CZ291934B6

CZ291934B6 - Způsob čištění odpadních vod biologickou cestou a zařízení k provádění způsobu

Info

Publication number: CZ291934B6
Application number: CZ19994226A
Authority: CZ
Inventors: Jan Ing. Topol
Original assignee: Jan Ing. Topol
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2003-06-18
Also published as: CZ9904226A3; CA2315407A1

Abstract

eÜen se t²k zp sobu iÜt n odpadn ch vod biologickou cestou s aktivovan²m kalem ve vznosu, kde p°i pr chodu odpadn ch vod akumula n , aktiva n a dosazovac n dr doch z k jejich aktivaci, p°i em aktiva n a akumula n n dr e jsou st° dav provzduÜ ov ny. DalÜ m °eÜen m je dvoustup ov aktiva n ist rna k prov d n uveden ho zp sobu iÜt n odpadn ch vod biologickou cestou.\

Description

Čištění odpadních vod biologickou cestou využívá aktivovaného kalu, což je směs rozličných bakterií a drobných mikroorganismů. Tento kal potřebuje ke svému životu živiny obsažené 15 v odpadních vodách a odebíráním těchto živin z odpadních vod dochází k jejich čištění. Aktivační proces je možný pouze při dostatečné dodávce kyslíku, což je zpravidla řešeno vháněním vzduchu do aktivační nádrže. Dosud známé aktivační čistírny odpadních vod s kalem ve vznosu lze obecně dělit na systémy s kontinuálním průtokem aktivační nádrží a na systémy diskontinuální. U systému kontinuálního jsou odpadní vody po hrubém předčištění vedeny do aktivační 20 nádrže a po technologicky nutné době, kdy je voda vy čištěna je odvedena spolu s aktivovaným kalem do samostatné dosazovací nádrže. V této nádrži dojde k odsazení kalu a čistá voda odchází do odtoku.

U systému s diskontinuálním průtokem jsou odpadní vody přiváděny do aktivační nádrže cyklic25 ky. Po naplnění aktivační nádrže probíhá cyklus čištění, který končí přerušením provzdušňování, usazením kalu u dna aktivační nádrže a nakonec odtahem vyčištěné vody do odtoku. Po vyprázdnění aktivační nádrže je cyklus ukončen a další se začíná opětným plněním. V tomto případě tedy systém neobsahuje dosazovací nádrž.

U malých domovních čistíren dochází k odtoku odpadních vod nerovnoměrně, většinou v ranních a večerních hodinách a zároveň kvalita odpadních vod je velmi různorodá. To způsobuje obtíže při čištění v běžných domovních čistírnách, především v systémech s kontinuálním průtokem aktivační nádrže.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob čištění odpadních vod podle vynálezu, při němž do akumulační nádrže, která má zároveň funkci nádrže egalizační, přitékají odpadní vody. V této 40 nádrži dojde k homogenizaci a předčištění odpadních vod. Odpadní vody bez hrubých nečistot jsou dále průběžně načerpávány vzduchovým čerpadlem do aktivační nádrže, kde dochází k jejich dočištění. Směs vyčištěné odpadní vody a kalu je současně načerpávána vzduchovým čerpadlem do dosazovací nádrže, která je vložena do aktivační nádrže a tvoří její součást. Část směsi kalu a vyčištěné vody odtéká otvorem ve dně v dosazovací nádrži zpět do nádrže aktivační 45 a část bez usazeného kalu stoupá k hladině dosazovací nádrže a odtéká do odtoku čisté vody.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že aktivační a akumulační nádrž se střídavě provzdušňují, takže nikdy nedochází k současnému provzdušňování. Přepínání provzdušňování mezi akumulační a aktivační nádrží, to jest mezi prvním a druhým aktivačním stupněm, je nastaveno v pevných 50 časových intervalech, nebo v závislosti na výšce hladiny odpadních vod v akumulační nádrži.

Současně s provzdušňováním aktivační nádrže, dochází k provzdušňování kalojemu. V případě dosažení maximální stanovené hladiny v akumulační nádrži, je přepínač odpojen a čistírna pracuje v druhém aktivačním stupni. Při poklesu odpadních vod v akumulační nádrži pod tuto maximální hladinu, čistírna se vrací zpět do střídavého, přepínacího režimu.

- 1 CZ 291934 B6

Dvoustupňová aktivační čistírna odpadních vod biologickou cestou s aktivovaným kalem ve vznosu podle vynálezu je tvořená akumulační nádrží s přítokem odpadních vod, s provzdušňovacím zařízením a hladinovými snímači maximální a havarijní hladiny. Z této nádrže se odpadní 5 vody přečerpávají vzduchovým čerpadlem surové vody do aktivační nádrže, která obsahuje provzdušňovací zařízení a vzduchové čerpadlo k plnění dosazovací nádrže, opatřené odtokem vyčištěné vody. Aktivační nádrž je dále opatřena odkalovacím vzduchovým čerpadlem pro přečerpávání přebytečného kalu do provzdušňovaného kalojemu. Provzdušňování kalojemu je spojené s provzdušňováním aktivační nádrže do jedné větve aeračního systému. Druhou větev 10 aeračního systému tvoří provzdušňování akumulační nádrže. Střídavá aktivace obou větví aeračního systému je řízena přepínačem. Přepínač je tvořen buď časovačem, nebo hladinovým spínačem, který je umístěný v akumulační nádrži. V případě, že je tvořen časovačem, v akumulační nádrži je umístěn hladinový snímač maximální hladiny pro zablokování provzdušňování této akumulační nádrže. V dosazovací nádrži je umístěno vzduchové čerpadlo plovoucích 15 nečistot, aktivované pouze po dobu provzdušňování akumulační nádrže.

Každá z nádrží čistírny má specifické vlastnosti, které ve svém souhrnu vytvářejí zařízení vysoké užitné hodnoty s minimálními nároky na obsluhu čistírny.

Výhodou čistírny konstruované podle tohoto vynálezu je vysoká spolehlivost provozu, minimální nároky na údržbu, vhodnost pro nepravidelný rekreační provoz a vysoká odolnost proti nárazovému zatížení a nerovnoměrné kvalitě odpadních vod. Nárazové přítoky jsou akumulovány v aktivační nádrži na přítoku a postupně přečerpávány do aktivační nádrže. Tím je aktivační nádrž, včetně nádrže dosazovací, chráněna před hydraulickým přetížením, v důsledku čehož 25 dochází k lepšímu vyčištění odpadní vody. Rovněž objem dosazovací nádrže je menší ve srovnání se známými čistírnami bez vyrovnávací nádrže.

Přepínání provzdušňování má za následek střídání oxických a anoxických podmínek, což je velice vhodné pro biologickou charakteristiku aktivovaného kalu. Zároveň v akumulační nádrži 30 dochází k vysoké koncentraci aktivovaného kalu, což je výhodné pro předčištění odpadních vod a odstranění různých chemikálií používaných v domácnostech, které by mohly ohrozit kvalitu čistícího procesu v aktivační nádrži.

Hrubé nečistoty, které se zachytí v akumulační nádrži, zde mohou zůstat i delší dobu. Protože se 35 tato nádrž přerušovaně provzdušňuje, dochází k jejich postupnému organickému rozkladu. Pokud se jedná o látky, které nejsou organicky rozložitelné, je nutné je z akumulační nádrže odstranit mechanicky. V klidových periodách, kdy nedochází k provzdušňování akumulační nádrže, zde probíhají denitrifikační procesy, to jest rozklad dusičnanů ve vyčištěné vodě, která je sem pravidelně přečerpávána z aktivační nádrže.

Další výhodou je to, že vzduchová pumpa surové vody, takzvaná mamutka, zvyšuje svůj výkon podle hloubky ponoru, to jest podle množství odpadních vod v akumulační nádrži. Důsledkem pak je to, že v případě nárazového přítoku, nebo při dlouhodobě zvýšeném přítoku se postupně zvyšuje i výkon čerpadla surové vody a to až 5 krát.

Dosazovací nádrž je konstruována beze dna a místo obvyklého vzduchového čerpadla takzvané mamutky, které je umístěno u dna dosazováku, je v tomto případě dosazovák načerpáván touto mamutkou přes odplynovač a lapač plovoucích nečistot. To má tu výhodu, že i při delší odstávce čistírny z provozu zůstane zařízení funkční a proto nedojde k ucpání dna dosazováku kalem.

Další výhodou čistírny podle vynálezu je odtah plovoucího kalu a nečistot z hladiny dosazovací nádrže. Výhoda tohoto zařízení v systému dvou nádrží spočívá v tom, že odsávací zařízení, mamutka, se spouští v okamžiku přepnutí chodu čistírny. V tomto případě nemůže docházet

-2CZ 291934 B6 k odtoku kalu, který se zvedá ze dna dosazováku do odtoku, protože k odtoku čisté vody nedochází.

Velkou provozní výhodou je samostatný kalojem s provzdušňováním a aerobní stabilizací kalu. Při provzdušňování aktivační nádrže dochází současně i k provzdušňování kalojemu. Při provzdušňování akumulační nádrže dochází zároveň k odkalování aktivační nádrže a kalojem se neprovzdušňuje, kal se zde usazuje a přebytečná voda přepadá do vyrovnávací nádrže.

Konstrukční výhodou je rovněž skutečnost, že veškerá čerpadla jsou vzduchová a energetický pohon celé čistírny zajišťuje jeden, anebo dva kompresory a rozvody k jednotlivým zařízením jsou řešeny kalibrovanými tryskami bez nároku na seřizování.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech je znázorněno jedno z možných provedení aktivační čistírny podle vynálezu. Na obr. 1 je čistírna znázorněna v půdorysu, na obr. 2 je uvedeno její principielní schéma v provedení s časovačem. Na obr. 3 je znázorněno provedení akumulační nádrže s plovákovým spínačem a na obr. 4 a 5 alternativní možnosti provedení aeračníhc systému.

Příklad provedení vynálezu

Dvoustupňová aktivační čistírna podle obr. 1 a 2 je tvořena akumulační nádrží 1, aktivační nádrží 2. dosazovací nádrží 15 a kalojemem 19. V akumulační nádrži 1 je instalován provzdušňovací systém 3, tvořený vzduchovým čerpadlem 4 surové vody, takzvanou mamutkou, opatřený filtrem 5 hrubých nečistot. Dále obsahuje přítok 6 odpadních vod, snímač 9 blokovací hladiny a havarijní snímač 8 pro zvukovou a světelnou signalizaci. V aktivační nádrži 2 je umístěno provzdušňovací zařízení 10, na přítoku surové vody lapač 11 plovoucích nečistot, odkalovací vzduchové čerpadlo 12, a vzduchové čerpadlo 13 dosazováku s lapačem 14 plovoucích nečistot. Dosazovací nádrž 15 je opatřena otvorem 16 ve dně a odtokem 17 vyčištěné vody, zakončené odtokovou trubkou 7 čisté vody s bezpečnostním přepadem a nomou stěnou bezpečnostního přepadu a dále vzduchovým čerpadlem 18 na odtah plovoucích nečistot. Čistírna dále obsahuje kalojem 19 s provzdušňovacím zařízením 20, které se alternativně používá k odčerpání kalu. Provzdušňovací zařízení 20 je tvořeno mamutkou, jejíž výtlačná hadice je na svém výstupu uzavřena. Přiváděný vzduch tak odchází vtokovým otvorem výtlačné hadice mamutky do kalojemu 19, a tím ho provzdušňuje a míchá. Pro případ nutnosti odkalení kalojemu 19 se výstup výtlačné hadice mamutky otevře, čímž se přeruší provzdušňování a míchání kalojemu 19 a mamutka pak slouží své původní funkci, to jest, v tomto případě, k odčerpávání kalu. Čistírna dále, podle obr. 3, obsahuje provzdušňovací zařízení, tvořené jedním kompresorem 21 a dvěma elektroventily 22, 23 se vzduchovými rozvaděči 24, 25, popřípadě, jak je znázorněno na obr. 5, pouze s jedním třícestným elektroventiiem 30. Jinou alternativou je provzdušňovací zařízení podle obr. 4 které je tvořeno dvěma kompresory 27, 28 s rozvaděči vzduchu bez elektroventilů. Součástí zařízení je dále elektrorozvaděč s časovačem 26, který může být nahražen hladinovým spínačem 34, jak je uvedeno na obr. 3.

Odpadní vody přitékají přítokem 6 do akumulační nádrže 1 a jsou plynule přečerpávány vzduchovým čerpadlem 4 surové vody přes lapač 11 plovoucích nečistot do aktivační nádrže 2, kde dochází k jejich čištění v druhém aktivačním stupni. Současně je směs vyčištěných odpadních vod a kalu trvale načerpávána vzduchovým čerpadlem 13 dosazováku přes lapač 14 plovoucích nečistot do dosazovací nádrže 15. Větší část směsi odpadních vod a kalu prochází otvorem 16 ve dně dosazovací nádrže 15 zpět do aktivační nádrže 2. Část vyčištěných odpadních vod, jejichž množství odpovídá okamžitému výkonu mamutky 4 surové vody, odtéká z dosazovací nádrže 15 odtokem 17 vyčištěné vody do odtokové trubky 7 čisté vody. V této fázi zároveň

-3 CZ 291934 B6

I dochází k provzdušňování kalojemu 19 provzdušňovacím zařízením 20. Současně je filtr 5 hrubých nečistot na vstupu vzduchového čerpadla 4 surové vody čištěn proudem vzduchu.

V provozu je kompresor 21 s otevřeným elektroventilem 23 a nebo kompresor 27. Po uplynutí nastaveného času provzdušňování aktivační nádrže 2, obvykle dvou až deseti hodin, elektro- rozvaděč s časovačem 26 přeruší provzdušňování aktivační nádrže 2 a sepne provzdušňování akumulační nádrže 1 a současně odčerpávání přebytečného kalu z aktivační nádrže 2 do kalojemu 19. Tím se uvede do funkce první aktivační stupeň. Provzdušňování akumulační nádrže J trvá po nastavenou dobu, obvykle půl až dvě hodiny. a pak dojde opět k přepnutí chodu čistírny a provzdušňování aktivační nádrže 2 a kalojemu 19. V systému jednoho kompresoru 21 a dvou ίο elektroventilů 22, 23, časový spínač přepíná elektroventily tak, že se střídavě pouští vzduch do rozvaděče vzduchu 24 pro aktivační nádrž 2, nebo do rozvaděče vzduchu 25 pro akumulační nádrž 1. Toto střídavé provzdušňování prvního a druhého aktivačního stupně probíhá trvale po dobu celých 24 hodin. V případě použití dvou kompresorů 27, 28, časový spínač 26 zapíná střídavě kompresor 27 s rozvaděčem vzduchu 24 pro provzdušňování aktivační nádrže 2 15 a kompresor 28 s rozvaděčem vzduchu 25 pro provzdušňování vyrovnávací nádrže 1 a nebo přepíná 3-cestný ventil 30. Pokud dojde ke zvýšenému přítoku odpadních vod a hladina v akumulační nádrži 1 vystoupá na blokovací hladinu 29, hladinový snímač 9 zablokuje přepnutí chodu čistírny, aby nedocházelo při zpětném přečerpávání k dalšímu zvýšení hladiny ve vyrovnávací nádrži 1. Při dalším zvy šování hladiny v akumulační nádrži 1 havarijní spínač 8 zapne 20 zvukovou a světelnou signalizaci. Při následném poklesu odpadních vod v akumulační nádrži 1 pod blokovací hladinu 29, dojde k odblokov ání elektrorozvaděče s časovačem 26 a čistírna pak pracuje dále ve střídavém režimu, jak výše uvedeno.

V případě, že jako přepínač je použit hladinový spínač 34, umístěný v akumulační nádrži 1 25 a připojený k elektrorozvaděči 31, přepínáni provzdušňování probíhá v závislosti na výšce hladiny v této akumulační nádrži 1. Pokud vý ška hladiny v akumulační nádrži 1 neklesne pod stanovenou minimální hladinu 32, probíhá kontinuální aktivace v aktivační nádrži 2 se současným provzdušňováním kalojemu 19 a průběžným přečerpáváním směsi vyčištěných odpadních vod a kalu do dosazovací nádrže 15 a následné do odtokové trubky 7. V případě poklesu hladiny v akumulační nádrži 1 pod stanovenou minimální hladinu 32, hladinový spínač 34 přepne čistírnu do prvního aktivačního stupně. Když hladina v akumulační nádrži, v důsledku dalších přítoků odpadních vod, vystoupí nad přepínací hladinu 33, dojde k přepnutí čistírny zpět do druhého aktivačního stupně.

Veškeré hrubé nečistoty se zachytí v akumulační nádrži 1, kde mohou být i delší dobu. Vzhledem k přerušovanému provzdušňování, dochází kjejich postupnému organickému rozkladu. Pokud se jedná o látky, které nejsou organicky rozložitelné, je třeba je pak z akumulační nádrže 1 odstranit mechanicky. V klidových periodách, kdy nedochází k provzdušňování akumulační nádrže 1, zde probíhají denitrifikační procesy, to jest rozklad dusičnanů ve vyčištěné vodě, 40 která je sem pravidelně přečerpávána z aktivační nádrže 2.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob čištění odpadních vod biologickou cestou s aktivovaným kalem ve vznosu, kde při průchodu odpadních vod akumulační, aktivační a dosazovací nádrží dochází k jejich aktivaci, vyznačující se tím, že aktivační a akumulační nádrž jsou střídavě provzdušňovány.
2. Způsob čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že střídavé provzdušňování aktivační a akumulační nádrže je prováděno v pevně nastavených časových intervalech.
3. Způsob čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že střídavé provzdušňování aktivační a akumulační nádrže je řízeno výškou hladiny odpadních vod v akumulační nádrži.
4. Způsob čištění odpadních vod podle nároků 1 a2, vyznačující se tím, že při dosažení blokovací hladiny v akumulační nádrži, střídavé provzdušňování je odpojeno a dochází k provzdušňování pouze aktivační nádrže, dokud odpadní vody v akumulační nádrži neklesnou pod tuto hladinu.
5. Způsob čištění odpadních vod podle nároků la3, vyznačující se tím, že při poklesu odpadních vod v akumulační nádrži pod stanovenou minimální hladinu se ukončí aktivační proces v aktivační nádrži a začne provzdušňování akumulační nádrže a současně odčerpávání přebytečného kalu z aktivační nádrže do kalojemu.
6. Způsob čištění odpadních vod podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že současně s aktivační nádrží je provzdušňován i kalojem.
7. Způsob čištění odpadních vod podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že dosazovací nádrž, spojená s aktivační nádrží otvorem ve dně, je načerpávána z aktivační nádrže, přičemž množství aktivační směsi, čerpané do dosazovací nádrže je větší, nežli množství vyčištěné vody, odváděné do odtoku.
8. Dvoustupňová aktivační čistírna odpadních vod biologickou cestou s aktivovaným kalem ve vznosu, tvořená akumulační nádrží s přítokem odpadních vod, vzduchovým čerpadlem surové vody do aktivační nádrže a hladinovým snímačem havarijní hladiny, a dále aktivační nádrží s provzdušňovacím zařízením a se vzduchovým čerpadlem k načerpávání dosazovací nádrže, opatřené odtokem vyčištěné vody, vyznačující se tím, že aktivační nádrž (2) je opatřena odkalovacím vzduchovým čerpadlem (12) pro přečerpávání přebytečného kalu do kalojemu (19) opatřeného provzdušňovacím zařízením (20), připojeným společně sprovzdušňováním (10) aktivační nádrže (2) do jedné větve aeračního systému, zatímco akumulační nádrž (1) je opatřena provzdušňováním (3) druhé větve aeračního systému, přičemž obě tyto větve aeračního systému jsou připojeny k přepínači.
9. Dvoustupňová aktivační čistírna podle nároku 8, vyznačující se tím, že přepínač je tvořen časovačem (26).
10. Dvoustupňová aktivační čistírna podle nároku 8, vyznačující se tím, že přepínač je tvořen hladinovým spínačem (34), umístěným v akumulační nádrži (1).

-5CZ 291934 B6
11. Dvoustupňová aktivační čistírna podle nároků 8 až 10. vyznačující se tím, že , ,ι aeracni systém je tvořen kompresorem (21) s dvěma ventily (22) a (23), přičemž k elektroventilu (23) je připojen první rozvaděč (24) vzduchu, tvořící jednu větev aeračního systému, a k elektroventilu (22) je připojen druhý rozvaděč (25) vzduchu, tvořící druhou větev aeračního systému.
12. Dvoustupňová aktivační čistírna podle nároků 8 až 10. vyznačující se tím, že aerační systém je tvořen dvěma kompresory (27) a (28), z nichž k prvnímu kompresoru (27) je připojen první rozvaděč (24) vzduchu a k druhému kompresoru (28) je připojen druhý rozvaděč (25)vzduchu.
13. Dvoustupňová aktivační čistírna podle nároků 8 až 10. vyznačující se tím, že aerační systém je tvořen kompresorem (21) spojeným strojcestným elektroventilem (30) pro střídavé spínání rozvaděčů (24) a (25) vzduchu.
14. Dvoustupňová aktivační čistírna podle nároků 8, 9 a 11 až 13, vyznačující se tím, že v akumulační nádrži (1) je umístěn hladinový snímač (9) blokovací hladiny (29) pro zablokování provzdušňování této akumulační nádrže (1) a havarijní snímač (8) pro zvukovou a světelnou signalizaci.
15. Dvoustupňová aktivační čistírna podle nároků 8 až 14, vyznačující se tím, že v dosazovací nádrži (15) je umístěno vzduchové čerpadlo (18) plovoucích nečistot, aktivované pouze po dobu provzdušňování akumulační nádrže (1).
16. Dvoustupňová aktivační čistírna podle nároků 8 až 15, vyznačující se tím, že provzdušňovací zařízení (20), je tvořeno vzduchovým čerpadlem, jehož výtlačná trubka má uzavřený výtok.