CZ183196A3 - Process and apparatus for treating sewage - Google Patents

Description

Způsob a zařízení pro čištění odpadních vod

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu a zařízení pro čištění o vod.

Dosavadní stav techniky

Z dokumentu DE-PS 4 236 791 je znám způsob a zařízení, sloužící k čištění odpadních vod v několika po sobě následujících fázích. Při tomto známém postupu se odpadní voda nejprve v první fázi A provzdušňuje a ve druhé fázi B, která vykazuje rovněž vracení kalu, průběžně čiří, přičemž pak ve třetí fázi C následuje dodatečné provzdušňování a ve čtvrté fázi D dodatečná sedimentace. Všechny čtyři fáze A až D se provádějí v jedné nádrži. V provzdušňovací fázi A je odpadní voda přiváděna do aktivační zóny A nádrže a pak provzdušňována vzduchem nebo kyslíkem a recirkulována, aby mohl probíhat proces aerobního odbourávání. Pro fázi B průběžného čiření pak odpadní voda proudí ve směru hlavního proudění z aktivační zóny A alespoň jedním výpustním otvorem, který je upraven ve spodní části první dělící stěny vzhledem ke dnu nádrže, do průběžné čiřící zóny B. Zde se usazuje aktivovaný kal a je odebírán pomocí sběrače kalu. Pak ve fázi C dodatečného provzdušňování odpadní voda proudí z průběžné čiřící zóny B výpustními otvory v horní části druhé dělící stěny vzhledem ke dnu nádrže do zóny C dodatečného provzdušňování, kde je znovu provzdušňována kyslíkem a recirkulována. Pro fázi D dodatečné sedimentace pak odpadní voda proudí z provzdušňovací zóny C ve spodní oblasti další dělící stěny do dosazovací zóny D.

Podle dokumentu DE-PS 4 236 791 může být oblasti zóny A předřazena rovněž takzvaná Bio-P nádrž.

Odpadní voda se v Bio-P nádrži zpracovává anaerobně. Podporuje se tak biologická eliminace sloučenin fosforu, přičemž se využívá schopnost bakterií skladovat zvýšená množství fosforu v aerobní části zařízení, jíž se tak předřadí anaerobní fáze v takzvané aktivační nádrži. Optimální doba zdržení odpadní vody a také vraceného kalu, který je z aktivační nádrže veden do Bio-P nádrže, je stanovena na asi 1 V₂ h. Velikost předřazené Bio-P nádrže odpovídá této normalizované době 1 V2 h. Bio-P nádrž není přizpůsobitelná vůči výkyvům denních množství, popřípadě s časem proměnlivých - například při sezónním provozu množství vznikajících odpadních vod, a tudíž vůči době zdržení t_BP, vůči ročnímu období a tudíž teplotě, vůči množství okysličovacích bakterií, vůči množství okysličitelných látek a jejich složení a rovněž potenciálu

0₂, a obecně vůči proměnlivé odpadní vodě.

Úkolem vynálezu tedy bylo tedy přizpůsobit známé postupy čištění vod právě nezbytným podmínkám čiření.

Tento úkol byl vyřešen, jak vyplývá z připojených patentových nároků.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je tedy způsob čištění odpadní vody v několika po sobě následujících fázích, přičemž se odpadní voda v první fázi A provzdušňuje a ve druhé fázi B, která vykazuje rovněž vracení kalu, průběžně čiří, přičemž pak popřípadě ve třetí fázi C následuje dodatečné provzdušňování a ve čtvrté fázi D dodatečná sedimentace, jehož podstata spočívá v tom, že se reakční procesy ovlivňují v předřazené anaerobní fázi, přičemž se přizpůsobováním objemu mění doba zdržení.

Ve zvláštních případech je možno zvýšit vracení nebo přívod kalu do anaerobní fáze. Místo vracení nebo přívodu kalu je však v určitých případech možno také přidávat recirkulační vodu. K této recirkulační vodě se popřípadě přidává přebytečný kal.

Dále je výhodné, jestliže se do anaerobní fáze přidávají látky pohlcující kyslík.

Nádrž anaerobní fáze může být rovněž zakryta.

Kromě toho je výhodné, mění-li se doba pobytu.

V minulosti se ukázalo, že v důsledku imobility anaerobní fáze je možno výchylky vyrovnávat zaváděním odpadních vod do přídavné nádrže. Kromě toho nemohly být v potřebném měřítku vyrovnávány defekty v době chybějící kontroly, tj. v noci. K tomu mohlo docházet proto, že složení odpadní vody, například z průmyslu, se mění nárazově, například se může měnit množství okysličitelných látek a jejich složení. Může docházet k výchylkám teploty a v extrémním případě je rovněž možné, že se do anaerobní části dostane kyslík. To všechno může vést k tomu, že anaerobní proces neprobíhá uspokojivě a odpadní voda pak pronikne do aktivační nádrže a sníží se vylučování fosfátů, nebo že anaerobní proces místo toho běží příliš intenzivně, což vede k závažným škodám na aktivovaném kalu a což je spojeno s velkými pachovými zátěžemi.

Dobu zdržení je možno zvýšit velmi jednoduchým a účinným způsobem zvýšením objemu anaerobní fáze. Dobrým a krátkodobě působícím dodatečným opatřením je přívod většího množství recirkulovaného kalu nebo recirkulační vody, k nimž může být rovněž přidáván přebytečný kal, což může částečně nebo zcela sloužit jako příklad typické kyslík spotřebovávající složky okysličovacího procesu.

Prováděné změny objemu se řídí vždy danými parametry odpovídající nádrže a jsou podrobně vysvětleny na konkrétních provedeních zařízení.

Úkolem vynálezu dále bylo navrhnout zařízení s proměnlivou kapacitou předřazené anaerobní zóny. Toto zařízení by mělo umožňovat bez velkých nákladů relativně rychlé přizpůsobení měnícím se podmínkám čiření, tj. výkyvům nebo změnám množství, popřípadě obsažených látek. Tento úkol byl vyřešen, jak vyplývá z připojených patentových nároků na zařízení.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.	1 představuje	v	půdorysu zařízení, v němž	probíhá
anaerobní	a aerobní fáze	v	oddělených nádržích.
Obr.	2 představuje	v	půdorysu zařízení, v němž	probíhá
anaerobní	fáze ve stejné	nádrži jako aerobní fáze	, avšak
odděleně.
Obr.	3 znázorňuje	řez nádrží podle obr. 2 a	obr. 4

znázorňuje dvě varianty A a X Bio-P nádrže s možností změn objemu.

Jak již bylo zmíněno úvodem při popisu způsobu, nebylo dosud možné existující zařízení přizpůsobovat změněným podmínkám čiření s ohledem na biologickou eliminaci fosfátů. Přestože potřeba tohoto přizpůsobování existovala již dlouho, nebylo jednoduché řešení v dohledu. Každý ví, že nejen kanalizační síť je vystavována enormním výkyvům v množství odpadu podle denní doby a ročního období, zcela odhlédnuto od tání sněhu a bouřkových lijáků, které nejen přinášejí různé množství vody, ale také přivádějí kyslík. Mění se i složení odpadní vody, podléhající čiření, zejména přidávají-li se ke komunálním odpadním vodám průmyslové odpadní vody.

Dále je známo, že jedním z hlavních parametrů pro biologickou eliminaci fosfátů je doba zdržení odpadní vody v anaerobní fázi asi 1 ¹ /₂ h. Doba t_BP zdržení přirozeně závisí na teplotě, na množství okysličujících bakterií, na množství okysličitelných látek a na jejich složení, na 0₂ potenciálu a také na možném přívodu 0₂ a na jiných, dosud neznámých faktorech, které jsou však v podstatě pravděpodobně závislé na čase, tzn. že i optimální doba zdržení může být případ od případu různá, což vede k velkým konfliktům ohledně dimenzování již v průběhu plánování, a proto již dlouho existuje přání mít k dispozici možnost přizpůsobovat ještě hotové zařízení i z hlediska optimální doby t_BP zdržení. Pokud je doba zdržení příliš dlouhá, přestává být zatížení pachem již přijatelné pro okolí. Kromě toho se poškozuje aktivovaný kal, čemuž je třeba zamezit. Vyřešení tohoto úkolu se snadno dosáhne změnami objemu nádrže pro anaerobní fázi, tzn. takzvané Bio-P nádrže. Tento koncept je dále osvětlen v souvislosti s obr. 1 až 4.

V praxi dosud existují dvě různá provedení zařízení pro čištění odpadních vod pomocí aktivovaného kalu. Na obr. 1 se předpokládá prostorové oddělení Bio-P nádrže 1_ od aktivační nádrže 2_. Aktivační nádrž 2 je přitom rozdělena na několik komor, které však nejsou všechny zajímavé z hlediska vynálezu. Odpadní voda a recirkulovaný kal se přivádí do BioP nádrže 1^ a zde jsou míchadlem 10 plně recirkulovány kolem dělicí stěny 7. Směs je pak vedena do aktivační nádrže 2 a po vyčiření do dosazovací nádrže 3, která má rovněž variabilní objem. Z dosazovací nádrže 2 aktivovaný kal zcela nebo částečně přechází do rozdělovačích stanic 4 a 5. Podle potřeby se pak celý aktivovaný kal nebo jeho část vede (čárkovaně vyznačeným) potrubím J3 spolu s novou odpadní vodou do předběžné nádrže a/nebo se přivádí přímo do nádrže 2^ a/nebo část potrubím _6 do přebytkové nádrže. Kromě toho je také možno recirkulační vodu přivádět zpět do procesu (tečkované vyznačeným) potrubím 11. Je-li to nezbytné, může být k recirkulační vodě přidáván také přebytečný kal.

Voda vystupující z dosazovací nádrže 2 ^se dále zpracovává známým způsobem, například podle dokumentu DE-PS 4 236 791.

Podle jiné varianty je anaerobní fáze zabudována do zařízení z jednoho kusu (obr. 2). Odpadní voda se přivádí na hlavě zařízení do Bio-P části _1, která je oddělena dělicí stěnou 7 od aktivační části 2. Dále je jako v provedení podle obr. 1 zařazena dosazovací část 3. I zde se aktivovaný kal popřípadě dělí v rozdělovači stanici 4, přičemž jedna část je vedena (čárkovaně vyznačeným) potrubím _8 zpět do hlavové části Bio-P nádrže a případný zbytek je odváděn potrubím 6 do zásobní nebo přebytkové nádrže. Stejně tak může, například když není odváděn žádný přebytečný kal, probíhat dělení množství ve stanici 5 a určitý podíl recirkulovaného kalu je pak potrubím 9 přiváděn přímo do nádrže 2.

Další zpracování odpadní vody probíhá i zde známým způsobem.

V Bio-P nádrži probíhá proces okysličování, přičemž se v odpadní vodě tvoří hodnotnější, popřípadě energeticky bohatší potrava pro bakterie v aktivační nádrži, která bakteriím umožňuje provádět vyšší biologickou absorpci

Ί fosforu. Uvádí se dokonce, že fosfor je absorbován jako fosfát v krystalické formě, a tudíž ve značně vyšším množství - často bylo pozorováno zvýšení absorpce fosfátů ze 30 na 90

%.

Odpadní voda v nádrži, provedené jako jeden kus, není provzdušňována nebo celkově recirkulována, ale, jak je znázorněno na obr. 3, pouze míchána míchadlem 10 a občas promíchána.

Ukáže-li se, že je nezbytné přizpůsobit objem Bio-P zóny konkrétním požadavkům a tak zamezit pachové zátěži a odumření aktivovaného kalu a zabezpečit optimální „Bio-P efekt, je možno učinit nezbytná opatření u zařízení podle obr. 1 a 2, jak znázorňuje obr. 4. Ve variantě A oválné Bio-P nádrže, prostorově oddělené od aktivační nádrže, může být například dělicí stěna Ί_ vytvořena tak, aby měnila objem nádrže. Tak tomu může být v případě, že je dělicí stěna Ί_ vytvořena jako nafukovatelná nebo ve formě dvou dělicích stěn, navzájem posunutých na principu tahací harmoniky a tvořících tak dutý prostor. Střední stěna Ί_ se pak nafukuje a smršťuje nebo se roztahuje a opět skládá.

Ve variantě X z jednoho kusu může být dělicí stěna 7 vytvořena různě. V některých případech se posunuje ve směru a-b. Může být také navinuta ve směru c-d nebo d-c, přičemž při navíjení ve variantě d-c optimálně současně probíhá přívod čerstvé odpadní vody a aktivovaného kalu ve směru c.

Varianta A může být však vytvořena podobným způsobem jako varianta X, má-li nádrž místo oválného tvaru tvar kvadratický nebo pravoúhlý. Pak je možno rovněž předpokládat jednu nebo dvě závěsné stěny, které je možno posunovat uvnitř nádrže.

Výkonnost zařízení, zejména při krátkodobém přizpůsobování podmínkám, je možno ještě dále zlepšit zvýšenou recirkulací nebo přívodem kalu, tzn. že část nebo celé množství odváděného, popřípadě recirkulovaného aktivovaného kalu se vede znovu do Bio-P fáze, nebo jestliže to nestačí, znovu se recirkuluje také z přebytkové nádrže aktivovaného kalu nebo se navíc přidává recirkulační voda, jako na obr. 2 potrubím 11.

Zvýšení výkonu při odstraňování fosfátů je možno dosáhnout rovněž přidáváním látek pohlcujících O₂, například zvýšeným přívodem kyslík pohlcujících nečistot z tlumicí nádrže do nádrže 1^.

Další možnost spočívá v recirkulací vody za účelem snížení doby t_0P zdržení od konce nádrže, resp. nádrží, jak je znázorněno vztahovou značkou 11.

Konečně je možno ke snížení pachové zátěže Bio-P nádrž přikrýt nebo uzavřít, nemá-li následovat regulace při extrémních změnách.

Anaerobní fáze je předřazena aerobní aktivační fázi. Anaerobní fáze vykazuje tyto hlavní závislosti:

a) doba t_BP zdržení,

b) teplota,

c) množství okysličujících bakterií,

d) množství „okysličitelných látek a jejich složení,

e) potenciál 0₂, tzn. také možný přívod 0₂ (0₂ je špatný!) ,

f) redox-potenciál,

g) další dosud nezjištěné faktory, v podstatě pravděpodobně závisející na čase.

Doba pobytu odpadních vod v aerobním procesu činí nikoli hodiny, nýbrž zpravidla dny. Proto tato část nevyžaduje nárazové přizpůsobování vnějším podmínkám. Aerobní aktivační proces je však zejména s ohledem na biologické odbourávání fosfátů závislý na anaerobním průběhu předřazené fáze. Jestliže tam něco neprobíhá správně, může dojít ke zhroucení aerobní fáze a k nutnosti zastavit zařízení; čištění pak neprobíhá!

Poměry během Bio-P fáze by měly být účelně kontrolovány. Jak bylo uvedeno, nedá se u zařízení vždy předvídat nutnost změny nebo nouzový stav, zejména v noční době a během nedělí a svátků. Je rovněž účelné kontrolovat průběh pochodů, nejlépe čichem podle hesla, že páchne-li to, je naléhavě nutno cokoli učinit. Kontrolovat zařízení čichem v pravidelných intervalech za větru a různého počasí je samozřejmě pracné. Kromě toho může čich při takových měřeních již být pozdě na odpovídající regulační možno předejít, provádí-li se měření vypovědět a může reakci. Tomu je v časových intervalech nebo nepřetržitě, a to laboratorně buď přerušovaně nebo nepřetržitě, přičemž nejjistější bude nepřetržité laboratorní měření na části proudu nebo přímo v nádobě ý. Kromě analýz se také provádí mimo jiné kontinuální měření redox potenciálu v mV. Takové měření vyzkoušel přihlašovatel v Bio-P nádrži s pevným objemem, například v bodě 12. Tato měření po mnoho měsíců ukazovala potřebu přizpůsobení objemu. Jsou také současným základem pro automatizaci změn objemu Bio-P nádrže; jiné vhodné metody a postupy jsou ve vývoji.

Je možno rovněž měřit hodnotu pH, jak ukázaly naše experimenty; zde je však nutno upozornit, že toto měření nefunguje stejně dobře pro všechny typy odpadních vod.

Dále přichází v úvahu kromě automatické regulace změn objemu nepřetržité nebo přerušované měření množství přítoku, teploty přítoku, teploty vzduchu nebo teploty nádrže, stejně jako evidence všech ostatních zúčastněných proudů.

Je třeba znovu upozornit, že další zpracování odpadní vody nebo aktivovaného kalu, například jak je popsáno ve spisu DE 4 236 791, není z hlediska vynálezu podstatné.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob čištění odpadních vod v několika po sobě následujících fázích, přičemž se odpadní voda v první fázi (A) provzdušňuje a ve druhé fázi (Β), která vykazuje rovněž vracení kalu, průběžně čiří, přičemž pak popřípadě ve třetí fázi (C) následuje dodatečné provzdušňování a ve čtvrté fázi (D) dodatečná sedimentace, vyznačující se tím, že se reakční procesy ovlivňují v předřazené anaerobní fázi, přičemž se přizpůsobováním objemu mění doba zdržení.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se obměňuje recirkulace nebo přívod kalu do anaerobní fáze.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do anaerobní fáze přidává recirkulační voda.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se k recirkulační vodě přidává přebytečný kal.
5. 5. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj ící se tím, že se do anaerobní fáze přidávají látky pohlcující kyslík.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že se nádrž anaerobní fáze je zakryje.

   7. Způsob podle j ednoho z nároků 1 až 4, vyzná čující se tím, že se mění doba pobytu. 8 . Způsob podle j ednoho z nároků 1 až 5, vyzná čující se tím, že Bio -P postup se

   zcela nebo částečně automatizuje nepřetržitým měřením redox potenciálu.

   vod s Bio-P nádrží, a zpětným vedením na vstup do Bio-P yznačuj ící je měnitelný.
7. 9. Zařízení pro čištění odpadních aktivační zónou, dosazovací nádrží aktivovaného kalu z dosazovací nádrže nádrže, popřípadě aktivované zóny, v se tím, že objem Bio-P nádrže (1)
8. 10. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že v případě Bio-P nádrže (1) prostorově oddělené od aktivační zóny (2) je dělicí stěna (7) nafukovatelná.
9. 11. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že v případě Bio-P nádrže (1) prostorově oddělené od aktivační zóny (2) je dělicí stěna (7) vysunovatelná.
10. 12. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že v případě Bio-P nádrže (1) prostorově oddělené od aktivační zóny (2) je dělicí stěna (7) horizontálně posuvná.
11. 13. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že v případě Bio-P nádrže (1) prostorově oddělené od aktivační zóny (2) je dělicí stěna (7) vytvořena jako závěsná a může se vertikálně navíjet, přičemž přítok odpadní vody a aktivovaného kalu je rovněž vytvořen posouvatelně.
12. 14. Zařízení podle nároku 7 až 11, vyznačující se tím, že Bio-P nádrž (1) je opatřena posuvným krytem.