CZ285390B6

CZ285390B6 - Způsob biologického čištění odpadních vod

Info

Publication number: CZ285390B6
Application number: CZ953197A
Authority: CZ
Inventors: Reimut Blaschek; Bernhard Habermeier
Original assignee: Linde Technische Gase Gmbh
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1999-07-14
Also published as: DE4443019C1; EP0714857A2; CZ319795A3; EP0714857A3

Abstract

Vynález se týká biologického způsobu čištění odpadních vod s přerušovanou denitrifikací. Při takovém způsobu se odpadní vody v časové posloupnosti střídavě prosycují vzduchem ve fázi provzdušňování a v denitrifikační fázi bez provzdušňování nebo při slabém provzdušňování se míchají. K dosažení efektivního odstraňování dusíku z odpadních vod se navrhuje uvádět do odpadních vod nejméně na počátku provzdušňovací fáze plyn obsahující kyslík, který má oproti vzduchu zvýšený obsah kyslíku. Zde přichází v úvahu především technický kyslík.ŕ

Description

Způsob biologického čištěni odpadních vod

Oblast techniky

Vynález se týká biologického způsobu čištění odpadních vod s přerušovanou denitrifikací, při němž se odpadní vody v časové posloupnosti střídavě prosycují vzduchem ve fázi provzdušňování a v denitrifikační fázi bez provzdušňování nebo při slabém provzdušňování se míchají.

Dosavadní stav techniky

V případě biologického čištění odpadních vod jde stále více o to, odstranit z odpadních vod kromě látek obsahujících uhlík také dusíkaté sloučeniny, které mají na vody eutrofizační účinek, obvykle se odbourávají látky obsahující uhlík v aerobním stupni zpracování pomocí mikroorganismů využívajících uhlík v aktivovaném kalu z odpadních vod a sloučeniny dusíku se přeměňují na dusitany a dusičnany účinkem autotrofních bakterií, tak zvaných nitrifikantů. K odstranění vytvořených dusitanů a dusičnanů z odpadních vod se většinou následně zařazuje stupeň anaerobního zpracování, ve kterém dochází k biologické denitrifikaci. Přitom se využívá skutečnosti, že velký počet bakterií v aktivovaném kalu je schopno používat jako zdroj kyslíku dusičnany místo rozpuštěného kyslíku. Předpokladem denitrifikace je nedostatek nebo lépe úplná nepřítomnost rozpuštěného kyslíku.

Změny mezi aerobními a anaerobními podmínkami v aktivační nádrži je možné v časové posloupnosti dosáhnout také přerušovaným provzdušňováním. Tak se příkladně zprvu silně provzdušňuje, přičemž dochází k nitrifikaci, zatímco následně dochází při nepatrné intenzitě provzdušňování nebo pouze promícháváním bez provzdušňování převážně k denitrifikaci. Takový způsob čištění aktivovaným kalem spojený s denitrifikací se popisuje příkladně v Lehr-und Handbuch der Abwassertechnik, svazek IV, 1985, Ernst Verlag fur Architektur und technische Wissenschaften, strana 314.

Konvenční výstavba čistírny odpadních vod k důkladnému čištění odpadních vod včetně odstraňování dusíku vyžaduje značné stavební náklady. Takové opatření je velmi drahé a je spojeno s velkou potřebou místa. Na druhé straně nebyly dosavadními způsoby k přerušované denitrifikaci dosaženy žádné uspokojivé výsledky, když se postup v konvenční čistírně odpadních vod přestavěl na přerušovanou denitrifikaci.

Předložený vynález si proto klade za cíl, vytvořit takový způsob výše uvedeného druhu, aby se hospodárným způsobem dosáhlo podstatného odstranění dusíku z odpadních vod.

Podstata vynálezu

Tento úkol se podle vynálezu řeší tak, že nejméně na počátku fáze provzdušňování se do odpadních vod uvádí plyn obsahující kyslík s obsahem kyslíku vyšším, než je ve vzduchu.

Jako plyn obsahující kyslík se s výhodou používá technický kyslík, který má obvykle obsah kyslíku vysoko nad 90 % objemových. Rovněž je možné použít plyn vysoce obohacený kyslíkem nebo vzduch obohacený kyslíkem. Přitom je třeba dbát na to, aby plyn obohacený kyslíkem měl obsah kyslíku výrazně vyšší než je obsah kyslíku ve vzduchu.

Cílem předloženého vynálezu je cílené a optimální použití technického kyslíku nebo plynu vysoce obohaceného kyslíkem na počátku provzdušňovací fáze. S výhodou se plyn obsahující kyslík použije na počátku provzdušňovací fáze dodatečně ke konvenčnímu uvádění vzduchu.

- 1 CZ 285390 B6

Podstatné na vynálezu je, že účinkem technického kyslíku nebo plynu vysoce obohaceného kyslíkem se v nejkratší době po denitrifikaci zvýší koncentrace kyslíku v aktivační nádrži na hodnotu optimální pro nitrifikaci. Jestliže se po krátké době uvádění plynu dosáhne v aktivační nádrži požadovaný obsah kyslíku, opět se dodatečné uvádění plynu přeruší. S výhodou se přitom dodatečné uvádění plynu řídí automaticky v závislosti na obsahu kyslíku v aktivační nádrži.

Při konvenčním provzdušňování se tato náběhová fáze pro aerobní odbourávání mnohonásobně prodlužuje. Kromě toho se často při nárazovém zatížení ani nedosáhne požadované koncentrace kyslíku.

S použitím technického kyslíku činí tato prodleva na počátku pouze 2 až 5 minut podle nátoku, při konvenčním provzdušňování činí oproti tomu tato prodleva asi 20 až 30 minut.

Další podstatný rozdíl mezi způsobem podle vynálezu a stavem techniky spočívá v počtu provzdušňovacích cyklů za den. Protože použitím technického kyslíku na počátku provzdušňovacích cyklů dochází téměř okamžitě k nitrifikaci, může se počet provzdušňovacích cyklů za den podstatně zvýšit. Výhodou je, že se tím střední odtoková koncentrace celkového obsahu dusíku nechá ještě podstatně snížit, neboť je nepřímo úměrná počtu provzdušňovacích cyklů.

Zatímco počet cyklů při konvenčním provzdušňování činí 6 až 7 za den, může se při použití technického kyslíku na počátku provzdušňovacích cyklů zvýšit na asi 14 až asi 16 cyklů za den.

Plyn obsahující kyslík by se měl na počátku provzdušňovací fáze uvádět do odpadních vod tak dlouho, dokud se nedosáhne v odpadních vodách optimálního obsahu kyslíku k nitrifikaci. Přitom se ukázalo jako účelné uvádět do odpadních vod plyn obsahující kyslík v prvních 2 až 5 minutách provzdušňovací fáze. Tento časový úsek obecně vystačí k tomu, aby se zajistil v počáteční fázi obsah kyslíku potřebný pro nitrifikaci odpadních vod. Následně lze po ukončení dodatečného uvádění plynu, které se s výhodou provádí automaticky, pokrývat běžnou potřebu kyslíku dále prováděným konvenčním provzdušňováním.

Podle vlastností upravovaných odpadních vod může během provozu zařízení k úpravě odpadních vod dojít k nárazovému zatížení při zvláště vysokých dávkách škodlivin. V těchto případech se podle výhodné formy vynálezu předpokládá, uvádět také po ukončení počáteční fáze aerobního odbourávání plyn obsahující kyslík s obsahem kyslíku, který je vyšší, než je obsah kyslíku ve vzduchu, dodatečně ke konvenčnímu provzdušňování odpadních vod. Také toto dodatečné uvádění plynu se účelně řídí automaticky v závislosti na obsahu kyslíku v aktivační nádrži.

Na základě pokusů prováděných v rámci vynálezu vyplynulo, že je účelné stanovit ve fázi provzdušňování dobu provzdušňování od asi 50 do asi 70 minut, s výhodou asi na 60 minut a pro fázi denitrifikace dobu zpracování bez provzdušňování na asi 20 až 40 minut s výhodou asi na 30 minut. Tímto způsobem se může provést za den asi 14 až asi 16 fází provzdušňování.

Dodatečným uváděním kyslíku nebo plynu vysoce obohaceného kyslíkem v počáteční fázi nitrifikace se dociluje celá řada výhod:

Výkon zařízení z hlediska odstranění dusíku se může výrazně zvýšit o 60 až 90 % v závislosti na složení odpadních vod bez potřeby nové výstavby. Nadto mohou být zákonodárcem stanovené minimální požadavky z hlediska hodnot na odtoku NH4-N- a N_cei_k podkročeny, což znamená výraznou úsporu při úhradě poplatků za odpadní vody. Navíc se zlepšuje odbourání látek obsahujících uhlík. Dále je možné optimálně využít stávající objem aktivační nádrže. Odpadají velmi nákladné stavební úpravy k odstraňování dusíku, a s tím spojené těžkosti a nejistota při schvalovacím procesu stavby. Další podstatná výhoda spočívá v tom, že nemůže dojít k žádné divoké denitrifikaci v procesu dočišťování, takže nevznikají žádné problémy s plovoucím kalem

-2CZ 285390 B6 nebo s odváděním kalu, které částečně způsobují špatné hodnoty na odtoku. Konečně se způsobem podle vynálezu dosáhne zlepšeného chování při usazování kalu a zlepšené eliminace fosforu.

Použití způsobu podle vynálezu je možné všude tam, kde se odpadní vody čistí biologicky a obsah kyslíku se má pokud možno rychle zvýšit.

Způsob se může provádět v konvenčních aktivačních nádržích s připojeným dočišťováním, přičemž volný aktivovaný kal obsažený v aktivační nádrži obsahuje mikroorganismy potřebné k odbourání škodlivin. Aktivovaný kal se ve stupni dočištění oddělí od vyčištěných odpadních vod a uvádí zpět do aktivační nádrže, zatímco vyčištěné odpadní vody se odvádějí.

Může se ale také použít princip takzvané biologie s využitím nosiče. Přitom se biologická hmota nachází na nosných částicích, které se vznášejí v odpadních vodách. K zadržení nosných částic je na odtoku z aktivační nádrže umístěno síto. Navíc k vázané biologické hmotě se může v aktivační nádrži vyskytovat také ještě aktivovaný kal, který se při dočištění oddělí od vyčištěných odpadních vod a uvádí se zpět do aktivační nádrže.

Dále bude vynález blíže vysvětlen pomocí příkladu provedení, které je schematicky znázorněno na obrázku.

Příklady provedení

Obrázek zobrazuje aktivační nádrž j s nátokem odpadních vod 2 a odtokem odpadních vod 3. Zpracovaná odpadní voda se uvádí do dočišťovacího stupně, kteiý není na obrázku znázorněn, a který je zařazen za aktivační nádrží 1, kde se vyčištěná voda odděluje od aktivovaného kalu. Zatímco se vyčištěná odpadní voda odvádí, uvádí se aktivovaný kal přívodem kalu 4 opět do aktivační nádrže L

V aktivační nádrži 1 se nacházejí 2 oběhové provzdušňovače 5 a 6, které během provzdušňovací fáze uvádí okolní vzduch do směsi odpadní vody a aktivovaného kalu v aktivační nádrži L Navíc jsou v podlaze aktivační nádrže 1 instalovány rohože pro uvádění plynu 7, kterými se na počátku provzdušňovací fáze uvádí do směsi odpadních vod a aktivovaného kalu technický kyslík. Technický kyslík se skladuje v tanku pro technický kyslík 8 a přes zplyňovač 9 a měřicí a řídicí jednotku 10 se uvádí do rohoží pro uvádění plynu 7. Pomocí kyslíkové elektrody 11 umístěné v aktivační nádrži 1 se měří obsah kyslíku ve směsi odpadních vod a aktivovaného kalu. Tato změřená hodnota se použije k řízení uvádění kyslíku.

Při provozu tohoto zařízení na úpravu odpadních vod se v časové posloupnosti střídají fáze provzdušňování a fáze denitrifikace. Toho se dosahuje přerušovaným provzdušňováním aktivační nádrže j pomocí oběhových provzdušňovačů. Ve fázi provzdušňování se směs odpadních vod a aktivovaného kalu silně provzdušňuje, zatímco ve fázi denitrifikace je provzdušňování odpojeno a provádí se pouze promíchávání směsi odpadních vod a aktivovaného kalu přídavným ponorným motorovým míchadlem 12.

Aby se dosáhlo zkrácení náběhové fáze biologické nitrifikace po ukončení fáze nitrifikace, uvádí se na počátku fáze provzdušňování navíc ke konvenčnímu provzdušňování technický kyslík přes oběhové provzdušňovače 5 a 6 pomocí rohoží pro uvádění plynů 7 do směsi odpadní vody a aktivovaného kalu. Tímto způsobem se koncentrace kyslíku v aktivační nádrži zvýší po fázi denitrifikace na optimální hodnotu pro nitrifikaci v nejkratší době.

Po dosažení předem stanoveného obsahu kyslíku v aktivační nádrži se uvádění kyslíku pomocí měřicí a řídicí jednotky 10 automaticky odpojí, zatímco provzdušňování pomocí oběhových

-3CZ 285390 B6 provzdušňovačů-5 a 6 pokračuje. Obvykle postačí uvádění kyslíku po dobu prvních 2 až 5 minut provzdušňovací fáze k tomu, aby se dosáhlo ve směsi odpadních vod a aktivovaného kalu požadovaného obsahu kyslíku. Provzdušňování pomocí oběhových provzdušňovačů 5 a 6 potom pokračuje ještě tak dlouho, dokud se nedosáhne doby provzdušňování asi 60 minut.

Potom se oběhové provzdušňovače 5 a 6 odpojí a nastává fáze denitrifikace. Během fáze denitrifikace se míchá směs odpadních vod a aktivovaného kalu bez jakéhokoli přívodu kyslíku, aby se tak zaručila důkladná biologická denitrifikace odpadních vod za anaerobních podmínek. Denitrifikační fáze trvá asi 30 minut.

Následně začne fáze provzdušňování.

Tímto způsobem se dosáhne asi 14 až 16 provzdušňovacích cyklů za den.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob biologického čištění vod s přerušovanou denitrifikací, při němž se odpadní vody v časové posloupnosti střídavě prosycují vzduchem ve fázi provzdušňování a v denitrifikační fázi bez provzdušňování nebo při slabém provzdušňování se míchají, vyznačující se tím, že nejméně zpočátku provzdušňovací fáze se do odpadních vod uvádí plyn obsahující kyslík s obsahem kyslíku vyšším než ve vzduchu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako plyn obsahující kyslík se použije technický kyslík.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se plyn obsahující kyslík uvádí na počátku provzdušňovací fáze do odpadních vod tak dlouho, dokud se nedosáhne v odpadních vodách optimálního množství kyslíku k nitrifikaci odpadních vod.
4. Způsob podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že se plyn obsahující kyslík uvádí do odpadních vod v prvních 2 až 5 minutách provzdušňovací fáze.
5. Způsob podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že se plyn obsahující kyslík navíc uvádí do odpadních vod při nárazovém zatížení odpadních vod se zvýšenou spotřebou kyslíku.
6. Způsob podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že doba provzdušňování při provzdušňovací fázi je 50 až 70 minut, s výhodou 60 minut.
7. Způsob podle některého z nároků laž6, vyznačující se tím, že doba zpracování bez provzdušňování při denitrifikační fázi je 20 až 40 minut, s výhodou asi na 30 minut.
8. Způsob podle některého z nároků laž 7, vyznačující se tím, že se provádí 14 až 16 provzdušňovacích fází za den.