CZ285328B6

CZ285328B6 - Způsob čištění komunálních odpadních splaškových vod a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ285328B6
Application number: CZ972114A
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Ing. Davídek; Jiří Ing. Karlach; Jiří Ing. Čejka
Original assignee: ŠKODA JS a.s.
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 1999-07-14
Also published as: EP0923505A1; CZ211497A3; SK31199A3; HRP980033A2; WO1999001388A1

Abstract

Odpadní vody ze sídelní aglomerace se na břehu akumulují a následně přečerpávají potrubím na alespoň jefno zakotvené plovoucí těleso nosiče technologického zařízení čistírny, kde se čistí, a vyčištěná odpadní voda se jednak částečně používá jako provozní voda v čisticím procesu a jednak vypouští, zatímco zachycené a odloučené hmoty z technologického procesu čištění se ukládají a/nebo balí a následně odvážejí ke konečné likvidaci nebo využití. Zařízení k provádění tohoto způsobu čištění obsahuje technologické zařízení s otevřenou vodní plochou, ke kterému je potrubím přívaděna splašková voda. Sestává z alespoň jednoho plovoucího tělesa nosiče /1/ technologického zařízení, které je zakotveno a je tvořeno alespoň jedním pontonem s dvojitým dnem /24/, kde dno /24/ má tvar kruhu nebo alespoň čtyřúhelníka, a dvojitým pláštěm /23/, v nichž jsou uspořádány vodotěsné komory. Poměr šířky B tělesa nosiče /1/ ku jeho ponoru T je v rozmezí od 8,5 do 12,5 a metacentrický poloměr r.sub.0.n. tělesa noŕ

Description

Zařízeni pro čištění komunálních odpadních splaškových vod obsahuje technologické zařízení s nádržemi s otevřenou vodní hladinou, ke kterému je potrubím přiváděna splašková voda. Sestává z alespoň jednoho plovoucího tělesa nosiče (1) technologického zařízení, které je zakotveno a je tvořeno alespoň jedním pontonem s dvojitým dnem (24), kde dno (24) má tvar kruhu nebo alespoň čtyřúhelníka, a dvojitým pláštěm (23), v nichž jsou uspořádány vodotěsné komory. Poměr šířky B tělesa nosiče (1) ku jeho ponoru T je v rozmezí od 8,5 do 12,5 a metacentrlcký poloměr ro tělesa nosiče (1) je v rozmezí od 15 do 26 m. Vodotěsné komory děleného dvojitého dna (24) vytvářejí balastní nádrže pro vyrovnání měnících se hmotnostních poměrů při čištění odpadních vod.

Zařízení pro čištění komunálních odpadních splaškových vod

Oblast techniky

Vynález se týká uspořádání zařízení pro čištění komunálních odpadních splaškových vod ze středních a větších zdrojů znečištění, zejména v přímořských oblastech.

Dosavadní stav techniky

V přímořských oblastech s členitým kopcovitým a hornatým pobřežím, například v oblastech Středozemního moře a mnoha dalších místech, nedovoluje konfigurace pobřeží získání vhodného prostoru pro vybudování čistírny odpadních vod. Většina měst a sídlišť, ležících v takovémto terénu v příkrých pobřežních horských místech, proto vypouští městské odpadní vody přímo do moře, které je znečišťováno. Stupeň znečištění moře se výrazně zvyšuje v období turistické sezóny, kdy prudce stoupá počet obyvatel těchto míst oproti počtu stálých obyvatel. Tím vzniká požadavek na adaptabilitu výkonu čištění vod v těchto dvou odlišných ročních obdobích Dosavadní překážky pro vybudování čistíren městských odpadních vod v uvedených lokalitách lze vyjádřit následovně. Jednak je to praktická nemožnost získání vhodného a dostatečně velkého pozemku pro pozemní stavbu čistírny odpadních vod v daném reliéfu, pobřežní čistírna by se totiž měla z hlediska potřeby přirozeného spádu nacházet na pobřeží, kde většinou bývá soustředěn život přístavního města a kde se nacházejí pláže s turistickým a hotelovým zařízením, využívaným pro rekreaci. Další překážkou je nutnost zajištění proměnného výkonu čištění vod s ohledem na zmíněné podstatné zvýšení počtu obyvatel v době turistické sezóny.

Podstata vynálezu

Nevýhody současného stavu techniky do značné míiy odstraňuje uspořádání zařízení pro čištění komunálních odpadních splaškových vod, které sestává z plovoucího tělesa nosiče technologického zařízení, které je zakotvené a je tvořeno alespoň jedním pontonem s dvojitým dnem, kde dno má tvar kruhu nebo alespoň čtyřúhelníka, a dvojitým pláštěm, v nichž jsou uspořádány vodotěsné komory, a kde poměr šířky B tělesa nosiče ku jeho ponoru T je v rozmezí od 8,5 do 12,5 a metacentrický poloměr ro tělesa nosiče je v rozmezí od 15 do 26 m. Vodotěsné komory děleného dvojitého dna vytvářejí balastní nádrže pro vyrovnání měnících se hmotnostních poměrů při čištění odpadních vod.

Dvojité dno a plášť plovoucího tělesa nosiče technologického zařízení zajišťují ekologickou bezpečnost při případné poruše těsnosti čistírny, vodotěsné komory slouží v takovém případě jako bezpečnostní jímky. Vodotěsné komory děleného dvojitého dna jsou s výhodou rovněž zčásti využívány jako balastní nádrže pro vyrovnání měnících se hmotnostních poměrů při procesu čistírny. Tvar tělesa nosiče a uvedené poměry jeho šířky a ponoru a dále jeho metacentrický poloměr mají vliv na dosažení co nejvyšší stability plovoucího tělesa nosiče proti náklonu ve všech směrech. Díky tomuto tvaru je dosaženo maximální hodnoty plošného momentu setrvačnosti hlavní vodorysky, který ovlivňuje velikost metacentrické výšky. Stabilita plovoucího tělesa nosiče je nutnou podmínkou pro zajištění technologické funkce instalovaného čisticího zařízení, které pracuje na základě gravitačního průtoku čištěné vody mezi jednotlivými stupni čištění. Je výhodné, že způsobu čištění komunálních odpadních splaškových vod podle tohoto vynálezu lze využít v místech, kde konfigurace mořského pobřeží nedovoluje získání vhodného prostoru pro vybudování čistírny odpadních vod.

Poměr šířky B tělesa nosiče ku jeho ponoru T je s výhodou v rozmezí od 10,3 do 11,3 a metacentrický poloměr ro tělesa nosiče je s výhodou v rozmezí od 21 do 22,5 m. V těchto rozmezích

-1 CZ 285328 B6 je dosahováno nejvyšších hodnot stability plovoucího tělesa nosiče. Zařízení pro čištění komunálních odpadních splaškových vod podle tohoto vynálezu je určeno pro umístění na zvlněné hladině s výškou vlny do jednoho metru, za těchto podmínek je náklon plovoucího tělesa nosiče přibližně 1°.

Technologická nádrž čistírny s největší plochou své otevřené vodní hladiny je s výhodou umístěna ve středu tělesa nosiče a po jejím obvodu jsou proti sobě uspořádány a vzájemně propojeny další dvě technologické nádrže čistírny s druhou a třetí největší plochou své otevřené vodní hladiny. Technologická nádrž čistírny s největší plochou své otevřené vodní hladiny je nejlépe kruhového tvaru. Tímto uspořádáním nádrží se využívá jejich tlumicího účinku ke zmenšení velikosti náklonu tělesa nosiče.

Všechny tři technologické nádrže mají s výhodou společnou rovinu symetrie, která je orientována ve směru převládajících větrů. To přispívá ke zvýšení stability tělesa nosiče

Zařízení podle tohoto vynálezu může obsahovat vzájemně spojená tělesa nosičů, například pomocí čepů a šroubových spojů. Větší počet plovoucích těles nosičů umožňuje přizpůsobit kapacitu čistírny proměnným požadavkům v průběhu ročního období a místa nasazení

Výhodou tohoto vynálezu je skutečnost, že lze využít poměrně levné čisticí technologie, která je uspořádána na plovoucím tělese s vysokou stabilitou proti náklonu. To zajišťuje dostatečně stabilní hladinu v nádržích čisticího zařízení s otevřenou vodní plochou

Přehled obrázků na výkresech

Pro lepší objasnění vynálezu jsou na připojených obrázcích 1 až 5 vyobrazeny příklady provedení vynálezu, které jsou následně podrobněji popsány. Na obr. 1 je v axonometrickém provedení názorně zobrazeno plovoucí zařízení pro čištění komunálních odpadních splaškových vod, obsahující technologické zařízení s nádržemi s otevřenou vodní hladinou, ke kterému je potrubím přiváděna splašková voda Na obr. 2 je v půdorysném pohledu osmiúhelníkové plovoucí těleso nosiče technologického zařízení čistírny se schematickým znázorněním na něm umístěných jednotlivých zařízení, na obr. 3 a 5 jsou svislé příčné řezy zařízením podle obr. 2 ve dvou na sebe kolmých rovinách, procházejících středem zařízení. Na obr. 4 je vidět zařízení podle obr. 2 v horizontálním řezu s uspořádáním technologického zařízeni

Příklady provedení vynálezu

Zařízení pro čištění komunálních odpadních splaškových vod, obsahující technologické zařízení s nádržemi s otevřenou vodní hladinou podle tohoto vynálezu, je uspořádáno na plovoucím nosiči 1, pontonu, tvořeném ocelovou stavebnicovou konstrukci Ponton má dvojité dno 24 tvaru mnohoúhelníka (může to být čtverec, obdélník, osmiúhelník atd.) nebo kruhu, a dvojitý plášť 23, v nichž jsou uspořádány vodotěsné komory. Velikost úhlopříčky nebo průměr dna může být 32 metrů, výška pláště 7 metrů Vodotěsné komory zajišťují ekologickou bezpečnost při případné poruše těsnosti čistírny a slouží jako bezpečnostní jímky. Komory děleného dvojitého dna 4 mohou být též zčásti využity jako balastní nádrže pro vyrovnání měnících se hmotnostních poměrů v procesu práce čistírny.

Do uvedené ocelové konstrukce plovoucího tělesa nosiče 1 jsou zabudována technologická zařízení čistírny, včetně nádrží z nerezavějící oceli pro jímání splaškových vod v průběhu procesu čištění. Tyto splaškové vody jsou k zařízení přiváděny potrubím (není znázorněno).

-2 CZ 285328 B6

Tvar dna 24 plovoucího tělesa nosiče 1 technologického zařízení (kruhové, resp. Mnohoúhelníkové - nejméně čtyřúhelníkové) je důležitý pro dosažení co nejvyšší stability tohoto tělesa proti náklonu ve všech směrech o stejné hodnotě stabilitního momentu (momentu, kteiý je dán velikostí ramene stability, vznikajícího z posunu těžiště výtlaku při vychýlení plovoucího tělesa z rovnovážné polohy) Právě díky tvaru jeho dna je dosaženo maximální hodnoty plošného momentu setrvačnosti hlavní vodorysky (hladiny, protínající plovoucí těleso), který má přímý vliv na velikost metacentrického poloměru r₀ = I_x/D, kde I_x je plošný moment setrvačnosti hlavni vodorysky a D je výtlak.

Experimentálně bylo ověřeno, že v případě zařízení podle tohoto vynálezu bylo dosaženo velikosti r₀ = 24 m, přičemž je známo, že u námořních lodí jsou obvyklé hodnoty r₀ v rozmezí od 0,8 do 1,5 m.

Při průměru d = 32 metrů a ponoru T = 2,5 metru plovoucího tělesa nosiče 1 technologického zařízení je poměr boční výšky H ku ponoru T tohoto tělesa nosiče 1 nejméně 2,2 a poměr průměru případně úhlopříčky d jeho dna ku ponoru t je nejméně 12,8. Poměr šířky B tělesa nosiče 1 ku jeho ponoru T je s výhodou v rozmezí od 10,3 do 11,3 Tyto hodnoty charakterizují velmi dobrou stabilitu plovoucího tělesa nosiče 1, která je nutnou podmínkou k zajištění technologické funkce instalovaného čisticího zařízení, které pracuje na základě gravitačního průtoku čištěné vody mezi jednotlivými stupni (nádržemi) čištění. Je zřejmé, že i doba kyvu plovoucího tělesa nosiče 1 musí splňovat podmínku, že se nenachází v rezonanční oblasti frekvence působící vody Plovoucí těleso nosiče 1 podle tohoto vynálezu je z výše uvedených důvodů určeno pro umístění na zvlněné hladině s výškou vlny do jednoho metru

Zařízení pro čištění komunálních odpadních splaškových vod, obsahující technologické zařízení s nádržemi s otevřenou vodní hladinou, je určeno pro střední a větší sídelní zdroje znečištění, ležící na mořském pobřeží. Obecně je řešeno modulově ve dvou základních velikostech, které se liší technologií stabilizace čistírenského kalu. Jedna z nich (která je určena pro aglomerace s 5000 až 20 000 připojenými obyvateli) pracuje s úplnou aerobní společnou stabilizací kalu, druhá (určená pro aglomerace s 25 000 až 100 000 obyvateli) pracuje s úplnou anaerobní stabilizací kalu. Jednotlivé moduly je možno spojovat po dvou až čtyřech podle velikosti zdroje znečištění Umístění zařízení je vhodné v chráněné zátoce nebo za ochranným vlnolamem, v místě, zajišťujícím hloubku vody 4 až metrů s výškou vlny nepřesahující přibližně jeden metr mimo obydlenou nebo rekreační zónu na hladině moře. Celé zařízení je fixováno kotevními řetězy, upoutanými ke kotevním blokům na mořském dně.

Odpadní vody ze sídelní aglomerace jsou kanalizací odváděny do podzemních akumulačních nádrží čerpací stanice, umístěné na břehu v co nejkratší vzdálenosti od kotviště plovoucího zařízení podle vynálezu Z této čerpací stanice jsou odpadní vody čerpány do zařízení plovoucím potrubím nebo potrubím uloženým na mořském dně. V čerpací stanici jsou použita čerpadla nevyžadující mechanickou ochranu, s velkoprofilovou průchodností pevných částic.

Splaškové odpadní vody se přivádějí na stupeň 2 hrubého předčištění (kombinace mechanického a hydraulického čištění), kde se provádí odloučení shrabků (hrubých nečistot), písku a tuků. Tyto komponenty jsou ukládány zčásti do kontejnerů 4 (zachycené a vytěžené hmoty) a zčásti baleny do fólií (shrabky). Ze stupně 2 hrubého předčištění je splašková odpadní voda spádem vedena do biologického stupně čištění, obsahujícího kontaktor 6, denitrifíkační nádrž 7, nitrifikační nádrž 9 a dosazovací nádrž 10 se stíráním dna i hladiny a s ponořeným odběrem odsazené vody V těchto nádržích známým způsobem probíhá aerobní čisticí proces (s využitím dmychadel 8) Na biologický stupeň čištění navazuje kalové hospodářství, tvořené víceúčelovou dvoukomorovou nádrží 1 primární manipulace s kalem (případně dvěma nádržemi) pro odčerpání kalové vody a možnost pneumatického promícháni média. Dále navazuje nádrž 14 homogenizace s mechanickým ukládáním kalu. Pro správnou funkci tohoto zařízení je dále instalováno chemické hospodářství 17 s rozpouštěcími a dávkovacími nádržemi s příslušnou míchací a čerpací technikou, včetně opera-3 CZ 285328 B6 tivního skladu chemikálií pro stabilizaci kalu. Z nádrže 14 homogenizace je kal přečerpáván k pásovému lisu 19, kde dochází ve dvou stupních k předzahuštění a poté k odvodnění kalu. Odvodněný kal je dopravován šnekovými čerpadly na hlavní palubu plovoucího tělesa nosiče 1 do skladovacích kontejnerů 4. K funkci čistírny jsou v tělese nosiče 1 umístěny dva dieselagregáty 21 (200 kVA), které se střídavě přepínají, aby byl zajištěn nepřetržitý provoz čistírny. Dále je ve strojovně nouzový dieselagregát 22 (40 kVA), který zabezpečuje havarijní provoz při výpadku provozního dieselagregátu 21.

Celé plovoucí zařízení zabezpečuje životní podmínky pro obsluhu, která dohlíží nad plně automatizovaným chodem čistírny splaškových odpadních vod. Jednou týdně se obslužným plavidlem odváží vylisovaný kal, shrabky, odloučený písek a tuky k dalšímu využití vytěžených surovin z procesu čištění. Odvodněný stabilizovaný kal může být s výhodou využit při jeho vyhovující kvalitě k přímému hnojení zemědělské půdy, k výrobě kompostů nebo při rekultivacích. Finální likvidace shrabků a tuků se předpokládá na skládce nebo ve spalovně komunálního odpadu. Rovněž finální likvidace písku se předpokládá na komunální skládce, případně též při výrobě kompostu. Rozmístění jednotlivých nádrží technologického zařízení čistírny vůči celkové konfiguraci plovoucího tělesa nosiče 1 technologického zařízení je zvoleno tak, aby bylo dosaženo co nejmenšího vlivu volných, otevřených hladin vodních ploch na stabilitu celého plovoucího tělesa. Technologická nádrž čistírny s největší plochou své otevřené vodní hladiny (dosazovací nádrž 10) je umístěna ve středu tělesa nosiče 1 a po jejím obvodu jsou proti sobě uspořádány a vzájemně propojeny další dvě technologické nádrže čistírny s druhou a třetí největší plochou své otevřené vodní hladiny (denitrifikační nádrž 7, nitrifikační nádrž 9). Propojení těchto nádrží působí jako tlumicí element ke zmenšení velikosti náklonu plovoucího tělesa nosiče 1

Všechny tři uvedené technologické nádrže (denitrifikační nádrž 7, nitrifikační nádrž 9 a dosazovací nádrž 10) mají společnou rovinu symetrie, která je orientována ve směru převládajících větrů. Tím se dále zvyšuje stabilita plovoucího tělesa čistírny proti náklonu.

Čistírna komunálních odpadních splaškových vod podle tohoto vynálezu je v dané konfiguraci řešení plně zabezpečena vlastními energetickými zdroji, alternativně lze přivádět potřebnou elektrickou energii ze břehu. Může na ní být umístěno též řídicí a kontrolní pracoviště, mikrolaboratoř s příslušným vybavením (např. pro poloautomatická stanovení BSK5, CHSK, měření zákalu apod.), dílenské prostory a sklad náhradních dílů, sociální zázemí obsluhy. Pokud jde o kvalitu zpracovávaných splaškových odpadních vod, lze očekávat zvýšené koncentrace zejména suspendovaných a extrahovatelných látek z provozů rekreačních zařízení, hotelů a restaurací.

Protože zařízení podle vynálezu může obsahovat vzájemně spojená tělesa nosičů, je umožněno přizpůsobení výkonu čisticího zařízení velikosti zdroje znečišťování jednak v průběhu ročních období (má význam v turistických oblastech) a jednak s rozvojem výstavby v dané lokalitě. Stavebnicovost lodní konstrukce a celkové modulové uspořádání (viz např. stykové plochy 3 modulů) umožňuje přepravu zařízení podle tohoto vynálezu ve formě tlačné sestavy na místo nasazení.

Průmyslové využití vynálezu

Zařízení podle vynálezu je určeno pro čištění komunálních odpadních splaškových vod ze středních a větších sídelních zdrojů znečištění, ležících na mořském pobřeží.

-4CZ 285328 B6

Claims

1 Zařízení pro čištění komunálních odpadních splaškových vod, obsahující technologické zařízení s nádržemi s otevřenou vodní hladinou, ke kterému je potrubím přiváděna splašková voda, vyznačující se tím, že sestává z alespoň jednoho plovoucího tělesa nosiče (1) technologického zařízení, které je zakotveno a je tvořeno alespoň jedním pontonem s dvojitým dnem (24), kde dno (24) má tvar kruhu nebo alespoň čtyřúhelníka, a dvojitým pláštěm (23), v nichž jsou uspořádány vodotěsné komory, a kde poměr šířky B tělesa nosiče (1) ku jeho ponoru T je v rozmezí od 8,5 do 12,5 a metacentrický poloměr r₀ tělesa nosiče (1) je v rozmezí od 15 do 26 m, přičemž vodotěsné komory děleného dvojitého dna (24) vytvářejí balastní nádrže pro vyrovnání měnících se hmotnostních poměrů při čištění odpadních vod.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr šířky B tělesa nosiče (1) ku jeho ponoru T je v rozmezí od 10,3 do 11,3.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že metacentrický poloměr ro tělesa nosiče (1) je v rozmezí od 21 do 22,5 m.

4. Zařízení podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že technologická nádrž čistírny s největší plochou své otevřené vodní hladiny je umístěna ve středu tělesa nosiče (1) a po jejím obvodu jsou proti sobě uspořádány a vzájemně propojeny další dvě technologické nádrže čistírny s druhou a třetí největší plochou své otevřené vodní hladiny.

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že technologická nádrž čistírny s největší plochou své otevřené vodní hladiny je kruhového tvaru.

6. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že všechny tři technologické nádrže mají společnou rovinu symetrie, která je orientována ve směru převládajících větrů.

7. Zařízení podle některého z nároků laž6, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň dvě tělesa nosičů, vzájemně spojená.

3 výkresy

-5CZ 285328 B6

OBR. 1

-6CZ 285328 B6