CZ6698U1 - Zařízení na biologické čištění odpadních vod - Google Patents

Description

Technické řešení se týká zařízení na biologické čistění odpadních vod, zahrnující mechanické předčistění s nátokem čisténé vody, prostor denitrifikační, aktivačně-nitrifikační s provzdušňovacím systémem a sedimentační, s recirkulací sedimentu aktivovaného kalu a s odtokem vyčištěné vody.

Dosavadní stav techniky

Známá zařízení tohoto druhu, tj. s oddělováním vyčištěné vody od aktivovaného kalu na bázi sedimentace, mají řadu nevýhod. Sestávají z relativně samostatných dílčích celků vzájemně propojených, což nepříznivě ovlivňuje pořizovací náklady. Čištěná voda je v aktivačním prostoru provzdušňována trvale, což klade nejen vysoké nároky na spotřebu vzduchu, ale neumožňuje dosažení vysokých parametrů v kvantitě i ve kvalitě vyčištěné vody. Vyústění spojení mezi aktivačním a sedimentačním prostorem je tvořeno poměrně krátkou trubkou s málo dostatečnou orientací toku čištěné vody směrem do spodní části sedimentačního prostoru. Toto nese sebou nutnost aplikace usměrňovačích clon na stěnách sedimentační nádrže, což zvyšuje jak pořizovací, tak i udržovací náklady. Za účelem žádoucího odplynění používá se v aktivaci samostatný odplyňovací kanál. Rovněž dochází k nežádoucímu rozptylování plovoucích nečistot na hladině sedimentační nádrže, čímž se tyto mohou dostat do odtoku, a tím záporně ovlivnit kvalitu vyčištěné vody. K zamezení toho se pak používají norné stěny, což neřeší příčinu tohoto stavu, ale nákladně jen jeho následek.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zařízení na biologické čistění odpadních vod, zahrnující mechanické předčistění s nátokem čištěné vody. Prostor denitrifikační, aktivačně-nitrifikační s provzdušňovacím systémem a sedimentační, s recirkulací sedimentu aktivovaného kalu a s odtokem vyčištěné vody, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že mezi sedimentační prostor a aktivačně-nitrifikační prostor s provzdušňovacím systémem napojeným na zdroj tlakového vzduchu je zařazen spojovací kanál se vstupem zaústěným do horní části aktivačněnitrif ikačního prostoru a s výstupem orientovaným na sedimentační dno, a že spojovací kanál je opatřen nástavcem, s kterým je propojen, a jež je vyveden nad úroveň hladiny, a že na sedimentační dno bezprostředně navazuje sací vstup recirkulačního čerpadla, jehož výstup je vyveden nad úrovní hladiny v denitrifikačním prostoru, přičemž provzdušňovací systém je napojen na periodicky přerušovatelný zdroj tlakového vzduchu.

Dalším význakem je, že spodní část spojovacího kanálu, zakončená výstupem, je svislá a přechází do vodorovné části, zakončené vstupem, přičemž nástavec navazuje přímo na svislou spodní část spojovacího kanálu.

Z hlediska spolehlivosti je výhodné řešení, podle něhož sací vstup recirkulačního čerpadla navazuje na okraj sedimentačního

-1CZ 6698 Ul dna, popřípadě u něhož je sací vstup recirkulačního čerpadla zaústěn v sedimentačním dně.

Z výrobně-technického, funkčního a montážního hlediska je výhodné provedení se společnou nádrží denitrifikačního prostoru s předřazeným košem, a/nebo česly, mechanického předčistění sedimentačního prostoru a k nim přiřazeného aktivačně-nitrifikačního prostoru.

Dalším význakem technického vzduchu je upraven na periodicky vzduchu.

řešení je, že zdroj tlakového přerušovanou dodávku tlakového

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je následně blíže osvětleno pomocí připojených schematických výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje biologickou čistírnu v půdorysném pohledu bez víka o kapacitě do cca 15 ekvivalentních obyvatel, tj. v provedení vhodném k použití jako domovní čistírna; obr. 2 řez čistírnou podle obr. 1, znázorněný v rovině A - A'; obr. 3 řez čistírnou podle obr. 1 ve vyznačené rovině B - B'; obr. 4 řez čistírnou podle obr. 1 ve vyznačené rovině C - C'; obr. 5 řez čistírnou podle obr. 1 ve vyznačené rovině D - D'; obr. 6 čistírnu podle obr. 1 ve vyznačené rovině E - E'; obr. 7 řez čistírnou podle obr. 1 ve vyznačené rovině F - F'; obr. 8 biologickou čistírnu v půdorysném pohledu bez víka, v provedení vhodném k použití pro menší kapacity, do přibližně 50 ekvivalentních obyvatel; obr.

řez čistírnou obr. 10 řez čistírnou obr. 11 řez čistírnou obr. 12 řez čistírnou obr. 13 biologickou čistírnu v půprovedení vhodném k použití pro kapacity přibližně od 50 do 5000 ekvivalentních obyvatel, popřípadě i více; obr. 14 řez čistírnou podle obr. 13 ve vyznačené rovině řez čistírnou podle obr. 13 ve vyznačené rovině řez čistírnou podle obr. 13 ve vyznačené rovině ve vyznačené 8 ve vyznačené 8 ve vyznačené rovině A - A' rovině B - B' rovině C - C¹ podle obr. podle obr. podle obr. podle obr.

ve vyznačené rovině D - D'; dorysném pohledu bez víka, v

A - A'; obr.

B - B' a obr. C - C' .

Příklady provedení podle vynálezu

U provedení podle obr. 1 až 7 je v nádrži 1 ve tvaru svislého válce vytvořen vestavěnou stěnou 2, - z části kuželovitou, částí dna 1' nádrže 1 a vestavěnou svislou stěnou 3. sedimentační prostor 4., dále denitrifikační prostor 5 vymezený zmíněnou svislou stěnou 3., vestavěnou dělicí stěnou 6, další částí dna 1' nádrže 1, nebo samostatným neznázorněným dnem, bočními stěnami 6, 6'' a dále aktivačně-nitrifikační prostor 7, vymezený vnitřní stěnou válcové části nádrže 1, stěny 2, dělicí stěnou 6 a bočními stěnami 6, X' ' a zbylou částí dna 1' nádrže 1. Část dna 3. nádrže, vymezující dole sedimentační prostor 4., plní funkci sedimentačního dna 2' .

Sedimentační prostor 4 může být ve své spodní části vymezen místo částí dna 1' nádrže 1 sedimentačním dnem 2'. ^V

V denitrifikačním prostoru 4. je uspořádán koš 8, a/nebo známé česle, mechanického předčistění, do něhož je zaústěn nátok 9

-2CZ 6698 Ul čištěné vody.

Ve svislé stěně 3 a v dělicí stěně 6 jsou umístěna ložiska 10. 10¹, v nichž je volně otočně uložen hřídel 11, opatřený rameny 13., 13.' s míchacími lopatkami 130, 130' . Hřídel 11 je vyveden do aktivačně-nitrifikačního prostoru 7, kde je opatřen kornoutovým kolem 14 s kornouty 14'. V aktivačně-nitrifikačním prostoru 7 je v jeho spodní části uspořádán provzdušňovací systém, tvořený známými provzdušňovacími elementy 15. napojenými na přívod 16 vzduchu. Zdroj 15' ' ' tlakového vzduchu provzdušňovacího systému je řízen tak, že se po nastavenou dobu střídavě vypíná a zapíná, čímž dochází k přerušovanému provzdušňování čištěné vody v aktivačně-nitrifikačním prostoru 7. Zdroj 15' ' ' může být upraven tak, že v případě potřeby může dodávat tlakový vzduch do provzdušňovacího systému nepřerušovaně. To platí i pro jiná provedení podle technického řešení. Pod kornoutovým kolem 14 je vyústěn výstup 16.' neznázorněného přívodu vzduchu. Vzduch, vystupující z výstupu 16.', uvádí kornoutové kolo 14 do rotačního pohybu a pohání tak míchací lopatky 130. 130¹. uspořádané, jak již uvedeno, v denitrifikačním prostoru 5..

Za účelem degradace biologicky rozložitelných částic je v denitrifikačním prostoru 5 uspořádáno čerpadlo 17, s výhodou mamutkové, se vstupem 17 ¹ vzduchu, napojeném na neznázorněné přívodní vzduchové vedení. Sací vstup 170 čerpadla 17 se nachází ve spodní části denitrifikačního prostoru 5, jeho výstup 170¹ je situován pod košem 8. mechanického předčistění.

Na spodní část sedimentačního prostoru 4., tj. na okraj sedimentačního dna 2', navazuje sací vstup 18''' recirkulačního čerpadla 18., s výhodou rovněž mamutkového, se vstupním otvorem 18¹ s neznázorněným přívodem vzduchu a s výstupem 18'', situovaným nad úrovní hladiny 19 v denitrifikačním prostoru 4, tj. v nádrži 1. Denitrifikační prostor 4 je propojen s aktivačněnitrif ikačním prostorem 7 průchodem 20, vytvořeným v dělicí stěně 6.

V sedimentačním prostoru 4 je uspořádán spojovací kanál 21 - v předloženém příkladu je upevněn na svislé stěně 2 ~t jehož vstup 21' komunikuje s aktivačně-nitrif ikačním prostorem 7_, do něhož je zaústěn, jak je patrno na obr. 1, a jehož výstup 21'' je situován ve spodní části sedimentačního prostoru 4 - viz obr. 2 až 4 a je orientován na sedimentační dno 2'.

Na vertikální část spojovacího kanálu 21 navazuje nástavec 22, s výhodou svislý, který je se spojovacím kanálem 21 volně propojen a je vyveden nad hladinou 19. Nástavec 22 slouží jak k soustředěnému a usměrněnému odplyňování čištěné vody, tak i k postupnému soustředěnému hromadění vyskytnuvších se plovoucích nečistot, které se po určité době snadno odstraňují.

Na sedimentační prostor 4_ navazuje v úrovni hladiny 19 odtok 23 vyčištěné vody, vyvedený mimo čistírnu, tj. nádrž 1 do recipientu. Odtok 23 vyčištěné vody může být situován i pod hladinou 19 v horní části sedimentačního prostoru 4..

Provedení podle obr. 8 až obr. 12 je větší a je vhodné pro kapacity přibližně do 50 ekvivalentních obyvatel. Je založeno na

-3CZ 6698 Ul stejném principu, nicméně vykazuje určité konstrukční odlišnosti.

Nádrž 1 má v půdorysném pohledu protáhlý tvar se zaoblenými, v daném případě válcovitými čely, z nichž část jednoho čela vytváří spolu s částí dna 1' as dělicí stěnou 6, která je vypouklá a je opatřena průchodem 20, denitrifikační prostor 5, komunikující řečeným průchodem 20 s přilehlým aktivačně-nitrifikačním prostorem 7.

Aktivačně-nitrifikační prostor 7 je vymezen částmi protilehlých svislých stěn nádrže l, částí jejího dna 1' a svislou stěnou

3.

Sedimentační prostor 4 je vymezen svislou stěnou 3_, druhým válcovitým čelem nádrže 1, v daném případě i částmi protilehlých svislých stěn nádrže 1 a kuželovitou stěnou 2, přecházející dole do sedimentačního dna 2'. Recirkulační čerpadlo 18 má protaženou sací část, procházející aktivačně-nitrifikačním prostorem 7, zaústěnou v úrovni samostatného dna 2.' ^ve spodní části svislé stěny 2· Jelikož všechny vnější stěny vytváří jeden spojitý monoblokový celek, představuje i provedení podle obr. 8 až obr. 12 čistírnu se společnou nádrží.

Promíchávání zde zabezpečováno nickým míchadlem, čištěné vody v denitrifikačním prostoru 5 je neznázorněným známým hydraulickým nebo mechakteré může být s výhodou substituováno i čerpadlem 17, odpovídajícím způsobem dimenzovaným.

Provzdušňování aktivačně-nitrifikačního prostoru 7 je zde řešeno provzdušňovacím systémem s provzdušňovacím elementem 15 v podobě perforované trubky napojené na přívod 16 vzduchu, rovněž s periodicky přerušovanou dodávkou vzduchu. Koš 8 mechanického předčistění je uchycen na držácích 8', 8’', uchycených na nádrži

1.

Provedení zařízení podle obr. 13 až 16 je navrženo na kapacity od 50 do 5000 ekvivalentních obyvatel, popř. i více, a vychází ze stejného principu jako předchozí provedení.

Nádrž 1 má jak v půdorysném, tak i v bočním pohledu podélný pravoúhlý tvar. Sedimentační prostor 4. je vymezen kuželovitou stěnou 2, jejíž spodní část je zakončena sedimentačním dnem 2', do něhož je zaústěno již popsané recirkulační čerpadlo 18, jehož výstup 18'' jev denitrifikačním prostoru 5 nad úrovní hladiny 19.

Na svislou část spojovacího kanálu 21 s výstupem 21 * ' , orientovaným na sedimentační dno 2' a situovanou v ose kuželovité stěny 2 sedimentačního prostoru 4 navazuje nástavec 22, který je vyveden nad úroveň hladiny 19.

Zbylá vodorovná část spojovacího kanálu 21 je protažena a její vstup 21' se nachází u konce aktivačně-nitrifikačního prostoru 7.

Provzdušňovací systém aktivačně-nitrifikačního prostoru 7je proveden provzdušňovacími elementy 15 v podobě perforovaných příčných trubek napojených na přívod 15' vzduchu, přičemž

-4CZ 6698 Ul provzdušňovací systém je uspořádán u dna 1'nádrže 1 na držácích 15' '.

Obdobně jako u provedení podle obr. 8 až obr. 12 je promíchávání čištěné vody v denitrifikačním prostoru 5 zabezpečováno neznázorněným známým hydraulickým nebo mechanickým míchadlem, které může být i u tohoto provedení řešeno čerpadlem 17, parametricky navrženým odpovídajícím způsobem.

Podle parametrů a podmínek umožňuje navrhované provedení použití i více propojených sedimentačních prostorů 4.

Toto provedení nevylučuje ve zvláštních případech možnost řešení, u kterého je denitrifikační prostor 5 vytvořen samostatnou nádrží, konstrukčně oddělenou od nádrže 1. Nicméně navrhované monoblokové řešení má své nesporné výrobně-technické a nákladové výhody.

Provzdušňovací systém technických řešení je napojen na známý zdroj 15' ' ' tlakového vzduchu, znázorněný pouze na obr. 1, s možností periodicky přerušované dodávky tlakového vzduchu, i když v některých případech, zejména při stálém stabilním nátoku čištěné vody může být žádoucí, aby popsaný provzdušňovací systém pracoval nepřerušovaně. Toto lze zabezpečit odpovídajícím ovládacím systémem zdroje 15''' tlakového vzduchu.

Zařízení podle technického řešení mohou být snadno umístěna pod úrovní okolního terénu, tedy i bez nepříznivého vlivu na vzhled krajiny. Horní otevřené části popsaných nádrží jsou po instalaci uzavřena neznázorněným odnímatelným víkem.

Funkce popsaných zařízení podle technického řešení je následující:

Odpadní voda, tj. voda, určená k čistění, vstupuje nátokem 9 do koše 8 mechanického předčistění, který je provzdušňován čerpadlem 17 - mamutkovým, je zbavována i jemnějších mechanických nečistot a vstupuje do denitrifikačního prostoru 5, v němž je míchána - u provedení podle obr. 1 až 7 míchacími lopatkami 130 poháněnými kornoutovým kolem 14 uváděným do rotace vzduchem proudícím z výstupu 16.; u ostatních popsaných provedení je čištěná voda v denitrifikačním prostoru 5 promíchávána, jak již uvedeno, neznázorněným hydraulickým nebo mechanickým míchadlem, popř. i odpovídajícím způsobem dimenzovaným čerpadlem 17.

V denitrifikačním prostoru 5 dochází k biologickému odstraňování dusíku z čištěné vody tím způsobem, že za anoxidních podmínek směsná bakteriální populace aktivovaného kalu využívá chemicky vázaný kyslík v dusičnanech jako konečný akceptor elektronů v procesu nitrátové respirace. Dusičnany jsou redukovány na plynný molekulární dusík, který je mícháním vymícháván do atmosféry.

Podmínkou pro úspěšný průběh nitrátové respirace je nepřítomnost rozpuštěného vzdušného kyslíku, přítomnost dusičnanových aniontů a zdroje organického uhlíku v přitékající odpadní vodě.

Čištěná voda vstupuje z denitrifikačního prostoru průchodem 20 do aktivačně nitrifikačního prostoru 7, v němž je v nastave5CZ 6698 Ul ných intervalech provzdušňována provzdušňovacími elementy 15 a kde dochází k biologickému odstraňování jejího organického znečistění .

Organické látky jsou oxidovány na oxid uhličitý a vodu a částečně je organický uhlík využíván k růstu biomasy aktivovaného kalu. V aktivačním systému, tj. v aktivačně nitrifikačním prostoru 7, jsou dále přítomné ionty amoniakálního dusíku NH₄ oxidovány na dusičnany. Popsaná zařízení umožňují splnění podmínky pro úspěšný průběh těchto pochodů, tj. zaj ištění parametrů nízkozatížené aktivace s aerobní stabilizací kalu.

Čištěná voda přechází z aktivačně-nitrifikačního prostoru 7 do sedimentačního prostoru 4 spojovacím kanálem 21. jehož výstup 21 ’' je situován v blízkosti sedimentačního dna 2', na němž aktivovaný kal sedimentuje.

Výhodou uspořádání spojovacího kanálu 21 s nástavcem 22 je, že umožňuje usměrněné odplyňování vody proudící ve spojovacím kanále 21 a současně i soustředěné hromadění vyskytnuvších se plovoucích nečistot, které lze z nástavce 22 v případě potřeby snadno odstranit.

Vyčištěná voda opouští sedimentační prostor 4 odtokem 23 do recipientu.

Sediment kalu je ze sedimentačního dna odčerpáván recirkulačním čerpadlem 18 do denitrifikačního prostoru 5, v němž intenzifikuje již uvedený postup.

Výstup 18 ¹ ' recirkulačního čerpadla 18 je situován nad hladinou 19, aby nemohlo docházet ke vzniku nežádoucího tzv. zkratového proudění při přerušovaném provzdušňování, tj. ke změně směru proudění čištěné vody v recirkulačním čerpadle 18.

Funkce biologického čistění zařízení podle technického řešení je založena na nitrifikačně-denitrifikačním principu s využitím jemnobublinné aerace v kombinaci s oddělováním vyčištěné vody od aktivovaného kalu na principu sedimentace.

Kombinace denitrifikace v samostatném denitrifikačním prostoru 5 a dynamické denitrifikace zajištěné uvedeným přerušovaným provzdušňováním zabezpečuje vysoký stupeň odstraňování dusíkatého znečistění z odpadní vody.

Zvýšená kapacita sedimentačního prostoru 4 umožňuje eliminovat výkyvy hydraulické nerovnoměrnosti nátoku. Hydraulické řešení sedimentačního prostoru χ zabezpečuje spolehlivé oddělování kalu a plovoucích nečistot od vyčištěné vody.

Zařízení podle technického řešení jsou výhodně realizovatelná jako kompaktní monoblokový celek, uvnitř členěný na funkční prostory s příslušnými technologickými komponentami.

Claims (6)

1. Zařízení na biologické čistění odpadních vod, zahrnující mechanické předčistění s nátokem čištěné vody, prostor denitrifikační, aktivačně-nitrifikační s provzdušňovacím systémem a sedimentační, s recirkulací sedimentu aktivovaného kalu a s odtokem vyčištěné vody, vyznačující se tím, že mezi sedimentační prostor (4) a aktivačně-nitrifikační prostor (7) s provzdušňovacím systémem, je zařazen spojovací kanál (21) se vstupem (21') zaústěným do horní části aktivačně-nitrifikačního prostoru (7) as výstupem (21'') orientovaným na sedimentační dno (2'), a že spojovací kanál (21) je opatřen nástavcem (22), s kterým je propojen a jež je vyveden nad úroveň hladiny (19), a že na sedimentační dno (2') bezprostředně navazuje sací vstup (18''') recirkulačního čerpadla (18), jehož výstup (18'') je vyveden nad úrovní (19) hladiny v denitrifikačním prostoru (5).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že spodní část spojovacího kanálu (21), zakončená výstupem (21''), je svislá a přechází do vodorovné části, zakončené vstupem (21'), přičemž nástavec (22) navazuje přímo na svislou spodní část spojovacího kanálu (21).

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že sací vstup (18''') recirkulačního čerpadla (18) navazuje na okraj sedimentačního dna (2').

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že sací vstup (18''') recirkulačního čerpadla (18) je zaústěn v sedimentačním dně (2').

5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se společnou nádrží (1) denitrifikačního prostoru (5) s předřazeným košem (8), a/nebo česly, mechanického předčistění sedimentačního prostoru (4) a k nim přiřazeného aktivačně-nitrifikačního prostoru (7).

6. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdroj (15''') tlakového vzduchu je upraven na periodicky přerušovanou dodávku tlakového vzduchu.

9 výkresů