CZ9904226A3 - Způsob čiątění odpadních vod biologickou cestou a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Description

Způsob čištěni odpadních vod biologickou cestou a zařízení k provádění způsobu

Oblast techniky

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

Dosavadní stav techniky

Čištění odpadních vod biologickou cestou využívá aktivovaného kalu, což je směs rozličných bakterií a drobných mikroorganismů. Tento kal potřebuje ke svému životu živiny obsažené v odpadních vodách a odebíráním těchto živin z odpadních vod dochází k jejich čištění. Aktivační proces je možný pouze při dostatečné dodávce kyslíku, což je zpravidla řešeno vháněním vzduchu do aktivační nádrže. Dosud známé aktivační čistírny odpadních vod s kalem ve vznosu lze obecně dělit na systémy s kontinuálním průtokem aktivační nádrží a na systémy diskontinuální. U systému kontinuálního 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 odchází do odtoku.

U systému s diskontinuálním průtokem jsou odpadní vody přiváděny do aktivační nádrže cyklicky. Po naplnění aktivační nádrže probíhá cyklus čištění, který končí přerušením provzdušňování, usazením kalu u dna aktivační nádrže a nakonec odtahem vyčištěné vody do odtoku. Po vyprázdnění aktivační nádrže je cyklus ukončen a další se začíná opětným plněním. V tomto případě tedy systém neobsahuje dosazovací nádrž.

U malých domovních čistíren dochází k odtoku odpadních vod nerovnoměrně, většinou v ranních a večerních hodinách a zároveň kvalita odpadních vod je velmi různorodá. To způsobuje obtíže pří čištění v běžných domovních čistírnách, především v systémech s kontinuálním průtokem aktivační nádrže.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob čištění odpadních vod podle vynálezu, při ·· ···· ·» ···· ·· ·· • · 9 ·· · · · · ·

9 9 99 9 999· < 9 999 9 999 99 9 • · « · ···· »··· ·» ·· 99 9« 9»

-2němž do akumulační nádrže, která má zároveň funkci nádrže egalizační, přitékají odpadní vody. V této nádrži dojde k homogenizaci a předčištění odpadních vod. Odpadní vody bez hrubých nečistot jsou dále průběžně načerpávány vzduchovým čerpadlem do aktivační nádrže, kde dochází k jejich dočištění. Směs vyčištěné odpadní vody a kalu je současně načerpávána vzduchovým čerpadlem do dosazovací nádrže, která je vložena do aktivační nádrže a tvoří její součást. Část směsi kalu a vyčištěné vody odtéká otvorem ve dně v dosazovací nádrži zpět do nádrže aktivační a část bez usazeného kalu stoupá k hladině dosazovací nádrže a odtéká do odtoku čisté vody.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že aktivační a akumulační nádrž se střídavě provzdušňují, takže nikdy nedochází k současnému provzdušňování. Přepínání provzdušftování mezi akumulační a aktivační nádrží, to jest mezi prvním a druhým aktivačním stupněm, je nastaveno v pevných časových intervalech, nebo v závislosti na výšce hladiny odpadních vod v akumulační nádrži. Současně s provzdušňováním aktivační nádrže, dochází k provzdušňování kalojemu. V případě dosažení maximální stanovené hladiny v akumulační nádrži, je přepínač odpojen a čistírna pracuje v druhém aktivačním stupni. Při poklesu odpadních vod v akumulační nádrži pod tuto maximální hladinu, čistírna se vrací zpět do střídavého, přepínacího režimu.

Dvoustupňová aktivační čistírna odpadních vod biologickou cestou s aktivovaným kalem ve vznosu podle vynálezu je tvořená akumulační nádrží s přítokem odpadních vod, s provzdušňovacím zařízením a hladinovými snímači maximální a havarijní hladiny. Z této nádrže se odpadní vody přečerpávají vzduchovým čerpadlem surové vody do aktivační nádrže, která obsahuje provzdušňovací zařízení a vzduchové čerpadlo k plnění dosazovací nádrže, opatřené odtokem vyčištěné vody. Aktivační nádrž je dále opatřena odkalovacím vzduchovým čerpadlem pro přečerpávání přebytečného kalu do provzdušňovaného kalojemu. Provzdušňování kalojemu je spojené s provzdušňováním aktivační nádrže do jedné větve aeračního systému. Druhou větev aeračního systému tvoří provzdušňování akumulační nádrže. Střídavá aktivace obou větví aeračního systému je řízena přepínačem. Přepínač je tvořen buď časovačem nebo hladinovým spínačem, který je umístěný v akumulační nádrži. V případě, že je tvořen časovačem, v akumulační nádrži je umístěn hladinový snímač maximální hladiny pro zablokování provzdušňování této akumulační nádrže. V dosazovací nádrži je umístěno vzduchové čerpadlo plovoucích nečistot, aktivované pouze po dobu provzdušňování

-3• 9 ···· • ·

akumulační nádrže.

Každá z nádrží čistírny má specifické vlastnosti, které ve svém souhrnu vytvářejí zařízení vysoké užitné hodnoty s minimálními nároky na obsluhu čistírny.

Výhodou čistírny konstruované podle tohoto vynálezu je vysoká spolehlivost provozu, minimální nároky na údržbu, vhodnost pro nepravidelný rekreační provoz a vysoká odolnost proti nárazovému zatížení a nerovnoměrné kvalitě odpadních vod. Nárazové přítoky jsou akumulovány v aktivační nádrži na přítoku a postupně přečerpávány do aktivační nádrže. Tím je aktivační nádrž, včetně nádrže dosazovací, chráněna před hydraulickým přetížením, v důsledku čehož dochází k lepšímu vyčištění odpadní vody. Rovněž objem dosazovací nádrže je menší ve srovnání se známými čistírnami bez vyrovnávací nádrže.

Přepínání provzdušňování má za následek střídání oxických a anoxických podmínek, což je velice vhodné pro biologickou charakteristiku aktivovaného kalu. Zároveň v akumulační nádrži dochází k vysoké koncentraci aktivovaného kalu, což je výhodné pro předčištění odpadních vod a odstranění různých chemikálií používaných v domácnostech, které by mohly ohrozit kvalitu čistícího procesu v aktivační nádrži.

Hrubé nečistoty, které se zachytí v akumulační nádrži, zde mohou zůstat i delší dobu. Protože se tato nádrž přerušovaně provzdušňuje, dochází k jejich postupnému organickému rozkladu. Pokud se jedná o látky, které nejsou organicky rozložitelné, je nutné je z akumulační nádrže odstranit mechanicky. V klidových periodách, kdy nedochází k provzdušňování akumulační nádrže, zde probíhají denitrifikační procesy, to jest rozklad dusičnanů ve vyčištěné vodě, která je sem pravidelně přečerpávána z aktivační nádrže.

Další výhodou je to, že vzduchová pumpa surové vody, takzvaná mamutka, zvyšuje svůj výkon podle hloubky ponoru, to jest podle množství odpadních vod v akumulační nádrži. Důsledkem pak je to, že v případě nárazového přítoku, nebo při dlouhodobě zvýšeném přítoku se postupně zvyšuje i výkon čerpadla surové vody a to až 5x.

Dosazovací nádrž je konstruována beze dna a místo obvyklého vzduchového čerpadla takzvané mamutky, která je umístěno u dna dosazováku, je v tomto případě dosazovák načerpáván touto mamutkou přes odplynovač a lapač plovoucích nečistot. To má tu výhodu, že i při delší odstávce čistírny z provozu zůstane zařízení funkční a proto nedojde k ucpání dna dosazováku kalem.

Další výhodou čistírny podle vynálezu je odtah plovoucího kalu a nečistot z hladiny φφ ···· Φ· φφφφ ·· φφ «·« φ · φ φφφφ φ φ ΦΦΦ φ ΦΦΦ φφ φ φφ φφ «φ «φ φφ φφ

-4dosazovací nádrže. Výhoda tohoto zařízení v systému dvou nádrží spočívá v tom, že odsávací zařízení, mamutka, se spouští v okamžiku přepnutí chodu čistírny. V tomto případě nemůže docházet k odtoku kalu, který se zvedá ze dna dosazováku do odtoku, protože k odtoku čisté vody nedochází.

Velkou provozní výhodou je samostatný kalojem s provzdušňováním a aerobní stabilizací kalu. Při provzdušňování aktivační nádrže dochází současně i k provzdušňování kalojemu. Při provzdušňování akumulační nádrže dochází zároveň k odkálo vání aktivační nádrže a kalojem se neprovzdušňuje, kal se zde usazuje a přebytečná voda přepadá do vyrovnávací nádrže.

Konstrukční výhodou je rovněž skutečnost, že veškerá čerpadla jsou vzduchová a energetický pohon celé čistírny zajišťuje jeden, anebo dva kompresory a rozvody k jednotlivým zařízením jsou řešeny kalibrovanými tryskami bez nároku na seřizování.

Přehled obrázků na výkresech

Na přiložených výkresech je znázorněno jedno z možných provedení aktivační čistírny podle vynálezu. Na obr. 1 je čistírna znázorněna v půdorysu, na obr. 2 je uvedeno její principielní schéma v provedení s časovačem. Na obr. 3 je znázorněno provedení akumulační nádrže s plovákovým spínačem a na obr. 4 a 5 alternativní možnosti provedení aeračního systému.

Příklad provedení vynálezu

Dvoustupňová aktivační čistírna podle obr. 1 a 2 je tvořena akumulační nádrží L, aktivační nádrží 2, dosazovací nádrží 15 a kalojemem 19. V akumulační nádrží 1 je instalován provzdušňovací systém 3, tvořený vzduchovým čerpadlem 4 surové vody, takzvanou mamutkou, opatřený filtrem 5 hrubých nečistot. Dále obsahuje přítok 6 odpadních vod, snímač 9 blokovací hladiny a havarijní snímač 8 pro zvukovou a světelnou signalizaci. V aktivační nádrži 2 je umístěno provzdušňovací zařízení 10, na přítoku surové vody lapač 11 plovoucích nečistot, odkalovací vzduchové čerpadlo 12, a vzduchové čerpadlo 13 dosazováku s lapačem 14 plovoucích nečistot. Dosazovací nádrž 15 je opatřena otvorem 16 ve dně a odtokem 17 • 9

-5vyčištěné vody, zakončené odtokovou trubkou 7 čisté vody s bezpečnostním přepadem a nomou stěnou bezpečnostního přepadu a dále vzduchovým čerpadlem 18 na odtah plovoucích nečistot. Čistírna dále obsahuje kalojem 19 s provzdušňovacím zařízením 20, které se alternativně používá k odčerpání kalu. Provzdušňovací zařízení 20 je tvořeno mamutkou, jejíž výtlačná hadice je na svém výstupu uzavřena. Přiváděný vzduch tak odchází vtokovým otvorem výtlačné hadice mamutky do kalojemu 19, a tím ho provzdušňuje a míchá. Pro případ nutnosti odkalení kalojemu 19 se výstup výtlačné hadice mamutky otevře, čímž se přeruší provzdušňování a míchání kalojemu 19 a mamutka pak slouží své původní funkci, to jest, v tomto případě, k odčerpávání kalu. Čistírna dále, podle obr. 3, obsahuje provzdušňovací zařízení, tvořené jedním kompresorem 21 a dvěma elektroventily 22, 23 se vzduchovými rozvaděči 24, 25, popřípadě, jak znázorněno na obr. 5, pouze s jedním třícestným elektroventilem 30, Jinou alternativou je provzdušňovací zařízení podle obr. 4 které je tvořeno dvěma kompresory 27, 28 s rozvaděči vzduchu bez elektroventilů. Součástí zařízení je dále elektrorozvaděč s časovačem 26, který může být nahrazen hladinovým spínačem 34, jak uvedeno na obr. 3.

Odpadní vody přitékají přítokem 6 do akumulační nádrže 1 a jsou plynule přečerpávány vzduchovým čerpadlem 4 surové vody přes lapač 11 plovoucích nečistot do aktivační nádrže 2, kde dochází k jejich čištění v druhém aktivačním stupni. Současně je směs vyčištěných odpadních vod a kalu trvale načerpávána vzduchovým čerpadlem 13 dosazováku přes lapač 14 plovoucích nečistot do dosazovací nádrže 15. Větší část směsi odpadních vod a kalu prochází otvorem 16 ve dně dosazovací nádrže 15 zpět do aktivační nádrže 2. Část vyčištěných odpadních vod, jejichž množství odpovídá okamžitému výkonu mamutky 4 surové vody, odtéká z dosazovací nádrže 15 odtokem 17 vyčištěné vody do odtokové trubky 7 čisté vody. V této fázi zároveň dochází k provzdušňování kalojemu 19 provzdušňovacím zařízením 20. Současně je filtr 5 hrubých nečistot na vstupu vzduchového čerpadla 4 surové vody čištěn proudem vzduchu. V provozu je kompresor 21 s otevřeným elektroventilem 23 a nebo kompresor 27. Po uplynutí nastaveného Času provzdušňování aktivační nádrže 2, obvykle dvou až deseti hodin, elektrorozvaděč s časovačem 26 přeruší provzdušňování aktivační nádrže 2 a sepne provzdušňování akumulační nádrže 1 a současně odčerpávání přebytečného kalu z aktivační nádrže 2 do kalojemu 19. Tím se uvede do funkce první aktivační stupeň. Provzdušňování akumulační nádrže 1 trvá po nastavenou dobu, obvykle půl až dvě hodiny, a • · • 9

-69» · · · · · · · · • · « « · · « « « · « · » · 9 9 · 9 9 · 9 9 pak dojde opět k přepnutí chodu čistírny a provzdušňování aktivační nádrže 2 a kalojemu 19.

V systému jednoho kompresoru 21 a dvou elektr o ventilů 22, 23, časový spínač přepíná elektroventily tak, že se střídavě pouští vzduch do rozvaděče vzduchu 24 pro aktivační nádrž 2» nebo do rozvaděče vzduchu 25 pro akumulační nádrž L Toto střídavé pro vzdušňo vání prvního a druhého aktivačního stupně probíhá trvale po dobu celých 24 hodin.

V případě použití dvou kompresorů 27, 28. časový spínač 26 zapíná střídavě kompresor 27 s rozvaděčem vzduchu 24 pro provzdušftování aktivační nádrže 2 a kompresor 28 s rozvaděčem vzduchu 25 pro pro vzdušňo vání vyrovnávací nádrže 1 a nebo přepíná 3-čestný ventil 30. Pokud dojde ke zvýšenému přítoku odpadních vod a hladina v akumulační nádrži 1 vystoupá na blokovací hladinu 29, hladinový snímač 9 zablokuje přepnutí chodu čistírny, aby nedocházelo při zpětném přečerpávání k dalšímu zvýšení hladiny ve vyrovnávací nádrži L Při dalším zvyšování hladiny v akumulační nádrži i havarijní spínač 8 zapne zvukovou a světelnou signalizaci. Při následném poklesu odpadních vod v akumulační nádrži 1 pod blokovací hladinu

29. dojde k odblokování elektrorozvaděče s časovačem 26 a čistírna pak pracuje dále ve střídavém režimu, jak výše uvedeno.

V případě, že jako přepínač je použit hladinový spínač 34. umístěný v akumulační nádrži 1 a připojený k elektrorozvaděči 31, přepínání pro vzdušňo vání probíhá v závislosti na výšce hladiny v této akumulační nádrži i. Pokud výška hladiny v akumulační nádrži 1 neklesne pod stanovenou minimální hladinu 32, probíhá kontinuální aktivace v aktivační nádrži 2 se současným provzdušňováním kalojemu 19 a průběžným přečerpáváním směsi vyčištěných odpadních vod a kalu do dosazovací nádrže 15 a následně do odtokové trubky 7. V případě poklesu hladiny v akumulační nádrži 1 pod stanovenou minimální hladinu 32, hladinový spínač 34 přepne čistírnu do prvního aktivačního stupně. Když hladina v akumulační nádrži, v důsledku dalších přítoků odpadních vod, vystoupí nad přepínací hladinu 33, dojde k přepnutí čistírny zpět do druhého aktivačního stupně.

Veškeré hrubé nečistoty se zachytí v akumulační nádrži 1, kde mohou být i delší dobu. Vzhledem k přerušovanému provzdušňování, dochází k jejich postupnému organickému rozkladu. Pokud se jedná o látky, které nejsou organicky rozložitelné, je třeba je pak z akumulační nádrže i odstranit mechanicky. V klidových periodách, kdy nedochází k provzdušňování akumulační nádrže 1, zde probíhají denitrifíkační procesy, to jest rozklad dusičnanů ve vyčištěné vodě, která je sem pravidelně přečerpávána z aktivační nádrže 2.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob čistění odpadních vod biologickou cestou s aktivovaným kalem ve vznosu, kde při průchodu odpadních vod akumulační, aktivační a dosazovací nádrží dochází k jejích aktivaci, vyznačující se tím, že aktivační a akumulační nádrž jsou střídavě provzdušftovány.
2. 2. Způsob čištění odpadních vod podle bodu 1, vyznačující se tím, že střídavé provzdušňování aktivační a akumulační nádrže je prováděno v pevně nastavených časových intervalech.
3. 3. Způsob čištění odpadních vod podle bodu 1, vyznačující se tím, že střídavé provzdušňování aktivační a akumulační nádrže je řízeno výškou hladiny odpadních vod v akumulační nádrži.
4. 4. Způsob čištění odpadních vod podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že při dosažení blokovací hladiny v akumulační nádrži, střídavé provzdušňování je odpojeno a dochází k provzdušňování pouze aktivační nádrže, dokud odpadní vody v akumulační nádrži neklesnou pod tuto hladinu.
5. 5. Způsob čištění odpadních vod podle bodů 1 a 3, vyznačující se tím, že při poklesu odpadních vod v akumulační nádrži pod stanovenou minimální hladinu se ukončí aktivační proces v aktivační nádrži a začne provzdušňování akumulační nádrže a současně odčerpávání přebytečného kalu z aktivační nádrže do kalojemu.
6. 6. Způsob čištění odpadních vod podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že současně s aktivační nádrží je provzdušňován i kalojem.

   • 4· 9· 9 9

   9 9 9 9 9 9 · « · ·

   9 9 9 9 9 9 9999

   9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 * · · * 9 9 9 9 9 9 9 9

   9 9 9 9 9 9 9 9 ·« · ·

   -87. Způsob čištění odpadních vod podle bodů 1 až 6, vyznačující se tím, že dosazovací nádrž, spojená s aktivační nádrží otvorem ve dně, je načerpávána z aktivační nádrže, přičemž množství aktivační směsi, čerpané do dosazovací nádrže je větší, nežli množství vyčištěné vody, odváděné do odtoku.
7. 8. Dvoustupňová aktivační čistírna odpadních vod biologickou cestou s aktivovaným kalem ve vznosu, tvořená akumulační nádrží s přítokem odpadních vod, vzduchovým čerpadlem surové vody do aktivační nádrže a hladinovým snímačem havarijní hladiny, dále aktivační nádrží s provzdušňovacím zařízením a se vzduchovým čerpadlem k načerpávání dosazovací nádrže, opatřené odtokem vyčištěné vody, vyznačující se tím, že aktivační nádrž (2) je opatřena odkálovacím vzduchovým čerpadlem (12) pro přečerpávání přebytečného kalu do kalojemu (19), opatřeného provzdušňovacím zařízením (20), připojeným společně s provzdušňováním (10) aktivační nádrže (2) do jedné větve aeračního systému, zatímco akumulační nádrž (1) je opatřena provzdušňováním (3) druhé větve aeračního systému, přičemž obě tyto větve aeračního systému jsou připojeny k přepínači.
8. 9. Dvoustupňová aktivační čistírna podle bodu 8, vyznačující se tím, že přepínač je tvořen časovačem (26).
9. 10. Dvoustupňová aktivační čistírna podle bodu 8, vyznačující se tím, že přepínač je tvořen hladinovým spínačem (34), umístěným v akumulační nádrži (1).
10. 11. Dvoustupňová aktivační čistírna podle bodů 8 až 10, vyznačující se tím, že aerační systém je tvořen kompresorem (21) s dvěma ventily (22) a (23), přičemž k elektroventilu (23) je připojen první rozvaděč (24) vzduchu, tvořící jednu větev aeračního systému, přičemž k elektroventilu (22) je připojen druhý rozvaděč (25) vzduchu, tvořící druhou větev aeračního systému.
11. 12. Dvoustupňová aktivační čistírna podle bodů 8 až 10, vyznačující se tím, že aerační systém je tvořen dvěma kompresory (27) a (28), z nichž k prvnímu kompresoru (27) je připojen první rozvaděč (24) vzduchu a k druhému kompresoru (28) je připojen druhý rozvaděč (25) vzduchu.
12. 13. Dvoustupňová aktivační čistírna podle bodů 8 až 10, vyznačující se tím, že aerační systém je tvořen kompresorem (21) spojeným s trojcestným elektroventilem (30) pro střídavé spínání rozvaděčů (24) a (25) vzduchu.
13. 14. Dvoustupňová aktivační čistírna podle bodů 8, 9 a 11 až 13, vyznačující se tím, že v akumulační nádrži (1) je umístěn hladinový snímač (9) blokovací hladiny (29) pro zablokování provzdušňování této akumulační nádrže (1) a havarijní snímač (8) pro zvukovou a světelnou signalizaci.
14. 15. Dvoustupňová aktivační čistírna podle bodů 8 až 14, vyznačující se tím, že v dosazovací nádrži (15) je umístěno vzduchové čerpadlo (18) plovoucích nečistot, aktivované pouze po dobu pro vzdušňo vání akumulační nádrže (1).
15. 16. Dvoustupňová aktivační čistírna podle bodů 8 až 15, vyznačující se tím, že provzdušňovací zařízení (20), je tvořeno vzduchovým čerpadlem, jehož výtlačná trubka má uzavřený výtok.