CZ413397A3 - Způsob zpracování odpadního materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se obecně týká zlepšení způsobu ošetření odpadní vody a zejména metodologie ošetření odpadní vody využívající mikroorganizmy a prostředky pro kontrolu metabolické aktivity těchto mikroorganizmů v aktivovaném kalovém reaktoru s variabilním objemem, který je přetržitě provzdušňován a dekantován. Vynález se týká zejména způsobů kontroly metabolické aktivity dispergovaných rostoucích mikroorganizmů, které by přinesly uspokojivé výsledky pokud jde o odstranění uhlíku a uhlíkatého materiálu (měřeno COD, BOD a TOC) , odstranění dusíku (měřeno TKN, NH₃-N, NO₂-N, NO3-N) a odstranění fosforu (měřeno P0₄) z odpadní vody regulací dodávky kyslíku, v závislosti na naměřené spotřebě kyslíku biomasou obsaženou v nádrži reaktoru, a zařízení k provádění těchto způsobů. Vynález nachází uplatnění zejména při zpracování odpadních vod vznikajících v domácnostech, odpadních vod vznikajících v průmyslu nebo směsí obou těchto typů. Vynález se zaměřuje zejména na maximalizaci odstraňování biologicky degradovatelných materiálů obsažených ve vodě pomocí mikroorganizmů, přičemž tato maximalizace se realizuje optimalizací metabolické aktivity mikroorganizmů, které se použijí v jednokrokovém kalovém reakčním způsobu.

Dosavadní stav techniky.

Je třeba si uvědomit, že v celkovém biologickém společenství, které je zapotřebí udržet v reaktoru, by měly

·· ·· • · · • ·

• · · • · · · existovat alespoň čtyři hlavni druhy nebo rodiny mikroorganizmů. Těmito mikroorganizmy jsou mikroorganizmy, které zpravidla vyvolávají selektivní odstranění sloučenin uhlovodanového typu, mikroorganizmy, které zpravidla oxidují dusíkové sloučeniny na dusičnanový dusík, mikroorganizmy, které zpravidla denitrifikuji dusičnan na plynný dusík a mikroorganizmy, které se zpravidla podílejí na obohacování biologického fosforu a na celkové hydrolýze degradovatelných těkavých pevných látek, ze kterých takto vzniká rozpustný, degradovatelný substrát. Společenství tvořící biomasu může obsahovat až 20 000 druhů mikroorganizmů.

Ačkoliv bude vynález popsán s důrazem na zpracování průmyslové odpadní vody a odpadní vody z domácností a na metodologii těchto zpracování je zřejmé, že se neomezuje jen na tyto aplikace a lze ho využít při zpracování libovolného typu biologicky degratovatelné odpadní vody a libovolného typu odpadu obsahujícího vodu nebo odpadu obsahujícího specifický druh nečistot nebo zde popsaných kontaminujících látek.

Konvenčně aktivované kalové zpracování vyžaduje detailní informace o kalové aktivitě, na jejichž základě lze řídit zpracovaní tak, aby se dosáhlo požadovaných výsledků. Potřebné informace poskytnou v daném oboru známé analýzy, zpravidla analýza BOD (celková), COD (celková), BOD (rozpustný), COD (rozpustný), TKN, ORG-N, NO3-N, otrhofosforečnanu, celkového fosforečnanu, pH a alkalinity jak přítoku, tak odtoku. Měření prováděná přímo v nádrži reaktoru zahrnují měření koncentrace rozpuštěného kyslíku, koncentrace směsi pevných látek suspendovaných v kapalině, koncentrace směsi těkavých pevných látek suspendovaných v kapalině, objemu usazeného kalu, degradovatelné frakce

biomasy (pomocí aerobního trávení biomasy v průběhu 28 dní) . Pro automatickou kontrolu a řízení jediného aktivovaného kalového reaktoru s variabilním objemem, které by vedlo k dosažení vysoké úrovně odstranění uhlíku, dusíku a fosforu bez zvyšování objemu kalů, se použijí prosté parametry, jakými jsou potenciální spotřeba kyslíku (POUR) a okamžitá spotřeba kyslíku.

Vynález se týká základního aktivovaného kalového reaktoru pro zpracování odpadní vody, který je konfigurován pro dokonalé směšování. Přestože výhodné provedení používá vsádkový způsob využívající přetržitě provzdušňovaný a dekantovaný reaktor s variabilním objemem, lze popsanou technologii rovněž aplikovat na způsob využívající nepřetržitě provzdušňovaný reaktor s konstantním objemem, určený pro dokonalé směšování. Klíčovými slovy jsou vsádkově plněný, přerušovaně provzdušňovaný, dokonale směšuj ící a nádrž reaktoru. V rámci vynálezu lze použít řadu aktivovaných kalových reaktorů propojených pomocí potrubí nebo jiných prostředků, případně doplněných prostředky pro přerušení proudění mezi jednotlivými reaktory. Poslední reaktor v každé řadě reaktorů je označen jako hlavní reaktor, z něhož odtéká biologicky ošetřený odtok. V daném oboru je známo, že reaktor může mít formu kalojemů se sešikmenými stěnami, přičemž těmito stěnami jsou pórovité, cementem stabilizované stěny nebo cementové zádržné stěny, nebo formu konvenční nádoby se zpevněnými cementovými stěnami nebo formu strukturní ocelové nádoby. I když mohou být výhodně různé tvary a rozměrové poměry nádrží je důležité říci, že způsobem podle vynálezu může pracovat nádoba s libovolným geometrickým tvarem (čtvercová, obdélníková nebo kruhová).

• · · · · · · • · · · · · · • · · · · · · ·· ··· · · ♦ • · ♦ · · · ···· · · · · ···

Odborníkům v daném oboru je známo, že pro dosaženi uspokojivé biologické nitrifikace a denitrifikace a pro zvýšeni množství biologicky odstraňovaného fosforu je třeba dodržet celou řadu reakčních podmínek. Zejména nitrifikačni reakce vyžaduje odpovídající dodávku anorganického uhlíku.

Odstranění fosforu biologickými prostředky vyžaduje selektivní reakční podmínky, které jsou nezbytné pro život mikroorganizmu. Mezi tyto požadavky patří substrát obsahující těkavé mastné kyseliny, častěji označovaný jako snadno degradovatelný rozpustný substrát. Kromě toho vyžaduje reakční podmínky, které představuje cyklicky se měnící, tzv. oxické, a anaerobní prostředí. V případě použití těchto výrazů je třeba podmínky ještě dále podrobněji definovat, například stupněm anaerobicity, která spouští určité biologické reakce. Nepřítomnost kyslíku a dusitanu-dusičnanu není v současné terminologii dostatečná definice pro popis anaerobního prostředí, za něhož bude probíhat biologické odstraňování fosforu. Další anaerobní reakční podmínky vyžadují v případě, že se aplikují na fázové aktivované kalové zpracování, přesnější definici přičemž oxické, anoxické a anaerobní reakční podmínky lze realizovat na jediné kalové kultuře relativně jednoduchou manipulací náplní a sekvencováním provzdušněni.

Selektivní tlaky jsou dosaženy vystavením kultury tlakům způsobeným vysokým obsahem acetátového substrátu za sekvencovaných anaerobních, anoxických a oxických reakčních podmínek. Nepřítomnost dusičnanu a hodnota koncentrace rozpuštěného kyslíku nejsou dostatečné pro definování anaerobních podmínek, které způsobí, že příslušné druhy mikroorganizmů uvolní svůj obsah polyfosforu. V současnosti je běžné popisovat vhodné reakční podmínky pomocí oxidačně redukčniho potenciálu surové kapaliny (hodnota EMF označuje

standardní elektrodové měření za použití referenční elektrody, tvořené vodíkem nebo chloridem stříbrným). Tato hodnota musí být pro zajištění stupně definovatelné anaerobicity, která zajisti fosfát uvolňující mechanizmus, silně záporná (-150 mV, vodíková referenční elektroda).

Ukázalo se, že pokles hodnoty oxidačně redukčního potenciálu směrem od kladných (oxidačních) podmínek k negativním (redukčním) podmínkám je přímo úměrný metabolické aktivitě biomasy při spouštěcím oxidačněredukčním potenciálu.

Stejná metabolická aktivita je funkcí množství reziduálních intracelulárních zásobních sloučenin udržovaných v kultuře. Biomasa, mající vysokou hodnotu spotřeby kyslíku v oxidačním prostředí, dosáhne rychleji zápornějších hodnot oxidačně redukčního potenciálu v případě, že se oxidační reakční složka (kyslík) odstraní. Biomasa mající nižší hodnotu spotřeby kyslíku, bude tedy snižovat svůj oxidačně redukční potenciál pomaleji. Biologické uvolňování fosforu bude probíhat při hodnotě, která je přibližně o 250 mV kladnější než hodnoty, které odpovídají redukci síranu na sulfid. Při použití dalších konvenčních zpracování za konstantního objemu je nezbytné rovněž definovat hydraulický retenční čas jako prostředek, zajišťující vhodné reakční podmínky. Na základě výzkumu pokusů a omylů bylo nalezeno rozmezí parametrů týkajících se uvedeného způsobu, přičemž pro specifikaci reakčních podmínek, které zajistí spolehlivé a kontinuální požadované provozní výsledky, se použila hodnota okamžité spotřeby kyslíku v biomase obsažené v jediném kalovém reaktoru. Aplikace těchto kontrolních parametrů na provoz výhodného provedení poskytne způsob, který bude lacinější než obecně přijaté konvenční metody a který bude mnohem jednodušší, pokud jde o řízení a provádění tohoto způsobu. Základní • · parametr se týká celkové úrovně aktivity biomasy, kterou lze odvodit na základě měření okamžité spotřeby kyslíku (OUR) a potenciální spotřeby kyslíku (POUR) touto biomasou. Provozní kontrola, používající tyto parametry, umožní použít nastavené hodnoty, které umožní spolehlivě odstranit nečistoty a živiny a současně produkovat biomasu, která má vynikající separační vlastnosti pokud jde o separaci pevných látek a kapaliny.

Cílem vynálezu je tedy poskytnutí způsobu zpracování odpadů, který bude řešit alespoň jeden z problémů současně používaných metod a zařízení, a který by přesněji monitoroval provozní podmínky a parametry, související s účinností biomasy, například spotřebu kyslíku včetně potenciální spotřeby kyslíku.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je poskytnutí způsobu zpracování odpadu využívajícího kontrolovanou metabolickou aktivitu mikroorganizmů biomasy, obsahující odpad k odstraňování zvolených složek odpadu před likvidací zpracovaného odpadu, přičemž tento způsob je charakteristický tím, že zahrnuje monitorování alespoň jedné hodnoty spotřeby kyslíku biomasou na jehož základě se určí množství kyslíku, které je třeba dodat do biomasy, a monitorování doby, po kterou je biomasa okysličována, jehož cílem je zachovat předem stanovenou míru spotřebu kyslíku, která umožňuje odstranění zvolených složek.

Vynález se týká dimenzování aktivovaného kalového reaktoru (reaktorů), způsobu jejich provozu a automatické optimalizace množství kyslíku dodávaného do reaktoru • · ··· ♦ • · · ·· · • · ·« ·· • · · · ♦· • · · ♦· ···· · ·· · · (reaktorů), konkrétně optimalizace velikosti dávky a doby aplikace na základě sledováni metabolické aktivity biomasy v hlavním reaktoru. Tato metabolická aktivita je sledována ve formě okamžité spotřeby kyslíku biomasou v hlavním reaktoru ke konci nebo na konci provzdušňovací sekvence. Po přerušení dodávky vzduchu do hlavního reaktoru zůstane obsah reaktoru ještě alespoň 10 minut v pohybu, přičemž přirozený mísící pohyb se spolu s časem postupně ustaluje. Hodnoty koncentrace rozpuštěného kyslíku se sledují a monitorují v intervalech 10 nebo 20 sekund. Pro sestavení křivky, která by nejpřesněji vyjadřovala počáteční pokles koncentrace rozpuštěného kyslíku a tedy nominální hodnoty okamžité spotřeby kyslíku, se odečítá a matematicky zpracovává minimálně 10 hodnot. Tato data, která se vynášejí do grafu v závislosti na cyklickém objemu, volumetrickém zatížení, se týkají měření míry aktivity a maximální koncentrace rozpuštěného kyslíku, monitorovaných v průběhu cyklu. Rovněž se zaznamenává rychlostní profil ventilátoru a koncentrace rozpuštěného kyslíku. Vynález se týká údržby biomasy (směsové kultury mikroorganizmů) mající volitelnou biologickou účinnost, která se měří na základě její spotřeby kyslíku, frakce těkavých suspendovaných pevných látek a frakce degradovatelných těkavých suspendovaných pevných látek, které budou definovány později, pomocí optimalizace přívodu kyslíku. Čidlo pro měření rozpuštěného kyslíku měří míru spotřeby kyslíku biomasou in šitu a naměřená hodnota se použije pro kontrolu a regulaci přívodu kyslíku z čerpadla nebo kompresoru určeného pro vhánění vzduchu do reaktoru. U výhodného provedení reakční podmínky v hlavním reaktoru tvoří různé sledy odvzdušnění a provzdušnění. Provzdušňovací sekvence bude zpravidla kontinuální a bude probíhat v době, kdy se • · do nádrže (nádrži) přivádí nezpracovaná odpadní voda. Potom se provzdušňování ukončí a dojde k usazení biomasy v hlavním reaktoru a k následnému odstraněni čiré supernatantové kapaliny z hlavního reaktoru. Jakmile se ukončí odstraňování odtoku, opět se do reaktoru začne zavádět vzduch a nezpracovaná odpadní voda a celý cyklus se opakuje. Tento cyklus může zpravidla trvat 4 hodiny, přičemž provzdušňování trvá zpravidla 2 hodiny. Nicméně je možné použít i další časové kombinace. Během cyklu se provedou dvě měření. První měření stanovuje pokles koncentrace rozpuštěného kyslíku v průběhu počátečních minut po ukončení provzdušňování. Lze odečíst i další mezihodnoty související s množinou provzdušňovací sekventace. Druhá hodnota se měří v okamžiku, kdy se opět spustí přívod vzduchu, při kterém přitéká do reaktoru nebo části reaktoru maximální proud kyslíku a po předem nastavený čas (to je proměnná, která se nastavuje pro každé zařízení a to ne příliš často pomocí kalibrační metody). Změna koncentrace rozpuštěného kyslíku (d0₂)/dt roste a klesá a způsob, kterým se biomasa usazuje d(MLSS)/dt, jsou proměnné, ve kterých 0₂ označuje koncentraci rozpuštěného kyslíku a (MLSS) označuje prostou koncentraci aktivovaného kalu. Obě tyto proměnné se mění v závislosti na čase jakmile se zastaví zavádění vzduchu do nádrže. Podobně se tyto parametry mění v závislosti na čase během počáteční periody provzdušňování. U výhodného provedení vynálezu je hlavní reaktor systému opatřen rozptylovými mřížkami a přívodním potrubím, které poskytují více než jednu reakční zónu v níž dochází v důsledku zavádění vzduchu k účinnému promíchávání. Minimálně jedna část hlavního reaktoru bude na začátku provzdušňovací sekvence provzdušňována. Biomasa z této směšovací zóny, provzdušňované na počátku ·· provzdušňovací sekvence, se použije koncentrace kyslíku (přírůstku U výhodného jednotlivé provedení, provzdušňovací možné časově sekvence.

zvolit

U těch provzdušnění.

mřížkovou sestavu ke stanovení míry změny kyslíku) provedení mřížkové na začátku se stejných pro j edinou dosáhne vynálezu je zóny která mají výsledků provzdušňováním celého objemu hlavního reaktoru.

Část vynálezu spočívá v měření míry spotřeby kyslíku uvnitř nádrže, jehož úkolem je stanovit množství kyslíku, které je třeba dodat do biomasy a dobu trvání periody provzdušňování, potřebné pro udržení nastavené spotřeby kyslíku, která zase určuje reakční podmínky pro zpracování odpadní vody vsádkovou využívající jediný kalový kontrola jsou pouze jednou jednokrokovou technologií reaktor. Nicméně měření a částí vynálezu. Zpracování v nádrži reaktoru, které je popsáno jako výhodné provedeni, úzce souvisí s tímto měřením. Odborníkům v daném oboru je známo, že příliš dlouhé provzdušňování hlavního reaktoru v postupných sekvencích rychle povede ke ztrátě metabolické aktivity biomasy obsažené v tomto reaktoru a následné neschopnosti této biomasy správně denitrifikovat a odstraňovat fosfor.

Dlouhodobé provzdušňování biomasy rovněž povede k redukci vločkové agregace a tedy k nežádoucímu zvýšení koncentrace pevných látek suspendovaných v odtoku.

Kontinuální provoz přestárlého kalu bude mít podobný dopad. Měření míry spotřeby kyslíku biomasou se použije pro vymezení rozsahu provozního stáří kalu.

Stručný popis obrázků

Vynález bude nyní podrobněji popsán pomoci příkladů a v něm obsaženým odkazům na doprovodné výkresy, na kterých:

obr. 1 schematicky znázorňuje jednu formu reaktoru podle vynálezu u které je jediný reaktor rozdělen na dvě oddělení;

obr. 2 schematicky představuje další formu reaktoru podle vynálezu, mající jednu nádrž s hlavním reaktorem a samostatnými pomocnými reaktory;

obr. 3 schematicky znázorňuje vločkovací anoxickodenitrifikační model použitý v rámci vynálezu;

obr. 4 znázorňuje graf závislosti spotřeby kyslíku na poměru koncentrace snadno degradovatelného rozpustného substrátu a koncentrace účinných mikroorganizmů;

obr. 5 schematicky znázorňuje graf, zobrazující oxické, anoxické a anaerobní reakční podmínky vyjádřené jako naměřený oxidačně redukční potenciál objemové fáze; a obr. 6 (a) až 6 (g) schematicky znázorňují alternativní formy reaktoru, mající různé uspořádání přívodních otvorů a výpustních otvorů včetně vícebodového přítoku a odtoku.

I když je zřejmé, že reakční provedení může mít celou řadu forem, bude nyní pro účely vysvětlení vynálezu použito jednoduché provedení.

Obr. 1 schematicky znázorňuje jednu z forem jednoduchého nádržového reaktoru podle vynálezu. Reaktor na obr. 1 je znázorněn v řezu, příčka, nebo-li dělící stěna

rozděluje nádrž reaktoru vymezenou stěnami 1 alespoň na dvě reakčni zóny 2 ^a £· Tyto reakční zóny vzájemně propojuje sdílená tekutina, přičemž toto propojení je realizováno pomocí trubek nebo pomocí částečně otevřené plochy, vytvořené zavedením dělící příčky. Prostředek na rozptýlení vzduchu pro reaktivní oxidační složku, výhodně mřížka membránových difuzérů 5, přijímá proud stlačeného vzduchu z mechanického motoru 6i. Prostředek pro přepravu obsahu zóny £ hlavního reaktoru využívá regulační přepravní čerpadlo pro uvedení tohoto obsahu do kontaktu s přívodním proudem odpadu, přiváděným potrubím 11, a pro dopravu této směsi do reakční zóny j3. Spodní hladina vody je označena vztahovou značkou _8 a horní hladina vztahovou značkou Ί_. Zatímco dochází k proudění v potrubí 10 a 11, tj. zatímco stoupá hladina vody z úrovně spodní hladiny 8. na úroveň horní hladiny Ί_, probíhá u tohoto provedení provzdušňování. Jakmile je tato sekvence ukončena, zastaví se provzdušňování, čímž se ukončí míšení a přeprava kyslíku a dojde k usazení míchaných pevných látek a ke vzniku supernatantové čisté kapaliny nad vrstvou usazených pevných látek. Ve vhodném okamžiku se aktivuje dekantér a dojde k odstranění volumetrické hloubky tekutiny, ležící mezi hladinami 8_ a J_. U tohoto provedení může být přítok 11 kontinuální nebo přerušovaný, přičemž odtok je díky provozu dekantéru 9 nutně diskontinuální. Čidlo 12 pro stanovení koncentrace rozpuštěného kyslíku je umístěno buď uvnitř zóny £ hlavního reaktoru nebo uvnitř potrubí 14, vedoucího biomasu z hlavního reaktoru do přítoku 11. Zařízení 13, které lze použít pro monitorování koncentrace biomasy v nádrži (směs pevných látek suspendovaných v kapalině) lze použít u výhodného provedení. Pro automatické kalové čištění odpadů lze rovněž použít vnitřní detektor 15 kalového mraku. Dvoupodlažní difúzní mřížkové sestavy 16 a 17 jsou tvořeny více než dvěmi spádovými trubicemi opatřenými ventily. Je zřejmé, že nádrž hlavního reaktoru může být opatřena více než dvěmi spádovými trubicemi opatřenými ventily v závislosti na celkovém obsahu nádrže reaktoru a dosahu prostředků, určených pro difúzní míšení a přepravu kyslíku. U jednotlivých provedení reaktoru se použije buď selektivní provzdušňování určitých oblasti nebo

provzdušňování	celé	oblasti.
Provedení	reaktoru (reaktorů) podle	vynálezu
znázorněné na	obr.	2 má podobné	součásti jako	reaktor
znázorněný na	obr.	1, přičemž pro	identifikaci podobných
znaků reaktoru	j sou	použity stejné	vztahové značky.

Vynález se týká metodologie zpracováni odpadních vod a prostředků pro řízení celkové metabolické aktivity dispergovaných růstových mikroorganizmů uvnitř jediné kalové hmoty, která je potřebná pro dosažení požadovaných výsledků při souběžném odstraňování uhlíkatých sloučenin (měření COD, BOD a TOC) , dusíku (měření TKN, NH3-N, NO2-N a N03-N) a fosforu (měření P0₄) z odpadní vody během vymezeného časového úseku opakujících se cyklických zpracovatelských operací. Vynález se týká prostředku pro měření spotřeby kyslíku v nádrži a pro regulaci přívodu kyslíku, které jsou potřebné pro udržení stanoveného režimu reakčních podmínek, umožňujících odstranění uhlíku a/nebo dusíku a/nebo účinnější odstranění biologického fosforu pomocí jednokrokového kalového zpracování používajícího jedinou nádrž. Tyto reakční podmínky jsou závislé na nastavené hodnotě spotřeby kyslíku, která určuje životnost mikrobiální populace při nastaveném provozním stáří kalu, a jsou stanoveny na základě usazováni tohoto kalu. Odpadní vodou může být v podstatě odpadni voda z domácností nebo průmyslová odpadní voda nebo směs obou těchto typů odpadních vod.

Odpadní voda vznikající v domácnostech je odpadni voda, která obsahuje zejména lidský odpad (fekálie, moč), odpadní vodu vznikající při koupání, praní a přípravě jídla. Průmyslová odpadni voda je zejména odpadní voda, která vzniká při výrobě produktů a zejména odpadní voda, která je biologicky degradovatelná. Technologie, používající pro čištění odpadních vod reakce dispergovaného růstového mikrobiologického materiálu, jsou v literatuře dobře popsány viz například:

Quirk T., Eckenfelder W. W. a Goronszy M. C., „Activated Sludge; State-of-the-Art. Critical Reviews

in Environmental	Control, CRC	Press sv. 15,	2. vydáni,
1985.
Eckenfelder	W.	Wesley,	Jr.	„Industrial	Wastewater
Treatment 1	McGraw	Hill,	1991.
Eckenfelder	W.	Wesley,	Jr.	„Principles	of Water

Quality Management C.B.I. Publishing Company, lne.,

1980.

Výše uvedené dokumenty popisují frakční složky odpadní vody a uvádějí, že relativní frakce těchto složek v průmyslových odpadních vodách a v odpadních vodách z domácností mohou být odlišné. Je třeba vzít v úvahu, že tyto frakce existují a jejich relativní hodnoty mohou mít dopad na metodologii použití vynálezu a provozní konfiguraci způsobu podle vynálezu.

44 ·· 4 44 44 • · · · · ·· · · · · • 444 · · · · · ♦· • · 4 4 4 · 4 4 4 4 4 4 4

Je třeba vžit v úvahu, že odpadni vody zpravidla obsahuj i rozpustné a nerozpustné složky, které zahrnuj i snadno degradovatelné rozpustné biologické látky;

degradovatelné rozpustné organické látky, jejichž degradace neprobíhá tak rychle; nedegradovatelné rozpustné organické látky; snadno hydrolyzovatelný a degradovatelný částicový substrát; pomalu degradovatelný částicový substrát a nedegradovatelný částicový substrát. Tyto substráty, jejich relativní koncentrace a jejich relativní koncentrace v závislosti na dalších složkách, například na TKN, NH3-N,

NO3-N, celkovém fosforu a orthofosforu, mohou mít velký vliv na množství a generování určitých dispergovaných druhů růstových mikroorganismů.

* Goronszy M. C. a Eckenfelder W. W. , „The rate of the degradation of primary solids in activated sludge plants Proceedings Water Pollution Control Federation Conference, Toronto, Canada, říjen 1991.

Metodologie zpracováni odpadních vod metodou aktivovaného kalu, tj. dispergovaným růstem mikroorganizmů, zpravidla zahrnuje vytvoření oxického, anoxického a anaerobního reakčního prostředí a mechanismy určené pro snižování koncentrace organických sloučenin (měřeno pomocí BOD, COD a TOC), dusíku a fosforu, díky kterým dochází k přenosu energie, včetně elektronových akceptorů, (viz obr. 5).

Tyto režimy zpracování lze zpravidla popsat za použití koncentrace rozpuštěného kyslíku, dusitanového a dusičnanového dusíku, síranu a fosforečnanu a za použití hodnoty oxidačně-redukčního potenciálu (ORP), vztaženého ke standardní dusíkové elektrodě. Kladné hodnoty ORP zpravidla označují oxidační podmínky, zatímco záporné hodnoty ORP ·· ·· ·« · ·· ·· • 4 4 4 4 4 4 4 4 44 ··· 4 4 4 4 444

444 4 4 4 44444

444444444 • 444 44 44 444 4444 zpravidla označují redukční podmínky. I když není definován vztah mezi ORP a koncentraci rozpuštěného kyslíku, způsobí přívod kyslíku, jako chemický zdroj kyslíku, posunuti hodnoty oxidačně redukčního potenciálu ke kladnějším hodnotám. Teplota může ovlivnit relativní hodnotu ORP a relativní hustotu mikroorganizmů. Zejména odstraněni uhlíkatých sloučenin a TKN sloučenin vyžaduje aerobní podmínky; odstranění NO3-N a NO2-N vyžaduje anoxické až anaerobní podmínky; odstraněni fosforu vyžaduje cyklické vystaveni biomasy nebo specifických frakci biomasy v provzdušňované nádrži oxickým, anoxickým a anaerobním podmínkám; pro dosaženi reakčnich podmínek (ORP se pohybuje přibližně v rozmezí od 50 mV do -150 mV, vztaženo k vodíkové referenční elektrodě) , které umožni všem zpracovatelským reakcím proběhnout. Pochopeni jednotlivých mechanizmů je důležité pro dané zpracovatelské výsledky, ale nikoliv pro popis výhodného provedeni vynálezu.

Stačí pouze uvést, že zde použité režimy využívají soubor technických dat, která jsou nezbytná pro odstraněni již popsaných složek v jediné kalové nádrži. Jako typická odpadni voda v domácnosti se použily odvážené 24 hodinové vzorky, ve kterých bylo naměřeno až 1 000 mg/1 COD, až 80 mg/1 TKN a až 15 mg/1 fosforu.

TABULKA 1

Koncentrace zvolených složek v územních odpadních vodách

Složka	Koncentrace (mg/1), vztaženo k hodnotě znečištění odpadní vody
	Silné	Střední	Slabé
(a) BOD	400	220	110
(b) COD	1000	500	250
(c) SS	350	220	100
(d) Dusík
Celkem	85	40	20
Organický	35	15	8
Ve čpavku	50	25	12
V dusitanu	0	0	0
V dusičnanu	0	0	0
(e) Fosfor
Celkem	15	8	4
Organický	5	3	1
Anorganický	10	5	3
(f) Alkalinita (jako CaCOg)	150	100	50

Relativní množství uhlíku, dusíku a fosforu uvedená v tabulce I se značně liší od množství, která vyžaduje normální biologický růst. Tuto disproporci odráží proporcionální množství uhlíku a dusíku, stanovená empirickou analýzou buněčného materiálu - Ο₅Η₇ΝΟ₂ - a skutečnost, že buňky obsahují přibližně 1 až 2 hm. % fosforu. To znamená, že při krátké dodávce odpadu se do systému dostane podstatně vyšší množství uhlíku v porovnání s množstvím dusíku a fosforu (viz tabulka 2), což je nepříznivé pro usazování odpadu. Navíc přibližně 50 % organického uhlíku je za těchto podmínek při biologickém zpracování zoxidováno na CO2.

« ·	··	·· ·	··	··
• ·		•	•	··	* «	•		•
•	• ··	• ·	•	•	• ·		··
	• ·	• ·	•	•	• »*·	•		9
•	• ·	•	•	•	*	•		•
··*·	··		··	··*			··

Dusík a fosfor, pokud jsou obsaženy v přebytku oproti biologickým požadavkům, zpravidla zůstanou v biologicky zpracovaném odpadu. Forma, ve které se tyto živiny nacházejí v daném odpadu, se může podstatně lišit od formy, ve které se nacházely v nezpracovaném přítokovém proudu.

Dusík je v surové odpadní vodě přítomen zejména jako organický dusík a čpavek, což je výsledek hydrolýzy močoviny a ta představuje hlavní složku moči. Při biologickém zpracování se část dusíku zabuduje do nové buňky a tento dusík je odstraněn jako biologický kal, zatímco většina zbývajícího dusíku může mít formu čpavku nebo, v závislosti na provozních podmínkách, formu dusičnanu a v menším rozsahu dusitanu. Část organického dusíku je rovněž obsažena v odtoku.

TABULKA 2

Nerovnováha živin ve středně znečištěné územní odpadní vodě

Složka	Relativní poměr živin
	Uhlík (mg/1)	Dusík (mg/1)	Fosfor (mg/1)
Typická biomasa (C5H7NO2, & p = N/s)	60	14	2,8
Odpadní voda	BODS = 220 BOD uit = 323 c = 120	NH4-N = 25 Org.-N - 15 Celkový N = 40	10
Spotřeba při buněčném růstu (čistý výtěžek = 0,5) g uhlíku v buňce/g uhlíku v odpadu	60	14	2,8
Zbytková koncentrace v odtoku (mg/1)		26	7,2
Celkové odstranění (96)	100 %	35 %	28 %

Fosfor je přítomen v surové, nezpracované odpadní vodě ve dvou hlavních formách, organické a anorganické. V nezpracovaných odpadních vodách se ve skutečnosti nachází mnoho forem fosforových sloučenin a to buď v roztoku nebo v suspenzi. Anorganické rozpuštěné formy tvoří zejména orthofosforečnany a kondenzované fosforečnany, zatímco rozpuštěné organické formy představují organické orthofosforečnany.

Jeden ze specifických mechanizmů se zaměřuje na vytvoření reakčních podmínek, které maximalizují počáteční rychlost odstraňování a skladování snadno degradovatelné rozpustné frakce přítokového proudu odpadní vody, zaváděné do zpracovatelského zařízení. Zpracovatelské zařízení je zde popsáno jako prostředek pro příjem odpadní vody, jako prostředek pro uvedení přítokového proudu odpadní vody do kontaktu s průmyslově aktivovanými mikroorganizmy, jako prostředek pro udržení odpadní vody v kontaktu s degradačními mikroorganizmy a jako prostředek pro separování zpracované vody od degradačních mikroorganizmů. Provozní rozsah se týká generování nebo přítomnosti dostatečné koncentrace účinných mikroorganizmů (Xo) potřebné pro rychlý kterých dochází k průběh přenosu rozpustného substrátu vody, který se dostane do (So) enzymatických reakcí, při snadno degradovatelného přítokového proudu odpadní bezprostředního kontaktu se zmíněnými mikroorganizmy, do bakteriální kultury a který je následně doprovázen generováním PHB, glykogenu a/nebo dalších meziproduktů (zásobních sloučenin) v buněčné struktuře reakčních mikroorganizmů a posléze generováním glykokalyxu (koagulační polysacharidová sloučenina). Přenos substrátu z kapalné fáze do pevné fáze vyžaduje dodávku energie. Za měřitelných oxických reakčních podmínek se • · rychle zvyšuje poptávka po rozpuštěném kyslíku. Rovnovážnou koncentraci kyslíku lze snadno měřit zavedením určitého množství rozpuštěného kyslíku do biomasy, přičemž spotřeba se měří jako koncentrace rozpuštěného kyslíku v závislosti na čase. S růstem relativní hodnoty poměru So : Xo roste maximální spotřeba kyslíku až do dosažení maximální nebo konstantní hodnoty. To je první reakční rozsah, který rovněž specifikuje množství odstraněného, snadno degradovatelného, rozpustného substrátu a rychlost odstraňování tohoto substrátu.

Rychlost spotřeby kyslíku rovněž odpovídá rychlosti odstraňování substrátu rozpuštěného v kapalné fázi, což umožňuje formulovat vzájemnou energetickou závislost.

Měření degradace odpadní vody za použití rovnovážné koncentrace kyslíku předpokládá, že všechny reakce konzumující zahrnuj i rozpustný substrát podbiologické růstové reakce.

V dispergované růstové kultuře na jedné straně vznikají nové mikroorganizmy a na druhé straně se žijící buňky ztrácejí v důsledku endogenního metabolismu, lýzy a předdatování. Čistá aktivní frakce biokultury je závislá na omezení frakce nedegradovatelných složek, stáří kalu (MCRT) a ztrátě životnosti buněk. Snížení dostupnosti potravy (počáteční plnění) nebo dlouhodobé provzdušňování kultury mající omezenou dostupnost potravy bude způsobovat ztrátu mikrobiální životnosti.

Přesun rozpuštěného kyslíku do kapalné fáze při plnění požadavku směsi odpadní vody a biokultury na dodání kyslíku je velmi náročný a složitý. Mezi nejdůležitější faktory, které je třeba zvážit, patří chemie vody, specifická geometrie a mechanizmus přepravního zařízení, geometrie

nádrže (šířka, délka a hloubka vody), přívod energie na jednotku objemu zavodněné nádrže, celková koncentrace rozpuštěných pevných látek, zbytková koncentrace rozpuštěného kyslíku, teplota povrchové napětí, střední průměr vzduchových bublin, retenční doba vzduchových bublin v kapalném médiu, poptávka obsahu nádrže po kyslíku, průtok vzduchu jedním zařízením pro přenos kyslíku, poměr plochy zařízení přivádějícího kyslík ku celkové ploše dna nádrže, koncentrace biokultury, stáří kalu, aktivní frakce biokultury, střední velikost částic biokultury a objem rozpuštěného kyslíku odstraněného pomocí biomasy (dále označovaný jako BIORATE).

Kyslík a jeho spotřeba při všech probíhajících reakcích včetně adsorpce a absorpce živin, jejich metabolismu na biologické pevné látky a následného rozpadu biomasy, jsou zvláště důležité. Poskytnutí kyslíku v odpovídajícím množství je tedy klíčovým prvkem pro použití technologie, která zpracovává odpad pomocí mikroorganizmů v cyklicky vytvářeném aerobním a anaerobním prostředí tak, že účinně odstraňuje živiny oxidačními a redukčními prostředky, účinně akumuluje biologické pevné látky a účinně odstraňuje fosforečnany biologickými prostředky. Množství dodávaného kyslíku, jeho zbytková koncentrace a množství rozpuštěného kyslíku odstraněného biomasou (BIORATE) závisející na distribuci So/Xo, obecně určují účinné růstové faktory pro různé skupiny mikroorganizmů, obecně popsaných jako převážně vločkující nebo převážně vláknité formy. Nadměrný růst vláknitých forem je v rozporu s cíli ošetření, protože způsobuje přerušení provozního časového rozvrhu pro separaci pevných látek a kapaliny. Proto je důležité, aby byly pro biologický růst použity převážně vločkující mikroorganizmy. Spojení výhodného

0 0 0 00 0 00 00 • 00 0000 0000

000 0 0 0 0 0 00

0 0 0 · 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 00 00 «'00 00 00 provedeni způsobu a řídicího prostředku, pracujícího na bázi účinného nastavení spotřeby kyslíku, se snaží řešit tento problém, spočívající v nadměrném růstu mikroorganizmů.

Odstraňováni živin jednotlivými mechanizmy adsorpce, biosorpce, oxidace a asimilace, spojené s maximálním rozpadem biologických pevných látek, vyžadují různé kyslíkové frakce. Užitečné využití kyslíku je přímo závislé na poměrných množstvích živin, odstraňovaných jednotlivými mechanizmy.

BIORATE je funkcí stavu biomasy a povahy rozpuštěného substrátu, který se nachází v kontaktu s touto biomasou. Kalový systém lze připravit tak, aby vykazoval maximální a minimální hodnotu BIORATE závisející na době provzdušňování a počátečním poměru So/Xo. Aktivní frakce biomasy ovlivňuje rozsah BIORATE, který tato biomasa vykazuje. Údaje odebrané z pětiřadého reakčního systému s konstantním objemem a dokonalým směšováním demonstrují typické hodnoty a změny, ke kterým dochází.

TABULKA 3

Biorate a související parametry

So/Xo	MCRT	Biorate I
mg mg-1	d	mg Osgvsshod-1
4,0	1	147
1,0	2	90
0,5	3	66
0,25	8	56
0,21	15	43
0,21	40	35

♦ · • ·

Tyto hodnoty byly získány při použití 70 minutové reziduálni doby prvního reaktoru a 420 minutové reziduální doby celkového reaktorového systému.

TABULKA 4

So/Xo vs Biorate (mg O₂ g’¹ VSS hod¹)

So/Xo	0,056	0,062	0,113	0,182	0,197	0,388	0,437	1,00	4,0
Biorate	35,2	33,1	43,1	57,9	56,3	74,4	70,4	90,0	147

Okamžitou spotřebu kyslíku lze zpravidla měřit metodou využívající stolní váhu, u které se měří koncentrace rozpuštěného kyslíku, odčerpaného zoxidovaným vzorkem aktivovaného kalu izolovaného z provozního reaktoru v závislosti na čase, což je jednoduchý vsádkový test, který vyžaduje odebrání vzorku aktivovaného kalu z reakční nádoby, provzdušnění a umístění do směšovacího reaktoru, do kterého se umístí senzor, měřící rozpuštěný kyslík a kam je znemožněn přítok kyslíku. Hodnoty koncentrace rozpuštěného kyslíku, v závislosti na čase, se odeberou, jakmile čidlo pro měření rozpuštěného kyslíku zaznamená, že dochází k odčerpávání kyslíku.

Respirační kontrola, která se v současnosti provádí u aktivovaného kalového zpracování, je složitá a nepřímá. Respirační hodnoty se měří pomocí měřícího přístroje, který je zpravidla tvořen uzavřenou směšovací respirační komorou, kterou prochází aktivovaný kal, kontinuálně čerpaný z reakčního provzdušňovacího tanku. Koncentrace rozpuštěného kyslíku se měří periodicky pomocí kyslíkového senzoru na vstupu stejně, jako na výstupu respirační komory, čehož lze, kromě jiného, dosáhnout střídáním směru proudění pomocí ventilového systému. Měření obsahu kyslíku na vstupu • · • · a výstupu respiračni komory je spojeno s problémem měřeni, který spočívá v tom, že obsah kyslíku uvnitř respiračni komory se podstatně liší od obsahu kyslíku na vstupu a výstupu této komory, takže jsou získána chybná měření.

Cílem tohoto vynálezu je poskytnutí závodu pro zpracování odpadních vod (čističky) a způsobu zpracování odpadních vod, při kterém se metabolická aktivita biomasy udržuje na úrovni zajišťující biologické odstranění maximálního množství živin oxidačními a redukčními prostředky, přičemž udržení této úrovně se realizuje sledováním změn koncentrace kyslíku na konci provzdušňovací sekvence pomocí čidla, které poskytne informace o množství rozpuštěného kyslíku, odstraněného pomocí biomasy (BIORATE) v hlavní reakční nádrži.

Závod pro zpracování odpadních vod (čistička) podle vynálezu obsahuje hlavní reaktor, který je schopen udržet odpadní vodu v kontaktu s biologicky účinnými degradačními mikroorganizmy; prostředek pro příjem odpadní vody v reaktoru; prostředek pro přepravu kyslíku, přičemž vzduch je zaváděn do hlavního reaktoru; řídící prostředek pro řízení zmíněných sledů operací a nezbytné vybavení; prostředek pro detekci kyslíku, detekující relativní změny koncentrace rozpuštěného kyslíku přítomného v hlavním reaktoru; a řídící prostředek pro řízení množství kyslíku zaváděného do hlavního reaktoru tak, aby aktivita mikroorganizmů nebyla neomezena množstvím kyslíku přítomným v hlavním reaktoru, přičemž detekce kyslíku se provádí v hlavním reaktoru. Měření biomasy způsobem podle vynálezu se provádí v zařízení pro zpracování odpadních vod, využívajícím pro toto zpracování dispergované růstové biologické kultury, které obsahuje kombinaci níže uvedených prostředků:

prostředek pro udrženi maximálního potenciálního Biorate ve vstupní neprovzdušňované reakční zóně pro kulturu, který směšuje přítokovou odpadní vodu s biomasou odčerpávanou z konečné reakční zóny hlavního reaktoru; prostředek pro zavádění rozpuštěného kyslíku do specifikované reakční zóny (zón) hlavního reaktoru, který pracuje v předem zvoleném dosahu a s předem naprogramovaným sledem provzdušňování; prostředek pro přerušení přítoku odpadní vody do vstupní reakční zóny; prostředek pro odstranění frakce supernatantové čiré zpracované odpadní vody, přičemž toto odstranění se provádí po usazení pevných látek během neprovzdušňování; prostředek pro detekování a měření polohy rozhraní biologického kalu; prostředek propojující hodnoty, získané pro rozhraní s programem pro biologické zpracování odpadů, s detekcí polohy biologického kalu; prostředek pro automatické nastavení časové posloupnosti automaticky probíhajících operací; prostředek pro řízení hlavního reaktoru jako dokonale směšovací jednotky s proměnným objemem; prostředek pro měření BIORATE v konečné reakční zóně hlavního reaktoru pomocí senzoru pro měření koncentrace rozpuštěného kyslíku správně umístěného v této nádrži; prostředek pro měření změny koncentrace rozpuštěného kyslíku a pro provedení srovnání s okamžitou respirační hodnotou za účelem řízení množství rozpuštěného kyslíku, zaváděného do zpracovatelského systému; prostředek pro vytvoření maximální hodnoty poměru potenciální spotřeby kyslíku (spotřeba určená směšováním přítokového proudu odpadní vody a biomasy přiváděné z hlavního reaktoru) ku spotřebě kyslíku v hlavním reaktoru; prostředek pro automatické nastavení doby trvání provzdušňovací sekvence, která je měřena a vypočtena pomocí okamžité respirační hodnoty; prostředek pro optimalizování využití provzdušňovací energie nebo síly pro nitrifikaci a denitrifikaci; prostředek pro řízení systému pomocí řízení hodnoty BIORATE, které povede k maximálnímu biologickému odstranění fosforu; prostředek pro řízení provozu, při kterém výstupní provzdušňovací zóna hlavního reaktoru pracuje při okamžité respirační hodnotě, odpovídající biologickému klidovému stavu (upraveno pro aktivní frakci biomasy); prostředek, využívající hodnotu poklesu koncentrace rozpuštěného kyslíku, ke které dojde v důsledku přerušení proudění vzduchu do nádrže a algoritmů ustálení koncentrace biomasy k získáni parametrů BIORATE; prostředek pro odstraňování supernatantové kapaliny, umístěný přibližně 20 cm pod povrchem kapaliny, pracující konstantní rychlostí a odstraňující kapalinu až do okamžiku, kdy její hloubka ve výhodném provedení nádrže, jejíž hloubka je 5 až 6 metrů, dosáhne přibližně 2 metrů.

Zařízení pro zpracování, odpadní vody může být tvořeno jedním nebo několika reaktory a minimálně jedním hlavním reaktorem. U výhodného provedení je zařízení pro zpracování odpadních vod tvořeno alespoň dvěma reaktory v prostředku, umožňujícímu komunikaci tekutiny. Jedno provedení zařízení je tvořeno několika reaktory, vzájemně propojenými tokem tekutiny, přičemž jednotlivé složky, jakými jsou například dusík, fosfor, uhlík apod., se společně odstraňují v různých reaktorech. U dalšího provedení se obsah kyslíku v reaktorech podstatně liší.

Zvláště výhodné provedení zařízení pro zpracování odpadních vod obsahuje alespoň dva reaktory, přičemž první reaktor představuje množinu zón, zpravidla neprovzdušňovaných, ve kterých dochází k absorpci a biologickému uvolnění fosforu; a druhý reaktor, který pracuje za cyklicky se střídajících oxických, anoxických a anaerobních podmínek a ve kterém dochází k mikrobiálnímu ♦ o rozpadu uhlíkatých sloučenin a TKN sloučenin v odpadní vodě a mikrobiálnímu odstranění NO₃-N, NO₂~N a fosforu z odpadních vod, přičemž oba reaktory jsou propojeny proudem tekutiny.

Další provedení zařízení pro zpracování odpadu obsahuje hlavní reaktor a provozní podmínky uvnitř tohoto reaktoru se nastaví tak, aby docházelo k cyklickému střídání již definovaných aerobních, anoxických a anaerobních podmínek.

Prostředky pro detekci kyslíku mohou být libovolné prostředky pro detekování rozpuštěného kyslíku. Tento detekční prostředek výhodně detekuje rozpuštěný kyslík. Oxidačním detekčním prostředkem je výhodněji elektronické kyslíkové čidlo, které je schopno naměřit hodnoty změny koncentrace rozpuštěného kyslíku představující 4 až 20 mA základního kontrolního signálu pomocí počítače a další programovatelné logické řídící jednotky generující výstupní signály, která umožňuje interaktivní řízení hodnoty vzduchu zaváděného do reaktoru na základě nastaveného koncentračního profilu. Výhodněji se koncentrace kyslíku sleduje jako výsledek provzdušňování směsi odpadní vody a mikrobiálního kalu v hlavním reaktoru.

Koncentrace kyslíku se zpravidla nastavuje během zpracování vody. Koncentrace kyslíku ve směsi odpadní vody a mikroorganizmů se nastavuje výhodně v průběhu provzdušňování. Koncentrace přítomného kyslíku se řídí zpravidla nastavením doby trvání provzdušňovaci sekvence a/nebo nastavením přítoku vzduchu během této provzdušňovaci sekvence. Proud vzduchu lze regulovat pomocí mechanizmu řízení rychlosti na generátoru dodávajícím vzduch nebo v proudu vzduchu pomocí takových kontrolních mechanizmů, v · jakými je například vhodný regulační ventil nebo další prostředky, specifické pro zařízení přivádějící kyslík. Řízení proudu vzduchu některým z prostředků má za následek řízení množství rozpuštěného kyslíku dopravovaného do hlavního reaktoru.

Kyslíkový senzor je výhodně umístěn uvnitř hlavního reaktoru. Kyslíkový, senzor je umístěn konkrétně uvnitř směsi odpadní vody a biologických organizmů. Kyslíkový senzor je výhodněji umístěn přibližně 30 cm od libovolného povrchu podlahy hlavního reaktoru. Alternativně lze senzor umístit do trubice, kterou je biomasa odčerpávána z hlavního reaktoru. U výhodného provedení vynálezu kyslíkový senzor vypočte okamžitou základě součtu endogenní spotřebu kyslíku v nebo bazické nádrži na spotřeby kyslíku a spotřeby degradovatelných uhlíkovou a kyslíku při substrátů, dusíkovou oxidaci snadno například formu v biologicky substrátů majících závislosti na mikroorganizmech, které jsou přítomny a stáří provozního kalu použitého v nadmořskou výškou systému, pokud se dají do souvislosti s a teplotou.

Experimentální práce ukázaly, že existuje vztah mezi poměrem potenciální spotřeby kyslíku a. schopností usaditelnosti kalu za předpokladu, že koncentrace rozpuštěného kyslíku není omezující. Další vztah existuje mezi hodnotou okamžité spotřeby kyslíku a hodnotou poklesu oxidačně-redukčního potenciálu. Hodnota okamžité spotřeby kyslíku přesahující hodnotu endogenní spotřeby kyslíku je rovněž závislá na množství zásobního, snadno degradovatelného substrátu zůstávajícího v biomase a schopností této biomasy podílet se na kvantitativním zvýšení fosforu, odstraňovaného pomocí mikroorganizmů. Vynález rovněž poskytuje prostředek pro udržení množství přiváděného kyslíku (provzdušňováním) na hodnotě, která přibližně odpovídá poptávce biomasy po kyslíku, čímž způsobí, že aerobní degradační mechanizmy budou probíhat při optimálním využití energie generované přívodem kyslíku. Předmětem vynálezu je rovněž poskytnout automatické prostředky pro nastavení délky provzdušňovací sekvence, množství mikroorganizmů, které, mají být přítomny v hlavním reaktoru a požadovaného koncentračního profilu rozpuštěného kyslíku na základě výsledné spotřeby kyslíku, naměřené na konci provzdušňovací sekvence a hodnoty POUR/OUR poměru.

Takže cílem vynálezu je dosáhnout v praxi v podstatě úplné souběžné probíhající nitrifikace a denitrifikace a kvantitativní zlepšení mechanizmů odstraňování fosforu pomocí mikroorganizmů, které jsou odborníkům v daném oboru dobře známy.

Jedno provedení zařízení na zpracování odpadu podle vynálezu obsahuje jeden nebo více reaktorů, přičemž první reaktor je spojen s přívodním potrubím, ve kterém je odpadní voda směšována s mikroorganizmy obsaženými v kapalině přiváděné z posledního reaktoru.

Výhodné provedení reaktoru podle vynálezu představuje vsádkový reaktor, který v podstatě pracuje v průběhu provzdušňovací sekvence, kdy je do reaktoru zaváděna směs přitékající odpadní vody z domácností a směsné kapaliny obsahující pevné látky z tohoto vsádkového reaktoru, jako dokonale mísící reaktor, i když s variabilním objemem.

Ještě výhodnější je, pokud se směs odpadní vody a mikroorganizmů zavádí po celou dobu provzdušňování. Tato směs je následně podrobena neprovzdušňovacímu cyklu, během kterého dojde k separaci vrstvy tvořené pevnými látkami a horní supernatantové vrstvy. Sled provozních podmínek a operací se ukončí odstraněním frakce horní supernatantové vrstvy z hlavního reaktoru pomocí dekantačních prostředků. Celý cyklus se následně opakuje.

Řízeni a měření respirační kapacity biomasy přímo v hlavním reaktoru je možné provádět za použití dokonalé směšovací provzdušňovací a odvzdušňovací operace, která se provádí u výhodných způsobů zpracování odpadu za použití aktivovaného kalu, uloženého v reaktoru s proměnlivým objemem. Rovněž je možné kontrolovat vývoj zpracování v provzdušňovací reakční sekvenci přerušením proudu vzduchu a následným měřením poklesu koncentrace rozpuštěného kyslíku.

Současná spřažená respirometrie, která se zpravidla používá při měření koncentrace rozpuštěného kyslíku na výstupu respirometrické komory oddělené od kalového reaktoru, který má stejnou rozpuštěného kyslíku jako respirační hodnota by neměla být omezující.

měl by být aktivovaný kal před aktivovaného koncentrace přičemž tato nezbytné, hlavního hodnotu komora,

Pokud je vstupem to do respirační zpravidla komory provzdušněn. Respirační měří při průtoku respirační komorou každou hodnota se minutu, přičemž počáteční hodnotou pro měřeni je rovnovážná hmotnostní koncentrace kyslíku. Okamžitá respirační hodnota je definována jako spotřeba kyslíku v hlavním provzdušňovacim tanku. Pro naměření této hodnoty se aktivovaný kal z hlavního provzdušněného reaktoru kontinuálně čerpá do spřažené separované respirační komory, jejíž okamžitá respirační hodnota odpovídá okamžité respirační hodnotě v nádrži hlavního reaktoru obsahující aktivovaný kal za předpokladu, že obsah kalu v respirační komoře odpovídá obsahu v provzdušňovacim tanku. Shodnost obsahu kalů se udržuje pomocí přítokového proudu, který je kontinuálně zaváděn v určitém poměru do kalu, proudícího do respirační komory.

Qsam = Qin Vres/Vat

Qsam = přítok přiváděný do respirační komory

Qin = přítok

Vřes = objem respirační komory

Vat = objem provzdušňovacího tanku

Ve všech případech se spřažená respirace měří ve zmenšené verzi organického obsahu hlavního provzdušněného reaktoru aktivovaného kalového zařízení. Počet respiračních hodnot je tedy identický, přičemž endogenní respirační hodnota je zpravidla definována jako spotřeba kyslíku aktivovaným kalem, který byl hodinu a půl provzdušňován bez plnění. Maximální respirační hodnota je definována jako spotřeba kyslíku aktivovaného kalu obsahujícího přebytek rozpuštěného substrátu (snadno biologicky degradovatelná hmota) . Tato hodnota se naměří pokud se do kalu proudícího do respirační komory kontinuálně zavádí nadbytečné množství přívodního proudu. Okamžitá respirační hodnota je definována jako spotřeba kyslíku aktivovaným kalem proudícím přímo z dokonale promíseného provzdušněného tanku skrze respirační komoru. Tato hodnota je zpravidla nižší než okamžitá respirační hodnota v provzdušňovacím tanku. Absolutní hodnota okamžité respirace závisí na době měření v respirační komoře. Maximální respirační hodnota biomasy se rovněž shoduje s její potenciální kyslíkovou spotřebou.

Provedení vynálezu využívá pro řízení provozu aktuální respirační hodnoty, naměřené uvnitř provzdušňovacího reaktoru (hlavního reaktoru) a nikoliv hodnoty naměřené ve vložené („inline) samostatné detekční jednotce, jak je tomu v současné praxi zvykem.

• 4	44	9 ·	4	• 4	44
• 4	•	4 *	♦ 4	4 ·	4	4
•	4 4 4	• 4	4	« 4		4 4
♦	• 4		•	4 4 44	4	4
4	• ·	• ·	•	4	*	4
	• 4	♦·	♦ 4 4	4 4		»4

Okamžitá respiračni hodnota u výhodného provedení vynálezu představuje součet endogenní respirace a spotřeby pro oxidaci snadno biologicky degradovatelného substrátu jak uhlíkové, tak dusíkové formy, přičemž dusíková forma substrátu se vyskytuje pouze v případě selektivního růstu nitrifikační biomasy. Při maximální respiračni hodnotě dojde k přetížení aktivovaného kalu, což povede k neúplnému odstranění snadno biologicky degradovatelného substrátu. To znamená, že kritická respiračni hodnota leží mezi maximální a základní respiračni hodnotou a při této hodnotě jsou splněny požadavky na kvalitu odtoků a odstranění snadno biologicky degradovatelného substrátu je rovněž dostačuj ící.

Nikdy by nemělo dojít k omezení oxidační kapacity. Je nezbytné, aby kinetické procesy, které využívají rozpuštěný kyslík byly ukončeny během doby, která je poskytnuta pro ukončení těchto reakcí.

V případě nitrifikačních mechanizmů musí být poptávka po kyslíku uspokojena množstvím kyslíku dodaným v čase vymezeném na základě respiračnich měření. Nejprve je třeba stanovit pomoci manuálních prostředků obsah kalu okamžité respiračni hodnoty a koncentraci rozpuštěného kyslíku. Je výhodné, pokud okamžitá respiračni hodnota vždy odpovídá kritické okamžité respiračni hodnotě nebo se k ní blíží. V tomto případě nikdy nedojde k přetížení aktivovaného kalu, který pracuje při maximální přijatelné hodnotě. Celkové množství aktivovaného kalu, udržovaného v systému je tedy optimální a metabolická aktivita biomasy může být udržována na přijatelných hodnotách, které jsou rovněž příznivé pro reakce, odstraňující další živiny. Manipulací s koncentrací biomasy, dobou provzdušňování a hodnotou dodávaného kyslíku lze dosáhnout ideální konstantní respiračni hodnoty.

• · · > ·· · · 44 4 • · ♦ · · 4 4···· • 4 · · · 9 9 9 9 99

9 999 9 9 9 99 9 99 · · 9 9 · · 99

9999 99 ·9 99-9 9999

V daném oboru je známa celá řada způsobů řízeni systémů na zpracováni odpadních vod využívajících růst dispergovaných mikroorganizmů. Tyto systémy zpravidla zahrnují jeden nebo několik propojených reaktorů, přičemž alespoň jeden z nich, kterým proudí směs odpadní vody a mikroorganizmů je při konstantním poměru kontinuálně provzdušňován. Poslední nádrží tohoto systému je „statická neprovzdušňovaná nádrž, ve které dochází k separaci pevných látek a kapaliny, přičemž čirý, přetokový supernatant představuje zpracovaný (vyčištěný) odtok a spodní proud pevných látek je směrován do odpadu a reakčních nádob. Rovněž dochází k různým recyklačním prouděním. Přesto, že je k popisu vynálezu použita právě tato konfigurace, není pro aplikaci vynálezu nikterak omezující. Výhodné provedení vynálezu používá objem vsádkového reaktoru, který v průběhu provzdušňovací sekvence pracuje v podstatě jako dokonale směšující reaktor i když s variabilním objemem a během této doby je do reaktoru zaváděn kombinovaný proud přitékající odpadní vody a proud smíšené provozní kapaliny, obsahující pevné částice odčerpávané z tohoto reaktoru.

Výhodné provedení tohoto vynálezu je specifické generováním příznivých reakční podmínek a nikoliv specifickým počtem reaktorů a počtem zón objemů reaktorů, kterými uvedené reakční složky prochází. Objemová frakce, popsaná jako vsádkový reaktor, je v průběhu specifického provzdušňovacího cyklu podrobena dokonale směšovacímu provzdušnění. Následuje specifická sekvence, při které neprobíhá provzdušňování a během které dojde k separaci vrstvy pevných látek a horní supernatantové vrstvy, přičemž relativní hloubky jsou závislé na historii kontaktu proudů přívodního proudu odpadní vody a koncentraci proudu pevných látek ve smíšeném proudu kapaliny a pevných látek, • · čerpaném z hlavního dokonale směšovaného objemu reaktoru do přítokového proudu odpadní vody za účelem směšování. Toto provedení provozu vyžaduje prostředek pro odstranění specifické frakce supernatantové horní vrstvy v průběhu pokračující neprovzdušňovací sekvence. Jakmile se tato operace ukončí, bude pokračovat provzdušňovací sekvence s dalším směšováním již popsaných reakčních složek.

Tento způsob řízení technologie zpracování odpadu, využívající vsádkový reaktor, se nej snadněji provádí ve více než jednonádržovém modulu. Cykly provzdušňovacích operací lze snadno nastavit po dvou hodinách a jejich násobcích. Provedení vynálezu lze snadno vysvětlit jako dvounádržovou operaci přesto, že se vynález neomezuje pouze na nádržové moduly. Odborníci v daném oboru jsou schopni extrapolovat dvounádržovou operaci použitou v této diskusi.

I když protiproudé reakční objemy mají také podstatný vliv na účinnost zpracovatelské technologie, je základním požadavkem, aby hlavní objemová frakce objemu vsádkového reaktoru, tvořící více než 50 %, byla podrobena komplexním mísícím reakčním podmínkám, vytvořeným za použití specifického zařízení umožňujícího provádět kombinované provzdušňování a míšení.

I když je výhodné, pokud se pro provzdušňování použije systém rozptýleného provzdušňování, neomezuje to nezbytně aplikaci vynálezu. V příkladném provedení vynálezu budou popsány dvě sestavy. Obě konfigurace vyžadují použití čidla pro sledování rozpuštěného kyslíku mající přijatelnou dobu odezvy pro měření hodnoty změny koncentrace rozpuštěného kyslíku (dOž/dt).

Předcházející diskuse vysvětlila důležitost poptávky a dodávky rozpuštěného kyslíku v závislosti na obsahu substrátu, době aplikace kyslíku a životaschopné frakci biomasy.

První konfigurace vyžaduje použití vhodného senzoru pro sledování koncentrace rozpuštěného kyslíku doplněného elektronikou nezbytnou pro měření hodnoty změny koncentrace rozpuštěného kyslíku, která se zpracuje pomocí specifického počítače nebo další logické řídící jednotky, která bude zase generovat výstupní signály jako řídící signály pro řízení množství vzduchu zaváděného do dokonale promíchávaného reaktoru (a/nebo dalších objemů reaktoru propojených pomocí tekutiny) během provzdušňovací sekvence. Interaktivní řízení používá pro regulaci koncentrace vzduchu mechanizmus řídící rychlost proudění, nebo vhodný regulačního ventil jako prostředek pro omezení proudu vzduchu. Regulace proudu vzduchu oběma prostředky má za následek regulaci hmotnosti rozpuštěného kyslíku, přeneseného do dokonale promíchávaného vsádkového reaktoru.

První výhodné provedení vynálezu vyžaduje minimálně jednu reakční nádobu, výhodně pracující jako vsádkový reaktor, který pracuje jako aktivovaná kalová reakční nádrž s variabilním objemem. Během procesu plnění a provzdušňování, ve kterém se použije více než jedno oddělení nádoby, budou tato oddělení vzájemně propojena pomocí tekutiny.

Důležitým znakem vynálezu je způsob a prostředky, pomocí kterých se odpadní voda, která má být zpracována, zavede do reakčního prostředku. Rovněž důležitý je počáteční hmotnostní poměr aktivovaných kalových pevných látek, který je získán uvedením těchto kalových pevných látek do kontaktu s přítokovým odpadním proudem. Dalším důležitým parametrem je doba vzájemného působení mezi těmito proudy a prostředek, které umožňují nepřetržitý průběh promíchávání a míšení zmíněných dvou proudů. Jedním způsobem používaným pro tyto účely v průmyslu, jsou buď elektricky pracující vrtule s fixovaným nebo pohyblivým povrchem, které usměrní pohyb proudu a promíchávají pevné látky a kapalné fáze. Tento prostředek lze použít v rámci vynálezu. instalované

Výhodné provedení vynálezu obsahuje nespecificky vybavení způsobeno který je označeného typu. Míchání v tomto převážně provozem provzdušňovacího potřebný pro aerobní vynálezu je prostředku, procesy a anoxické degradační rozklady, a nebo kombinovaných proudových podmínek zavedením kanálků směrových degradační navržením proudových přepážek.

potrubí,

Ukázalo se, že prostředky pro zavádění aktivovaných kalových pevných látek a odpadní vody v předem určeném poměru, čas, po který tyto dva proudy proudí ve vzájemném kontaktu a způsob přirozeného kinetického míšení, který se použije během počáteční kontaktní reakční periody, jsou rozhodující a podstatné pro účinné provádění způsobu. Bez snahy omezit rozsah vynálezu, se kombinovaná počáteční reakční doba nastaví tak, aby zajistila minimálně 65 % odstranění frakce snadno degradovatelného rozpustného substrátu, obsažené v odpadní vodě. Obsah této frakce v odpadních vodách se může případ od případu lišit. Zpracování vzorku odpadní vody získané z domácnosti, která obsahovala přibližně 300 mg/1 BOD a přibližně 600 mg/1 příbuzných COD, při kterém došlo ke spotřebě 25 % frakce snadno degradovatelného rozpustného substrátu, poskytlo dobré provozní výsledky. Provozní reakční doba daná dvaceti- až šedesátiminutovou hydraulickou retenční dobou • 4 bude zpravidla produkovat požadovaný výsledek za předpokladu, že rozdělení na jednotlivá oddělení, která vyžaduje navržení vstupní konfigurace, poskytne správný stupeň dispergace společně s vhodnou směšovací energií, která zvyšuje biologickou vločkovou nukleaci a agregaci. Relativní umístění přetokových a podtokových příček závisející na spodní hladině vody a podlaze reakční nádrže je znakem vynálezu. Otevřená plocha podtokové příčky je omezena tak, aby generovala vysokou podtokovou energii, která bude nejméně trojnásobkem průměrné proudové energie v přetokovém proudu. Podtoková volná plocha používá frakci dostupné délky podtokové příčky. Vysokoenergetické směšovací režimy se tedy generují v blízkosti podlahových sekcí reakční nádrže, které jsou sledovány redukovanými energetickými fluktuačně agregačními zónami v horní zóně, vytvořené přetokovými přepážkami. Konfigurace geometrie vstupu je navržena tak, aby podpořila impulsové energetické zóny, které zajistí přenos vloček a růst vloček, společně s biologickými reakcemi odstraňování konverzí na intracelulární zásobní rozpustných BOD a produkty, částečnou denitrifikací a uvolňováním fosforu pomocí biologických fosfor maskujících mikroorganizmů, které jsou způsobeny růstem biomasy.

Přestože všechny výše popsané způsoby probíhají v jednonádobovém provedení reaktoru, výhodné provedení používá čtyřnádržové zařízení nebo čtyřmodulové zařízení. Každý modul může obsahovat jednu nádrž až kombinaci N nádrží (přičemž N > 1). Faktorace čtyř modulů je závislá na nastaveném (navrženém) čtyřhodinovém cyklu, na jehož základě byla navržena geometrie nádrže. Odborníkům v daném oboru je zřejmé, že lze rovněž použít další faktorační čísla, například 3 a 5. Takový design splňuje specifické ·· ·· • · ·· ♦ · požadavky kladené na (hydraulické) rozdělení obsahu, manipulaci s organickým obsahem, biologické zpracování (včetně souběžně probíhající nitrifikace a denitrifikace a biologického odstraňování fosforu), uspokojení poptávky po kyslíku automatickým řízením BIORATE, maximalizaci kyslíkové přenosové účinnosti, optimalizaci separace pevných částic a kapaliny ve vztahu k dekantační hloubce a zpracovaném odtoku odstraněném dekantací. Čtyřmodulové výhodné provedení pracuje v každém případě jako účinný kontinuální proces s příjmem přítokového proudu a kontinuálním vypouštěním odtokového proudu ze zařízení, přičemž průtok má hodinovou konstantní rychlost, odpovídající aktuálnímu dekantačnímu objemu, který je odstraňován z modulu. I když lze použít různé protokoly, rychlost vypouštění je při každé dekantační sekvenci konstantní. Výhodné provedení je konfigurováno pro operaci přerušující tečení, po které následuje čtyčmodulové (čtyřnádržové) zpracování. Modul může být uspořádán tak, aby měl přítok na jedné straně modulu (nádrže) a dekantační odtok na protilehlém konci nebo na vzdáleném konci modulu (nádrže), nicméně umístěný na podélných stěnách nádrže (viz obr 6 (a) až 6(g). Odpadní voda z domácností zpravidla obsahující 300 mg/1 TSS, 55 mg/1 TKN, která má být zpracována proudovým rozmezím 6 x ADWF bude vyžadovat, aby vstupní zóna tvořila až 8 % celkové plochy nádoby. Tato zóna je v každém reaktoru rozdělena minimálně na 5 a zpravidla na 8 až 14 podzón, přičemž každý rektor má objemovou frakci, která nejprve generuje v první směšovací zóně spotřebu kyslíku přesahující 20 mg 0₂/gVSS/hod. Objemová frakce směsové provozní tekutiny obsahující suspendované pevné látky čerpaná z hlavního reaktoru bude zpravidla představovat 20 % až 33 % průměrného přítokového φ· ·♦ ·* · φφ φφ • Φ · ΦΦΦΦ » · · Λ • · · · · Φ Φ · · ·· • · Φ Φ · Φ φ φ ΦΦΦΦ Φ • ΦΦΦΦΦ Φ Φ Φ

ΦΦΦΦ ΦΦ ΦΦ ΦΦΦ ΦΦ ΦΦ odpadního proudu. Přetokové příčkové uspořádání je na jedné straně reakční nádrže zakončeno tak, že polovina smíšeného proudu odtéká do určitého místa, které se nachází na druhé straně hlavní reakční nádrže.

Čerpání smisené tekutiny obsahující pevné látky pokračuje po celou dobu trvání celého cyklu. Přítokový proud odpadní vody se během usazovací sekvence přeruší. Odpadní kal se shromažďuje ze zóny následující za vstupním biologickým selektorem a odstraňuje se během provzdušňovací sekvence nebo během neprovzdušňovací usazovací sekvence. Rozměry nádrže reaktoru se zpravidla zvolí tak, aby mohla dosahovat až 15 kg na m² reakční plochy; a pokud má být reaktor použit k účinnému odstraňování živin z odpadní vody, 0,33 až 0,40 kg BOD na m³ při frakčním dekantačním objemu 0,46. Dekantační hloubková rychlost odstraňování kapaliny dosahuje až 38 mm/min v případě, že se nepřidá fosforová sraženina. Pokud se přidá fosforová sraženina, pro normální suché zpracování se tato hloubková rychlost může zvýšit na 44 mm/min. Obsah proudu pevných látek v nádrži dosahuje až 15 kg MLSS/m² a 10 kg TKN/kg MLSS/m²/d,

přičemž obsah první nádrže	tvoří 20 % a	obsah následné
nádrže tvoří	30 %.
Další	vývoj systému	je směrován	na zabudování
přichyceného	růstového média	do systému za	účelem zvýšení

objemu biomasy, která se může ukládat v systému. V případě tohoto provedení se nádrž reaktoru s variabilním objemem rozdělí do tří zón.

První zónou je zóna biologického selektoru, jehož rozměry jsou přizpůsobeny pro čištění odpadní vody z domácností, která byla obecně již popsána. V případě čištění organických průmyslových odpadních vod se objem • 4 44 ·* 4 ···· • · 4 4 4 4 4 · · ·· • ··· · · · · · ·· • · · · · · · ♦ · · · ·4 ······ · 44

4··· ·· 44 ··· 44·· této frakce zvýši tak, aby zaujímal přibližně 12 % povrchové plochy nádrže. Tato zóna je rozdělena na jednotlivé oddíly již popsaným způsobem tak, aby umožňovala postupné odstraňování rozpustného substrátu. Za první zónou následuje druhá zóna, která je s první zónou propojena pomocí sdílené kapaliny. Zpětný proud smíšené provozní tekutiny odčerpávaný ze zóny 3 do zóny 1 pro aplikace, ve kterých přítok BOD dosahuje až 2 000 mg/1 nebo ze zóny 2 do zóny 1 se zvýší na dvojnásobek až trojnásobek průměrného přítokového proudu.

Zóny 1 a tekutiny.

jsou kontinuálně

Nahodilé složení v :

0,4 metry ode dna nádrže vyznačenou spodní hladinou ! propojeny proudem sdílené zóně 2 se nachází přibližně reaktoru a 0,15 metru pod opatřena vody. Zóna 2 je které j sou prostředky, provzdušňování, přičemž zóna opatřené ventily, které provzdušňování a/nebo řízení míchání.

schopny měnit má provzdušňovací umožňují provádět intenzitu difuzéry obyčejné

Odborníkům v daném oboru je zřejmé, že stejný provozní způsob a způsob kontroly lze aplikovat i na zpracování odpadních vod, ve kterých jde pouze o odstranění uhlíku, uhlíku a dusíku, uhlíku a fosforu nebo uhlíku, dusíku a fosforu.

Konečně je třeba uvést, že výše popsaná provedení mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, jenž je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky.

Claims (32)

1. Způsob zpracováni odpadního materiálu tvořícího alespoň část biomasy zahrnující jeden aktivovaný kal v bioreaktoru s variabilní hloubkou využívající řízené přerušované a posloupné provzdušňování a dekantaci kapaliny k dosažení souběžného růstu a udržování kultury autotropních, heterotropních a fakultativních mikroorganizmů v sekvenčně provzdušňovaném jediném aktivovaném kalu za účelem biologického odstraňování organického uhlíku, dusíkových a fosforových složek z odpadní vody přiváděné do bioreaktoru, přičemž uvedená biomasa je umístěna v řízeném reaktoru s variabilní hloubkou majícím alespoň dvě vzájemně sériově propojené zóny, přičemž jedna zóna je první reakční zónou a druhá zóna je druhou zónou, alespoň část zpracovaných obsahů druhé zóny reaktoru se recykluje do částečně odděleného neprovzdušněného objemu nebo-li první reakční zóny, kde se mísí s přiváděným proudem odpadu, alespoň v průběhu provzdušňovací sekvence provozu poslední nebo-li druhé zóny řízeného reaktoru s variabilní hloubkou, vyznačený tím, že používá čidlo nebo sondu pro automatické a kontinuální monitorování koncentrace rozpuštěného kyslíku v biomase obsažené v druhé zóně reaktoru s variabilní hloubkou, přičemž toto čidlo nebo sonda je umístěno ve zmíněné biomase v místě, kde je alespoň část biomasy v průběhu automatického a kontinuálního odebírání hodnot ·· • 9 koncentrace rozpuštěného kyslíku v pohybu, přičemž toto jediné čidlo nebo sonda se použije pro řízení provozu prostředku pro přivádění kyslíku během zaváděni kyslíku do odpadní vody a provzdušňování této odpadní vody nacházející se v druhé zóně reaktoru, a to v kombinaci s počítačem pro generování algoritmů realizujícím podle nastaveného rozpuštěného režimu postupného zvyšování koncentrace kyslíku od nuly do přibližně 2,5 mg/1 v diskrétních časových předem stanovených nastavitelných přírůstcích za účelem optimalizace zadržení adsorbované organické látky uvnitř biomasy za současného udržení souběžně probíhající a optimální nitrifikace a denitrifikace během provzdušňovaci operace, za uvolňování fosforu během doby, kdy nedochází k provzdušňování a za spotřeby fosforu během následných provzdušňovacích reakčních sekvencí přítoku, a za detekce a automatické kalkulace míry spotřeby kyslíku touto biomasou v druhé zóně s variabilním objemem, která nastaví délku každé provzdušňovaci sekvence, které je vystavena biomasa, přičemž uvedené stanovení a nastavení míry spotřeby kyslíku biomasou se týká biomasy v druhé a konečné zóně reaktoru mající potenciální spotřebu kyslíku, měřeno za použití provzdušněné směsi, v níž tvoří 80 procent kalové biologické pevné látky a 20 procent přítok odpadu, představující trojnásobek přesahující míry spotřeby kyslíku biologickými pevnými látkami jediného kalu, naměřené jediným čidlem pro sledování koncentrace rozpuštěného kyslíku tak, že v kombinaci s předem nastavenou hodnotou přenosu kyslíku a potenciální spotřeby kyslíku způsobí omezení dusíkového oxidačního produktu v podstatě na dusitanovou formu dusíku, a v provzdušňované směsi způsobí v druhé zóně s variabilním objemem současnou redukční ·· AA·· • · ·A A • ···· A • · A A ·· • A · ·A

MM ΑΑ ΑΑ • ·· ·· ΑΑ A A A A • A A AA • A AAA A A

A AAA

AAA ΑΑ AA reakci dusitanového dusíku v podstatě na plynný dusík, probíháj ící takovým způsobem, že na konci provzdušňovací sekvence se míra spotřeby kyslíku biomasou automaticky reguluj e na nastavenou provozní hodnotu, při současném zavedení vzduchu do jednoho nebo několika částečně oddělených objemů v první zóně reaktoru za účelem částečného omezeni uvolňování fosforečnanu v rámci biologického mechanizmu odstraňování fosforu, přičemž v první zóně automaticky anoxických a biologického reaktoru lze kontinuálně a regulovat vymezení postupných oxických, anaerobních reakčních prostředí.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že odpadem je odpadní voda, zpravidla odpadní voda z domácností, průmyslová odpadní voda, komerční odpadní voda nebo podobná voda obsahující lidský odpad, odpad vznikající při koupání, praní a při přípravě potravin včetně frakčních složek těchto odpadů.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že jedna z reakčních zón, výhodně poslední reakční zóna, představuje více než 50 procent celkového reakčního objemu a že první zóna přijímá smísené nebo nesmíšené obsahy z druhé nebo poslední zóny reaktoru pro smísení s přiváděným odpadem.

4. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se v průběhu dekantačního kroku odstraní až 40 procent původní hloubky reaktoru s • · variabilní hloubkou rychlostí, která nezpůsobí odstranění usazených pevných částic z usazené kalové vrstvy v reaktoru.

5. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že druhá zóna reaktoru je opatřena difúzními mřížkami pro přepravu vzduchu umístěnými na dně nebo v blízkosti dna hlavního reaktoru.

6. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že bioreaktor je opatřen alespoň dvěmi spádovými trubkami s motorem řízenými regulačními ventily pro přívod vzduchu, takže motorem řízené regulační ventily se střídavě otevírají podle nastaveného režimu za účelem provzdušňování a následně opět zavírají.

7. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že během provzdušňovací sekvence všechny motorem řízené regulační ventily pracují ve shodě nebo je část ventilů zavřená, nebo se všechny ventily otevírají a zavírají podle předem nastaveného sledu operací.

8. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že účinný oxidačně-redukční potenciál kombinovaného kapalného proudu procházejícího • · počáteční reakční zónou dosahuje hodnoty -150 mV až -200 mV, vztaženo k vodíkové referenční elektrodě.

9. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se do první zóny zavede během doby odpovídající době cyklu zkrácené o provzdušňovací/neprovzdušňovací dobu, po kterou se provádí odstraňování kapaliny z reaktoru, nejvýše 40 procent celkového objemu bioreaktoru.

10. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že cyklická doba provzdušnění, kterému je vystavena biomasa a množství recyklovaného zpracovaného odpadu smíšeného s přítokem odpadní vody je dostatečné pro dosažení -150 mV až -200 mV oxidačněredukčního potenciálu v době kratší než 80 minut.

11. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že oxidačně redukční potenciál odděleného kalu v druhé nebo poslední reakční zóně klesne v průběhu 90 minut v provzdušňovací sekvenci na -150 mV až

-220 mV.

12. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že koncentrace pevných látek v biologicky aktivovaném kalu, nacházejícím se v druhé nebo poslední reakční zóně, představuje přibližně 5 000 mg/1.

13. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že bioreaktor má vertikální stěny z vyztuženého betonu nebo ze strukturní oceli nebo má jímkovou strukturu se zešikmenými porézními betonovými stěnami vyloženými membránou nebo betonové zádržné stěny.

14. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že biomasa zůstává až 10 minut po přerušení dodávky vzduchu nebo kyslíku v pohybu.

15. Způsob podle č e n ý některého předcházej ících nároků, vyzná rozpuštěného monitoruj i kyslíku v podstatě se že hodnoty koncentrace intervalech kratších než automaticky sleduj i kontinuálně, ale

10 až doby provzdušňovací sekvence a in šitu a nikoliv v

20 sekund, během neprovzdušňovací celkové sekvence každého cyklu.

16. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se použití cyklů jednotlivých provozních operací řídí měřením hodnot využitelnosti kyslíku, na jejichž základě se nastaví vhodné hodnoty pro uspokojení stechiometrické poptávky reaktoru po kyslíku, což umožní střídavou dodávku stejného proudu vzduchu do dvou zón bioreaktoru.

• φ

17. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že prostředkem detekujícím kyslík je elektronické kyslíkové čidlo schopné měřit míru změny koncentrace rozpuštěného kyslíku ve formě 4 až 20 miliamperového primárního řídícího signálu.

18. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se kyslíkové čidlo nachází uvnitř druhého reaktoru, výhodně přibližně 30 cm od povrchu dna druhého reaktoru, nebo v průtokovém potrubí nebo trubici, kterou proudí část směsového materiálu provozní tekutiny a pevných látek odváděná z druhého reaktoru, typicky do reaktoru přijímajícího přívodní odpadní proud.

19. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že obsah TKN v aktivovaném kalu dosahuje přibližně až 0,01 kg TKN/kgMLSS/M², pokud se použije pro čištění typického domácího odpadu.

20. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že celkový obsah fosforu obsaženého v pevných látkách aktivovaného kalu dosahuje přibližně až 0,002 kg fosforu/kgMLSS/m², pokud se použije pro čištění typického domácího odpadu.

21. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že koncentrace rozpuštěného kyslíku v hlavním reaktoru je regulována tak, že je nižší • · než 0,7 mg/1 (průměrně) po dobu představující 75 procent z celkové doby trvání provzdušňovací sekvence a 2 až 3 ml/1 po zbývající dobu provzdušňování.

22. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dále zahrnuje:

mikrobiální zpracování odpadní vody metodou aktivovaného kalu v přítomnosti populace mikroorganizmů přizpůsobené kontaminujícím látkám obsaženým v odpadní vodě a jejich koncentracím, přičemž tato populace obsahuje nitrifikační mikroorganizmy schopné převést čpavkový dusík alespoň na dusitanový dusík a fakultativní mikroorganizmy schopné denitrifikovat dusitan a případně nitrifikační organizmy schopné převést dusitanový dusík na dusičnanový dusík a fakultativní mikroorganizmy schopné redukovat dusičnanový dusík na dusitanový dusík a na plynný dusík a mikroorganizmy schopné biologicky odstranit dostupný rozpuštěný fosfor.

23. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že koncentrace pevných částic ve smíšeném proudu provozní tekutiny v druhém reaktoru se sleduje a zaznamenává v okamžiku, kdy se ukončí dodávka vzduchu do tohoto reaktoru, míra spotřeby kyslíku se monitoruje a analyzuje po ukončení dodávky kyslíku a hladina tekutiny se snímá v okamžiku uzavření přívodního ventilu do reaktoru (plus dvě minuty).

24. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že sledované provozní hodnoty jsou zpracovány a použity pro takové stanovení:

doby čerpání odpadního kalu, doby trvání provzdušňovací sekvence pro následující cyklus, hmotnostního průtokového množství vzduchu pro následující cyklus, nastavených hodnot koncentrace rozpuštěného kyslíku, které vytvoří provozní podmínky, které budou dostatečné pro udržení nastavené hodnoty spotřeby kyslíku v hlavním reaktoru stanovené na konci předcházející provzdušňovací sekvence.

25. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se v přítokovém proudu odpadní vody provede pH korekce.

26. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že dráha proudění smíšených složek z prvního oddílu směšovacího reaktoru, které postupně prochází při přechodu do primárního bioreaktoru z blízkosti podlahy reaktoru k hladině reaktoru, přičemž mísící energie související s prouděním v blízkosti dna prvního oddílu reaktoru je minimálně trojnásobkem mísící energie související s prouděním v blízkosti hladiny, v důsledku čehož dochází k lokalizované energetické pulzaci, nukleaci a flokulaci směsi.

27. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že nastavená hodnota spotřeby kyslíku se stanoví experimentálně a zpravidla se pohybuje v rozmezí 20 + 4 mg CWgVSS/hod.

28. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že využívá čtyři bioreaktory nebo čtyři moduly bioreaktoru a dělící zařízení na dělení proudu pro rozdělení přítokového proudu odpadu do jednotlivých bioreaktorů nebo jednotlivých modulů čtyř bioreaktorů tak, že každý modul je provozován jako samostatný ekvivalentní bioreaktor.

29. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že bioreaktor obsahuje vtokovou část a oddělení pro směšování přívodního proudu a odtokové dekantační zařízení výhodně obsahující pohyblivý kanál pro příjem kapaliny, konstruovaný pro účinné odebírání materiálu z hladiny reaktoru v míře, dosahující až 40 procent hloubky bioreaktoru.

30. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že hodnota spotřeby kyslíku nebo naměřená potenciální spotřeba kyslíku v počátečním směšovacím reaktoru představuje alespoň 20 mg CWgVSS/hod.

· ·

31. Zařízení pro zpracování odpadu automatickým řízením metabolické aktivity mikroorganizmů biomasy obsahující odpad před likvidací zpracovaného odpadu, vyznačené tím, že obsahuje hlavní reaktor schopný udržet odpad v kontaktu s biologicky účinnými degradačními mikroorganizmy,· prostředek pro příjem odpadu v reaktoru; prostředek pro přenos kyslíku, přičemž vzduch se zavádí do hlavního reaktoru; řídící prostředek pro řízení uvedených sledů a funkcí; prostředek určený pro monitorování kyslíku pro detekování relativních změn koncentrace rozpuštěného kyslíku přítomného v hlavním reaktoru a řídící prostředek pro řízení množství kyslíku zaváděného do hlavního reaktoru tak, aby nedošlo k podstatnému omezení aktivity a/nebo růstu mikroorganizmů množstvím přítomného kyslíku a dobou prodlení kyslíku v hlavním reaktoru, přičemž detekce kyslíku se provádí v hlavním reaktoru, prostředek pro detekci kyslíku je umístěn v biomase hlavního bioreaktoru v oblasti, ve které je alespoň část biomasy, ve které se měření provádí v průběhu měření v pohybu; prostředek odstraňující zpracovaný výtok, který odvádí materiál z hladiny reaktoru; a možnost nastavení sekvencí pro přívod přívodního proudu odpadu, zavádění vzduchu a odvádění zpracovaného odpadu.

32. Zařízení podle nároku 31, vyznačené tím, že se používá k provádění způsobu podle některého z nároků 1 až 30.