CZ281167B6 - Způsob čistění vody a reaktor k provedení tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Čistění vody se provádí za použití nosičových tělísek (2), kterými jsou částice prvků s povrchem, který je větší než hladký povrch prvků o stejném rozměru a specifickou hmotností v rozmezí od 0,90 do 1,20 kg/dm.sup.3.n., obvykle od 0,92 do 0,98 kg/dm.sup.3.n., zvláště od 0,92 do 0,96 kg/dm.sup.3.n.. Nosičová tělíska (2) s biologickým filmem se udržují suspendovaná ve vodě v reaktoru (1) pro aerobní, anoxické nebo anaerobní čistění. Reaktor (1) k provedení tohoto způsobu je vybaven přívodní trubicí (4), výtokem (5) vyčistěné vody, výtokovou trubkou (6) a popřípadě také míchadlem (10). Reaktor (1) obsahuje velký počet nosičových tělísek (2). Pro oddělování nosičových tělísek (2) od kapaliny u výtoku (5) vyčistěné vody slouží síto (3).ŕ

Description

Tento vynález se týká způsobu čistění vody a reaktoru, který se používá při tomto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Jsou známé různé, navzájem odlišné způsoby čistění odpadní vody, které se provádějí například mechanicky, sedimentací nebo čistěním na sítovém filtru nebo chemicky, čistěním prováděným působením přidaných chemikálií a plynu, jako například ozonu nebo chloru. Dále je známo, že se voda zpracovává biologicky, to jest vystavením vody bakteriální kultuře, která způsobí požadovanou přeměnu znečisťujících látek. Ve velkém rozsahu se všechny shora uvedené metody kombinují.

Tento vynález souvisí s problémem biologického čistění působením bakteriálních kultur.

Biologickým filmem (biofiltrem), jak bude rozebráno dále, se má rozumět vrstva bakteriální kultury, ve které mohou být bakterie aerobního, anoxického nebo anaerobního typu, v závislosti na druhu požadovaného vyčistění.

Biologické čisticí metody se především používají pro odpadni vody, ale mohou se také použít pro čistění vody používané k pěstování vodních kultur rostlin a pro pitnou vodu. Tento vynález se může využívat ve všech oblastech, kde se mohou používat biologické způsoby pro čistění vody a odpadních vod, zvláště při aerobním biologickém způsobu, kde obsah reaktoru je okysličován (oxidován) a míchán pomocí provzdušňování, ale také při anaerobních způsobech, kde obsah reaktoru není provzdušňován, avšak provádí se mechanické nebo hydrodynamické mícháni.

Biologické způsoby se široce používají pro čistění odparních vod. Obvykle se biologické způsoby používají ke snížení obsahu organického materiálu ve vodě, ale zvláště v posledních letech biotechnologické způsoby také nacházejí použití při odstraňování amoniaku (nitrifikace), odstraňování dusíku denitrifikací a odstraňování fosforu.

Je zapotřebí rozlišovat mezi aerobními a anaerobními způsoby. Při aerobních způsobech mikroorganizmy potřebuji kyslík, zatímco mikroorganizmy, které se jako živé používají při anaerobních způsobech, nemusí mít zabezpečen kyslík z volného okolního prostředí. Většina závodů na čistění odpadní vody na celém světě je založena na využiti aerobních procesů, avšak vzrůstá zájem o anaerobní způsoby, zvláště v souvislosti s odstraňováním dusíku a čistěním, které souvisí s odstraňováním dusíku a čištěním koncentrovaných odpadních vod z průmyslu organických látek.

Rozdíl je také mezi biologickými suspenzními systémy a systémy na základě biologického filmu (biofilmu). V biologických suspenzních systémech se mikroorganizmy plovoucí ve vodě shlukuji

-1CZ 281167 B6 s částicemi kalu v biologickém reaktoru nich suspenznich systémech, v systémech částice vytvořející suspenzi oddělují od biologického reaktoru, větší je možné.

(bioreaktoru). V aerobs aktivní suspenzí, se vody a potom vracejí do kde se udržuje množství biomasy jak nej-

V systémech založených na biologickém filmu mikroorganizmy rostou na pevných površích biologického reaktoru. Biologický film roste do tlouštky, jak se mikroorganizmy rozmnožují, přičemž části biologického filmu budou popřípadě odpadat a bude vznikat nový biologický film. Protože biologický film je pevně vázán a pohybuje se voda, biomasa se nevrací k využití mikroorganizmů v nejvyšší možné míře.

V poslední době byl značný sklon k náhradě suspenznich systémů systémy naloženými na biologických filmech. Hlavními příčinami toho jsou:

a. Biomasa připadající na objemovou jednotku může být značně vyšší, co má za výsledek biologický reaktor, který bude mít menší objem.

b. Biologické filmové reaktory mohou odolávat větším změnám zatížení a také složení surové vody, co způsobuje, že biologické filmové metody jsou odolnější než metody využívající aktivní suspenze.

c. Porucha při biologickém způsobu nemá tak výrazné důsledky pro metody založené na biologickém filmu, jako je tomu u způsobů založených na aktivním kalu, protože koncentrace kalu z biologickém reaktoru je mnohem nižší.

Nyní se vyskytující biologické filmové reaktory jsou založeny na rozdílných systémech, jako jsou biologické rotory (rotační biologické stykače), biologické filtry a reaktory s fluidním ložem. Příklady biologických filtrů jsou uvedeny v britském patentu č. 2 197 308, evropském patentu č. 301 237A2 a francouzském patentu č. 73.17859, ve kterých je reaktor naplněn konstrukčními prvky, které jsou nepohyblivé. Existují však také biologické filtry, ve kterých nosné prostředí pro biologický film je ponořeno a kde objem vody je okysličován, ale takové systémy jsou založeny na pevných nosičových tělískách (nosičích), které jsou umístěny napevno v reaktoru nebo na prvcích podobných pěnové pryži, které jsou ponechány, aby plavaly v aktivním kalu v reaktoru.

Systémy založené na použiti aktivního kalu (suspenzní systémy) mají nevýhodu v tom, že se může obtížně dosahovat dostatečného řízení oddělování kalu, co má ze výsledek, že může docházet k nežádoucí ztrátě kalu s řadou následků pro jímač.

Jinou zřejmou nevýhodou těchto systémů je, že objem reaktoru je velmi veliký, zatímco biomasa na jednotku objemu v reaktoru je malá.

V porovnání s běžnými biologickými filmovými systémy (biologickými rotory a biologickými filtry) však systémy pracující na základě aktivního kalu mají výhodu v tom, že tyto sytémy pracují s otevřeným biologickým reaktorem, který se nemůže žádným způso-2CZ 281167 B6 bem zanést.

Největší nevýhodou biologických rotorových systémů je, že jsou založeny na předem vyrobeném biologickém reaktoru, který způsobuje, že systém je velmi málo přizpůsobivý. Tyto systémy mají značné mechanické problémy s řadou biologických rotorů a pokud se biologický rotor porouchá, je obtížné přizpůsobit biologický rotor jinému systému. Přesto existuje několik příkladů biologických rotorových reaktorů, které byly přestavěny na biologické filtrové reaktory, ale tehdy byl systém založen na pevném filtračním materiálu.

Hlavní nevýhodou běžného biologického filtrového systému (biologického filtru), kde voda stéká po nosném materiálu pro biologický film a kde dochází k okysličování přirozeným provětrávánim, je ta skutečnost, že 'objem biologického reaktoru je relativně velký. Značná nevýhoda je také v tom, že v tomto systému se množství kyslíku dávkované do procesu nemůže upravit na množství, které se použije při biologickém způsobu a které odpovídá zatížení organickými látkami. Obecně je známo, že tyto podmínky mají za výsledek, že běžné biologické filtry poskytuji menší čistící účinek pro dané zatížení organickými látkami na jednotku objemu než jiné biologické filmové metody.

Jiným typem biologického filtru je tak zvaný ponořený biologický filtr. Jeho princip spočívá v tom, že napevno upevněný materiál biologického filtru je ponořen do reaktoru, zatímco biomasa se okysličuje provzdušňováním. Růstový povrch ponořeného biologického filtru je stacionární a nejčastéji spočívá ve zvlněné plastické hmotě šupinkového tvaru, navzájem slepené za vzniku kostek, které jsou na sobě umístěny jako stavební cihly nebo v nahodile umístěných jednotlivých prvcích nebo ve formě granulátu, které jsou však vždy umístěny napevno při svém použití v biologickém filtru. Hlavní nevýhodou, se kterou jsou spojeny napevno umístěné ponořené biologické filtry, je, že přistup k odvrácené straně biologického filtru je velice obtížný. Jestliže se biologický filtr zanese ze spodní strany nebo jestliže se zanese provzdušňovací zařízeni umístěné pod biologickým filtrem, musí se k vyčistění odstavit celý biologický filtr. Také je problém v tom, že prvky celého biologického filtru vyplavou jako důsledek částečného zanesení a zachyceni velkých vzduchových kapes v materiálu biologického filtru.

Jiný systém tvoří tak zvaný biologický reaktor s fluidním ložem. Toto řešení je založeno na biologickém reaktoru naplněném pískem a vodé, která se čerpá ode dna k horní části biologického reaktoru rychlostí, která dostačuje k fluidizaci pisku. Biologický film roste na zrnech pisku. V tomto systému se může dosáhnout značné velkého množství biomasy na jednotku objemu reaktoru, protože měrná plocha pro růst biologického filmu je veliká.

Nevýhodou tohoto systému je, že je příčinou velmi velkého zatížení organickými látkami na jednotku objemu. Proto aerobní systémy nemohou být zásobeny dostatečným množstvím kyslíku na jednotku objemu, k nahrazení kyslíku použitého v biomase. Při praktickém provedení je jiným problémem oddělování biologického filmu od zrn pisku, protože ta jsou malá (obvykle 0,4 až 0,6 mm).

-3CZ 281167 B6

Kromě toho jsou jiné systémy, které jsou na hranicích mezi obvyklými systémy, které jsou rozebrány svrchu. Většina těchto systémů je zaměřena na zvýšení biomasy na jednotku objemu biologického reaktoru a to pomocí vzniku biofilmu.

Většina těchto alternativních systémů je založena na řešeních mezi biologickým filmovým systémem a systémem na základě aktivního kalu. Kal z posledního separačního stupně se vrací z nádrže po posledním dělení do biologické filmové kultury v biologickém reaktoru, aby se zajistila kultura v suspenzi. Tímto způsobem se zkouší zvládnou všechny problémy.

Tento systém je neuspokojující z těchto důvodů:

a. Koncentrace kalu v nádrži pro oddělování kalu se stává velmi vysokou, co má za výsledek veliké riziko pro jímač, protože dochází ke ztrátě kalu.

b. Částice suspenze budou přítomny jako organická příměs na biologickém filmu. Tato skutečnost byla doložena v několika výzkumných projektech.

Velmi důležitou nevýhodou systému založeného na růstu biomasy a na malých úlomcích pěnové pryže, které plovou v reaktoru, je to, že tyto úlomky plovou, stejné tak, jako jsou naplaveny na povrchu vody v biologickém reaktoru, a tak dochází k špatnému styku mezi biomasou a přicházejícím substrátem. Jiná podstatná nevýhoda spočívá v tom, že biomasa roste pouze na povrchu úlomků a nikoli v objemů pórů, jak je zamýšleno. To je důsledkem skutečnosti, že biologický film na vnější straně zabraňuje přístupu vody a substrátu k vnitřnímu objemu.

Nyní bylo nalezeno, že se dá vyhnout podstatným nevýhodám systémů uvedených svrchu, zatímco současně se mohou zachovat ňejdůležitéjši výhody každého z těchto systémů.

Podstata vynálezu

Při způsobu čištěni vody podle tohoto vynálezu se používá nového typu nosiče pro biologický film, který se může používat v biologickém reaktoru, kde příslušné biologické organizmy mohou růst na nosičových tělískách.

Tento vynález poskytuje způsob čistění vody, při kterém se odpadní voda dávkuje do reaktoru obsahujícího nosičové těliska, na kterých roste biologický film, který napomáhá požadovanému převedení nečistot. Tento způsob napomáhá žádoucímu převedeni nečistot.

Způsob čištění vody podle tohoto vynálezu, při kterém se odpadní voda dávkuje do reaktoru obsahujícího nosičové tělíska, na kterých roste biologický film, který napomáhá požadované přeměně nečistot, se vyznačuje použitím nosičových tělísek, sestávajících z částic z plastické hmoty, které mají povrch, jenž je alespoň

1,5-krát větší než vnější povrch hladkých prvků o stejném rozměru, měrnou hmotnost v rozmezí od 0,90 do 1,20 kg/dm³, obvykle od

-4CZ 281167 B6

0,92 do 0,98 kg/dm³, zvláště od 0,92 do 0,96 kg/dm³, povrch chráněný proti povlaku biologického filmu během používání a tvar, který umožňuje snadnější průchod vody biologickým filmem, přičemž nosičově tělíska s biologickým filmem se udržují suspendovaná a pohybující se ve vodě v reaktoru s přívodem a odvodem a popřípadě pomocí míchacího zařízení.

Je otázkou, zda je vhodný velký rozsah velikosti částic nosičových tělísek. Vhodnou velikost budou mít částice, které mají délkový rozměr od 0,2 do 3 cm, zvláště od 0,5 do 1,5 cm. Avšak bylo by třeba zdůraznit, že podstatným znakem je, že nosičově tělíska se udržuji suspendovaná v reaktoru a že jiné rozměry než jsou uvedeny shora se mohou také očekávat.

Účelné se nosičovp tělísko připravuje z měkké plastické hmoty, takže se nepovléká na jiné nosičové materiály nebo na samotný reaktor s příslušenstvím. V souvislosti s otázkou plastické hmoty je třeba uvažovat s takovou hmotou, která by byla především nosičovým materiálem bakteriálního filmu a recirkulovaná plastická hmota by se měla moci s výhodou používat pro přípravu nosičových tělísek.

Neexistují žádná zvláštní omezení formy nosičového tělíska za předpokladu, že mají velký povrch na jednotku hmotnosti a shora uvedenou měrnou hmotnost, aby bylo umožněno být ve formě suspenze. Vhodná nosičově tělíska mohou také sestávat z kusů trubice s vnitřními separačními stěnami. Jak na vnějších, tak na vnitřních stěnách se bude tvořit vrstva biologického filmu požadované bakteriální kultury. Obecně by mělo být tolik separačních stěn, kolik je možné k dosažení povrchu mimořádně velkého, ale na druhé straně se musí pečovat o to, aby otvory mezi separačními stěnami nebyly tak malé, že by se otvory zacpávaly. Pokud je nosičové tělísko ve formě kousků trubice s vnitřními separačními stěnami, stěny trubice mohou účelně mít vnitřní zakřivení, takže na vnější stěně nenastává tření s jinými nosnými tělísky nebo s reaktorem během operace. Přitom biologický film na vnější stěně nosičového tělíska se uchovává neporušenější. Trubice použitá pro přípravu nosičového tělíska může mít například účelné vnitřní stěny, které vytvářejí křiž. Také vnitřní stěny trubice se mohou zhotovit z plástvovítého profilu, ale jiné profily poskytující velký povrch a snadný průchod se mohou použít stejně tak dobře. Je také možno použít částice s hrubým povrchem, například hrubozrnné částice, i když tyto částice mají menší povrch, než jaký mají kusy z trubice.

Mnohem účelněji je nosičovým tělískem kus z vytlačené trubice, který má dělicí stěny v podélném směru trubice, které jsou opatřeny žebry na vnější straně. Příčina proč takové nosičové tělisko je zvláště výhodné spočívá v tom, že se velmi snadno připravuje, na rozdíl od nosičových tělísek připravovaných jinými způsoby, například litím pod tlakem, kdy se každý nosičové tělísko vyrábí individuálně. Při vytlačování se trubice vytlačuje nepřetržité a řeže se na vhodné kusy. Všechny dělící stěny jsou potom v podélném směru trubice, takže bez ohledu na to, kde je trubice uříznuta, příčné řezy jsou ve všech případech stejné.

Kromě toho u nosičového tělíska obsahujícího vnitřní dělící stěny bylo nalezeno, že je výhodné, aby také obsahoval žebra na

-5CZ 281167 B6 vnější straně, takže je ve formě kusu z vytlačené trubice, který má dělicí stěny v podélném směru trubice jak na vnějším, tak na vnitřním obvodu trubice. Při takovém uspořádání se dosáhne zvláště velikého povrchu s relativně malým množstvím materiálu, například plastické hmoty, ve srovnání s obvyklým povrchem. Podobně vnitřní povrchy trubice, stejně jako vnější povrchy zakončené žebry, které jsou vytlačeny na obvodu trubice, budou chráněny proti povlaku na biologickém filmu během použiti.

Nosičové tělísko se používá v reaktoru pro čistění vody tím, že se zavede příslušné množství nosičových tělísek do reaktoru a voda se čistí zpracováním v reaktoru pomocí biologického filmu, který se vytvořil a který roste na nosičových tělíscích. Toto zpracování vede k požadované přeměně nečistot. Účelně se používá reaktoru s přívodem vody ve dně a s odvodem vyčištěné vody z horní části reaktoru, avšak takové umístění není nezbytné, zvláště pokud se použije míchacího a cirkulačního zařízení. Reaktor je běžně vybaven sítem, jehož oka mají menší šířku, než jaký je nejmenší průměr nosičového tělíska. Toto uspořádání slouží k tomu, aby zabránilo nosičovým tělískům uniknout z reaktoru. Nosičové tělíska se mohou snadno vyčerpat z reaktoru a udržování reaktoru nevyžaduje přerušení operace.

Reaktor podle tohoto vynálezu k aerobnímu, anoxickému nebo anaerobnímu čistění vody, vybavený přívodní trubici, výtokem vyčištěné vody a výtokovou trubkou, obsahuje biofilmová nosičové tělíska o měrné hmotnosti v rozmezí od 0,90 do 1,20 kg/dm³, obvykle od 0,92 do 0,98 kg/dm³, zvláště od 0,92 do 0,96 kg/dm³, přičemž objem těchto biofilmových nosičových tělísek v prázdném reaktoru představuje 30 až 70 % objemu reaktoru, zahrnuje síto pro oddělování nosičových tělísek od kapaliny u výtoku vyčištěné vody a je vybaven míchacím zařízením.

V popise tohoto vynálezu a v připojených patentových nárocích se používají výrazy plastická hmota, měkká plastická hmota a recirkulovaná plastická hmota. Tyto výrazy mají běžný význam, jaký je obvyklý v oblasti makromolekulární chemie a plastické materiály takto označené nejsou omezeny na nějaké zvláštní plastické hmoty nebo jejich skupiny. Takto označenými plastickými hmotami mohou být libovolné plastické hmoty, které se obvykle používají v průmyslové praxi. Jejich zvláště výhodným příkladem je polyethylen.

Výrazem nosičové tělisko, sestávající z částic z plastické hmoty se označují kousky plastického materiálu, které mají

a. povrch, který je alespoň 1,5-krát větší než vnější povrch hladkých prvků o stejném rozměru,

b. měrnou hmotnost v rozmezí od 0,90 do 1,20 kg/dm³, obvykle od 0,92 do 0,98 kg/dm³, zvláště od 0,92 do 0,96 kg/dm³,

c. povrch chráněný proti povlaku biologického filmu během používání a

-6CZ 281167 B6

d. tvar, který umožňuje snadnější průchod vody biologickým filmem .

Výraz recirkulovaná plastická hmota se vztahuje k plastickému materiálu, který byl získán z použité plastické hmoty. Výraz měkká plastická hmota označuje plastický materiál měkkého charakteru, na rozdíl od tvrdých plastických hmot.

Přehled obrázků na výkresech

Vhodný typ nosičového tělíska se žebry je ilustrován na příčném řezu, který je znázorněn na obr. 1. Při pohledu ze strany bude nosičové tělísko vypadat jako obdélník. To je takřka nejjednodušší představitelný tvar. Jiný tvar je ilustrován na obr. 2, kde trubice má čtvercový průřez a je opatřena několika vnitřními stěnami. Modifikace tohoto provedení je ilustrována na obr. 3, kde vnitřní strany, stejné jako vnější stěny, jsou prodlouženy na druhou stranu obvodu trubice, aby se dosáhlo shora uvedených žeber. Jako je ilustrováno obr. 1, taková žebra nemusí být pouze pokračováním vnitřních stěn nebo vnějších stěn, ale také mohou být ve formě nezávislých žeber, která jsou umístěna například mezi žebra ilustrována na obr. 3.

Jednoduchý reaktor je znázorněn na obr. 4, kde reaktor 1 je tvořen válcem, který obsahuje nosičové tělíska 2 pro biologický film. Na výtoku 5 vyčištěné vody je reaktor 1 vybaven sítem 3,. Voda se zavádí trubicí 4 ke dnu nádrže a odsávané plyny se odvádějí trubkou 6. v horní části nádrže. Tvorbě pěny se může zabránit skrápěcím systémem 7, kterým se může rozstřikovat voda na povrch v reaktoru.

Obr. 5 ilustruje reaktor vybavený zařízením 8 pro zavádění vzduchu, kterým se zavádí vzduch přiváděný potrubím 9. Tento reaktor je určen pro aerobní způsoby.

Obr. 6 a obr. 7 ilustrují reaktory vybavené míchadlem, které se mají používat při anaerobních způsobech a které jsou jinak podobné reaktoru znázorněnému na obr. 1. Na obr. 6 je míchací zařízení tvořené vrtulovým míchadlem 10, které je poháněno motorem. Na obr. 7 mícháni zajišťuje cirkulační čerpadlo 11, které je připojeno přes cirkulační potrubí 12.

Nosičové tělíska používaná v reaktoru a způsob podle tohoto vynálezu tvoři systém, který v porovnání se systémy známými z dosavadního stavu techniky a popsanými svrchu, má několik výhod:

prostor reaktoru je zcela otevřen a dochází k povrchovému růstu biologického filmu na materiálu, který je tvořen pevnými neporézními částicemi a nastává cirkulace v biologickém reaktoru, přičemž měrná hmotnost částic je velmi blízká 1,0 kg/dm³, biologický reaktor se může zcela uzavřít a nosičový materiál se může ponořit, což způsobuje optimální styk mezi nečistotami ve vodě a mikroorganizmy na nosičových těliscích, jaký je možný, stejné jako možnost plného potlačení zapáchajících látek uvolňujících se při způsobu,

-7CZ 281167 B6 biologický reaktor se může okysličovat provzdušňovánim, co umožňuje správné nastavení spotřeby a dodávání kyslíku. Tak se zatížení organickými látkami může upravovat v souladu se spotřebou v biomase.

Systém podle tohoto vynálezu má stejné výhody jako systém založený na aktivní suspenzi v tom, že reaktor je otevřený a proto nemůže docházet k ucpávání. Kromě toho reaktor může mít prakticky libovolnou formu.

Je velikou výhodou přítomného systému, ve srovnání s jinými biologickými filmovými systémy, že existující systém tvořený aktivním kalem se může velmi snadno přestavět takovým způsobem, že se systém podle tohoto vynálezu přizpůsobí existujícím zařízením, která jsou založena na principu aktivního kalu. Takové přestavění je velmi komplikované u jiných biologických filmových systémů.

Rozdíl mezi systémem podle tohoto vynálezu a ponořeným biologickým filtrem objasněným shora především v tom, že růstový povrch biologického filmu v systému podle tohoto vynálezu je vystaven cirkulaci v biologickém reaktoru, jako důsledek turbulence prováděné při provzdušňování nebo působeni hydrodynamických sil, zatímco růstový povrch v ponořeném biologickém filtru, jak je uvedeno shora, je vestavěn napevno a obvykle sestává ze zvlněné plastické hmoty šupinkového tvaru navzájem slepené za vzniku kostek, které jsou na sobě umístěny jako stavební cihly nebo v nahodile umístěných jednotlivých prvcích nebo ve formě granulátu, které jsou však vždy umístěny napevno během provozu biologického filtru.

V systému podle tohoto vynálezu ucpání biologického filtračního prostředí není možné, protože biologické filtrační prostředí není stacionární a pohybuje se přitom, jak dochází k proudění v biologickém reaktoru. Pokud by se v reaktoru ucpalo provzdušňovaci zařízení, bylo by velmi snadné odstranit prostředí z biologického filtru jeho jednoduchým vyčerpáním. Podobně se prostředí může načerpat do biologického reaktoru, pokud se proces začíná.

Jestliže se biologický reaktor použije pro anaerobní způsoby, při kterých se neprovádí provzdušňování, prostředí v biologickém reaktoru se podrobí nepřetržitému nebo občasnému míchání,

například čerpadla. pokud se

pomocí vrtulového míchadla nebo pomocí cirkulačního Proto je naděje na ucpání velmi malá. Naproti tomu, použije napevno vestavěného biologického filtru, je

riziko ucpáni v anaerobním systému podstatné větší. Obsah reaktoru se při provedení podle tohoto vynálezu může zahřívat, aby se urychlila reakční rychlost za anaerobních podmínek.

Při způsobu podle tohoto vynálezu povrch na objemovou jednotku, požadovaný pro operaci, může být rozhodující a z něho se dodávka kyslíku může upravit tak, aby byla přesně v souladu se spotřebou kyslíku, ke které dochází. Dodávání kyslíku se také může upravit tak, že se k okysličováni použije vzduchu, na místo čistého kyslíku. Částice, na kterých biologický film roste, jsou srovnatelné velké a nedochází k jejich klesání, ale k cirkulaci nebo se udržuji v cirkulaci, takže měrná hmotnost částic se může volit nezávisle na množství vody, která je žádoucí, aby bylo

-8CZ 281167 B6 v reaktoru.

V systému podle tohoto vynálezu by se kal neměl obvykle vracet do biologického reaktoru za účelem zvýšení biomasy. Avšak nedá se zabránit, aby se kal mohl vrátit, pokud se například použije systém v existujícím zařízení na základě aktivního kalu.

Zvláštním znakem vynálezu je dosažení větší desintegrační rychlosti substrátu na objemovou jednotku reaktoru, než jaká se dosahuje u srovnatelného systému, a proto dochází k nižším nákladům na jednotku hmotnosti dersintegrovaného substrátu.

Předmětu se dosahuje tím, že se biologický film nechá růst na nosičových tělíscích podle tohoto vynálezu, která jsou umístěna v reaktoru, kterým protéká voda určená k vyčistění.

Pokud k aerobnímu biologickému procesu má docházet v biologickém reaktoru, obsah reaktoru se provzdušňuje. Provzdušňováním se nosičové těliska důkladné míchají v reakčním objemu a zajišťuje se dobrý styk mezi biologickým filmem, rostoucím na nosičových tělíscích a substrátem v odpadní vodě.

Když se v biologickém reaktoru má provádět anaerobní způsob, obsah reaktoru se neprovzdušňuje. Důkladné míchání obsahu reaktoru se potom zajišťuje například mechanickým mícháním (vrtulovým míchadlem) nebo cirkulačním čerpáním obsahu reaktoru.

Obvykle se nosičové tělíska budou udržovat v reaktoru, pokud voda vytéká z reaktoru pomocí síta s otvory poněkud menšími než je průřez těchto nosičových tělísek. Pro zvláštní použití, například pro biologické odstraňování fosforu, bude také možné nechat nosičové těliska vytékat z reaktoru s vodou, později provést dělení a nosičové tělíska vracet do reaktoru. To v daném případě umožňuje ponechat biologický film rostoucí na nosičových tělíscích protékat jak aerobním, tak anaerobním reaktorem.

Reaktory mohou být v předem zhotovené formě, která je zcela uzavřena jak pro aerobní, tak anaerobní způsoby. To umožňuje úplné potlačení zápachu, který může vznikat v reaktoru. Jak v reaktoru používaném pro aerobní způsoby, tak v reaktoru používaném pro anaerobní způsoby, plyny odcházející z procesu se zachycují a odvádějí. Při aerobních způsobech odcházející plyny sestávají především z oxidu uhličitého a menšího množství jiných plynů, které se nechávají odcházet do vzduchu, popřípadě po odděleně provedené deodorizaci. Při anaerobních způsobech odpadni plyny sestávají především z methanu a oxidu uhličitého s obsahem menšího množství jiných plynů. Tento bioplyn má vysokou výhřevnost, a proto se podle potřeby může používat pro výrobu elektrické energie.

Pokud se vynález používá pro zlepšení stávajících čisticích zařízeni, reaktor bude obvykle otevřený, aby se mohly využít již existující nádrže (například provzdušňovací zásobníky v zařízeních na základě aktivního kalu).

Množství nosičových tělísek v reaktoru se bude měnit podle oblasti použití a použitelného objemu reaktoru. Obvyklé je takové

-9CZ 281167 B6 množství, při kterém nosičova tělíska ve vyprázdněném reaktoru zabírají 30 až 70 % objemu reaktoru. Avšak množství se může upravit tak, aby zatížení reaktoru substrátem bylo uzpůsobeno k zamýšlené práci. Množství může být rozhodující pro oxidační kapacitu reaktoru.

Tři nejdůležitější hodnoty potřebné pro stanoveni rozměrů biologického reaktoru jsou objem reaktoru, počet nosičových tělísek na objemovou jednotku reaktoru a množství kyslíku, které se musí zavádět (v případě aerobního reaktoru).

Samotný reaktor se může zhotovit z jakéhokoli přiměřeného materiálu, ale předem zhotovené, uzavřené reaktory obvykle stavějí z oceli nebo plastické hmoty vyztužené skleněnými vlákny, zatímco otevřené reaktory se obvykle stavějí z betonu nebo oceli.

Kal z biologického filmu se může oddělovat vypouštěním z biologického reaktoru libovolným technickým postupem k oddělování částic, jako například sedimentací, flotací, filtrací a technickým postupem využívajícím membrán.

Průmyslová využitelnost

Jak je obecně popsáno shora, biologický reaktor se může používat pro všechny čisticí technické postupy založené na biologické degradaci látky, která se má dostranit.

Nejdúležitějši oblastí použití však může být:

* odstranění organických látek z odpadní vody aerobní reakcí, * odstranění organických látek z koncentrovaných organických odpadních vod anaerobní reakcí, * odstraněni amoniaku oxidaci na dusitan a dusičnan aerobní reakcí (nitrifikace), * odstranění dusíku redukcí dusitanu a dusičnanu na plynný dusík anaerobní (anoxickou) reakcí (denitrifikací), * odstranění fosforu areobní/anaerobní reakcí.

Tento vynález poskytuje tyto další výhody při čištění odpadni vody:

* Biologický reaktor podle tohoto vynálezu vyžaduje menší reakční prostor k odstraňování daného počtu hmotnostních jednotek odpadu (organických látek, amoniaku a podobně) než stávající obvyklá uspořádání, protože je více biomasy na jednotku objemu.

* V předem zhotovené (prefabrikované) formě je biologický reaktor podle tohoto vynálezu obvykle uzavřen, aby se dosáhlo lepšího potlačení uvolňováni zapáchajících plynů, než jak je tomu u obvyklých řešení.

-10CZ 281167 B6 * Při aerobním provedení je lepší možnost upravit dodávku kyslíku podle jeho potřeby než jak je tomu u běžných systémů.

* V důsledku velikého styčného povrchu mezi biomasou a zaváděným vzduchem, je důvod očekávat lepší využití kyslíku v reaktoru podle tohoto vynálezu než jak je tomu u obvyklých zařízení na základě aktivního kalu. To umožňuje snížit potřebu vzduchu a následně vznik nákladů na energii pro provoz reaktoru podle tohoto vynálezu, ve srovnání se systémy založenými na využití aktivního kalu.

* Reaktor bude mít přibližné stejné znaky jak pro aerobní, tak pro anaerobní systémy. Výsledkem toho je, že se aerobní systém může snáze předělat na anaerobní systém a naopak. To je • zvláště výhodné pro systémy, které vyžadují jak aerobní, tak anaerobní stupeň, například pro systémy biologického odstraňování dusíku a fosforu.

* V porovnáni s ponořenými biologickými filtry se stacionárním růstovým povrchem pro biofilm, zde nastává povrchový růst biofilmu, který je mnohem snadnější odstranit z reakční nádoby. Jednoduše se čistí, kontroluje a udržuje jak reaktor, tak aerobní systém a snižuje se nebezpečí ucpání povrchu, kde dochází k růstu, prostředím.

* U stávajících biologických čistících zařízení založených na aktivním kalu se velmi snadno zvýší kapacita, pokud se stávající reaktory použijí v systému podle tohoto vynálezu.

Claims (9)

1,5 cm.

1. Způsob čistění vody, při kterém se odpadní voda dávkuje do reaktoru obsahujícího nosičová tělíska, na kterých roste biologický film napomáhající požadované přeměně nečistot, vyznačující se tím, že se použije nosičových tělísek, sestávajících z částic z plastické hmoty, které mají

a. povrch, který je alespoň 1,5-krát větší než vnější povrch hladkých prvků o stejném rozměru,

b. měrnou hmotnost v rozmezí od 0,90 do 1,20 kg/dm³, obvykle od 0,92 do 0,98 kg/dm³, zvláště od 0,92 do 0,96 kg/dm³,

c. povrch chráněný proti povlaku biologického filmu během používání a

d. tvar, který umožňuje snadnější průchod vody biologickým filmem, přičemž nosičová tělíska s biologickým filmem se udržují suspendovaná a pohybující se ve vodě v reaktoru s přívodem a odvodem a popřípadě pomocí míchacího zařízení.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se použije nosičových tělísek, která mají povrch, jenž je alespoň dvakrát tak velký, jako je vnější strana hladkých prvků o stejném rozměru.

3. Způsob podle některého z nároků la2, vyznačující se tím, že se použije nosičových tělísek, která mají délkový rozměr v rozmezí od 0,2 do 3 cm, zvláště od 0,5 do

4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se použije nosičových tělísek, která byla připravena z měkké plastické hmoty, popřípadě z recirkulované plastické hmoty, a jsou ve formě kusů trubice s vnitřními dělicími stěnami.

5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se použije nosičových tělísek, které jsou tvořeny kusy vytlačené trubice z plastické hmoty.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že se použije nosičových tělísek, které jsou tvořeny kusy trubice z plastické hmoty, a které mají dělicí stěny v podélném směru trubice na vnitřním obvodu a žebra na vnější straně v podélném směru.

7. Reaktor (1) k aerobnímu, anoxickému nebo anaerobnímu čistění vody, vybavený přívodní trubicí (4), výtokem (5) vyčištěné vody a výtokovou trubkou (6), vyznačující se tím, že obsahuje biofilmová nosičová tělíska (2) o měrné

-12CZ 281167 B6 hmotnosti v rozmezí od 0,90 do 1,20 kg/dm³, obvykle od 0,92 do 0,98 kg/dm³, zvláště od 0,92 do 0,96 kg/dm³, přičemž objem těchto biofilmových nosičových tělísek v prázdném*reaktoru představuje 30 až 70 % objemu reaktoru, zahrnuje síto (3) pro oddělování nosičových tělísek od kapaliny u výtoku (5) vyčištěné vody a je vybaven míchacím zařízením (10).

8. Reaktor podle nároku 7 pro aerobní čistění vody, vyznačující se tím, že míchací zařízení zahrnuje zařízeni (8) pro zavádění vzduchu, kterým se dodává vzduch z potrubí (9).

9. Reaktor podle nároku 7 pro anaerobní čistění vody, vyznačující se tím, že obsahuje míchací zařízení, které je tvořeno mechanickým míchadlem (10) nebo cirkulačním čerpadlem (11) .