CZ37267U1

CZ37267U1 - A device for removing organic micro-pollutants from water

Info

Publication number: CZ37267U1
Application number: CZ2023-41049U
Authority: CZ
Inventors: Jiří Bálek; Jiří Bc Bálek; Sylva Suchá; Sylva Ing Suchá; Jan Pozdíšek; Jan Ing Pozdíšek; Veronika Vinklářová; Veronika Bc Vinklářová; Břetislav Krňávek; Krňávek Břetislav Ing., Ph.D
Original assignee: Agrovýzkum Rapotín s.r.o; Fortex – AGS, a.s; Město Moravský Beroun
Priority date: 2023-06-06
Filing date: 2023-06-06
Publication date: 2023-08-31

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.In the registration procedure, the Industrial Property Office does not determine whether the subject of the utility model meets the conditions of eligibility for protection according to § 1 of Act. E. 478/1992 Coll.

Zařízení na odstranění organických mikro polutantů z vodyEquipment for removing organic micro pollutants from water

Oblast technikyField of technology

Řešení se týká zařízení na odstranění organických mikro polutantů z vody pomocí pokročilých oxidačních radikálových a sorpčních technologií (AOP).The solution concerns a device for removing organic micro-pollutants from water using advanced oxidation radical and sorption technologies (AOP).

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Na odstranění organických mikro polutantů z vod se v současnosti používají dvě koncepce.Two concepts are currently used to remove organic micro-pollutants from water.

Jednou jsou technologie vycházející z ultrafiltračních postupů. V tomto případě ale jde o odstranění uvedených látek z vody na jedné straně membrán a zvýšení koncentrace těchto látek na druhé straně membrán. Takže jde o technologie dělící a ne rozkládající.One is technologies based on ultrafiltration procedures. In this case, however, it is about removing the mentioned substances from the water on one side of the membranes and increasing the concentration of these substances on the other side of the membranes. So it is a technology that divides and not decomposes.

Druhou jsou technologie užívající postupy oxidační - rozkládající. Jedná se o technologie využívající oxidační procesy používající chlor, peroxid vodíku, ozon a UV záření v různých kombinacích. Jako nejúčinnější jsou považovány oxidační pochody využívající vysoce reaktivních hydroxylových radikálů, které se ale ve vodách používají jen v laboratorních podmínkách.The second is technologies using oxidation-decomposition procedures. These are technologies using oxidation processes using chlorine, hydrogen peroxide, ozone and UV radiation in various combinations. Oxidation processes using highly reactive hydroxyl radicals are considered the most effective, but they are only used in water in laboratory conditions.

Ani jedna varianta dosavadních způsobů čištění zejména odpadních vod nepřináší zcela uspokojivé výsledky, jak jsou připravované požadavky v EU.Not a single variant of the current methods of cleaning, especially wastewater, produces completely satisfactory results, as are the upcoming requirements in the EU.

Popis technického řešeníDescription of the technical solution

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení na odstranění organických mikro polutantů z vody, podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že je vytvořeno jako mobilní kompaktní jednotka z kontejneru, do kterého ústí vstup předčištěné vody z ČOV, který je spojen v diskovým filtrem, který je opatřen oplachem, diskový filtr je napojen na rozvaděč a elektrický pneumatický rozvaděč diskového filtru, za kterým je vzduchový kompresor, za diskovým filtrem je zákalová sonda, která je propojena s indukčním průtokoměrem, ústící do jednotky AOP, která je opatřena rozvaděčem s vlastní automatikou a hlášením poruch, přičemž jednotka AOP se skládá z koncentrátoru kyslíku s generátorem ozonu a směšovače ozonu s jednotkou UV, za jednotkou AOP se nachází jednotka UV, která je opatřena rozvaděčem taktéž s vlastní automatikou a hlášením poruch, a je napojena do akumulační nádrže, která je přes čerpadlo s vestavěným frekvenčním měničem propojena s plováčkovým vizuálním průtokoměrem osazeným ve výtlačném potrubí, přičemž plováčkový vizuální průtokoměr je napojen do pneumatické rozdělovací jednotky, která je spojena s automatickým tlakovým filtrem s aktivním uhlím a s tlakovým rukávovým filtrem, který ústí do výstupu vyčištěné vody do ČOV, přičemž pneumatická rozdělovací jednotka je propojena s elektrickým a pneumatickým rozvaděčem filtru s aktivním uhlím a oplachem, kdy oplach je sveden návratem zpět do ČOV, dále akumulační nádrž je spojena s recirkulací a potrubí recirkulace je osazeno recirkulačním čerpadlem s vestavěným frekvenčním měničem, dále je indukční průtokoměr na potrubí výtlaku před jednotkou AOP, přičemž v kontejneru je z obou stran umístěn ventilátor.The listed shortcomings are eliminated by the device for removing organic micro-pollutants from water, according to a technical solution, the essence of which is that it is created as a mobile compact unit from a container into which the inlet of pre-purified water from the WWTP opens, which is connected in a disk filter, which is equipped with a rinse, the disc filter is connected to the distributor and the electric pneumatic distributor of the disc filter, behind which there is an air compressor, behind the disc filter is a turbidity probe that is connected to an induction flow meter, which flows into the AOP unit, which is equipped with a distributor with its own automation and reporting malfunctions, while the AOP unit consists of an oxygen concentrator with an ozone generator and an ozone mixer with a UV unit, behind the AOP unit there is a UV unit, which is equipped with a switchboard also with its own automation and fault reporting, and is connected to the storage tank, which is via a pump with a built-in frequency converter connected to a float visual flow meter installed in the discharge pipe, while the float visual flow meter is connected to a pneumatic distribution unit, which is connected to an automatic pressure filter with activated carbon and a pressure sleeve filter that opens into the outlet of purified water to the WWTP, while the pneumatic distribution unit is connected to the electric and pneumatic distributor of the filter with activated carbon and rinsing, when the rinsing is led back to the WWTP, the storage tank is connected to the recirculation and the recirculation pipeline is fitted with a recirculation pump with a built-in frequency converter, there is also an induction flow meter on the discharge pipe in front of the AOP unit, while the container has a fan on both sides.

Zařízení podle technického řešení je charakterizováno tím, že aktivní uhlí v tlakovém filtru je ve formě granulí (GAU).The device according to the technical solution is characterized by the fact that the activated carbon in the pressure filter is in the form of granules (GAU).

Zařízení podle technického řešení je charakterizováno dále tím, že tlakový rukávový filtr je opatřen výměnnou textilní vložkou s oky 10 μm.The device according to the technical solution is further characterized by the fact that the pressure sleeve filter is equipped with a replaceable textile insert with 10 μm mesh.

Zařízení podle technického řešení je charakterizováno také tím, že kontejner je přepravní.The device according to the technical solution is also characterized by the fact that the container is transportable.

- 1 CZ 37267 U1- 1 CZ 37267 U1

Zařízení podle technického řešení pracuje tak, že voda zbavená makro znečištění je vedena na jednotku oxidačních procesů AOP využívající technologií na úpravu vody - ozon a UV systém. Vytváří tak v upravované vodě OH-radikály, které mají vysoký oxidační potenciál. Jednotka AOP umožňuje použití recirkulace, které umožní recirkulaci vody z akumulační nádrže zpět přes jednotku AOP a jednotku UV. Z jednotky oxidačních procesů AOP je voda vedena na jednotku UV, která slouží jako druhý reakční stupeň a současně jako pojistná technologie proti úniku zbytkového ozonu. Jednotka obsahuje nízkotlaké UV výbojky.According to the technical solution, the device works in such a way that the water freed from macro pollution is led to the AOP oxidation process unit using water treatment technology - ozone and a UV system. It thus creates OH-radicals in the treated water, which have a high oxidation potential. The AOP unit allows the use of recirculation, which will allow water from the storage tank to be recirculated back through the AOP unit and the UV unit. From the AOP oxidation process unit, water is led to the UV unit, which serves as the second reaction stage and at the same time as an insurance technology against residual ozone leakage. The unit contains low-pressure UV lamps.

Pro koncové dočištění vody je osazen automatický tlakový filtr s náplní aktivního uhlí. Náplň filtru tvoří granulované aktivní uhlí (GAU). Za filtrem s aktivním uhlím je osazen tlakový rukávový filtr pro záchyt případného prachového podílu z filtrační náplně GAU. Zařízení podle technického řešení využívá kombinaci technologií, které jsou založeny na použití ověřených způsobů pro odstranění nežádoucích zbytků léčiv, případně jiných mikro polutantů, a má tak synergické působení na čištění odpadních vod. Voda vycházející ze zařízení podle technického řešení je velice čistá, kvalitní a bezpečná pro přímé použití.An automatic pressure filter filled with activated carbon is installed for final water purification. The filter filling consists of granular activated carbon (GAU). A pressure sleeve filter is installed behind the filter with active carbon to capture any dust from the GAU filter cartridge. According to the technical solution, the device uses a combination of technologies that are based on the use of proven methods for removing unwanted drug residues, or other micro-pollutants, and thus has a synergistic effect on wastewater treatment. The water coming out of the device according to the technical solution is very clean, high quality and safe for direct use.

Velkou výhodou zařízení podle technického řešení je jeho snadná mobilita, neboť je umístěno v přepravním kontejneru a lze ho rychle a pohodlně přemísťovat podle potřeby.A great advantage of the device according to the technical solution is its easy mobility, as it is placed in a transport container and can be moved quickly and comfortably as needed.

Zařízení podle technického řešení bylo úspěšně původci vyzkoušeno v laboratořích přihlašovatelů a bude instalováno v červnu 2023 v Moravském Berouně, CZ, pro čištění odpadních vod města.The device according to the technical solution was successfully tested by the originator in the applicant's laboratories and will be installed in June 2023 in Moravské Beroun, CZ, for the treatment of the city's wastewater.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Zařízení podle technického řešení je schematicky znázorněno na přiloženém výkresu na obr. 1.The device according to the technical solution is shown schematically in the attached drawing in Fig. 1.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution

Příklad 1Example 1

Zařízení podle technického řešení je výhodně instalováno v přepravním kontejneru 2 jako samostatný technologický celek s využitím AOP a je mobilní.The device according to the technical solution is advantageously installed in the transport container 2 as a separate technological unit using AOP and is mobile.

Předčištěné vody z ČOV jsou čerpány vstupem 1 na automatický diskový filtr 5 se zpětným oplachem 6. Filtrace vody pomocí diskových filtrů 5, které jsou napojeny na rozvaděč 4, je založena na oddělení nečistot na bariéře ze sloupce plochých diskových filtrů 5 se strukturou, určující filtrační stupeň.Pre-purified water from the sewage treatment plant is pumped through inlet 1 to the automatic disc filter 5 with backwashing 6. Water filtration using disc filters 5, which are connected to the distributor 4, is based on the separation of impurities on the barrier from a column of flat disc filters 5 with a structure determining the filtration degree.

Během filtrace vody se uplatňuje i separační - hydro cyklonový efekt na částice anorganické povahy, čímž se prodlužují intervaly mezi čištěním diskového filtru 5, který je plně automaticky spojen s elektrickým a pneumatickým rozvaděčem 7a diskového filtru 5, za kterým je vzduchový kompresor 10. Za diskovým filtrem 5 je také zákalová sonda 8, která je propojena s indukčním průtokoměrem 9, ústící do jednotky AOP 11, která je opatřena rozvaděčem 12 s vlastní automatikou a hlášením poruch.During water filtration, a separation - hydro cyclone effect is also applied to particles of an inorganic nature, thereby extending the intervals between cleaning the disc filter 5, which is fully automatically connected to the electric and pneumatic distributor 7a of the disc filter 5, behind which there is an air compressor 10. Behind the disc filter the filter 5 is also the turbidity probe 8, which is connected to the induction flowmeter 9, which flows into the AOP unit 11, which is equipped with a switchboard 12 with its own automation and fault reporting.

Z diskového filtru 5 je voda vedena na automatickou jednotku AOP 11 využívající technologií na úpravu vody - ozon a UV systém. Vytváří tak v upravované vodě OH-radikály, které mají vysoký oxidační potenciál. Jednotka AOP 11 obsahuje koncentrátor 11a kyslíku s generátorem ozonu s možností plynulé regulace jeho výroby, směšovač 11b ozonu s vodou a UV jednotku se středotlakými UV lampami. Do vstupního potrubí jednotky AOP 11 je zaústěno potrubí recirkulace 16, které umožní recirkulaci vody z akumulační nádrže 15 zpět přes jednotku AOP 11 a jednotku UV 13.From the disk filter 5, the water is led to the automatic unit AOP 11 using water treatment technology - ozone and a UV system. It thus creates OH-radicals in the treated water, which have a high oxidation potential. The AOP unit 11 contains an oxygen concentrator 11a with an ozone generator with the possibility of continuously regulating its production, an ozone-water mixer 11b and a UV unit with medium-pressure UV lamps. A recirculation pipe 16 is connected to the inlet pipe of the AOP unit 11, which will allow the recirculation of water from the storage tank 15 back through the AOP unit 11 and the UV unit 13.

- 2 CZ 37267 U1- 2 CZ 37267 U1

Z jednotky AOP 11 je voda vedena na jednotku UV 13, která obsahuje nízkotlaké UV výbojky a samostatný rozvaděč UV 14 jednotky s vlastní automatikou a hlášením poruch.From the AOP 11 unit, water is led to the UV 13 unit, which contains low-pressure UV lamps and a separate UV 14 unit switchboard with its own automation and fault reporting.

Na jednotku UV 13 navazuje akumulační nádrž 15 sloužící pro vyrovnávání průtoků čerpaných vod a jako zásobní nádrž pro recirkulaci 16.The UV unit 13 is followed by an accumulation tank 15 serving to equalize the flow of pumped water and as a storage tank for recirculation 16.

Pro koncové dočištění vody je v zařízení podle technického řešení osazen automatický tlakový filtr 21 s náplní aktivního uhlí, nejlépe granulovaným (GAU). Do automatického tlakového filtru 21 je voda z akumulační nádrže 15 čerpána čerpadlem 18 s vizuálním plováčkovým průtokoměrem 19 osazeným ve výtlačném potrubí s vestavěným frekvenčním měničem, přičemž potrubí recirkulace 16 je osazeno recirkulačním čerpadlem 17. Plováčkový vizuální průtokoměr 19 je napojen do pneumatické rozdělovací jednotky 20 s vodou.According to the technical solution, the device is fitted with an automatic pressure filter 21 filled with activated carbon, preferably granulated (GAU), for final water purification. Water from the storage tank 15 is pumped into the automatic pressure filter 21 by a pump 18 with a visual float flow meter 19 fitted in the discharge pipe with a built-in frequency converter, while the recirculation pipe 16 is fitted with a recirculation pump 17. The float visual flow meter 19 is connected to the pneumatic distribution unit 20 with by water.

Náplň automatického tlakového filtru 21 je tvořena GAU se samostatným elektrickým a pneumatickým rozvaděčem 7b filtru 21 s aktivním uhlím.The filling of the automatic pressure filter 21 consists of a GAU with a separate electric and pneumatic distributor 7b of the filter 21 with activated carbon.

Za automatickým tlakovým filtrem 21 s GAU je instalován nerezový rukávový filtr 22 s výměnnou textilní vložkou s oky 10 μm. Tento filtr 22 slouží pro záchyt případného prachového podílu z automatického tlakového filtru 21 s náplní GAU. V kontejneru 2 o velikosti 3 x 6 m je z obou stran umístěn ventilátor 3.Behind the automatic pressure filter 21 with GAU, a stainless steel sleeve filter 22 with a replaceable textile insert with 10 μm mesh is installed. This filter 22 serves to capture any dust from the automatic pressure filter 21 with GAU filling. A fan 3 is placed on both sides in the 3 x 6 m container 2.

Dobře vyčištěná voda ze zařízení podle technického řešení vytéká výstupem 23 a oplachy 6 se návratem 24 vracejí do ČOV a tím dochází k recirkulaci vody v zařízení.According to the technical solution, the well-cleaned water from the device flows out through outlet 23, and the rinses 6 return to the sewage treatment plant through return 24, thus recirculating the water in the device.

Při čištění odpadní vody byly sledovány zejména hodnoty organických mikro polutantů, primárně byl sledován gabapentin a ibuprofen, které byly ve vstupním recipientu ČOV během roku variabilní v řádech setin až desítek pg/l. V současnosti není v ČR žádná platná legislativa pro maximálně povolený obsah léčiva v odpadních vodách.During wastewater treatment, the values of organic micro-pollutants were mainly monitored, primarily gabapentin and ibuprofen, which were variable in the order of hundreds to tens of pg/l in the WWTP inlet during the year. Currently, there is no valid legislation in the Czech Republic for the maximum permitted content of pharmaceuticals in wastewater.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Nové zařízení na odstranění organických mikro polutantů z vody najde uplatnění všude tam, kde je potřeba zajistit podstatné snížení organických mikro polutantů jako jsou léčiva, endokrinní disruptory, pesticidy a jiné organické látky vyskytující se v mikro množství ve vodách. Ty se z odpadní vody odstraní zejména použitím pokročilých oxidačních procesů AOP ve vodách. Velkou výhodou nového zařízení je jeho snadná mobilita, neboť je umístěno v přepravním kontejneru.The new device for removing organic micro-pollutants from water will find application wherever there is a need to ensure a substantial reduction of organic micro-pollutants such as drugs, endocrine disruptors, pesticides and other organic substances occurring in micro-amounts in water. These are mainly removed from wastewater using advanced oxidation processes of AOP in water. A big advantage of the new device is its easy mobility, as it is placed in a transport container.

Nové zařízení využívá kombinaci technologie používající OH radikály vznikající z ozonu použitím UV záření, ve spojení s druhým stupněm UV, pojistným reaktorem a filtrem s aktivním uhlím.The new facility uses a combination of technology using OH radicals generated from ozone using UV radiation, in conjunction with a second UV stage, a safety reactor and an activated carbon filter.

Seznam zkratek použitých v textuList of abbreviations used in the text

AOPAOP

GAU UV ČOVGAU UV CHOV

OH pokročilé oxidační procesy granulované aktivní uhlí ultrafialové záření čistírna odpadních vod hydroxidové radikályOH advanced oxidation processes granulated activated carbon ultraviolet radiation wastewater treatment plant hydroxide radicals

- 3 CZ 37267 U1- 3 CZ 37267 U1

Typy čar použitých na obr. 1 výstup vyčištěné vody z AOP ------------------------ vedení oplachu filtruTypes of lines used in Fig. 1 outlet of purified water from the AOP ----------------------- filter rinse line

........................ elektrický a pneumatický rozvod........................ electrical and pneumatic distribution

........................ potrubní spojení mezi jednotlivými komponenty........................ pipe connection between individual components

- - - - - - - - - - hranice kontejneru AOP- - - - - - - - - - AOP container boundary

-------------- hranice j ednotky AOP hranice j ednotlivých komponent zařízení-------------- unit boundaries AOP boundaries of individual equipment components

Claims

1 inlet of purified water from the WWTP

1 drawing

List of relationship tags:

1. A device for removing organic micro-pollutants from water, characterized by the fact that it is created as a mobile compact unit from a container (2) into which the inlet (1) of pre-purified water from the sewage treatment plant flows, which is connected by a disk filter (5), which is equipped with a rinse (6), the disc filter (5) is connected to the distributor (4) and the electric and pneumatic distributor (7a) of the disc filter (5), behind which is the air compressor (10), behind the disc filter (5) is the turbidity probe (8), which is connected to the induction flow meter (9), opens into the AOP unit (11), where the recirculation pipe (16) is connected to the inlet pipe of the AOP unit (11), the AOP unit (11) is equipped with a distributor ( 12) with its own automation and fault reporting, while the AOP unit (11) consists of an oxygen concentrator (11a) with an ozone generator and an ozone mixer (11b) with a UV unit, behind the AOP unit (11) there is a UV unit (13), which is equipped with a switchboard (14) also with its own automation and fault reporting, and is connected to the storage tank (15), which is connected via a pump (18) with a built-in frequency converter to a visual float flow meter (19) installed in the discharge pipe, while the float visual flowmeter (19) is connected to the pneumatic distribution unit (20), which is connected to the automatic pressure filter (21) with activated carbon and to the pressure sleeve filter (22), which flows into the outlet (23) of the purified water to the WWTP, while the pneumatic distribution unit (20) is connected to the electric and pneumatic distributor (7b) of the filter (21) with activated carbon and rinse (6), when the rinse (6) is led back to the WWTP through the return (24), then the storage tank (15) is connected to the recirculation (16) and the recirculation pipe (16) is equipped with a recirculation pump (17) with a built-in frequency converter, there is also an induction flow meter (9) on the discharge pipe in front of the AOP unit (11), while in the container (2) there is fan (3) located on both sides.

2 container

2. Device according to claim 1, characterized in that the activated carbon in the pressure filter (21) is in the form of granules.

3 fan

3. Device according to claim 1, characterized in that the pressure sleeve filter (22) is made of stainless steel and is equipped with a replaceable textile insert with 10 μm mesh.

4 switchboard

5 disc filter

6 rinses

7 and electric and pneumatic distributor of the disc filter

7 b electric and pneumatic filter distributor with active carbon

8 turbidity probe

9 induction flow meter

10 air compressor

11 AOP unit

11 and an oxygen concentrator with an ozone generator

11 b ozone mixer with UV unit

12 AOP unit switchboard with its own automation and fault reporting

13 UV unit

14 UV unit switchboard with its own automation and fault reporting

15 storage tank

4. Device according to claim 1, characterized in that the container (2) is transportable.

- 5 CZ 37267 U1 recirculation recirculation pump pump float visual flow meter pneumatic distribution unit pressure filter with activated carbon pressure sleeve filter outlet of cleaned water from AOP return of rinses to WWTP