CS239624B1 - Zařízení pro biologické čištění splaškových vod - Google Patents

Abstract

Vynález se týká problému čištění odpadních vod v čistírnách domovních a jiných objektů pomocí biologického filtru, na který se přivádí z usazovací nádrže hrubě předčištěná splašková voda kaskádovitým přítokem, přičemž po průtoku biologickým filtrem se účinkem tlakového kalového čerpadla část splaškové vody zpětně rozstřikuje rozstřikovací trubkou po horní vrstvě náplně biologického filtru při současném zpětném dosazování splavených mikroorganismů, zatímco zbytek vyčištěné splaškové vody se odvádí do odpadního potrubí.

Description

(54) Zařízení pro biologické čištění splaškových vod

Vynález se týká problému čištění odpadních vod v čistírnách domovních a jiných objektů pomocí biologického filtru, na který se přivádí z usazovací nádrže hrubě předčištěná splašková voda kaskádovitým přítokem, přičemž po průtoku biologickým filtrem se účinkem tlakového kalového čerpadla část splaškové vody zpětně rozstřikuje rozstřikovací trubkou po horní vrstvě náplně biologického filtru při současném zpětném dosazování splavených mikroorganismů, zatímco zbytek vyčištěné splaškové vody se odvádí do odpadního potrubí.

Předmětem vynálezu je zařízení pro biologické čištění splaškových vod předčištovaných v usazovací nádrži a doČištovaných biologickým filtrem v čistírnách odpadních vod.

Čistírny odpadních vod v jednoduchém provedení pozůstávají z usazovací nádrže, kde odpadky ve splaškové vodě se částečně rozpouštějí, zatímco jejich nerozpustné či pozvolna degradující části zůstávají v usazovací nádrži zachyceny. Splašková voda s rozpuštěnými látkami z usazovací nádrže přepadá do další nádrže, kde dochází k jejímu částečnému vyhnívání, načež takto nedostatečně vyčištěné odpadní vody se odvádějí kanalizací do potoků Či řek, kde dochází ke konečnému vyhnívání za cenu znečišťování vodních toků, nehledě na další důsledky způsobené odnímáním kyslíku obsaženém ve vodě. Při přímém výtoku takovýchto nedostatečně vyčištěných splaškových vod do propustných zemin pak dochází k znečišťování podzemních zdrojů pitné vody se všemi neblahými následky.

V průmyslových centrech a městských aglomeracích se proto používají velké čistírny s řadou nádrží, ve kterých se proces vyhnívání urychluje intenzívním promícháváním splaškových vod, případně provzdušňováním apod. Takováto zařízení jsou však pro malé domovní čistírny obytných domů, jakož i pro závody či školy nezapojené na městskou čistírnu, příliš nákladná a proto nerealizovatelná.

Bylo proto navrženo čistit v podobných případech splaškovou vodu tím, že je z usazovací nádrže vedena přes biologický filtr, jehož náplň je tvořena kamenivem, na kterém se mají usazovat mikroorganismy urychlující proces čištění. Očekávaného výsledku se však nepodařilo dosáhnout, jelikož splašková voda si při průtoku kamenivem vždy našla nejkratší cestu nejmenšího odporu, aniž by tak došlo ke smáčení celé náplně, a tím i k žádoucímu čisticímu účinku.

Pro domovní čistírny na čištění odpadních vod se též používá postup čištění pomocí biodisků, pozůstávající z usazovací nádrže, z biozóny opatřené biodisky a z dosazovací nádrže. Hrubě předčištěná voda se z usazovací nádrže přečerpává čerpadlem do vícestupňové zóny, umístěné nad usazovací nádrží. Biozóna je přepážkami rozdělena na sekce, ve kterých se otáčejí elektromotorem poháněné polypropylenové disky, v průměru až dvoumetrové, ponořené téměř z poloviny do protékající odpadové vody, což umožňuje, že biologický nárůst, který se vytváří na povrchu biodisků, může být při průchodu ovzduším sycen kyslíkem.

Biomasa, vytvořená na biodiscích, se od vyčištěné odpadní vody odděluje v dosazovací nádrži, z které se čerpá korečkovým kolem upevněným na hřídeli biodisků do septiku, kde se akumuluje s primárními kaly.

Podstatnou nevýhodou těchto zařízení je jejich příliš velká náročnost jak po stránce investic spojených s instalací nádrží a se strojním vybavením, tak i po stránce spotřeby energie a nákladů na údržbu, kterou tato komplikovaná čistírenská zařízení vyžadují.

Další nevýhodou je potřeba osazovat z technologických důvodů tyto čistírny nad úroveň terénu, z čehož pak vyplývá nutnost jejich zastřešováni či staveb srubových přístřešků.

Kromě toho je účinnost biodiskového čištění závislá nejen na dostatečné obvodové rychlosti poháněných disků, ale též na teplotě, která nesmí klesnout pod mezní hranici +6 °c. Udržení této mezní teplotní hranice v zimním období i při osazení čistírny jen částečně nad úrovní terénu je však problematické.

Úkolem vynálezu je odstranit uvedené nedostatky u stávajících čisticích postupů pomocí zařízení, při kterém by bylo možno dosáhnout relativně levnými prostředky tak účinné vyčištění splaškových vod, aby v oblastech zástavby bylo zabráněno zhoršování stávajících vodních poměrů.

Úkol je řešen zařízením pro biologické čištění splaškových vod, ve kterém se splaškové vody předčišťují v sedimentačním prostoru usazovací nádrže a dočišťují v biologickém filtru ve filtrační nádrži, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že filtrační nádrž je opatřena větrací šachtou s tlakovým kalovým čerpadlem napojeným na výtlačné potrubí s regulačním ventilem pro rozvod vytlačované vody dílem do odpadního potrubí, dílem do rozstřikovací trubky uložené nad náplní biologického filtru.

Oproti stávajícímu jednoduchému uspořádání usazovací nádrže s přepadem do nádrže pro částečné vyhnívání splaškových vod představuje zařízení podle vynálezu daleko účinnější čištění splaškových vod, které z usazovací nádrže jsou vedeny přes spojovací potrubí na biologický filtr provzdušňovaný větrací šachtou s tlakovým kalovým čerpadlem. Po průtoku biologickým filtrem je splašková voda tímto čerpadlem vytlačována přes výtlačné potrubí k regulačnímu ventilu, jímž se část vody odvádí do rozstřikovací trubky uložené nad náplní biologického filtru, zatímco zbytek odtéká do odpadního potrubí. Rozstřikováním takto vrácené splaškové vody pomocí rozstřikovací trubky po povrchu náplně biologického filtru se umožňuje její dokonalé smáčení při současném zpětném dosazování splavených mikroorganismů.

Další provzdušnění přiváděné předčištěné splaškové vody se podle vynálezu dociluje tím, že vyústění spojovacího potrubí ve filtrační nádrži je uspořádáno nad žlabem, opatřeným výústkami pro kaskádovitý rozvod splaškové vody náplní biologického filtru.

Oproti dříve používané kameninové náplni biologického filtru, která pro účinnou biologickou filtraci nemá dostatečně velký aktivní povrch a rovněž nerozvádí uspokojivě splaškovou vodu, se při konkrétním provedení vynálezu dociluje vyšší filtrační účinek též tím, že náplň biologického filtru je vytvořena umělohmotnými trubkami.

Vnitřní prostory trubek umožňují rozšíření aktivního povrchu nutného pro mikrobiální proces biologického čištění, který lze dále zvětšit tím, že umělohmotné trubky jsou zvlněny.

Optimálního promývání náplně biologického filtru splaškovou vodou lze podle vynálezu dosáhnout takovým uspořádáním, kde umělohmotné trubky jsou uloženy v biologickém filtru ve směru alespoň částečně příčném vůči směru uložení rozstřikovací trubky nad biologickým filtrem.

Přívod vzduchu, potřebného pro okysličení čištěné splaškové vody, se podle vynálezu řeší tím, že větrací šachta a biologický filtr jsou spojeny s vnější atmosférou přes průchody krycí desky filtrační nádrže.

Přívod vzduchu z vnějšího prostředí větrací šachtou k filtrované splaškové vodě se podle vynálezu umožňuje uspořádáním vnitřního prostoru filtrační nádrže.· při kterém biologický filtr ve filtrační nádrži je ode dna nádrže oddělen akumulačním prostorem spojeným s větrací šachtou.

Akumulační prostor slouží tedy nejen k dočasnému akumulování splaškové vody po jejím průtoku biologickým filtrem a před jejím následným odčerpáním kalovým čerpadlem, nýbrž též k přívodu vzduchu z větrací šachty do spodní části biologického filtru, čímž se urychluje proces filtrace splaškové vody aerobními mikroorganismy.

Uspořádání filtrační nádrže s biologickým filtrem tvořeným trubkovou náplní se zvětšeným aktivním povrchem vytváří příznivé podmínky pro biologicky velmi účinné dvojí promývání filtrové náplně, kterou prochází jak spojovacím potrubím přiváděná předčištěná splašková voda, tak i její vyčištěná část, vytlačovaná po průtoku z akumulačního prostoru pomocí kalového čerpadla do rozstřikovací trubky, čímž dochází ke zpětnému dosazování splavených mikroorganismů, které v biologickém filtru mají pro svou činnost dostatek času i prostoru. Dochází tak k velmi účinnému dočišřování splaškových vod, které již nemají dřívější nepříznivé účinky na vodní poměry v oblasti zástavby.

Příkladné provedení vynálezu je znázorněno na přiložených schematických výkresech, kde značí obr. 1 půdorys čistírny a obr. 2 čistírnu v bočním řezu A-A.

Domovní čistírna splaškových vod je v tomto provedení uložena výhodně pod úrovní terénu a skládá se z usazovací nádrže 2 ^se sedimentačním prostorem 21, do něho? ústí přívodní kanalizační potrubí 22· Usazovací nádrž 2' opatřená nornými stěnami 23, 3^e propojena s filtrační . nádrží 2 spojovacím potrubím 17, které vyústuje nad žlabem . 18 s neznázorněnými výústky pro kaskádovitý rozvod splaškové vody na biologický filtr 2 ^s náplní ve formě řezaných umělohmotných trubek 14.

Dno biologického filtru je tvořeno roštem 22' mezi nímž a dnem 16 filtrační nádrže je upraven akumulační prostor 2' spojený s větrací šachtou 2' která je od biologického filtru oddělena oddělovací stěnou 10. Ve větrací šachtě je zabudováno kalové čerpadlo 5 s výtlačným potrubím 2' na jehož konec je namontován regulační ventil 8, kterým se určuje, jak velký podíl vyčištěné splaškové vody odváděné do odpadního potrubí 11 bude vrácen zpět na biologický filtr 2· Filtrační nádrž 2 je opatřena uzavírací krycí deskou 12 s průduchy 20.

Funkce zařízení pro čištění biologickým filtrem v příkladném provedení je tato:

Znečištěná splašková voda přitéká z domovního či jiného objektu přívodním kanalizačním potrubím 13 do sedimentačního prostoru 21 usazovací nádrže 2' ve kterém se nerozpustné či těžko rozpustné plovoucí či neplovoucí části zadržují nornými stěnami 23. Po tomto hrubém předčištění se splašková voda spolu s rozpuštěnými látkami dostává do spojovacího potrubí 17, odkud se kaskádovitě přelévá na žlab 18 a neznázorněnými výústkami na povrch náplně biologického filtru 3, sestávající z umělohmotných trubek 14.

Přívod vzduchu průduchy 20 v krycí desce 12 umožňuje provzdušnění tohoto podzemního kaskádovitého přítoku splaškové vody. Po průtoku biologickým filtrem 2 stékáním, obtékáním či proté káním umělohmotných trubek 14 dostává se splašková voda přes rošt 15 do akumulačního prostoru 2 propojeného na větrací šachtu 9, opatřenou zabudovaným tlakovým kalovým čerpadlem 2 ^s výtlačným potrubím 2' zakončeným regulačními ventily 2· \

Tlakové kalové čerpadlo 2 ^se uvádí neznázorněným elektromotorem v činnost pomocí dvou plovákových hladinových spínačů 22, ² nichž horní spínač zapíná čerpadlo při stoupnutí hladiny na maximální předem stanovenou úroveň, zatímco spodní spínač čerpadlo vypíná při dosažení minimální hladiny v úrovni čerpadla. Tím se chrání biologický filtr 2 před nežádoucím zaplavením a současně se činnost čerpadla automaticky omezuje pouze na dobu nevyhnutelně nutnou pro občasné odčerpání naakumulované vody v akumulačním prostoru 2·

Při zapnutí pohonu tlakového kalového čerpadla 2 j^e splašková voda vytlačována výtlačným potrubím 2 k regulačním ventilům 2' kterými se reguluje objem části splaškové vody pro odvod do odpadního potrubí 21' jakož i zbývající části do rozstřikovací trubky ve které se pomocí rozstřikovacích otvorů 19 vytlačovaná splašková voda rozstříkne po celé horní vrstvě náplně biologického filtru 2' čímž se umožní důkladné postupné smáčení celé náplně při současném dosazování splavených mikroorganismů.

Dvojím smáčením biologického filtru se dociluje intenzívní biologické dočištování splaškové vody, zvláště pomocí aerobních mikroorganismů, které mají v podzemním biologickém filtru 2' provětrávaném větrací šachtou 2 ^a průduchy 20 v krycí desce 12, dostatek kyslíku i tepla ke své mikrobiální činnosti i v zimním období.

Provoz čistírny s biologickým filtrem je nenáročný, jak z hlediska údržby, tak i z hlediska spotřeby energie, vzhledem k automatickému vypínání a zapínání tlakového kalového čerpadla 2 plovákovými hladinovými spínači 22, a rovněž též proto, že biologické dočištování dle nového postupu je tak intenzívní, že umožňuje dostatečné vyhnívání látek rozpuštěných ve splaškové vodě v biologickém filtru bez dosazovací nádrže.

Oproti biodiskovým čistírnám lže-domovní čistírny s biologickým smáčeným filtrem usazovat pod úrovní kanalizačního -přívodního potrubí, bez ohledu na výši hladiny spodní vody vzhledem k tomu, Že obě nádrže, zhotovené například z betonu, lze bez problému zabezpečit vnitřními asfaltovými či jinými nátěrovými prostředky proti propustnosti, přičemž odvádění vyčištěné splaškové vody výtlačným potrubím umožňuje jeho napojení na odpadní potrubí v jakékoliv úrovni.

Instalace domovní čistírny s biologickým smáčeným filtrem je rovněž nenáročná z hlediska investičních nákladů, neboř ji lze sestavit z běžně vyráběných betonových skruží a pro náplň biologického filtru lze případně použít obyčejné umělohmotné trubky nařezané na příslušnou délku.

Příkladné provedení vynálezu nevyčerpává další varianty těchto domovních čistíren, při jejichž použití se dociluje urychlené čištění splaškové vody a její okysličování při relativně vysokém čisticím účinku.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení pro biologické čištění splaškových vod předčišřovaných v usazovací nádrži a přiváděných spojovacím potrubím na biologický filtr ve filtrační nádrži, vyznačené tím, že filtrační nádrž (2) je opatřena větrací šachtou (9) s tlakovým kalovým čerpadlem (5) napojeným na výtlačné potrubí (6) s regulačním ventilem (8) pro rozvod vytlačované vody dílem do odpadního potrubí (11), dílem do rozstřikovací trubky (7) uložené nad náplní biologického filtru (3).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že vyústění spojovacího potrubí (17) ve filtrační nádrži.(2) je uspořádáno nad žlabem (18) opatřeném výústky pro kaskádovitý rozvod splaškové vody nad náplní biologického filtru (3).
3. 3. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že náplň biologického filtru (3) je vytvořena umělohmotnými trubkami (14).
4. 4. Zařízení podle bodu 3, vyznačené tím, že umělohmotné trubky (14) jsou zvlněny.
5. 5. Zařízení podle bodu 3, vyznačené tím, že umělohmotné trubky (14) jsou uloženy v biologickém filtru (3) ve směru alespoň částečně příčném vůči směru uložení rozstřikovací trubky (7) nad biologickým filtrem (3).
6. 6. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že větrací šachta (9) a biologický filtr (3)' jsou spojeny s vnější atmosférou přes průduchy (20) krycí desky (12) filtrační nádrže (2).
7. 7. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že biologický filtr (3) ve filtrační nádrži (2) je ode dna (16) nádrže oddělen akumulačním prostorem (4), spojeným s větrací šachtou (9).