CZ7706U1 - Zařízení pro biologické čištění odpadních vod - Google Patents

Description

Technické řešení se týká zařízení pro biologické čištění odpadních vod, zejména splaškových odpadních vod z malých lokálních domovních objektů nenapojených na kanalizační síť, obsahujícího v jedné nádrži aktivační prostor, vzhůru se rozšiřující separační prostor pro fluidní filtraci, a vnitřní cirkulační okruh mezi jednotlivými prostory nádrže.

Dosavadní stav techniky

Je známa řada řešení zařízení pro biologické čištění odpadních vod pomocí aktivačního čištění v režimu nízko zatěžovaného aktivovaného kalu, kde v jedné nádrži jsou integrovány vzájemně propojené separační a aktivační prostory a je v nich využívána řada postupů včetně fluidní filtrace s biomasou ve vznosu, jako je např. zařízení dle CZ PAT 280254 nebo CZ UV 6698.

Je dále známo řešení dle CZ UV 7121, u něhož je separační prostor zcela oddělen od aktivačního prostoru a je opatřen přepážkou ukončenou nade dnem nádrže a vytvářející podél jedné ze stěn sestupovou zónu, ve které je uloženo první mamutkové čerpadlo zaústěné nad koš lapače. Vnitřní cirkulační okruh je realizován mezi aktivačním prostorem a separačním prostorem pomocí druhého mamutkového čerpadla se vstupem u dna nádrže v oxidní zóně aktivačního prostoru a vyústěním nad sestupovou zónou separačního prostoru, přičemž u dna nádrže je v lapači uložen zdroj tlakového vzduchu, v anoxidní zóně aktivačního prostoru alespoň jedno vzduchové míchadlo a v oxidní zóně aktivačního prostoru provzdušňovač aktivačního prostoru. Nevýhodou tohoto řešení je, že při náhlém přítoku odpadních vod dochází k rychlému promíchávání vody v anoxidní a oxidní zóně, čímž se snižuje kvalita a účinnost čistícího procesu.

Společnou nevýhodou známých řešení pak je, že k odčerpávání nadbytečného kalu z aktivačního prostoru je v určitých periodách nutno používat kalové čerpadlo nebo fekální vůz.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry zařízení pro biologické čištění odpadních vod, zejména splaškových odpadních vod z malých lokálních domovních objektů nenapojených na kanalizační síť, obsahující v jedné nádrži alespoň lapač, aktivační prostor, vzhůru se rozšiřující separační prostor pro fluidní filtraci, a vnitřní cirkulační okruh mezi jednotlivými prostory nádrže, a jeho podstata spočívá vtom, že jednak anoxidní zóna aktivačního prostoru, opatřená u dna nádrže alespoň jedním vzduchovým míchadlem, je zcela oddělena od oxidní zóny aktivačního; prostoru, opatřené alespoň jedním provzdušňovačem, a jednak separační prostor je u dna nádrže propojen s odplyňovacím prostorem, vytvořeným v oblasti dělící stěny podél pláště nádrže, kde v odplyňovacím prostoru je u dna nádrže zaústěno první mamutkové čerpadlo, které je vyústěné nad aktivačním prostorem, přičemž v anoxidní zóně je zaústěno druhé mamutkové čerpadlo, které je propojené s řídící plovákovou armaturou a které je vyústěné v oxidní zóně aktivačního prostoru.

Ve výhodném provedení je odplyňovací prostor propojen s anoxidní zónou přepadovým potrubím, separační prostor je propojen s anoxidní zónou přepouštécí trubkou a oxidní zóna je propojena s odplyňovacím prostorem přepouštěcím otvorem a mamutkové čerpadlo je v anoxidní zóně aktivačního prostoru uloženo volně vyjímatelně.

Pro zvýšení účinnosti čistícího procesuje výhodné, když přepouštécí otvor je vytvořen ve střední části dělící stěny mezi oxidní zónou a odplyňovacím prostorem, přepadové potrubí i přepouštécí trubka jsou v anoxidní zóně aktivačního prostoru zaústěny nad sestupové potrubí, které je vyústěno v anoxidní zóně u dna nádrže a přepadové potrubí i přepouštécí trubka jsou na svém vyústění opatřeny prvním odtokovým regulátorem a druhým odtokovým regulátorem.

- 1 CZ 7706 Ul

Je rovněž výhodné, když první mamutkové čerpadlo je na svém výstupu opatřeno rozváděcím regulátorem, vyústěným jednak do anoxidní zóny aktivačního prostoru nad lapačem a jednak do oxidní zóny aktivačního prostoru nad úrovní hladiny, a vzduchová míchadla v anoxidní zóně aktivačního prostoru jsou uložena horizontálně výkyvné, když jsou upevněna na základně, která je uložena na středové ose, uchycené v plášti nádrže a dělící stěně vytvořené mezi anoxidní zónou a oxidní zónou aktivačního prostoru.

Novou konstrukcí zařízení se dosahuje vyššího účinku v tom, že je značně konstrukčně jednodušší vlivem omezení počtu přepážek mezi jednotlivými prostory nádrže. Navíc při nárazovém přítoku splaškových vod nemůže docházet k rychlému promíchávání vody v anoxidní a oxidní zóně aktivačního prostoru a při poruchách zařízení, např. při náhodném výplavu kalu se zabrání odvodu kalu a na povrchu plovoucích nečistot do vývodu a zajistí se jejich vrácení ze separačního prostoru zpět do anoxidní zóny aktivačního prostoru, neboť hladina aktivačního prostoru je podstatně nižší než hladina separačního prostoru. Zařízení rovněž zajišťuje stálý odvod flotační pěny z odplyňovacího prostoru zpět do anoxidní zóny. Zároveň konstrukce umožňuje lepší promíchávání vody ve spodní části anoxidní zóny a vhodnou regulací proudění části vratného kalu do oxidní zóny a do lapače mechanických nečistot, umístěného v anoxidní zóně, je umožněno poměrně přesné nastavení stabilního přítoku kalu do anoxidní zóny aktivačního prostoru. Nízká úroveň hladiny v anoxidní zóně umožňuje pak umístit lapač hrubých nečistot nad hladinou vody a vratný kal přiváděný prvním mamutkovým čerpadlem nad tento lapač pak rozmělňuje nečistoty zachycené na dně lapače a tím se zabraňuje jeho ucpávání, tedy zanášení koše. Volné vyjímatelné uložení druhého mamutkového čerpadla v anoxidní zóně aktivačního prostoru umožňuje jeho pohyb podél dna a odsávání stabilizovaného kalu při jeho nahromadění nad běžnou míru

Přehled obrázků na připojených výkresech

Konkrétní příklady provedení zařízení dle technického řešení jsou znázorněny na připojených výkresech, kde obr. 1 je půdorys zařízení, obr. 2 vertikální řez A-A zařízením z z obr. 1 a obr. 3 blokové schéma zařízení se znázorněním vzájemného propojení jednotlivých prostorů zařízení.

Příklady obrázků technického řešení

Zařízení je tvořeno nádrží J, s výhodou válcového tvaru, v níž jsou excentricky uspořádány aktivační prostor 2, separační prostor 3 a odplyňovací prostor 4, kde aktivační prostor 2 je rozdělený na anoxidní zónu 21 a oxidní zónu 22. V homí části anoxidní zóny 2J aktivačního prostoru 2 je umístěn lapač 5 mechanických nečistot, např. ve tvaru koše, do něhož je zaústěn přívod 6 odpadní vody. Separační prostor 3 ve tvaru směrem vzhůru se rozšiřujícího půljehlanu je udna nádrže 1 propojen přepouštěcí štěrbinou 3J s odplyňovačím prostorem 4.

V odplyňovacím prostoru 4 je u dna 101 nádrže i zaústěno první mamutkové čerpadlo 7, které je vyvedené přes anoxidní zónu 21 nad úroveň hladiny odpadní vody a na výstupu je opatřeno rozváděcím regulátorem 71, vyústěným jednak nad lapačem 5 do anoxidní zóny 21 a jednak do oxidní zóny 22 aktivačního prostoru 2. Na úrovni hladiny v odplyňovacím prostoru 4 je zaústěno přepadové potrubí 8, které je vyvedeno do homí části anoxidní zóny 2J nad úrovní hladiny.

V homí části je separační prostor 3 opatřen přepouštěcí trubkou JJ, zaústěnou do anoxidní zóny 21 v rovině hladiny odplyňovacího prostoru 4 nad hrdlo 301 sestupového potrubí 30, které je vyústěné v této anoxidní zóně 21 u dna 101 nádrže J. Přitom jsou přepadové potrubí 8 i přepouštěcí trubka JJ na svém vyústění opatřeny prvním odtokovým regulátorem 8J. a druhým odtokovým regulátorem 111. provedeným s výhodou ve tvaru vertikálně otočného kolena s nastavitelnou výškou hladiny průtoku. V separačním prostoru 3 je dále vytvořen vývod JO vyčištěné vody, opatřený pojistným přepadem 102.

U dna 101 nádrže i je v anoxidní zóně 21 dále zaústěno volně vyjímatelně uložené druhé mamutkové čerpadlo 12, které je vyústěno v oxidní zóně 22 nad hladinou vody a které je

-2 CZ 7706 Ul propojené s plovákovou vzduchovou armaturou 13, řídící jeho činnost. Vyjímatelné uložení druhého mamutkového čerpadla 12 pak umožňuje v případě potřeby jeho volný pohyb po dně

101 nádrže 1 a odčerpávání přebytečného kalu. U dna 101 nádrže I jsou pak umístěna vzduchová míchadla 14, napojená na neznázorněný zdroj tlakového vzduchu. Vzduchová míchadla J4 jsou upevněna na základně 15, která je vzhledem ke dnu 101 horizontálně výkyvná, např. je uložena na středové ose 16, uchycené v plášti nádrže 1 a dělící stěně 17 vytvořené mezi anoxidní zónou 21 a oxidní zónou 22 aktivačního prostoru 2. Vzduchová míchadla .14 jsou napojena na společný zdroj tlakového vzduchu a jsou vytvořena s výhodou ve tvaru dutého hřibu s výkyvnou hlavou. Oxidní zóna 22 aktivačního prostoru je pak u dna 101 nádrže 1 vybavena jemnobublinkovými ío provzdušňovací 18 a ve střední části dělící stěny Γ7 je propojena přepouštěcím otvorem J9 s odplyňovacím prostorem 4.

Při běžném chodu zařízení přitéká znečištěná voda přívodem 6 do nádrže _1 v oblasti lapače 5, kde se zachytí hrubé nečistoty a voda stéká směrem dolů do anoxidní zóny 2J aktivačního prostoru 2 za nepravidelného probublávání vzduchu ze vzduchových míchadel 14, pod jejichž vrchlíky se vzduch hromadí a po zaplnění celého objemu jednoho z vrchlíků a výkyvu základny 15 dochází k odtrhávání velkých vzduchových bublin, čímž dochází k dalšímu rozmělňování organických nečistot a jejímu promíchávání s kalem, který je současně pravidelně dodáván prvním mamutkovým čerpadlem 7 do lapače 5 ze spodní části odplyňovacího prostoru 4. V anoxidní zóně 21 drží vzduchová míchadla 14, pracující impulsivně s velkými vzduchovými bublinami, ve vznosu organické látky, přičemž nedochází k oxidaci těchto látek nad úroveň přesahující podmínky anaerobních procesů. Přitom voda je průběžně přečerpávána druhým mamutkovým čerpadlem 12 do oxidní zóny 22 aktivačního prostoru 2, kde je intenzivně provzdušňována pomocí provzdušňovačů 18 a dochází k oxidaci organických látek obsažených ve vodě. Z oxidní zóny 22 voda přes přepouštěcí otvor J9 protéká do odplyňovacího prostoru 4, kde postupuje pomalu směrem dolů a dochází k jejímu uklidnění a odplyňování. Ze spodní části odplyňovacího prostoru 4 voda protéká přepouštěcí štěrbinou 31 do separačního prostoru 3, kde vlivem rozšiřujícího se průřezu separačního prostoru 3 dochází ke zpomalování její rychlosti a vlivem gravitace a filtračního účinku fluidní vrstvy se kal udržuje do určité hladiny ve vznosu a usazuje se. K hladině se pak dostává v podstatě čistá voda, která odtéká výtokem JO.

Při zastavení přítoku čerstvé odpadní vody do přívodu 6, hladina v anoxidní zóně 2Λ aktivačním prostoru 2 mírně klesne a při dosažení minimální úrovně nastavené plovákovou vzduchovou armaturou 13 se přeruší dodávka vzduchu do druhého mamutkového čerpadla 12, přičemž první mamutkové čerpadlo 7 pracuje nepřetržitě, čímž dochází k nepatrnému poklesu hladiny v oxidní zóně 22 aktivačního prostoru 2 a nepatrnému poklesu hladiny v separačním prostoru 3, čímž pojistný přepad 102, udržující konstantní hladinu v separačním prostoru 3, přeruší odtok vody vývodem 10. Při dosažení nastavené úrovně hladiny v anoxidní zóně 21 opět zapne druhé mamutkové čerpadlo 12 a přečerpávací cyklus se opakuje.

Při přerušení dodávky elektrického proudu nebo při poruše zdroje tlakového vzduchu, a tím odstavení činnosti obou mamutkových čerpadel 7 a 12 z činnosti, dojde ke zvedání hladiny v anoxidní zóně 21 a voda přes přepadové potrubí 8 a přepouštěcí trubku U přeteče do separačního prostoru 3, kde dojde k částečnému usazení nečistot a vytékání pouze mechanicky vyčištěné vody výtokem 10, přičemž pojistný přepad 102 zabraňuje odplavování plovoucích nečistot.

Při náhlém přívalu splaškových vod přívodem 6 dojde pouze ke zvednutí hladiny v anoxidní zóně 21 a po impulsu od plovákové vzduchové armatury 13 k sepnutí druhého mamutkového čerpadla 12 na plný výkon. Tím nedochází k rychlému přítoku vody do separačního prostoru 3 a zabraňuje se výplavu kalu.

Popsané provedení není jediným možným řešením zařízení ale mamutková čerpadla 7, 12, mohou být nahrazena jinými vzduchovými přečerpávacími zařízeními, vzduchová míchadla 14 mohou být jiné než hřibovité konstrukce se zmenšujícím se průřezem pláště klobouku směrem

- 3 CZ 7706 Ul odspodu nahoru. Rovněž vzájemné uspořádání prostorů 2, 3 a 4 jejich tvarové řešení může být upraveno dle velikosti nádrže i nebo požadované kapacity a účinnosti čistícího zařízení.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení je vhodné zejména pro malé biologické čistírny odpadních 5 vod, zejména pro čištění lokálních zdrojů splaškových vod, které je po vyčištění možno použít jako užitkovou vodu, např. pro postřik zahrádek, anebo je možno ji odvádět pomocí trativodů zpět do půdy bez nebezpečí ohrožení kvality spodních vod.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod, zejména splaškových odpadních vod ío z malých lokálních domovních objektů nenapojených na kanalizační síť, obsahující v jedné nádrži alespoň lapač, aktivační prostor, vzhůru se rozšiřující separační prostor pro fluidní filtraci, a vnitřní cirkulační okruh mezi jednotlivými prostory nádrže, vyznačující se tím, že jednak anoxidní zóna (21) aktivačního prostoru (2), opatřená udna (101) nádrže (1) alespoň jedním vzduchovým míchadlem (14), je zcela oddělena od oxidní zóny (22) aktivačního prostoru

   15 (2), opatřené alespoň jedním provzdušňovačem (18), a jednak separační prostor (3) je udna (101) nádrže (1) propojen s odplyňovacím prostorem (4), vytvořeným v oblasti dělící stěny (17) podél pláště nádrže (1), kde v odplyňovacím prostoru (4) je udna (101) nádrže (1) zaústěno první mamutkové čerpadlo (7), které je vyústěné nad aktivačním prostorem (2), přičemž v anoxidní zóně (21) je zaústěno druhé mamutkové čerpadlo (12), které je propojené s řídící

   20 plovákovou armaturou (13) a které je vyústěné v oxidní zóně (22) aktivačního prostoru (2).
2. 2. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že odplyňovací prostor (4) je propojen s anoxidní zónou (21) přepadovým potrubím (8), separační prostor (
3. 3) je propojen s anoxidní zónou (21) přepouštěcí trubkou (11) a oxidní zóna (22) je propojena s odplyňovacím prostorem (4) přepouštěcím otvorem (19).

   25 3. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhé mamutkové čerpadlo (12) je v anoxidní zóně (21) aktivačního prostoru (2) uloženo volně vyjímatelně.
4. 4. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že přepouštěcí otvor (19) je vytvořen ve střední části dělící stěny (17) mezi oxidní zónou

   30 (22) a odplyňovacím prostorem (4).
5. 5. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že přepadové potrubí (8) i přepouštěcí trubka (11) jsou v anoxidní zóně (21) aktivačního prostoru (2) zaústěny nad sestupové potrubí (30), které je vyústěno v anoxidní zóně (21) u dna (101) nádrže (1).

   35
6. 6. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároku 5, vyznačující se tím, že přepadové potrubí (8) i přepouštěcí trubka (11) jsou na svém vyústění opatřeny prvním odtokovým regulátorem (81) a druhým odtokovým regulátorem (111).
7. 7. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároků la2, vyznačující se tím, že první mamutkové čerpadlo (7) je na svém výstupu opatřeno rozváděcím regulátorem

   -4CZ 7706 Ul (71), vyústěným jednak do anoxidní zóny (21) aktivačního prostoru (2) nad lapačem (5) a jednak do oxidní zóny (22) aktivačního prostoru (2) nad úrovní hladiny.
8. 8. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že vzduchová míchadla (14) v anoxidní zóně (21) aktivačního prostoru (2) jsou uložena

   5 horizontálně výkyvně.
9. 9. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároku 8, vyznačující se tím, že vzduchová míchadla (14) jsou upevněna na základně (15), která je uložena na středové ose (16), uchycené v plášti nádrže (1) a dělící stěně (17) vytvořené mezi anoxidní zónou (21) a oxidní zónou (22) aktivačního prostoru (2).