CZ8625U1 - Zařízení pro biologické čištění odpadních vod - Google Patents

Description

Zařízení pro biologické čištění odpadních vod

Oblast techniky

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 lapač mechanických nečistot, 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 jsou například zařízení dle CZ PAT 280254, CZ UV 6698, CZ UV 7121, CZ UV 7706, která tvoří vývojovou řadu stále zdokonalovaných zařízení v této oblasti, jejichž konstrukce na sebe navazují a postupně optimalizují technologii čistícího procesu.

Konečně je známo zařízení dle CZ UV 8352 obsahující v jedné nádrži alespoň lapač mechanických nečistot, aktivační prostor, vzhůru se rozšiřující separační prostor pro fluidní filtraci a vnitřní cirkulační okruh mezi jednotlivými prostory nádrže. Anoxidní zóna aktivačního prostoru, opatřená u dna nádrže alespoň jedním vzduchovým míchadlem, je zcela oddělena od oxidní zóny aktivačního prostoru, opatřené alespoň jedním provzdušňovačem. Separační prostor je u dna nádrže propojen s odplyňovacím prostorem, vytvořeným v oblasti dělící stěny podél pláště nádrže, přičemž v anoxidní zóně je zaústěno mamutkové čerpadlo, které je propojené s řídící plovákovou armaturou a které je vyústěné v oxidní zóně aktivačního prostoru. Podstatou řešení je, že aktivační prostor je rozdělen na anaerobní zónu, anoxidní zónu a oxidní zónu, kde ve spodní části separačního prostoru je zaústěno propojovací potrubí, které je vyvedeno přes anoxidní zónu nad úroveň hladiny odpadní vody aje vyústěno nad lapačem do anaerobní zóny, přičemž vzduchové míchadlo je spřaženo s promíchávačem anaerobní zóny. Dále je podstatou řešení, že řídící plováková armatura je uložena v anaerobní zóně, že v separačním prostoru je před vývodem vody z nádrže umístěna nomá stěna, že přepážka mezi anaerobní zónou a anoxidní zónou aktivačního prostoru je v nádrži upevněna vyjímatelně a že propojovací potrubí je nad vyústěním do lapače opatřeno třetím odtokovým regulátorem.

Nevýhodou tohoto zařízení je, že aktivovaný kal se během čistícího procesu shromažďuje v rohu separačního prostoru a ulpíval na stěnách a ulpívá vlivem statické elektřiny na stěnách ohraničujících tento prostor. Další nevýhodou zařízení je umístění a konstrukce horizontálně zaústěného odtokového regulátoru přepouštěcí trubky mezi separačním prostorem a anoxidní zónou, která neumožňuje odebírání nej svrchnější povrchové vrstvy vody s kalem ze středové části, čímž dochází k nerovnoměrnému stahování kalu a k nerovnoměrnému zatěžování separačního prostoru.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry zařízení pro biologické čištění odpadních vod, zejména splaškových, odpadních vod, obsahující alespoň lapač mechanických nečistot, aktivační prostor rozdělený na anaerobní zónu, anoxidní zónu a oxidní zónu, a dále separační prostor pro fluidní filtraci, a vnitřní cirkulační okruh mezi jednotlivými prostory, kde jednak anoxidní zóna aktivačního prostoru, opatřená alespoň jedním vzduchovým míchadlem, je zcela oddělena od oxidní zóny aktivačního prostoru, opatřené alespoň jedním provzdušňovačem, a jednak separační prostor je nádrže propojen s odplyňovacím prostorem, přičemž v anoxidní zóně je zaústěno první

- 1 CZ 8625 Ul mamutkové čerpadlo, které je propojené s řídící plovákovou armaturou a které je vyústěné v oxidní zóně aktivačního prostoru. Podstatou řešení je, že separační prostor je rozdělen na vzájemně oddělené primární separační prostor a sekundární separační prostor, které jsou vzájemně propojeny spojovací trubkou, zaústěnou pod hladinou primárního separačního prostoru a vyústěnou ve spodní části sekundárního separačního prostoru, v němž je umístěno druhé mamutkové čerpadlo, které je vyvedeno nad filtr, jehož výtok je nad hladinou sekundárního separačního prostoru.

Ve výhodném provedení je spojovací trubka zaústěna pod hladinou primárního separačního prostoru svou horizontální podélnou štěrbinou.

Je rovněž podstatou řešení, že plášť filtru je umístěn nad anoxidní zónou, pod jejíž hladinu je zaústěn proplachovací sifon filtru, přičemž výtok filtru je opatřen rozstřikovačem a na úrovni hladiny primárního separačního prostoru je v jeho středové části zaústěna přepouštěcí trubka, opatřená výškově stavitelným nátokovým regulátorem s horizontální vtokovou hranou, která je vyvedena nad hladinu anoxidní zóny.

Novou konstrukcí zařízení se dosahuje vyššího účinku v tom, že rozdělení separačního prostoru na oddělenou primární a sekundární část ajejich vzájemné propojení umožňuje společně s umístěním druhého mamutkového čerpadla v sekundárním separaěním prostoru ajeho vyvedením nad filtr, uložený nad hladinou anoxidní zóny a vyústěný do horní části sekundárního separačního prostoru, neustálou cirkulaci vody, i když nepřitéká nová znečištěná voda, přičemž proplachující sifon filtru je vyústěn pod hladinu anoxidní zóny. Uložení štěrbinového zaústění spojovací trubky horizontálně pod hladinou primárního separačního prostoru pak zajišťuje jeho rovnoměrné hydraulické zatěžování a umístění odtokové trubky s horizontální odtokovou hranou ve střední částí primárního separačního prostoru zabezpečuje dokonalé stahování kalu z povrchu, takže není před nutno před vývodem vyčištěné vody vytvářet nomou stěnu. Druhé mamutkové čerpadlo pak zajišťuje dodatečně odfukování plynů ze sekundárního separačního prostoru ajeho vyústění nad filtr nasycuje rozstřikovanou vodu nad filtrem kyslíkem. Celkově mají tyto úpravy značný vliv na výslednou kvalitu čištěné vody a čistící efekt zařízení.

Přehled obrázků na 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 obr. 1, obr. 3 vertikální řez B-B zařízením zobr. 1, obr. 4 vertikální řez C-C zařízením zobr. 1 a obr. 5 blokové schéma zařízení se znázorněním vzájemného propojení jednotlivých prostorů zařízení.

Příklady provedení technického řešení

Zařízení je tvořeno nádrží 1, s výhodou válcového tvaru, v níž jsou excentricky uspořádány aktivační prostor 2, primární separační prostor 31, sekundární separační prostor 32 a odplyňovací prostor 4, kde aktivační prostor 2 je rozdělený na anaerobní zónu 20, anoxidní zónu 2J a oxidní zónu 22, přičemž primární separační prostor 31 a sekundární separační prostor 32 jsou vzájemně odděleny oxidní zónou 22. V horní části anaerobní zóny 20 aktivačního prostoru 2 je nad hladinou vody umístěn lapač 5 mechanických nečistot, například ve tvaru koše, do něhož je zaústěn přívod 6 odpadní vody. Primární separační prostor 3J ve tvaru směrem vzhůru se rozšiřujícího půlkužele je u dna nádrže J propojen přepouštěcí štěrbinou 311 s odplyňovacím prostorem 4, který je u dna 101 nádrže propojen průtokovým otvorem 19 s oxidní zónou 22. Ve spodní částí primárního separačního prostoru 3J je zaústěno propojovací potrubí 7, které je vyvedeno přes anoxidní zónu 21 nad úroveň hladiny odpadní vody aje vyústěno nad lapačem 5 do anaerobní zóny 20 aktivačního prostoru 2, přičemž na své vyústění je opatřeno třetím odtokovým regulátorem 71. Na úrovni hladiny primárního separačního prostoru 31 je v jeho středové části horizontálně zaústěna přepouštěcí trubka 11, opatřená výškově stavitelným nátokovým regulátorem 111, která je vyvedena nad hladinu anoxidní zóny 21. Pod hladinou

-2CZ 8625 Ul primárního separačního prostoru 31 je zaústěna svou horizontální podélnou štěrbinou 313 spojovací trubka 312. která je vyústěna ve spodní části sekundárního separačního prostoru 32. U dna 101 nádrže i je v sekundárním separačním prostoru 32 umístěno druhé mamutkové čerpadlo 40, které je vyvedeno nad úroveň nádrže i nad filtr 50. Výtok 501 filtru 50, který je opatřený rozstřikovačem 502, je zpět nad hladinu sekundárního separačního prostoru 32, přičemž vlastní plášť 503 filtru 50 je umístěn nad anoxidní zónou 21, pod jejíž hladinu je zaústěn proplachovací sifon 504 filtru 50.

Na úrovni hladiny v odplyňovacím prostoru 4 je zaústěno přepadové potrubí 8, které je vyvedeno do horní části anoxidní zóny 21 nad úrovní hladiny a je na svém vyústění opatřeno prvním ío odtokovým regulátorem 81, provedeným s výhodou ve tvaru vertikálně otočného kolena s nastavitelnou výškou hladiny průtoku. V sekundárním separačním prostoru 32 je dále vytvořen vývod JO vyčištěné vody.

U dna 101 nádrže 1 je v anoxidní zóně 21 dále zaústěno první mamutkové čerpadlo 12, které je vyústěno v oxidní zóně 22 nad hladinou vody a které je propojené s plovákovou vzduchovou armaturou 13, uloženou v anaerobní zóně 20 a řídící jeho činnost. U dna 101 nádrže i jsou pak umístěna vzduchová míchadla 14, napojená na neznázoměný zdroj tlakového vzduchu. Vzduchová míchadla 14 jsou upevněna na nosníku JL5, který je vzhledem ke dnu 101 uložen horizontálně výkyvné. Nosník 15 je uchycen na středové ose 16. připevněné ke dnu 101 výkyvnými úchytkami 161. tvořenými například články řetězu. Středová osa J6 svírá v horizontální rovině s nosníkem 15 pravý úhel a prochází propojovacím otvorem 23 přepážky 24 do anaerobní zóny 20. kde jsou k této středové ose 16 připevněny promíchávače 9 anaerobní zóny 20. například ve tvaru trojúhelníkových lopatek, jak je patrno z obr. 1. Vzduchová míchadla 14 jsou napojena přes trysky 143 uchycené na dně 101 na neznázoměný společný zdroj tlakového vzduchu a jsou vytvořena s výhodou ve tvaru dutého hřibu s výkyvnou hlavou 141 upevněnou na řetízcích 142. Oxidní zóna 22 aktivačního prostoru je pak u dna 101 nádrže i vybavena jemnobublinkovými provzdušňovači J8 a ve spodní části dělící stěny JJ je propojena přepouštěcím otvorem 19 s odplyňovacím prostorem 4. Přepážka 24 mezi anaerobní zónou 20 a anoxidní zónou 21 je pak v nádrži 1 upevněna z důvodu umožnění oprav vzduchových míchadel 14 ěi promíchávačů 9 vyjímatelně.

Při běžném chodu zařízení přitéká znečištěná voda přívodem 6 do nádrže 1 v oblasti lapače 5, kde se zachytí hrubé nečistoty a kam rovněž přitéká samospádem vratný kal z primárního separačního prostoru 31, který tyto nečistoty rozmělňuje. Voda stéká směrem dolů do anaerobní zóny 20 aktivačního prostoru 2, kde je promíchávačem 9 promíchávána bez přístupu vzduchu a propojovacím otvorem 23 v přepážce 24 protéká do anoxidní zóny 21, kde je dále promíchávána nepravidelným probubláváním vzduchu ze vzduchových míchadel 14, pod jejichž výkyvné hlavy 141 je vzduch přiváděn ode dna 101 ze vzduchových trysek 143. Po zaplnění celého objemu jednoho zvrchlíků výkyvné hlavy 141 dojde kjejímu vykývnutí a následnému odtržení velké vzduchové bubliny, což způsobuje rychlý pokles výtlačné síly a následné vykývnutí nosníku 16 a současně spřaženého promíchávače 9 anaerobní zóny 20. Vzduchové bubliny probublávají směrem vzhůru, způsobují promíchávání odpadní vody, která do anoxidní zóny 21 přitéká propojovacím otvorem 23, přepadovým potrubím 8 a přepouštěcí trubkou JJ.. V anoxidní zóně 21 drží vzduchová míchadla 14, pracující impulzivně s velkými vzduchovými bublinami, ve vznosu organické látky, přičemž nedochází k oxidaci těchto látek nad úroveň přesahující podmínky anoxidních procesů. Přitom voda je průběžně přečerpávána prvním mamutkovým čerpadlem 12 do oxidní zóny 22 aktivačního prostoru 2, čímž se pomocí regulační plovákové armatury I vytváří vyrovnávací prostor pro nárazové přívaly odpadní vody do anaerobní zóny 20 a anoxidní zóny 21. V oxidní zóně 22 je voda intenzivně provzdušňována pomocí provzdušňovačů 18 a dochází k oxidaci v ní obsažených organických látek. Z oxidní zóny 22 voda přes přepouštěcí otvor 19 protéká do odplyňovacího prostoru 4, kde postupuje pomalu směrem nahoru a dochází k jejímu uklidnění a odplyňování. Ze spodní části odplyňovacího prostoru 4 voda protéká přepouštěcí štěrbinou 311 do primárního separačního prostoru 31, kde vlivem rozšiřujícího se průřezu tohoto primárního separačního prostoru 31

-3 CZ 8625 Ul dochází ke zpomalování její lychlosti 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 vývodem 10 ze sekundárního separačního prostoru 3 mimo zařízení.

Při zastavení přítoku čerstvé odpadní vody do přívodu 6, hladina v anoxidní zóně 21 aktivačního prostoru 2 mírně klesne a při dosažení minimální úrovně nastavené plovákovou vzduchovou armaturou 13 se zmenší dodávka vzduchu do prvního mamutkového čerpadla 12. Přitom vratný kal z primárního separačního prostoru 3 a také voda z hladiny odplyňovacího prostoru 4 a z hladiny primárního separačního prostoru 3 přitéká nepřetržitě samospádem, čímž dochází k nepatrnému zvedání úrovně hladiny v anoxidní zóně 21. Proto nedochází k přerušování ío činnosti prvního mamutkového čerpadla 12 a cirkulace vody ve vnitřním cirkulačním okruhu nádrže I probíhá nepřetržitě.

Při přerušení dodávky elektrického proudu nebo při poruše zdroje tlakového vzduchu, a tím odstavení činnosti prvního mamutkového čerpadla 12 z činnosti, dojde ke zvedání hladiny v anaerobní zóně 20 a v anoxidní zóně 2Λ a voda přes přepadové potrubí 8 a přepouštěcí trubku ¹⁵ 11 přeteče do primárního separačního prostoru 3, kde dojde k částečnému usazení nečistot a vytékání pouze mechanicky vyčištěné vody vývodem 10.

Při cyklickém provozu zařízení nebo při jeho úplném zastavení se vratný kal z primárního separačního prostoru 31 po určitý časový interval v klidu usazuje a samospádem se přes spojovací potrubí 7 vrací do anaerobní zóny 20 až do doby, kdy hladina v primárním separačním prostoru 31 neklesne pod úroveň spodní části vyústění propojovacího potrubí 7.

Při náhlém přívalu splaškových vod přívodem 6 dojde pouze ke zvednutí hladiny v anaerobní zóně 20 a v anoxidní zóně 21 a po impulzu od plovákové vzduchové armatury 13 k sepnutí prvního mamutkového čerpadla 12 na plný výkon. Tím nedochází k rychlému přítoku vody do primárního separačního prostoru 31 a zabraňuje se výplavu kalu.

Popsané provedení není jediným možným řešením zařízení ale mamutkové čerpadlo 12 může být nahrazeno jiným vzduchovým přečerpávacím zařízením, vzduchová míchadla 14 mohou být jiné než hřibovité konstrukce se zmenšujícím se průřezem pláště výkyvné hlavy 141 směrem odspodu nahoru. Rovněž vzájemné uspořádání prostorů 2, 3 a 4 v nádrži 1 ajejich tvarové řešení může být upraveno dle velikosti nádrže 1 nebo požadované kapacity a účinnosti čistícího zařízení.

Různá může být i konstrukce vzájemného spřažení a uchycení vzduchových míchadel 14 a promíchávače 9 anaerobní zóny 20 aktivačního prostoru 2, pro čištění většího množství odpadních vod pak nemusí být aktivační prostor 2 se zónami 20, 21, 22, i separační prostory 31, 32 a filtr 50 v jedné nádrži 50. ale mohou být řešeny jako samostatně konstrukční celky, jak se dá vyvodit ze schématu obr. 5.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení je vhodné zejména pro malé biologické čistírny odpadních 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.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (5)

1. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod, zejména splaškových odpadních vod, obsahující alespoň lapač mechanických nečistot, aktivační prostor rozdělený na anaerobní zónu, anoxidní zónu a oxidní zónu, a dále separační prostor pro fluidní filtraci, a vnitřní cirkulační okruh mezi jednotlivými prostory, kde jednak anoxidní zóna aktivačního prostoru, opatřená

-4CZ 8625 Ul alespoň jedním vzduchovým míchadlem, je zcela oddělena od oxidní zóny aktivačního prostoru, opatřené alespoň jedním provzdušňovaěem, ajednak separační prostor je nádrže propojen s odplyňovacím prostorem, přičemž v anoxidní zóně je zaústěno první mamutkové čerpadlo, které je propojené s řídící plovákovou armaturou a které je vyústěné v oxidní zóně aktivačního

5 prostoru, vyznačující se tím, že separační prostor je rozdělen na vzájemně oddělené primární separační prostor (31) a sekundární separační prostor (32), které jsou vzájemně propojeny spojovací trubkou (312), zaústěnou pod hladinou primárního separačního prostoru (31) a vyústěnou ve spodní části sekundárního separačního prostoru (32), v němž je umístěno druhé mamutkové čerpadlo (40), které je vyvedeno nad filtr (50), jehož výtok (501) je nad

10 hladinou sekundárního separačního prostoru (32).

2. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojovací trubka (312) je zaústěna pod hladinou primárního separačního prostoru (31) svou horizontální podélnou štěrbinou (313).

3. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároků la2, vyznačující se

15 t í m , že plášť (503) filtru (50) je umístěn nad anoxidní zónou (21), pod jejíž hladinu je zaústěn proplachovací sifon (504) filtru (50).

4. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároků laž3, vyznačující se tím, že výtok (501) filtru (50) je opatřen rozstřikovačem (502).

5. Zařízení pro biologické čištění odpadních vod podle nároků laž4, vyznačující se

20 tím, že na úrovni hladiny primárního separačního prostoru (31) je v jeho středové části zaústěna přepouštěcí trubka (11), opatřená výškově stavitelným nátokovým regulátorem (111) s horizontální vtokovou hranou, která je vyvedena nad hladinu anoxidní zóny (21).

5 výkresů

-5CZ 8625 Ul

Obr.1

-6CZ 8625 Ul

A-A