CZ282411B6 - Čištění odpadních vod kombinací kontinuálního a diskontinuálního průtoku - Google Patents

Abstract

Čištění odpadních vod kombinací kontinuálního a diskontinuálního průtoku aktivační nádrže (3), ve které je udržování požadované koncentrace aktivovaného kalu zajištěno přerušením aktivačního procesu při sníženém přítoku odpadní vody do vyrovnávací nádrže (1), ze které jsou odpadní vody přečerpávány do nádrže aktivační (3). Po usazení kalu je přebytečný kal jednorázově odčerpán a kontinuální systém průtoku aktivační nádrže (3) se automaticky obnoví zvýšením hladiny odpadní vody ve vyrovnávací nádrži (1).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu čištění odpadních vod biologickou cestou s využitím aktivačního systému s aktivovaným kalem ve vznosu a zařízení k provádění způsobu, který je vhodný zejména pro malé domovní čistírny.

Dosavadní stav techniky

Čištění odpadních vod biologickou cestou využívá aktivovaného kalu, což je směs rozličných bakterií a drobných mikroorganizmů. Tento kal potřebuje ke svému životu živiny, obsažené v odpadních vodách a odebíráním těchto živin odpadní vody čistí. Aktivační proces je možný pouze při nepřetržitém okysličování, které je zpravidla řešeno vháněním vzduchu do aktivační nádrže.

K čištění odpadních vod se využívají jednak mikroorganizmy pevně přisedlé k podkladu, ve formě různých systémů biofiltrů a biokontaktorů, které jsou smáčeny odpadními vodami, a jednak aktivační systémy s kalem ve vznosu, kde jsou vločky kalu promíchávány s odpadní vodou a vzduchem.

Dosud známé aktivační čistírny odpadních vod s kalem ve vznosu lze dělit na systémy s kontinuálním průtokem odpadních vod aktivační nádrží a na systémy s diskontinuálním průtokem.

U kontinuálního systému čištění jsou odpadní vody po hrubém předčištění vedeny do aktivační nádrže a po technologicky nutné době, kdy je voda vyčištěna, je odvedena spolu s aktivovaným kalem do samostatné dosazovací nádrže. V této nádrži dojde k odsazení kalu a čistá voda je odvedena do odtoku.

U systému s diskontinuálním průtokem jsou odpadní vody přivedeny do vyrovnávací nádrže a z ní postupně přečerpány do aktivační nádrže. Po vyčištění vody se přeruší aktivační proces, to jest zastaví se provzdušňování a případné promíchávání vody v aktivační nádrži, a po odsazení kalu se vyčištěná voda odčerpá do odpadu. Pak se opět napouští aktivační nádrž a popsaný cyklus se opakuje. Ve srovnání s kontinuálním čištěním odpadá dosazovací nádrž.

Nevýhodou výše popsaných aktivačních čisticích systémů odpadních vod je to, že je lze obtížně využít pro malé domovní čistírny, a to zejména s ohledem na nároky spojené s řízením provozu čistírny.

U aktivačních čistíren s kontinuálním průtokem je nutno kal z dosazovací nádrže trvale čerpat zpět k přítoku odpadních vod do aktivační nádrže. Pokud v této nádrži koncentrace kalu stoupne nad povolenou hodnotu, přebytečný kal je nutno z čistírny odčerpat. Pravidelná měření koncentrace kalu v aktivační nádrži a odčerpávání kalu vyžadují kvalifikovanou obsluhu. Kromě toho při malém přítoku odpadních vod by byla aktivační nádrž zatěžována nárazově. To by mělo za následek zhoršenou kvalitu vody na odtoku, nebo při požadované kvalitě vody by bylo nutno předimenzovat aktivační a dosazovací nádrž.

Dosud známé malé kontinuální čističky s aktivovaným kalem ve vznosu jsou s ohledem na hromadící se kal v aktivační nádrži konstruovány s míchadlem. Vyžadují nepřetržitou obsluhu a přerušení jejich činnosti má za následek usazení kalu, který již není možno rozmíchat. Kromě toho, po krátké době cca 14 dnů, dojde ke znehodnocení kalu pro další aktivační proces.

-1 CZ 282411 B6

Pokud se jedná o aktivační čistírny s diskontinuálním průtokem, vzhledem k jejich složitému a nákladnému řídicímu systému jsou tyto čistírny zcela nevhodné pro malé přítoky odpadních vod.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob čištění odpadních vod podle vynálezu, při němž se do vyrovnávací nádrže přivádějí odpadní vody a následně se přečerpávají přes neznázoměný filtr hrubých nečistot do aktivační nádrže, z níž se po vyčištění odvádějí do dosazovací nádrže. Z ní pak po usazení zbylého kalu do odtoku, kdy kal recirkuluje zpět do aktivační nádrže. Podstata vynálezu spočívá v tom, že při poklesu hladiny odpadních vod ve vyrovnávací nádrži pod stanovenou minimální hladinu se automaticky přeruší aktivační proces, spojený s přečerpáváním surové vody z vyrovnávací nádrže do nádrže aktivační a následně se odčerpá z aktivační nádrže ze stanovené hladiny kalu usazený přebytečný kal s vyčištěnou vodou. Při následném zvýšení odpadních vod ve vyrovnávací nádrži na pracovní hladinu se přeruší přečerpávání kalu a vyčištěné vody do vyrovnávací nádrže a obnovuje se stav tak, jak byl před poklesem odpadních vod ve vyrovnávací nádrži pod minimální hladinu.

V případě přerušení aktivačního procesu je výhodné přebytečný kal odčerpávat až po zvolené časové prodlevě.

Aktivační čistírna odpadních vod podle vynálezu je tvořena aktivační nádrží s přívodem zdroje vzduchu a s přepadem do dosazovací nádrže. Tato nádrž je dále opatřena čerpadlem pro čerpání kalu z dosazovací nádrže do aktivační nádrže s výstupem do odtoku. Aktivační nádrži je předřazena vyrovnávací nádrž s přívodem odpadních vod, čerpadlem surové vody pro čerpání z vyrovnávací nádrže do aktivační nádrže a plovákovým spínačem minimální resp. pracovní hladiny odpadních vod ve vyrovnávací nádrži pro vypnutí aktivačního procesu a následné zapnutí čerpadla kalu resp. zapnutí aktivačního procesu a vypnutí čerpadla kalu.

Výše popsaná aktivační čistírna v sobě účelně spojuje konstrukční prvky kontinuálního a diskontinuálního systému.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají v tom, že při nepravidelném přítoku odpadních vod dochází k rovnoměrnému zatěžování aktivační a dosazovací nádrže, které je tak možno dimenzovat na průměrný denní přítok. Rovněž umožňuje použití jemnobublinné aktivace. Konstrukce čistírny podle vynálezu dále umožňuje zvýšení hladiny v aktivační nádrži nad úroveň přítoku a tím zvětšení jejího objemu.

Výraznou výhodou je skutečnost, že odpadá potřeba kvalifikované obsluhy čistírny. Při použití časového spínače je možné provozování čistírny jen po potřebný počet hodin.

Další výhodou je to, že při nedostatečném přítoku odpadních vod se podstatně omezuje doba dmýchání, čímž se snižuje nebezpečí autolýzy kalu, ke které dochází v důsledku nedostatku živin. Živiny jsou pak, při střídavém čerpání čištěné vody z vyrovnávací nádrže do aktivační nádrže a naopak, dodávány do aktivace z rozkládajícího se kalu ve vyrovnávací nádrži. Tím je možné čistírnu jako celek provozovat až po dobu cca 3 měsíců bez přítoku odpadních vod, aniž by došlo k narušení čisticí schopnosti zařízení. Čistírna je proto vhodná i pro využití v rekreačních objektech s přerušovaným provozem.

Nezanedbatelným přínosem pro životní prostředí je schopnost aktivačního systému podle vynálezu denitrifikovat odpadní vody, včetně částečného biologického odstranění fosforu, což u stávajících malých čistíren dosud nebylo možné. Denitrifikace je v tomto systému zajištěna přerušováním kontinuálního aktivačního procesu a následným přečerpáním nitrifikované odpadní vody do anoxického prostředí vyrovnávací nádrže. Následně je pak čerpána z vyrovnávací nádrže

-2CZ 282411 B6 do aktivační nádrže směs vody vyčištěné - denitrifikované a vody surové. Systém tak automaticky pracuje při vyšších přítocích odpadní vody s nitirfikací a při zmenšených přítocích s denitrifikací. Zajištění denitrifikace odpadních vod je možné vždy vhodným dimenzováním nádrží čistírny tak, aby v průběhu jejího provozu bylo častěji dosaženo minimální hladiny čištěné vody ve vyrovnávací nádrži, a tím přerušení aktivačního procesu.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech je znázorněno jedno z možných provedení aktivační čistírny podle vynálezu. Na obr. 1 je znázorněn půdorysný řez nádrže čistírny a na obr. 2 její principielní schéma.

Příklady provedení vynálezu

Aktivační čistírna podle obr. 1 a 2 je tvořena třemi funkčně samostatnými nádržemi, spojenými vjeden celek. Jsou to vyrovnávací nádrž J s přívodem 5 odpadních vod, aktivační nádrž 3 s přívodem zdroje vzduchu to jest s provzdušňovací trubkou 7, připojenou ke dvěma kompresorům 10, 11 provzdušňování a dosazovací nádrž 4 s odtokem 6 čisté vody. Vyrovnávací nádrž J je opatřena čerpadlem 13 surové vody, poháněným kompresorem 9, kterým se čerpá předčištěná voda do aktivační nádrže 3 a dále plovákovým spínačem 8, který mění pracovní režim čistírny pokud odpadní vody ve vyrovnávací nádrži J klesnou pod minimální hladinu 15 resp. vystoupí nad pracovní hladinu 16. Aktivační nádrž 3 je opatřena čerpadlem 14 kalu připojeným ke kompresoru 12 čerpání kalu, kterým se čerpá přebytečný kal zpět do vyrovnávací nádrže J až po úroveň hladiny 2 kalu v aktivační nádrži 3. Dosazovací nádrž 4 je opatřena čerpadlem 17 recirkulace kalů, připojeným ke kompresoru 18 recirkulace kalu a tímto čerpadlem 17 se přečerpává kal do aktivační nádrže 3.

Odpadní vody přitékají do vyrovnávací nádrže 1 přívodem 5. Tato nádrž J zároveň slouží k primární sedimentaci a skladování přebytečného kalu přečerpaného z aktivační nádrže 3. Při běžné pracovní hladině odpadních vod ve vyrovnávací nádrži 1. jsou přítoky odpadních vod přečerpávány do aktivační nádrže 3. Po vyčištění v aktivační nádrži 3 odtéká směs vyčištěné vody s aktivovaným kalem do dosazovací nádrže 4, kde se zbylý kal usadí ve spodní části nádrže 4 a vyčištěná voda odtéká gravitačně z čistírny. Usazený kal je trvale přečerpáván čerpadlem 17 recirkulace kalu zpět do aktivační nádrže 3. Z vyrovnávací nádrže J je rovněž trvale přečerpávána surová voda do aktivační nádrže 3. Tím je dosaženo toho, že i při nerovnoměrném přítoku odpadních vod jsou aktivační a dosazovací nádrž 3, 4 rovnoměrně hydraulicky zatěžovány.

Při provozu těchto malých domovních čistíren, například v nočních hodinách, je přítok odpadních vod tak malý, že hladina vody ve vyrovnávací nádrži J klesne pod minimální hladinu 15. Tehdy vypne plovákový spínač 8 aktivační proces, to jest odpojí kompresory 10, 11 provzdušňování a vypne čerpadlo 13 surové vody a čerpadlo 17 recirkulace kalu, čímž uvede aktivační nádrž 3 do klidu. Zároveň, a nebo lépe, po stanovené časové prodlevě, v níž dojde k dosazení kalu v aktivační nádobě 3, se zapne čerpadlo 14 kalu, které začne přečerpávat náplň z aktivační nádrže 3 do vyrovnávací nádrže L Nátok k čerpadlu 14 kalu je umístěn nade dnem aktivační nádrže 3, na úrovni hladiny 2 kalu, to jest ve výšce požadovaného množství kalu po dosazení. Tato úroveň hladiny 2 kalu je zpravidla volena v 1/3 výšky vody v aktivační nádrži 3, což odpovídá koncentraci kalu po rozmíchání cca 3 kg sušiny na 1 m³. Čerpadlem 14 kalu je tak odčerpán pouze kal přesahující úroveň stanovené hladiny 2 kalu. Zpoždění zapínání čerpadla 14 kalu je voleno tak, aby před čerpáním z aktivační nádrže 3 došlo k usazení kalu na dně této nádrže 3, protože jinak by při častém přečerpávání došlo ke snížení potřebného množství kalu v důsledku čerpání směsi neusazeného kalu s vodou. Po odčerpání přebytečného kalu na úroveň

-3CZ 282411 B6 nátoku čerpadla 14 kalu se dále přečerpává jen vyčištěná voda. Po vystoupení hladiny vody ve vyrovnávací nádrži 1 na pracovní hladinu 16, která je vždy volena nad minimální hladinou 15, plovákový spínač 8 vypne čerpadlo 14 kalu a zároveň zapne kompresorky 10, 11 provzdušňování a čerpadla 13 surové vody a 17 recirkulace kalu. Ke zvýšení hladiny odpadních vod ve vyrovnávací nádrži 1 může dojít jednak v důsledku přečerpávání kalu a vyčištěné vody z aktivační nádrže 3, jednak v důsledku přítoku odpadních vod do čistírny a nebo kombinací těchto dvou příčin. Systém pak pokračuje v činnosti jako běžná čistírna s kontinuálním průtokem až do doby opětného poklesu hladiny ve vyrovnávací nádrži 1 pod nastavenou minimální hladinu 15.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob čištění odpadních vod biologickou cestou s aktivovaným kalem ve vznosu, při němž se do vyrovnávací nádrže přivádějí odpadní vody a následně se přečerpávají přes neznázoměný filtr hrubých nečistot do aktivační nádrže, z níž se po vyčištění odvádějí do dosazovací nádrže a z ní po usazení zbylého kalu, do odtoku, kdy kal recirkuluje zpět do aktivační nádrže, vyznačující se tím, že při poklesu hladiny odpadních vod ve vyrovnávací nádrži pod stanovenou minimální hladinu se automaticky přeruší aktivační proces, spojený s přečerpáváním surové vody z vyrovnávací nádrže do nádrže aktivační a následně se odčerpá z aktivační nádrže ze stanovené hladiny kalu usazený přebytečný kal s vyčištěnou vodou, přičemž při následném zvýšení odpadních vod ve vyrovnávací nádrži na pracovní hladinu se přeruší přečerpávání kalu a vyčištěné vody do vyrovnávací nádrže a obnovuje se stav tak, jak byl před poklesem odpadních vod ve vyrovnávací nádrži pod minimální hladinu.
2. 2. Způsob čištění odpadních vod podle nároku 1, vyznačující se tím, že při přerušení aktivačního procesu se přebytečný kal odčerpává až po zvolené časové prodlevě.
3. 3. Aktivační čistírna odpadních vod biologickou cestou s aktivovaným kalem ve vznosu, tvořená aktivační nádrží s přívodem zdroje vzduchu a s odvodem do dosazovací nádrže, která je opatřena čerpadlem pro čerpání kalu z dosazovací nádrže do aktivační nádrže a výstupem do odtoku, vyznačující se tím, že aktivační nádrži (3) je předřazena vyrovnávací nádrž (1) s přívodem (5) odpadních vod, čerpadlem (13) surové vody pro čerpání z vyrovnávací nádrže (1) do aktivační nádrže (3) a plovákovým spínačem (8) minimální nebo pracovní hladiny (15, 16) odpadních vod ve vyrovnávací nádrži (1) pro vypnutí aktivačního procesu a následné zapnutí čerpadla (14) kalu nebo zapnutí aktivačního procesu a vypnutí čerpadla (14) kalu.

   2 výkresy