SK286257B6 - Spôsob biologického čistenia odpadových vôd a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu - Google Patents

Abstract

Spôsob biologického čistenia odpadových vôd je založený na tom, že v priebehu čistiaceho procesu jeseparovaná voda v určených intervaloch odčerpávaná z procesu separácie a sedimentácia je narušená jej intenzívnym miešaním, potom sedimentácia pokračuje. Zariadenie je na tento účel vybavené zdrojom (17) na intenzívne miešanie usporiadaným v usadzovacej nádrži (6) a čerpadlom (25) na zníženie hladiny (19) v nádrži (1) pred narušením sedimentácie.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu biologického čistenia odpadových vôd, v priebehu ktorého je čistená voda po jej mechanickom predčistení podrobená procesu biologického odstraňovania znečistenia aktivovaným kalom za podmienok aeróbnych a/alebo anoxidných, a/alebo anaeróbnych s následnou sedimentáciou, pričom aktivovaný kal je vrátený do čistiaceho procesu a jeho prebytok odvádzaný mimo tohto procesu.

Vynález sa taktiež týka zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu, zahŕňajúceho kôš na mechanické predčistenie s predradeným nátokom čistenej odpadovej vody, aktivačný priestor s prevzdušňovacími elementmi, usadzovaciu nádrž s vtokovým valcom, recirkulačné kalové čerpadlo na čerpanie aktivovaného kalu z dna usadzovacej nádrže do nátokovej zóny aktivačného priestoru a odtok vyčistenej vody.

Doterajší stav techniky

Je známy spôsob biologického čistenia odpadových vôd, v priebehu ktorého je čistená voda po jej mechanickom predčistení podrobená procesu biologického odstraňovania znečistenia aktivovaným kalom za podmienok aeróbnych a/alebo anoxidných, a/alebo anaeróbnych, s následnou sedimentáciou, pričom aktivovaný kal je vrátený do čistiaceho procesu a jeho prebytok je odvádzaný mimo tohto procesu.

Uvedený spôsob je aplikovaný v rôznych čističkách odpadových vôd, počínajúc malými domovými čističkami až po čističky pre väčšie počty ekvivalentných obyvateľov.

Je známe, že pri aplikácii tohto spôsobu, t. j. pri prevádzke týchto čističiek odpadových vôd, dochádza v priebehu sedimentácie k vyplávaniu plávajúcich nečistôt a aktivovaného kalu na hladinu usadzovacej nádrže. Tento jav je častý najmä pri menších čističkách, z dôvodu značnej nerovnomemosti nátoku čistenej odpadovej vody. Odstránenie plávajúcich nečistôt a kalu je riešené pri väčších čističkách často pomocou špeciálneho zariadenia, ktoré tieto nečistoty z hladiny usadzovacej nádrže stiera alebo čerpá.

Pri menších čističkách, kde je výskyt týchto nežiaducich efektov častý a množstvo plávajúcich nečistôt a kalu je značné, zariadenie na odstraňovanie plávajúcich nečistôt a kalu z ekonomických dôvodov spravidla nie je a odstraňovanie týchto nečistôt a kalu je riešené spravidla ručne. Pri odstraňovaní je nutné spolu s plávajúcimi nečistotami odstrániť aj plávajúci kal, ktorého je spravidla niekoľkonásobne viac, než plávajúcich nečistôt, lebo je nutné mechanicky vymiešať plynnú fázu z vyplavovaného aktivovaného kalu, a tak oddeliť vyplávaný kal zo systému čistenia odpadovej vody od plávajúcich nečistôt, čím sa podstatne zníži množstvo nečistôt, ktoré je nutné odstrániť z hladiny usadzovacej nádrže.

Tento spôsob odstraňovania plávajúcich nečistôt je časovo značne náročný a pri premiešavaní plávajúceho aktivovaného kalu a súčasného nátoku čistenej odpadovej vody dochádza k úniku tohto aktivovaného kalu do odtoku a tým ku značnému zhoršeniu výsledných parametrov vyčistenej vody.

Pri systémoch čistenia odpadových vôd, keď je na sedimentáciu aktivovaného kalu využitá vertikálna usadzovacia nádrž, je tiež nutné ručne odstraňovať plávajúce nečistoty z vtokového valca umiestneného v usadzovacom priestore. Aj v tomto vtokovom valci sú spravidla zachytené plávajúce nečistoty spoločne s vyplávaným aktivovaným kalom, čo tiež zvyšuje množstvo látok, ktoré je nutné zo systému odstrániť.

Z WO-A-97/08104 je známy spôsob podľa predvýznaku prvého nároku. Tam sa uvažuje so zavedením spätného prúdenia z usadzovacej nádrže do aktivačnej nádrže, na úrovni pracovnej hladiny vody. Vývod vyčistenej vody druhej nádrže je umiestnený pod touto pracovnou hladinou.

Z GB-A-1 354 126 je známe zariadenie na vykonávanie uvedeného spôsobu. V tomto sú použité prvky uvedené v predvýznaku nároku 1 tohto vynálezu. Nátrubok odsávajúci plávajúce nečistoty je umiestnený ďaleko pod pracovnou hladinou. Z pracovnej hladiny je voda prepadom privádzaná do nasledujúcej nádrže.

Vynález si kladie za cieľ odstránenie alebo aspoň výrazné obmedzenie uvedených nedostatkov.

Podstata vynálezu

Podstata spôsobu biologického čistenia odpadových vôd, pri ktorom čistená voda, po jej mechanickom predčistení prechádza čistiacim procesom biologického odstraňovania znečistenia aktivovaným kalom za podmienok aeróbnych a/alebo anoxidných, a/alebo anaeróbnych, po čom je zmes čistenej vody a aktivovaného kalu na účely separácie podrobená sedimentácii, pričom aktivovaný kal je vracaný do čistiaceho procesu a prípadný prebytok kalu je odvádzaný mimo čistiaceho procesu a odseparovaná vyčistená voda opúšťa čistiaci proces, podľa vynálezu spočíva v tom, že v priebehu čistiaceho procesu je separovaná voda v stanovených časových intervaloch odčerpávaná z procesu separácie a sedimentácia zostatkovej časti je následne narušená jej intenzívnym miešaním, po ktorom proces sedimentácie pokračuje.

Ďalším význakom tohto spôsobuje, že množstvo vody odčerpávané v stanovených časových intervaloch zodpovedá zhruba predpokladanému nárazovému nátoku čistenej odpadovej vody do procesu čistenia počas

SK 286257 Β6 času čerpania vody z usadzovacieho priestoru, intenzívneho miešania a následnej stabilizácie čistiaceho procesu.

Z hľadiska dosiahnutia zvlášť dobrého čistiaceho účinku je výhodné, ak sú po narušení sedimentácie z hladiny separovanej vody odsávané plávajúce nečistoty a ďalej, že odsávané plávajúce nečistoty sú vracané do aktivačného čistiaceho procesu.

Podstata zariadenia na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu, zahŕňajúceho nádrž, v jej nátokovej zóne kôš mechanického predčistenia s predradeným prívodom čistenej odpadovej vody, aktivačný priestor s prevzdušňovacími elementmi, usadzovaciu nádrž, v ktorej je usporiadaný vtokový valec napojený vtokovým nadstavcom na aktivačný priestor, ďalej recirkulačné kalové čerpadlo na čerpanie aktivovaného kalu z dna usadzovacej nádrže do nátokovej zóny a odvod vyčistenej vody, spočíva v tom, že usadzovacia nádrž je vybavená alebo napojená na zdroj na intenzívne miešanie jej obsahu, že usadzovacia nádrž je napojená na čerpadlo na zníženie prevádzkovej hladiny, ktorého výstup je vyústený do odtoku a že v usadzovacej nádrži je usporiadané odsávacie hrdlo na odsávanie plávajúcich nečistôt z jej zníženej hladiny, napojené na odsávacie čerpadlo, ktorého vývod je vyvedený nad hladinu nátokovej zóny.

Výhodné je vyhotovenie, pri ktorom čerpadlo na zníženie prevádzkovej hladiny, zdroj intenzívneho miešania obsahu usadzovacej nádrže, odsávacie čerpadlo a recirkulačné kalové čerpadlo sú vytvorené ako mamutkové čerpadlá.

Ďalším význakom je, že nátoková zóna, v ktorej je usporiadaný kôš mechanického predčistenia, je priestorovo vymedzená nomou stenou.

Iným význakom je, že vo vstupnej časti odvodu vyčistenej vody, zaústeného do odtokového priestoru, je vytvorený prepad, vymedzujúci výšku prevádzkovej hladiny, za ktorým je vyústený výstup čerpadla na zníženie prevádzkovej hladiny, pričom odtokový priestor je vymedzený časťou plášťa usadzovacej nádrže, vybavenou priechodom, šikmou stenou a bočnými stenami.

Na dosiahnutie spoľahlivého priebehu čistiaceho procesu je výhodné vyhotovenie, podľa ktorého sú zdroj na intenzívne miešanie obsahu usadzovacej nádrže, recirkulačné kalové čerpadlo, čerpadlo na zníženie prevádzkovej hladiny a odsávacie čerpadlo napojené na rozvádzač vzduchu, spojený so zdrojom tlakového vzduchu, pričom rozvádzač vzduchu a zdroj tlakového vzduchu sú ovládané programovateľnou riadiacou jednotkou.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je následne bližšie vysvetlený pomocou pripojených výkresov, na ktorých obr. 1 znázorňuje biologickú čističku v pôdorysnom pohľade bez veka, vo vyhotovení vhodnom na použitie ako domová čistička, obr. 2 rez čističkou podľa obr. 1 v rovine A-A, obr. 3 rez čističkou podľa obr. 1 v rovinách B-B bez znázornenia odtokovej časti a čerpadla na prerušované znižovanie hladiny, obr. 4 zväčšený detail D vyznačený na obr. 2 a obr. 5 rez čističkou podľa obr. 2 so schematicky znázorneným riadením zdroja stlačeného vzduchu.

Príklad vyhotovenia podľa vynálezu

V nádrži 1 je v jej nátokovej zóne 2 vymedzenej nomou stenou 3 usporiadaný kôš 4 na mechanické predčistenie čistenej odpadovej vody, vstupujúcej do neho prívodom 5.

Ďalej je nádrži 1 umiestnená usadzovacia nádrž 6 s dnom 7. V usadzovacej nádrži 6 je umiestnený vtokový valec 8 s vtokovým nadstavcom 9, pozri obr. 3, ktorý je zaústený do aktivačného priestoru 10 nádrže 1, v spodnej časti ktorého sa nachádzajú prevzdušňovacie elementy 11, napojené na neznázomený zdroj stlačeného vzduchu. V dne 7 usadzovacej nádrže 6 je vytvorený otvor 12, na ktorý je napojené kalové potrubie 13, napojené na recirkulačné kalové čerpadlo 14, ktorého výstupné hrdlo 15 je vyvedené nad hladinou nátokovej zóny 2. Recirkulačné kalové čerpadlo 14 je výhodne vyhotovené ako mamutie (mamutkové), napojené, ako je znázornené na obr. 5, na rozvádzač 18 vzduchu. Na odvádzanie vyčistenej vody z usadzovacej nádrže 6 slúži odvod 16 vyčistenej vody. Opísané usporiadanie je všeobecne známe.

Podľa vynálezu je usadzovacia nádrž 6 vybavená, alebo v danom prípade napojená na zdroj 17 intenzívneho miešania jej obsahu, ale iba v stanovených, pomerne krátkych intervaloch, ako bude ešte opísané.

Zdroj 17 intenzívneho miešania je výhodne vytvorený priamo v kalovom potrubí 13 v podobe mamutieho (mamutkového) čerpadla, s prívodom vzduchu napojeným na rozvádzač 18 vzduchu, znázornený na obr. 5. Môže byť vyhotovený aj ako mechanické miešadlo situované priamo v usadzovacej nádrži 6 alebo ako lavalova dýza pod.

V usadzovacej nádrži 6 je pod úrovňou prevádzkovej hladiny 19, v úrovni zníženej hladiny 24 usporiadané odsávacie hrdlo 20, napojené cez odsávaciu rúrku 21, prechádzajúce stenou usadzovacej nádrže 6 na odsávacie čerpadlo 22, ktorého vývod 23 je vyvedený nad hladinou nátokovej zóny 2.

Usadzovacia nádrž 6 je napojená tiež na čerpadlo 25 na zníženie prevádzkovej hladiny 19 na úroveň zníženej hladiny 24, pričom výstup 26 tohto čerpadla je vyústený do odvodu 16 a jeho vstup 27 je usporiadaný mierne pod úrovňou zníženej hladiny 24. Výhodne je aj čerpadlo 25 na zníženie prevádzkovej hladiny 19 v usadzovacej nádrži 6, a tým aj v nádrži 1 ako celku, vyhotovené taktiež ako mamutie (mamutkové) čerpadlo, ktoré je napojené na rozvádzač 18 vzduchu, ako je zrejmé z obr. 5.

Odvod 16 vyčistenej vody je svojou vstupnou časťou zaústený do odtokového priestoru 30 vyčistenej vody, ktorý je, ako je zrejmé z obr. 4, ohraničený jednak časťou steny usadzovacej nádrže 6, v ktorej je vytvorený priechod 31, jednak šikmou stenou 32 a bočnými stenami 33, 33', pozri obr.l. Uvedená časť steny usadzovacej nádrže 6 má funkciu nomej steny, spodný okraj ktorej je určený horným okrajom priechodu 31. Spodný okraj odvodu 16 vyčistenej vody svojím prepadom 34 vymedzuje výšku prevádzkovej hladiny 19. Za prepadom 34 je do odvodu 16 vyústený výstup 26 čerpadla 25 na zníženie prevádzkovej hladiny 19.

Ako už bolo uvedené, je zdroj 17 intenzívneho miešania, recirkulačné čerpadlo 14, odsávacie čerpadlo 22 a čerpadlo 25 na zníženie prevádzkovej hladiny 19 napojené samostatnými prívodmi stlačeného vzduchu na rozvádzač 18 vzduchu, ktorý je pneumaticky napojený na zdroj 28 tlakového vzduchu, ktorý je spolu s rozvádzčom 18 vzduchu, riadený riadiacou jednotkou 29, ktorá je programovateľná a je upravená na riadenie funkcie uvedených mamutích (mamutkových) čerpadiel.

Usadzovacia nádrž s ostatnou priradenou opísanou vstavbou je vyhotovená ako montážny celok, upevnený na držiakoch 35, 35' prichytených v nádrži 1, čo je výhodné z hľadiska výroby, montáže i opravy zariadenia.

Spôsob biologického čistenia odpadných vôd a funkcia zariadenia je nasledujúca.

Čistená odpadová voda vstupuje prívodom 5 do čističky, kde je najskôr mechanicky predčistená v koši 4 na mechanické predčistenie, prechádza do aktivačného priestoru 10, kde je podrobená procesu biologického odstraňovania znečistenia aktivovaným kalom a podľa charakteru znečistenia a požadovaných výsledných parametrov vyčistenej vody môže tento proces prebiehať v podmienkach aeróbnych, anoxidných, anaeróbnych alebo ich kombináciách. Z aktivačného priestoru 10 prechádza čistená voda vtokovým nadstavcom 9 a vtokovým valcom 8 do usadzovacej nádrže 6, kde dochádza k sedimentačnému oddeľovaniu kalu od vyčistenej vody, ktorá je odvádzaná z čističky odvodom 16 vyčistenej vody. Sedimentovaný kal je odčerpávaný kalovým potrubím 13 pôsobením recirkulačného kalového čerpadla 14 do nátokovej zóny 2 a vracia sa do aktivačného priestoru 10, kde sa podieľa na intenzifikácii procesu biologického odstraňovania znečistenia čistenej odpadovej vody pritekajúcej prívodom 5 do čističky.

Zníženie množstva nežiaducich plávajúcich nečistôt a kalu v hornej oblasti usadzovacej nádrže 6 sa dá uskutočniť spravidla v dvoch fázach.

V prvej fáze, ktorá prebieha najlepšie v čase minimálneho nátoku čistenej odpadovej vody do čističky, t. j. v nočnom čase, vydá riadiaca jednotka 29 podľa nastaveného programu povel na uvedenie čerpadla 25 do činnosti na stanovený čas čerpania.

Čerpadlo 25 odčerpáva časť vyčistenej vody z usadzovacej nádrže 6 do odvodu 16 vyčistenej vody, čim sa prevádzková hladina 19 v čistiarni pomerne rýchlo zníži na úroveň zníženej hladiny 24.

Toto jednorazové odčerpanie časti obsahu usadzovacej nádrže 6 vytvára rezervný objem v čističke, ktorý zaručuje, že v priebehu následnej druhej fázy zníženia množstvo plávajúcich nečistôt a počas stabilizácie čistiaceho procesu nasledujúcej túto druhú fázu, nedôjde k nežiaducemu odtoku z čističky, a tým ani k zhoršeniu jej čistiaceho účinku.

Druhá fáza prebieha vzápätí po ukončení prvej fáze, t. j. potom, čo sa čerpadlo 25 po dosiahnutí zníženej hladiny 24 zastaví a uvedie sa do činnosti zdroj 17 intenzívneho miešania obsahu usadzovacej nádrže 6, čo trvá relatívne krátky čas. V opísanom prípade je týmto zdrojom 17 mamutie (mamutkové) čerpadlo integrované do kalového potrubia 13, riadené riadiacou jednotkou 29 a plnené vzduchom zo zdroja 28 tlakového vzduchu cez rozvádzač 18 vzduchu. Pri tomto intenzívnom miešaní dochádza k rýchlemu rozrušeniu vrstvy vyplávaného aktivovaného kalu a plávajúcich nečistôt. Súčasne dochádza pritom k vymiešaniu a uvoľneniu plynnej fázy, ktorá udržuje vyplávaný aktivovaný kal na hladine v usadzovacej nádrži 6. Taktiež dochádza k oddeľovaniu plávajúcich nečistôt od vyplávaného aktivovaného kalu.

Pri opísanom systéme čistenia odpadových vôd, kde je na sedimentáciu aktivovaného kalu využitá vertikálna usadzovacia nádrž 6, je tiež týmto spôsobom intenzívne premiešaný obsah vtokového valca 8 v usadzovacej nádrži 6, čím tiež dochádza ku značnej redukcii množstva látok, ktoré je nutné z vtokového valca 8 odstrániť.

Po tejto druhej fáze je vhodné po čiastočnej sedimentácii aktivovaného kalu v usadzovacej nádrži 6 a vyplávaní plávajúcich nečistôt, zaradiť do opísaného procesu ďalšiu fázu, spočívajúcu v odsatí plávajúcich nečistôt z hladiny usadzovacej nádrže 6 mimo tejto nádrže. Toto sa uskutoční tým, že sa na povel riadiacej jednotky 29, uvedie do činnosti odsávacie čerpadlo 22, ktorého odsávacie hrdlo 20 odsaje z ešte zníženej hladiny 24 usadzovacej nádrže 6 tieto nežiaduce nečistoty a dopraví ich do nátokovej zóny 2. Potom sa odsávacie čerpadlo 22 zastaví a čistička prechádza do stabilizovaného systému čistenia.

Opísaný spôsob a zariadenie umožňujú minimalizovať nutnosť obsluhy usadzovacej nádrže z hľadiska odstraňovania plávajúcich nečistôt a aktivovaného kalu a tiež výrazne zlepšiť funkciu a parametre biologickej čistiarne.

Opísaná aplikácia spôsobu podľa vynálezu a zariadenia na jeho vykonávanie nie je nijako obmedzená opísaným príkladom. Je možná aj pri čističkách, pri ktorých jednotlivé funkčné priestory, prípadne uzly, nie sú združené v jednej spoločnej nádrži.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob biologického čistenia odpadových vôd, pri ktorom čistená voda po jej mechanickom predčistení prechádza čistiacim procesom biologického odstraňovania znečistenia aktivovaným kalom za podmienok aeróbnych a/alebo anoxidických, a/alebo anaeróbnych, po čom sa zmes čistenej vody a aktivovaného kalu na účely separácie podrobí sedimentácii, pričom aktivovaný kal sa vracia do čistiaceho procesu a prípadný prebytok kalu sa odvádza mimo čistiaceho procesu a odseparovaná vyčistená voda opúšťa čistiaci proces, pričom oddelená voda sa v priebehu čistiaceho procesu odčerpáva v stanovených časových intervaloch od separačného procesu a sedimentácia zostávajúcej časti sa následne narušuje intenzívnym miešaním s následným pokračovaním sedimentačného procesu, a množstvo odčerpanej vody v stanovených časových intervaloch zodpovedá zhruba požadovanému nárazovému nátoku čistenej odpadovej vody do procesu čistenia počas času čerpania vody z usadzovacieho priestoru, intenzívneho miešania a následnej stabilizácie čistiaceho procesu, a po narušení sedimentácie sa plávajúce nečistoty odvádzajú zo separačného procesu a vracajú do aktivačného procesu, vyznačujúci sa tým, že plávajúce nečistoty sa odsávajú zo zníženej hladiny (24) vody a voda sa rýchlo zníži z prevádzkovej hladiny (19) na úroveň zníženej hladiny (24).
2. 2. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa nároku 1, zahŕňajúce nádrž (1), ktorá má nátokovú zónu (2), v nátokovej zóne nádrže usporiadaný kôš (4) na mechanické predčistenie a majúci predradený prívod (5) čistenej odpadovej vody, aktivačný priestor (10) s prevzdušňovacími elementmi (11), usadzovaciu nádrž (6), ktorá má vtokový valec (8), ďalej recirkulačné kalové čerpadlo (14) na čerpanie aktivovaného kalu z dna (7) usadzovacej nádrže (6) do nátokovej zóny (2) aktivačného priestoru, odvod (16) vyčistenej vody a odsávacie hrdlo (20) v usadzovacej nádrži (6) na odsávanie plávajúcich nečistôt, pričom odsávacie hrdlo (20) je usporiadané na odsávacom čerpadle (22), ktoré má vývod (23) nad hladinou (19) nátokovej zóny (2), vyznačujúce sa tým, že usadzovacia nádrž (6) je vybavená alebo je napojená na zdroj (17) na intenzívne miešanie jej obsahu, pričom usadzovacia nádrž (6) je napojená na čerpadlo (25) na zníženie prevádzkovej hladiny (19), ktorého výstup (26) je vyústený do odvodu (16) a v usadzovacej nádrži (6) je usporiadané odsávacie hrdlo (20) na odsávame plávajúcich nečistôt vo výške zníženej hladiny (24) vody.
3. 3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že čerpadlo (25) na zníženie prevádzkovej hladiny (19), zdroj (17) intenzívneho miešania obsahu usadzovacej nádrže (6), odsávacie čerpadlo (22) a recirkulačné kalové čerpadlo (14) sú vytvorené ako mamutkové čerpadlá.
4. 4. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že nátoková zóna (2), v ktorej je usporiadaný kôš (4) mechanického predčistenia, je priestorovo vymedzená nomou stenou (3).
5. 5. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že vo vstupnej časti odvodu (16) vyčistenej vody, zaústeného do odtokového priestoru (30), je vytvorený prepad (34), vymedzujúci výšku prevádzkovej hladiny (19), za ktorým je vyústený výstup (26) čerpadla (25) na zníženie prevádzkovej hladiny (19), pričom odtokový priestor (30) je vymedzený časťou plášťa usadzovacej nádrže (6), vybavenou priechodom (31), šikmou stenou (32) a bočnými stenami (33, 33').
6. 6. Zariadenie podľa nárokov 2a3, vyznačujúce sa tým, že zdroj (17) na intenzívne miešanie obsahu usadzovacej nádrže (6), recirkulačné kalové čerpadlo (14), čerpadlo (25) na zníženie prevádzkovej hladiny (19) a odsávacie čerpadlo (22) sú napojené na rozvádzač (18) vzduchu, spojený so zdrojom (28) tlakového vzduchu, pričom rozvádzač (18) vzduchu a zdroj (28) tlakového vzduchu sú riadené programovateľnou riadiacou jednotkou (29).