického řešení

Odpadní vody natékají přítokem 1 do přítokové komory 2, kde se zachytí hrubé nečistoty, a dále ke dnu 6 aktivační nádrže 4. Současně probíhá provzdušňování aktivační nádrže 4 prvním pro40 vzdušňovacím zařízením 24, připojeným k dmychadlu 25 přes rozdělovač 27 prvním přívodem 32 vzduchu. Hladina vody v přítokové komoře 2 a aktivační nádrži 4 postupně stoupá z minimální hladiny 21 na maximální hladinu 23. Na počátku, popřípadě po celou dobu plnění aktivační nádrže 4, se provzdušňuje prvním přívodem 32 vzduchu rovněž transportní zařízení 12, aby do něho nevnikly nečistoty během provzdušňování aktivační nádrže 6.

Výška hladiny vody v obou nádržích 2, 4 jc snímána například tlakovým senzorem 26, který je umístěn obvykle v aktivační nádrži 4 v trubce 5, ale rovněž tak může být umístěn v přítokové

-2 CZ 23611 Ul komoře 2, pokud otvor 3 leží pod minimální hladinou 21. Současně je v činnosti cirkulační čerpadlo 18 s výtlakem 17, vedeným do přítokové komory 2. Mícháním odpadních vod s aktivovaným kalem v aktivační nádrži 4 za přítomnosti rozpuštěného O? dochází k biologickému čištění odpadních vod. Během provzdušňování aktivační nádrže 4 se část aktivační směsi přečerpává z aktivační nádrže 4 do přítokové komory 2, kde se promíchává se surovou vodou a dochází tak k částečné denitrifikaci a následně se vrací zpět do aktivační nádrže 4. Do aktivační nádrže 4 se tato směs vrací otvorem 3 ve společné stěně 9 přítokové komory 2 a aktivační nádrže 4, vytvořeným pod hladinou, jak znázorněno na obr. 1, 2 a 3, nebo v úrovni hladiny odpadních vod podle obr. 5. Na obr. 4 je vytvořen otvor 3 u dna 6 aktivační nádrže 4. Na obr. 1, 2, 3 a 5 otvor 3 ústí do trubky 5, umístěné v aktivační nádrži 4 a vyúsťuje u dna aktivační nádrže 4, aby nedocházelo ke smíchávání surové a vyčištěné vody v době sedimentace a v době odčerpávání vyčištěné vody z aktivační nádrže 4. Pro zajištění bezchybné činnosti čistírny je nutné, aby vyústění vtoku odpadních vod do aktivační nádrže 4 se nacházelo vždy pod úrovní 29 hladiny kalu po jeho usazení u dna 6 aktivační nádrže 4. Na obr. 5 je znázorněna varianta, kdy přítok 1 odpadních vod je veden do přítokové komory 2, která má současně funkci nádrže primární sedimentace a obvykle i kalojemu, V tomto případě je propojení přítokové komory 2 a aktivační nádrže 4 na úrovni, nebo v blízkosti, maximální hladiny 23.

Po dosažení maximální hladiny 23 vody v aktivační nádrži 4 dojde okamžitě nebo po nastavené prodlevě k ukončení jejího provzdušňování a provzdušňování se přesměruje do přítokové komory 2, ve které se zahájí intenzívní promíchávání druhým provzdušňovacím zařízením 30, připojeným k rozdělovači 27 druhým přívodem 33 vzduchu. Tím rovněž dochází k rozrušení hrubých organických nečistot. Výkon kompresoru 25 je tak efektivně využit i v době, kdy se neprovzdušňuje aktivační nádrž 4. V aktivační nádrži 4 v té době probíhá fáze sedimentace kalu u dna 6, Maximální hladina 23 vody je stabilizovaná a nebo nadále stoupá v důsledku dalšího přítoku odpadních vod do přítokové komory 2. Aktivovaný kal se postupně usazuje u dna 6 do úrovně 29 hladiny kalu. Po Část nebo po celou dobu sedimentace probíhá plnění nádrže 10 čerpadla 11 vyčištěné vody plnicím Čerpadlem 14 ze zásobníku 13 Čisté vody. Tím se dosáhne zvýšení hladiny vyčištěné vody v nádrži 10 nad úroveň maximální hladiny 23 v aktivační nádrží 4, což je nutné pro následnou fázi čerpání vyčištěných vod z aktivační nádrže 4 čerpadlem 11 vyčištěné vody a čistírna je tak připravena k odtahu vyčištěné vody. Pokud je čistírna vybavena samostatným kalojemem 8, je v této fázi v činností í čerpadlo 31 přebytečného kalu s výtlakem 7. Čerpadlo 31 přebytečného kalu má nátok umístěný nade dnem 6 aktivační nádrže 4 ve výšce 15 až 50 % hloubky 22 aktivační nádrže 4 při maximální hladině 23 vody.

Po ukončení sedimentace nastává fáze odčerpávání vyčištěné vody. Při stálém provzdušňování přítokové komory 2 se uvede do Činnosti čerpadlo 11 vyčištěné vody, které odčerpává vyčištěnou vodu z podpovrchové vrstvy z aktivační nádrže 4 transportním zařízením 12 do nádrže 10 a následně z ní výtlakem 19 do zásobníku 13 vyčištěné vody. Po naplnění tohoto zásobníku do úrovně druhého přepadu 15, odtéká vyčištěná voda do odtoku 16 z čistírny a nebo do neznázorněné nádrže terciálního dočištění, které je obvykle tvořeno pískovou nebo membránovou filtrací. Protože hydraulický výkon plnicího čerpadla 14 je podstatně menší nežli hydraulický výkon čerpadla JJ vyčištěné vody, mohou obě čerpadla pracovat současně. V případě potřeby je v činnosti i nadále čerpadlo 31 přebytečného kalu. Z hlediska hydraulického zatížení čistírny je však výhodnější, pokud při fázi odčerpávání vyčištěné vody jsou plnicí čerpadlo 14 a čerpadlo 31 přebytečného kalu již vypnuty. Protože výkon čerpadla 11 vyčištěné vody umožňuje rychlejší odčerpávání vyčištěné vody, nežli je případný nový přítok odpadních vod do čistírny, dochází v aktivační nádrži 4 k poklesu vody z maximální hladiny 23 na minimální hladinu 21. Při dosažení minimální hladiny 21 se vypne čerpadlo 11 vyčištěné vody a řídicí jednotka 28 přesměruje provzdušňování z přítokové komory 2 zpět do aktivační nádrže 4 a zahájí se opět fáze plnění aktivační nádrže 4.

U domovních čistíren odpadních vod se přemísťují malá množství vody, a proto lze s výhodou využít vzduchová čerpadla, napojená na centrální rozvod vzduchu z dmychadla 25, jak je zná- 3 CZ 23611 Ul zorněno na obr. 5. Vzduchová čerpadla jsou ovládána neznázoměnými elektrickými ventily z řídicí jednotky 28. Na obr. 1 až 4 jsou použita elektrická čerpadla.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Domovní Čistírna odpadních vod, tvořená přítokovou komorou, spojenou s aktivační nádrží, ve které je umístěno cirkulační čerpadlo pro přečerpávání odpadních vod do přítokové komory, čerpadlo přebytečného kalu ústící do kalojemu, zařízení pro měření hladiny vody a zařízení pro odčerpávání vyčištěné vody do odtoku, vyznačující se tím, že přívod odpadních vod z přítokové komory (2) do aktivační nádrže (4) je veden do spodní části aktivační nádrže (4), přičemž transportní zařízení (12) pro odčerpávání vyčištěné vody z aktivační nádrže (4) do odtoku (16) je připojeno k samostatné nádrži (10) Čerpadla (11) vyčištěné vody, které je spojeno svým výtlakem (19) se zásobníkem (13) vyčištěné vody, v němž je uloženo plnicí čerpadlo (14), jehož výtlak (20) je spojen s nádrží (10) čerpadla (11) vyčištěné vody.
2. Domovní čistírna odpadních vod podle nároku 1, vyznačující s c tím, že přívod odpadních vod do aktivační nádrže (4) je tvořen otvorem (3) ve společné stěně (9) přítokové komory (2) a aktivační nádrže (4), vytvořeném pod hladinou odpadních vod v přítokové komoře (2).
3. Domovní čistírna odpadních vod podle nároků 1 a 2, vyznačující sc tím, že otvor (3) ústí do trubky (5), umístěné v aktivační nádrži (4), přičemž vyústění trubky (5) je situováno ve spodní části aktivační nádrže (4).
4. Domovní čistírna odpadních vod podle nároků 1 a 2, vyznačující sc tím, že otvor (3) je vytvořen ve spodní části aktivační nádrže (4).
5. Domovní čistírna odpadních vod podle nároků 1 a 3, vyznačující se tím, že otvor (3) ve společné stěně (9) přítokové komory (2) a aktivační nádrže (4) je vytvořen v úrovni maximální hladiny (23) a výše.
6. Domovní čistírna odpadních vod podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že čerpadlo (31) přebytečné ho kalu má nátok umístěný nade dnem (6) aktivační nádrže (4) ve výšce 15 až 50 % hloubky (22) aktivační nádrže (4) při maximální hladině (23).
7. Domovní Čistírna odpadních vod podle nároků lažó, vyznačující se tím, že v aktivační nádrži (4) je umístěno první provzdušňovací zařízení (24), které je prvním přívodem (32) vzduchu připojené k dmychadlu (25) přes rozdělovač (27).
8. Domovní čistírna odpadních vod podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že přívod (32) vzduchuje veden do transportního zařízení (12).
9. Domovní čistírna odpadních vod podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že v přítokové komoře (2) je umístěno druhé provzdušňovací zařízení (30), které je druhým přívodem (33) vzduchu připojené k dmychadlu (25) přes rozdělovač (27).
10. Domovní Čistírna odpadních vod podle nároků 7a 9, vyznačující se tím, že dmychadlo (25) je připojeno k řídicí jednotce (28), stejně jako měřič (26) hladiny vody.

-4CZ 23611 Ul
11. Domovní čistírna odpadních vod podle nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že čerpadlo (11) vyčištěné vody, plnicí čerpadlo (14), cirkulační čerpadlo (18) a čerpadlo (31) přebytečného kalu jsou elektrická čerpadla.
12. Domovní Čistírna odpadních vod podle nároku 1 až 10, vyznačující se tím, že 5 čerpadlo (11) vyčištěné vody, plnicí čerpadlo (14), cirkulační čerpadlo (18) a čerpadlo (31) přebytečného kalu jsou vzduchová Čerpadla.