CZ57098A3

CZ57098A3 - Způsob čištění odpadních vod

Info

Publication number: CZ57098A3
Application number: CZ98570A
Authority: CZ
Inventors: Kurt Ingerle
Original assignee: Kurt Ingerle
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1996-08-13
Publication date: 1998-06-17
Also published as: CN1193949A; PL325201A1; SK24798A3; HUP9900253A2; ES2183968T3; CA2230601A1; PL186772B1; WO1997008104A1; EP0851844A1; AU6637296A; EP0851844B1; HUP9900253A3

Description

Oblast techniky

Vynález řeší způsob čištění odpadních vod pomocí aktivovaného kalu, při němž se čištěná odpadní voda nejprve přivádí do provzdušňované aktivační nádrže a potom do sedimentační nádrže, ve které probíhá oddělování kalu od čiré vody, a následně se kal vrací do aktivační nádrže a čirá voda se odvádí.

Dosavadní stav techniky

Při takovýchto způsobech (srv. AT-B 395 413) se v jednom biologickém reaktoru v aktivační nádrži - pomocí bakterií a přívodu kyslíku odbourávají organické sloučeniny uhlíku a mění se na aktivovaný kal. Navíc probíhá nitrifikace, denitrifikace a odstraňování fosforu. V následujících dosazovacích nádržích aktivovaný kal sedimentuje a čirá voda se odvádí. Kvůli udržování procesu se musí sedimentovaný aktivovaný kal opět zpětně přečerpávat do aktivační nádrže. Denně se ze systému odstraňuje 5 až 10 % přebytečného kalu.

Nevýhodou známého způsobu je, že dosazovací nádrž je určená pouze pro oddělování kalu a čiré vody, přičemž biochemické procesy probíhající v nich jsou bez praktického významu. Na druhé straně je všeobecně znám způsob, při kterém probíhají v jediné nádrži kromě sedimentace také další, případně všechny potřebné biochemické a fyzikální pochody při čištění odpadních vod. Zde nejprve cirkuluje kal v nádrži. V této mísící fázi se může pracovat s přívodem nebo bez přívodu kyslíku. Podle přítomnosti volného nebo vázaného kyslíku probí há nitrifikace (v aerobním prostředí) nebo denitrifikace (anoxní prostředí). Následuje usazování kalu, přičemž s odváděním čiré vody se začne až po uplynutí určité doby. V tomto intervalu označovaném jako předusazovací fáze se jednak kal usazuje a zároveň se denitrifikuje. Usazený kal tvoří filtr, který odfiltruje z čiré vody i malé částice aktivovaného kalu. I během následující oddělovací fáze, která zabezpečuje odvádění čiré vody, klesá kal ke dnu a je schopný denitrifikace. V prostředí s úplným vyloučením kyslíku (anaerobní prostředí) se může biologicky od mít také pozitivní vliv na usazovací vlastnosti kalu.

stranit i fosfor. Rozsáhlé odstraňování fosforu vyžaduje odpovídající srážecí činidlo, které bude

Podstata vynálezu

Podstata vynálezu spočívá v tom, že umožňuje, aby dosazovací nádrže sloužící při způsobu sedimentace pouze k oddělování kalu a čiré vody mohly převzít část nebo všechny funkce, které při jednonádržovém způsobu probíhají v jediné pracovní nádrži.

Předmětem vynálezu je postup, při kterém v sedimentační nádrži probíhá vícekrát za den pracovní cyklus, při kterém se kal opět mísí s vodou (mísicí fáze) a fáze odvádění je oddělena od fáze mísicí intervalem (předusazovací fáze).

Pokud je obsah sedimentační nádrže během mísicí fáze provzdušňován, podporuje se tím hlavní funkce aktivační nádrže - degradace organických sloučenin uhlíku a nitrifikace. Zařízení sloužící pro přívod kyslíku ovlivňuje současně ve smyslu vynálezu promíchávání kalu v sedimentační nádrži.

Přehled obrázků na výkresech

Další podrobnosti vynálezu budou objasněny pomocí obrázků. Na obrázku č.l je schematický půdorys zařízení podle vynálezu s naznačením tří rozličných funkčních fází, obr. č. 2 je zvětšený příčný řez zařízení podle obr. č. 1, obr. č. 3 je příčný řez zvětšeného detailu obr. č. 2. Obr. č. 5 je příčný řez druhého příkladu provedení, obr. č. 4 je půdorys dalšího příkladu provedení.

Příklady provedení vynálezu

Všem zobrazeným příkladům provedení je společné prostorově sousedící uspořádání aktivační nádrže 1 a sedimentační nádrže 2. Mezi těmito oběma nádržemi je přes celou šířku nádrže k spodnímu otvoru 6 vedena dělicí stěna 17, takže nádrže 1,2 působí jako spojité nádoby. V aktivační nádrži f je umístěn provzdušňovač 3 pro přívod kyslíku, aby se mohlo ve smyslu vynálezu provádět promíchávání kalu v sedimentační nádrži pomocí vrtule 4, která současně vytváří proudění, které homogenizuje obsah nádrže 1 a 2 tak, že v obou nádržích je přibližně stejný obsah sušiny a přibližně shodná doba uložení kalu.

<<

—«k·--0 000 0

V zařízení podle obr. č. 1 vytváří vrtule 4 cirkulující proudění kolem vodicí stěny 5, která je umístěna ve středu dna nádrže do výšky, přičemž toto proudění je dosaženo jen v té mísící fázi, ve které nastává homogenizace obsahu nádrže a zpětný přesun kalu do aktivační nádrže 1. Doba mísící fáze je silně závislá od povětrnostních podmínek, přičemž deštivé počasí způsobuje její redukci (např. na 10 minut) a suché počasí tuto dobu prodlužuje (např. na 70 minut).

Z obr. 1 vyplývá, že po mísící fázi R nastupuje interval (předusazovací fáze V), ve které probíhá usazování kalu v sedimentační nádrži 2, bez současného odvádění čiré vody. Aby se zvláště v této fázi předešlo poruchám při ukládání kalu v aktivační nádrži 1 pomocí provzdušňovače 3, je účelově před otvor 6 umístěna nárazová stěna 7. Ta způsobuje, že z prostoru mezi nárazovou stěnou 7 a dělicí stěnou 17 mezi oběma nádržemi unikají vzduchové bubliny vzhůru, takže - odhlédnuto od mísící fáze - v sedimentační nádrži 2 se může usazovat kal bez bublin. Ve V-fázi poklesne hladina kalu natolik (> 50 cm), že v následující odváděči - A-fázi může být odváděna čirá voda. Typická doba trvání V-fáze je asi 40 minut při době celého cyklu 200 minut.

Odtok ze zařízení sestávajícího z nádrží 1 a 2 se uskutečňuje pouze v A-fázi. Přítok se může dít kontinuálně ve všech třech fázích nebo také jen v jedné nebo dvou fázích. Zařízení je průtočné volným spádem tehdy, když přítok a odtok se uskutečňuje jen v A-fázi a je stejně vel ký (Qpřít = Qodt)· V provozu může být více zařízení s takovým fázovým posunem, že je vždy k dispozici minimálně jedna A-fáze. Odtok z čisticího zařízení odpovídá přítoku do čisticího zařízení.

Obr. č. 3 znázorňuje možnost odvádění čiré vody. V A-fázi, kdy už hladina kalu 8 leží více než 50 cm pod vodní hladinou 9, je odváděna čirá voda klapkami uzavíranými odtokovými otvory 10 průměru cca 8 cm. Tyto otvory jsou kruhově uloženy s odstupem 1,0 m cca 30 cm pod vodní hladinou. Čirá voda nakonec dosáhne tlakového kanálu 11, který je uzavírán elektrickou klapkou 12. Odtok ze sedimentační nádrže 2 je regulován touto klapkou tak, že zabezpečuje pevným přepadem 13 udržování požadované vodní hladiny v nádržích. Přiváděním malých množství čiré vody 14 do tlakového kanálu je možno zabránit při uzavřené klapce vniknutí kalu do odváděcího systému.

Při přepočtu přípustného odváděného množství ze sedimentační nádrže 2 (Q_Odt) se vychází z předpokladu, že během celé A-fáze musí být hladina kalu minimálně 50 cm pod hladinou vody. Z důvodů přiblížení a ubezpečení se předpokládá, že čirá voda vznikající v A-fázi se • ·

také odvádí. V-fáze potom zabezpečuje minimálně 50 cm vrstvu čiré vody, která je potřebná pro odvádění. Získávání čiré vody je určeno íychlostí poklesu hladiny kalu v_s> která se předpokládá přibližně konstantní. Přípustné odváděné množství je potom Q_oj_t [m³/h]= F[m²] x v_s[m/h], přičemž v_s ^[m/h] x ISV^[mVel x TS^[kg/m3] = 725 (viz také Kayser, gwf. č. 12,1995).

Při kontinuálním přítoku stoupá vodní hladina v nádržích během R- i V-fáze. V takovém případe je možno pracovat s dvoustupňovou předusazovací fází, kde hladina .kapaliny v nádržích nejprve vystoupí a potom se pevným přepadem udržuje konstantní. Z důvodu tohoto zásahu se zmenší v následující A-fázi odváděné množství a zkrátí se i doba odvádění.

Na zařízení podle tohoto vynálezu je možné pracovat s přítokem záměsové vody za suchého počasí (TW) i při dešťovém provozu (RW), přičemž při RW se A-fáze procentuálně pro dlouží na úkor R-fáze. Sedimentační nádrž se potom při TW využívá více pro biochemické a při

RW více pro hydraulické procesy.

V R-fázi se zvládá více úkolů. Je třeba opět přivést do nádrže 1 kal, který se dopravil během V- i R-fáze z aktivační nádrže 1 do sedimentační nádrže. Kal usazený a navrstvený na dně nádrže 2 se musí opět tak rozvířit, aby v nádrži vznikla přibližně stejná sušina. Dále je třeba případně vytvořený plovoucí kal opětně zapracovat do hmoty kalu. Výhodné je také, pokud se do sedimentační nádrže přivádí i kyslík. Tyto čtyři výše uvedené úkoly je možno podle velikosti čisticího zařízení řešit různě. Velká čisticí zařízení mohou například pracovat na principu cirkulace, to znamená všechny nádrže budou provozovány jako cirkulační nádrže a míchadla budou umístěna tak, že vzniknou proudění zobrazená na obr. 4. Vodicí stěny 5 zabezpečují rovnoměrné proudění s rychlostí asi 0,5 m/s.

V malých čisticích zařízeních je možno zabezpečit jediným zařízením provzdušňování v aktivační nádrži 1 a promíchávání v sedimentační nádrži tak, jak je znázorněno na obr. 5. Proudové provzdušňování 3 otočné kolem vertikální osy je umístěno v aktivační nádrži 1 a umožňuje provzdušnění a promíchání v obou nádržích. V R-fázi je vodný proud obohacený vzduchovými bublinkami nasměrován na otvor 16 se zpětnou klapkou umístěný mezi oběma nádržemi tak, aby turbulence a promíchávání působilo hlavně v sedimentační nádrži 2. Případně vytvořený plovoucí kal je odváděn zpětným prouděním 15 usměrněným na vodnou hladinu ze sedimentační nádrže 2 do aktivační nádrže 1 a tam je opět zapracován do kalové hmoty. V obou dalších fázích se vodný proud odvrátí od otvoru 16. Provzdušňování proudem potom působí ·· i⁷ Μ • ··· • · · · • · · ···· ·· pouze v aktivační nádrži 1. Namísto odvrácení proudu provzdušňování je možno uzavřít otvor 16 klapkou.

Výhodou vynálezu je, že homogenizace obsahu nádrží 1 a 2 umožňuje, že se může měřit obsah sušiny v sedimentační nádrži, ze které je možno odebírat přebytečný kal. Na konci Vfáze, před zahájením A-fáze, musí už hladina kalu klesnout tak hluboko (např. cca 75 cm), aby čirá voda zbavená pevných častíc mohla být odvedena do A-fáze. V této době se krátkodobě uvede do provozu plovoucí pumpa přebytečného kalu (např. automatické odvádění přebytečného kalu cca 1 až 2 minuty). Pokud je hladina kalu ještě příliš vysoká, přebytečný koncentrovaný kal se odvede, pokud je příliš nízká, převáží odvádění čiré vody. Odvedená směs kalu - čiré vody se dostane do kalového zásobníku, ve kterém se kal usadí. Kalová voda zbavená pevných částic se přivede zpětným tokem opět do aktivační nádrže. Navrstvený kal v kalovém zásobníku je třeba čas od času odtáhnout a odstranit.

Další možnost, automatické odvádění přebytečného kalu, spočívá v tom, že na konci Vfáze se přístrojem pro měření hladiny kalu změří hladina kalu a odvádění přebytečného kalu se uskuteční v závislosti od polohy hladiny kalu. Tuto metodu je možno aplikovat např. pomocí plovoucího měřiče hustoty a na dně nádrže umístěného kalového potrubí s elektrickou klapkou. Pokud je hladina kalu např. na konci V-fáze méně než 75 cm pod vodní hladinou, kal se neodvádí, pokud je vyšší, nastává odvádění kalu. Tato metoda, určená hlavně pro větší čisticí zařízení, má tu přednost, že se odvádí jen už navrstvený kal a není nutný zásobník pro oddělování kalu od čiré vody.

Zařízení podle vynálezu je možno předřadit zásobník odpadních nebo procesních vod, počítač nebo sítové zařízení, odlučovač písku a tuku, předodkalování, anaerobní nádrž nebo jen jednotlivé časti těchto zařízení. Na pokračující čištění je možno následně zařadit filtr.

Pro zvýšení biologické eliminace fosforuje třeba předem určit dostatečně dlouhé anaerobní prostředí v aktivační nádrži během A-fáze. V této době se obsah aktivační nádrže pouze promíchává a kyslík se nepřivádí.

Zvláštní případ spočívá v tom, že aktivační nádrž se během A-fáze případně během V- a A-fáze ani nepromíchává ani neprovzdušňuje. Aktivační nádrž působí potom jako zásobník odpadních vod. Až když hladina kalu dosáhne na dně nádrže umístěného spojovacího otvoru mezi

oběma nádržemi, může se surová odpadní voda přivést do sedimentační nádrže. Tím je znemožněno, aby surová odpadní voda prorazila do odtoku.

Výhodou způsobu podle tohoto vynálezu je vysoký výkon čištění, velmi nízký požadovaný objem nádrží a minimalizované strojové zařízení, což ovlivňuje vysokou hospodárnost. Provzdušňovací zařízení jsou nutná pouze v aktivační nádrži a jsou kyslíkem řízena prakticky neustále během provozu. Rozvíření usazeného kalu a koloběh usazeného kalu v sedimentační nádrži se dosahuje jednoduchým mísícím zařízením. Dále je možno pracovat v systému s velmi vysokou sušinou (5,0 až 8,0 g/1). Konečně je možno sedimentační nádrž optimálně využít, protože při nízkém hydraulickém zatížení (suché počasí TW) mohou být upřednostněny biochemické procesy a při vysokém (deštivé počasí RW) hydraulické procesy.

Claims

9···

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob čistění odpadních vod pomocí aktivovaného kalu, při kterém se čištěná odpadní voda přivádí nejprve do provzdušňované aktivační nádrže a následně do sedimentační nádrže, ve které probíhá oddělování kalu od čiré vody, přičemž se kal zpětně přivádí do aktivační nádr- že a čirá voda se odvádí, vyznačující se tím, že v sedimentační nádrži probíhá vícekrát za den provozní cyklus, při kterém se kal opět promíchává s vodou v mísicí fázi (R), a že odváděči fáze (A) provozního cykluje od mísicí fáze (R) oddělena intervalem, který představuje předusazovací fáze (V).
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že během mísicí fáze (R) se obsah sedimentační nádrže (2) provzdušňuje.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že provzdušňováním se kal promíchává s ostatním obsahem nádrže.
4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že během mísicí fáze (R) se obsah sedimentační nádrže (2) homogenizuje.
5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že v mísicí fáze (R) se vrací do aktivační nádrže (1) tolik kalu, aby tam vznikla asi stejná hustota sušiny (TS) jako v sedimentační nádrži (2).
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že během mísicí fáze (R) se obsah aktivační nádrže (1) promíchává s obsahem sedimentační nádrže (2) až do rozsáhlé homogenizace.

• ·
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že předusazovací fáze (V) se prodlužuje do té doby, než hladina kalu poklesne minimálně na 50 cm, aby se podle možnosti žádné vločky kalu nedostaly do odtoku.
8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že odvádění přebytečného kalu se uskutečňuje například během doby dvou minut na konci předusazovací fáze (V), přičemž čerpadlo čerpá směs čirá voda/kal do kalového zásobníku a přebytečnou kalovou vodu přivádí zpět do čisticího zařízení.
9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že odvádění přebytečného kalu se uskutečňuje v závislosti od obsahu sušiny v sedimentační nádrži (2), stanoveného měřičem hustoty.
10. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho z nároků 1 až 9, s aktivační nádrží (1) a k ní přiřazenou sedimentační nádrží (2) a zařízením pro zpětný přívod kalu ze sedimentační nádrže (2) do aktivační nádrže (1), vyznačující se tím, že obě nádrže vzájemně sousedí a jsou v oblasti dna spojeny otvorem (6).
11. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že v aktivační nádrži (1) je v odstupu od otvoru (6) umístěna ze dna nádrže vystupující nárazová stěna (7).
12. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že ve střední části sedimentační nádrže (2) je umístěna vertikální vodicí stěna (5), takže může podél stěn zásobníků vzniknout cirkulující proudění.

9-9

9 9

99 .
13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že i v aktivační nádrži (1) se nachází vertikální vodicí stěna (5) pro cirkulující proudění.
14. Zařízení podle jednoho z nároků 10 až 13, vyznačující se tím, že v sedimentační nádrži je umístěna vrtule (4).
15. Zařízení podle jednoho z nároků 10 až 14, vyznačující se tím, že pro vytvoření proudění v sedimentační nádrži (2) může být v aktivační nádrži umístěno provzdušňovací zařízení (3) nasměrované na otvor (16).
16. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho z nároků 1 až 9, zvláště podle jednoho z nároků 9 až 15, vyznačující se tím, že sedimentační nádrž (2) má minimálně jeden asi 20 až 30 cm pod vodnou hladinou ležící odtok (10), na který je připojen tlakový kanál (11) s uzavírací klapkou (12) a pevným přepadem (13).
17. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že do tlakového kanálu ústí potrubí pro čirou vodu (14).