SK11762000A3 - Spôsob čistenia odpadových vôd aktivačným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu - Google Patents

Abstract

Spôsob čistenia odpadových vôd aktivačným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu s predelenými neprevzdušňovanými zónami (5, 6) aktivačného priestoru priečnymi priehradkami v smere postupného toku aktivačnej zmesi (39, 40) v podobe striedavo usporiadaných nomých (3) a priepadových stien (4), vymedzujúcimi sekcie anaeróbno-fermentačnej (5) a anoxickej zóny (6). Odpadová voda po hrubom predčistení (38) sa vedie do začiatočného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny (5), kde sa mieša s recirkulovanou aktivačnou zmesou (43) z konečného úseku anoxickej zóny (6), vznikajúca aktivačná zmes (39) sa vedie cez priepadovú stenu (4) medzi anaeróbno-fermentačnou (5) a anoxickou zónou (6) do anoxickej zóny (6), kde sa mieša s recirkulovaným separovaným aktivovaným kalom (44) a recirkulovanou aktivačnou zmesou (45) z dosadzovacej nádrže (46), vznikajúca aktivačná zmes z anoxickej zóny (40) sa vedie cez priepadovú stenu (4) medzi anoxickou zónou (5) a oxickou zónou (6) do oxickej zóny (7), pričom smer postupného toku aktivačnej zmesi (39, 40) v neprevzdušňovaných zónach aktivačného priestoru (5,6)je usmernený striedavým usporiadaním nomých (3) a priepadových stien (4) na zostupný a vzostupný pohyb a prítok recirkulovanej aktivačnej zmesi (43) z konečného úseku anoxickej zóny (6), prítok recirkulovanej aktivačnej zmesi (45) a recirkulovaného separovaného aktivovaného kalu (44) z dosadzovacej nádrže (46) udržuje aktivovaný kal v neprevzdušňovaných zónach (5, 6) vo vznose s možnosťou kontroly zdržania aktivovaného kalu v anaeróbnofermentačnej (5), anoxickej (6) a oxickej (7) zóne zmenou hydraulických podmienok v neprevzdušňovaných zónach (5,6).

Description

Opis vynálezu

Názov vynálezu

Spôsob čistenia odpadových vôd aktivačným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu.

Oblasť techniky

Riešenie sa týka spôsobu čistenia odpadových vôd aktivačným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu v reaktore s kompartmentalizovaným aktivačným priestorom.

Doterajší stav techniky

V spôsobe usporiadania zón, miesta zaústenia recirkulovaných aktivačných zmesí existujú rôzne modifikácie procesu čistenia odpadových vôd s odstraňovaním dusíka a fosforu z odpadových vôd, napr. patentovaný A²O Process a jeho zdokonalenia Phoredox, JHB-proces, UCT proces, MUCT proces, ktorých spoločným znakom je tendencia k zhoršeniu sedimentačných vlastností aktivovaného kalu. Na zabránenie zhoršenia sedimentačných vlastností aktivovaného kalu boli vyvinuté rôzne spôsoby čistenia odpadových vôd aktivačným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu s aktivačným priestorom kompartmentalizovaným na sekcie s anoxickými a oxickými zónami pre aktivovaný kal, v ktorých prebiehajú procesy denitrifikácie a nitrifikácie, t.j. procesy odstraňovania dusíka.

Biologické odstraňovanie fosforu sa rieši zaradením anaeróbnej zóny do aktivačného priestoru, pričom účinnosť tohto procesu sa zvýši predradením fermentácie odpadových vôd. Jedným z najjednoduchších spôsobov fermentácie odpadových vôd po hrubom predčistení je vytvorenie kalového mraku v primárnych sedimentačných nádržiach pomalou a konštantnou recirkuláciou usadeného primárneho kalu na prítok do týchto nádrží, v existujúcich aktivačných reaktoroch spomínaných procesov zatiaľ neboli vytvorené integrované fermentačné zóny.

Doba zdržania aktivovaného kalu v neprevzdušňovaných zónach aktivačného priestoru má priamy, pozitívny vplyv na účinnosť procesov v týchto zónach. Teoretická doba zdržania aktivovaného kalu v neprevzdušňovaných zónach je daná teoretickou dobou zdržania odpadovej vody v týchto zónach. Na zvýšenie doby kontaktu medzi aktivovaným kalom a odpadovou vodou sa používajú systémy s nárastovou biomasou na nosičoch, ktoré sú buď pevné alebo sa nachádzajú vo vznose. Tieto systémy však nie sú veľmi rozšírené v praxi pre rôzne prevádzkové problémy. Je tiež známy jav akumulácie organických látok zo surovej a predfermentovanej odpadovej vody do buniek fosforeliminujúcich baktérií, avšak tento jav nie je možné dostatočne účinne využiť na elimináciu nepriaznivého vplyvu kolísania znečistenia odpadových vôd na účinnosť odstraňovania dusíka a organického znečistenia z odpadových vôd počas dňa, lebo teoretická doba zdržania aktivovaného kalu v neprevzdušňovaných zónach je totožná s teoretickou dobou zdržania odpadovej vody v týchto zónach.

Zabezpečenie vysokého veku kalu súčasne s vysokou účinnosťou čistenia odpadových vôd znamená potrebu udržať vysokú zásobu kalu v aktivačnom procese, čo často vedie k preťaženiu dosadzovacích nádrží alebo k zníženiu koncentrácie kyslíka v oxickej zóne. Tento problém sa často rieši zaradením kompartmentalizovanej regeneračnej zóny do aktivačného priestoru reaktorov s prevzdušňovaním zahusteného recirkulovaného separovaného kalu z dosadzovacej nádrže. Regeneračná zóna alebo jej sekcie sú často prevádzkované bez prevzdušňovania ako anaeróbne alebo anoxické zóny (RDN systém čistenia odpadových vôd).

Miešanie obsahu anaeróbnych a anoxických zón v reaktoroch spomínaných procesov je dôležité z hľadiska eliminácie mŕtvych zón resp. skratového prúdenia, na zabezpečenie dostatočnej doby kontaktu v anoxickej a anaeróbnej zóne, aby nedochádzalo k usadzovaniu aktivovaného kalu a tým k znižovaniu čistiaceho účinku, čo sa neši najmä miešaním obsahu zón rôznymi mechanickými miešadlami, pričom prevažuje horizontálna zložka smeru prúdenia aktivačnej zmesi v sekciách reaktorov cez striedavú polohu otvorov v stenách sekcií, tvoriacich priečne prepážky v smere toku, čím sa vytvorí meandrovitý tok aktivačnej zmesi. Anaeróbna a anoxická zóna môže byť riešená ako reaktor s postupným tokom alebo ako zmiešavací reaktor. Doba zdržania aktivovaného kalu v neprevzdušňovaných zónach aktivačného priestoru má priamy, pozitívny vplyv na účinnosť procesov v týchto zónach, pričom je teoreticky dokázané, že najvyššia doba kontaktu je v reaktoroch s postupným tokom. V praxi sa anaeróbne a anoxické zóny najčastejšie riešia ako zmiešavacie reaktory, čím sa vytvárajú podmienky pre rast vláknitých baktérií, ktoré spôsobujú zhoršenie sedimentačných vlastností aktivovaného kalu.

Kompartmentalizáciou anaeróbnych a anoxických zón je vo veľkej miere eliminovaný rast vláknitých baktérií, čo vedie k použitiu kaskádových zmiešavacích reaktorov, kde je každý stupeň vybavený samostatným miešadlom.Takýto spôsob miešania nezabezpečuje elimináciu mŕtvych zón a skratového prúdenia v potrebnej miere, je energeticky náročný a hydrodynamické podmienky vyvolané intenzívnym miešaním mechanickými miešadlami a čerpadlami majú negatívny vplyv na fyziologický stav aktivovaného kalu, najmä na sedimentačné vlastnosti aktivovaného kalu.

Nevýhodou existujúcich spôsobov čistenia odpadových vôd aktivačným procesom je, že sú potrebné veľké objemy neprevzdušňovaných zón na elimináciu vplyvu skratových prúdov, spotrebuje sa veľa energie na miešanie týchto zón, pričom pri intenzívnom miešaní mechanickými miešadlami sa často zhoršia separačné vlastnosti aktivovaného kalu. U existujúcich spôsoboch čistenia odpadových vôd aktivačným procesom je potrebné predimenzovať veľkosť zón aktivačného priestoru a aeračný systém, aby bola dosiahnutá požadovaná účinnosť aj v prípade kolísania znečistenia odpadových vôd, pri vysokej zásobe kalu alebo pri zhoršení separačných vlastností aktivovaného kalu sa znižuje účinnosť separácie aktivovaného kalu v dosadzovacej nádrži a tým aj celej čistiarne odpadových vôd.

Úlohou vynálezu je navrhnúť spôsob čistenia odpadových vôd s odstraňovaním dusíka a fosforu, ktorý by zabezpečil zvýšenie čistiacej účinnosti lepším využitím reakčných objemov v anaeróbnej a anoxickej zóne a vytváranie optimálnych podmienok pre odstraňovanie dusíka a fosforu, zníženie energetickej náročnosti čistenia odpadových vôd a zlepšenie sedimentačných vlastností aktivovaného kalu pri kontrole zdržania aktivovaného kalu v neprevzdušňovaných zónach nezávisle od zdržania odpadovej vody bez použitia technológie s nárastovou biomasou.

Podstata vynálezu

Nedostatky stavu techniky sú v značnej miere odstránené spôsobom čistenia odpadových vôd aktivačným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu podľa vynálezu tak, že neprevzdušňované zóny sú kompartmentalizované priečnymi prepážkami v smere postupného toku aktivačnej zmesi v podobe striedavo usporiadaných nomých a priepadových stien, vymedzujúcimi sekcie anaeróbno-fermentačnej a anoxickej zóny. Odpadová voda po hrubom predčistení sa vedie do začiatočného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny, kde sa mieša s recirkulovanou aktivačnou zmesou z konečného úseku anoxickej zóny, vznikajúca aktivačná zmes sa vedie cez priepadovú stenu medzi anaeróbno-fermentačnou a anoxickou zónou do anoxickej zóny, kde sa mieša s recirkulovaným separovaným aktivovaným kalom z dosadzovacej nádrže a recirkulovanou aktivačnou zmesou z dosadzovacej nádrže, vznikajúca aktivačná zmes z anoxickej zóny sa vedie cez priepadovú stenu medzi anoxickou zónou a oxickou zónou do oxickej zóny, pričom smer postupného toku aktivačnej zmesi v neprevzdušňovaných zónach aktivačného priestoru je usmernený striedavým usporiadaním nomých a priepadových stien na zostupný a vzostupný pohyb. Prítok odpadových vôd, prítok recirkulovanej aktivačnej zmesi z konečného úseku anoxickej zóny, prítok recirkulovanej aktivačnej zmesi a recirkulovaného separovaného aktivovaného kalu udržuje aktivovaný kal v neprevzdušňovaných zónach vo vznose, pričom zdržanie aktivovaného kalu v anaeróbno-fermentačnej, anoxickej a oxickej zóne je kontrolované hydarulickými podmienkami v neprevzdušňovaných zónach.

Z hľadiska vytvorenia optimálnych podmienok na biologické odstraňovanie fosforu z odpadových vôd a dosiahnutia optimálneho miešania s elimináciou skratového prúdenia a dostatočnej doby zdržania hrubých nečistôt je podstatné, že obsah anaeróbno-fermentačnej a anoxickej zóny je miešaný recirkulačným čerpadlom, ktoré má sací vstup v konečnom úseku anoxickej zóny a vyústenie v začiatočnom úseku anaeróbno-fermentačnej zóny, kde sa odpadová voda po hrubom predčistení mieša s recirkulovanou aktivačnou zmesou z anoxickej zóny, pričom sa vyvolá nútená cirkulácia obsahu zón s prevažujúcou vertikálnou zložkou smeru prúdenia, usmernenou nomými a priepadovými stenami anaeróbno-fermentačnej a anoxickej zóny využitím hydrostatickej energie prečerpaného objemu aktivačnej zmesi, pričom nastane fermentácia a uvoľnenie ľahko dostupných organických látok, ktoré sú viazané do buniek fosforakumulujúcich baktérií.

Pre zabránenie tvorby kalového stropu na hladine neprevzdušňovaných zón je podstatné, že priepadová hrana priepadových stien je vyvýšená nad hladinou vody v zónach, čo vytvára efekt kaskádovitého prepadu aktivačnej zmesi z jednej sekcie do druhej pri znížení intenzity recirkulácie aktivovaného kalu a aktivačnej zmesi a zároveň je aktivovaný kal krátkodobo vystavený oxickým podmienkam, čím sa znižuje náchylnosť k tvorbe zapáchajúcich plynov.

Pre zabránenie sedimentácie kalu na dne neprevzdušňovaných zón a zabezpečenia optimálnej dnovej rýchlosti prúdenia aktivačnej zmesi je podstatné, že odtokový otvor cez dolnú hranu nomých stien je dimenzovaný tak, aby nedochádzalo k samovoľnému usadzovaniu aktivovaného kalu na dne sekcií.

Z hľadiska zvýšenia zásoby kalu v aktivačnej nádrži, kontrolovaného zdržania kalu v anaeróbnej a anoxickej zóne a zabezpečenia nízkeho zaťaženia kalu aj počas kolísania produkcie odpadových vôd a znečistenia počas dňa je podstatné, že zmenou intenzity recirkulácie aktivovaného kalu do anaeróbno-fermentačnej zóny resp. do anoxickej zóny alebo krátkodobým periodickým zapínaním recirkulácie je umožnené kontrolovať dobu zdržania aktivovaného kalu v neprevzdušňovaných zónach tak, že celkový prietok sekciou neprevzdušňovanej zóny pri nízkej intenzite recirkulácie alebo krátkodobého zapnutia recirkulácie je menší ako prietok potrebný na dosiahnutie unášacej rýchlosti vločiek aktivovaného kalu pri daných rozmeroch sekcie neprevzdušňovanej zóny a danej výške priepadovej hrany nad hladinou vody priepadovej steny medzi zónami.

Ďalšie výhodné spôsoby realizácie recirkulácie aktivovaného kalu sú recirkulácia aktivovaného kalu do anoxickej zóny z oxickej zóny, čím sa zníži zaťaženie dosadzovacej nádrže, alebo zriadenie ďalšieho recirkulačného okruhu s recirkuláciou aktivačnej zmesi z konečného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny do začiatočného úseku tejto zóny, čím sa dosiahne nezávislá kontrola zdržania kalu v anaeróbnych a anoxických podmienkach v rámci neprevzdušňovaných zón.

Výhodne je čerpanie recirkulovanej aktivačnej zmesi z konečného úseku anoxickej zóny do začiatočného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny zabezpečené pneumaticky na princípe mamutového čerpadla, čo je šetrný spôsob čerpania aktivovaného kalu vzhľadom na minimalizovanie nepriaznivého namáhania štruktúry vločiek aktivovaného kalu, kde aktivovaný kal v anaeróbnych podmienkach je krátkodobo vystavený oxickým podmienkam, čím sa znižuje náchylnosť k tvorbe zapáchajúcich plynov.

Výhodne je začiatočný úsek anaeróbno-fermentačnej zóny a konečný úsek anoxickej zóny usporiadaný tak, aby mali najmenej jednu spoločnú deliacu stenu, čo umožňuje čerpanie kalu s malou energetickou stratou a minimalizovaním nepriaznivého namáhania štruktúry vločiek aktivovaného kalu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Podstata vynálezu je ďalej objasnená v príkladoch jeho uskutočnenia, ktoré sú opísané na základe pripojených výkresov, ktoré znázorňujú:

- obr.l a,b,c,

- obr.2,

- obr.3,

- obr.4,

- obr. 5, bloková schéma spôsobu čistenia odpadových vôd nárys modelového reaktora rez A - A' modelového reaktora rez B - B' modelového reaktora rez C - C' modelového reaktora

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad č.l

Dlhodobo bol prevádzkovaný modelový reaktor čistiarne odpadových vôd s aktivačným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu z odpadových vôd spôsobom podľa vynálezu, obr.la, 2,3,4,5.

Parametre aktivačného procesu boli nasledovné:

Objem neprevzdušňovaných zón 5,6 (anaeróbno-fermentačnej a anoxická zóna): 1,2 m3

Objem prevzdušňovanej zóny 7(oxická zóna): 0,8 m3

Priemerný prietok odpadových vôd: 501/h

Maximálny prietok odpadových vôd: 6001/h

Vek kalu: 35 dní

Recirkulačný pomer aktivovaného kalu a aktivačnej zmesi z dosadzovacej nádrže: 2,5-4 Recirkulačný pomer aktivačnej zmesi z anoxickej zóny: 6-10

Zloženie surovej odpadovej vody:

BSK_s 250-400 mg/1

Nceík 75-200 mg/1

NH4-N 25-110 mg/1

ΝΟ3-Ν 0-50 mg/1

PO4-P 20-75 mg/1

Priemerná koncentrácia aktivovaného kalu: 6-10 kg/m3

Objemové látkové zaťaženie Bv= 0,09 - 0,15 kg/m³.d

Zaťaženie kalu Bx=0,009-0,025 kg/kg.d

Kvalita odtoku z reaktora:

BSK_s 12 mg/1

Nceík 10-15 mg/1

ΝΗ,-Ν 1,5-3,0 mg/1

NO3-N 4,5-8,0 mg/1

PO4-P

1,5-3 mg/1

Odpadová voda po hrubom predčisteni 38 sa vedie do začiatočného úseku anaeróbnofermentačnej zóny 5, kde sa mieša s recirkulovanou aktivačnou zmesou 43 z konečného úseku anoxickej zóny 6, vznikajúca aktivačná zmes 39 sa vedie cez priepadovú stenu 4 medzi anaeróbno-fermentačnou 5 a anoxickou zónou 6 do anoxickej zóny 6, kde sa mieša s recirkulovaným separovaným aktivovaným kalom 44 a recirkulovanou aktivačnou zmesou 45 z dosadzovacej nádrže 46. vznikajúca aktivačná zmes 40 z anoxickej zóny 6 sa vedie cez priepadovú stenu 4 medzi anoxickou zónou 6 a oxickou zónou 7 do oxickej zóny 7. Aktivačná zmes 41 z oxickej zóny 7 sa vedie do dosadzovacej nádrže 46, Po separácii aktivovaného kalu odteká vyčistená odpadová voda 42. Odstránený fosfor sa odoberá spolu s prebytočným kalom 47.

Ďalej je vynález objasnený konštrukciou a funkciou modelového reaktora čistiarne odpadových vôd s aktivačným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu z odpadových vôd spôsobom podľa vynálezu, obr.la, 2, 3,4, 5 pozostáva z valcovej nádrže tvorenej dnom nádrže 1 a plášťom nádrže 2.

Neprevzdušňované zóny aktivačného priestoru 5, 6 reaktora sú kompartmentalizované priečnymi prepážkami v smere postupného toku v podobe troch nomých stien 3_(na pripojených výkresoch označených ako 3-3a, 3-3b. 3-3c), a troch priepadových stien 4 (na pripojených výkresoch označených ako 4-4a. 4-4b, 4-4c), vymedzujúcich štyri sekcie anaeróbno-fermentačnej zóny 5_(na pripojených výkresoch označených ako 5-5a. 5-5b. 5-5c. 5-5d). dve sekcie anoxickej zóny 6 (na pripojených výkresoch označených ako 6-6a, 6-6b). Prevzdušňovaná oxická zóna 7 je oddelená od anaeróbno-fermentačnej zóny 5 deliacou stenou 8 (na pripojených výkresoch označených ako 8-8a a 8-8c) a je spojená s anoxickou zónou 6 cez priepadovú stenu 4-4c v smere postupného toku. Norné steny 3 sú priechodné cez otvor 9 medzi ich dolnou hranou 10 a dnom nádrže I po celej šírke stien. Svetlosť otvoru 9 je taká, aby bola zabezpečená minimálna dnová rýchlosť prúdenia aktivačnej zmesi 39. 40, aby nedošlo k samovolnému usadzovaniu kalu na dne sekcií. Priepadové steny 4 sú priechodné cez ich priepadovú hranu H po celej šírke stien, pričom priepadové hrany 11 sú vyvýšené nad hladinu vody 12 vo fázach bez prítoku s takou výškou, aby v prípade zníženia prietoku odpadovej vody 38 alebo prietoku vyvolaného recirkuláciou separovaného aktivovaného kalu 44 alebo aktivačnej zmesi 45 nastal pohyb hladiny 12 s priepadom cez priepadové steny 4, čím sa obmedzení tvorba kalového stropu, s ohľadom na vyvolaný miešací a prevzdušňovači účinok, pričom táto výška je vždy menšia ako výška hornej hrany 13 nomých stien 3 nad hladinou vody 12 v zónach. Vzdialenosť medzi jednotlivými nomými 3 a priepadovými 4 stenami je taká, aby bola dosiahnutá minimálna rýchlosť prúdenia aktivačnej zmesi 39,40 na udržanie kalového mraku v jednotlivých sekciách vo vznose.

Oxická zóna aktivačného priestoru 7 je oddelená od separačného priestoru 14 dvomi čiastočne sa prekrývajúcimi deliacimi stenami 15. 16 v tvare plášťa zrezaného polkužela, pričom aktivačný priestor a separačný priestor 14 sú spojené cez postupne sa zužujúcu prepojovaciu štrbinu 17 medzi deliacimi stenami 15, J_6. Prepojovacia štrbina Γ7 je situovaná nad dnom I po celej šírke deliacich stien 15, 16, rozmery štrbiny ľ7 sú dané potrebou vyvolania sústredeného a kontrolovaného prúdenia aktivačnej zmesi 41 z oxickej zóny 7 ku dnu separačného priestoru 14.

Miešanie, nútenú cirkuláciu, recirkuláciu zmesi kalu a odpadovej vody, vyčistenej vody a odťah prebytočného kalu zabezpečujú mamutie čerpadlá 18, 19. 20. 2i. Prevzdušňovanie a udržovanie aktivačnej zmesi vo vznose v oxickej zóne 7 sa zabezpečuje líniovým jemnobublinným prevzdušňovacím elementom 22 na dne oxickej zóny 7. Potrebné množstvo tlakového vzduchu dodáva dúchadlo cez rozvodné potrubia vzduchu s možnosťou regulácie prúdenia tlakového vzduchu do každého prvku, neznázomené na obrázkoch.

Surová odpadová voda priteká do prvej sekcie 5a anaeróbno-fermentačnej zóny 5, kde sa mieša s recirkulovanou aktivačnou zmesou 43 z poslednej sekcie 6b anoxickej zóny 6. Prvá sekcia 5a anaeróbno-fermentačnej zóny 5 je vybavená lapačom hrubých nečistôt 23 pozostávajúcim z dierkovaného vyberateľného roštu 24 z polypropylénu a z deliacej steny 8b a 8c. Pod dierkovaným roštom 24 je podhladinové ústie výtlaku 25 potrubia mamutieho Čerpadla 18 kolmo na rošt 24. ktoré čerpá aktivačnú zmes 43 cez sací vstup 26 zo dna poslednej sekcie 6b anoxickej zóny 6 a zároveň rozmelňuje hrubé nečistoty a zabezpečuje nútenú cirkuláciu aktivanej zmesi 39.40 cez všetky sekcie anaeróbno-fermentačnej 5 a anoxickej zóny 6 využitím hydrostatickej energie premiestneného objemu recirkulovanej aktivačnej zmesi 43.45 a separovaného aktivovaného kalu 44. Striedavé usporiadanie nomých 3 a priepadových stien 4 vytvára zostupný a vzostupný prúd aktivanej zmesi 39.40 a tým udržanie aktivovaného kalu vo vznose a miešanie obsahu anaeróbno-fermentačnej 5 a anoxickej zóny 6. V prvej sekcii 6a anoxickej zóny 6 je nadhladinové vyústenie 27 výtlaku mamutieho čerpadla 19 s recirkulovanou aktivačnou zmesou 45 a separovaným aktivovaným kalom 44 zo dna separačného priestoru 14. V anaeróbnofermentačnej 5 a anoxickej zóne 6 sa odohrávajú procesy fermentácie a viazania organických látok do buniek fosforeliminujúcich baktérií, denitrifikácie a uvoľnenia fosforu za anaeróbnych podmienok.

Aktivačná zmes 40 z poslednej sekcie 6b anoxickej zóny 6 odteká cez príepadovú stenu 4c do oxickej zóny 7. Prepad aktivačnej zmesi 40 z anoxickej zóny 6 do oxickej zóny 7 je aktívny len v prípade prítoku odpadovej vody 38 do prvej sekcie 5a anaeróbno-fermentačnej zóny 5, alebo v prípade prítoku recirkulovaného separovaného aktivovaného kalu 44 a recirkulovanej aktivačnej zmesi 45 zo separačného priestoru H do prvej sekcie 6a anoxickej zóny á

Kontrolované zdržanie aktivovaného kalu v neprevzdušňovaných zónach 5.6 sa dosiahne takto:

- počas režimu nepretržitého chodu mamutích Čerpadiel 18. 19 a prevzdušňovania nastane prepad zmesi kalu a odpadovej vody do oxickej zóny 7.

- počas režimu prerušovaného chodu sa kal zadrží a kumuluje v anaeróbno-fermentačnej 5 a anoxickej zóne 6 vplyvom krátkodobého zapnutia mamutieho čerpadla 19 počas fázy chodu, čo postačuje na premiestnenie kalu usadeného počas fázy kľudu v separačnom priestore 14 do prvej sekcie 6a anoxickej zóny 6, ale krátkodobý miešací účinok zapnutia mamutieho čerpadla 19 postačuje len na zdvihnutie kalového mraku v anaeróbno-fermentačnej 5 a anoxickej zóne 6, čo znamená len prepad odpadovej vody bez kalu, pričom striedanie fáz chodu a kľudu sa môže opakovať mnohokrát v priebehu režimu prerušovaného chodu.

V oxickej zóne 7 sa počas režimu nepretržitého chodu odohrávajú procesy aktivácie kalu, nitrifíkácie a biologického viazania fosforu do aktivovaného kalu, počas režimu prerušovaného chodu prevažuje proces denitrifíkácie.

Aktivačná zmes 41 z oxickej zóny 7 odteká cez prepojovaciu štrbinu 17 do separačného priestoru 14. Na dne separačného priestoru 14 je sací vstup 28 mamutieho čerpadla 19 na odsávanie a recirkuláciu separovaného aktivovaného kalu 44 a aktivačnej zmesi 45 do prvej sekcie 6a anoxickej zóny 6, ktoré sacou silou udržuje nútený prítok z oxickej zóny 7 do separačného priestoru 14, pričom postupne sa zužujúca prepojovacia štrbina 17 udáva potrebnú prietočnú rýchlosť a smer prúdenia na elimináciu mŕtvych zón v separačnom priestore 14.

V separačnom priestore 14 je situované pri hladine vody cirkulačné a prevzdušňovacie zariadenie vyčistenej vody v podobe mamutieho čerpadla 20, ktoré zabezpečuje odsávanie a separáciu plávajúcich suspendovaných látok od priľnutých vzduchových bublín, prevzdušňovanie vyčistených vôd a miešanie zrážacieho činidla na dodatočné odstraňovanie fosforu, so dvomi sacími vstupmi 29 (na pripojených výkresoch označených ako 29-29a, 29-29b) usporiadanými kolmo na hladinu vody 12 s vyústením 30 tesne nad hladinou vody 12 v separačnom priestore 14. Okolo ústia výtlaku 30 je usporiadaná usmerňovacia platňa 31 z polypropylénu, ktorého šírka je zvolená tak, aby usmerňoval prúdenie hladinovej vrstvy vyčistenej vody. Dodatočné odstraňovanie fosforu môže byť riešené pomocou dávkovacieho zariadenia tekutého zrážadla (neznázornené na obrázkoch) zaústeného do potrubného systému mamutieho čerpadla 20.

Vyčistená voda 42 odteká cez odtokové potrubie 32 v stene plášťa reaktora 2.

Odstraňovanie prebytočného kalu 47 a tým aj biologicky viazaného fosforu je riešené automaticky najmenej lx denne odťahom prebytočného kalu 47 v oxickom stave pomocou mamutieho čerpadla 21. ktoré je umiestnené v oxickej zóne 7 a ktorej dolná časť ponorená do aktivačnej zmesi je tvaru U, pričom jeho sací otvor 33 je v takej výške od dna 1 nádrže, aby po usadení kalu v oxickej zóne 7 počas fázy kľudu v režime odťahu prebytočného kalu 47 bolo odsávané také množstvo kalu, ktoré po polhodinovom usadzovaní zaujme viac ako 50% výšky vodného stĺpca v oxickej zóne 7. Najmenej lx denne spravidla v nočných hodinách bez prítoku odpadových vôd je zaradený režim odťahu prebytočného kalu 47. Na ústie výtlaku 34 je upevnený filtračný vak 35, ktorý je usporiadaný na dierkovanom rošte 36 z polypropylénu nad separačným priestorom 14. Pod dierkovaným roštom 36 je šikmá zberná platňa 37 na usmernenie toku odseparovanej kalovej vody späť do oxickej zóny 7.

Denný algoritmus chodu dúchadla je prispôsobený predpokladanému dennému kolísaniu produkcie odpadových vôd, ktorý sa skladá z režimu nepretržitého chodu, prerušovaného chodu a režimu odťahu prebytočného kalu, ktorý okrem zníženia nákladov na spotrebu elektrickej energie zabezpečuje spolu so spôsobom kompartmentalizácie aktivačného priestoru cyklické zdržanie kalu v anaeróbno-fermentačnej 5, anoxickej 6 a oxickej zóne 7.

V častiach dňa, keď sa predpokladá zvýšená produkcia odpadových vôd sa nastaví režim prerušovaného chodu, počas ktorej sa naakumuluje aktivovaný kal do anaeróbno-fermentačnej 5 a anoxickej zóny 6. V separačnom priestore 14 sa nachádza len vyčistená voda s nízkou hladinou kalu u dna a s nízkym obsahom suspendovaných látok a znečisťujúcich látok - dusičnanov, amoniakálneho dusíka a fosforu. Pritekajúca surová odpadová voda vytláča len vyčistenú odpadovú vodu z reaktora, nakoľko miešanie obsahu jednotlivých zón je obmedzené. Zároveň je to aj ochrana pred nárazovým prítokom väčšieho množstva surových odpadových vôd. Znečisťujúce látky z odpadovej vody sa vo zvýšenej miere zachytia na koncentrovanom, vysoko aktivovanom kale v anaeróbno-fermentačnej 5 a anoxickej zóne 6. Striedanie chodu a vypnutia mamutích čerpadiel 18, 19. 20, 21 a prevzdušňovania napomôže k rýchlemu priebehu procesov nitrifíkácie, denitrifikácie a biologického odstraňovania fosforu.

V častiach dňa, kde sa nepredpokladá prítok odpadových vôd sa nastaví režim nepretržitého chodu, počas ktorej sa vo väčšej miere premieša obsah jednotlivých zón. Postupne sa vyrovnáva koncentrácia kalu v anaeróbno-fermentačnej 5 , anoxickej 6 a oxickej zóne 7. V oxickej zóne 7 sa dosiahne úplná nitrifikácia a stabilizácia kalu s obnovením aktivity kalu. Proces biologického odstraňovania fosforu v anaeróbno-fermentačnej zóne 5 je zastavený. V separačnom priestore 14 je dočasne zvýšený obsah suspendovaných látok, ktoré však nedostanú do odtoku, lebo nie je ani prítok surovej odpadovej vody.

Príklad č.2

Ďalší príklad spôsobu čistenia odpadových vôd v modelovom reaktore spôsobom podľa vynálezu, obr.la, 2, 3, 4, 5 zachováva všetky podstatné znaky spôsobu čistenia v príklade č.l okrem toho, že potrebné množstvo tlakového vzduchu dodávajú dve dúchadlá, jedno dúchadlo s nižším výkonom a jedno s vyšším výkonom cez rozvodné potrubia vzduchu s možnosťou regulácie prúdenia tlakového vzduchu do každého prvku, neznázomené na obrázkoch 2, 3,4, 5.

Kontrolované zdržanie aktivovaného kalu v neprevzdušňovaných zónach 5.6 sa dosiahne takto:

- počas režimu chodu mamutích čerpadiel 18, 19 a prevzdušňovania pomocou dúchadla s vyšším výkonom nastane prepad zmesi kalu a odpadovej vody do oxickej zóny 7.

- počas režimu chodu mamutích čerpadiel 18. 19 a prevzdušňovania pomocou dúchadla s nižším výkonom sa kal zadrží a kumuluje v anaeróbno-fermentačnej 5 a anoxickej zóne 6 vplyvom toho, že znížený prietok recirkulovaného separovaného kalu 44 a aktivačnej zmesi 45 z dosadzovacej nádrže 46 nestačí na zdvihnutie kalového mraku v anaeróbno-fermentačnej 5 a anoxickej zóne 6, čo znamená len prepad odpadovej vody bez kalu, pričom striedanie režimov chodu dúchadiel s menším a väčším výkonom sa môže opakovať mnohokrát v priebehu dňa.

Príklad č.3

Ďalší príklad spôsobu čistenia odpadových vôd podľa vynálezu ako je znázornené na obr.lb zachováva všetky podstatné znaky spôsobu čistenia v príklade č. 1 okrem toho, že aktivačná zmes 39 z anaeróbno-fermentačnej zóny 5 sa mieša s recirkulovaným separovaným aktivovaným kalom 44 z dosadzovacej nádrže 46 a s recirkulovanou aktivačnou zmesou 47 z oxickej zóny 7.

Príklad č.4

Ďalší príklad spôsobu čistenia odpadových vôd podľa vynálezu ako je znázornené na obr.lc zachováva všetky podstatné znaky spôsobu čistenia v príklade č. 1 okrem toho,že odpadová voda po hrubom predčistení 38 sa vedie do začiatočného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny 5, kde sa mieša s recirkulovanou aktivačnou zmesou 48 z konečného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny 5 a z konečného úseku anoxickej zóny 6.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob čistenia odpadových vôd podľa tohto vynálezu je možné využiť pri výstavbe nových a rekonštrukcií starých čistiarní odpadových vôd na odstraňovanie dusíka a fosforu z odpadových vôd. Uvedený spôsob čistenia umožňuje znížiť investičné a prevádzkové náklady čistenia odpadových vôd pri zlepšení kontroly procesu čistenia a zvýšenia a stabilizácie čistiaceho účinku vzhľadom na ukazovatele organického znečistenia, dusíka a fosforu.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob čistenia odpadových vôd aktivacným procesom s odstraňovaním dusíka a fosforu v aktivačnej nádrži s predradenou fermentáciou odpadových vôd a kompartmentalizovaným aktivacným priestorom s neprevzdušňovanou anaeróbnou a anoxickou zónou a prevzdušňovanou oxickou zónou, s recirkuláciou aktivačnej zmesi z anoxickej zóny do anaeróbnej zóny, recirkuláciou aktivačnej zmesi z oxickej zóny alebo z dosadzovacej nádrže do anoxickej zóny, recirkuláciou separovaného aktivovaného kalu z dosadzovacej nádrže do oxickej zóny a anoxickej zóny, vyznačujúce sa tým, že neprevzdušňované zóny (5,6) sú kompartmentalizované priečnymi prepážkami v smere postupného toku aktivačnej zmesi (39,40) v podobe striedavo usporiadaných nomých stien (3) a priepadových stien (4), vymedzujúcimi sekcie anaeróbno-fermentačnej zóny (5) a anoxickej zóny (6) a odpadová voda po hrubom predčistení (38) sa vedie do začiatočného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny (5), kde sa mieša s recirkulovanou aktivačnou zmesou (43) z konečného úseku anoxickej zóny (6), vznikajúca aktivačná zmes (39) sa vedie cez priepadovú stenu (4) medzí anaeróbnofermentačnou (5) a anoxickou zónou (6) do anoxickej zóny (6), kde sa mieša s recirkulovaným separovaným aktivovaným kalom (44) a recirkulovanou aktivačnou zmesou (45) z dosadzovacej nádrže (46), vznikajúca aktivačná zmes (40) z anoxickej zóny (6) sa vedie cez priepadovú stenu (4) medzi anoxickou zónou (5) a oxickou zónou (6) do oxickej zóny (7), pričom smer postupného toku aktivačnej zmesi (39,40) v neprevzdušňovaných zónach (5,6) aktivačného priestoru je usmernený striedavým usporiadaním nomých stien (3) a priepadových stien (4) na zostupný a vzostupný pohyb a prítok recirkulovanej aktivačnej zmesi (43) z konečného úseku anoxickej zóny (6), prítok recirkulovanej aktivačnej zmesi (45) a recirkulovaného separovaného aktivovaného kalu (44) z dosadzovacej nádrže (46) udržuje aktivovaný kal v neprevzdušňovaných zónach (5,6) vo vznose, pričom zdržanie aktivovaného kalu v anaeróbno-fermentačnej (5), anoxickej (6) a oxickej (7) zóne je kontrolované zmenou hydraulických podmienok v neprevzdušňovaných zónach (5,6).
2. 2. Spôsob čistenia odpadových vôd podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že nomé steny (3) a priepadové steny (4) vymedzujú v smere postupného toku najmenej dve sekcie anaeróbnofermentačnej zóny (5) a najmenej dve sekcie anoxickej zóny (6).
3. 3. Spôsob čistenia odpadových vôd podľa nároku 1 až 2, vyznačujúce sa tým, že nomé steny (3) a priepadové steny (4) sú usporiadané v neprevzdušňovaných zónach (5,6) aktivačného priestoru striedavo za sebou.
4. 4. Spôsob čistenia odpadových vôd podľa nároku 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že začiatočný úsek anaeróbno-fermentačnej zóny (5) a konečný úsek anoxickej zóny (6) majú najmenej jednu spoločnú deliacu stenu (8).
5. 5. Spôsob čistenia odpadových vôd podľa nároku 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že aktivačná zmes (40) z anoxickej zóny (6) sa mieša s recirkulovaným separovaným aktivovaným kalom (44) z dosadzovacej nádrže (46) a s recirkulovanou aktivačnou zmesou (45) z oxickej zóny (7).
6. 6. Spôsob čistenia odpadových vôd podľa nároku 1 až 5, vyznačujúce sa tým, že odpadová voda po hrubom predčistení (38) sa vedie do začiatočného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny (5), kde sa mieša s recirkulovanou aktivačnou zmesou (48) z konečného úseku anaeróbnofermentačnej zóny (5) a s recirkulovanou aktivačnou zmesou (43) z konečného úseku anoxickej zóny (6).
7. 7. Spôsob čistenia odpadových vôd podľa nároku 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že čerpanie recirkulovanej aktivačnej zmesi (43) z konečného úseku anoxickej zóny (6) do začiatočného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny (5) je pneumatické na princípe mamutieho čerpadla.
8. 8. Spôsob čistenia odpadových vôd podľa nároku 1 až 7, vyznačujúce sa tým, že čerpanie recirkulovanej aktivačnej zmesi (48) z konečného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny (5) do začiatočného úseku anaeróbno-fermentačnej zóny (5) je pneumatické na princípe mamutieho čerpadla.