Zariadenie na biologické čistenie odpadových vôd

Číslo patentu: U 4470

Dátum: 04.05.2006

Autori: Rusin Jan, Jarabinsky Vladimir

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka zariadenia na biologické čistenia odpadových vôd z malých lokálnych zdrojov znečistenia.Čistiame odpadových vôd (ČOV) biologickou cestou využívajú aktivovaný kal, čo je zmes rôznych baktérií a drobných mikroorganizmov. Tento kal potrebuje pre svoj život živiny obsiahnuté v odpadových vodách a odoberaním týchto živín odpadové vody čistí. Aktivačný (čistiaci) proces je možný len pri neustálom okysličovaní, ktoré je spravidla riešené vháňaním vzduchu do aktivačnej nádrže.Na čistenie odpadových vôd sa používajú jednak mikroorganizmy pevne prichytené k podkladu vo forme rôznych systémov bioñltrov a biokontaktorov, ktoré sú realizované ako biologické rotory s rôznym spôsobom konštrukčného riešenia a to napr. biodisky zo stočených dierovaných hadíc, ktoré sú opisané v CS 257 847, v EP 198 451 a v DE 2 919 221. Tieto môžu byt prepojené s krytom hriadeľa, ako napr. v PCT WO 81/00101.Za kombináciu medzi jednoduchými biokontaktorrni opisanými napr. vo FR 2 235 090 a biodiskami vytvorenými z hadíc možno považovať riešenie podľa CS 271 819, ktoré je rovnake s EP 339 907, kde sú biokontaktné plochy zväčšené o vnútornú a vonkajšiu plochu hadicových segmentov s väčším priemerom, do ktorých môžu byt vsunuté ďalšie rúrky s menším priemerom, prípadne aj riešenie uvedené v GB č. 2 197 308 a EP č. 301 237 A 2.Veľkou nevýhodou všetkých týchto riešení je ich vysoká technická náročnosť na rotujúce disky, ktoré otáčąiú veľké množstvá hmoty, s čím je spojená aj vysoká energetická náročnosť. Navyše, tieto zariadenia majú dosť vysokú poruchovosť, čo má za následok častú odstávku ČOV a vysoké servisné náklady.Ďalším druhom sú ČOV s aktivačným systémom s kalom vo vznášaní (vo fluidnej vrstve), kde sú vločky kalu premiešavané s odpadovou vodou a vzduchom.Doteraz známe aktivačné ČOV s kalom vo vznášani sa dajú rozdeliť na systémy s kontinuálnym prietokom odpadových vôd aktivačnou nádržou a na systémy sdiskontinuálnym prietokom.Pri tomto spôsobe čistenia, opísanom napr. v patente SK 281 134 (totožnom s PCT/SE 92/00797) sa jedná o ČOV s dikontinuálnym prietokom, kde sa odpadové vody privádzajú do vyrovnávacej nádrže a z nej sa postupne prečerpávajú do aktivačnej nádrže. Po vyčistení vody sa aktivačný proces preruší, t. j. zastaví sa prevzdušňovanie a prípadné premiešavanie vody v aktivačnej nádrži a po odstredení kalu sa vyčistená voda odčerpá do odpadu. Potom sa opäť spúšťa aktivačná nádrž a opísaný cyklus sa opakuje. V porovnani s kontinuálnym čistením nie je potrebná separačná (dosadzovacia) nádrž.Veľkou nevýhodou tohto spôsobu čistenia je však to, že je obťažné dosiahnut - najmä pri malých domových čistiarňach - prevádzkovú disciplínu, tzn. prerušenie nátoku počas odčerpávania vyčistenej vody. Niekedy si riešenie vyžaduje existenciu prečerpávacej nádrže. Nevýhodou sú aj veľmi vysoké nároky spojené s riadením prevádzky ČOV.Pri systémoch s kontinuálnym nátokom, ako napr. v riešení opísanom v CS AO č. 228 208, je čistiareň odpadových vôd tvorené dvoma nádržami. V jednej nádrži je nad denitrifikačným priestorom vytvorený separačný priestor a v druhej nádrži je vytvorený aktivačný priestor. separačnýpriestor je od denitrífikačného priestoru oddelený šikmou deliacou stenou a prepojený s nim prostrednictvom kalového odvodu.Nevýhodou takéhoto riešenia je potreba použitia dvoch nádrží, v pripade ich oddeleného umiestnenia je to aj veľká priestorová náročnosť. Nevýhodou je aj skutočnosť, že chýba aeróbne čistenie.né známe zariadenie na nítriñkáciu a denitriñkáciu organických látok v odpadovej vode podľa CS AO č. 248 616 je riešené tak, že aktivačný priestor je rozdelený priehradkou na prevzdušňovanú a neprevzdušňovanú časť. Priehradka čiastočne alebo úplne vystupuje nad hladinu vody a pri dne nádrže vytvára štrbinu.Zariadenie je veľmi jednoduché, ale nemá separačnú časť a chýba jej anaeróbne predčistenie, bez ktorého sa nedá dosiahnut kvalitné vyčistenie odpadových vôd.Domové Čistiarne sú používané zväčša osobami ekonomicky zabezpečenými, preferujúcimi modemý životný štýl. Konštrukčné nedostatky však vedú k výraznému zhoršeniu funkčnosti väčšiny opísaných čistiamí. Aby boli dostatočne funkčné vyžadujú neprimerane vysoké nároky na starostlivosť a prevádzkový dozor. Výsledkom týchto okolnosti je potom pomeme vysoká nestabilita prevádzky malých domových ČOV a následne nedostatočná účinnost čistiaceho procesu.V súčasnosti používané technológie čistenia odpadových vôd z malých lokálnych zdrojov znečistenia síce zabezpečujú základné potreby ich prečistenia (kontakt surových odpadových vôd s aktivovaným kalom, oddelenie biologického kalu od vyčistenej vody, kompenzácia rovnomernosti látkového a hydraulického zaťaženia), avšak doterajší stav techniky nerieši a neriadi kvalitatívny charakter a vlastnosti biomasy aktivovaného kalu. Vyplýva to najmä z mimoriadne vysokej citlivosti týchto malých čistiarenských jednotiek na vysoko premenlivý a nestabilný charakter surových odpadových vôd, ako aj z častých zmien štruktúry a vlastností biomasy aktivovaného kalu, výsledkom čoho je často sekundárne zhoršenie kvality vyčistených odpadových vôd.Vo všeobecnosti sú v praxi technické a technologické riešenia, ktoré sa výraznejšie sústreďujú buď na- stavebnú prevádzkovú stabilitu objektu biologickej jednotky ČOV s nedostatočnou technologickou prevádzkovou kapacitou, alebo na- technologickú prevádzkovú kapacitu objektu biologickej jednotky ČOV s nedostatočnou stavebnou prevádzkovou stabilitou, prípadne na- nízku predajnú cenu objektu biologickej jednotky ČOV na úkor jej spoľahlivosti a funkčnosti.Z technologického hľadiska v súčasnosti dostupné technológie na čistenie odpadových vôd z malých lokálnych zdrojov znečistenia sú pripravené na elimináciu organického znečistenia, čiastočnú elimináciu dusíka a minimâlnu elimináciu fosforu, pričom základné požiadavky na kvalitu vyčistených vôd určuje platná legislatíva.Na záver je potrebné uviesť, že vychádzajúc z reálnych potrieb čistenia odpadových vôd z malých lokálnych zdrojov znečistenia čistiarenský objekt pre takýto zdroj znečistenia musi mat vysokú prevádzkovú stabilitu a musi obsahovat technické a technologické prvky, ktoré cielene eliminujú výkyvy a riadia správanie sa biocenózy (štruktúry) aktivovaného kalu a minimalizujú tak požiadavky na prevádzkovú starostlivosť a dlhodobo preukazujú potrebnú účinnosť čistenia.Cieľom predloženého technického riešenia je eliminovanie prípadne aspoň minimalizovanie nevýhod doterajšíchzariadeni na čistenie odpadových vôd a splnenie doteraz chýbajúcich požiadaviek.Zariadenie na biologické čistenie odpadových vôd podľa predloženého technického riešenia pozostáva z nádrže,obsahujúcej aktivačný priestor, rozdelený na prevzdušňovanú a neprevzdušňovanú časť, separačný priestor, prítok odpadovej vody, odtok vyčístenej vody, aspoň jedno čerpadlo na prečerpávanie aktivovaného kalu a aspoň jeden prevzdušňovaci element, spojený s rozdeľovačom tlakového vzduchu, a krytu. Podstata technického riešenia spočíva V tom, že aktivačný priestor, vybavený prítokom odpadovej vody, je rozdelený na primámy aktivačný priestor a aeračný aktivačný priestor deliacim prvkom pod uhlom 40 až 89 °, vzhľadom na vodorovnú rovinu. Deliaci prvok nad dnom aktivačného priestoru vytvára štrbinu veľkosti 3 až 50 cm a v homej časti končí nad prevádzkovou hladinou vody a pod homou hranou separačného priestoru, vybaveného odtokom vyčistenej vody. Prevzdušňovací element,spojený s rozdeľovačom tlakového vzduchu, je umiestnený na dne aeračného aktivačného priestoru, za štrbinou vytvorenou deliacim prvkom, vo vzdialenosti zabezpečujúcej prenikanie vzduchu len do aeračného aktivačného priestoru a zabraňujúcej jeho prenikanie do primárneho aktivačného priestoru. Čerpadlo na prečerpávanie zahusteného aktivovaného kalu do primárneho aktivačného priestoru je umiestnené v spodnej časti separačného priestoru.Deliacim prvkom môže byt rovná deliaca stena umiestnená šikmo pod príslušným uhlom alebo deliaca stena aspoň raz lomená, v dolnej časti umiestnená pod príslušným uhlom a v homej časti kolmá na prevádzkovú hladinu vody.Zariadenie na čistenie odpadových vôd podľa predloženého technického riešenia umožňuje jednoduchšie prevádzkovanie čistiaceho procesu. Rozdeľuje aktivačný (čistiaci) priestor na dva funkčné priestory - primámy a aeračný - pričom proces čistenia prebieha v oboch priestoroch,čo umožňuje zmenšiť celkový objem zariadenia.Konštrukcia deliaceho prvku a charakter jeho umiestnenia v aktivačnom priestore vytvárajú špeciálne hydraulické podmienky v primámom aktivačnom priestore, v dôsledku ktorých dochádza k žiaducej selekcii splaškov - rozdeleniu nečistôt v splaškoch na usaditeľné, už schopné byt rozkladané aktivovaným kalom a neusaditeľné resp. ťažko usaditeľné (napr. tuky), vyžadujúee si dlhšiu zdržnú dobu v homej časti primámeho aktivačného priestoru, a to až do doby, ked sú schopné klesnúť do spodnej časti a byť spracované aktivovaným kalom. V prípade spenenia obsahu v primárnom aktivačnom priestore výškový rozdiel medzi deliacim prvkom a stenou separačného priestoru zabrañuje pretečeniu peny do separačného priestoru a znečisteniu už vyčistenej vody. Vyústenie výtlaku čerpadla(potrubia) na privádzanie aktivovaného kalu zo separačného priestoru na hladinu vody v primámej aktivačnej zóne zabezpečuje priebežné rozbíjanie ťažko usaditeľných nečistôt na povrchu vody, čím zabraňuje ich usadeniu a stuhnutiu na stenách zariadenia a eliminuje tak potrebu ich namáhavého odstraňovania.Skutočnosť, že funkčne prepojenie priestorov Čistiarne sa nachádza v jej spodnej časti umožňuje odoberanie nadbytočného kalu z ktorejkoľvek jej častí, pričom hladina pri odkalovaní klesá rovnomerne vo všetkých priestoroch.Charakter štrbiny a poloha prevzdušňovacieho elementu zabezpečujú riadenú selekciu natekajúcich splaškov, bez prítomnosti vzduchu, vzájomným pôsobením vynúteného prietoku splaškov a aktivovaného kalu cez štrbinu, a následne vlastný proces čistenia, prebiehajúci v aeračnom aktivačnom priestore za spolupôsobenia vzduchu z prevzdušňovacieho elementu.Vzdialenosť prevzdušňovacieho elementu od štrbiny,zabezpečujúca prenikanie vzduchu len do aeračnćho aktivačného priestoru a zabraňujúca jeho prenikanie do primámeho aktivačného priestoru, sa nastavuje podľa rozmerov nádrže a veľkosti štrbiny.Nie zanedbateľnou výhodou je aj skutočnosť, že teleso zariadenia - nádrž - môže byt vyrobená odstredivým liatím,čo minímalizuje možné porušenie celistvosti jej stien v miestach spojov a pozitívne tak vplýva na jej prevádzkovú spoľahlivosť. Teleso zariadenia (nádrž) môže mať tvar valca, zrezaného kužeľa alebo zrezaného ihlana, pričom tvary zrezaného kužeľa alebo ihlana sú výhodné z hľadiska prepravy (telesá sa dajú do seba zasunúť, v dôsledku čoho sa ich zmestí viac na ložnú plochu prepravného prostriedku).Prehľad obrázkov na výkresochZariadenie na biologické čistenie odpadových vôd podľa technického riešenia je znázornená na priložených výkresoch, kde na obr. l je priečny rez telesom zariadenia s deliacim prvkom vo forme rowiej deliacej steny, na obr. 2 je priečny rez telesom zariadenia s deliacim prvkom vo forme jedenkrát zalomenej deliacej steny a na obr. 3 je priečny rez telesom zariadenia v tvare zrezaného kužeľa s deliacim prvkom vo forme rovnej deliacej steny a so separačným priestorom vytvoreným samostatnou nádržou.Príklady uskutočnenia technického riešenia Príklad lZariadenie na biologické čistenie odpadových vôd podľa obr. 1 pozostáva z telesa 10 zariadenia (nádrže), separačného priestoru 3, deliaceho prvku 6, čerpadla 7 na recirkuláciu aktivovaného kalu, prevzdušňovacieho elementu 8,vzduchového rozvádzača 13 na rozvod tlakového vzduchu,prívodu 14 tlakového vzduchu od dúchadla. Okrem toho zariadenie obsahuje - ako štandardné súčasti - časový rozvádzač, kryt, nadstavec ako aj gumovć tesnenia, ktoré nie sú znázomené.Teleso 10 zariadenia (nádrž v tvare valca) má výškou cca 1700 mm a priemer cca 1500 mm, je výhodne vyrobené odstredivým liatím za štandardných podmienok, s hrúbkou steny min. 6 mm. Na vonkajšej strane je vybavené priečnymi navzájom rovnobežnými rebrami (neznázomené). Vo vnútomej stene telesa 10 zariadenia sú vytvarovanć dva páry drážok (neznázomené) do jedného páru drážok je zasunutá separačná nádrž, vytvárajúca separačný priestor 3 s odtokom 5 vyčistenej vody. separačný priestor je výhodne vyrobený taktiež ako nádrž odstredivým liatím, hrúbka steny je cca 6 mm a k telesu 10 zariadenia je pripevnená tak,že je zasunutá do drážok a je zaistená nerezovými vrutmi. Je otvorená V homej aj v dolnej časti, pričom v dolnej časti je umiestnené čerpadlo 7 (tu mamutie čerpadlo so zabezpečeným prívodom vzduchu, prechádzajúce cez separačný priestor 3 až nad prevádzkovú hladinu 11 vody), uchytené v držiakoch.V druhom páre drážok je osadený deliaci prvok 6, ktorý je takisto zaistený nerezovými vrutmi. Deliaci prvok 6 je tvorený stenou, ktorá má tvar časti elipsy a hrúbku 4 až6 mm (podľa druhu materiálu) a pod uhlom ot 83 ° (vzhľadom na vodorovnú rovinu dna) rozdeľuje aktivačný priestor na primámy aktivačný priestor 1, do ktorého ústi prítok 4 splaškovej vody, a na aeračný aktivačný priestor 2 a nad dnom vytvára 200 mm štrbinu 9. Homá hrana deliacej steny je 100 mm nad prevádzkovou hladinou 11 vody a 125 mm od homej hrany 12 separačnćho priestoru. V prípade, keď deliaca stena končí nad úrovňou vyústenia čerpadla 7, má v homej časti otvor na jeho vsunutie. V stanovenej vzdialenosti od štrbiny 9 (tu 155 mm) je vytvarovaný aspoň jeden držiak prevzdušňovacieho elementu 8, vyrobeného z polypropylénovej rúry s aeračnou membránou, ktorý je napojený hadicou na vzduchový rozvádzač 13.V stene telesa 10 zariadenia sú zaliate matice (neznázomené) na uchytenie držiakov hadíc rozvodu vzduchu. Dno nádrže môže byť známym spôsobom spevnené.Ostatné, tu nespomenuté, súčasti zariadenia na biologické čistenie odpadovej body sú jednak odbomíkom v odbore všeobecne známe a jednak vyplývajú z príslušných právnych predpisov (noriem).Cez prítok sa splašková voda dostane do primárneho aktivačného priestoru, kde po usadení usaditeľného podielu dochádza k jeho prvému kontaktu s aktivovaným kalom bez prítomnosti vzduchu. Vynúteným prietokom usaditeľného podielu splaškov a aktivovaného kalu cez štrbinu prostredníctvom prevzidušňovacieho elementu sa splašky a aktivovaný kal dostávajú do aeračného aktivačného priestoru, kde dochádza k vlasmému biologickému čisteniu splaškov za prítomnosti vzduchu a premiešavania obsahu aeračného aktivačného priestoru.Kalová zmes je v priebehu čistiaceho procesu vytláčaná do separačného priestoru, kde dochádza k oddeleniu vyčistenej vody od aktivovaného kalu. Vyčistená voda je cez odtok potrubím odvádzaná mimo objekt zariadenia. Zahustený aktivovaný kal je ako vratný kal čerpadlom prečerpávaný (recirkulovaný) do primárneho aktivačného priestoru, a celý čistiaci proces sa opakuje.Ťažko usaditeľné zložky splaškov zostávajú na hladine vody, kde sú rozdrobované vratným kalom a časom aj tieto zložky klesnú a dochádza k ich spracovaniu (rozloženiu) aktivovaným kalom.Zariadenie na čistenie odpadových vôd znázomené na obr. 2 sa od zariadenia v príklade 1 líši tým, že deliaci prvok 6 je tvorený jedenkrát lomenou deliacou stenou, ktorá je umiestnená v dolnej časti pod uhlom 46 °, V homej časti je kolmá na prevádzkovú hladinu 11 vody a veľkost štrbiny 9 je 250 mm. Homá hrana deliacej steny je 85 mm nad prevádzkovou hladinou 11 vody.Zariadenie na čistenie odpadových vôd znázomené na obr. 3 sa od zariadenia V príklade l líši tým, že teleso 10 zariadenia je tvorené nádržou v tvare zrezaného kužeľa s priemerom V dolnej časti cca 1200 mm a v homej časti cca 1500 mm. Separačný priestor je vytvorený samostatnou separačnou nádržou, ktoráje zložená z dvoch častí zo zrezaného kužeľa a dvoch štvorbokých zrezaných ihlanov a V telese ll) zariadenia je zaistená nerezovými vrutmi.Zariadenie na biologické čistenie odpadových vôd je možné využiť všade tam, kde je potrebne čistiť odpadovévody, výhodne je však najmä pre malé lokálne zdroje znečistenia (domové čistiame odpadových vôd).1. Zariadenie na biologické čistenie odpadových vôd,pozostávajúce z nádrže a krytu, kde nádrž obsahuje aktivačný priestor, separačný priestor, prítok splaškových vody, odtok vyčistenej vody, aspoň jedno čerpadlo na prečerpávanie aktivovaného kalu a aspoň jeden prevzdušňovací element spojený s rozdeľovačom tlakového vzduchu, v y značuj úce sa tým,že aktivačnýpriestoąvybavený prítokom (4) splaškovej vody, je rozdelený na primárny aktivačný priestor (1) a aeračný aktivačný priestor(2) deliacim prvkom (6) pod uhlom (ot) 40 až 89 °, vzhľadom na vodorovnú rovinu, tak, že deliaci prvok (6) nad dnom aktivačného priestoru vytvára štrbinu (9) veľkosti 3 až 50 cm a v hornej časti končí nad prevádzkovou hladinou(l l) vody a súčasne pod homou hranou (12) separačného priestoru (3), vybaveného odtokom (5) vyčistenej vody,pričom prevzdušňovací element (8), spojený so vzduchovým rozvádzačom (13) tlakového vzduchu, je umiestnený na dne aeračného aktivačného priestoru (2) za štrbinou (9) vo vzdialenosti zabezpečujúcej prenikanie vzduchu len do aeračného aktivačného priestoru (2) a čerpadlo (7), na prečerpávanie zahusteného aktivovaného kalu do primámeho aktivačného priestoru (l), je umiestnene v spodnej časti separačného priestoru (3).2. Zariadenie podľa nároku l, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že deliacim prvkom (6) je aspoň raz lomená deliaca stena, v homej časti kolmá na prevádzkovú hladinu

MPK / Značky

MPK: C02F 3/12

Značky: zariadenie, biologické, čistenie, odpadových

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-u4470-zariadenie-na-biologicke-cistenie-odpadovych-vod.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zariadenie na biologické čistenie odpadových vôd</a>

Podobne patenty