CZ260894A3 - Process of waste water or sewage bio-aeration and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu čištění biologických odpadních vod, při kterém se pevné látky nechají z odpadní vody odsadit, ve vzniklém kalu se umožní anaerobní kvašení, přepad z tohoto kvasného stupně se filtruje přes zrnité filtrační lože, zbytek se potom přivede na aerobní vyhnívání a přepad z vyhnívacího stupně se zpracovává v přídavném čistícím stupni.

Dosavadní stav techniky

Způsoby uvedeného druhu se používají pro zpracování odpadních vod z privátní, jakož i komunální oblasti a stejně tak ze zemědělských provozů. Známé je při tom vedle anaerobního také aerobní zkvašování čistírenských kalů.

V US-PS 4 415 450 je popsán způsob kombinovaného anaerobního a aerobního zpracování odpadních vod, přičemž v tomto postupu je filtrační stupeň zařazen v návaznosti na anaerobní odsazovací stupeň.

V US-PS 4 415 je uveden také podobný způsob, při τ 2 kterém se odpad z filtrace později ještě jednou podrobí anaerobnímu kvašení a potom působení aerobních mikroorganismů, jakož i působení vodních rostlin.

Způsob podle VO/01986 se zabývá odstraňováním dusičnanů a dusitanů z odpadních vod, přičemž tyto odpadní vody se postupně vystaví redukujícím a oxidujícím podmínkám.

Při aerobním kvašení se organické látky za přístupu vzduchu oxidují a v extrémním případě se vydýchají¹’ až na anorganické konečné produkty oxid uhličitý a vodu.

Když se však mikroorganismy udržuj i za anaerobních podmínek, to znamená, že se zamezí přístupu vzduchu, neoxiduj i se organické látky úplně, ale odbourávají se pouze na meziprodukty. Jako takové vznikají z uhlovodíků, proteinů nebo tuků mimo jiné organické kyseliny a alkoholy, které jsou ve srovnání s konečnými produkty aerobního kvašení podstatně energeticky bohatší.

Organické kyseliny, vznikající při anaerobním kvašení, způsobují v kalu okyselení, které působí proti dalšímu prokvašování. Aby se proto udrželo pokračování anaerobního kvašení, přidávaly se dosud při takovýchto postupech basické substance, jako je vápno a podobně.

Současně s odbouráváním na kyseliny a alkoholy s krátkými řetězci se při anaerobním kvašení tvoří také kalové plyny, jako je například methan, sirovodík a podobně. Methan je převážně produkován speciálními bakteriálními kmeny, takzvanými methanovými bakteriemi. Vzhledem k tomu, že se energeticky bohatý methan jeví jako zajímavý vedlejší produkt zkvašování čistírenských kalů, přidávají se do kalů

- 3 často současně s uvedenými přísadami basických látek také kultury methanových bakterií, aby se podporovalo kvašení žádoucím směrem.

Uvedené procesy jsou spojené se značným zatížením okolí zápachem.

Odstraňování takto vykvašených čistírenských kalů představuje další problém, který byl zkoušen řešit pomocí různých způsobů. Existuje možnost čistírenské kaly spalovat nebo dále zpracovávat na humusovité látky. Pro posledně jmenovaný účel se provádí aerobní vyhnivání vykvašených kalů, které však jde požadovaným způsobem pouze tehdy, když se do čistírenských kalů přimísí organický přídavný materiál. Jako takovýto materiál je vhodná sláma, kůra, dřevný materiál, zelená řezanka a zbytky po sklizni. Vyhnívání probíhá v krechtech nebo ve vyhnívacích bubnech, přičemž v prvním stupni probíhá vyhnívání za horka při teplotě až asi 65 °C . Tento pracovní stupeň představuje takzvanou hygienisaci, což znamená usmrcení škodlivých zárodků.

Vyhnívání za horka je pracovní stupeň. při jehož provádění je třeba dbát pečlivosti, aby se současně se škodlivými zárodky neusmrtily také veškeré potřebné zárodky. Příliš horké teplotní oblasti ve vyhnivaně hmotě způsobují lokální přehřátí a usmrcení též potřebných mikroorganismů, zatímco v příliš studených oblastech nedochází dostatečně k potřebné hygienisaci.

Vzhledem k tomu, že se ukázalo, že různé potřebné zárodky přežívají teploty asi 65 °C .je potom v následujícím procesu zrání umožněna závěrečná reakce na humusoví, 4 té produkxy.

Jako třetí srupeň probíhá v xéro souvislosti již přídavek minerálních látek, čímž získá konečný produkt složení, které je příbuzné přírodní zemi. Při tomto způsobu se suma těchto tří postupů označuje jako vyhnívání.

Přepad, vznikající při odsazování čistírenského kalu z čištěných biologických odpadních vod se zpravidla dále zpracovává, aby se odstranily v něm obsažené suspendované látky a jiné nečistoty. K tomuto účelu se většinou přidávají srážecí činidla a nově vytvořený kal se odděluje v sedimentačních nádržích.

Podstata vynálezu

Cílem předloženého vynálezu je vypracování způsobu čištění biologických odpadních vod, při kterém by se bez velkého zatížení okolního prostředí zápachem jednak biologická odpadní voda vyčistila až do stupně čistoty, který dovoluje prosakování nebo roztřikování vzniklé čiré vody a na druhé straně aby se získal zemi podobný konečný produkt z čistírenských kalů, který by se mohl použít pro regeneraci půd nejrůznějšího druhu.

Uvedeného cíle bylo dosaženo vypracováním způsobu výše popsaného druhu tak, že se anaerobní kvašení kalu přeruší nastavením hodnoty pH hmoty pod 6,3 , že se po filtraci přepadu z kvasného stupně filtrát odpouští jako vyčištěná voda a že se nasycená filtrační hmota smísí s kalem, jehož kvašení bylo přerušeno a tato směs se přivede na aerobní vyhnívání.

Biologické odpadní vody mají před svým čištěním zpravidla hodnotu pH v rozmezí 6,5 až 7,1 . Počínajícím anaerobním kvašením, které nastává již během procesu odsazování, hodnota pH pomalu klesá. Aby se dosáhlo poklesu hodnoty pH požadovaným způsobem relativně rychle, přidávají se do kalu kyselinotvorné mikroorganismy nebo samotné kyseliny, jako je obzvláště kyselina sírová. Při pravidelné kontrole hodnoty pH se potom pozoruje pokles hodnoty pH na méně než 6,3 .

Za přítomnosti těžkých kovů v kalu se výhodně provede snížení hodnoty pH až pod 3,5 , aby se těžké kovy převedly do roztoku a odtáhly se s přepadem. potom se v tomto případě provádí vysrážení těchto těžkých kovů v přepadu za pomoci komplexních srážecích činidel. Vytvořená sraženina se nechá odsadit a přepadová voda se dále zpracovává výše uvedeným způsobem.

Když se nevyskytuje problém těžkých kovů, nechá se hodnota pH kalu poklesnout výhodně na 5,3 až 6,3 .

K tomuto účelu obvykle používané kyselinotvorné mikroorganismy jsou kvasinkové kmeny, mléčné bakterie, propiobakterie, Coli aerogens a Clostridia.

Poklesem hodnoty pH se anaerobní kvašení přeruší v okamžiku, při kterém jsou organické součásti kalu ještě dostatečně energeticky bohaté. Vedle toho se podstatně sníží problém zátěže zápachem.

Pro další zpracování přepadu se tento, eventuelně po .- 6 uvažovaném oddělení těžkých kovů, vede přes zrnité filtrační lože a zdě se tak dalece vyčistí, že je možný odvod vzniklé čiré vody do okolního prostředí. Filtrační hmota sestává obzvláště výhodně z povrchově aktivních, to znamená iontovýměnně a adsorpčně působících látek, ve směsi s basickými substancemi.

K povrchově aktivním látkám se počítají jednak minerální iontovýměnně zeolity a jednak aktivní uhlí. Výhodně se používá směs těchto látek. Jako basické komponenty se přidává jedna nebo několik látek, vybraných ze skupiny zahrnující vápno, oxid vápenatý, oxid hořečnatý a uhličitan hořečnatý. Basické komponenty filtrační hmoty způsobují neutralisaci kyselého kalu tak, aby se mohla vznikající čirá voda bez problémů odtahovat. Výhodně sestává toto filtrační lože ze směsi 60 až 70 % hmotnostních zeolitů, 15 až 20 % hmotnostních vápna, popřípadě ve směsi s uhličitanem hořečnatým a/nebo oxidem vápenatým hmotnostních aktivního uhlí.

hmotnostních hořečnatým, a 10 až oxidem 25 %

Filtrační lože je výhodně provedené jako vícevrstvé, přičemž jednotlivé vrstvy mají různou zrnitost. Vrstva s nej hrubší zrnitostí je uložena jako nejvrchnější, aby se tím pokud možno zabránilo ucpání a uzavření filtračního lože.

Kal, jehož kvašení bylo přerušeno a který je ještě poměrně energeticky bohatý, se smísí s nasycenou filtrační hmotou a odvede se k aerobnímu vyhnivání, aby se způsobilo další odbourávání na produkty, které se vždy podle množství a typu minerálního podílu mohou použít jako prostředky pro zlepšení půdy, organická hnojivá nebo jako zemina.

Vyhnívání se provádí v otočných nebo vzdušněných krechtech nebo v rotačních bubnech. Pod pojmem rotační bubny se rozumí proděravěné bubny, ve kterých obíhá zpracovávaná hmota za přívodu vzduchu.

Ve srovnání se známými způsoby vyhnívání čistírenských kalů je v uvedeném případě vyhnívání lehce regulovatelné přídavkem minerálních látek z filtrační hmoty. K lokálnímu přehřívání dochází podstatně řidčeji, provzdušňování probíhá podstatně jednodušeji. Když se dosud krecht s čistírenským kalem obrátil dvakrát až třikrát denně, může se při způsobu podle předloženého vynálezu otočit popřípadě pouze dvakrát týdně., bez toho, že by byla ohrožena kvalita vznikajícího produktu.

Způsob probíhá dvoustupňové. První stupeň je opět horké vyhnívání při teplotách maximálně 65 °C , druhý stupeň je proces zrání. Pozdější přídavek minerálních látek není zpravidla nutný, neboť tyto byly vneseny již s filtrační hmotou.

Pro rychlejší sled reakcí při vyhnívání se mohou do hmoty přidávat biologické vyhnívací organismy nebo produkty organismů. Jako takové jsou vhodné výhodně bakterie druhů Acetobacter, hyfy hub, protozoa nebo červi.

Když se má konečný produkt vyhnívání použít jako takzvaný prostředek pro zlepšování půdy, potom se obsah minerálů filtrační hmoty nastaví tak, aby ve výsledném produktu byla obzvláště dobrá sorpční síla. Prostředky pro zlepšování půd slouží převážně pro zvýšení obsahu hořčíku v půdě.

Když má mír konečný produkt vyhnívání složení zeminy, rak se proto obsah minerálních látek nastaví vysoký a volí se minerálie na basi silikátů s dostatečným obsahem sloučenin vápníku. V obvyklých půdách činí poměr organických podílů k minerálním podílům asi 1:1.

Zařízení pro provádění způsobu podle předloženého vynálezu sestává v podstatě z kalových usazovacích jímek nebo nádrží, které jsou chráněné před přístupem vzduchu a které mají přívod čištěné vody a přepadové zařízení. Přepadová voda se vede přes filtrační lože, ve kterém se tak dalece čistí a neutralisuje, že se může vypouštět do okolního prostředí.

S obzvláštní výhodou jsou kalové nádrže a filtrační nádrže uspořádány jako dvoukomorová zařízení ve společné nádrži. Tyto kombinované nádrže jsou vytvořené výhodně jako vyměnitelné, relativně lehce transportovatelné jednotky, takže je možno vzít v úvahu pro jednotlivé domácnosti nebo menší zemědělské provozy namísto vyprázdňování žump výměnu takovýchto nádrží. Při výhodné formě provedení a při známosti průměrného obsahu pevných látek v čištěné odpadní vodě se mohou dimense kalové jímky a filtračního lože nastavit vzájemně tak, aby se kalová nádrž a nasycené filtrační lože mohlo současně vyprazdňovat, popřípadě odebrat .

Přehled obrázků na výkresech

Zařízení uvedeného druhu je blíže objasněno pomocí přiložených obrázků.

Na obr. 1 je znázorněn podélný řez kombinovanou nádrží i . Kalová nádrž 2 je oddělena od filtrační nádrže 4 dělící stěnou 3 . Přívodem 5 se přivádí do kalové nádrže 2 čištěná odpadní voda, přičemž se zde odsazují pevné látky. Přívod 5 je uspořádán výše než je horní okraj dělící stěny 3 , aby přepadová voda mohla přetékat do filtrační nádrže 4 s filtračním ložem. Na dně filtrační nádrže 5. je uložen filtrační materiál 6. , výhodně ve vrstvách s různou zrnitostí. Dno filtrační nádrže £ je vytvořeno jako dno ]_ s tryskami. Odvodem 8. je odváděna čirá voda. Přístroj 9 pro měření hodnoty pH slouží pro stálou kontrolu hodnoty pH , která je nastavována přiváděním kyseliny pomocí pomocného přívodu 10 . Pokud je to požadováno, může se za použití pomocného přívodu 10 přivádět také suspense kyselinotvorných bakterií, které anaerobním odbouráváním způsobují požadované snížení hodnoty pH .

Zpravidla je objemový obsah kalové nádrže 2. větší než je obsah filtrační nádrže 4 . Většinou je poměr objemů těchto obou nádrží asi 2:1.

Na obr. 2 je uvedeno schematické znázornění průběhu způsobu s odsazováním kalu, částečným zkvašením a následujícím vyhníváním směsi z čistírenského kalu s přerušeným kvašením a z nasycené filtrační hmoty. Získá se takto čirá voda a produkt pro zpracování půdy.

Průmyslová využitelnost

Pomocí způsobu podle předloženého vynálezu je možné recyklujícím procesem přivést do půdy substance s přijatelným složením, které se jí biologickými procesy odebírají. Jedná se o látkové zhodnocení odpadních produktů tak, že se získávají cenné konečné produkty, což odpovídá moderním požadavkům pro získávání kvalitních půd a vody.

Claims (23)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob čištění biologických odpadních vod, při kterém se pevné látky z odpadní vody nechají odsadit, ve vzniklém kalu se umožní anaerobní kvašení, přepad z tohoto kvasného stupně se filtruje přes zrnité filtrační lože, zbytek se potom přivede na aerobní vyhnívání a přepad vyhnívacího stupně se zpracovává v dodatečném čistícím kroku, vyznačující se tím, že se anaerobní kvašení kalu přeruší nastavením hodnoty pH hmoty pod 6,3 , že se po filtraci přepadu z kvasného stupně filtrát odpouští jako vyčištěná voda a že se nasycená filtrační hmota smísí s kalem, jehož kvašení bylo přerušeno a tato směs se přivede na aerobní vyhnívání.
2. 2. Způsob podle nároku 1 , vyznačující se tím, že se do kalu přidávají kyselinotvorné mikroorganismy.
3. 3. Způsob podle nároku 2 , vyznačující se tím, že se do kalu přidávají kvasinky, mléčné bakterie, bakterie propionového kvašení, Coli aerogens nebo Clostridia.
4. 4. Způsob podle nároku 1 , vyznačuj ící t i m , že se anaerobní kvasný •r proces přeruší přídavkem kyselin, výhodně přídavkem kyseliny sírové.
5. 5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4 , vyznačující se tím, že se anaerobní kvasný proces přeruší při hodnotě pH 5,3 až 6,3 .
6. 6. Způsob podle nároku 4 , vyznačující se tím, že se při přítomnosti těžkých kovů v čištěné odpadní vodě přeruší anaerobní kvasný proces přídavkem kyseliny sírové při hodnotě pH nižší než 3,5 .
7. 7. Způsob podle nároku 6 , vyznačující se tím, že se rozpuštěné těžké kovy v přepadu vysrážeji a nechají odsadit.
8. 8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7 , vyznačující se tím, že se jako filtrační lože použijí povrchově aktivní pevné látky ve směsi s basickými substancemi.
9. 9. Způsob podle některého z nároků 1 až 8 , vyznač ující se t i m , že se jako povrchově aktivní látky použijí zeolity, popřípadě ve směsi s aktivním uhlím.
10. 10. Způsob podle některého z nároků 1 až 9 , vyznačující se tím, že se jako basické substance použije vápno, oxid vápenatý, uhličitan vápenatý a/nebo oxid vápenatý.
11. 11. Způsob podle některého z nároků 1 až 10 , vyznačující se tím, že se jako filtrační lože použije směs 60 až 70 % hmotnostnícijzeolitů, 15 až 20 % hmotnostních vápna, popřípadě ve směsi s uhličitanem hořečnatým, oxidem hořečnatým a/nebo oxidem vápenatým a 10 až 25 % hmotnostních aktivního uhlí.
12. 12. Způsob podle některého z nároků 1 až 11 , vyznačující se tím, že se přepad vede přes vícevrstvé filtrační lože s vrstvami různého zrnění.
13. 13. Způsob podle nároku 12 , vyznačující se tím, že jako nejhořejší vrstva je umístěna vrstva s nejhrubším zrněním.
14. 14. Způsob podle některého z nároků 1 až 13 , vyznačující se tím, že se aerobní vyhnívání směsi nasycené filtrační hmoty a kalu, přerušeného ve svém kvašení, provádí za přídavku pomocných prostředků pro vyhnívání ze skupiny bakterií druhu Acetobacterm hyf hub, protozoí nebo červů.
15. 15. Způsob podle některého z nároků 1 až 14 , vyznačující se tím, že se aerobní vyhnívání směsi nasycené filtrační hmoty a kalu, přerušeného ve svém kvašení, provádí v otočných nebo vzdušněných krechtech.
16. 16. Způsob podle některého z nároků 1 až 15 , vyznačující se tím, že se aerobní vyhnívání směsi nasycené filtrační hmoty a kalu, přerušeného ve svém kvašení, provádí v rotačních bubnech.
17. 17. Způsob podle některého z nároků 1 až 16 , vyznačující se tím, že se aerobní vyhni vání směsi nasycené filtrační hmoty a kalu, přerušeného ve svém kvašení, provádí dvoustupňové se stupněm vyhnívání za horka a zrání.
18. 18. Způsob podle nároku 17 , vyznačující se tím, že se stupeň vyhnívání za horka provádí při teplotě asi 65 °C .
19. 19. Způsob podle některého z nároků 1 až 18 , vyznačující se tím, že se k vyhnilému konečnému produktu pro jeho použití jako prostředku pro zlepšení půdy přidá sorpční materiál.
20. 20. Způsob podle některého z nároků 1 až 18 , vyznačující se tím, že se k vyhnilému konečnému produktu pro jeho použití jako náhrady půdy přidají minerální látky na basi silikátů.
21. 21. Zařízení k provádění způsobu podle některého z nároků 1 až 18 s kalovou nádrží, chráněnou proti přístupu vzduchu, která je opatřena přívodem biologické odpadní vody a přepadovým zařízením, vyznačující se tím, že sestává z kalové nádrže (1) a filtrační nádrže (2) jako dvoukomorové soustavy ve společné kombinované nádrži.
22. 22. Zařízení podle nároku 21 , vyznačující se tím, je vytvořena jako vyměnitelná jednotka.

    že kombinovaná nádrž
23. 23. Zařízení podle nároku 21 nebo 22 , vyznačující se tím, že v kalové (1) obsahuje přístroj (9) pro měření hodnoty pH a přívod (10) pto vnášení suspense mikroorganismů kyselin .