SK282315B6

SK282315B6 - Malokapacitné biologické čistiace zariadenie

Info

Publication number: SK282315B6
Application number: SK968-98A
Authority: SK
Inventors: Reinhard Koch; Volkmar Peukert
Original assignee: E. V. U. Entwicklung Von Umwelttechnik Gmbh
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 2002-01-07
Also published as: PT888253E; SK96898A3; CZ214898A3; ES2155990T3; WO1997028093A1; EP0888253A1; EP0888253B1; PL328076A1; PL185504B1; DK0888253T3; TR199801378T2; CN1209791A; ATE199011T1; CZ290061B6; CN1105087C

Abstract

Zariadenie pozostáva z nádrže (1) na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu, ktorá je vybavená prívodom (6) odpadovej vody a za ktorou je zaradený biologický stupeň (2) s biológiou oživeného kalu/biológiou vrstiev a odpojiteľným zavzdušňovacím zariadením (4), ktorý je sčasti vyplnený mikroorganizmami oživiteľnými kultivačnými telieskami (5) s povrchom najmenej 800 m2 na m3 sypného objemu, v ktorom je na zadržiavanie kultivačných teliesok (5) bez nebezpečenstva upchatia umiestnené zadržiavacie zariadenie (8) a na ktorý nadväzuje dočisťovacia nádrž (3) s prietokom vo zvislom smere, ktorá je vybavená odtokom (7), pričom časti (1 až 4) malokapacitného čistiaceho zariadenia sú umiestnené v kruhovej nádrži. Zadržiavacie zariadenie (8) je tvorené rúrkou, cez ktorú vedie odtoková rúrka do dočisťovacej nádrže (3). V biologickom stupni (2) môže byť prídavne umiestnený biologický filtračný stupeň (9), do ktorého ústi prívod z nádrže (1) na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu a prívod spätne zavádzaného kalu z dočisťovacej nádrže (3). Merná hmotnosť kultivačných teliesok (5) môže byť väčšia alebo menšia než 1,0 g/cm3.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka malokapacitného biologického čistiaceho zariadenia, ktoré pozostáva z nádrže na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu, ktorá je vybavená prívodom odpadovej vody a za letorou je zaradený biologický stupeň s biológiou oživeného kalu/biológiou vrstiev a odpoj iteľným zavzdušňovacím zariadením, ktorý je sčasti vyplnený mikroorganizmami oživiteľnými kultivačnými telieskami, v ktorom je na zadržiavanie kultivačných teliesok umiestnené zadržiavacie zariadenie a na ktorý nadväzuje dočisťovacia nádrž s prietokom vo zvislom smere, ktorá je vybavená odtokom, pričom časti malokapacitného čistiaceho zariadenia sú umiestnené v kruhovej nádrži.

Doterajší stav techniky

Podľa stavu techniky čistenia odpadových vôd sú čistiaci výkon a stabilita procesu malokapacitných čistiacich zariadení nedostatočné.

Hlavnou príčinou tohto stavu sú:

- kolísajúce a väčšinou nepatrné koncentrácie biomasy,

- nestabilnosť biomasy,

- vynášanie biomasy pri hydraulických rázoch,

- nestabilné spätné zavádzanie biomasy z dočišťovacieho zariadenia do biologického stupňa,

- nedostatočná schopnosť vyrovnávania špičkových zaťažení,

- vynášanie biomasy a tým pokles výkonu pri malom zaťažení a nedostatku odpadovej vody,

- pokles hodnoty pH v dôsledku nitrifikácie a v dôsledku toho brzdenie procesov biologického odbúravania.

V záujme zvýšenia čistiaceho výkonu a zlepšenia stability procesu sa biologický stupeň malých čistiacich zariadení napríklad vybavuje paketovým pevným lôžkom, na ktorom sa usídľujú mikroorganizmy. Tieto mikroorganizmy potom nie sú vynášané ani pri hydraulických rázoch. Nedostatky týchto technológií sú:

- osídliteľný povrch pevných lôžok, ktorý je 100 až 150 m²na m³ biologického stupňa, je pomerne malý. V dôsledku toho je tiež nízky čistiaci výkon, prípadne zaťažiteľnosť na m³ objemu nádrže.

- Povrchy pevných lôžok zarastajú väčšinou pomerne hrubými vrstvami biomasy. Pretože kyslíkom a živinami je dostatočne zásobovaná len najvrchnejšia vrstva biofilmu, je obmedzená jeho bioaktivita.

- Vnútri narastenej vrstvy biomasy dochádza k procesom hnitia, ktoré sa v dôsledku odumierania mikroorganizmov tiež nepriaznivo prejavujú na potenciálnom čistiacom výkone.

- Nánosy na paketových pevných lôžkach a ich upchávanie zvonka i vnútri obmedzujú osídliteľnú plochu a tým i výkon biofilmu.

- Čistenie pevných lôžok je možné len za cenu zvýšených nákladov na údržbu.

Vo výskumnej správe Spolkového ministerstva pre výskum a technológiu, 02 WA 8538 z októbra 1987, sa nachádza informácia o použití víriteľných vznášajúcich sa teliesok na zvýšenie výkonovej kapacity čistiacich zariadení. V porovnaní s paketovými pevnými lôžkami je osídliteľný povrch na jednotku objemu nádrže znateľne väčší.

Vznikajú však neriešiteľné problémy so zadržovaním vznášajúcich sa teliesok v biologickom stupni. Telieska sa čiastočne zadržujú hrablicami. Okrem toho sa tieto telieska zanášajú natoľko, že klesajú ku dnu a usadzujú sa na tomto dne.

Je tiež známe použitie víriteľných kultivačných teliesok na zvýšenie množstva biomasy v čistiacich zariadeniach. Zadržovanie teliesok sa uskutočňuje sitami alebo hrablicami.

S ohľadom na vysoký podiel vlákien a vznášajúcich sa častíc v komunálnych odpadových vodách sa pri tomto spôsobe zadržovania teliesok musí už po krátkom čase prevádzky počítať s upchatím a zanesením a teda s havarijnými situáciami.

V dokumente WO-A-95 17351 je opísaná zavzdušňovaná nádrž, ktorá obsahuje víriteľné lôžko z nosného materiálu v tvare častíc. Z dokumentu US-A-4,421,648 je známe zariadenie a spôsob na biologické čistenie odpadovej vody s prietokom čistenej vody v dočisťovacej nádrži vo zvislom smere.

Úlohou vynálezu je vyvinutie malokapacitného biologického čistiaceho zariadenia, pri ktorom budú do značnej miery odstránené uvedené nedostatky známych zariadení porovnateľnej veľkosti.

Podstata vynálezu

Uvedenú úlohu rieši a nedostatky obdobných malokapacitných biologických čistiacich zariadení do značnej miery odstraňuje malokapacitné biologické čistiace zariadenie, ktoré pozostáva z nádrže na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu, ktorá je vybavená prívodom odpadovej vody a za ktorou je zaradený biologický stupeň s biológiou oživeného kalu/biológiou vrstiev a odpojiteľným zavzdušňovacím zariadením, ktorý je sčasti vyplnený mikroorganizmami oživiteľnými kultivačnými telieskami, v ktorom je na zadržiavanie kultivačných teliesok umiestnené zadržiavacie zariadenie a na ktorý nadväzuje dočisťovacia nádrž s prietokom vo zvislom smere, ktorá je vybavená odtokom, pričom časti malokapacitného čistiaceho zariadenia sú umicstnené v kruhovej nádrži, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že v biologickom stupni je prídavné umiestnený biologický filtračný stupeň, do ktorého ústi prívod z nádrže na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu a prívod spätne zavádzaného kalu z dočisťovacej nádrže.

Merná hmotnosť kultivačných teliesok je v prvom variante menšia než 1,0 g/cm³ a výhodne je 0,9 g/cm³, pričom oba prívody z nádrže na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu a z dočišťovacej nádrže sú umiestnené v hornej časti biologického filtračného stupňa, ktorý je dole prepojený s biologickým stupňom a vyčnieva nad hladinu vody, a rúrka zadržiavacieho zariadenia prechádza odo dna biologického stupňa až k hladine vody.

V druhom variante je merná hmotnosť kultivačných teliesok väčšia než 1,0 g/cm³ a výhodne je 1,1 g/cm³, pričom oba prívody z nádrže na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu a z dočišťovacej nádrže sú umiestnené v spodnej časti biologického filtračného stupňa, ktorý je dole proti biologickému stupňu uzavretý a hore končí vo výške hladiny vody, a rúrka zadržiavacieho zariadenia prechádza s odstupom odo dna biologického stupňa až nad hladinu vody.

Kultivačné telieska majú osídliteľný povrch najmenej 800 m² na m³ sypného objemu. Zadržovanie kultivačných teliesok v zavzdušňovanom biologickom stupni sa s vylúčením nebezpečia upchatia uskutočňuje na ďalej uvedených dvoch princípoch:

Variant 1: Kultivačné telieska s mernou hmotnosťou nižšou než 1,0 g/cm³:

Do zavzdušňovaného biologického stupňa sa umiestni dole uzavretá a hore otvorená rúrka. Rúrka končí približne 30 cm pod hladinou vody. Priemer rúrky závisí od množstva prechádzajúcej vody. Do tejto rúrky sa umiestni druhá rúrka s menším priemerom, ktorá je prepojená s odtokom. Táto druhá rúrka menšieho priemeru začína približne 30 cm nad dnom rúrky väčšieho priemeru a končí nad hladinou vody.

Týmto riešením je zaistené, že kultivačné telieska s mernou hmotnosťou menšou než 1,0 g/cm³ v rúrke väčšieho priemeru priebežne vyplávajú späť do vírivého lôžka.

Oživený kal a vyčistená odpadová voda odtekajú vnútornou rúrkou s menším priemerom do dočisťovacej nádrže.

Variant 2: Kultivačné telieska s mernou hmotnosťou vyššou než 1,0 g/cm³:

Na oboch koncoch otvorená rúrka začína nad hladinou vody a končí približne 30 cm nad dnom biologického stupňa.

Do vonkajšej rúrky s väčším priemerom sa zospodu zasunie rúrka s menším priemerom. Táto rúrka začína pod hladinou vody a končí odtokom z biologického stupňa.

Týmto riešením je zaistené, že kultivačné telieska s mernou hmotnosťou väčšou než 1,0 g/cm³ priebežne prichádzajú späť do vírivého lôžka. Oživený kal a vyčistená voda odtekajú vnútornou rúrkou do dočisťovacej nádrže.

Obe rúrky sú dimenzované tak, že kultivačné telieska nemôžu byť z biologického stupňa vynášané ani pri vysokom hydraulickom zaťažení.

V dočisťovacej nádrži oddelený oživený kal sa sčasti prečerpáva späť do biologického stupňa. Prebytok produkovaného kalu sa spolu s primárnym kalom, ktorý sa oddeľuje pri predčisťovaní, ukladá až do odberu v nádrži na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu.

Podstatné rozdiely v porovnaní s doterajším stavom techniky spočívajú v následujúcom:

- V zavzdušňovanom biologickom stupni čistiaceho zariadenia sa používajú kultivačné telieska, ktorých osídliteľný povrch, ktorý je viac než 800 m²/m³ sypného objemu, je niekoľkonásobne väčší než pri zariadeniach s pevným lôžkom a so známymi kultivačnými telieskami.

- Veľkosť a tvar kultivačných teliesok sú také, že môže byť vylúčené ich zanášanie a usadzovanie.

- Biologická vrstva na kultivačných telieskach je zásluhou ich priebežného odierania vo vírivom lôžku tenká a teda fyziologicky veľmi aktívna.

- Zásobovanie mikroorganizmov v biologickej vrstve kyslíkom a živinami je optimálne. Nemôžu sa vyskytnúť hnilobné procesy. Kultivačné telieska nevyžadujú údržbu,

- Mikroorganizmy vypestované v slížovej vrstve na kultivačných telieskach sú odolné proti i dlhšie trvajúcemu nedostatku novej odpadovej vody a proti prechodnému nedostatku kyslíka.

- Kultivačné telieska majú mernú hmotnosť nastaviteľnú buď menšiu alebo väčšiu než 1 g/cm³.

- Zadržovanie kultivačných teliesok vo vírivom lôžku, ktorým prechádza odpadová voda, je zaistené bez nebezpečenstva upchatia.

-1 pri hydraulickom preťažení čistiaceho zariadenia môže len ťažko dôjsť k vynášaniu kultivačných teliesok.

- Čistiaci výkon jc stabilný i pri hydraulických rázoch a silnom kolísaní obsahu nečistôt v odpadovej vode.

- Oživený kal sa známym spôsobom oddeľuje sedimentáciou v dočišťovacej nádrži a sčasti sa zavádza späť do bio logického stupňa. Zásluhou kombinácie oboch technológií môže byť biologický stupeň viac zaťažovaný a je zaistená vysoká stabilita procesu čistenia odpadovej vody.

- Zásluhou usporiadania anoxického stupňa v biologickom stupni sa biologickými procesmi nitrifikácie/denitrifikácie do značnej miery eliminuje dusík.

Prehľad obrázkov na výkresoch

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

- na obr. 1 malokapacitné biologické čistiace zariadenie s kultivačnými telieskami s mernou hmotnosťou menšou než 1,0 g/cm³,

- na obr. 2 malokapacitné biologické čistiace zariadenie s kultivačnými telieskami s mernou hmotnosťou väčšou než 1,0 g/cm³.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Jednotlivé stupne malokapacitného biologického čistiaceho zariadenia sú výhodne usporiadané v kruhovej betónovej nádrži, ktorá je rozdelená na tri segmenty. Surová odpadová voda priteká najskôr do prvého segmentu, ktorý slúži ako nádrž 1 na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu, v ktorej sa odpadová voda zbaví hrubých a plávajúcich nečistôt a piesku. Odpadová voda potom prichádza do biologického stupňa 2, ktorý je sčasti vyplnený kultivačnými telieskami 5 a vybavený regulovateľným zavzdušňovacím zariadením 4. Do biologického stupňa 2 sa súčasne spätne zavádza biologický kal z dočisťovacej nádrže 3.

Kultivačné telieska 5 vytvárajú pri zavádzaní vzduchu vírivé lôžko, zatiaľ čo pri odpojenom zavzdušňovaní tvorí vrstvu s anoxickým prostredím.

Pri prechode odpadovej vody týmto biologickým stupňom 2 sa predovšetkým aeróbne odbúravajú rozpustené organické látky (biologická spotreba kyslíka, CSB) a v biologických fázach nitrifikácie a denitrifikácie sa čiastočne eliminuje dusík.

Kultivačné telieska 5 spolu s na nich usadenými mikroorganizmami sú v zavzdušňovanom biologickom stupni 2 zadržované bez nebezpečenstva jeho upchatia.

Suspendovaná biomasa, to je oživený kal, je v dočisťovacej nádrži 3 so šikmými stenami a s prietokom vo zvislom smere oddelená od čistenej vody. Časť sedimentovaného oživeného kalu je priebežne zavádzaná späť do biologického stupňa 2. Prebytok biomasy sa prerušovane prečerpáva do nádrže 1 na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu.

Kaly vznikajúce pri mechanickom predčišťovaní a biologickom čistení sa až do odberu zhromažďujú a anaeróbne stabilizujú v nádrži 1 na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu.

Biologický stupeň 2 je vybavený nezavzdušňovaným biologickým filtračným stupňom 9, ktorý je naplnený kultivačnými telieskami 5 a slúži ako denitrifikačný stupeň. Do tohto biologického filtračného stupňa 9 sa zavádza oživený kal, ktorý sa spätne privádza z dočišťovacej nádrže 3, a voda odtekajúca z nádrže 1 na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu.

Anoxicky predupravená odpadová voda prichádza po prechode biologickým filtračným stupňom 9 do zavzdušňovanej časti biologického stupňa 2.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Malokapacitné biologické čistiace zariadenie, ktoré pozostáva z nádrže (1) na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu, ktorá je vybavená prívodom (6) odpadovej vody a za ktorou je zaradený biologický stupeň (2) s biológiou oživeného kalu/biológiou vrstiev a odpojiteľným zavzdušňovacím zariadením (4), ktorý je sčasti vyplnený mikroorganizmami oživiteľnými kultivačnými telieskami (5) majúcimi osídliteľný povrch najmenej 800 m² na m³ sypného objemu, v ktorom je na zadržovanie kultivačných teliesok (5) umiestnené zadržiavacie zariadenie (8) a na ktorý nadväzuje dočisťovacia nádrž (3) s prietokom vo zvislom smere, ktorá je vybavená odtokom (7), pričom časti (1 až 4) malokapacitného čistiaceho zariadenia sú umiestnené v kruhovej nádrži, vyznačujúce sa tým, že v biologickom stupni (2) je prídavné umiestnený biologický filtračný stupeň (9), do ktorého ústi prívod z nádrže (1) na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu a prívod spätne zavádzaného kalu z dočisťovacej nádrže (3).
2. Malokapacitné biologické čistiace zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že merná hmotnosť kultivačných teliesok (5) je menšia než 1,0 g/cm³a výhodne je 0,9 g/cm³, pričom oba prívody z nádrže (1) na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu a z dočisťovacej nádrže (3) sú umiestnené v hornej časti biologického filtračného stupňa (9), ktorý je dole prepojený s biologickým stupňom (2) a vyčnieva nad hladinu vody, a rúrka zadržiavaného zariadenia (8) prechádza odo dna biologického stupňa (2) až k hladine vody.
3. Malokapacitné biologické čistiace zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa t ý m , žc merná hmotnosť kultivačných teliesok (5) je väčšia než 1,0 g/cm³a výhodne je 1,1 g/cm³, pričom oba prívody z nádrže (1) na predbežné čistenie vody a ukladanie kalu a z dočisťovacej nádrže (3) sú umiestnené v spodnej časti biologického filtračného stupňa (9), ktorý je dole proti biologickému stupňu (2) uzavretý a hore končí vo výške hladiny vody, a rúrka zadržiavacieho zariadenia (8) prechádza s odstupom odo dna biologického stupňa (2) až nad hladinu vody.