CZ29061U1 - Zařízení pro čištění odpadních vod využívající mikrořasy a bakterie - Google Patents
Zařízení pro čištění odpadních vod využívající mikrořasy a bakterie Download PDFInfo
- Publication number
- CZ29061U1 CZ29061U1 CZ2015-31213U CZ201531213U CZ29061U1 CZ 29061 U1 CZ29061 U1 CZ 29061U1 CZ 201531213 U CZ201531213 U CZ 201531213U CZ 29061 U1 CZ29061 U1 CZ 29061U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- biomass
- bacteria
- reaction tank
- microalgae
- tank
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 22
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims description 16
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 10
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 9
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 7
- 238000009996 mechanical pre-treatment Methods 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 101100204059 Caenorhabditis elegans trap-2 gene Proteins 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 1
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 238000001139 pH measurement Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000031068 symbiosis, encompassing mutualism through parasitism Effects 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká zařízení určeného pro biologické čištění odpadních vod systémem využívajícím bakterie a mikrořasy tak, že dodávka kyslíku pro bakterie je zajištěna činností fotosyntetizuj ících organismů.
Dosavadní stav techniky
Čištění odpadních vod má zásadní význam pro zachování kvality přírodních zdrojů. Typická mechanicko-biologická čistírna odpadních vod využívá v biologickém stupni aktivovaného kalu k odstranění organických znečišťujících látek z městských a průmyslových odpadních vod. Po vyčištění musí voda splňovat chemické a hygienické normy, zejména jsou to ukazatele spotřeby kyslíku. Kromě toho, zejména v oblastech citlivých na eutrofizaci, jsou přísně kontrolovány úrovně koncentrací dusíku a fosforu.
Čištění odpadních vod se všeobecně realizuje v zařízeních skládajících se z čisticích stupňů označovaných jako primární, sekundární a terciární. Na počátku čisticího procesuje voda podrobena předčištění, tzn. cezení na česlích a separaci štěrku, písku a tuků.
Primární čištění sestává z fyzikálního procesu usazování nerozpuštěných látek, které jsou usaditelné.
Sekundární čištění slouží k odstranění organických látek, dusíku a fosforu. Sekundární čištění může být realizováno prostředky biologickými, nebo fýzikálněchemickými, přičemž první způsob je běžnější a pro konvenční komunální odpadní vody je způsobem výhradním.
Terciární čištění slouží k eliminaci patogenů a dalšímu snížení znečištění. Toto může být realizováno koagulací-flokulací, dezinfekcí chlorem nebo ozonem a dalšími pokročilými způsoby dočištění odpadních vod.
Sekundární biologické čištění je realizováno především s využitím směsi mikroorganismů. Tyto mikroorganismy využívají organické látky jako zdroj uhlíku a energie. Směs mikroorganismů využívána k čištění je všeobecně nazývána jako aktivovaný kal. Odstranění organických znečišťovatelů je dosaženo kontaktem vody se směsí bohatou na bakterie, které degradují rozpuštěné a nerozpuštěné organické látky. Degradace těchto látek zapříčiňuje rozvoj aerobních mikroorganismů a uvolňování oxidu uhličitého a vody. Čištění aktivovaným kalem také umožňuje odstraňovat dusík prostřednictvím nitrifikace a denitrifikace. V přítomnosti kyslíku nitrifikační bakterie oxidují amonné ionty na dusičnany. Tyto dusičnany jsou v heterotrofním anoxickém prostředí převedeny denitrifikačními bakteriemi na plynný dusík.
Čištění odpadních vod aktivovaným kalem je realizováno v aktivačních nádržích. Z důvodu zachování aktivity bakterií a zaručení odstraňování organických látek a dusíku je nutný aerační systém. Aerace může být zajištěna povrchovými aerátory, nebo častěji systémem aerační ch elementů umístěných u dna nádrže zásobených tlakovým vzduchem. Energie potřebná pro provoz aeračního systému tvoří velkou část nákladů na likvidaci odpadní vod.
Pro čištění je možné využít alternativními a energeticky nenáročné čisticí procesy. Např. biologické rybníky využívají přirozené čisticí schopnosti vod. Při tomto čištění aerobní bakterie rozkládají organickou hmotu a produkují oxid uhličitý, jednoduché metabolity a minerální látky. Řasy využívají sluneční záření, bakteriemi vyprodukovaný oxid uhličitý, dusík a fosfor a produkují kyslík. Několik sériově zapojených biologických rybníků dokáže vyčistit odpadní vodu na požadovanou kvalitu, 1 přes veškeré výhody mají biologické rybníky nevýhodu ve velmi velkém záboru ploch, velké hydraulické době zdržení a v citlivosti na klimatické podmínky. Rovněž není dostatečně vyřešen sběr biomasy pro případné energetické využití a její separace na odtoku.
-1 CZ 29061 U1
Novějším systémem využívající podobný princip jsou tzv. HRAP (z angl. high rate algal pond). Jedná se o umělé systémy provozované s vyšším zatížením, menšími nároky na pozemky a s vyšší produkcí biomasy. Systém rovněž využívá symbiózy bakterií a řas. V tomto systému je voda cirkulována v nádrži tvaru uzavřené smyčky tak, aby nedocházelo k usazování biomasy. Voda v nádrži je v malé hloubce a je cirkulována pomocí lopatkového míchadla. Tyto systémy čištění sice mají výhodu ve vyšší intenzifikaci, avšak nejsou schopné splnit veškeré požadavky na kvalitu vyčištěné vody. Dále zůstává nevyřešený problém se separací biomasy z vody na odtoku.
Z výše uvedených důvodů je tlak na vyvinutí metod čištění odpadních vod, které jsou méně náročné na energii a umožňují čistit odpadní vody na požadovanou kvalitu bez výraznějších výkyvů v čase.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nevýhody jsou eliminovány zařízením pro čištění odpadních vod využívající mikrořas a bakterií, které zahrnuje
- zařízení 1, 2 a 3 pro mechanické předčištění běžné pro konvenční komunální čistírny odpadních vod (ČOV),
- otevřenou mělkou reakční nádrž 4 s biomasou mikrořas a bakterií a variabilní výškou hladiny vody, aby bylo zajištěno její dostatečné prosvětlení, přičemž reakční nádrž 4 obsahuje systém míchání biomasy pro zabránění její sedimentace,
- dosazovací nádrž 5 pro separaci vyčištěné vody od sedlé biomasy, ve které je uspořádán odtok vyčištěné vody, odtok vratné biomasy do reakční nádrže 4, pro zajištění dostatečné koncentrace biomasy a přebytečné biomasy do zařízení kalového hospodářství.
Surová odpadní voda je po přivedení na ČOV předčištěna na jemných česlích i a je z ní na lapáku 2 odstraněn písek a/nebo tuk. Dalším vhodným krokem úpravy je mechanické vyčištění v primární usazovací nádrži 3, kde se odstraní mechanické nečistoty, které jsou lehčí nebo těžší než voda. Tyto tři čisticí procesy se realizují na zařízeních 1, 2 a 3, která jsou běžnou součástí konvenčních ČOV a u navrhovaného zařízení pro čištění odpadních vod na ně nejsou kladeny žádné speciální nároky.
Takto mechanicky vyčištěná odpadní voda je přivedena do reakční nádrže 4 s biomasou mikrořas a bakterií.
Reakční nádrž 4 je hloubky zajišťující dostatečné prosvětlení a je vybavena systémem míchání zabraňující sedimentaci biomasy. Výška hladiny vody v reakční nádrži 4 je v závislosti na intenzitě světla s výhodou 10 až 70 cm.
Reakční nádrž 4 je s výhodou řešena jako zemní nádrž těsněná polymemí hydroizolací.
V této nádrži dochází k odstraňování znečištění činností přítomných mikroorganismů.
Biomasa mikrořas a bakterií je obecně podobného složení jako kultura v biologických rybnících. Rozdílem však jsou vyšší koncentrace biomasy a výrazně lepší sedimentační vlastnosti.
Dobrých sedimentačních vlastností biomasy je dosaženo přídavkem malé dávky Fe3+ soli při rozběhu systému. Tuto sůl je možné v průběhu provozu dále přidávat buď pro další zlepšení sedimentačních vlastností, nebo za účelem podpory růstu mikrořas.
S výhodou je reakční nádrž 4 vybavena měřením pH a koncentrací rozpuštěného kyslíku.
K zajištění dostupnosti oxidu uhličitého je vhodné reakční nádrž 4 vybavit místem pro jeho dodávku ať již ve formě čistého plynu, nebo ve formě spalinových plynů, které jsou tímto využitím dále čištěny (dochází především k odstranění oxidů dusíku, síry a v menší míře i oxidu uhličitého). '
-2CZ 29061 U1
Směs vyčištěné vody s biomasou je dále přiváděna do dosazovací nádrže 5, kde dojde k oddělení vody od biomasy.
Dosazovací nádrž 5 je obecně stejného typu jako dosazovací nádrže konvenčních COV.
Biomasa sedlá na dně dosazovací nádrže 5 je čerpána přes odtok vratné biomasy zpět do reakční nádrže 4 k zajištění dodatečné koncentrace biomasy.
Přebytečná biomasa je z dosazovací nádrže 5 odváděna do kalového hospodářství a s výhodou je podrobena energetickému využití (např. anaerobní digesce).
Objasnění výkresu
Příkladné provedení zařízení podle technického řešení je schematicky znázorněno na obr. 1.
Příklad uskutečnění technického řešení
Navržené technické řešení na čištění odpadních vod je variabilní a je schopné se přizpůsobit se konkrétním podmínkám. Jako velmi vhodné jsou odpadní vody obsahující vysoký podíl organických látek jako např. vody z potravinářského průmyslu. Technologie je však vhodná i pro odpadní vody s běžnějším složením jako jsou komunální odpadní vody.
Uspořádání zařízení na čištění odpadních vod je patrné z obr. 1. Zařízení I, 2 a 3 sestává z mechanického předčištění běžného pro konvenční ČOV, kde dochází k odstranění hrubých nečistot, písku a jemných usaditelných látek.
Takto upravená voda přitéká do mělké reakční nádrže 4, ve které jsou osazena míchadla zamezující sedimentaci biomasy. Míchadla jsou navržena tak, aby zabránila sedimentaci a současně nevyvozovala vysoká smyková napětí. Biomasa mikrořas a bakterií je v reakční nádrži ve formě vloček, které sedimentují podobně jako aktivovaný kal. Přivedené znečištění je degradováno bakteriemi a mikrořasami a je dále sorbováno na vločky mikrořas a bakterií. Kyslík potřebný pro činnost bakterií je dodáván výhradně fotosyntetickou činností mikrořas.
V dosazovací nádrži 5 je biomasa odseparována od vyčištěné vody. Separovaná biomasa je následně vracena do reakční nádrže 4 pomocí čerpadla, které vyvozuje nízké smykové napětí, čímž je zabráněno rozpadu vloček. Plovoucí nečistoty z dosazovací nádrže 5 jsou odtahovány z hladiny do kalového hospodářství.
Claims (3)
1. Zařízení pro čištění odpadních vod využívající mikrořasy a bakterie, zahrnující zařízení (1, 2 a 3) pro mechanické předčištění, a vyznačující se tím, že je v něm dále zařazena otevřená mělká reakční nádrž (4) s biomasou mikrořas a bakterií a variabilní výškou hladiny vody pro zajištění jejího dostatečného prosvětlení, přičemž reakční nádrž (4) obsahuje systém míchání biomasy pro zabránění její sedimentace, následně je zařazena dosazovací nádrž (5) pro separaci vyčištěné vody od biomasy ve které je uspořádaný odtok vyčištěné vody, a že dále je na jejím dně uspořádaný odtok vratné biomasy, který je napojený zpět do reakční nádrže (4) k zajištění dodatečné koncentrace biomasy a přebytečné biomasy, který je napojený do kalového hospodářství.
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že výška hladiny vody v reakční nádrži (4) je v závislosti na intenzitě světla 10 až 70 cm.
3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že reakční nádrž (4) obsahuje systém pro přidávání Fe3+ soli pro zajištění dobrých sedimentačních vlastností biomasy a pro podporu růstu mikrořas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-31213U CZ29061U1 (cs) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | Zařízení pro čištění odpadních vod využívající mikrořasy a bakterie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-31213U CZ29061U1 (cs) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | Zařízení pro čištění odpadních vod využívající mikrořasy a bakterie |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ29061U1 true CZ29061U1 (cs) | 2016-01-19 |
Family
ID=55310986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-31213U CZ29061U1 (cs) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | Zařízení pro čištění odpadních vod využívající mikrořasy a bakterie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ29061U1 (cs) |
-
2015
- 2015-06-17 CZ CZ2015-31213U patent/CZ29061U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | A review of incorporation of constructed wetland with other treatment processes | |
| Li et al. | Advanced treatment of landfill leachate by a new combination process in a full-scale plant | |
| KR100784933B1 (ko) | 고농도 유기성 폐수의 유기물 및 질소 처리 장치 | |
| Ranjit et al. | Conventional wastewater treatment processes | |
| US20220363571A1 (en) | System and method for remediation of wastewater including aerobic and electrocoagulation treatment | |
| Lee et al. | Enhancing performance of biocarriers facilitated gravity-driven membrane (GDM) reactor for decentralized wastewater treatment: Effect of internal recirculation and membrane packing density | |
| KR101444642B1 (ko) | 미세조류를 이용한 에너지 절약형 하· 폐수 처리 장치 | |
| KR101444643B1 (ko) | 미세조류를 이용한 하· 폐수 처리 장치 | |
| Huang et al. | Nitrogen and phosphorus removal by coupling Anaerobic ammonia oxidation reaction with algal-bacterial symbiotic system | |
| Darra et al. | Wastewater treatment processes and microbial community | |
| Yeasmin et al. | Activated sludge process for wastewater treatment | |
| US20210179467A1 (en) | Sustainable processes for treating wastewater | |
| Shukla et al. | Role of Biotechnology in Wastewater Treatment: An Overview | |
| Rebhun et al. | Wastewater treatment technologies | |
| RU2439001C1 (ru) | Способ очистки сточных вод | |
| Shivaranjani et al. | Performance study for treatment of institutional wastewater by activated sludge process | |
| Nawaz et al. | Wastewater: novel treatment technologies and source for epidemiological studies | |
| CZ20002825A3 (en) | Sewage treatment process | |
| CK et al. | Petrochemical wastewater remediation by microalgae | |
| CZ29061U1 (cs) | Zařízení pro čištění odpadních vod využívající mikrořasy a bakterie | |
| Diamantis et al. | 6.40—Efficiency and Sustainability of Urban Wastewater Treatment with Maximum Separation of the Solid and Liquid Fraction | |
| Saravanan et al. | Wastewater biodegradability: Selection of a treatment technology | |
| RU2758398C1 (ru) | Способ и установка биологической очистки стоков | |
| Jehawi et al. | Removal of chemical oxygen demand (COD) from domestic wastewater using hybrid reed bed system | |
| RU2552558C1 (ru) | Способ аэробного биологического окисления биологически разлагаемых органических соединений в сточных водах |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20160119 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20190617 |