CZ20001573A3

CZ20001573A3 - Způsob denitrifikace odpadních vod

Info

Publication number: CZ20001573A3
Application number: CZ20001573A
Authority: CZ
Inventors: Maximilian Högl
Original assignee: Süd-Chemie AG
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2002-02-13
Also published as: DK1030821T3; HUP0004608A3; PL340327A1; AU1558299A; EP1030821A1; PL192740B1; HU225518B1; EP1030821B1; HUP0004608A2; CZ293484B6; ATE204556T1; SI20265A; WO1999023038A1

Description

Způsob denitrifikace odpadních vod

Oblast techniky

Vynález se týká denitrifikace odpadních vod v čeřícím zařízení obsahujícím předčeřící nádrž s přítokem, biologický čeřící stupeň a dosazovací nádrž s odtokem.

Dosavadní stav techniky

V čeřících zařízeních známé konstrukce se odpadní voda obsahující surový kal vede nejdříve do předčeřící nádťže, přičemž před předčeřící nádrř jsou obvykle předřazeny česlovna, pákový mechanismus a usazovák písku. V předčeřící nádrži se normálně provádí jen mechanické odkalování.

Z předčeřovací nádrže teče voda spolu s neodloučenou částí surového kalu do biologického čeřícího stupně, který může být například vytvořen jako aktivační nádrž. Při tom se odpadní voda míchá s aktivovaným kalem a provzdušňuje . Kyslík nezbytný pro biologické odbourání se vnáší pomocí zavzdušftovacího zařízení. Odpadní voda se čisti pomocí kalu aktivovaného mikroorganismy, přičemž se jímají organické látky obsažené v odpadní vodě a rozdělují se v různé složky popřípadě se převádí na sedimentujíčí biomasu. V aktivační nádrži se vedle odstťanění sloučeniny uhlíku pomocí nitrifikačních mikroorganismů, přítomných v aktivovaném kalu (nitrifikantů) dosáhne oxidace nitridu amonného na nitrodusičnan. Při čištění odpadní vody denitrifikací se dosatečně redukuje nitrodusičnan a nitrodusitan na plynný dusík, což se stane buď v aktivační nádrži nebo v předřazené zvláštní denitrifikační nádrži, která se může provozovat jako aktivační nádrž.

Z aktivační nádrže teče směs odpadní vody a kalu do dosazovací nádrže, ve které se odděluje aktivovaný kal od čiětěné odpadní vody. Kal usazený v usazovací nádrži se vede zpět jako vratný kal do aktivační nádrže, zatím co čištěná odpadní voda odtéká do sběrače odpadních vod. Vzhledem k tomu, že se množství aktivovaného kalu při biologickýžch procesech zvětšuje, odstraňuje se jeho přírůstek jako přebytečný kal.

Tento stav techniky je blíže vysvětlen v Arbeitsblatt A 131 z února 1991, Regelwerk Abwasser-Abfall, ,DK 628356:628.32.001.2/083/ Bemessung von einstufigen Belebungsanlagen ab 5.000 Einwohnerwerten.

Podle zákonných předpisů se musí veškerý obsah dusíku čištěné odpadní vody, zavedené do sběrače odpadních vod , omezit maximálně na 18g/litr. Tento minimální požadavek se může dodržet pouze pomocí cílené minimalizace dusíku denitrifikací. Pod denitrifikací se rozumí biologická minimalizace dusíku z dusitanu (NO2-N) a/nebo dusičnanu (NO3-N) na elementární dusík.

Tato zákonem předepsaná minimalizace se mohla dosud dosáhnout pouzem pomocí nákladných denitrifikačních opatření.

Tak se musela v aktivační nádrži předřadit denitrifikační nádrž, ve které se spolu směšovala přitékající odpadní voda s vratným kalem z dosazovací nádrže a voda z dosazovací nádrže, obsahující dusičnan , bez vnášení kyslíku, takže se aktivovaný kal musel při anoxiekých podmínkách a s cirkulací bez vnášení kyslíku udržovat ve vznosu. Předpokladem pro předřatenou denitrifikaci bylo, aby se vraceni dimenzovalo tak, aby se

odvádělo zpět dostatečné množsatví nitrodusičnanu. Jestliže se předřazená denitrifikace prováděl v nádrži , tak byla pro oddělení aktivační nádrže od aerobního podílu nitrifikace nezbytná vestavba přepážek.

Při simultánní denitrifikaci se střídaly zóny obsahující kyslík (nitrifikace) a anoxické zóny (denitrifikace) prostorově bez pevného oddělení aktivační nádrže, což vyžaduje zvětšení kapacity aktivační nádrže. Aktivační nádrž se simutání denitrifikací byly mnohokrát vytvořeny jako cirkulační nádrže. Přívod kyslíku bylo při tom nutné přizpůsobit spotřebě kyslíku, aby vznikly přiměřen+ veké zóny obsahující kyslík a prosté kyslíku, aby se dosáhla požadovaná nitrifikace popřípadě denitrifikace, což bylo možné pouze pomocí nákladné kontroly procesu.

Při přerušované denitrifikaci se střídá nitrifikace a denitrifikace časově v jediné nádrži. Při střídavé denitrifikaci se denitrifikace a nitrifikace provádí ve dvou nádržích, které se za tím účelem provozují střídavě. Zvětšení podílu denitrifikace bylo možné jen maximnálně na 50%.

Se zvětšujícím se objemem anoxické denitrifikační nádrže na celou aktivační nádrž se muselo proto prodloužit stárnutí kalu.

Vynález si klade za základní úlohu dát k dispozici způsob denitrifikace dpadních vod, který umožňuje bez denitrifikace minimalizovat dusík až na hodnotu 18 mg/litr nebo méně, přičemž se používají stávající díly zařízení a sníží se unvestiční náklady popřípadě se stávající zařízení mohou konstrukčně přizpůsobit bez velkého nákladu.

Podstata vynálezu

Vynález je založen na myšlénce zavádět nitrifikační vodu z dosazovací nádrže zpět do předčeřící nádržea denitrifikaci provádět z co největší

• · části v předčeřící nádrži, která až dosud měla jen funkci mechanického odlučování kalu. Denitrifikace se podporuje zpětným zaváděním přebytečného kalu z biologického čeřícího zařízení.

Předmětem vynálezu je tedy způsob denitrifikace odpadních vod v čeřícím zařízení, obsahujícím nejméně jeden biologický čeřící stupeň a nejméně jednu dosazovací nádrž, jehož podstata spočívá v tom, že se nitrifikovaná odpadní voda z dosazovací nádrže zavádí spolu s přebytečným kalem z biologického čeřícího stupně a směsí kalu z předčeřící nádrže zpět do přítoku k předčeřící nádrži.

Při jedné formě peovedení způsobu podle vynálezu se jako čeřící stupeň (jedno nebo dvoustupňový) používá aktivační nádrž. Ale také se místo aktivační nádrže nebo aktivačních nádrží nebo spolu s aktivační nádrží nebo aktivačními nádržemi může použít jedna nebo několik vrstev biologického filtru. U biologického filtru jsou mikroorganismy v koloniích na povrchu materiálu nosiče. Odpadní voda, která se má čistit se potom zavádí například zpět přes filtrační náplň z materiálu porostlého koloniemi mikroorganismů ve věži.

Podobně může čeřící stupeň mít biofiltr, na kterém jsOu mikroorganismy usazeny v koloních. Dále se mohou v biologickém čeřícím stupni používat speciální provedení výše uvedených systémů, jako například rotační vrstvy biologického filtru, kotoučové ponorné tělíska nebo podobně. Tyto a další formy provedení biologických čeřících stupňů jsou odborníkovi z této oblasti běžné.

Tak se také mohou používat tak zvané SBR-reaktory, které současně splňují funkci aktivační nádrže a dosazovací nádrže.

Dále se biologický čeřící stupeň podle jednoho provedení podle vynálezu provozuje jako diskontinuální biologický systém, který může také .zastávat funkci mechanického čištění. Biologický stupeň a dosazovací nádrž se při tom sdružují aprovozují se sekvenčně. Při tom se biologický reaktor jednou sekvenčně provzdušňuje popřípadě promícává a provozuje se jako biologický systém, a potom se používá pro mechanické oddělování mikroorganismů od vyčeřené odpadní vody sedimentací.

Vrácné množství nitrifikované odpadní vody z dosazovací nádrže se udržuje pomocí přípustného hydraulického zatížení zařízení. Množství, které se vrací, se může nastavit pomocí regulovatelného čerpadla a řídícího obvodu tak, aby součet přitékajícího množství a zpět zaváděného množství poskytlo pžadovanou hodnotu. V případě deštivého počasí se množství, které se vrací, snižuje tak dlouho pokud se nedosáhne hydrauická hodnota zařízení. Při 100% hydrauické kapacitě už nedochází k žádnému vracení. Hydraulické pořetížení zařízení při deštivém počasí tedy není možné.

Množství nitrifikační odpadní vody, které se vrací zpět, je s výhodou při suchém počasí nejméně asi 50 %, s výhodou nejméně asi 100 %;obvzláště s výhodou je možství, které se vrací , asi 150 až 400 %.

Množství přebytečnéhokalu z biologického čeřícího stupně, které se vrací a směsi kalu z předčeřící nádrže se s výhodou nastaví tak,aby hladina kalu v předčeřící nádrži byla minimálně 10 cm až maximálně 100 cm, obvzáště výhodně asi 40 až 70 cm- v závislosti na stávajícím předčeřícím systému (podlouhlá nádrž nebo kulatá nádržú, jakož i odpovídajícím provedení (hloubka nádrže a hydraulika). Při vyšší hladině kalu mlže docházet k odhánění kalu. Horní mez se tedy udržuje pomocí odhánění kalu z předčeření. Maximálně vrácené množství při využití hydraulické kapacity je asi 500 %.

V předčeřící nádrži je tedy směs kalu, sestávající z primárního kalu (surového kalu) a přebytečného kalu ( biomasa z biologického čeřícího stupně). Část této směsi kalu se z předčeření zavádí opět k přítoku předčeření, takže vznikne okruh kalu, pomoví něhož se může udržet stáří aktivního kalu.

Pod pojmem stáří kalu se rozumí podíl aktivní biomasy v aktivním kalu (při použití aktivační nádrže jako biologického stupně čeření), odpovídající obecnému vzorci :

TSbb x Vbb

Qůs x TSoS + Q x TS_e t_s = stáří kalu ve dnech (d)

TSbb = obsah sušiny v aktivaci (kg/m³)

Vbb = objem aktivační nádrže (m³)

Qůs ⁼ odtažené množství pebytečného kalu (m³)

TSůs = obsah sušiny přebytečného kalu (kg/m³)

Q = odtékající množství vody (m³)

TS_e - obsah suspenze ( odfiltrovatelné látky) v odtoku z čeřícího zařízení (kg/m³)

Jinak běžný oddělený odtah primárního kalu z předčeřící nádrže z přebytečného kalu z biologického čeřícího stupně se provádí ve formě směsi kalů z pedčeřící nádrže.

Předčeření má dvojí funkci, a sice mechanické předčeření a denitri fikační biologický čistící stupeň.

Ί

4·· 4· 444

Přebytčný kal z biologického čistícího stupně se používá jako bioaa, zatím co surová odpadní voda a primární kal se používají jako donory kyslíku.

Zpravidla se dosáhne upíná enidenitrifikace vrácené vody obsahující dusičnany. Jesliže se v předčeřícím stupni,nedosáhne úplné denitrifikace, může se u aktivačních nádrží bez problému eliminovat obsah zbývajícího dusičnanu pomcí velmi malého předřazeného denitrifikačního stupně (oddělení od biologického čeřícího stupně.)

Pří průměrném, zpět vraceném množství nitrifikovné odpadní vody 150 % se mohlo dáshnout 150 % eliminace dusíku z 29,4 na 9,4 mg/litr ( 68 %). takže se bez problému mohl dodržet minimální požadavek 18 mg/litr.

S výhodou se způob podle vynálezu provádí tak, že se poměr hmotnosti mezi přebytečným kalem z biologického čeřícího stupně a směsi kalu z předčeřící nádrže nastaví asi na 10:10 až 10:90, s výhodou asi na 30:70 až 70:30. nejvýhodněji asi na 50:50.

Denitrifikace se provádí s výhodou s aerobními mikroorganismy, štěpícími uhlohydráty, bílkoviny a/nebo tuky.

S výhodou se denitrifikace provádí při hodnotách pH v rozmezí asi ,6,0 až 10, zejména pak asi 7 až 8. Při malém poměru C/N. to znamená při nedostatku uhlíku se může v oblasti přítoku biologického čeřícího stupně u aktivačního zařízení uspořádat neprovzdušňovaná oblast jako další stupeň denitrifikace. Dále se tento poměr může zvýšit přívodem vnějšího zdroje C. poměr C/N by neměl být menší než 2:1, s výhodou by neměl být menší než 5:1. Poměr C/N se měří jako BSB5, vztaženo na nitrodusičnan, který se přepočítá na N.

Stáří kalu odpovídá nejméně 24 hodinám;tento se skládá z obsahu sušiny a sumy přírůstku mikroorganismů odbourávajících C.

Vždy podle druhu systému, použitého v biologickém čeřícím stupni, se může nitrifikovná odpadní voda odtahovat od přítoku nebo odtoku dočeření a vracet zpět do předčeření. Jestliže se biologický čeřící stupeň ( jedno nebo dvoustupňový ) provozuje s aktivační nádrží (způsob s aktivovaným kalem), tak se nitrifikovaná odpadní voda ( obsahující dusičnany) po mechanickém oddělení aktivního kalu odtahuje od nitrifikované odpadní vody v odtoku po čeření. Jestliže se používá systém s filtračními vrstvami jako biologický čeřící stupeň (jedno nebo dvoustupňový), tak se odtah nitrifikované odpadní vody může odvádět v přítoku k dosazovací nádrži, neboť ve filtrační vrstvě nebo filtračních vrstvách odpadá menší množství kalu a tedy se vrací zpět menší množství .kalu. Předběžná sedimentace v dosazovací nádrži není proto za těchto okolností nutná.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je dále blíže vysvětlen pomocí výkresu. Obr. představuje blokové,schéma.

Příklady provedení

U uvedeného příkladu provedení se odpadní voda vede do předčeřící nádrže 2 . Odpadní voda obsahuje 100 m³/d surového kalu s koncentrací sušiny 6 %. Do předčeřící nádrže 2 se přes vedení 11 vrací zpět nitrifikovaná odpadní voda z dosazovací nádrže 8. v množství 52.000 m³/d do předčeřící nádrže _2 ;poměr refluxu je 150 %. Nitrifikovaná odpadbí voda

• ·· • a • 4 • · má hodnotu pH 8. Dále se vedením 13 vrací zpět přebytečný kal (aktivovaný kal) z dosazovací nádrže 8 v množství 200 m³/d. Koncentrace kalu je 3 % vztaženo na sušinu, hodnota pH je 7,1. Na výstupu z předčeřící nádrže 2_se přes vedení 4 vede zpět směs surového kalu a přebytečného kalu (nyní 100m³/d v koncentraci 6 %, vztaženo na sušinu). Směs kalu má hodnotu pH 6,8. Předčeřící nádrž _2 se provozuje za anoxických podmínek, přičemž obsah nitrodusičnanu odpadní vody, obsahující dusičnany se z 15 mg/litr sníží na <1 mg/litr. Část směsi kalu (200 m³/d;hodnota pH 6,8) se odtahuje přes vedení _3 a může se po dalším zpracování (vyhnívání, odvodnění) používat jako čeřící kal pro hospodářství.

Maximálně denitrifikovamá odpadní voda se vede přes vedení 5. do aktivační nádrže 6 a směšuje se s kalem, který je v ní obsažen. Do aktivační nádrže 6_ se zavádí vzduch, takže dochází k nitraci , přičemž obsah nitrodusičnanu se zvýší z < 1 mg/litr na 9,4 mg/litr. Přes vedení 7 teče směs odpadní vody s kalem do dosazovací nádrže 8. , ve které dochází k rozdělení na odpadní vodu, obsahující dusičnan a aktivní kal. Větší část (52.000 m³/d) odpadní vody, obsahující dusičnan se vede zpět přes vedení 9 a 11 do předčeřící nádrže .2.. Menší část (3 5.000m³/d) odpovídá přitékajícímu množství odpadní vody, obsahující dusičnany se vede přes vedení 10 do sběrače odpadních vod.

Část kalu refluxu (6,55 m³/d) se vrací zpět přes vedení 12 do aktivační nádrže 6 , jiná část se vede jako přebytečný kal přes vedení (200 m³/d, hodnota pH 7,1) do předčeřící nádrže L_ ··· (7¼ - /57J • 9 · · • 9 · 9 · · • 9 9 9 · 9 9 9

9 9 9

999 9« 999

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob denitrifikace odpadních vod v čeřícícm zařízení , obsahujícím nejméně jednu předčeřící nádrž (2) s přítokem, nejméně jeden biologický čeřící stupeň (6) a nejméně jednu dosazovací nádrž (8), vyzná č u j í c í s e t í m, že se nitrifikovaná odpadní voda z dosazovací nádrže (8) popřípadě jejího přítoku nebo odtoku spolu s přebytečným kalem z biologického čeřícího stupně (6) a směsí kalu z předčeřící nádrže (2) vrací zpět do přítoku k předčeřící nádržím (2) a předčeřící nádrž (2) má dvojí funkci mechanického předčeření a denitrifikačního biologického čistícího stupně.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačují í se tím, že se jako biologický čeřící stupeň (6) používá aktivační nádrž.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že biologický čeřící stupeň (6) má nejméně jednu vrstvu biologického filtru, rotační vrstvu biologického filtru, kotoučové ponorné těleso a/nebo biofiltr, popřípadě spolu s nejméně jednou aktivační nádrží.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako biologický čeřící stupeň (6) používá SBR-reaktor.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že se jako biologický čeřící stupeň (6) používá diskontinjuálně provozovaný biologický systém, který může současně vykonávat funkci mechanického čištění (dosazovací nádrž) • ·· «

• ·

Φ · V 9

9 9 9 9 99

9 9 9 9

9 9 9 9 9

9 9 9 9

999 99 999
6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se t í m, že vracené množství denitrifikovaných odpadních vod je minimálně 50%, s výhodou minimálně asi 100% množství přítoku.
7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, v y ýz n a č u j í c í se t í m, že se hladina kalu z v předčeřící nádrži (2) nastaví asi na 10 až 100 cm, s výhodou asi 40 až 70 g (vztaženo na předčeřící systém),
8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se t í m, že Se hmotnostní poměr mezi přebytečným kalem z biologického čeřícího stupně (6) a směsi kalu z předčeřící nádrže (2) nastaví asi na 30:10 až 10:10, s výhodou asi na 10:70 až 70:30, nejvýhodněji asi na 50:50.
9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se t í ni, že se denitrifikace provádí s aerobními mikroorganismy štěpícími uhlohydráty, bílkoviny a tuky.
10. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se t í m, že se denitrifikace provádí při hodnotách pH v rozmezí asi 6,0 až 10, s výhodou asi 7 maž 8.
11. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se t í m, že se při nízkém poměru C/N v oblasti přítoku biologického čeřícího stupně uspořádá neprovzdušftovaná oblast jako další denitrifikační stupeň doplněný externím zdrojem uhlíku.