CZ31519U1 - Anaerobní reaktor - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká anaerobního reaktoru s membránovým filtrem, určeného pro čištění odpadních vod.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy různé typy zařízení pro čištění odpadních vod anaerobním procesem. Například je známo zařízení obsahující separátor kapalné a tuhé složky, přičemž čištění tuhé složky probíhá v prvním reaktoru pro anaerobní čištění vody a čištění kapalné složky probíhá ve druhém reaktoru pro anaerobní čištění vody, přičemž část kalu z prvního reaktoru je dodávána do druhého reaktoru. Ve druhém reaktoru je rovněž uspořádán filtr, přes který je vyčištěná voda odčerpávána. Pod filtrem je uspořádán difuzor za účelem průběžného čištění filtru bublinkami stoupajícími podél filtru.

Nevýhodou tohoto zařízení je mimo jiné časté ucpávání filtru a obtížné čištění filtru.

Podstata technického řešení

Nevýhody dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuj e anaerobní reaktor, který obsahuje

- vstup pro přívod odpadní vody,

- membránový filtr uspořádaný ve vnitřním prostoru anaerobního reaktoru,

- odváděči potrubí, které je svým vstupem připojené k výstupu z membránového filtru a které je opatřené podtlakovým čerpadlem pro odsávání kapaliny z vnitřního prostoru anaerobního reaktoru přes membránový filtr,

- nádržku na čisticí chemikálie, které je přes propojovací potrubí propojená s odváděcím potrubím.

Ve výhodném provedení je propojovací potrubí opatřené dávkovacím čerpadlem pro nucené vedení čisticí chemikálie z nádržky propojovacím potrubím do odváděcího potrubí.

Anaerobní reaktor s výhodou dále obsahuje difuzor uspořádané ve vnitřním prostoru anaerobního reaktoru pod membránovým filtrem, přičemž do difuzoru je zaústěné plynové potrubí. Přitom je výhodné, když je plynové potrubí opatřené dmychadlem pro vhánění plynu do difuzoru. A rovněž je výhodné, když je plynové potrubí propojené s horní oblastí vnitřního prostoru anaerobního reaktoru přes odvodů ovač.

Anaerobní reaktor je s výhodou opatřený

- tlakoměrem pro snímání tlaku v homí oblasti vnitřního prostoru anaerobního reaktoru, a/nebo

- hladinovým snímačem pro snímání výšky hladiny kapaliny v anaerobním reaktoru, a/nebo

- teplotním senzorem pro snímání teploty kapaliny v anaerobním reaktoru, a/nebo

- senzorem pH pro snímání hodnoty pH kapaliny v anaerobním reaktoru.

V dalším výhodném provedení je anaerobní reaktor opatřený promíchávacím potrubím pro promíchávání kapaliny v anaerobním reaktoru, přičemž promíchávací potrubí je svým vstupem propojeno s homí oblastí vnitřního prostom anaerobního reaktoru a svým výstupem je propojeno s dolní oblastí vnitřního prostom anaerobního reaktoru.

S výhodou je do vstupu pro přívod odpadní vody zaústěné přívodní potrubí opatřené podávacím čerpadlem. S výhodou je přitom promíchávací potrubí propojeno s dolní oblastí vnitřního prostom anaerobního reaktoru zaústěním jeho výstupu do přívodního potrubí.

CZ 31519 Ul

Ve zvlášť výhodném provedení je anaerobní reaktor opatřený nádrží permeátu, do které je zaústěný výstup z odváděcího potrubí.

Nádrž permeátu přitom může být propojená s odtokem přepadovým potrubím.

S výhodou je podtlakové čerpadlo uspořádáno mezi zaústěním propojovacího potrubí do odváděcího potrubí a vstupem do propojovacího potrubí z membránového filtru.

Objasnění výkresu

Technické řešení je dále podrobněji popsáno na základě příkladných provedení a výkresu, který znázorňuje technologické schéma výhodného provedení zařízení podle tohoto technického řešení. Příklady uskutečnění technického řešení

Příkladné provedení zařízení pro čištění odpadní vody, které je znázorněno na výkrese, obsahuje anaerobní reaktor 10, do kterého je zaústěné přes podávači čerpadlo Ml přívodní potrubí H pro přívod odpadní vody. Anaerobní reaktor 10 je opatřený teplotním senzorem TI pro sledování teploty kapaliny v anaerobním reaktoru 10, senzorem Q1 pro sledování hodnoty pH kapaliny v reaktoru 10, tlakoměrem PÍ pro sledování tlaku v horní (plynové) oblasti reaktoru 10 a hladinovým snímačem Hl, například ultrazvukovým hladinovým snímačem, pro sledování výšky hladiny v anaerobním reaktoru 10.

Uvnitř anaerobního reaktoru 10 je uspořádaná dvojice membránových filtrů Fl, F2, přes které je odebírána voda z anaerobního reaktoru 10 a vedena do nádrží i, 2 permeátu, a to odváděcím potrubím 31, 32 za použití podtlakových čerpadel M3, M4.

Z nádrží 1, 2 permeátu je pak vyústěn odtok 30 vyčištěné vody, v tomto příkladném provedení je realizován přes přepadové potrubí 3,4.

Je zřejmé, že v jiných provedeních lze použít jen jednu nádrž 1, 2 permeátu jakožto společnou nádrž. Rovněž počet membránových filtrů Fl, F2 není omezen na 2, ale lze použít jeden nebo 3 nebo více.

Reaktor J_0 je rovněž opatřen promíchávacím potrubím 40 pro promíchávání obsahu reaktoru 10, které má vstup v horní polovině anaerobního reaktoru 10 pro odběr vody z anaerobního reaktoru 10 a jeho výstup je zaústěný do přívodního potrubí JT před podávači čerpadlo Ml pro opětovné zavádění vody odebrané z horní oblasti anaerobního reaktoru JO do jeho dolní oblasti. K míchání reaktoru JO napomáhají i trysky 12 osazené na výstupech z přívodního potrubí JT.

Pod každým z membránových filtrů FT, F2 je osazen difuzor 5, 6, který je plynovým potrubím 9 propojen přes dmychadlo M9 plynu a odvodňovač 21 s homím prostorem anaerobní reaktoru 10, ve kterém se shromažďuje plyn.

Anaerobní reaktor 10 je dále opatřen první nádržkou 17 na čisticí chemikálii, například na chlornan sodný, a druhou nádržkou J_8 na čisticí chemikálii, například na kyselinu citrónovou. Obě nádržky 17, J_8 jsou přes propojovací potrubí 19, 20 s dávkovacími čerpadly M5, M6 zaústěny do odváděcího potrubí 31, 32.

Zařízení podle tohoto technického řešení je kombinací anaerobního reaktoru a membránového modulu. Tato kombinace umožňuje dosáhnout lepších odtokových parametrů než samotný anaerobní stupeň, jelikož lze dokonale kontrolovat stáří kalu, které je nezávislé na hydraulické době zdržení v anaerobním reaktoru 10.

Biologický anaerobní reaktor 10 znázorněný na výkrese pracuje za anaerobních podmínek (bez přístupu vzdušného kyslíku), přičemž zpracovává odpadní vodu při její původní teplotě, a není tedy vyhřívaný. Teplota je pro kontrolu měřena teplotním senzorem TI, nejlépe ve formě teplotního senzoru s jímkou. V reaktoru se rovněž sleduje hodnota pH, a to pomocí senzoru Q1 pH, která je velmi důležitým parametrem anaerobního procesu. Odpadní voda je podávacím čerpadlem Ml diskontinuálně přiváděna do anaerobního reaktoru JO, kde se smísí s anaerobní biomasou. Podávači čerpadlo Ml ie rovněž využito k pravidelnému promíchání obsahu reaktoru cirkuCZ 31519 Ul lačním okruhem, který přes promíchávací potrubí 40 odebírá směs anaerobního kalu v homí části reaktoru a vrací ho zpět u dna. Napouštění odpadní vody je řízeno podle aktuální hladiny uvnitř anaerobního reaktoru 10, která je měřena hladinovým snímačem Hl, který odesílá měřené hodnoty do neznázoměného řídicího systému.

Anaerobní biomasa se od vyčištěné vody oddělí pomocí membránových filtrů Fl, F2. Hnací silou filtrace přes membránu je podtlak, který je vyvíjen podtlakovými čerpadly M3, M4 permeátu, přičemž je tento podtlak měřen pomocí tlakoměrů v odváděčích potrubích 31, 32 z membránových filtrů Fl, F2. Odváděný filtrát (permeát) je dokonale zbaven nerozpuštěných látek (včetně anaerobní biomasy) a je shromažďován ve dvou samostatných plastových nádržích 1, 2 permeátu, z nichž odchází přepadovými potrubími 3, 4 do odtoku 30. Průtok permeátu z membránových filtrů Fl, F2 je měřen ultrazvukovými průtokoměry 13, 14, je tedy možné snadno porovnat funkci obou membránových filtrů. Provoz membránových filtrů Fl, F2 je dále svázán s probubláváním plynu pod membránami pomocí difůzorů 5, 6, což zajišťuje permanentní mechanické čištění membrán. Vlivem filtrace se totiž membrány membránových filtrů Fl, F2 postupně zanášejí, zvyšuje se tak tlaková ztráta a snižuje účinnost filtrace. K probublávání je použitý bioplyn z horního (plynového) prostoru reaktoru, který je čerpaný dmychadlem M9 bioplynu přes plynové potrubí 9. Tlak na vstupu do dmychadla M9, resp. na výstupu z horního prostoru anaerobního reaktoru 10 je kontinuálně zaznamenáván tlakovým čidlem 42. Bublinky plynu vystupující z difůzorů 5, 6 procházej í kolem membrán nahoru a strhávají s sebou nánosy usazené na vstupních stranách membrán.

Součástí anaerobního reaktoru W je rovněž dvojice odvodňovačů 21, 22 a kapalinová pojistka 23. Tyto součásti jsou zařazeny do technologie za účelem ochrany strojů, např. v případě odvodňovače 21 na ochranu dmychadla M9, a za účelem kompenzace tlaku v anaerobním reaktoru W a plynovém potrubí 9.

Anaerobní reaktor 10 je tak ochráněn před únikem bioplynu do okolního prostředí, nebo naopak před nasátím vzduchu do anaerobního reaktoru 10 v rozmezí tlaku od -0,5 kPa až do 3,7 kPa. Protože je směs bioplynu a vzduchu v definovaném poměru výbušná, je tak eliminované riziko vzniku výbušné směsi v anaerobním reaktoru j_0. Veškeré armatury bioplynového prostoru/okruhu jsou plynotěsné a odpovídají bezpečnostním požadavkům.

Ačkoli difůzor napomáhá udržení průchodnosti membrán v membránových filtrech Fl, E2, přesto dochází k postupnému snížení jejich prostupnosti. Proto je toto technické řešení uzpůsobeno pro periodické proplachování membrán zpětným proplachem, které se realizuje zpětným chodem podtlakových čerpadel M3, M4 v odváděčích potrubích 31, 32.

S výhodou j e při zpětném proplachu permeát odebírán z nádrže 2, 3 permeátu v dolní oblasti vnitřního prostoru nádrže 2, 3 permeátu.

Jak již bylo uvedeno, k anaerobnímu reaktoru W je připojeno chemické hospodářství na čištění membrán membránových filtrů Fl. F2. Jedná se o dvojici nádržek 17, 18 na čisticí chemikálie, které brání úniku chemikálií do okolního prostředí (např. kyselina citrónová a chlornan sodný) a ze kterých jsou chemikálie dávkovány dávkovacími čerpadly M5, M6 do zpětného proplachu membrán v definovaných intervalech, konkrétně přes propojovací potrubí 19, 20 do odváděčích potrubí 31, 32, a to z hlediska směru průplachu před podtlakovými čerpadly M3, M4.

Použité chemikálie a jejich koncentrace mohou být za provozu voleny s ohledem na nánosy organických a anorganických látek na membráně, čímž je zajištěno přesnější a intenzivnější čištění membrán.

Dávkovači čerpadla M5, M6 jsou s výhodou propojena s neznázoměnou řídicí jednotkou, která tak může řídit jejich činnost na základě předem zadaného software a/nebo na základě pokynů zadávaných do řídicí jednotky manuálně a/nebo na základě hodnot získaných ze senzorů uspořádaných v anaerobním reaktoru K), zejména z ultrazvukových průtokoměrů 13, 14, z tlakoměrů uspořádaných v odváděčích potrubích 31, 32 z membránových filtrů Fl, F2, případně ze senzoru Q1 pro snímání pH, apod.

CZ 31519 Ul

Potrubí jsou obvyklým způsobem opatřena ventily (neznázoměno), jejichž uspořádání odpovídá zejména požadavkům na uzavíratelnost potrubí, případně regulovatelnost průtoku.

S výhodou jsou alespoň některá, nejlépe všechna čerpadla, a alespoň některé, nejlépe všechny ventily propojeny s řídicí jednotkou pro řízení jejich Činnosti. Rovněž použité průtokoměry a případně další snímače jsou s výhodou propojeny s řídicí jednotkou pro předávání, zobrazování, případně další využití nasnímaných hodnot.

Ačkoli bylo popsáno a znázorněno příkladné provedení a jeho případné varianty, není rozsah tohoto technického řešení omezen pouze na tato provedení, ale jsou možné i různé další varianty a rozsah ochrany je dán rozsahem přiložených Nároků na ochranu.

Claims (12)

1. Anaerobní reaktor (10), vyznačuj ící se t í m, že obsahuje

- vstup pro přívod odpadní vody;

- membránový filtr (Fl, F2) uspořádaný ve vnitřním prostoru anaerobního reaktoru (10);

- odváděči potrubí (31, 32), které je svým vstupem připojené k výstupu z membránového filtru (Fl, F2) a které je opatřené podtlakovým čerpadlem (M3, M4) pro odsávání kapaliny z vnitřního prostoru anaerobního reaktoru (10) přes membránový filtr (Fl, F2); a

- nádržku (17, 18) na čisticí chemikálie, které je přes propojovací potrubí (19, 20) propojená s odváděcím potrubím (31, 32).

2. Anaerobní reaktor (10) podle nároku 1, vyznačující se tím, že propojovací potrubí (19, 20) je opatřené dávkovacím čerpadlem (M5, M6) pro nucené vedení čisticí chemikálie z nádržky (17, 18) propojovacím potrubím (19, 20) do odváděcího potrubí (31, 32).

3. Anaerobní reaktor (10) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje diíuzor (5, 6) uspořádaný ve vnitřním prostoru anaerobního reaktoru (10) pod membránovým filtrem (Fl, F2), přičemž do difuzoru (5, 6) je zaústěné plynové potrubí (9).

4. Anaerobní reaktor (10) podle nároku 3, vyznačující se tím, že plynové potrubí (9) je opatřené dmychadlem (M9) pro vhánění plynu do difuzoru (5, 6).

5. Anaerobní reaktor (10) podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že plynové potrubí (9) j e propojené s homí oblastí vnitřního prostoru anaerobního reaktoru (10) přes odvodňovač (21).

6. Anaerobní reaktor (10) podle kteréhokoli z předcházej ících nároků, vyznačující se tím, že je opatřený

- tlakoměrem (Pl) pro snímání tlaku v homí oblasti vnitřního prostoru anaerobního reaktoru (10); a/nebo

- hladinovým snímačem (Hl) pro snímání výšky hladiny kapaliny v anaerobním reaktoru (10); a/nebo

- teplotním senzorem (TI) pro snímání teploty kapaliny v anaerobním reaktoru (10); a/nebo

- senzorem (Ql) pH pro snímání hodnoty pH kapaliny v anaerobním reaktoru (10).

7. Anaerobní reaktor (10) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je opatřený promíchávacím potrubím (40) pro promíchávání kapaliny v anaerobním reaktoru (10), přičemž promíchávací potrubí (40) je svým vstupem propojeno s homí oblastí

CZ 31519 Ul vnitřního prostoru anaerobního reaktoru (10) a svým výstupem je propojeno s dolní oblastí vnitřního prostoru anaerobního reaktoru (10).

8. Anaerobní reaktor (10) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že do vstupu pro přívod odpadní vody je zaústěné přívodní potrubí (11) opatřené podáva5 cím čerpadlem (Ml).

9. Anaerobní reaktor (10) podle nároku 7 a 8, vyznačující se tím, že promíchávací potrubí (40) je propojeno s dolní oblastí vnitřního prostoru anaerobního reaktoru (10) zaústěním jeho výstupu do přívodního potrubí (11).

10. Anaerobní reaktor (10) podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se ío t í m , že je opatřený nádrží (1, 2) permeátu, do které je zaústěný výstup z odváděcího potrubí (31,32).

11. Anaerobní reaktor (10) podle nároku 10, vyznačující se tím, že nádrž (1, 2) permeátu je propojená s odtokem (30) přepadovým potrubím (3, 4).

12. Anaerobní reaktor (10) podle kteréhokoli z předcházej ících nároků, vyznačující se 15 tím, že podtlakové čerpadlo (M3, M4) je uspořádáno mezi zaústěním propojovacího potrubí (19, 20) do odváděcího potrubí (31, 32) a vstupem do propojovacího potrubí (31, 32) z membránového filtru (Fl, F2).