CZ36709U1 - Zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody - Google Patents
Zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody Download PDFInfo
- Publication number
- CZ36709U1 CZ36709U1 CZ2022-40516U CZ202240516U CZ36709U1 CZ 36709 U1 CZ36709 U1 CZ 36709U1 CZ 202240516 U CZ202240516 U CZ 202240516U CZ 36709 U1 CZ36709 U1 CZ 36709U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- layer
- biochar
- meadow
- biofilter
- water
- Prior art date
Links
- 239000010797 grey water Substances 0.000 title claims description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 12
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 7
- 241000218657 Picea Species 0.000 claims description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 235000013526 red clover Nutrition 0.000 claims description 6
- 241001273798 Carex praticola Species 0.000 claims description 4
- 241000379547 Trifolium medium Species 0.000 claims description 4
- 241000508723 Festuca rubra Species 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 241001278381 Trifolium stoloniferum Species 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 claims description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 240000004296 Lolium perenne Species 0.000 claims description 2
- 235000015724 Trifolium pratense Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000234642 Festuca Species 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 12
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 5
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 5
- VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 4,4'-sulfonyldiphenol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(O)C=C1 VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- LXCFILQKKLGQFO-UHFFFAOYSA-N methylparaben Chemical compound COC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 LXCFILQKKLGQFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MMOXZBCLCQITDF-UHFFFAOYSA-N N,N-diethyl-m-toluamide Chemical compound CCN(CC)C(=O)C1=CC=CC(C)=C1 MMOXZBCLCQITDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DCOPUUMXTXDBNB-UHFFFAOYSA-N diclofenac Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC=C1NC1=C(Cl)C=CC=C1Cl DCOPUUMXTXDBNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960001259 diclofenac Drugs 0.000 description 3
- 229960001673 diethyltoluamide Drugs 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 3
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 241000234645 Festuca pratensis Species 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEFQLINVKFYRCS-UHFFFAOYSA-N Triclosan Chemical compound OC1=CC(Cl)=CC=C1OC1=CC=C(Cl)C=C1Cl XEFQLINVKFYRCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000004292 methyl p-hydroxybenzoate Substances 0.000 description 2
- 235000010270 methyl p-hydroxybenzoate Nutrition 0.000 description 2
- 229960002216 methylparaben Drugs 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229960003500 triclosan Drugs 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 241000881711 Acipenser sturio Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007313 Tilia cordata Species 0.000 description 1
- 241000213883 Trifolium nanum Species 0.000 description 1
- 240000003864 Ulex europaeus Species 0.000 description 1
- 235000010730 Ulex europaeus Nutrition 0.000 description 1
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000843 anti-fungal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change 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
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- RFHAOTPXVQNOHP-UHFFFAOYSA-N fluconazole Chemical compound C1=NC=NN1CC(C=1C(=CC(F)=CC=1)F)(O)CN1C=NC=N1 RFHAOTPXVQNOHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004884 fluconazole Drugs 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229960001680 ibuprofen Drugs 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000041 non-steroidal anti-inflammatory agent Substances 0.000 description 1
- 229940021182 non-steroidal anti-inflammatory drug Drugs 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 1
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
- B01D24/02—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration
- B01D24/20—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof with the filter bed stationary during the filtration the filtering material being provided in an open container
- B01D24/22—Downward filtration, the filter material being supported by pervious surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
- C02F3/327—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae characterised by animals and plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/002—Grey water, e.g. from clothes washers, showers or dishwashers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
Description
Zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody
Oblast techniky
Technické řešení se týká oblasti čištění vod, konkrétně zařízení pro zlepšení kvality odpadní šedé vody a snížení obsahu biologického znečištění, těžkých kovů, vybraných organických mikropolutantů vyskytujících se běžně v šedých vodách a tenzidů v podobě zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody.
Dosavadní stav techniky
Opětovné použití šedé vody a její recyklace je široce diskutovaným tématem v rámci trvale udržitelného vodního hospodářství měst, které může přispět ke konsolidaci poptávky po pitné vodě a ke zmírnění tlaku na kanalizační systém a čistírny odpadních vod. Šedé vody jsou považovány za nejméně znečištěné odpadní vody, s nízkou úrovní patogenů a dusíkatých látek, které mohou být snadno čištěny a následně znovu využity. Jejich využití je možné v domácnostech jako voda užitková, nebo pro závlahu zahrad, zemědělských ploch a veřejné zeleně. Předpokladem jejich využití je odstranění organických mikropolutantů, které do vody vstupují v důsledku používání různých léčiv a produktů osobní péče neboli PPCP v domácnostech. Osud PPCP pro životní prostředí navíc není dosud jasně znám (Turner, R.D. et. al., Greywater irrigation as a source of organic micro-pollutants to shallow groundwater and nearby surface water, Science of The Total Environment, 2019, 669, 570-578). Proto je nutné před opětovným použitím šedé vody navrhnout metodu ošetření.
V současné době se navrhují různé úpravy šedé vody technologií namístě, jako jsou pískové filtry, membránové bioreaktory, kořenové čistírny a biofiltrační systémy (Ilyas H. et. al., Performance comparison of different types of constructed wetlands for the removal of pharmaceuticals and their transformation products: a review, Environmental Science and Pollution Research, 2020, 27, 1-23). Využití biofiltrů nebo zasakovacích objektů přes zemní filtr představuje spolehlivé řešení, které nevyžadují velké prostory, a je vhodné i pro silně urbanizované oblasti. Biofiltry jsou zpravidla naplněné porézním materiálem, který je pokrytý vrstvou biomasy. Tato biomasa zachycuje polutanty a následně je částečně biodegraduje (transformuje) nebo úplně mineralizuje na netoxické látky, jako je oxid uhličitý nebo voda. Některé polutanty anorganického původu také podléhat biologickému rozkladu do jejich oxidovaných nebo redukovaných forem. Polutanty jsou však biodegradovány pouze za podmínek umožňujících růst a biodegradační aktivitu vhodných mikroorganismů. Z toho důvodu jsou biofiltry běžně naplněné substrátem ze skupiny rašelina, kůra a dřevní štěpka.
Nevýhodou těchto substrátů je malá mezerovitost a malá plocha k zachycení polutantů, a tedy takové čištění neposkytuje dostatečně vyčištěnou vodu.
V současnosti je voda přirozeně čištěna průchodem přes půdní a horninové prostředí v průběhu vsakování. Mechanizmy čištění vody spočívají zejména v procesu filtrace a adsorpce znečištění filtračním médiem. Čím delší doba zdržení vzhledem k nižšímu koeficientu filtrace, která je kontraproduktivní pro rychlost vsaku, a delší vzdálenost průtoku vody z důvodu hlubšího půdního a horninového horizontu nad hladinu podzemní vody neboli HPV, tím lepší účinek čištění.
K čištění šedé vody se obecně používají čistírny šedých vod, které využívají aerobní biologické procesy. Taková čistírna šedých vod je vybavena membránovou technologii, která vyčištěnou vodu zbavuje většiny bakterií. Odpadní voda je nejdříve čištěna přes filtr mechanických nečistot, odkud je vedena do vyrovnávací nádrže, odkud je voda čerpána čerpadlem do aktivační nádrže. V aktivační nádrži je osazen membránový modul, v jehož spodní části se nachází aerační systém, který slouží ke vhánění kyslíku do aktivační nádrže a k čištění membrán. Nad membránovým
- 1 CZ 36709 UI modulem je umístěno čerpadlo, které pod tlakem odsává vodu přes filtrační membrány a odvádí již vyčištěnou vodu do akumulační nádrže vyčištěné vody. Voda z akumulační nádrže je čerpána pomocí tlakové stanice s membránovou tlakovou nádobou do systému rozvodu provozní vody. Za čerpací stanicí je umístěna membránová tlaková nádoba. Jako poslední je zařazena UV lampa sloužící k dezinfekci vody. Nevýhodou takového zařízení však je jak energetická, a tedy i ekonomická zátěž na provozovatele.
Tato nevýhoda je částečně odstraněna použitím filtrů pro čištění šedé vody v domácnosti. Tyto filtry slouží však pouze k mechanickému čištění, kdy sestávají z různě jemných sít s možností následné dezinfekce pomocí chloru, ozonu nebo UV lampy. Nevýhodou použití těchto filtrů však je nízká čistota získané recyklované vody a energetická náročnost.
Úkolem tohoto technického řešení je proto vytvořit takové zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody, které by energeticky nenáročným způsobem a efektivně odstraňovalo řadu polutantů ze šedé vody.
Podstata technického řešení
Vytčený úkol je vyřešen pomocí zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody podle tohoto technického řešení. Toto zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody zahrnuje alespoň jeden biofiltr, který obsahuje biochar. Biofiltr je vytvořen jako válcová nádoba opatřená alespoň jedním vstupem znečištěné šedé vody a alespoň jedním výstupem vyčištěné šedé vody. Podstata technického řešení spočívá v tom, že náplň biofiltru zahrnuje spodní vrstvu na bázi štěrku, na které je uspořádána prostřední vrstva na bázi písku, na které je uspořádána svrchní vrstva na bázi technogenní půdy. Tato technogenní půda je obohacena o příměs biocharu, a to v koncentraci od 3 do 12 % obj. Jednotlivé vrstvy, spodní vrstva, prostřední vrstva a svrchní vrstva, jsou vzájemně od sebe odděleny vrstvou propustného materiálu tak, aby bylo zabráněno zanášení níže položených vrstev materiálem z vrstev vyšších. Takové řešení je výhodné vzhledem k tomu, že biofiltr je prostorově a energeticky nenáročný, přičemž poskytuje požadovanou kvalitu vyčištěné vody.
Pojem „technogenní půda“ pro účely tohoto technického řešení je definován jako uměle připravené půdní porézní médium na bázi písku, omice a kompostu.
Ve výhodném provedení je válcová nádoba po vnitřním obvodu pláště opatřena vrstvou propustného materiálu pro zabránění tvorby preferenčních cest toku šedé vody biofiltrem při obvodu pláště. Tato vrstva propustného materiálu je s výhodou tvořena geotextilií. Takové uspořádání je také výhodné pro zamezení oděru a mechanického poškození válcové nádoby.
V dalším výhodném provedení je válcová nádoba po vnějším obvodu pláště opatřena vrstvou nepropustného materiálu pro zamezení průniku světla dovnitř válcové nádoby za účelem zamezení nadměrného růstu řas produkujících kyslík.
V dalším výhodném provedení je vrstva nepropustného materiálu tvořena materiálem vybraným ze skupiny: polykarbonát, polyvinylchlorid, polyethylen, polyetyltereftalát, keramický materiál. Takový materiál zabezpečuje delší životnost válcové nádoby a taktéž nižší náklady spojené s provozem biofiltru.
V dalším výhodném provedení je biochar tvořen pyrolyzovanou smrkovou dřevní štěpkou. Tato dřevní štěpka poskytuje vysokou sorpční kapacitu pro polutanty běžně obsažené v šedé vodě.
V dalším výhodném provedení je svrchní vrstva opatřena směsí luční vegetace ve složení jetel plazivý, jetel luční, jetel zvrhlý, jílek vytrvalý, lipnice luční, bojínek luční, kostřava luční, kostřava červená.
-2CZ 36709 UI
V dalším výhodném provedení je spodní vrstva na bázi štěrku s velikostí frakce 4 až 8 mm. Prostřední vrstva na bázi písku má s výhodou frakce o velikosti 0,1 až 4 mm. Takové uspořádání je výhodné pro filtraci různě velkých nerozpustných částic, které se mohou dále vyskytovat v šedé vodě.
Výhoda zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody podle tohoto technického řešení spočívá zejména v tom, že toto zařízení energeticky nenáročným způsobem a efektivně odstraňuje řadu polutantů ze šedé vody.
Objasnění výkresu
Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících výkresech, kde:
obr. 1 znázorňuje průřez biofíltrem; a obr. 2 znázorňuje graf účinnosti odstranění organických polutantů ze šedé vody.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1: Uspořádaní biofiltru
Zařízení 1 umožňující energeticky nenáročným způsobem efektivně odstraňovat řadu polutantů z šedé vody zahrnuje jeden biofiltr 2. V jiném nezobrazeném uskutečnění může zařízení 1 obsahovat dva nebo více biofíltrů 2. Tento biofiltr 2 je tvořen jako válcová nádoba s výškou 62 cm, horním průměru 42 cm a spodním průměru 32 cm. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je biofiltr 2 tvořen válcovou nádobou o různých velikostech, v závislosti na objemu čištěné vody. Tato válcová nádoba je opatřena jedním vstupem 3 a jedním výstupem 4, který slouží pro odběr přefiltrované šedé vody na odtoku z biofiltru 2. Jako výstup byl použitý plastový výpustný kohout. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl výstup tvořen uzavíracím ventilem. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je válcová nádoba opatřena alespoň dvěma vstupy 3 a alespoň dvěma výstupy 4. Biofiltr 2 obsahuje vícestupňovou filtrační náplň, která je tvořena spodní vrstvou 5, prostřední vrstvou 6 a svrchní vrstvou 7. Spodní vrstva 5 je tvořena plnivem na bázi štěrku o velikosti frakcí 6 mm. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je velikost frakcí štěrku od 4 do 8 mm. Prostřední vrstva 6 je tvořena plnivem na bázi písku o velikosti frakcí 2 mm. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je velikost frakcí štěrku od 0,1 do 4 mm. Svrchní vrstva 7 je tvořena plnivem na bázi technogenní půdy s příměsí biocharu v koncentraci 5 % obj. Technogenní půda je tvořena pískem, omicí a kompostem. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění je koncentrace biocharu v rozmezí od 3 do 12 % obj. Biochar použitý pro účely přípravy svrchní vrstvy 7 je z pyrolyzované smrkové dřevní štěpky. Varianta svrchní vrstvy 7 s obsahem 5 % obj. biocharu ve svrchní vrstvě 7 je směsí 10:5:4:1 objemových jednotek písku, kompostu, omice a biocharu, ve stejném pořadí. Varianta s 10 % obj. zastoupením biocharu je směsí 5:2:2:1 objemových jednotek písku, kompostu, omice a biocharu ve stejném pořadí. Svrchní vrstva 7 je dále oseta směsí luční vegetace ve složení Jetel plazivý, Jetel luční, Jetel luční, Jetel zvrhlý, Jílek vytrvalý, Lipnice luční, Bojínek luční, Kostřava luční, Kostřava červená. Sedá voda je dávkována přímo na horní líc biofiltru 2, a to jak přímým jednorázovým nalitím, tak postupným dávkováním v čase. Válcová nádoba je po vnitřním obvodu pláště opatřena vrstvou 8 propustného materiálu pro zabránění tvorby preferenčních cest toku šedé vody biofíltrem 2 při obvodu pláště. Tato vrstva 8 propustného materiálu je tvořena geotextilii, která také oddělovala spodní vrstvu 5 od prostřední vrstvy 6 a prostřední vrstvu 6 od svrchní vrstvy 7, čímž je zabráněno zanášení níže položených vrstev materiálem z vrstev vyšších. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění není válcová nádoba opatřena po obvodu pláště vrstvou 8 propustného materiálu, nebo tato vrstva 8 propustného materiálu není uložena tak, aby oddělovala jednotlivé vrstvy. V dalším nezobrazeném příkladu uskutečnění je vrstva 8 propustného materiálu tvořena propustnou textilii, tkanou textilii,
-3 CZ 36709 UI nebo jiným propustným materiálem. Vnější stěna válcové nádoby byla opatřena vrstvou 9 nepropustného materiálu z polykarbonátu pro omezení průniku světla, za účelem zamezení nadměrného růstu řas produkujících kyslík. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byla vrstva 9 nepropustného materiálu tvořena materiálem vybraným ze skupiny: polyvinylchlorid, polyethylen, polyetyltereftalát, keramický materiál.
V rámci popisu technického řešení vyobrazeného na obr. 1 bylo otestováno celkem 8 kombinací skladeb biofiltru 2 a způsobů ošetření šedé vody. Pro každou variantu byly k dispozici výsledky účinností odstraňování polutantů. Účinnosti jednotlivých skupin byly stanoveny pro svrchní vrstvu 7 obsahující biochar původem ze smrkové dřevní štěpky obsažený v technogenní půdě v množství 5 a 10 % obj. při saturacích 30 a 70 % a kontaktní době 22 a 72 hodin. Jednalo se o vsádkový způsob čištění. Vyplavovány byly pouze částečky biocharu volně ležící na svrchní vrstvě 7 filtrační matrice. Částečky uvnitř filtrační matrice vyplavovány nebyly a bylo možné je detekovat i po dvou letech experimentů a vymývání částic tak nepředstavovalo problém.
Příklad 2: Výběr sorbentů na bázi biocharu
Mezi všeobecně známé a účinné sorbenty řadíme např. aktivní uhlí a v posledních letech čím dál tím častěji skloňovaný, biouhel, neboli biochar, vyráběný pyrolýzním procesem z nejrůznějších organických materiálů.
Sorpční parametry byly vyhodnoceny dle Langmuirovy isotermy. Pro test bylo vybráno několik organických a anorganických substancí. Mezi vybrané anorganické látky patřil bór, měď, zinek, dusičnany, fosfáty a amoniakální ionty. Mezi organické látky patřil methylparaben neboli MPB, diklofenak neboli DCF a benzotriazol neboli BTR. Methylparaben je konzervační a antifimgální látka. Benotriazol je inhibitor koroze. Diklofenak je nesteroidní protizánětlivé léčivo.
Tabulka 1: Parametry použitého biocharu.
| Materiál | Teplota pyrolýzy [CC] | Sypná hm. | Specifický povrch [mýgý] | pH |
| Smrk | 600 | 128-195 | 516-564 | 10,4-11,2 |
Použitý biochar původem ze smrkové dřevní štěpky pyrolizovaný při 600 °C dle tabulky 1 se vyznačuje dobrou sorpční kapacitu pro BTR, MPB, fosforečnany a dusičnanový dusík (N-NO3).
Hodnoty sorpčního parametru Xm dle Langmuirovy isotermy jsou patrné z Tabulky 2.
Tabulka 2: Sorpční parametr dle Langmuirovy isotermy.
Anorganické sloučeniny Xm [mg/g]
| Bor | 0,606 |
| N-NH4 | 3,404 |
| Fosforečnany | 3,692 |
| N-NO3 | 0,536 |
Organické sloučeniny
| BTR | 98,8 |
| MPB | 73,2 |
| DCF | 50,300 |
Dimenzování
Při dimenzování objektu na čištění šedé vody se muselo vycházet z jejich produkce uživateli objektu neboli ekvivalentní obyvatelé - EO. V podmínkách České republiky lze produkci celkových odpadních vod jedním EO uvažovat okolo 110 l.den1. Produkce šedých vod
-4CZ 36709 UI z tohoto obvykle představuje nadpoloviční množství. Pro přesnější návrh byla použita norma ČSN EN 16941-2. Dalším rozhodujícím parametrem je hydraulická vodivost, která v kombinaci s plochou biofiltru 2 určuje celkový objemový průtok zařízení 1.
Nasycená hydraulická vodivost pro biofiltr 2 s 5 % obj. zastoupením biocharu:
kM^.KFm.s'1
Nasycená hydraulická vodivost pro biofiltr 2 s 10 % obj. zastoupením biocharu: k=3,801.10’5m.s1
Změny vlastností v čase
Účinnosti odstraňování většiny testovaných látek vykazovala v čase rostoucí trend. Výjimkou byla účinnost odstranění N-NHC u skupin se 70 % saturací, kde při úplné saturaci docházelo k příbytku amoniakálního dusíku. Klesající trend byl detekován i u koncentrací zinku, avšak pokles byl dán spíše fluktuačním charakterem dat než snížením účinností filtračních loží v podobě spodní vrstvy 5, prostřední vrstvy 6 a svrchní vrstvy 7. Rychlost zasakování se meziročně snížila, avšak změna nebyla kvantifikována a životnost biofiltru 2 nelze odhadnout.
Přibližný objem a pórovitost jednotlivých vrstev:
zatravňovací dlažba spodní vrstva 5 obsahující štěrk (4/8 mm) prostřední vrstva 6 obsahující písek (0/4 mm) svrchní vrstva 7 obsahující technogenní půdu
7,8 1, pórovitost 85 %, 5,0 1, pórovitost 30 %, 20,0 1, pórovitost 15 %, 37,7 1, pórovitost 5 %.
Celkový objem zasakovacího zařízení činil přibližně 70,5 1. Celková pórovitost skladby biofiltru 1 odpovídala poměrnému zastoupení jednotlivých vrstev - spodní vrstvě 5, prostřední vrstvě 6 a svrchní vrstvě 7.
Účinnost jednotlivých kombinací řešení
Byly kvantifikovány různé formy výskytu uhlíku, nutrientů dusíku a fosforu, těžkých kovů, vybraných mikropolutantů (BTR; MPB; DCF, DEET, FCZ, IBU, bisfenol S atriklosan) atenzidy. Z hlediska odstraňování tenzidů vykazovali všechny varianty biofiltrů 2 a kombinací dob zdržení účinnost přes 99 %. Schopnost odstraňovat fosfor vykazovali pouze varianty biofiltrů 2 s 10 % obj. zastoupením biocharu. Varianty biofiltrů 2 s 5 % obj. zastoupení biocharu naopak fosfor do vody uvolňovali. Schopnost odstraňovat těžké kovy jako je měď, nikl a zinek byla u všech variant biofiltrů 2 relativně podobná. Co se nutrientů týče, dusík ve formě N-NHČ neboli amoniakální dusík z šedé vody byl efektivně odstraněn jen směsí s 10 % obj. obsahem biocharu a nižší saturaci na úrovní 30 %. Ostatní varianty N-NHC do vody naopak uvolňovali. Z hlediska dusičnanů byly velmi efektivní všechny kombinace koncentrací biocharu, úrovní saturace a dob zdržení. Obdobně tomu bylo z hlediska dusitanů, kde je zřejmé snížení účinnosti u varianty 10 % obj. biocharu, 30 % saturace a kratší doby zdržení po dobu 22 hodin. Celkový dusík byl pak nej efektivněji odstraňován při stejném nastavení jako v případě N-NEIC, ale všechny varianty biofiltrů 2 vykazovali poměrně dobré účinnosti v průměru přesahující 70 %. Snížení koncentrace fosfátů bylo nej efektivnější při využití 10 % obj. podílu biocharu a nižší úrovně saturace, a to 30 %. Naopak při aplikaci pouze 5 % obj. biocharu docházelo k vyplavování fosfátů při vyšší úrovni saturace, zejména 70 %. Záporné účinnosti, neboli vyplavování do vody, byly pak pro anorganický uhlík a fluoridy ve všech testovaných kombinacích.
Dále byly analyzovány organické sloučeniny hojně se vyskytující ve farmaceutických produktech nebo v čisticích prostředcích (BTR) nebo v plastových materiálech (bisfenol S). Jednalo se o benzotriazol neboli BTR, diethyltoluamid neboli DEET, diklofenak neboli DCF, flukonazol neboli FCZ, ibuprofen neboli IBU, bisfenol S atriklosan. Nicméně dvě analyzované látky: bisfenol
-5CZ 36709 UI
S a triklosan, byly na odtoku z biofíltru 2 pod mezí detekce, vzhledem k tomu, že detekční limity byly stanoveny na 125 ng/1 pro bisfenol S a 250 ng/1 pro triklosan. Všechny testované organické látky byly odstraňovány s účinností blízkou 78 % a více, a to pro všechny varianty uspořádání biofíltru 2. Zejména pak u biofiltrů 2 s obsahem biocharu 5 % obj. a 10 % obj. při 30 % a 70 % saturaci a při zdržení po dobu 22 a 72 hodin. Výsledky jsou uvedené na obr. 2.
Doporučení konkrétní varianty biofíltru 1 vycházeli ze znečišťujících látkách, které jsou v šedé vodě přítomny, a také na plánovaném využití předčištěné šedé vody. Přítomnost biocharu ve svrchní vrstvě 7 se pozitivně projevila zejména při odstraňování organických sloučenin jako jsou farmaka, těžkých kovů a tenzidů. Takto předčištěná voda je vhodná například na zalévání okrasných rostlin a další vegetace, která není určena ke konzumaci. Účinnost se při zvýšení obsahu biocharu ve svrchní vrstvě 7 půdy z 5 % obj. na 10 % obj. neprojevuje zásadní měrou a vzhledem k významné ceně biocharu lze doporučit obsah 5 % obj.
Průmyslová využitelnost
Zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody podle tohoto technického řešení lze využít zejména pro čištění odpadní šedé vody s obsahem farmak, nutrientů dusíku a fosforu, těžkých kovů a dalších polutantů. Tato předčištěná voda může být následně použita pro závlahu či jako užitková voda.
Claims (9)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Zařízení (1) pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody, zahrnující alespoň jeden biofiltr (2), obsahující náplň s biocharem a vytvořený jako válcová nádoba opatřená alespoň jedním vstupem (3) znečištěné šedé vody a alespoň jedním výstupem (4) vyčištěné šedé vody, vyznačující setím, že náplň biofiltru (2) zahrnuje spodní vrstvu (5) na bázi štěrku, na které je uspořádána prostřední vrstva (6) na bázi písku, na které je uspořádána svrchní vrstva (7) na bázi technogenní půdy s příměsí biocharu v koncentraci od 3 do 12 % obj., přičemž spodní vrstva (5), prostřední vrstva (6) a svrchní vrstva (7) jsou vzájemně od sebe odděleny vrstvou (8) propustného materiálu.
- 2. Zařízení (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že válcová nádobaje po vnitřním obvodu pláště opatřena vrstvou (8) propustného materiálu pro zabránění tvorby preferenčních cest toku šedé vody biofiltrem (2) při obvodu pláště.
- 3. Zařízení (1) podle nároku 2, vyznačující se tím, že vrstva (8) propustného materiálu je tvořena geotextilií.
- 4. Zařízení (1) podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že válcová nádobaje po vnějším obvodu pláště opatřena vrstvou (9) nepropustného materiálu pro zamezení průniku světla dovnitř válcové nádoby.
- 5. Zařízení (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že vrstva (9) nepropustného materiálu je tvořena materiálem vybraným ze skupiny: polykarbonát, polyvinylchlorid, polyethylen, polyetyltereftalát, keramický materiál.
- 6. Zařízení (1) podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že biochar je tvořen pyrolyzovanou smrkovou dřevní štěpkou.
- 7. Zařízení (1) podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že svrchní vrstva (7) je opatřena směsí luční vegetace ve složení jetel plazivý, jetel luční, jetel zvrhlý, jílek vytrvalý, lipnice luční, bojínek luční, kostřava luční, kostřava červená.
- 8. Zařízení (1) podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že spodní vrstva (5) na bázi štěrku má frakci 4 až 8 mm.
- 9. Zařízení (1) podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že prostřední vrstva (6) na bázi písku má frakci 0,1 až 4 mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40516U CZ36709U1 (cs) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | Zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40516U CZ36709U1 (cs) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | Zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ36709U1 true CZ36709U1 (cs) | 2022-12-16 |
Family
ID=84534579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40516U CZ36709U1 (cs) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | Zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ36709U1 (cs) |
-
2022
- 2022-11-24 CZ CZ2022-40516U patent/CZ36709U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhu et al. | Roles of vegetation, flow type and filled depth on livestock wastewater treatment through multi-level mineralized refuse-based constructed wetlands | |
| CN107540094B (zh) | 人工湿地污水处理系统 | |
| CN100595169C (zh) | 一种水净化回用生态系统 | |
| Shih et al. | The effect of water purification by oyster shell contact bed | |
| KR101218767B1 (ko) | 호기성 및 혐기성 분해반응을 통한 도시비점 오염물질 처리목적의 식생 습지 시스템 | |
| CN203768124U (zh) | 一种用于微污染水处理的生态滤池 | |
| KR20070109242A (ko) | 연못의 수질정화장치 | |
| CN110241906A (zh) | 雨水净化回用生物滞留系统 | |
| CN109626763A (zh) | 一种采用组合工艺净化湖泊水的系统及方法 | |
| US20100326904A1 (en) | Wastewater treatment | |
| CN111056700A (zh) | 用于微污染水体修复的新型复合湿地系统 | |
| CN204737846U (zh) | 一种处理农业面源污染的上升流垂直人工湿地系统 | |
| JP2005074407A (ja) | 水質浄化施設 | |
| CN105621786B (zh) | 一种处理农业面源污染的上升流垂直人工湿地系统 | |
| CN107364973B (zh) | 一种污水处理系统及其应用和污水处理方法 | |
| Feng et al. | Characteristics and applications of hybrid constructed wetlands for low-polluted water: Cased in Bagong River of the Yellow River Watershed, China | |
| CN211339184U (zh) | 基于钢渣陶粒填料生物滤池的生活污水一体化处理设备 | |
| KR100449138B1 (ko) | 고친수성 여재를 이용한 바이오필터 하수 및 오수 처리 방법 | |
| CN210737723U (zh) | 雨水净化回用生物滞留系统 | |
| KR100853452B1 (ko) | 철과 망간을 포함한 강변 여과수의 처리장치 | |
| CN107746156B (zh) | 一种人工湿地净化法雨水回用系统 | |
| CN110745951A (zh) | 一种兼具除磷去异味的生物滞留池 | |
| CZ36709U1 (cs) | Zařízení pro snížení antropogenní zátěže z šedé vody | |
| CN206318847U (zh) | 一种再生水景观水体的水质保持结构 | |
| CN106698590B (zh) | 一种生物培养与生物还原一体化的树脂再生厌氧微生物反应器及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20221216 |