CZ2010231A3

CZ2010231A3 - Zpusob cištení odpadních vod a zarízení k provádení zpusobu v reaktorech s prerušovanou cinností

Info

Publication number: CZ2010231A3
Application number: CZ20100231A
Authority: CZ
Inventors: Topol@Jan
Original assignee: Topol@Jan
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-10-12
Also published as: UA109654C2; WO2011120476A3; CN102834361A; BR112012025020A2; US20130015127A1; EA201270746A1; EA025846B1; AU2011235370B2; CA2792617C; WO2011120476A2; CL2012002734A1; EP2552838A2; PL2552838T3; EP2552838B1; CN102834361B; RS56571B1; CA2792617A1; AU2011235370A1; WO2011120476A4

Abstract

Zpusob cištení odpadních vod aktivovaným kalem ve vznosu v reaktorech s prerušovanou cinností, kde se na odpadní vody pusobí aktivovaným kalem a následne se aktivovaný kal sedimentací oddeluje od cisté vody, pricemž pri odcerpávání cisté vody se z podpovrchové vrstvy vody v reaktoru odvádí cistá voda do samostatné nádrže vzduchového cerpadla, vodotesne oddelené od vnitrního prostoru reaktoru, kdy zanorená cást odberného zarízení se pohybuje spolu s menící se výškou hladiny reaktoru a zarízení k provádení tohoto zpusobu.

Description

Způsob čištění odpadních vod a zařízení k provádění způsobu v reaktorech s přerušovanou činností

Oblast techniky

Vynález se týká čištění odpadních vod v reaktorech s přerušovanou činností, to jest v SBR (Sequence Beach Reaktor) reaktorech. Jedná se tak o biologické čistění odpadních vod aktivovaným kalem ve vznosu, přičemž technologický postup obsahuje fáze plnění, provzdušňování, sedimentace a prázdnění reaktoru.

Dosavadní stav techniky

Čištění odpadních vod v reaktorech SBR je charakterizováno tím, že čistící proces je rozdělen do několika fází. V první fázi plnění, stoupají odpadní vody v reaktoru z hladiny minimální na hladinu maximální. Vlastní proces čištění spojený s provzdušňovámm a mícháním aktivovaného kalu, tvořeném směsí rozličných mikroorganismů, s odpadní vodou, probíhá po naplnění reaktoru na maximální, to jest provozní hladinu Čistící proces může být nastartován i v průběhu plnění reaktoru Po ukončení doby nezbytné k vyčištění odpadních vod přichází fáze sedimentace, kdy aktivovaný kal, který je těžší než voda se usazuje ve spodní části aktivační nádrže Po dostatečně dlouhé době, která je závislá na kvalitě kalu, jeho rychlosti usazování a na tvaru a velikosti nádrže, nastává fáze vyprazdňování reaktoru z hladiny provozní na hladinu minimální.

Aby přitékající odpadní vody nerušily sedimentaci kalu, případně nebyly tyto vody odčerpávány do odtoku bez čištění, jsou tyto čistírny opatřeny vyrovnávací nádrží na přítoku, kde se odpadní vody akumulují po dobu sedimentace kalu a odčerpávání čisté vody. Další variantou je čistírna s více reaktory SBR, které se v činnosti střídají, takže odpadní vody mají stále kam odtékat Jinou variantou jsou čistírny tvořené jedním reaktorem SBR, do kterého přitékají odpadní vody bez přerušení. V tomto případě jsou odpadní vody vedeny ke dnu reaktoru, nádrže musí být dostatečně hluboké a přítok se situuje na opačný konec nádrže nežli je odtok čisté vody. Těmito opatřeními se eliminuje nebezpečí smíchávání vyčištěných a nečištěných odpadních vod na odtoku z čistírny. V tomto případě se může reaktor naplnit při fázi sedimentace nad úroveň maximální hladiny a fáze prázdnění reaktoru se může prodloužit o množství vody, která přitekla během vyprazdňování reaktoru.

Z uvedeného je zřejmé, že po dobu sedimentace kalu a vyprazdňování reaktoru neprobíhá proces čištění. To znamená, že je výhodné pro výkon celé čistírny tyto doby zkrátit na minimum. Toho se dosáhne jednak dostatečným výkonem zařízení, které vrstvu vyčištěné vody odčerpává a jednak odebíráním vyčištěné vody co nejblíže pod hladinou

U menších reaktorů SBR je výhodné používat k odčerpáváni vyčištěné vody vzduchové čerpadlo. Vzhledem k tomu, že na čistírně odpadních vod je vždy k dispozici tlakový vzduch, je toto řešení levné a konstrukčně vhodnější, nežli používání například elektrických čerpadel, popřípadě gravitačního vypouštění nádrže. Problémem odčerpávání vody vzduchovým čerpadlem je však jeho nedostatečný hydraulický výkon při malém ponoru v odčerpávané kapalině. Dosud jsou vzduchová čerpadla uložena přímo v odčerpávané vodě. Protože vtok do vzduchového čerpadla, z důvodu požadovaného hydraulického výkonu, musí být v dostatečné hloubce od povrchu hladiny v reaktoru, dochází v sedimentační fázi k velké časové prodlevě, nežli rozhraní usazeného kalu a čisté vody klesne dostatečně hluboko pod vtokový otvor vzduchového čerpadla, aby nedocházelo při odtahu čisté vody k nasávání kalu.

-2Jínou možností je taková konstrukce vzduchového čerpadla, kde je tlakový vzduch do něho přiváděn až u dna reaktoru, čímž je vytvořen dostatečný tlak pro funkci čerpadla a vyčištěná voda je přiváděna do vzduchového čerpadla nátokem, umístěným v úrovni nad předpokládanou vrstvou kalu po usazení. Toto řešení zajišťuje dostatečný výkon vzduchového čerpadla, ale rovněž vyžaduje dlouhý čas sedimentace, dokud vrstva kalu neklesne bezpečně hluboko pod nátok vzduchového čerpadla. Výraznou nevýhodou tohoto řešení je vnikání kalu do nátoku vzduchového čerpadla při aktivačním procesu, kdy je kal promícháván s odpadními vodami, čímž dochází ke zhoršení kvality odváděných vyčištěných vod.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob čištění odpadních vod a zařízení k provádění způsobu v reaktorech s přerušovanou činností podle vynálezu, kde se na odpadní vody v reaktoru čistírny působí aktivovaným kalem a následně se ve fázi sedimentace aktivovaný kal odděluje od čisté vody usazením u dna reaktoru a čistá voda se odčerpává z čistírny. Podstata vynálezu spočívá vtom, že se při odčerpávání vyčištěné vody z podpovrchové vrstvy vody v reaktoru odvádí čistá voda odběrným zařízením do samostatné nádrže vzduchového čerpadla, které je vodotěsně oddělené od vnitřního prostoru reaktoru. Zanořená vtoková část odběrného zařízení se pohybuje spolu s měnící se výškou hladiny vody v reaktoru.

Při odčerpávání čisté vody z reaktoru je hladina vody v nádobě vzduchového čerpadla udržována na nižší úrovni, nežli je hladina vody v reaktoru a to minimálně o výšku přepadu odběrného zařízení nad hladinou vody v reaktoru.

Čistírna odpadních vod s reaktorem s přerušovanou činností podle vynálezu je tvořená nádrží reaktoru s přítokem odpadních vod, provzdušňovacím zařízením a vzduchovým čerpadlem pro čerpání vyčištěné vody. Vzduchové čerpadlo je umístěno v separátní nádrži, vodotěsně oddělené od prostoru reaktoru, do níž ústí přepadová trubka, která je s nádobou vzduchového čerpadla spojená prostřednictvím flexibilního spojení. Na horní vtokové části je přepadová trubka opatřena plovákovým dílem s přepadem vyčištěné vody. Přepad je trvale udržován nad hladinou vody v reaktoru. Plovákový díl je zakončen zanořenou vtokovou trubkou, jejíž vtokový otvor je ponořen pod hladinou vody v hloubce, která je menší nežli polovina hloubky ponoření nátokového otvoru vzduchového čerpadla. Pokud je nádrž vzduchového čerpadla umístěna v reaktoru, nátok vzduchového čerpadla musí být ponořen dostatečně hluboko, nejlépe ve spodní části nádrže vzduchového čerpadla. Nádrž vzduchového čerpadla může být rovněž umístěna vně reaktoru.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají zejména v tom, že se výrazně zkrátí ztrátový čas při činnosti čistírny, to jest čas sedimentace kalu a odčerpávání čisté vody z čistírny, kdy nedochází k vlastnímu čištění odpadních vod. Dále se zcela eliminuje nebezpečí pronikání kalu do odtoku. Vzhledem k tomu, že dmychadlo je nezbytnou součástí každého SBR reaktoru, použití vzduchového čerpadla při zajištění požadovaného výkonu je ve srovnání s jinými způsoby odčerpávání velmi levné.

-3Přehled obrázků na výkresech

Na obr.1 a 2 je znázorněno jedno zmožných provedení čistírny se vzduchovým čerpadlem, umístěným uvnitř reaktoru, kde na obr. 2 je znázorněn stav s vypnutým vzduchovým čerpadlem a na obr. 1 se vzduchovým čerpadlem v činností. Na obr. 3 a 4 jsou znázorněny příklady provedení čistírny odpadních vod se vzduchovým čerpadlem umístěným vně reaktoru Čistírny.

Příklady provedení vynálezu

Čistírna odpadních vod podle vynálezu je tvořena reaktorem 4 s přívodem 18 odpadních vod a provzdužftovacím zařízením 16. V jednom zmožných provedení znázorněných na obr. 1 a 2 je v reaktoru 4 umístěno odběrné zařízení 2, tvořené vtokovou trubkou 9 s vtokovým otvorem 24, plovákovým dílem 7 a dále transportní trubkou 5. ústící do nádrže 3 vzduchového Čerpadla 1 flexibilním spojením 6. Plovákový díl 7 může být například tvořen trubkovým kolenem a nebo jinak tvarovaným zavzduŠněným dílem. Flexibilní spojeni 6 může být tvořeno otočným kolenem, ohebnou trubkou z měkkého materiálu a podobně. Nádrž 3 vzduchového Čerpadla 1 je hermeticky oddělena od náplně reaktoru 4. Vzduchové Čerpadlo 1 má svůj nátok 12 umístěný s výhodou u dna nádrže 3.

Na obr. 3 a 4 je nádrž 3 vzduchového čerpadla 1 uložena mimo reaktor 4. Zatímco na obr. 3 je nádrž 3 vzduchového čerpadla 1 uložena na stejné úrovni s reaktorem 4, na obr. 4 je nátok 12 vzduchového čerpadla 1 umístěn pod úrovní dna reaktoru 4. Odběrné zařízení 2 ústí do nádrže 26 čisté vody, umístěné v reaktoru 4, která je spojovacím potrubím 25 propojena s nádrží 3 vzduchového čerpadla 1, umístěné vně reaktoru 4.

V popisovaném technickém řešení se jedná o jednu z možných variant, která předpokládá předřazení neznázoměné vyrovnávací nádrže před reaktor 4. To znamená, že odpadní vody jsou v této nádrží akumulovány a v průběhu fáze sedimentace a fáze vyprazdňování reaktoru 4 nejsou do reaktoru 4 přiváděny. Nicméně stejné využití řešení podle vynálezu je i u jiných možných uspořádání čistírny, například s dvojici reaktorů, nebo s reaktorem konstrukčně upraveným pro nepřetržitý přítok odpadních voď

Při fázi plnění, které znázorňuje obr. 1 se do nádrže 4 reaktoru přivádějí odpadní vody přítokem 18 až na úroveň maximální hladiny 19. Po dobu plnění reaktoru 4 obvykle probíhá provzdušňování, spojené smícháním odpadních vod sbiologickým aktivním kalem, čímž dochází kjejímu čištění. Po naplnění reaktoru následuje buď fáze sedimentace, nebo v případě nutnosti, s ohledem na druh a množství znečištění, dochází ještě k další aktivaci při plném reaktoru 4. Po dobu, kdy se v reaktoru 4 promíchává neoddělená směs 17 odpadní vody s kalem je vzduchové čerpadlo 1 vždy vypnuto. V této fázi vzduch v zanořené vtokové trubce 9 zamezuje vniknutí, jak plovoucích nečistot na hladině, tak i směsi kalu s vodou ke vzduchovému čerpadlu 1

Stav čistírny při odčerpávání čisté vody po nezbytné době sedimentace je zobrazen na obr. 2. Tato doba, v závislosti na charakteru kalu, trvá obvykle od 10 do 70 minut, dokud nevznikne dostatečný sloupec čisté vody, nad rozhraním 23 čisté vody a kalu, které tak klesne dostatečně hluboko pod vtokový otvor 24 vtokové trubky 9. V průběhu sedimentace se tak spodní zóna 22 sedimentujícího kalu zmenšuje a horní zóna 20 vyčištěné vody se zvětšuje. Před zapnutím vzduchového čerpadla 1 se nádrž 3 vzduchového čerpadla 1 naplní z neznázoměného zásobníku čistou vodou nejméně na úroveň hladiny 14 vody v reaktoru 4.

-4Tím se na stejnou výšku hladiny zaplní i transportní trubka 5. Po zapnutí vzduchového čerpadla 1 se začne odčerpávat čistá voda z nádrže 3 vzduchového čerpadla X a dochází k nasávání čisté podpovrchové vody z reaktoru 4 do vtokové trubky 9. Čistá voda je nasávána přes přepad 8 transportní trubkou 5 do nádrže 3 vzduchového čerpadla χ a dále ven z čistírny. Při tomto odčerpávání musí být hladina 13 vody v nádrži 3 vzduchového čerpadla X udržována na nižší hladině nežli je aktuální hladina 14 v reaktoru 4, a to nejméně o výšku 15 přepadu 8 nad hladinou vody v reaktoru 4. Pro zajištění bezchybného čerpání a dostatečného přetlaku na nátoku 12 vzduchového čerpadla 1 je nutné, aby hloubka 11 ponoru nátoku 12 byla nejméně dvakrát tak velká, jako hloubka 10 zanoření vtokového otvoru 24 vtokové trubky 9. Platí, že čím je hloubka 11 ponoru nátoku 12 větší, tím je i větší výkon vzduchového čerpadla Γ Zavzdušněný plovákový díl 7 spolu s vtokovou trubkou 9 kopíruje v průběhu odčerpávání pohyb hladiny 14 vody v reaktoru 4 a klesá s ní po celou dobu odčerpávání. Tento stav trvá po celou dobu prázdnění reaktoru 4 z maximální hladiny 19 reaktoru 4 na minimální hladinu 21. po jejímž dosažení je vzduchové čerpadlo X vypnuto. Přitom musí být zajištěno, že minimální hladina 21 neklesne pod napojení odběrného zařízení 2 do nádrže 3. Z uvedeného je zřejmé, že toto napojení odběrného zařízení 2 musí být stále ponořeno pod hladinou 14 vody v reaktoru 4. V průběhu čerpání čisté vody plní zavzdušněný prostor plovákového dílu 7 a vzduch v transportní trubce 5 nad pracovní hladinou 13 vody v transportní trubce 5 funkci plováku a udržuje vtokový otvor 24 ve stabilně zanořené poloze vzhledem k aktuální hladině 14 vody v reaktoru 4. Odběr vody z pod hladinové zóny 20 čisté vody v reaktoru 4 se volí obvykle v hloubkách od 50 do 300 mm. Tím je bezpečně zabráněno nasátí plovoucích nečistot do odtoku a zároveň je z čistírny odváděna voda z nejčistší podhladinové zóny.

Výhodné je umístit nátok 12 vzduchového čerpadla X co nejblíže ke dnu nádrže 3, neboť výkon vzduchového čerpadla X je přímo úměrný výšce vodního sloupce nad nátokem 12. Pokud je nádrž 3 se vzduchovým Čerpadlem 1 umístěna mimo reaktor 4, může se přetlak na nátoku 12 do vzduchového čerpadla X, při vhodném uspořádání například podle obr. 4, ještě zvýšit. Čímž se dále zkracuje doba odčerpávání vyčištěné vody.

Claims

Patentové nároky

1. Způsob čištění odpadních vod aktivovaným kalem ve vznosu v reaktorech s přerušovanou činností, kde se na odpadní vody v reaktoru čistírny působí aktivovaným kalem a následně se ve fázi sedimentace aktivovaný kal odděluje od čisté vody usazením u dna reaktoru a čistá voda se odčerpává z čistírny, vyznačující se tím, že při odčerpávání se z podpovrchové vrstvy vody v reaktoru odvádí čistá voda do samostatné nádrže vzduchového čerpadla, vodotěsně oddělené od vnitřního prostoru reaktoru, přičemž zanořená vtoková část odběrného zařízení se pohybuje spolu s měnící se výškou hladiny vody v reaktoru.
2. Způsob čištění odpadních vod aktivovaným kalem ve vznosu podle nároku 1, vyznačující se tím, že při odčerpávání čisté vody z reaktoru je hladina vody v nádrži vzduchového čerpadla nižší nežli hladina vody v reaktoru.
3. Čistírna odpadních vod s reaktorem s přerušovanou činností, tvořená nádrží reaktoru s přítokem odpadních vod, provzdušňovacím zařízením a vzduchovým čerpadlem pro Čerpání vyčištěné vody, vyznačující se tím, že vzduchové čerpadlo (1) je umístěno v nádrž (3) vzduchového čerpadla (1), vodotěsně oddělené od vnitřního prostoru reaktoru (4), do níž ústí transportní trubka (5) flexibilním spojením (6), přičemž na horní vtokové části je transportní trubka (5) opatřená plovákovým dílem (7) s přepadem (8) čisté vody, udržovaným nad hladinou (14) vody v reaktoru (4), zatímco plovákový díl (7) je zakončen vtokovou trubkou (9), jejíž vtokový otvor (24) je zanořen pod hladinou vody v hloubce (10), která je menší nežli polovina hloubky (11) ponoření nátoku (12) vzduchového čerpadla (1).
4. Čistírna odpadních vod s reaktorem s přerušovanou činností podle nároku 3, vyznačující se tím, že nádrž (3) vzduchového čerpadla (1) je umístěna v reaktoru (4), přičemž nátok (12) vzduchového čerpadla (1) je s výhodou umístěn ve spodní části nádrže (3) vzduchového čerpadla (1).
5. Čistírna odpadních vod s reaktorem s přerušovanou činností podle nároku 3, vyznačující se tím, že nádrž (3) vzduchového čerpadla (1) je umístěna vně reaktoru (4).