CZ2003948A3 - Způsob a zařízení pro úpravu odpadní vody se zvýšenou redukcí pevných látek - Google Patents

Description

Předkládaný vynález se týká způsobu a zařízení pro úpravu vodného odpadu s navržením zlepšené úpravy vodného odpadu. Vynález se zejména týká způsobů a zařízení využívájících zlepšenou funkci, snadnost provozování a techniky provzdušňování pro zajištění zlepšení při úpravě vodného odpadu.

Dosavadní stav techniky

Předkládaná přihláška vynálezu odvozuje svoji prioritu z US prozatímní přihlášky pořadového čísla 60/238,878, jejíž celý obsah je tímto začleněn do této přihlášky prostřednictvím odkazu.

V současnosti procesy, používané v zařízeních pro úpravu odpadní vody, vycházejí z tradičních postupů, které spotřebovávají energii, materiály a práci v relativně velkých množstvích současně s rozsáhlým použitím pozemků. Vysoké náklady, sdružené s tradičními způsoby ošetření odpadních vod, jsou způsobeny úpravou, manipulací a monitorováním všech součástí toku odpadní vody s vybavením, jako jsou kromě jiných čerpadla, dmýchala, vzduchové kompresory, shrnovače, filtry, chemické prostředky, teplo, tlaky, koagulanty, vločkovací činidla, srážecí činidla a vysoušení. V tradičních systémech pro úpravu odpadní vody je odpadní voda ošetřována s využitím postupu s velkou spotřebou energie. Tyto postupy zahrnují, ale nejsou omezeny na procesy aerobního vyhnívání, anaerobního vyhnívání, zahušťování kalů a vysoušení tuhých

• · ·« Φ· • · · · • · · · φ · • · · ·· φ· látek. Následky, spojené s těmito úpravami, představují přibližně 85 % rozpočtu na provozní energii zařízení.

V typickém vstupním proudu odpadní vody, který je podrobován úpravě odpadní vody, je 99,9 % z celého toku odpadní vody voda a přibližně 0,1 % jsou organické, anorganické a rozpuštěné tuhé látky. Obvyklý proud vstupní odpadní vody rovněž obsahuje živiny v různých koncentracích. Živiny v toku odpadní vody, které je třeba odstranit, mají nároky na spotřebu kyslíku, které pro dosažení rozkladu musejí být naplněny. V průmyslu je tato potřeba kyslíku označována jako biochemická spotřeba kyslíku (BOD). Z přibližně 0,1 % tuhých látek je kolem 10 % až 20 % usaditelné tuhé látky obsahující přibližně 35 % z BOD. Zbývajících 65 % z BOD je obsaženo v rozpuštěné části organické hmoty městského odpadu. Viz obr. 13.

V systémech pro manipulaci s tuhými látkami (kaly) v tradičních zařízeních pro úpravu odpadních vod, je energie na zpracování spotřebovávána pro redukci organické hmoty vyhníváním na úroveň kolem 50% zmenšení objemu, přičemž zbývajících 50 % objemových organické hmoty je likvidováno s pomocí množství prostředků, jako jsou například, ale bez omezení likvidace ukládáním do země, zpopelnění a rozptyl na zem. To má za následek vydávání další energie a nákladů pro zpracování tuhých látek. Bylo by tedy výhodné mít systém a způsob, které by vyloučily většinu z nároků na spotřebu pro likvidaci organické hmoty.

Cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob pro úpravu vodného odpadu obsahujícího organickou hmotu a chemikálie.

• fc fc fcfc • fcfc • · • » fcfc fc Λ fcfcfc * • * • fc · » fc fcfc·* «· · • · ·

Dalším cílem předkládaného vynálezu je použít proces aktivovaného kalu s opětovným oběhem v upravovači zóně a s

větší účinností provzdušňování pro snížení doby a energie, potřebných pro rozklad organické hmoty.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je podstatně omezit likvidaci organické hmoty ve formě odpadního aktivního kalu (WAS), která je záměrným odstraňováním organických usazených tuhých látek ze systému, a tudíž omezit úsilí a náklady na zařízení pro manipulaci s tuhými látkami.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob pro úpravu vodného odpadu, který obsahuje vysoké koncentrace živin průmyslového typu.

Ještě jiným cílem předkládaného vynálezu je ₁₅ upravování městského odpadu, který má obvyklé koncentrace s chemickou spotřebou kyslíku (COD), BOD, čpavku a fosforu.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je upravování průmyslového silně znečištěného odpadu, který má vysoké koncentrace úrovní COD, BOD, čpavku a fosforu, které lze obvykle nalézt v odpadech živočišného původu.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob pro předběžnou úpravu odpadní vody za zařízeních přímo v místě, jaká mohou být v průmyslových výrobách nebo jako jsou zařízení pro živočišné odpady.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je využít účinný, recirkulační provzdušňovací systém (RCAS), který zajišéuje kombinaci provzdušnění, míchání, homogenizace a rozmělňování, který je dokonalejší a dosažitelnější než běžné provzdušňovací systémy.

• · ····

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob s možností snazšího návrhu, provozu, konstrukce, spuštění, správy, rozšíření a údržby, než je možné u běžných systémů pro úpravu odpadu.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob s možností snazšího přizpůsobení pro změny v podmínkách zpracování a průtoku a s možností snazší automatizace, monitorování a řízení, než je možné u běžných systémů pro úpravu odpadu.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které ve srovnání s nároky podobných zařízení pro úpravu odpadních vody využívají celkově menší základnu (plochu pozemku), než je tomu u běžných zařízení pro úpravu odpadních vod.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které jsou ekonomičtější na provoz, než běžné systémy pro úpravu odpadních vod.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které jsou levnější pro zkonstruování a provozování, než běžné systémy pro úpravu odpadních vod.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které zvyšují schopnost zpracovatelských nádob upravovat větší množství odpadní vody v provzdušňovacích nádržích tím, že nejsou omezeny povrchovou plochou dna nádoby pro umístění difuzérů, pokud se týká schopnosti zajistit intenzivní provzdušňování.

• ·

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které zajišťují podstatně zvýšený součinitel rozpadu (k_d) .

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, který zvětšují střední dobu setrvání buněk (MCRT) nad dobu u běžných systému pro úpravu odpadu, čímž zajišťují zvýšenou destrukci těkavých tuhých látek a následně zmenšené úsilí na manipulací s tuhými látkami.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které umožňují dosažení vysoce flexibilního rozsahu poměru živin ku mikroorganismům (F/M), nad a pod rozsahy tohoto poměru u běžných systémů pro úpravu odpadu.

Ještě dalším cílem navrhnout zařízení a způsob, předkládaného vynálezu je které zmenšují náklady na spuštění, což zahrnuje, ale není omezeno na rychlejší zvyšování koncentrace do kapaliny přimíšených, suspendovaných tuhých látek (MLSS), nižší náklady na energii pro úvodní spuštění a zmenšené náklady na dopravu zakvašeného kalu, čímž se dosáhne konstrukční průtokové kapacity se zvýšenou účinností.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které využívají nádoby kuželovým tvarem dna pro typ reakčního systému s postupným dávkováním během podmínek spouštění pro rychlejší úvodní spuštění zařízení.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které využívají nádoby kuželovým • · · · • · ·· · 9 · · ···· · · · · • ·Φ· · ···« · • · ··· · · · · · · · • · · ···· · «· · · · · · · tvarem dna pro typ reakčního systému s postupným dávkováním, což umožňuje rychlý růst mikro-kolonií následně po podmínkách, které přerušily proces, tak, aby rychle narostly mikroorganismy, které se obnoví z podmínek přerušení.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout úpravnu, která obsahuje méně zařízení a procesů pro úpravu odpadních vod na požadovanou kvalitu vytékajícího proudu, než běžné systémy pro úpravu odpadních vod.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení, které odděluje tuhé látky od kapaliny prostřednictvím čeření (čištění usazováním) bez nutnosti použití zařízení pro stírání, prohrabování nebo kartáčování v čeřících kádích.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení, které působí jako zóna pro zachycení tuhých látek, která zahrnuje, ale není omezena na čeřící kádě, filtrační struktury a případné systémy pro terciární úpravu, které dále zachycují organickou hmotu a které vrací organickou hmotu do aerobních zón pro pokračující vyhnívání tuhých látek.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení, které snižuje celkový obsah dusíku v odpadním toku prostřednictvím oxidace organického dusíku na stabilnější sloučeninu dusičnanu, která je potom redukována v odpadním toku prostřednictvím denitrifikačního procesu.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení, které snižuje celkový obsah fosforu v odpadním toku prostřednictvím vyhnívání mikroorganismy a použitím pro růst nových buněk při rozkladu organické hmoty.

•999 »· ·· • · · ·· ·999 • · · • · · • · ·

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout způsob úpravy, který je zaměřen na zóny a ne na nádoby.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout systém s konstrukcí, která se přizpůsobuje specifickému průtoku a specifickému postupu úpravy.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je využít toroidního vířivého působení systému RCAS pro omezení množství patogenních organismů v odpadní vodě.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout zařízení a způsob, které umožňují chemickou oxidaci vodného roztoku.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout prostředky pro homogenizaci kolonie mikroorganismů a substrátu, který kolonie spotřebovává.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu zajistit dělení velkých shluků mikroorganismů na menší shluky mikroorganismů.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je zajistit, že celý shluk mikroorganismů, včetně středu, zůstane aerobní.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je zajistit vysokou koncentraci rozpuštěného kyslíku v aerobním procesu.

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je navrhnout alternativu k ceně a k potřebě lagun na odpadní vodu.

• · • · · · ·· ·· * · · ► · · · · • · · • · ·

Ještě dalším cílem předkládaného vynálezu je překonat nedostatky známých systémů a způsobů pro úpravu odpadních vod.

Podstata vynálezu

Za účelem reprezentování využití a schopností předkládaného vynálezu je příkladně uváděn nezpracovaný tok městské odpadní vody jako vodný odpad, který má být upraven. Provedení zařízení a způsobů podle předkládaného vynálezu ale mohou být realizována pro úpravu nej různější odpadů.

Termín provzdušnění tak, jak je používán v této přihlášce předkládaného vynálezu, označuje přidávání sekundárního toku tekutiny (kapaliny nebo plynu) do primárního toku tekutiny (kapaliny nebo plynu).

Předkládaný vynález může upravovat organickou hmotu odpadní vody vyvářením intenzivního provzdušňování prostřednictvím RCAS (recirkulační provzdušňovací systém) , který zajišťuje zvýšené účinnosti přenosu kyslíku, což má za následek zvýšené rychlostí odběru kyslíku mikroorganismy a působení, rozmělňování a homogenizování organické hmoty, způsobující v podstatě 100% vyhnívání organické hmoty. To je podstatně účinnější využití zpracovatelské energie ve srovnání s tradičními postupy úpravy s využitím tradičního provzdušňování, jako je difúzní provzdušňování. Předkládaný vynález rovněž omezuje nebo zcela vynechává mnoho tradičních zařízení, spotřebovávajících energii, jako je vybavení pro primární čeření, vybavení pro anaerobní vyhnívání, vybavení pro aerobní vyhnívání, laguny pro primární úpravu, spalovací pece a přidružené vybavení, vybavení pro zahušťování kalů a vybavení pro transport kalů.

» 4« •·4 « • · ♦ 4

4 »4 · · * 4 « ·

4· ·· • ·

444

Předkládaný vynález umožňuje účinnější a úplnější vyhnívání organické hmoty v odpadní vodě. Části organické hmoty v odpadní vodě s celkovým BOD jsou upravovávány v první aerobní reakční zóně a druhé aerobní reakční zóně prostřednictvím využití provzdušňování a v anaerobní upravovači zóně a anoxické selekční zóně, kde je odpadní voda udržována ve stavu, ve kterém vodné prostředí neobsahuje dostatek rozpuštěného molekulárního kyslíku pro snadné dýchání mikroorganismů, což může být rovněž nazýváno stavem kyslíkové nedostatečnosti. Tento stav kyslíkové nedostatečnosti obecně označuje prostředí, ve kterém je přitom chemicky vázaný kyslík, například v podobě dusičnanu. Agresivní vyhnívání organické hmoty je prováděno v zónách anaerobního čeření, první aerobní reakční zóně, v anoxické selekční zóně a druhé aerobní reakční zóně.

Podle jednoho provedení předkládaného vynálezu je navržen způsob úpravy vodného roztoku, obsahujícího odpad, který zahrnuje kroky:

přivádění vstupního toku odpadní vody do anaerobní upravovači zóny, ve které se recirkulují, míchají a udržují v suspenzi všechny vodné tuhé látky;

přivádění v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek s nízkou úrovní kyslíku z anoxické selekční zóny do anaerobní upravovači zóny pro udržení nízké úrovně rozpuštěného kyslíku v anaerobní upravovači zóně;

přivádění výstupního toku z anaerobní upravovači zóny do první aerobní reakční zóny, přičemž výtok z anaerobní upravovači zóny se míchá v první aerobní reakční zóně s vraceným aktivovaným kalem z čeřící zóny, přičemž obsah první aerobní reakční zóny se recirkuluje a provzdušňuje, a přičemž

····

• · ·· ·· usaditelné tuhé látky, přítomné v obsahu první aerobní reakční zóny, se frakcionují, čímž se rozkládají a okysličují tuhé látky a další organická hmota a akumulují se netečné tuhé látky;

vypouštění akumulovaných netečných tuhých látek z první aerobní reakční zóny;

přivádění výtoku vodného roztoku z první aerobní reakční zóny do anoxické selekční zóny, přičemž tento vodný roztok se v anoxické selekční zóně recirkuluje a míchá;

převedení první části vodného roztoku z anoxické selekční zóny, odpovídající v kapalině přimíchaným suspendovaným tuhým látkám s nízkou úrovní kyslíku, do anaerobní upravovači zóny a druhé části vodného roztoku z anoxické selekční zóny do druhé aerobní reakční zóny;

recirkulování a provzdušňování vodného roztoku, obsaženého v druhé aerobní reakční zóně, přičemž se usaditelné tuhé látky frakcionují, čímž se rozkládají a okysličují suspendované tuhé látky a další organická hmota;

přivádění první části vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny do první aerobní reakční zóny;

přivádění druhé části vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny do čeřící zóny pro usazení nebo oddělení tuhých látek z vodného roztoku v ní obsaženém;

přivádění usazených nebo oddělených tuhých látek z čeřící zóny, odpovídajících vracenému aktivovanému kalu, do první aerobní reakční zóny;

přivádění vodného roztoku z čeřící zóny do filtrační zóny pro usazení nebo oddělení tuhých látek z vodného roztoku přiváděného do této zóny; a převádění kapalné části výtoku filtrační zóny do

• ··· • φ φφφφ • ··· vypouštěcí nádrže a části výtoku filtrační zóny, tvořené usazenými nebo oddělenými tuhými látkami, do proudu vstupní odpadní vody pro opětovné zpracování.

Podle dalšího provedení předkládaného vynálezu je navržen způsob biologické úpravy vodného roztoku, obsahujícího odpad, pro redukci organického materiálu, dusíku a fosforu, který zahrnuje kroky:

přivádění vstupního toku odpadní vody, který obsahuje mikroorganismy, do anaerobní upravovači zóny, ve které se recirkulují, míchají a udržují v suspenzi všechny vodné tuhé látky, přičemž se provádí první fáze nadbytečné absorpce fosforu prostřednictvím regulace toku v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek s nízkou úrovní kyslíku z anoxícké selekční zóny do anaerobní upravovači zóny pro udržení nízké úrovně rozpuštěného kyslíku v anaerobní upravovači zóně;

přivádění výstupního toku z anaerobní upravovači zóny do první aerobní reakční zóny, přičemž výtok z anaerobní upravovači zóny se míchá v první aerobní reakční zóně s vraceným aktivovaným kalem, přijímaným z čeřící zóny, přičemž obsah první aerobní reakční zóny se recirkuluje a provzdušňuje, a přičemž probíhá nitrifikace a usadítelné tuhé látky, přítomné v obsahu první aerobní reakční zóny, se frakcionují, čímž se rozkládají a okysličují suspendované tuhé látky a další organická hmota společně se zlepšením druhé fáze nadbytečné absorpce fosforu a s akumulací netečných tuhých látek;

vypouštění akumulovaných netečných tuhých látek z první aerobní reakční zóny;

přivádění výtoku vodného roztoku z první aerobní

0

0 0

0 0 • 000 reakční zóny do anoxické selekční zóny, přičemž tento vodný roztok se v anoxické selekční zóně recirkuluje a míchá, a vyvolání existence prostředí s nízkým obsahem kyslíku v anoxické selekční zóně, takže probíhá denitrifikace a uvolňování biologického fosforu společně se spotřebováváním organické hmoty obsažené ve vodném roztoku;

převedení první části vodného roztoku z anoxické selekční zóny, odpovídající v kapalině přimíchaným suspendovaným tuhým látkám s nízkou úrovní kyslíku, do anaerobní upravovači zóny a druhé části vodného roztoku z anoxické selekční zóny do druhé aerobní reakční zóny, přičemž alespoň tato druhá část vodného roztoku z anoxické selekční zóny je bohatá na mikroorganismy a živiny;

recirkulování a provzdušňování vodného roztoku, obsaženého v druhé aerobní reakční zóně, přičemž probíhá nitrifikace a usaditelné tuhé látky se frakcionují a rozmělňují, čímž se rozkládají a okysličují suspendované tuhé látky a další organická hmota, a navíc se zlepšuje druhá fáze nadbytečné absorpce fosforu, což má za následek spotřebu velkého množství fosforu mikroorganismy;

přivádění první části vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny do první aerobní reakční zóny;

přivádění druhé částí vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny do čeřící zóny pro usazení nebo oddělení tuhých látek z vodného roztoku v ní obsaženém;

přivádění usazených nebo oddělených tuhých látek z čeřící zóny do první aerobní reakční zóny jako vracený aktivovaný kal;

přivádění vodného roztoku z čeřící zóny do filtrační zóny pro usazení nebo oddělení tuhých látek z vodného roztoku ·

• · · · * 999 přiváděného do této zóny; a převádění kapalné části výtoku filtrační zóny do vypouštěcí nádrže a části výtoku filtrační zóny, tvořené usazenými nebo oddělenými tuhými látkami, do proudu vstupní odpadní vody pro opětovné zpracování.

Podle dalšího provedení předkládaný vynález navrhuje zařízeni pro úpravu vodného roztoku, obsahujícího odpad, které zahrnuj e:

anaerobní upravovači zónu kapalinově spojenou se ⁰ vstupem, přičemž tato anaerobní upravovači zóna přijímá vstupní tok odpadní vody skrz vstup, anaerobní upravovači zóna recirkuluje odpadní vodu v ní obsaženou, takže všechny vodné tuhé látky jsou udržovány v suspenzi, anaerobní upravovači zóna přijímá tok v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek s nízkou úrovní kyslíku z anoxické selekční zóny pro udržení nízké úrovně rozpuštěného kyslíku v anaerobní upravovači zóně;

první aerobní reakční zónu kapalinově spojenou s anaerobní upravovači zónou, přičemž tato první aerobní ⁰ reakční zóna přijímá výtok z anaerobní upravovači zóny, který je míchán s vraceným aktivovaným kalem, přijímaným z čeřící zóny, přičemž obsah první aerobní reakční zóny je recirkulován a provzdušňován a přičemž usaditelné tuhé látky jsou frakcionovány, čímž jsou rozkládány a okysličovány 5 suspendované tuhé látky a další organická hmota, první aerobní reakční zóna akumuluje netečné tuhé látky, přičemž tyto akumulované netečné tuhé látky jsou vypouštěny z první aerobní reakční zóny;

anoxickou selekční zónu kapalinově spojenou s anaerobní ⁰ upravovači zónou a s první aerobní reakční zónou, přičemž

9

999 9 ·* *♦ » · · * · · 9 9 * 9 9 9 * · 9 9

9· 9 99 9 •9 9

9 9

9 9

99 tato anoxická selekční zóna přijímá výtok vodného roztoku z první aerobní reakční zóny, přičemž vodný roztok v anoxické selekční zóně je recirkulován a míchán, a přičemž první část vodného roztoku z anoxické selekční zóny, odpovídající v kapalině přimíchaným suspendovaným tuhým látkám s nízkou úrovní kyslíku, je přiváděna do anaerobní upravovači zóny;

druhou aerobní reakční zónu kapalinově spojenou s anoxickou selekční zónou a s první aerobní reakční zónou, přičemž tato druhá aerobní reakční zóna přij ímá druhou část vodného roztoku z anoxické selekční zóny, přičemž vodný roztok v druhé aerobní reakční zóně je recirkulován a provzdušňován, přičemž jsou frakcionovány usadítelné tuhé látky, a přičemž první část vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny je přiváděna do první aerobní reakční zóny;

čeřící zónu kapalinově spojenou s druhou aerobní reakční zónou a s první aerobní reakční zónou, přičemž tato čeřící zóna přijímá druhou část vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny, přičemž dochází k usazování nebo oddělování a zachycení tuhých látek z vodného roztoku v této čeřící zóně, a přičemž usazené tuhé látky, odpovídající vracenému aktivovanému kalu, jsou přiváděny do první aerobní reakční zóny; a filtrační zónu kapalinově spojenou s čeřící zónou, se vstupem a s výstupem, přičemž tato filtrační zóna přijímá výtok z čeřící zóny pro oddělení tuhých látek od kapalné části obsahu čeřící zóny, přičemž první část obsahu filtrační zóny, která odpovídá vytékající kapalině, je přiváděna do výstupu a druhá část obsahu filtrační zóny, která odpovídá odděleným tuhým látkám, je přiváděna do vstupu a je míchána se vstupním tokem odpadní vody pro opětovné zpracování.

·» ·'♦ totototo * ··♦ * · · · • · · to · • to

Tyto a další cíle, znaky a výhody předkládaného vynálezu budou poněkud lépe zřejmé po pročtení následujícího detailního popisu výhodných provedení ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l znázorňuje graf ilustrující relativní koncentrace biohmoty, rozpustných organických živin a celkovou spotřebu kyslíku vzhledem k době různých procesů pro úpravu odpadní vody;

Obr. 2	znázorňuje graf	ilustrující rychlost přeměny
	látek vzhledem	k	poměru F/M	(živiny ku
	mikroorganismům)	v	procesech	pro úpravu
	odpadní vody;
Obr. 3	znázorňuje tabulku	ilustruj ící	srovnávací

data pro různé systémy pro úpravu odpadní vody ;

Obr.4 znázorňuje schematicky rozvržení zařízení s osmi nádobami podle výhodného provedení předkládaného vynálezu, ilustrující pružný průtok, nitrifikaci, denitrifikaci a redukci fosforu;

Obr. 5 znázorňuje schematicky rozvržení zařízení s osmi nádobami podle alternativního provedení předkládaného vynálezu;

Obr.6 znázorňuje schematicky rozvržení zařízení se sedmi nádobami podle alternativního provedení předkládaného vynálezu, ilustrující brzděný průtok, nitrifikaci a denitrifikaci;

*· ·♦ • :: : :

• · ·♦· · · · · « * * · · · * a ·· *· ·♦ ·· ·· ·«··

Obr. 8 předkládaného specifické znázorňuje schematicky rozvržení zařízení se šesti nádobami podle alternativního provedení vynálezu, ilustrující průtokové charakteristiky brzděného průtoku a nitrifikace;

znázorňuje schematicky rozvržení zařízení s osmi nádobami podle alternativního provedení vynálezu, ilustrující průtokové charakteristiky stupňového plnění, nitrifikace, denitrifikace a redukce fosforu;

předkládaného specifické znázorňuje schematicky rozvržení zařízení se sedmi nádobami podle alternativního provedení vynálezu, ilustrující průtokové charakteristiky plnění, nitrifikace a předkládaného specifické stupňového denitrifikace;

předkládaného specifické

Obr.10 znázorňuje schematicky rozvržení zařízení se sedmí nádobami podle alternativního provedení vynálezu, ilustrující průtokové charakteristiky stupňového plnění a nitrifikace;

Obr.11 znázorňuje schematicky systém pro úpravu odpadní vody, sestavený z množství upravovačích zón, z nichž každá zahrnuje množství nádob;

Obr.12 znázorňuje schematicky strukturu nádoby podle předkládaného vynálezu, včetně blokového schématu zóny;

4

4

444

• · 4 4 4 ·

·*

« ··»·

Obr.13 ilustruje složení tuhých látek v neupravované vstupní kapalině pro běžnou městskou odpadní vodu ;

Obr.14 znázorňuje cyklus dusíku pro odpadní vodu;

Obr.15 je schematickou ilustrací recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS) s případným přemostěním provzdušňovacího zařízení;

Obr.16 znázorňuje graf ilustrující 30 minutové usazování tuhých látek vzhledem k MCRT (střední doba setrvání buněk) ;

Obr.17 ilustruje jak je vypočítáván součinitel rozpadu k_d vzhledem k MCRT a poměru F/M; a

Obr.18 znázorňuje zj ilustrovaného spoj enou s zachycených zpracování.

ednodušenou reprezentaci procesu na obr. 5 s filtrační zónou čeřícími nádobami pro vracení tuhých látek pro opětovné

Příklady provedení vynálezu

Úprava chemického a biologického vodného odpadu může být prováděna prostřednictvím využití a realizace způsobu a zařízení podle předkládaného vynálezu. Předkládaný vynález čistí vodné odpady ve vodném roztoku prostřednictvím různých striktně aerobních metod úpravy a kombinacemi metod úpravy, jako je aerobní biologický rozklad, biologické okysličování, chemické okysličování a fyzikální separace tuhých látek. Předkládaný vynález je účinné ve svém využití aerobních metod úpravy tím, že dosahuje snížení závislosti na chemických • * · ♦ 4 ·· «· • · · · • · · · • · »·· • 4 · ♦ · 44 ♦· ·♦ * · *

4 444 • · · • 9 4 « ·· ·« prostředcích pro odstranění živin. Tyto postupy probíhají v různých fázích stabilizace během procesu úpravy.

Přibližné úrovně výkonnosti (vstupní kapalina vzhledem k výstupní kapalině) během procesu úpravy podle předkládaného vynálezu jsou následující:

Redukce 90 % až 99,5 % koncentrací celkové BOD (biochemická spotřeba kyslíku) vstupní kapaliny prostřednictvím okysličování a následného gravitačního usazování.

Redukce organického dusíku prostřednictvím okysličování na nejprve čpavek, za druhé dusitan a za třetí dusičnan.

Redukce 95 % až 99 % koncentrací dusíku v čpavku vstupní kapaliny prostřednictvím nitrifikace.

Prostřednictvím denitrifikace redukce 50 % až 99,5 % koncentrací dusíku v dusitanech a dusičnanech, které byly výsledkem procesu nitrifikace, uváděného výše.

Redukce 90 % až 99,5 % celkových koncentrací fosforu vstupní kapaliny prostřednictvím nadbytečné absorpce fosforu ( P) .

Destrukce až 99,5 % koncentrací všech organických suspendovaných tuhých látek prostřednictvím intenzivního okysličování.

Následující popis vysvětluje procesy podle předkládaného vynálezu, které dosahují těchto úrovní výkonnosti, jak vodné roztoky postupují z jedné zpracovatelské zóny do další zpracovatelské zóny pro úpravu. Konstrukce předkládaného vynálezu upřednostňuje celkovou dobu «4 • * 4 • 9 4 • 444 <

• 4 44 * * 4 444 * 4 ·

• 4 •4 4 hydraulického zadržení pro okysličení živin ve zpracovatelských zónách v rozsahu od kolem 4 do 8 hodin.

Výkonnost procesu

Úprava chemické a organické hmoty, která probíhá jak je vodný odpad stabilizován prostřednictvím buď okysličování nebo biologickými prostředky. Stabilizace je vlastně skupina procesů. Například při úpravě městské odpadní vody je stabilizace čpavku, který je konvertován na plynný dusík, proces zahrnující několik kroků. Čpavek (NH₃) je biologicky okysličován na dusitan (NO₂) a potom je organicky stabilizován na dusičnan (N0₃) . Následující a poslední fáze je známá je denitrifikace. Jakmile je této fáze dosaženo, je přítomnost kyslíku redukována na velmi nízké úrovně a kyslík v základní vazbě v podobě NO₃ je využit pro dýchání, zatímco plynný dusík (N₂) je uvolňován do atmosféry.

Další formou úpravy je okysličování chemických sloučenin, které se provádí provzdušňováním. Rekce probíhající z okysličování způsobuje, že chemický prvek nebo sloučenina ztrácí elektrony. Tato ztráta elektronů způsobuje, že prvek nebo sloučenina je stabilnější.

Biologická úprava je jedním z nejdůležitějších kroků při zpracování městské odpadní vody a stručné vysvětlení této úpravy je užitečné pro pochopení předkládaného vynálezu a jeho zařízení a způsobů. Během biologické úpravy mikroorganismy konzumují, konvertují nebo spotřebovávají živiny (BOD) v odpadní vodě. Tyto živiny mohou být biodegradovatelné organické nebo chemické povahy. S tradičními systémy fyzikální úprava nezpracované odpadní vody usazováním a likvidováním odstraňuje pouze kolem 35 % BOD v ·* AAAA • ♦ A

«Α » A » A

ΑΑΑ *· AA ¹ A A * A A A · důsledku vysokého procentního obsahu (kolem 65 % z BOD) BOD, obsaženého v neusadítelných a rozpuštěných tuhých látkách obsažených v odpadech. Předkládaný vynález využívá úpravu aerobního vyhnívání prostřednictvím metody úpravou suspendovaného růstu pro zpracováním veškerého BOD ve vodném roztoku na úrovně 95% nebo většího odstranění.

Existují dva typy tuhých látek v kapalných odpadech: 1) organické a 2) anorganické. Anorganické tuhé látky se nenarušují nebo nerozkládají biologickou úpravou. Tudíž jak se anorganické a netečné tuhé látky začínají akumulovat ve zpracovatelském systému, mělo by proběhnout odstranění nebo likvidace těchto netečných tuhých látek. Tato likvidace je nastavena na předem stanovený poměr koncentrací netečných tuhých látek k organickým tuhým látkám. Protože procentní velikost obsahů anorganických nebo netečných tuhých látek ve většině typů městských odpadních vod je malá v porovnání s celým zatížením tuhými látkami vstupujícími do systému, může být časový rámec pro likvidaci netečných tuhých látek v rozsahu v podstatě mezi 90 dny a 360 dny nebo více. Obsah organických tuhých látek v proudu typického městského odpadu tvoří přibližně 70 % až 85 % tuhých látek v odpadní vodě. Kolem 80 % až 85 % z těchto tuhých látek jsou obvykle rozpuštěné tuhé látky a nejsou usaditelné, ale 15 % až 20 % z těchto tuhých látek je usadítelných. Tyto usaditelné tuhé látky ale jsou rozmělňovány během recirkulačního procesu každé z aerobních zpracovatelských zón, použitých podle předkládaného vynálezu, což umožňuje jejich snazší spotřebu mikroorganismy.

Toto rozmělňování zlepšuje způsob úpravy aerobním vyhníváním podle předkládaného vynálezu prostřednictvím • to • to · ♦ · · • tototo • to ·· ·* to « • ··· to · • « ·* ···· * to • · • · ·· ·· umožnění koloniím mikroorganismů a usaditelným tuhým látkám, aby byly homogenizovány. Tato homogenizace usaditelných tuhých látek způsobuje, že veškerý živný substrát se stává téměř rozpuštěnými tuhými látkami, což umožňuje snazší spotřebu koloniemi mikroorganismů.

Jak shluk kolonií mikroorganismů prochází skrz RCAS systém podle předkládaného vynálezu, jsou části velkého shluku rozdělovány do částí menších shluků. Redukce velkosti shluků pomáhá při spotřebovávání substrátů koloniemi ⁰ mikroorganismů prostřednictvím zvětšení povrchové plochy shluků a dosažením mnohem těsnějšího kontaktu s potřebnými živinami a kyslíkem.

Vyhnívání substrátu s koloniemi mikroorganismů probíhá se zvýšenou rychlostí, když kolonie mikroorganismů zůstanou aerobní v celém svém obsahu. RCAS systém zvětšuje vyhnívání substrátu prostřednictvím udržování kolonií mikroorganismů v rozdělených malých shlucích tak, aby se udržel aerobní stav ve středu těchto shluků. Jak se shluky stávají menší, koncentrace rozpuštěného kyslíku uvnitř aerobní zóny je snadno přístupná pro střed shluků. To rovněž umožňuje, aby uvnitř aerobní zóny byla udržována vysoká koncentrace rozpuštěného kyslíku.

Zpracování a systém úpravy aerobním vyhníváním podle předkládaného vynálezu jsou zajišťovány žijícími systémy, které se opírají o smíšeno biologickou kulturu pro rozrušování organických odpadů. systém úpravy aerobním vyhníváním podle předkládaného vynálezu roste a udržuje v suspenzi velkou populaci ne-fotosyntetických mikroorganismů, ₀ to jest biohmoty, která spotřebovává organický odpad. Za podmínek aerobního vyhnívání jsou redukované organické »· »· •» » · « · * · · · · »♦* ♦ ··· · · · · « • · · · . a » *· »a aa • ·· · sloučeniny okysličovány na koncové produkty oxid uhličitý a vodu.

Růst a přežívání ne-fotosyntetických mikroorganismů závisí na schopnosti mikroorganismů získat energii prostřednictvím látkové přeměny organické hmoty. Tradiční proces aerobní úpravy má za následek úplnou látkovou přeměnu a syntézu organické hmoty, což vytváří biologický růst ve velkých množstvích, která musejí být odstraňována ze systému pro udržení procesu takovým, aby se nestal biologicky přetíženým, se současným kompromisem v kvalitě výstupní kapaliny. Předkládaný vynález využívá úpravu úplným aerobním vyhníváním biohmoty, u které je prostředí mikroorganismů udržováno zcela vpravo v endogenní respirační fázi podle obr. 2 prostřednictvím řízení a vyrovnávání poměru F/M (živiny ku mikroorganismům; v rozsahu od 0,05 do 0,80) a dodávání kyslíku. To má za následek nejen úplnou látkovou přeměnu a syntézu organické hmoty, ale rovněž podstatnou redukci biologických tuhých látek na konci procesu.

Dalším znakem předkládaného vynálezu je použití nitrifikačního cyklu pro konverzi velkých množství organického dusíku na čpavek, čpavku na dusitan a dusitanu na dusičnan. Dusičnan je potom denitrifikován s uvolňováním dusíku do atmosféry, což má za následek redukci celkového obsahu dusíku v odpadním toku.

Ještě dalším znakem předkládaného vynálezu je spotřeba fosforu, vstupujícího do systému, prostřednictvím mikroorganismů jako zdroje živin pro vytváření buněčných stěn a růst nových buněk během období vysokých koncentrací kyslíku, jako například období, ke kterým dochází v aerobních reakčních zónách.

·* ··«· « · ¹ ** «· • · · * · · « • · * * ···· · • ··< « · · > ··· X * * · · · · · · ¹ ·· ·· · · φφ *

Na obr. 1 je znázorněna charakteristická křivka růstu mikroorganismů, kde relativní koncentrace biohmoty (na vertikální ose) je vynesena jako funkce času (na horizontální ose. Po krátké časové periodě pro adaptaci na nové prostředí mikroorganismy spotřebovávají organickou hmotu a reprodukují binární štěpení, exponenciálně zvyšující počet životaschopných buněk a biohmoty v tomto živném prostředí. To je log růstová fáze, znázorněná v části nejvíce vlevo na grafu podle obr. 1. Rychlost látkové přeměny v log růstové fázi je omezena jak schopností mikroorganismů zpracovávat organickou hmotu tak i množstvím rozpuštěného kyslíku dostupného mikroorganismům pro dýchání (respiraci).

Klesající růstová fáze, znázorněná na obr. 1, je způsobena zvýšením nedostatku organické hmoty potřebné pro růst mikroorganismů. V této klesající růstové fázi se rychlost reprodukce mikroorganismů snižuje. Růst mikroorganismů v klesající růstové fázi je funkcí jak koncentrace mikroorganismů tak i koncentrace růst-omezující organické hmoty.

Klesající růstová fáze je následována ustálenou fází. V ustálené fázi koncentrace biohmoty dosahuje maximální hodnoty a nízká koncentrace zbývající organické hmoty podstatně limituje rychlost růstu biohmoty, která se stává relativně konstantní.

Endogenní respirační fáze následuje po ustálené fázi. V endogenní respirační fázi životaschopné mikroorganismy soupeří o malé množství organické hmoty, která je ještě v odpadní vodě, která prochází úpravou. Případně ₃q také dochází k vyhladovění mikroorganismů, takže rychlost vymírání překračuje rychlost reprodukce. Koncentrace biohmoty »9 99tt ««

9 9

9 » • ΦΦΦ Φ * Φ ΦΦ ··

Φ Φ *

Φ · ί·» • 9 9 • ® »

ΦΦ ΦΦ ve vodném roztoku se tudíž zmenšuje během endogenní respirační fáze. V předkládaném vynálezu je endogenní respirace (ER) řízena tak, že rychlost vymírání mikroorganismů je stejná jako rychlost růstu mikroorganismů, jak je ověřováno prostřednictvím koncentrace v kapalině suspendovaných tuhých látek (MLSS) , která je udržována na konstantní koncentraci vzhledem ke kritériím zpracování.

Úprava odpadní vody podle předkládaného vynálezu bude nyní popsána poněkud detailněji. V předkládaném vynálezu proces úpravy odpadní vody probíhá ve třech fázích, kterými jsou:

(1) Aerobní vyhnívání biologické hmoty pro spotřebování organického dopadu, které zahrnuje, ale není omezeno na, redukce veškerého organického dusíku a veškerého fosforu;

(2) Zachycování tuhých látek v zóně řečení a usazování; a (3) Opětovná úprava zachycených tuhých látek ze zón s usazenými tuhými látkami prostřednictvím vrácení tuhých látek zpět do aerobního reakčního procesu.

Ve způsobu zpracování podle předkládaného vynálezu se spotřebovávání organického odpadu provádí prostřednictvím udržování prostředí sestávajícího z vysoké střední doby setrvání buněk (MCRT), nízkého poměru živin ku mikroorganismům (F/M) a intenzivního provzdušňování, přičemž mikroorganismy jsou nuceny k přežívání v endogenní respirační fázi.

• 4 »»1t ·« * 4 4 4 0 ♦ 4 4 « « • · 444 4 4 ♦ 4 0 4 • 4 04 « »

«4*

4 «

4 4 ► 44 procesu je použita pro nad sedlinou (zbývající

Fáze čeření a usazování v oddělení tuhých látek od kapaliny kapalina) prostřednictvím gravitačního usazování. Jakmile vodný roztok, obsahující suspendované tuhé látky, vstupuje do čeřící zóny (nádoby 76, 80, 84 a 88 odpovídající čeřícím zařízením #1, #2, #3 a #4 z obr. 4) z aerobní reakční zóny #2 (nádoba 2 0 z obr. 4), jejichž specifické znaky jsou vysvětleny detailně níže, je rychlost kapaliny nad sedlinou zpomalena pro umožnění usazování tuhých látek prostřednictvím gravitace. Jak se usazované tuhé látky mírně koncentrují u dna čeřících nádob, jsou často a rychle odebírány a transportovány zpět do aerobní reakční zóny #1 (nádoba 18) pro další úpravu.

Kapalina nad sedlinou (čistší vodný roztok) pokračuje v postupu procesem, kde může být dále upravována s případnými terciárními úpravami, jako je terciární čeření nebo filtrace pro téměř úplné odstranění biologické a netečné hmoty před vypouštěním. Přijímací proud, odpařovací nádrže, zavlažování krajiny, zavlažování zemědělských plodin nebo nějaký jiný druh likvidace může být využit pro vypouštěnou kapalínu.

udržovat

Systémy pro úpravy aerobním vyhníváním, jako je systém podle předkládaného vynálezu, musí nechat růst a suspenzi populaci mikroorganismů, aby se spotřebovával organický odpad. Ačkoliv, jak je ilustrováno na obr. 1, jednotlivé mikroorganismy rostou rychle, zabere to určitý čas při spouštění, nebo když dochází k velkým změnám v zatížení, pro zvýšení původní nízké koncentrace mikroorganismů na úrovně dostatečně vysoké pro rychlou degradaci organického odpadu. Stává se tudíž důležitým využívání postupů pro zvyšování koncentrací MLSS rychlým *· 4 · 4 · * 4 4 • · · • » • 4 «

·«· · «6 ·· 44 • · · • · #44 • · · · • · · 4 • 4 44

4 • 4 « 4 • «4 44 způsobem. Spouštěcí doba zařízení, pokud se týká tradičních systémů, se pohybuje v rozsahu od 3 0 do 45 dnů pro MLSS koncentrace dosahujících přijatelný pracovních úrovní. S použitím předkládaného vynálezu může být spouštěcí doba zařízení zkrácena až na 14 dnů nebo méně. Doba, požadovaná pro opětovné spuštění zařízení po přerušení provozu způsobeném zatížením toxickým šokem pro mikroorganismy, je zkrácena ve srovnání s časovými nároky tradičních zařízení. Uvedené postupy jsou diskutovány níže.

Společným konstrukčním konceptem pro systémy aerobního vyhnívání je střední doba setrvání buněk (MCRT) , která je průměrnou dobou, kterou mikroorganismy stráví v systému. MCRT tradičních systému úpravy se vztahuje k množství mikrobiálních tuhých látek v procesu s aktivovaným kalem vzhledem k množství tuhých látek ztracených ve výtoku a přebytečných tuhých látek odebraných ze . zpracovatelského cyklu v odpadním kalu. S předkládaným vynálezem se MCRT vztahuje k množství mikrobiálních tuhých látek v procesu aerobní úpravy vzhledem pouze k množství tuhých látek ztracených ve výtoku, což je nezáměrná likvidace, protože zde v podstatě nejsou těkavé tuhé látky odebírané jako odpadní aktivovaný kal. Obvyklé hodnoty MCRT pro tradiční systémy jsou od 15 do 3 0 dnů. Hodnoty MCRT pro předkládaný vynález ale začínají na 30 dnech a dosahují velikosti od 150 do 250 dnů nebo větších (viz obr. 3) . Hodnoty MCRT větší než 3 0 dnů mohou pro tradiční systémy aerobní úpravy způsobit; provozní problémy. Nadměrná tvorba tuhých látek v systému, způsobená neodpovídající likvidací tuhých látek, je běžným důvodem nízké kvality výtoku v důsledku zadržení vyšších koncentrací suspendovaných tuhých látek, kalnosti, a tak dále. Další ·· ·· • · · · • · · · • 9 ··· • · · ·· ·· ·· • 9 9

9 999

9 9 9

9 9 · ·· ··

9999

9 9

9 9 • · ·

9 9 9

99 důvody pro nízkou kvalitu výtoku zahrnují extrémně staré, pomalu se usazující tuhé látky, nadměrné okysličení tuhých látek, a ztekucování tuhých látek. Následně je tedy pro tradiční systémy aerobní úpravy žádoucí čas od času záměrně likvidovat nadměrná množství tuhých látek pro udržení MCRT v rozsazích znázorněných na obr. 3. Podle předkládaného vynálezu odebírání nadměrného množství tuhých látek není potřebné, v důsledku možnosti téměř úplného vyhnití všech organických tuhých látek.

Množství tuhých látek jsou vyjádřena jako koncentrace MLSS (v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek) s hodnotami pro běžný tradiční systém, znázorněnými na obr. 3. Tyto typické hodnoty MLSS pro tradiční systémy se pohybují v rozsahu od 1000 mg/1 u dolní hranice rozsahu pro kontaktní stabilizační systémy do 6000 mg/1 pro úplné promíchávání a rozšířené provzdušňovací systémy. Množství mikrobiálních tuhých látek (MLSS) v anaerobní upravovači zóně, anoxické selekční zóně a aerobních reakčních zónách podle předkládaného vynálezu (viz například obr. 4 vysvětlený podrobně níže) se pohybují v rozsahu od 2000 do 8000 mg/1 nebo více. Zařízení a způsob podle předkládaného vynálezu mohou udržovat koncentrace MLSS, znázorněné na obr. 3, pro téměř úplné vyhnívání organické hmoty typického odpadu městského typu a hodnoty zvýšených koncentrací MLSS, znázorněných na obr. 3, pro téměř úplné vyhnívání organické hmoty netypického odpadu průmyslového typu prostřednictvím využití zařízení se systémem pro dosažení účinného provzdušňování, jako je zařízení použité podle předkládaného vynálezu (recirkulační provzdušňovací systém nebo RCAS). Provzdušňovací zařízení, použité v předkládaném vynálezu, je · · · •2 8· · · · zařízení popsané v US patentu 5,893,641 (Garcia), jehož celý obsah je tímto začleněn do tohoto popisu prostřednictvím odkazu.

Proces realizovaný podle předkládaného vynálezu rovněž dosahuje výsledků úplného vyhnívání organických tuhých látek prostřednictvím využití shora zmiňovaného systému pro (RCAS) pro dodání pro přenos kyslíku, dosažení účinného provzdušňování atmosférického vzduchu potřebného cirkulaci, homogenizaci a důkladné promíchání. Doplňkovou výhodou realizované procesu, který využívá provzdušňovací systém výše zmiňovaného typu, je míchání a sekundární okysličování MLSS nacházejících se uvnitř aerobních reakčních zón. Toto míchání a sekundární okysličováni se provádí prostřednictvím odebírání obsahu MLSS z aerobních reakčních zón v jejich nej nižším bodě a vypouštěním opětovně okysličených MLSS zpět do každé příslušné nádoby ve výšce v podstatě ve dvou třetinách vzdálenosti pod povrchem hladiny vody. Sekundární okysličení MLSS se provádí umožněním přebytečnému zachycenému vzduchu, vstřikovanému prostřednictvím RCAS a nesenému společně s provzdušňovanými MLSS, aby proudil skrz vedení do a skrz obsah aerobních reakčních zón. Primární a sekundární okysličení MLSS v aerobních reakčních zónách umožňuje, aby koncentrace rozpuštěného kyslíku (DO) dosahovala úrovní v rozsahu v podstatě mezi 3,0 a 5,0 mg/1. Koncentrace rozpuštěného kyslíku v aerobních reakčních zónách je udržována na provozní úrovni, která překračuje horní rozsah pro systémy tradičního aerobního vyhnívání, který má hodnotu 2,0 mg/1. Také z tohoto důvodu, kromě jiného, předkládaný vynález dosahuje vysokého «

·· · ·

stupně vyhnívání organických tuhých látek prostřednictvím jeho účinného procesu úpravy okysličováním.

S vyššími než obvyklými koncentracemi rozpuštěného kyslíku a s důkladným mícháním, jak je dosahováno s předkládaným vynálezem, lze dosáhnout vyšší hodnoty součinitele rozkladu (k_d) organické hmoty, než je dosahováno s tradičními provzdušňovacími systémy. Termín rozklad je termínem použitým pro vyjádření destrukce (vyhnívání) těkavých (organických) suspendovaných tuhých látek v definici týkající se F/m pro MCRT. Tradiční provzdušňovací systémy mají hodnotu k_d mezi 0,04 a 0,06, přičemž průměr je 0,05, zatímco v předkládaném vynálezu je hodnota kd v podstatě 0,10 nebo dvojnásobkem hodnoty pro tradiční provzdušňovací systémy, což poskytuje větší rychlosti vyhnívání. To je patrné z obr. 17, ilustrujícím definice a vzorce použité pro stanovení součinitele rozkladu.

Tradiční účinnost přenosu kyslíku je vyjádřena jako procentní hodnota hmotnosti kyslíku, kterou dosáhne biologická buňka ve srovnání s aplikovanou hmotností plynného kyslíku přiváděného do reakčního zařízení. Rychlost přenosu kyslíku ze vzduchových bublinek, umožněná systémem RCAS, je funkcí několika faktorů, které se mění podle charakteristik odpadní vody, včetně, ale bez omezení na, součinitele přenosu kyslíku odpadní vody uvnitř vedení a součinitele přenosu kyslíku uvnitř nádoby, součinitele nasycení kyslíku pro odpadní vodu a aktuální koncentrace rozpuštěného kyslíku a koncentrací nasycení kyslíku ve vodném roztoku.

V tradičním systému pro aerobní biologickou úpravu má látková přeměna organické hmoty v odpadní vodě za následek zvýšené množství biologické hmoty (růst) mikroorganismů v ·

30· systému. Přebytečné mikroorganismy jsou odebírány nebo likvidovány ze systému pro udržení správné rovnováhy mezi ' přívodem živin a hmotou mikroorganismů, která existuje v provzdušňovací lázni, kde je dodáván kyslík. Tato rovnováha je označována jako poměr živiny ku mikroorganismům (F/M).

Osoba v oboru znalá ví, že poměr F/M o hodnotě od 0,05 do 0,20, který je udržován v tradičních provzdušňovacích lázních, definuje provoz rozšířených provzdušňovacích systémů ( s rozšířeným provzdušňováním) . Obr. 2 ilustruje jak zvyšující se poměr F/M ovlivňuje rychlost látkové přeměny.

Ačkoliv exponenciální růstová fáze, znázorněná na obr. 2, je žádoucí pro maximální rychlost odstraňování organické hmoty, v této fázi jsou mikroorganismy v rozptýleném růstu a vykazují obtíže pří usazování roztoku prostřednictvím gravitace. Navíc je zde přebytek nespotřebované organické hmoty v roztoku, který nemůže být odstraněn koloniemi mikroorganismů v rozptýleném růstu tradičního provzdušňovacího systému a tudíž prochází skrz systém a ven ve výtoku. Provoz tradičních systému s provzdušňovací úpravou při velkém poměru F/M tudíž má za následek neúčinné a nedostatečné odstranění BOD.

Při nízkém poměru F/M je celkové aktivita látkové přeměny v provzdušňovací lázni endogenní. V této fázi je látková přeměna organické hmoty téměř úplná a mikroorganismy

5 se rychle shlukují, vločkují a usazují se z roztoku gravitací. Provoz v endogenní fázi je žádoucí tím, kde je požadována vysoká účinnost odstranění BOD.

Typické poměry F/M systémů s tradiční provzdušňovací úpravou se pohybují v rozsahu od 0,05 do 0,2 pro nízké rychlosti potřebné pro rozšířené provzdušňování, od 0,2 do

9 ve vyšším rozsahu od 0,4 do

Podle předkládaného vynálezu ·

31··

0,4 pro běžné rychlosti úpravy a

1,5 pro vysoké rychlosti úpravy, je ale poměr F/M udržován v rozsahu od 0,05 do 0,8 pro zahrnují všech z uvedených nízkých rychlostí, všech z uvedených běžných rychlostí a části z uvedených vysokých rychlostí procesů úpravy, což umožňuje značnou míru pružnosti v jednom daném konstrukčním uspořádání upravovacího zařízení. Tato pružnost je zejména zřejmé v tom, že jak se průtok upravovacím systémem zvětšuje a koncentrace organické hmoty zůstává stejná, rychlost recirkulace může být zvýšena prostřednictvím jednoduché modulace provzdušňovacího zařízení pro zvýšení rychlosti recirkulačních čerpadel, což dále zvětšuje rychlost zajišťovaného provzdušňování. Tedy s postačujícím množstvím dostupného kyslíku, jak je to dosaženo s použitím systému pro zajištění provzdušňování, jako je popisován v tomto popisu nebo v US patentu č. 5,893,641, umožňují výše uvedené rozsahy poměru F/M pro předkládaný vynález mikroorganismům nejen zcela látkově přeměnit organickou hmotu, ale prostřednictvím intenzivního provzdušňování se zdroj živin zmenšuje, jak jej mikroorganismy spotřebovávají, a tudíž se zvětšuje soupeření o živiny. Mikroorganismy se samy a vzájemně mezi sebou spotřebovávají (konzumují), aby přežily v procesu endogenní respirační úpravy, dokonce i při vyšším poměru F/M o hodnotě 0,8. Dlouhodobý kanibalský stav endogenní respirace zajišťuje značnou redukci akumulace tuhých látek, ke které dochází s procesem aerobního vyhnívání podle předkládaného vynálezu. Udržováním poměrů F/M na hodnotách podle předkládaného vynálezu společně s udržováním velkých množství rozpuštěného kyslíku, jak je ekonomicky možné s využitím výše zmiňovaného • · t ··· • ·

32*· setrvání uvnitř zón důvodu byla učiněna provzdušňovacího zařízení a systému, je rychle dokončeno okysličování organické hmoty.

Jak se MCRT mikroorganismů zvětšuje, zvětšuje se podpora pro rychlé usazování mikroorganismů, což prospívá procesu čeření, jak je ilustrováno na obr. 2 a obr. 16.

Aby byl lépe pochopen termín likvidace, jak je používán v předkládaném vynálezu, je níže poskytnuto následující vysvětlení. Jak se koncentrace netečných tuhých látek zvětšuje, mělo by dojít k odstranění nebo likvidaci těchto tuhých látek tak, aby bylo umožněno dostatečnému objemu biologických mikroorganismů biologického zpracování. Z tohoto opatření pro odstraňování anorganických nebo netečných tuhých látek z aerobního reaktoru #1, jak je ilustrováno na obr. 4, obr. 5, obr. 6, obr. 7, obr. 8, obr. 9, obr. 10 a obr. 18. Když koncentrace netečných tuhých látek dosahuje úrovně pro odstranění, je odstraněno předem stanovené množství tuhých látek. Koncentrace netečných tuhých látek před touto likvidací trvale stoupala od extrémně nízkých koncentrací (přibližně 0,001 % z usaditelných tuhých látek, jak je naznačeno na obr. 13) ve vstupním toku na úrovně, které mohou dosáhnout v podstatě 50% koncentrace celkových tuhých látek nacházejících se v zónách pro biologické zpracování. Když jsou organické tuhé látky promíchány s netečnými tuhými látkami, celková hmotnost likvidovaných organických tuhých látek ze zón pro biologické zpracování je v podstatě mezi 0,01 % a 0,5 % ve srovnání s celkovou hmotností organických tuhých látek, které vstupovaly do zóny pro biologické zpracování. Tato likvidace netečných a organických tuhých látek by měla pokračovat periodicky, dokud koncentrace • · · ·

33.· netečných látek v zóně pro biologické zpracování neklesne na přijatelné úrovně pro další zpracování.

Čeření může být definováno jako oddělování biohmoty od upravovaného vodného roztoku. Tradiční systémy pro aerobní úpravu a oddělování tuhých látek se pokoušejí udržet soubor mikroorganismů v systému srážením a vločkováním (shlukováním), ale v důsledku povahy tradičního procesu a zařízení dochází k likvidaci společně s omezeními ohledně nákladů na provozní energii. Biologické tuhé látky se potom usazují u dna čeřícího zařízení. Většina biologických tuhých látek je potom vracena do provzdušňovací lázně při současné záměrné likvidaci (odstraňování) ze systému části biologických tuhých látek (aktivovaný kal), která je množstvím aktivovaného kalu, které překračuje konstrukční možnosti systému pro úpravu vyhníváním. Předkládaný vynález zadržuje mikroorganismy v systému prostřednictvím usazování biologických tuhých látek společně se všemi anorganickými tuhými látkami v čeřící zóně (čeřící přístroje #1, #2, #3 a #4 podle obr. 4) a jejich vracení do aerobní reakční zóny #1 (nádoba 18 podle obr. 4) pro další zpracování. Je věnována péče regulaci hloubky potahu (akumulovaný kal u dna čeřící nádoby) na minimum prostřednictvím častého a rozsáhlého odebírání množství vráceného aktivovaného kalu (RAS), vraceného do aerobní reakční zóny #1. Tato četnost odebírání RAS eliminuje dlouhé doby zdržení biologických tuhých látek v čeřící zóně, které by se jinak staly septickými, plynovatěly by a plovaly na povrchu čeřící zóny. Je třeba provádět pozorování a nastavování odebírání toku RAS tak, aby se minimalizovaly hydraulické rychlosti v čeřící zóně. Vyšší hydraulické rychlosti mohou způsobit neúčinné usazování v

34..’ čeřící zóně, což má za následek, že se biologické tuhé látky odnášejí dále ve výtoku.

S předkládaným vynálezem jsou hydraulické doby zadržení v provzdušňovacích cyklech v rozsazích procesů pro úplné smíchání a brzděný průtok a částečně v rozsahu procesu s vysoce čistým kyslíkem při současném využití výhod procesu rozšířeného provzdušňování. Proces rozšířeného provzdušňování obvykle potřebuje 18 až 36 hodin pro téměř úplné okysličení (úpravu) organické hmoty, jak je znázorněno na obr. 3 (viz sloupec nejvíce vpravo na tomto obrázku). Předkládaný vynálezu dosahuje stejných výsledků na organické hmotě za dobu v podstatě v rozsahu 4 až 8 hodin. Prostřednictvím využití systému pro účinné zajištění provzdušňování předkládaný vynález drasticky zkracuje dobu potřebnou pro okysličení organické hmoty. To je dosaženo systémy pro zajištění provzdušňování, které jsou umístěny v každé z aerobních reakčních zón (nádoby 18 a 20 na obr. 4), anaerobní upravovači zóny (nádoba _8 na obr. 4) a anoxické selekční zóny (nádoba 58 na obr. 4), přičemž se recirkuluje objemově každý z příslušných obsahů těchto zón v podstatě 100% každé dvě hodiny. Při kombinování recirkulačních rychlostí v procentech u anaerobní upravovači zóny společně jak s aerobní reakční zónou a s anoxickou selekční zónou je celková procentní rychlost zpracování s recirkulací stejná nebo větší než 200 % ze vstupního toku vstupujícího do procesu úpravy za 24 hodinovou periodu. Provzdušňovaci systém recirkuluje, rozmělňuje a homogenizuje organickou hmotu a mikroorganismy a okysličuje celou hmotu mnohokrát více než tradiční systémy, což má za následek větší rychlost vyhnívání biologických tuhých látek v kratší časové periodě než je možné u * · · · * * · ·

tradičních systémů. Typické recirkulační rychlosti v běžných upravovačích systémech se pohybují v rozsahu od 25 do 100 procent za den ze vstupního toku pro systémy s úplným smícháním, od 25 do 50 procent za den ze vstupního toku pro systém s brzděným průtokem a od 75 do 150 procent za den ze vstupního toku pro systémy s rozšířeným provzdušňováním.

Recirkulační procentní rychlosti, jak jsou popisovány pro tradiční systémy úpravy s aktivovaným kalem, označují pouze procentní hodnotu recirkulace vráceného aktivovaného kalu (RAS) ve srovnání se vstupním tokem. Ačkoliv předkládaný vynález využívá tento stejný typ recirkulačního procentního množství RAS, předkládaný vynález ale rovněž využívá výše popisovaný recirkulační procentní hodnotu zpracování, dosahujícího větší rychlosti vyhnívání tuhých látek, než je možné s tradičními systémy pro úpravu s aktivovaným kalem.

Nyní bude podrobněji popsána technika biologické úpravy podle předkládaného vynálezu. Složení buněk mikroorganismů sestává ze 70 až 90 procent z vody s 10 až 30 procenty suchého materiálu v procentech hmotnostních. Z tohoto suchého materiálu je 70 až 95 procent organického původu a 5 až 30 procent anorganického původu. Devadesát pět procent z organického suchého materiálu sestává z uhlíku, kyslíku, dusíku, vodíku respektive fosforu a dalších stopových materiálů. Předkládaný vynález využívá výhodu velkého procentního množství organických látek dostupných pro mikroorganismy prostřednictvím udržování extrémně dlouhé MCRT nejen pro úplné okysličení organických sloučenin ale rovněž pro spotřebování biohmoty (hmota organického materiálu, sestávající z žijících organismů konzumujících odpady v odpadní vodě, mrtvých organismů a dalších zbytků), která ?6.

A A A AAA • A «

I A I » · · <

A A A· rovněž obsahuje tyto stejné prvky. V procesu s aktivovaným kalem jsou uhlík, kyslík, dusík a vodík využívány jako hlavní

- konstituenty buněčného materiálu, přičemž fosfor je využíván jako konstituent nukleových kyselin, fosfolipidů a nukleotidů. Sloučeniny jsou přejímány mikroorganismy z jejich prostředí pro provádění dvou základních primárních činností látkové přeměny: tvorby energie prostřednictvím bioenergetíky a syntézy nového buněčného materiálu prostřednictvím biosyntézy. Mikroorganismy vytvářejí energii pro sebe ze světla, organických a anorganických sloučenin. Hlavními anorganickými sloučeninami, používanými mikroorganismy jako zdroj energie, jsou čpavek (NH₄) , dusitan (NO₂) , rozpuštěný sulfid (H₂S) a elementární síra. Tyto sloučeniny jsou okysličovány (oxidovány) a uvolněná energie je použita pro údržbu buněk, syntézu nového buněčného materiálu a pohyb mikroorganismů, pokud jsou pohyblivé. Existují zde dva typy mikroorganismů: autotrofní mikroorganismy, které využívají anorganický uhlík pro biosyntézu, a heterotrofní mikroorganismy, které využívají pro biosyntézu organický uhlík.

Uhlík představuje až přibližně 50 procent suché hmoty buněk mikroorganismů. Uhlík je tudíž hlavním prvkem používaným během biosyntézy. Mikroorganismy používají jako jeden ze svých zdrojů energie pro rozvoj nových buněk buď organické sloučeniny, jako jsou mastné kyseliny, aminokyseliny, cukry, organické kyseliny nebo oxid uhličitý (CO₂). Prostřednictvím biologických procesů je organický uhlík konvertován na materiál biosyntézy mikroorganismů a na plyny, jako je oxid uhličitý, které mohou unikat do atmosféry. Prostřednictvím 200% recirkulace objemu obsahu ·· ··· ·

3?· aerobního reaktoru s RCAS podle předkládaného vynálezu mohou mikroorganismy přicházet do kontaktu s jejich zdrojem uhlíku vícekrát a účinněji, než je tomu u tradičních systémů.

Kyslík a vodík jsou hlavními plynnými prvky, používanými v buněčném materiálu. Zdroj kyslíku pro buněčný materiál mikroorganismů je nalézán v molekulárním kyslíku, organických sloučeninách nebo dokonce v oxidu uhličitém. Předkládaný vynález dodává kyslík prostřednictvím systému pro zajištění aerobního reakčního provzdušňování (RCAS) přímo do vodného roztoku živin a mikroorganismů. To nabízí mikroorganismům možnost dýchat (respírovat) tím nej snazším způsobem a s nej dostupnějším zdrojem kyslíku pro bioenergetiku a biosyntézu. Zdroj vodíku pro buněčný materiál mikroorganismů je nalézán v molekulárním vodíku a organických sloučeninách. Kyslík jako akceptor elektronů je používán při klasifikaci (třídění) mikroorganismů. Mikroorganismy, které využívají kyslík, jsou označovány jako aerobní, zatímco mikroorganismy, které nevyužívají kyslík, jsou označovány jako anaerobní. Předkládaný vynález využívá aerobní mikroorganismy pro stabilizaci organických sloučenin a rozklad v aerobním reaktoru.

Dusík je hlavním zdrojem pro proteiny a nukleové kyseliny pro mikroorganismy a představuje 14 procent z buněčného materiálu. Mikroorganismy mohou využít anorganický dusík ve formě plynného dusíku (N₂) , dusíkatého čpavku (NH₃ + NH₄) , dusitanu (N0₂) a dusičnanu (N0₃) . Plynný dusík, který má být použit, musí být nejprve konvertován na čpavek (NH₄) a potom konvertován na organický dusík, ale dusíkatý čpavek (NH₃) může být považován za 100 procentně připravený a dostupný pro nutriční využití mikroorganismy. Konverze čpavku • » ·· *· ·♦ • · « * 4 4 4

9 4 9 9 4 444

4 4 944

3.S

4 4

44 na dusitan (NO₂ - oxid dusičitý) a dusičnan (NO₃ - oxid dusitý) otevírá dveře pro mikroorganismy, které využívají NO₂ a NO₃ jako svůj jediný zdroj dusíku. Je zde ale potřebné velké množství energie pro mikroorganismy, aby byly schopné využít tento dusík jako zdroje pro růst. Tyto mikroorganismy musí okysličovat větší množství organických sloučenin, aby měly energii potřebnou pro využití NO₂ a NO₃ jako svého zdroje dusíku. To má za následek menší rychlost růstu mikroorganismů, než při použití NH₃ jako zdroje pro dusík. Předkládaný vynález využívá tuto menší rychlost růstu jako svoji výhodu při- udržování extrémně dlouhé MCRT a proměnného poměru F/M pro redukci velikosti růstu mikroorganismů. V kombinaci musí mikroorganismy spotřebovávat větší množství organických sloučenin a nemohou se reprodukovat tak rychle. Jsou zde tři procesy biologického odstraňování, používané pro odstraňování dusíku, kterými je amonifikace následovaná nitrifikací a denitrifikací. Amonifikace a nitrifikace probíhají v aerobních reaktorech, zatímco denitrifikace probíhá v anoxickém selektoru. Amonifikace se provádí prostřednictvím heterotrofních mikroorganismů, které přebírají organický dusík ve formě proteinů a peptidů a rozkládají tyto látky na čpavek (amoniak) a amonium. Autotrofní mikroorganismy, které konvertují čpavek na N0₂ a potom na NO₃, provádějí nitrifikaci. Třetí fází v procesu je denitrifikace, ve které další skupina heterotrofních mikroorganismů redukuje N0₃ na NO₂ a potom na NO (oxid dusnatý) a nakonec na N₂ pro uvolnění do atmosféry.

Mikroorganismy využívají fosfor syntézy, údržby buněk a jako nosiče energie až 30 procent vstupujícího fosforu během buněčné

Proto kolem 10 se spotřebuje • 4 4 44« • 44« 4 4 4 4 » «

44 4 4 4 444 4 4 ·

4 44444 44 4«4 4 4

Λ Q · 4 4 4« 4 4 4 · ·

Hl '4 4« 4« 44 4 ♦ 4 · mikroorganismy a použije se jejich procesy látkové přeměny. Existují ale tři mikroorganismy se schopností ukládat fosfor ve větších množstvích, než je potřebné pro požadavky růstu. To je označováno jako nadbytečná absorpce fosforu. Tyto tři , 5 organismy, acinetobacter, pseudomonas a moraxella, jsou souhrnně označovány jako poly-P bakterie vzhledem k jejich schopnosti ukládat fosfor ve formě polyfosfátových granulí. Poly-P bakterie jsou schopné využívat polyfosfát jako zdroj energie, když jsou vystaveny namáhavým podmínkám. Protože tyto bakterie jsou schopné ukládat tato větší množství fosforu pouze tehdy, když jsou v aerobních podmínkách, předkládaný vynález udržuje rozpuštěný kyslík v postačujících množstvích pro zajištění nadbytečné absorpce fosforu v aerobních reakčních zónách. Předkládaný vynález využívá anaerobní upravovači zónu jako oblast, ve kterých mikroorganismy dosahují potřebných namáhavých podmínek pro umožnění, aby tyto poly-P bakterie využívaly polyfosfát jako energii, což redukuje množství fosforu ve vypouštěném toku.

Souhrnně jsou tedy uhlík, dusík a fosfor redukovány prostřednictvím bioenergetiky a biosyntézy prostřednictvím mikroorganismů. Velikost odstranění těchto živin je přímo vztažena ke koncentraci živin a velikosti doby, po kterou jsou tyto živiny vystaveny mikroorganismům. Mnohonásobné zvýšení toho, kolikrát živiny přicházejí do kontaktu s 2 5 mikroorganismy a kyslíkem prostřednictvím homogenizace, jak je tomu v případě předkládaného vynálezu, může urychlit proces organického vyhnívání. Vytvořením zón pro v podstatě dosažení doby hydraulického zadržení o délce 2 hodiny a recirkulací a opětovným provzdušňováním celého obsahu, vztaženo na objem, aerobních reakčních zón 100% každé 2 • · «·· toto to·#·

4,Q· • toto * · hodiny, předtím, než obsah odtéká z těchto zón, se vytvoří prostředí pro mikroorganismy, které urychluje proces biologického vyhnívání. Všechny biologické tuhé látky, odebírané ze zóny pro zachycování tuhých látek a vracené do zpracovatelských zón, jsou rovněž podrobeny tomuto urychlenému biologickému vyhnívání. Předkládaný vynález, jak byl nastíněn výše, zajišťuje tento účinek a tudíž od nynějška je možné využívat konstrukci s menším půdorysem (menší zastavěnou plochou) ve srovnání s tradičními upravovacími systémy při současném umožnění větší dostupné kapacity hydraulického zadržení.

Prostřednictvím využití prodloužené MCRT, pružného poměru F/M a zvýšené recirkulace, jak bylo popisováno výše, může rovněž docházet ke spotřebovávání biohmoty, čímž se 15 dosahuje zlepšené redukce organických tuhých látek v procesu prostřednictvím vyhnívání. Pouze poté, co je dosaženo předem stanovené koncentrace anorganických tuhých látek, je inicializována záměrná likvidace v podstatě pouze těchto anorganických tuhých látek, s případnými možnými vysokými ²⁰ koncentracemi fosforu.

Další součástí systému pro úpravu odpadní vody se zlepšenou redukcí tuhých látek (ESR) podle předkládaného vynálezu jsou zóny (nádoby) jako součást celého systému. Zóny sestávají z nádoby nebo ze skupiny nádob, které obsahují ²⁵ odpadní vodu určenou pro úpravu. Tyto nádoby mají výhodně určitý tvar tvořený vertikálním válcem majícím kónické dno.

Zpracování odpadních vod podle předkládaného vynálezu ale není omezeno na nějaký výhodný tvar nádob. Účinná úprava způsobem podle předkládaného vynálezu je dosažitelná i ve 3 0 čtvercových nebo obdélníkových nádobách s plochými nebo

444 4 ·* 44 »4 4« ♦ 4 4 4 444 44 4 • 4 4 4 4 4 444 4 4 4

4 444 44 44 444 4 4

111 · · 4444 4444

4 ·· ·4 44 44 44 vynálezu, na zónu.

znázorňujícim představuj ící šikmými dny. Zóny jsou unikátní pro proces určený pro tuto zónu. Konstrukce nádob a konstrukce zpracovatelských zón jsou součástí ESR systému pro úpravu odpadní vody, což umožňuje modularizaci systému. Zóny ilustrované na obr. 4, výhodné provedení zařízení podle konstrukci s jednou nádobou

Alternativní provedení zařízení by mohla sestavit zónu mající jednu nebo více nádob provádějících unikátní zpracovatelskou funkci v této zóně. Alternativně, jako příklad velké kapacity ESR systému pro úpravu odpadní vody, by množství nádob znázorněných na obr. 11 mohlo být označeno jako jedna zóna a přídavné moduly s odpovídájícím počtem nádob podle obr. 11 by mohly být přidávány pro každou požadovanou přídavnou upravovači zónu, dokud nebudou splněna konstrukční kritéria pro velkoobjemové upravovači zařízení. Alternativní konstrukce by mohly zahrnovat nádoby s různými rozměry, které využívají stejné zpracovatelské techniky úpravy, jako je popisováno v tomto popisu.

Konstrukce nádoby zahrnuje vertikální válec s dnem ve tvaru prohlubně, ale výhodně ve tvaru kužele (viz obr. 12), aby se vytvořilo prostředí pro zlepšení požadované dráhy toku odpadní vody během úpravy či zpracování. Použití nádoby s kuželovým či kónickým dnem je podstatné pro usazování a koncentrování tuhých látek v čeřící zóně a je využíváno efektivně ve zpracovatelských zónách pro usazování a koncentrování na fosfor bohatých anorganických tuhých látek pro periodické odebírání. Udržování tuhých látek v suspenzi se provádí prostřednictvím systému RCAS, který přijímá tok do čerpadla ode dna aerobní reakční zóny. Obsah aerobní reakční zóny je potom čerpán, provzdušňován a recirkulován s • · « ♦ · · · · ·· ·· ·«

9 O 9 9 9 0 9 9 9

9 9 9 9 9 999 9 9 9

9 999 99 99 999 9 * ·λο· · · · · · ··♦· ·· ·« ·· 09 99 vytvořením rychlostí během vypouštění vedením systému RCAS zpět do aerobního reaktoru tak, že obsah aerobní reakční zóny je velmi dobře míchán.

S použitím válcových tvarů během čeření a s poháněním průtoku prostřednictvím směru přítoku a jeho umístěného referenčního bodu a směru recirkulačního vypouštění a jeho umístěného referenčního bodu je odpadní voda směrována pro postup v určitém směru, výhodně rotačně, s určitou rychlostí a po určitou vzdálenost tak, aby se umožnilo usazovaným tuhým látkám dosažení spodní části nádoby a aby zůstaly v nádobě po určitou časovou periodu tak, aby byl akumulovány, koncentrovány a zpracovány, aby se tak usnadnila požadovaná úprava. Kónické dno společně s průtokovými charakteristikami postupující odpadní vody zlepšuje usazování tuhých látek pro akumulaci v centrálním bodě reference v nejnižším místě uvnitř kónicky tvarovaného dna (označováno jako koncentrátor tuhých látek). Tyto akumulované usazené tuhé látky jsou potom dostupné k tomu, aby byly odebírány prostřednictvím výstupu ústícího v tomto nejnižším bodě.

Provedení podle obr. 4 je využito pro ilustraci výhodných průtokových charakteristik, když vstupní tok obsahuje obvyklé BOD, TSS (celkové suspendované tuhé látky) a NH₃ zatížení, a vyžaduje běžnou nitrifikaci, denitrifikaci a redukci fosforu, jak je demonstrováno koncentracemi vstupního toku pro zařízení na úpravu (zpracování) městské odpadní vody. Na obr. 4 předem přes síta vedená, vstupní odpadní voda, obsahující suspendované tuhé látky a biodegradovatelné organické substance, prochází skrz přívodní vedení vstupního toku, které vede do vstupní rozdělovači skříně, která dále má odebírací přivaděče do každé z nádob. To umožňuje provedení • φ φφ φφ φφ ♦φφφ φφφ φφ ί * · · · · φ φφφ φφφ *Λ *»· ·*· ♦♦♦♦♦ΦΦΦ <

*43· ♦ φφφφ φ φ φ « *· ♦♦ φφ φφ φφ φφ φφ «φφφ podle obr. 4, aby reprezentovalo univerzální uspořádání, které může být použito jako reprezentativní pro všechny možné průtokové charakteristiky vyžadované pro měnící se specifikace úpravy.

Průtok a zpracovatelské postupy

Na obr. 4 je znázorněno výhodné provedení systému pro úpravu odpadní vody se zvýšenou redukcí tuhých látek (ESR) podle předkládaného vynálezu, které poskytuje úplnou provozní pružnost ve zpracovatelských charakteristikách nitrifikace, denitrifikace a redukce fosforu ve spojení s využitím charakteristik průtoku typu s brzděným průtokem (výhodné provedení procesu). V důsledku účinnosti výhodného provedení podle předkládaného vynálezu a zejména systému RCAS je dosaženo ekonomického řešení se zlepšením zpracování při úpravě odpadní vody oproti tradičním procesům pro úpravu odpadní vody. Výhodné provedení odpovídá čtyř-zónovému biologickému procesu a zpracovatelské zóně pro zachycení tuhých látek. Biologické zpracovatelské zóny zahrnují, ale nejsou omezeny na, 1) anaerobní zónu, 2) aerobní zónu, 3) anoxickou zónu a 4) přídavnou aerobní zónu. Zóna pro zachycování tuhých látek zahrnuje, ale není omezena na, sekundární čeření, terciární čeření, filtraci a chemické přimíchávání. Prostřednictvím změn průtokových charakteristik změnami ve ventilech může být ale realizováno a použito kterékoliv z alternativních provedení zpracování (jak je popsáno níže). Výhodným provedením zpracování podle předkládaného vynálezu je způsob úpravy, který je zaměřen na zóny a ne na nádoby.

φφ ··· ·

• φ φ φ φφ φφ φ φ φ φ φφφφ • φ φ · • φ φφ φ φ · φ φ « * φ · * φ φ φ φφ ··

Pro výhodné charakteristiky brzděného průtoku je vstupní kapalina, za kterou se v tomto provedení předpokládá obvyklá městská odpadní voda, vedena skrz vedení 2_ do průtokové rozdělovači skříně 4, která reguluje a/nebo ' 5 rozděluje průtok vstupní kapaliny do upravovačích nádob. V tomto provedení je celý průtok vstupního toku potom veden vedením 6 do nádoby 8_ (V # 1) , která je použita jako anaerobní upravovači zóna, přičemž obsah, vztaženo na objem, této zóny je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s použitím čerpadla 10 a výše zmiňovaného systému

RCAS. Velikost nádoby _8 závisí na objemu vstupního toku, který je zpracováván.

Nádoba 8^ (anaerobní upravovači zóna) začíná první fázi nadbytečné absorpce fosforu, kterou je uvolňování s _v biologického fosforu (Bio-P) . Tato první fáze nadbytečné absorpce fosforu s provádí prostřednictvím udržování stavu nedostatku kyslíku uvnitř nádoby. Úrovně rozpuštěného kyslíku v anaerobní upravovači zóně jsou udržovány na hodnotě 0,10 mg/1 nebo menší, což umožňuje vytváření těkavých mastných kyselin (VFA) používaných mikroorganismy při uvolňovaní Bio-P. Ačkoliv toto uvolňování Bio-P vytváří dočasné zvýšení koncentrace fosforu, rovněž také nutí mikroorganismy, aby látkově přeměňovaly větší množství fosforu během pozdějších fází procesu. Obsah této zóny může být udržován s nízkými úrovněmi rozpuštěného kyslíku prostřednictvím řízeného zavádění s do kapaliny přimíchaných suspendovaných tuhých látek (MLSS) s nízkou úrovní kyslíku z nádoby 58 (anoxická selekční zóna - V #3) z vedení 11 prostřednictvím čerpadla 12 a skrz vedení 14 do nádoby 8 (anaerobní upravovači zóna) .

·· «φ φ-φ φφ * φ φ · * ♦ φ φ φ φ ⁹ · φ · φ φ φφφ φφφ * · ΦΦ· Φ · φφ φφφ Φ φ

ΦΦ Φφφφ

Celkové vodné tuhé látky (TS) z nádoby _8 (V # 1) proudí skrz vedení 16 do nádoby 18 (V # 2) , která je dynamickou aerobní reakční zónou # 1. Nádoba 18 rovněž přijímá další tok, recyklované MLSS, který přichází z nádoby 20 (V # 4), která je dynamickou aerobní reakční zónou # 2. Tok z nádoby 20 přichází z vedení 22 prostřednictvím čerpadla 24 a nakonec skrz vedení 26. Další tok vstupuje do nádoby 18 z každého ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 76, 80, 84, 88 zóny V # 5, V # 6, V # 7 a V # 8) v podobě vraceného aktivovaného kalu (RAS) skrz čerpadla 28, 30, ^{32 a 34} P^ro RA-S a potom skrz vedení 36, 38, 40 a 42 a nakonec vstupuje do nádoby 18 skrz vedení 44, 46, 48 respektive 50. Obsah, vztažený na objem, nádoby 18 je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního vodícího provzdušňovacího systému (RCAS) , jak je vysvětleno níže, který je poháněn prostřednictvím čerpadla 52 . Během recirkulační procedury se obsah nádoby 18, usaditelné tuhé látky, stanou rozpuštěnými prostřednictvím rozmělňování, jak procházejí skrz systém RCAS s čerpadlem 52 . K rozmělňování dochází jak jsou tuhé látky uvnitř vodného roztoku zpracovávány prostřednictvím systému RCAS toroidním vířivým působením systému RCAS tak, aby se staly snáze spotřebovatelnými populací mikroorganismů. Systémem RCAS je rovněž aplikováno intenzivní provzdušňování během recirkulační procedury, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci 3,5 mg/1 nebo vyšší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje bakteriím nitrosomonas a nitrobactor, sídlícím v kolonii mikroorganismů, okysličovat (oxidovat) čpavek (NH₃) na dusitan (N0₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na ·9 * * · » • * · · • 4 ·4· • 4 4

4«

4« 4 • 4 «09 ·

4 4 0 0 9 4 • 9 4 9 4

dusičnan (NO₃ - oxid dusitý). S koncentracemi rozpuštěného kyslíku v této zóně, udržovanými na hodnotě 3,5 mg/1 nebo větší, jsou suspendované tuhé látky a další organická hmota rozkládány a okysličovány na stabilnější sloučeniny.

Prostřednictvím využití velkých objemů atmosférického vzduchu, dodávaných systémem RCAS, a udržováním rozpuštěného kyslíku na vyšších úrovních (nad 3,5 mg/1), než jaké by byly udržovány tradičními provzdušňovacími systémy (2,0 mg/1 až 3,0 mg/1), a současně s dlouhými MCRT budou kolonie mikroorganismů vstupovat do režimu biologického životního cyklu známého j'ako endogenní respirace (ER) . V tomto ER režimu žijící mikroorganismy začínají látkově přeměňovat některé části svojí vlastní buněčné hmoty společně s jakoukoliv novou organickou hmotou, kterou absorbují nebo adsorbují z jejich prostředí. To pomáhá při zlepšování redukce tuhých látek při současném udržování kolonie mikroorganismů prostřednictvím nastavení poměru živin ku mikroorganismům (F/M) pro umožnění toho, aby rychlost vymírání kolonie mikroorganismů byla stejná jako rychlost růstu kolonie mikroorganismů prostřednictvím procesu endogenní respirace.

Další výhodou zajištění intenzivního provzdušňování uvnitř tohoto reaktoru (reakční zóny) je zlepšená spotřeba velkých množství fosforu mikroorganismy. Množství fosforu absorbovaného mikroorganismy je větší než množství fosforu mikroorganismy uvolněné v nádobě 8, jak bylo popisováno výše. Mikroorganismy potom využívají tento nově získaný fosfor pro rozvoj stěn nových buněk a další energetické potřeby.

Akumulované netečné tuhé látky jsou odebírány přes vedení 5 z nádoby 18 (aerobní reaktor #1), když jejich • ta ** ·· tata • · · ta » • · · · tata ··% » · ···· · ·· · • ta · · · · ta ·· ta · tata «

ta · koncentrace dosahuj í předem stanovené úrovně. To zůstává v platnosti pro všechna provedení podle předkládaného vynálezu. Tato předem stanovená úroveň by mohla být v podstatě 50 % z koncentrace veškerých tuhých látek v nádobě 18 nebo úroveň, se kterou proces začíná umožňovat živinám, aby procházely do výtokové tekutiny z procesu.

Tok vystupuje z nádoby 18 přes vedení 54, je přiváděn do rozdělovači skříně 56 a potom je veden do nádoby 58 přes vedení 60 pro další zpracování.

Obsah, vztažený na objem, nádoby 58 (anoxická selekční zóna V#3) je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny prostřednictvím čerpadla 62. Nádoba 58 přijímá elementární kyslík uchycený k molekulám dusíku ve formě oxidu dusitého (NO.) a oxidu dusičitého (NO,) , který byl odvozen 15 primárně z procesu konverze čpavku, známého jako nitrifikace, který probíhá uvnitř nádoby 18 (aerobní reakční zóna # 1). Množství rozpuštěného kyslíku (DO) v nádobě 58 je udržováno v rozsahu od 0,3 mg/1 do 0,5 mg/1. Mikroorganismy, obsažené uvnitř odpadní vody v nádobě 58 hledají kyslík pro respiraci (dýchání). Při malém množství dostupného rozpuštěného kyslíku jsou mikroorganismy nuceny využívat elementární kyslík v NO₃, který je vázán s dusíkem. Tento proces se obecně nazývá denitrifikace. Jakmile je vazba mezi dusíkem a kyslíkem rozbita, mikroorganismy spotřebovávají elementární kyslík pro dýchání, což umožňuje aby dusík byl uvolňován do atmosféry. Mikroorganismy využívají tento kyslík pro potřebné dýchání, aby tak mohly pokračovat ve spotřebovávání organické hmoty, která ještě zůstává v odpadní vodě.

3Q Během těchto netoxických podmínek dochází k přirozenému uvolňování fosforu mikroorganismy jako cesta pro • 9 * · « ·

4« ««· • · • · • * zachování energie během doby s nízkou dostupností rozpuštěného kyslíku, ale v menších množstvích, než jak k tomu dochází v nádobě Sl (anaerobní upravovači zóna V #1) . Ačkoliv se tak vytváří dočasné zvýšení koncentrace fosforu, jsou takto rovněž mikroorganismy nuceny látkově přeměňovat větší množství fosforu v později probíhajících procesech. Výtok z tohoto procesu je veden prostřednictvím vedení 64 do nádoby 20 (aerobní reakční zóna #2 - V#4) pro další zpracování.

Nádoba 20 je použita jako dynamický aerobní reaktor. Obsah, vztažený' na objem, nádoby 20 je recirkulován a intenzivně provzdušňován v podstatě jednou za každé dvě hodiny s použitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS) , který je poháněn čerpadlem 66. Okysličování jak rozpuštěné tak i suspendované organické hmoty probíhá v nádobě 20 prostřednictvím udržování úrovně rozpuštěného kyslíku na hodnotě alespoň 3,0 mg/1. Baktérie nitrosomonas a nitrobactor žijící v kolonii mikroorganismů budou okysličovat (oxidovat) organický dusík na čpavek (NH₃) potom na dusitan (NO₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (NO₃ oxid dusitý). Jak je vodný roztok, obsahující kolonii mikroorganismů, v nádobě 20 (dynamická aerobní reakční zóna # 2) provzdušňován a úroveň rozpuštěného kyslíku se zvětšuje, mikroorganismy začínají spotřebovávat fosfor ve větších množstvích, než je pro ně potřebné, aby udržely život. Množství spotřebovaného fosforu daleko překračuje množství fosforu mikroorganismy uvolněného do vodného roztoku při jeho zpracovávání v anaerobní upravovači zóně a anoxické selekční zóně (nádoba 8_ a 58) . Tento jev je to, co se označuje jako nadbytečná absorpce fosforu. Části v kapalině přimíchaných • 9 ·* * ·

• · « · · • « « * · • 9 •

999 ·· ·· «Φ

9 9 · 999

9 9 9 9

9 9 «

99

9 9

9 9

9 9 9

9 9 9

9 99 suspendovaných tuhých látek (MLSS) z nádoby 20 jsou recyklovány pro další vyhnívání do nádoby 18 (dynamická aerobní reakční zóna # 1) skrz vedení 22 s použitím čerpadla 24 a nakonec jsou vypouštěny vedením 26, zatímco výtoková kapalina je vypouštěna z nádoby 20 skrz vedení 68 a do vedení 70 před vstupem do průtokové rozdělovači skříně 72 (SB Clar Inf) čeřících zón.

Jak vstupní tok z vedení 70 vstupuje do průtokové rozdělovači skříně 72 (SB Clar Inf) čeřících zón, je tok výhodně rozdělován na čtyři stejné části a každá tato část je

vedena do	jednoho ze čtyř	čeřících čeřícímu	zařízení zařízení	skrz	vedení vedení	74 78
pro	nádobu	76	odpovídaj ící	#	1,
pro	nádobu	80	odpovídaj ící	čeřícímu	zařízení	#	2,	vedení	82
pro	nádobu	84	odpovídaj ící	čeřícímu zařízení #	3,	, a	vedení	86
pro	nádobu	!38	odpovídaj ící	čeřícímu	zařízení	#	4.	Rychlost

toku je zmenšena, jak tok vstupuje do každého z čeřících zařízení, což umožňuje tuhým látkám, aby se usazovaly u spodní části každého z čeřících zařízení. Usazované tuhé látky jsou potom odtlačovány od stěn čeřících zařízení prostřednictvím použití hydraulicky ovládaného koncentrátoru 90 tuhých látek pro nádobu 76 (čeřící zařízení # 1), hydraulicky ovládaného koncentrátoru 92 tuhých látek pro nádobu 80 (čeřící zařízení # 2) , hydraulicky ovládaného koncentrátoru 94 tuhých látek pro nádobu 84 (čeřící zařízení #3) a hydraulicky ovládaného koncentrátoru 96 tuhých látek pro nádobu 88 (čeřící zařízení # 4) , což umožňuje další zahuštění tuhých látek před jejich odebráním skrz každé z čerpadel RAS (vraceného aktivovaného kalu) z čeřících zón (čerpadla :28, 30, 32 a 34) a vedení pro RAS (vedení 36, 38, a 42) a odesláním do nádoby 18 (dynamický aerobní reaktor

00 0» 00

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 000

0 000 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 fo......

• 0 00*0

0 0

0 0 0 0 β

0 0 0

00 # 1) pro další zpracování či úpravu. Separovaná kapalina z procesu čeření vystupuje z nádoby 76 skrz vedení 98, z nádoby 80 skrz vedení 100, z nádoby 84 skrz vedení 102 a z nádoby 88 skrz vedení 104 a tyto toky se spojují ve sběrné skříni 106 (CB Clar Eff) . Takovéto čeřící zařízení potom odvádí výtokovou kapalinu skrz vedení 108 jako finální zpracovanou (upravenou) výstupní kapalinu.

Výhodné provedení předkládaného vynálezu umožňuje zlepšení provozní pružnosti oproti tradičním systémům na úpravu odpadních vod.

podle obr vybavení, použitím

První alternativní provedení podle předkládaného vynálezu je znázorněno na obr. 5, ze kterého jsou odstraněna nevyužitá vedení a vybavení výhodného provedení zařízení 4. Jsou ale znázorněna všechna používaná vedení a požadovaná pro zpracování toku odpadní vody s výhodného provedení způsobu úpravy. Alternativní provedení znázorněné na obr. 5 je použito tehdy, když se předpokládá specifické uspořádání průtoku pro zařízení a když tedy není vyžadována pružnost provozu nabízená provedením podle obr. 4. Vstupní tok, kterým je obvykle městská odpadní voda, je veden skrz vedení 2 do nádoby 8, která je použita jako anaerobní upravovači zóna (V#l), přičemž na objem vztažený obsah této zóny je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s použitím čerpadla 10 . Podobně jako u předchozího výhodného provedení může být obsah této nádoby udržován s nízkými úrovněmi rozpuštěného kyslíku prostřednictvím řízeného přivádění MLSS s nízkou úrovní kyslíku z nádoby 58 (anoxická selekční zóna) vedením 10 prostřednictvím čerpadla 12 a vedením 14 do nádoby £5.

·· ·· ·· ·· ·· ···* ···· ··· ·· · • · · · · · ··· · · · • · ··· ·· ·· ··· · · • · · ···· ···· ·· ·· ·· ·· ·· ··

Celkové vodné tuhé látky z nádoby 8. (anaerobní upravovači zóna) proudí skrz vedení 16 do nádoby 18, která je dynamickou aerobní reakční zónou #1 (V#2). Nádoba 18 rovněž přijímá další tok, recyklované MLSS, který přichází z nádoby 20, která je používána jako dynamická aerobní reakční zóna #2. Tok z nádoby 20 přichází z vedení 22 prostřednictvím čerpadla 24 a nakonec skrz vedení 26. Další tok vstupuje do nádoby 18 z každého ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 76, 80, 84, 88, jak je popsáno níže) ve formě vraceného aktivovaného kalu (RAS) prostřednictvím čerpadel 28, 3j0, 32 a 34 pro RAS, potom skrz vedení 36, 38, 40 respektive 42 a nakonec vstupuje do nádoby 18 skrz vedení 44, 46, 48 respektive 50 . Obsah, vztažený na objem, nádoby 18 je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního provzdušftovacího systému (RCAS), jak je vysvětleno níže, který je poháněn čerpadlem 52 . Během této recirkulační procedury se obsah nádoby 18, to jest usaditelné tuhé látky, stává rozpuštěným prostřednictvím rozmělňování, jak prochází skrz systém RCAS této zóny. Rozmělňování probíhá, jak jsou tuhé látky uvnitř vodného roztoku zpracovávány prostřednictvím systému RCAS toroidním vířivým působením systému RCAS tak, aby se stávaly snáze spotřebovatelnými (konzumovatelnými) pro populaci mikroorganismů.

Prostřednictvím systému RCAS je během recirkulačních procedur rovněž aplikováno intenzivní provzdušňování, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci

3,5 mg na litr nebo větší.

Tok vystupuje z nádoby 18 (aerobní reakční zóna #1) přes vedení 110 do nádoby 58 (anoxická selekční zóna - V#3) . Obsah nádoby 58 je recirkulován v podstatě jedenkrát každé • · • 4 dvě hodiny prostřednictvím čerpadla 62 . Činnost nádoby 58 je podobná jako činnost popsaná pro tuto nádobu ve spojení s odkazy na obr. 4. Výstupní tok z nádoby 58 je veden skrz vedení 64 do nádoby 20 pro další úpravu či zpracování.

Nádoba 20 je dynamickým aerobním reaktorem (V#4). Obsah nádoby 20 je recirkulován a intenzívně provzdušňován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s použitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), který je poháněn čerpadlem 66. Činnost nádoby 20 je rovněž podobná jako činnost pro odpovídající nádobu popsanou ve spojení s odkazy na obr. 4. Jak je vysvětleno výše, částic MLSS z nádoby 20 jsou recyklovány pro další zpracování do nádoby 18 skrz vedení 22 s použitím čerpadla 24 a nakonec vypouštěny skrz vedení 26, zatímco výtokové kapalina z nádoby 20 je vypouštěna skrz vedení 68 a do vedení 70 před vstupem do průtokové rozdělovači skříně 72 (SB Clar Inf) čeřících zón.

Jak vstupní tok z vedení 70 vstupuje do průtokové rozdělovači skříně 72 (SB Clar Inf) čeřících zón, je tok výhodně rozdělován na čtyři stejné části a každá tato část je vedena do jednoho ze čtyř čeřících zařízení (V#5, V#6, V#7, V#8) skrz vedení 74 pro nádobu 76 odpovídající čeřícímu zařízení # 1, vedení 78 pro nádobu 80 odpovídající čeřícímu zařízení # 2, vedení 82 pro nádobu 84 odpovídající čeřícímu zařízení #3, a vedení 86 pro nádobu 88 odpovídající čeřícímu zařízení # 4. Rychlost toku je zmenšena, jak tok vstupuje do každého z čeřících zařízení, což umožňuje tuhým látkám, aby se usazovaly u spodní části nebo dna každého z čeřících zařízení. Tyto usazované tuhé látky jsou potom odtlačovány od stěn nádob prostřednictvím použití hydraulicky ovládaného koncentrátoru 90 tuhých látek pro nádobu 76, hydraulicky • · ··· * · ovládaného koncentrátoru 92 tuhých látek pro nádobu 80, hydraulicky ovládaného koncentrátoru 94 tuhých látek pro nádobu 84 a hydraulicky ovládaného koncentrátoru 96 tuhých látek pro nádobu 88, což umožňuje další zahuštění tuhých látek před jejich odebráním skrz každé z čerpadel RAS (vraceného aktivovaného kalu) z čeřících zón (čerpadla 28, 30, 32 a 34) a vedení pro RAS (vedení 36, 38, 40 a 42) a odesláním přes vedení 44, 46, 48 a 50 do nádoby 18 pro další zpracování či úpravu. Separovaná kapalina z procesu čeření vystupuje z nádoby 76 skrz vedení 98, z nádoby 80 skrz vedení 100, z nádoby 84 skrz vedení 102 a z nádoby 88 skrz vedení 104 a tyto toky se spojují ve sběrné skříni 106 (CB Clar Eff) . Takovéto čeřící zařízení potom odvádí výtokovou kapalinu skrz vedení 108 jako finální zpracovanou (upravenou) výstupní kapalinu.

Obr. 18 je zjednodušenou reprezentací způsobu znázorněného na obr. 5, která navíc ale zahrnuje filtrační zónu 89 spojenou s výstupem čeřících zařízení (vedení 108) . Filtrační zóna přijímá vodný roztok (na obr. 4 výtoková kapalina) přes vedení 108 pro další zpracování. Vodný roztok je přiváděn do filtrační zóny, kde se separují a usazují tuhé látky od kapalné části vodného roztoku. Tuhé látky, které byly usazeny a separovány od kapalné části, jsou vedeny skrz vedení 109 do vedení 2 pro vstupní tok pro opětovné n c sz x. ✓ zpracování a opětovnou úpravu v systému. Filtrační zóna, znázorněná na obr. 18, může být rovněž začleněna v systému, znázorněném na obr. 4, nebo v jakémkoliv z dalších, níže vysvětlovaných provedení systémů podle předkládaného vynálezu.

·· ·· to · toto > · ♦ · 9 9 9 9 • · · · to··· · * · >·· 99 99 999 * · · 9 9 9 · 9 ·· ·· 9 9 9 9 «

Druhé alternativní provedení podle vynálezu, znázorněné na obr. 6, využívá procesu #1 podle předkládaného zpracovatelských charakteristik provedení zaj ištění předkládaného alternativní vynálezu pro nitrifikace a denitrifikace ve spojení s průtokovými charakteristikami typu brzděného průtoku. Alternativní provedení zařízení #2 má být použito s alternativním provedením procesu #1. Alternativní provedení procesu (zpracování) #1 podle předkládaného vynálezu je způsob úpravy, který je zaměřen na zóny a ne na nádoby.

Pro alternativní provedení procesu #1 je vstupní kapalina, reprezentovaná jako typická městská odpadní voda, vedena skrz vedení 120 do nádoby 122, která je použita jako anoxická selekční zóna (V#l), přičemž obsah, vztažený na objem, této nádoby je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s použitím čerpadla 124. Další toky, které vstupují do nádoby 122, přicházejí z nádoby 126 (aerobní skrz vedení 128 a z nádoby 130 reakční zóna #1

V#2) (aerobní reakční zóna #2 - V#3) skrz vedení 132 ve formě recyklovaných MLSS, které jsou použity pro zajištění nedostatku kyslíku uvnitř nádoby 122. Další tok, který vstupuje do nádoby 122, přichází z každého jednoho ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 134, 136, 138 a 140) ve formě vraceného aktivovaného kalu (RAS) skrz vedení 150, 152, 154 respektive 156. Nádoba 122 přijímá elementární kyslík uchycený k molekulám dusíku ve formě oxidu dusitého (NO₃) a oxidu dusičitého (NO₂) , které byly odvozeny převážně z procesu konverze čpavku, probíhá v nádobách 126 a známého jako nitrifikace, který 130 (aerobní reakční zóna #1 a aerobní reakční zóna #2). Množství rozpuštěného kyslíku v mg/1 do 0,5 mg/1. To MLSS z nádoby 126 ·· ·· • · · · • * · · • · · · · • · · ·· ·· nádobě 122 je udržováno v rozsahu od 0,3 je umožněno prostřednictvím recyklování (aerobní reakční zóna #1) s použitím čerpadla 158 a čerpáním skrz vedení 128 a z nádoby 130 (aerobní reakční zóna #2) s použitím čerpadla 160 a čerpáním skrz vedení 132 do nádoby 122 .

Mikroorganismy obsažené v odpadní vodě v nádobě 122 (anoxická selekční zóna) shánějí kyslík pro respiraci (dýchání). S malým množství dostupného rozpuštěného kyslíku jsou mikroorganismy nuceny využívat elementární kyslík v N0₃, který je vázán ' s plynným dusíkem. Tento proces se obecně nazývá denitrifikace. Jakmile je vazba mezi dusíkem a kyslíkem rozbita, mikroorganismy spotřebovávají elementární kyslík pro dýchání (respiraci), což umožňuje, aby dusík byl uvolňován do atmosféry.

Během spotřebovávání kyslíku prostřednictvím respirace v procesu denitrifikace v nádobě 122 (anoxická selekční zóna) mikroorganismy rovněž spotřebovávají části organické hmoty ve formě zcela suspendovaných tuhých látek, které byly rozmělněny a rozpuštěny v recirkulačním procesu v nádobách 126 a 130 (aerobní reakční zóny #1 a #2) tak, aby se staly snáze spotřebovatelnými populaci mikroorganismů.

Celkové vodné tuhé látky (TS) z nádoby 122 (anoxická selekční zóna) proudí prostřednictvím gravitace skrz vedení 162 do nádoby 126 (aerobní reakční zóna #1) pro pokračující úpravu a zpracování. Obsah, vztažený na objem, nádoby 126 je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), který je poháněn čerpadlem 164. Během recirkulační procedury se obsah nádoby 126, totiž usaditelné tuhé látky, stane rozpuštěným

prostřednictvím rozmělňování systémem RCAS v nádobě. Rozmělňování probíhá, jak jsou tuhé látky ve vodném roztoku zpracovávány prostřednictvím systému RCAS toroidním vířivým působením systému RCAS tak, aby se staly snáze spotřebovatelnými populací mikroorganismů. Systémem RCAS je rovněž aplikováno intenzivní provzdušňování během recirkulační procedury, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci 3,5 mg/1 nebo vyšší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje bakteriím nitrosomonas a nitrobactor, sídlícím v kolonii mikroorganismů, okysličovat (oxidovat) čpavek (NH₃) na dusitan (NO₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (N0₃ - oxid dusitý) . Tento proces je obecně známý pro osoby v oboru znalé jako nitrifikace. S koncentracemi rozpuštěného kyslíku v této zóně, udržovanými na hodnotě 3,5 mg/1 nebo větší, jsou suspendované tuhé látky a další organická hmota rozkládány a okysličovány na stabilnější sloučeniny.

Prostřednictvím využití velkých objemů atmosférického (Ί vzduchu, dodávaných systémem RCAS, a udržováním rozpuštěného kyslíku na vyšších úrovních (nad 3,5 mg/1), než jaké by byly udržovány tradičními provzdušňovacími systémy (2,0 mg/1 až 3,0 mg/1), a současně s dlouhými MCRT budou kolonie mikroorganismů vstupovat do režimu biologického životního

A cyklu známého jako endogenní respirace (ER) . V tomto ER režimu žijící mikroorganismy začínají okysličovat (látkově přeměňovat) některé části svojí vlastní buněčné hmoty společně s jakoukoliv novou organickou hmotou, kterou absorbují nebo adsorbují z jejich prostředí. To pomáhá pří ³⁰ zlepšování redukce tuhých látek při současném udržování • · • · · · · · • · · · ···· • · · · · · ·· 4 kolonie mikroorganismů prostřednictvím nastavení poměru živin ku mikroorganismům (F/M) pro umožnění toho, aby rychlost vymírání kolonie mikroorganismů byla stejná jako rychlost růstu kolonie mikroorganismů prostřednictvím ER procesu (endogenní respirace).

Další výhodou zajištění intenzivního provzdušňování uvnitř tohoto reaktoru (reakční zóny) je spotřeba určitých množství fosforu mikroorganismy.

Tok opouštějící nádobu 126 (aerobní reakční zóna #1) ¹⁰ vystupuje skrz vedení 166 do nádoby 130. Nádoba 130 je použita jako aerobní reakční zóna #2 (V#3), přičemž obsah, vztažený na objem, této nádoby je recirkulován a intenzivně provzdušňován v podstatě jedenkrát za každé dvě hodiny s použitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), 15 který je poháněn čerpadlem 168. Okysličování jak rozpuštěné tak i suspendované organické hmoty probíhá v této nádobě prostřednictvím udržování úrovně rozpuštěného kyslíku (DO) na hodnotě alespoň 3,0 mg/1. Baktérie nitrosomonas a nitrobactor žijící v kolonii mikroorganismů budou okysličovat (oxidovat) organický dusík na čpavek (NH₃) potom na dusitan (NO₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (NO₃ - oxid dusitý).

Část v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek (MLSS), bohatých na dusitan, je recyklována s použitím čerpadla 160 skrz vedení 132 do nádoby 122 (anoxická selekční 25 zóna) pro redukci dusíku prostřednictvím procesu denitrifikace.

Tok rovněž vystupuje působením gravitace (tíže) skrz vedení 170 do vedení 172 před vstupem do průtokové

3Q rozdělovači skříně 174 (SB Clar Inf) čeřících zón pro usazování tuhých látek z kapalné části odpadní vody.

Je třeba si všimnout, že toto alternativní provedení neobsahuje nádobu (V#4) přítomnou ve výše popsaném výhodném provedení. Tato nádoba totiž není použita, dokud se tok podstatně nezvýší a nevznikne tak potřeba pro přídavný aerobní reaktor.

Jak vstupní tok z vedení 172 vstupuje do průtokové rozdělovači skříně 174 (SB Clar Inf) čeřících zón, je tok výhodně rozdělován na čtyři stejné části a každá tato část je vedena do jednoho ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 134, 136, θ 138 a 140) skrz vedení 176 pro nádobu 134 (odpovídající čeřícímu zařízení # 1), vedení 178 pro nádobu 136 (odpovídající čeřícímu zařízení # 2), vedení 180 pro nádobu 138 (odpovídající čeřícímu zařízení #3), a vedení 182 pro nádobu 140 (odpovídající čeřícímu zařízení # 4). Rychlost ⁵ toku je zmenšena, jak tok vstupuje do každého z čeřících zařízení, což umožňuje tuhým látkám, aby se usazovaly u spodní části nebo dna každého z čeřících zařízení. Usazované tuhé látky jsou potom odtlačovány od kónických stěn čeřících zařízení prostřednictvím použití hydraulicky ovládaného ⁰ koncentrátoru 184 tuhých látek pro nádobu 134, hydraulicky ovládaného koncentrátoru 186 tuhých látek pro nádobu 136, hydraulicky ovládaného koncentrátoru 188 tuhých látek pro nádobu 138 a hydraulicky ovládaného koncentrátoru 190 tuhých látek pro nádobu 140, což umožňuje další zahuštění tuhých ⁵ látek před jejich odebráním skrz každé z čerpadel RAS (vraceného aktivovaného kalu) z čeřících zón (čerpadla 142, 144, 146 a 148) a vedení pro RAS (vedení 150, 152, 154 a 156) a odesláním do nádoby 122 (anoxická reakční zóna) pro další zpracování či úpravu. Separovaná kapalina z procesu čeření ⁰ vystupuje z nádoby 134 (čeřící zařízení # 1) skrz vedení 192, • 9 · 9

CQ .- · · · ♦ 9 · · «

O y · · · · 99 0· · · · · z nádoby 13 6 (čeřící zařízení # 2) skrz vedení 194, z nádoby 138 (čeřící zařízení # 3) skrz vedení 196 a z nádoby 140 (čeřící zařízení # 4) skrz vedení 198 a tyto toky se spojují ve sběrné skříni 200 (CB Clar Eff). Takovéto čeřící zařízení potom odvádí výtokovou kapalinu skrz vedení 202 jako finální zpracovanou (upravenou) výstupní kapalinu.

Na obr. 7 je znázorněno další alternativní provedení zařízení podle předkládaného vynálezu, které využívá alternativní provedení procesu # 2 pro zajištění zpracovatelských charakteristik nitrifikace ve spojení s průtokovými charakteristikami typu s brzděným průtokem. Toto alternativní provedení zařízení má být použito s alternativním provedením procesu # 2. Alternativní provedení procesu # 2 podle předkládaného vynálezu je způsob zpracování, který je zaměřen na zóny a ne na nádoby.

Podle provedení předkládaného vynálezu, znázorněného na obr. 7, je vstupní kapalina, reprezentovaná jako typická městská odpadní voda, vedena skrz vedení 210 do nádoby 212, která je použita jako aerobní reakční zóna #1. Další toky, které vstupují do nádoby 212, přicházejí ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 214, 216, 218 a 220) ve formě vraceného aktivovaného kalu (RAS) prostřednictvím čerpadel 222, 224, 226 a 228 pro RAS a j sou vedeny do nádoby 212 skrz vedení 230, 232, 234 respektive 236 .

Obsah, vztažený na objem, nádoby 212 (aerobní reakční zóna #1) je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), který je poháněn čerpadlem 238. Během recirkulační procedury se obsah nádoby 212, totiž usaditelné tuhé látky, stane rozpuštěným prostřednictvím rozmělňování systémem RCAS ·· ♦·· · ·· Φ· • ♦ · · « · · · ♦ · ··· · ·* ··

9 9 9 · · • 9999 9 9 · ···«··· _e • ♦· · · · · · • · 9 9 ·· · · v nádobě. Rozmělňování probíhá, jak jsou tuhé látky ve vodném roztoku zpracovávány prostřednictvím systému RCAS toroidním vířivým působením systému RCAS tak, aby se staly snáze spotřebovatelnými populací mikroorganismů. Systémem RCAS je rovněž aplikováno intenzivní provzdušňování během recirkulační procedury, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci 3,5 mg/1 nebo vyšší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje bakteriím nitrosomonas a nitrobactor, sídlícím v kolonii mikroorganismů, okysličovat (oxidovat) čpavek (NH₃) na dusitan (NO₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (N0₃ - oxid dusitý) . Tento proces je obecně známý pro osoby v oboru znalé jako nitrifikace. S koncentracemi rozpuštěného kyslíku v této zóně, udržovanými na hodnotě 3,5 mg/1 nebo větší, jsou suspendované tuhé látky a další organická hmota rozkládány a okysličovány na stabilnější sloučeniny.

Prostřednictvím využití velkých objemů atmosférického vzduchu, dodávaných systémem RCAS, a udržováním rozpuštěného kyslíku na vyšších úrovních (nad 3,5 mg/1), než jaké by byly udržovány tradičními provzdušňovacími systémy (2,0 mg/1 až 3,0 mg/1), a současně s dlouhými MCRT budou kolonie mikroorganismů vstupovat do režimu biologického životního cyklu známého jako endogenní respirace (ER) . V tomto ER režimu žijící mikroorganismy začínají okysličovat (látkově přeměňovat) některé části svojí vlastní buněčné hmoty společně s jakoukoliv novou organickou hmotou, kterou absorbují nebo adsorbují z jejich prostředí. To pomáhá při zlepšování redukce tuhých látek při současném udržování kolonie mikroorganismů prostřednictvím nastavení poměru živin • · *4 4 4 4 4 ► 4 4 * 4 4 4 ► · · 4 · 4 444 ¹ 444444 4 4 « ’ » 4 4 4 4 « * · ·· 44 44 ku mikroorganismům (F/M) pro umožnění toho, aby rychlost vymírání kolonie mikroorganismů byla stejná jako rychlost růstu kolonie mikroorganismů prostřednictvím ER procesu (endogenní respirace).

Další výhodou zajištění intenzivního provzdušňování uvnitř tohoto reaktoru (reakční zóny) je spotřeba určitých množství fosforu mikroorganismy.

Tok opouštějící nádobu 212 (aerobní reakční zóna #1) vystupuje skrz vedení 239 do nádoby 240 (aerobní reakční zóna #2 - V#2) pro další úpravu či zpracování. Obsah, vztažený na objem, této nádoby 240 je recirkulován v podstatě jedenkrát za každé dvě hodiny s použitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), který je poháněn čerpadlem 242. během recirkulace obsahu nádoby 240 je aplikováno přídavné intenzivní provzdušňování a úroveň rozpuštěného kyslíku je udržována v podstatě na koncentraci 3,0 mg/1 nebo větší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje mikroorganismům, aby byly schopné konvertovat organickou hmotu, včetně ale bez omezení na celkové BOD, a rovněž organický dusík nejprve na čpavek, potom na dusitan a nakonec na dusičnan. Tento proces redukuje koncentrace celkového dusíku na méně škodlivé sloučeniny.

Tok rovněž vystupuje z nádoby 240, výhodně působením gravitace (tíže), skrz vedení 243 do vedení 244 před vstupem do průtokové rozdělovači skříně 246 (SB Clar Inf) čeřících zón pro usazování tuhých látek z kapalné části odpadní vody.

Je třeba si všimnout, že přídavné aerobní reakční nádoby, popisované v předcházejících provedeních, nejsou v fc* ···· • · ♦ · • fcfc · • · ··· fc· ·· • fc • · • fcfcfc • fc · fcfc · • fc tomto provedení použity, dokud se tok podstatně nezvýší a nevznikne tak potřeba pro přídavné aerobní reaktory.

Jak vstupní tok z vedení 244 vstupuje do průtokové rozdělovači skříně 246 (SB Clar Inf) čeřících zón, je tok výhodně rozdělován na čtyři stejné části a každá tato část je vedena do jednoho ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 214, 216, 218 a 220) skrz vedení 248 pro nádobu 214 (odpovídající čeřícímu zařízení # 1), vedení 250 pro nádobu 216 (odpovídající čeřícímu zařízení # 2), vedení 252 pro nádobu 218 (odpovídající čeřícímu zařízení #3), a vedení 252 pro nádobu 220 (odpovídající čeřícímu zařízení # 4). Rychlost toku je zmenšena, jak tok vstupuje do každého z čeřících zařízení, což umožňuje tuhým látkám, aby se usazovaly u spodní části nebo dna každého z čeřících zařízení. Usazované tuhé látky jsou potom odtlačovány od stěn čeřících zařízení prostřednictvím použití hydraulicky ovládaného koncentrátoru 256 tuhých látek pro nádobu 214, hydraulicky ovládaného koncentrátoru 258 tuhých látek pro nádobu 216, hydraulicky ovládaného koncentrátoru 260 tuhých látek pro nádobu 218 a hydraulicky ovládaného koncentrátoru 262 tuhých látek pro nádobu 220, což umožňuje další zahuštění tuhých látek před jejich odebráním skrz každé z čerpadel RAS (vraceného aktivovaného kalu) z čeřících zón (čerpadla 222, 224, 226 a 228) a vedení pro RAS (vedení 23 0, 232, 234 a 236) a odesláním do nádoby 212 (aerobní reakční zóna # 1) pro další zpracování či úpravu. Separovaná kapalina z procesu čeření vystupuje z nádoby 214 skrz vedení 264, z nádoby 216 skrz vedení 266, z nádoby 218 skrz vedení 268 a z nádoby 220 skrz vedení 270 a tyto toky se spojují ve sběrné skříni 272 (CB Clar Eff). Takovéto čeřící zařízení potom odvádí výtokovou

»» « «· · «« • · kapalinu skrz vedení 274 jako finální zpracovanou (upravenou) výstupní kapalinu.

Na obr. 8 je znázorněno další alternativní provedení předkládaného vynálezu, které využívá alternativní provedení procesu #3 podle předkládaného vynálezu pro zajištění zpracovatelských charakteristik nitrifikace, denitrifikace a redukce fosforu ve spojení s využitím průtokových charakteristik typu se stupňovým plněním, což poskytuje zlepšenou provozní pružnost (flexibilitu). Použití tohoto alternativního provedení ve spojení s alternativním provedením procesu #3 by bylo výhodné tam, kde lze očekávat změny v preferencích přítoku (plnění) nebo jsou potřebné změny parametrů a je třeba zlepšit kvalitu výtokové kapaliny. To by rovněž platilo pro změny v zatížení živinami ve vstupní kapalině pří současném zachování stejných průtokových charakteristik vstupní kapaliny. Alternativní provedení procesu #3 podle předkládaného vynálezu je způsob úpravy či zpracování, který je zaměřen na zóny a ne na nádoby.

Pro alternativní provedení procesu #3 je vstupní kapalinou vysoce znečištěný odpad, který by mohl obsahovat vysoké koncentrace NH₃, s vysokými koncentracemi TSS a vysokými koncentracemi celkových BOD, při současném vyžadování nitrifikace, denitrifikace a redukce fosforu, jak by se mohlo ukázat potřebným pro vstupní kapalinu, kterou je proud průmyslového, silně znečištěného odpadu.

V alternativním provedení, znázorněném na obr. 8, je vstupní kapalina, obsahující suspendované tuhé látky a biodegradovatelné organické substance, vedena skrz vedení 280 do rozdělovači skříně 282 (SB PLT Inf) , kde je rozdělována, přičemž 60 % z celkového vstupního toku proudí do nádoby 284 ·· ···· #1) skrz vedení 286, 30 % z skrz vedení 288 do nádoby 290 (anaerobní upravovači zóna - V celkového vstupního toku proudí (aerobní reakční zóna #1 - V #2), a 5 % je vedeno skrz vedení 292 do nádoby 294 (anoxická selekční zóna - V #3) , zatímco 5 zbývajících 5 % je vedeno skrz vedení 296 do nádoby 298 (aerobní reakční zóna #2 - V #4) .

Nádoba 284 přijímá 60 % ze vstupního toku zařízení a tok z nádoby 294 skrz vedení 300 s využitím čerpadla 302 a vedení 304. Obsah, vztažený na objem, nádoby 284 je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím čerpadla 306.

Nádoba 284 (anaerobní upravovači zóna) začíná první fázi nadbytečné absorpce fosforu, kterou je uvolňování biologického fosforu (Bio-P). Nadbytečná absorpce fosforu se provádí udržováním stavy nedostatečnosti kyslíku uvnitř nádoby 284. Úrovně rozpuštěného kyslíku jsou udržovány na hodnotě 0,10 mg/1 nebo menší, což způsobuje uvolňování Bio-P mikroorganismy. Ačkoliv toto uvolňování Bio-P vytváří dočasné zvýšení koncentrace fosforu, rovněž také nutí mikroorganismy, aby látkově přeměňovaly větší množství fosforu během pozdějších fází procesu. Obsah této zóny může být udržován s nízkými úrovněmi rozpuštěného kyslíku prostřednictvím řízeného zavádění s do kapaliny přimíchaných suspendovaných tuhých látek (MLSS) s nízkou úrovní kyslíku z nádoby 294 (anoxická selekční zóna) z vedení 300 prostřednictvím čerpadla 3 02 a skrz vedení 304 do nádoby 284. Tok potom pokračuje dále skrz vedení 308 do nádoby 290 (aerobní reakční zóna # 1) pro úpravu či zpracování.

Jak bylo zmiňováno výše, nádoba 290 přijímá 3 0 % ze vstupního toku zařízení skrz vedení 288 a je použita jako *0 *0 99 9» • 9 9 9 9 9 9 * · · 0 0 · · 0 ·

0 ««0 · 0 99 ι

0 0 0 0«« ♦0 ·· «0 0«

0*00 aerobní reakční zóna # 1. Další tok, který vstupuje do této nádoby, přichází z nádoby 298 skrz vedení 310 s použitím čerpadla 312 a potom skrz vedení 314 ústícího do nádoby 290. Tok z nádoby 298 (aerobní reakční zóna #2) je ve formě recyklovaných MLSS. Ještě další tok, vstupující do nádoby

290, přichází z každého ze čtyř čeřících zařízení, tvořených nádobami 316, 318, 320 a 322, ve formě vraceného aktivovaného kalu (RAS) prostřednictvím čerpadel 324, 326, 328 a 330 na

RAS a nakonec skrz vedení 332, 334, 336 respektive 338.

Obsah, vztažený na objem, nádoby 290 je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), který je poháněn čerpadlem 340. Během recirkulační procedury se obsah nádoby 284, totiž usaditelné tuhé látky, stane rozpuštěným prostřednictvím rozmělňování, jak prochází systémem RCAS v nádobě.

Rozmělňování probíhá, jak jsou tuhé látky ve vodném roztoku zpracovávány prostřednictvím systému RCAS toroidním vířivým působením systému RCAS tak, aby se staly snáze spotřebovatelnými populací mikroorganismů. Během recirkulační procedury je rovněž aplikováno intenzivní provzdušňování, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci 3,5 mg/1 nebo vyšší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje bakteriím nitrosomonas a nitrobactor, sídlícím v kolonii mikroorganismů, okysličovat (oxidovat) čpavek (NH₃) na dusitan (NO₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (N0₃ - oxid dusitý). S koncentracemi rozpuštěného kyslíku v této zóně, udržovanými na hodnotě 3,5 mg/1 nebo větší, jsou suspendované tuhé látky a další organická hmota rozkládány a okysličovány na stabilnější sloučeniny. Prostřednictvím

4 4 4 4 4 ·« «· »» ·« »«·» »·» t « * · · · · « ··· < · » « ··« t i II ·· a > · · aaaa aaa • · * * ·« aa aa , využiti velkých objemů atmosférického vzduchu, dodávaných systémem RCAS, a udržováním rozpuštěného kyslíku na vyšších úrovních (nad 3,5 mg/1) , než jaké by byly udržovány tradičními provzdušňovacími systémy, a současně s dlouhými MCRT budou kolonie mikroorganismů vstupovat do režimu biologického životního cyklu známého jako endogenní respirace (ER). V tomto ER režimu žijící mikroorganismy začínají okysličovat (látkově přeměňovat) některé části svojí vlastní buněčné hmoty společně s jakoukoliv novou organickou hmotou, kterou absorbují nebo adsorbují z jejich prostředí. To pomáhá při zlepšování redukce tuhých látek při současném udržování kolonie mikroorganismů prostřednictvím nastavení poměru živin ku mikroorganismům (F/M) pro umožnění toho, aby rychlost vymírání kolonie mikroorganismů byla stejná jako rychlost růstu kolonie mikroorganismů prostřednictvím ER procesu (endogenní respirace).

Další výhodou zajištění intenzivního provzdušňování uvnitř tohoto reaktoru (reakční zóny) je zlepšená spotřeba velkých množství fosforu mikroorganismy. Množství fosforu absorbovaného mikroorganismy je větší než množství fosforu mikroorganismy uvolněné v nádobě 284 (anaerobní upravovači zóna) , jak bylo popisováno výše. Mikroorganismy potom využívají tento nově získaný fosfor pro rozvoj stěn nových buněk a další energetické potřeby.

Tok potom opouští nádobu 290 (aerobní reakční zóna # 1) skrz vedení 342 do nádoby 294 (anoxická selekční zóna) pro další zpracování. Kromě toku skrz vedení 342 z nádoby 290 nádoba 294 rovněž přijímá přídavný tok 5 % ze vstupního toku zařízení skrz vedení 292. Obsah, vztažený na objem, této nádoby je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny • to

·· to<

··· ·<

9* ·· • · • ··· • to · • · * ·· >· to* toto·· • to · • · to ··· to • ·· · ·· ·· prostřednictvím čerpadla 344. Tato anoxická selekční zóna přijímá elementární kyslík uchycený k molekulám dusíku ve formě oxidu dusitého (N0₃) a oxidu dusičitého (N0₂) , který byl odvozen primárně z procesu konverze čpavku, známého jako nitrifikace, který probíhá uvnitř nádoby 290 (aerobní reakční zóna # 1) . Množství rozpuštěného kyslíku (DO) v nádobě 294 je udržováno v rozsahu od 0,3 mg/1 do 0,5 mg/1. Mikroorganismy, obsažené uvnitř odpadní vody v nádobě 294 hledají kyslík pro respiraci (dýchání). Při malém množství dostupného rozpuštěného kyslíku (DO) jsou mikroorganismy nuceny využívat elementární kyslík v N0₃, který je vázán s dusíkem. Tento proces se obecně nazývá denitrifikace. Jakmile je vazba mezi dusíkem a kyslíkem rozbita, mikroorganismy spotřebovávají elementární kyslík pro dýchání, což umožňuje aby dusík byl uvolňován do atmosféry. Mikroorganismy využívají tento kyslík pro potřebné dýchání, aby tak mohly pokračovat ve spotřebovávání organické hmoty, která ještě zůstává v odpadní vodě.

Během těchto anoxických podmínek dochází k

0 přirozenému uvolňování fosforu mikroorganismy jako cesta pro zachování energie během doby s nízkou dostupností rozpuštěného kyslíku, ale v menších množstvích, než jak k tomu dochází v nádobě 284 (anaerobní upravovači zóna).

Ačkoliv se tak vytváří dočasné, ale mírné, zvýšení

5 koncentrace fosforu, jsou takto rovněž mikroorganismy nuceny látkově přeměňovat větší množství fosforu v později probíhajících procesech. Výtok z tohoto procesu je veden dále prostřednictvím vedení 346 do nádoby 298 (aerobní reakční zóna #2) pro další zpracování.

• ······ ·· · · · · ·

Kromě toku, který vstupuje do nádoby 298 (aerobní reakční zóna #2) skrz vedení 346, je do této nádoby 298 přiváděn tok 5 % ze vstupního toku zařízení prostřednictvím t

vedení 296. Obsah, vztažený na objem, této zóny je _Λ 5 recirkulován a intenzivně provzdušňován v podstatě jedenkrát za každé dvě hodiny s použitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), který je poháněn čerpadlem

348. Okysličování jak rozpuštěné tak i suspendované organické hmoty probíhá v této nádobě prostřednictvím udržování úrovně rozpuštěného kyslíku na hodnotě alespoň 3,0 mg/1. Baktérie nitrosomonas a -nitrobactor žijící v kolonii mikroorganismů budou okysličovat (oxidovat) organický dusík na čpavek (NH₃) potom na dusitan (NO₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (NO₃ - oxid dusitý). Jak je vodný roztok, obsahující kolonii mikroorganismů, v nádobě 298 provzdušňován a úroveň rozpuštěného kyslíku se zvětšuje, mikroorganismy začínají rovněž spotřebovávat fosfor ve větších množstvích, než je pro ně potřebné, aby udržely život. Množství spotřebovaného fosforu daleko překračuje množství fosforu mikroorganismy uvolněného do vodného roztoku při jeho zpracovávání v nádobách 284 a 294 (anaerobní upravovači zóně a anoxické selekční zóně). Tento jev je to, co se označuje v tomto oboru jako nadbytečná absorpce fosforu. Části v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek (MLSS) z nádoby 298

5 jsou recyklovány do nádoby 290 (aerobní reakční zóna # 1) skrz vedení 310 s použitím čerpadla 312 a nakonec jsou vypouštěny skrz vedení 314, zatímco výtokové kapalina je vypouštěna dále skrz vedení 350 a do vedení 352 před vstupem do průtokové rozdělovači skříně 354 (SB Clar Inf) čeřících zón.

• · · ·

Jak vstupní tok z vedení 352 vstupuje do průtokové rozdělovači skříně 354 čeřících zón, je tok výhodně rozdělován na čtyři stejné části a každá tato část je vedena do jednoho ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 316, 318, 320 a

322) skrz vedení 356 pro nádobu 316 (odpovídající čeřícímu zařízení # 1), vedení 358 pro nádobu 318 (odpovídající čeřícímu zařízení # 2), vedení 360 pro nádobu 320 (odpovídající Čeřícímu zařízení # 3), a vedení 362 pro nádobu 322 (odpovídající čeřícímu zařízení # 4). Rychlost toku je zmenšena, jak tok vstupuje do každého z čeřících zařízení, což umožňuje tuhým látkám, aby se usazovaly u spodní části nebo dna každého z čeřících zařízení. Usazované tuhé látky jsou potom odtlačovány od stěn čeřících zařízení prostřednictvím použití hydraulicky ovládaného koncentrátoru 364 tuhých látek pro nádobu 316 (čeřící zařízení # 1) , hydraulicky ovládaného koncentrátoru 366 tuhých látek pro (čeřící zařízení # 2) , hydraulicky ovládaného tuhých látek pro nádobu 320 (čeřící hydraulicky ovládaného koncentrátoru 370 nádobu 318 koncentrátoru 368 zařízení # 3), a tuhých látek pro nádobu 322 (čeřící zařízení # 4), což umožňuje další zahuštění tuhých látek před jejich odebráním skrz každé z čerpadel RAS (vraceného aktivovaného kalu) z čeřících zón (čerpadla 324, 326, 328 a 330) a vedení pro RAS (vedení 332, 334, 336 a 338) a odesláním do nádoby 290 (aerobní reakční zóna # 1) pro další zpracování či úpravu. Separovaná kapalina z procesu čeření vystupuje z nádoby 316 (čeřící zařízení # 1) skrz vedení 372, z nádoby 318 (čeřící zařízení # 2) skrz vedení 374, z nádoby 320 (čeřící zařízení # 3) skrz vedení 374 a z nádoby 322 (čeřící zařízení # 4) skrz vedení 378 a tyto toky se spojují ve sběrné skříni 380 • · (CB Clar Eff). Výtokové kapalina čeřící zóny je odváděna skrz vedení 382 jako finální zpracovaná (upravená) výstupní kapalina.

Na obr. 9 je znázorněno další alternativní provedení předkládaného vynálezu, které využívá alternativní provedení procesu #4 podle předkládaného vynálezu pro zajištění zpracovatelských charakteristik nitrifikace a denitrifikace ve spojení s využitím průtokových charakteristik typu se stupňovým plněním. Alternativní provedení procesu #4 podle předkládaného vynálezu je způsob úpravy či zpracování, který je zaměřen na zóny a ne na nádoby.

Pro alternativní provedení procesu #4 je vstupní kapalinou vysoce znečištěný odpad, který by mohl obsahovat vysoké koncentrace NH₃, s vysokými koncentracemi TSS a vysokými koncentracemi celkových BOD, při současném vyžadování nitrifikace a denitrifikace pro celkovou redukci dusíku, jak by se mohlo ukázat potřebným pro vstupní kapalinu, kterou je proud průmyslového, silně znečištěného odpadu.

vynálezu, obsahuj ící

V alternativním provedení podle předkládaného znázorněném na obr. 9, je vstupní kapalina, suspendované tuhé látky a bíodegradovatelné organické substance, vedena skrz vedení 390 do rozdělovači skříně 392 (SB PLT Inf) , kde je rozdělována, přičemž 75 % z celkového vstupního toku proudí skrz vedení 394 do nádoby 396 (anoxická selekční zóna - V #1) , 15 % z celkového vstupního toku je rozdělovači skříní 392 vedeno skrz vedení 398 do nádoby 400 (aerobní reakční zóna #1 - V #2), a zbývajících 10 % z celkového vstupního toku je vedeno rozdělovači skříní 292 • · • · • · • · · · · • · · · · • · · · · · ·

Τ * * * *

skrz vedení 402 do nádoby 404 (aerobní reakční zóna # 2 - V #3) .

Nádoba 396 (V # 1) je použita jako anoxická selekční zóna, přijímající 75 % ze vstupního toku skrz vedení 394. Další tok ve formě recyklovaných MLSS je přijímán z nádoby 404 (V # 3) skrz vedení 406, čerpadlo 408 a vedení 410. Úroveň rozpuštěného kyslíku v nádobě 396 je udržována na nízké koncentraci pod 0,5 mg/1 pro denitrifikaci. Nádoba 396 je bohatá na aerobní mikroorganismy a obsahuje rovněž chemicky vázaný kyslík ve formě dusičnanu přijímaného z nádoby 404. S úrovněmi rozpuštěného kyslíku v rozsahu do 0,5 mg/1 jsou aerobní mikroorganismy nuceny využít dusičnan pro respiraci (dýchání), což je takto využíváno pro účely denitrifikace odpadní vody před pokračováním pro další úpravu a zpracování.

Vstupní tok, přijímaný skrz vedení 390, je bohatý na živiny, zatímco tok, přijímaný skrz vedení 410 z nádoby 404, je bohatý na dusičnany a mikroorganismy. Při stupňovém plnění části vstupního toku do této nádoby tedy může být organické zatížení, vstupující do zařízení, zvýšeno bez jakýchkoliv změn aktuální konstrukce výhodného provedení zařízení podle předkládaného vynálezu. Obsah, vztažený na objem, nádoby 396 je recirkulován jedenkrát každé dvě hodiny prostřednictvím čerpadla 412. Tok opouští nádobu 396 skrz vedení 414 do nádoby 400 pro další úpravu či zpracování.

Nádoba 400 (V # 2) je použita jako aerobní reakční zóna # 1, která přijímá 15 % z celkového vstupního toku skrz vedení 398 a tok z nádoby 396 skrz vedení 414. Další tok přichází z každého ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 416, 418, 420, 422) ve formě vraceného aktivovaného kalu (RAS).

• ·

72* • ··· • · ·

Obsah, vztažený na objem, této nádoby je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS) , který je poháněn čerpadlem 424. Během recirkulační procedury se obsah nádoby 400, totiž usaditelné tuhé látky, stane rozpuštěným prostřednictvím rozmělňování, jak prochází systémem RCAS v této zóně. Rozmělňování probíhá, jak jsou tuhé látky ve vodném roztoku zpracovávány prostřednictvím systému RCAS toroidním vířivým působením systému RCAS tak, aby se staly snáze spotřebovatelnými populací mikroorganismů. Během recirkulační procedury je rovněž aplikováno intenzivní provzdušňování, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci 3,5 mg/1 nebo vyšší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje bakteriím nitrosomonas a nitrobactor, sídlícím v kolonii mikroorganismů, okysličovat (oxidovat) čpavek (NH₃) na dusitan (NO₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (NO₃ - oxid dusitý). Tento proces je obecně známý pro osoby v oboru znalé jako nitrifikace.

S koncentracemi rozpuštěného kyslíku v této zóně, udržovanými na hodnotě 3,5 mg/1 nebo větší, jsou suspendované tuhé látky a další organická hmota rozkládány a okysličovány na stabilnější sloučeniny. Tento počáteční rozklad organické hmoty, který je rozbíjením organické hmoty ze složitějších forem na jednodušší formy, probíhá převážně prostřednictví vyhnívacího působení aerobních bakterií.

Prostřednictvím využití velkých objemů atmosférického vzduchu, dodávaných systémem RCAS, a udržováním rozpuštěného kyslíku na vyšších úrovních (nad 3,5 mg/1), než jaké by byly udržovány tradičními provzdušňovacími systémy, a současně s • · • · • 9

99 9 9 9 β • · « dlouhými MCRT budou kolonie mikroorganismů vstupovat do režimu biologického životního cyklu známého jako endogenní respirace (ER). V tomto ER režimu žijící mikroorganismy začínají okysličovat (látkově přeměňovat) některé části svojí ' 5 vlastní buněčné hmoty společně s jakoukoliv novou organickou hmotou, kterou absorbují nebo adsorbují z jejich prostředí. To pomáhá při zlepšování redukce tuhých látek při současném udržování kolonie mikroorganismů prostřednictvím nastavení poměru živin ku mikroorganismům (F/M) pro umožnění toho, aby rychlost vymírání kolonie mikroorganismů byla stejná jako rychlost růstu . kolonie mikroorganismů prostřednictvím ER procesu (endogenní respirace). Tok opouštějící nádobu 400 (aerobní reakční zóna # 1) vystupuje skrz vedení 426 do nádoby 404 (aerobní reakční zóna #2 - V # 3). Dalších 10 % ze vstupního toku vstupuje do nádoby 404 (V # 3) z rozdělovači skříně 392 (SB PLT Inf) skrz vedení 402.

Obsah, vztažený na objem, nádoby 404 je recirkulován a intenzivně provzdušňován v podstatě jedenkrát za každé dvě hodiny s použitím recirkulačního provzdušňovaciho systému ²⁰ (RCAS) , který je poháněn čerpadlem 428. Během recirkulace obsahu nádoby 404 se usaditelné tuhé látky stávají dále rozpuštěnými prostřednictvím rozmělňování působením recirkulačního čerpání v této zóně tak, aby mohly být dále spotřebovávány populací mikroorganismů. Během recirkulace je rovněž aplikováno intenzivní provzdušňování, takže úroveň rozpuštěného kyslíku (DO) je v podstatě udržována na hodnotě alespoň 3,0 mg/1 nebo větší. Baktérie nitrosomonas a nitrobactor žijící v kolonii mikroorganismů budou okysličovat (oxidovat) organický dusík na čpavek (NH₃) potom na dusitan • ·

Λ· · · 9 9 9 · 9 9 9 9 /5t·· · · · · ·· ·· ·· (ΝΟ₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (NO₃ oxid dusitý) v této zóně.

Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních nad 3,5 mg/1 umožňuje kolonii mikroorganismů, aby byla schopná konvertovat organickou hmotu, včetně ale bez omezení na celkové BOD, a rovněž organický dusík nejprve na čpavek, potom na dusitan a nakonec na dusičnan a další méně škodlivé sloučeniny. Tento proces redukuje koncentrace celkového dusíku uvolňovaného do vodného prostředí prostřednictvím procesu denitrifikace. Rozpuštěný kyslík v nádobě 404 (aerobní reakční zóna # 2) udržuje koncentraci alespoň 3,5 mg/1 pro zajištění úplného rozkladu a okysličení (oxidace) organických živin v toku odpadní vody.

Části obsahu nádoby 404 jsou recyklovány do nádoby 396 (anoxická selekční zóna) ve formě recyklovaných MLSS ve vedení 406 s použitím čerpadla 408 a nakonec skrz vedení 410. MLSS, které jsou bohaté na aerobní mikroorganismy a obsahují rovněž chemicky vázaný kyslík, jsou denitrifikovány v nádobě 3 96 před jejich vrácením do nádob 400, 404 pro pokračující úpravu (zpracování) zbývajících živin.

Výstupní kapalina z těchto procesů opouští nádobu 404 skrz vedení 43 0 a do vedení 432 pro proces čeření. Jak výstupní kapalina z vedení 432 vstupuje do průtokové rozdělovači skříně 434 (SB Clar Inf) čeřících zón, je tok výhodně rozdělován na čtyři stejné části a každá tato část je vedena do jednoho ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 416, 418, 420 a 422) skrz vedení 436 pro nádobu 416 (odpovídající nádobu čeřícímu zařízení # 1), vedení 438 pro

418 (odpovídající čeřícímu zařízení # 2), vedení 440 pro nádobu 420 (odpovídající čeřícímu zařízení # 3) , a vedení 442 pro * · • · · · · · · · · · · * • · ♦ · · · · · · · • · · · · · · · · · · · • ······ · · ··· · ·

nádobu 422 (odpovídající čeřícímu zařízení # 4). Rychlost toku je zmenšena, jak tok vstupuje do každého z čeřících zařízení, což umožňuje tuhým látkám, aby se usazovaly u spodní části nebo dna každého z čeřících zařízení. Usazované tuhé látky jsou potom odtlačovány od kónických stěn čeřících zařízení prostřednictvím použití hydraulicky ovládaného koncentrátoru 444 tuhých látek pro nádobu 416, hydraulicky ovládaného koncentrátoru 446 tuhých látek pro nádobu 418, hydraulicky ovládaného koncentrátoru 448 tuhých látek pro nádobu 420 a hydraulicky ovládaného koncentrátoru 450 tuhých látek pro nádobu 422, což umožňuje další zahuštění tuhých látek před jejich odebráním skrz každé z čerpadel RAS (vraceného aktivovaného kalu) z čeřících zón (čerpadla 452, 454, 456 a 458) a vedení pro RAS (vedení 460, 462, 464 a 466) a odesláním do nádoby 400 (aerobní reakční zóna # 1) pro další zpracování či úpravu. Separovaná kapalina z procesu čeření vystupuje z nádoby 416 skrz vedení 468, z nádoby 418 skrz vedení 470, z nádoby 420 skrz vedení 472 a z nádoby 422 skrz vedení 474 a tyto toky se spojují ve sběrné skříni 476

0 (CB Clar Eff) . Takovéto čeřící zařízení potom odvádí výtokovou kapalinu skrz vedení 478 jako finální zpracovanou (upravenou) výstupní kapalinu.

Alternativní provedení, které je znázorněno na obr. 10, ilustruje odstraněná nevyužitá vedení, nevyužité nádoby a vybavení z výhodného předcházejícího provedení zařízeni podle vynálezu. Jsou ale znázorněny všechna použitá vedení, použité nádoby a vybavení, jak je potřebné pro zpracování toku odpadní vody s využitím alternativního provedení procesu # 4 podle předkládaného vynálezu.

• ·· ·

4·· 4 4

Na obr. 10 je tedy znázorněno alternativní provedeni zařízení podle předkládaného vynálezu, které využívá alternativní provedení procesu # 5 podle předkládaného vynálezu pro zajištění zpracovatelských charakteristik nitrifikace ve spojení s použitím průtokových charakteristik typu se stupňovým plněním. Alternativní provedení procesu # 5 podle předkládaného vynálezu je způsob úpravy či zpracováni, který je orientován na zóny a ne na nádoby.

Pro alternativní provedení procesu # 5 podle vynálezu ⁰ je vstupní tok reprezentován jako silně znečištěný odpad, který by mohl obsahovat vysoké koncentrace NH₃, s vysokými koncentracemi TSS a s celkovými vysokými koncentracemi BOD, přičemž je současně vyžadována nitrifikace, jak by se mohlo ukázat potřebným pro vstupní kapalinu, kterou je proud ⁵ průmyslového, silně znečištěného odpadu.

V prezentovaném alternativním provedení podle předkládaného vynálezu, znázorněném na obr. 10, je vstupní kapalina, obsahující suspendované tuhé látky a biodegradovatelné organické substance, vedena skrz vedení 500 do rozdělovači skříně 502 (SB PLT Inf) , kde je rozdělována. 50 % z celkového vstupního toku je vedeno do nádoby 504 (aerobní reakční zóna # 1 - V#l) skrz vedení 506, 30 % z celkového vstupního toku je rozdělovači skříní 502 (SB PLT Inf) vedeno skrz vedení 508 do nádoby 510 (aerobní reakční ⁵ zóna # 2 - V#2) , a zbývajících 20 % z celkového vstupního toku je vedeno rozdělovači skříní 502 (SB PLT Inf) skrz vedení 512 do nádoby 532 (aerobní reakční zóna # 3 - V#3).

Jak bylo uvedeno výše, nádoba 504 je použita jako ₀ aerobní reakční zóna # 1, která přijímá 50 % z celkového vstupního. Další toky přicházejí z každého ze čtyř čeřících «· ·· • · · · • · · · • . · · · · • · · rj rj · · 4 4 ·♦ ··*· « · · • · ·

4 * • · · 4

44 zařízení (nádoby 516, 518, 520, 522) ve formě vraceného aktivovaného kalu (RAS). Obsah, vztažený na objem, této nádoby 504 je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS) , který je poháněn čerpadlem 524. Během recirkulační procedury se obsah nádoby 504, totiž usaditelné tuhé látky, stane rozpuštěným prostřednictvím rozmělňování, jak prochází systémem RCAS v této nádobě. Rozmělňování probíhá, jak jsou tuhé látky ve vodném roztoku zpracovávány prostřednictvím systému RCAS toroidním vířivým působením systému RCAS tak, aby se staly snáze spotřebovatelnými populací mikroorganismů. Během recirkulační procedury je rovněž aplikováno intenzivní provzdušňování, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci 3,5 mg/1 nebo vyšší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje bakteriím nitrosomonas a nitrobactor, sídlícím v kolonii mikroorganismů, okysličovat (oxidovat) čpavek (NH₃) na dusitan (N0₂ - oxid dusičitý) respektive nakonec na dusičnan (N0₃ - oxid dusitý) . Tento proces je obecně známý pro osoby v oboru znalé jako nitrifikace.

S koncentracemi rozpuštěného kyslíku v této zóně, udržovanými na hodnotě 3,5 mg/1 nebo větší, jsou suspendované tuhé látky a další organická hmota, včetně ale bez omezení na uhlíkovou BOD, rozkládány a okysličovány na stabilnější sloučeniny. Tento počáteční rozklad organické hmoty, který je rozbíjením organické hmoty ze složitějších forem na jednodušší formy, probíhá převážně prostřednictví vyhnívacího působení aerobních bakterií.

Prostřednictvím využití velkých objemů atmosférického vzduchu, dodávaných systémem RCAS, a udržováním rozpuštěného • fc fcfc · · · · • ♦ · · · fcfc • · · · · ···· fc fc fcfcfc fcfc fcfc fc • » · fcfcfcfc • ♦ · • fcfc • fc · • fcfc · kyslíku na vyšších úrovních (nad 3,5 mg/1), než jaké by byly udržovány tradičními provzdušňovacími systémy, a současně s dlouhými MCRT budou kolonie mikroorganismů vstupovat do režimu biologického životního cyklu známého jako endogenní respirace (ER). V tomto ER režimu žijící mikroorganismy začínají okysličovat (látkově přeměňovat) některé části svojí vlastní buněčné hmoty společně s jakoukoliv novou organickou hmotou, kterou absorbují nebo adsorbují z jejich prostředí. To pomáhá při zlepšování redukce tuhých látek při současném udržování kolonie mikroorganismů prostřednictvím nastavení poměru živin ku mikroorganismům (F/M) pro umožnění toho, aby rychlost vymírání kolonie mikroorganismů byla stejná jako rychlost růstu kolonie mikroorganismů prostřednictvím ER procesu (endogenní respirace).

η £Z V/ SZ >

Další výhodou zajištění intenzivního provzdusnovani uvnitř této nádoby je spotřeba určitých množství fosforu mikroorganismy.

Tok opouští nádobu 504 (aerobní reakční zóna # 1) skrz vedení 526 a je dále veden do nádoby 510 pro další 20 —~ aerobní zpracování.

Tok vstupuje do nádoby 510 z nádoby 504 spolu s 30 % vstupního toku do zařízení, což je zajišťováno vedením 508. Nádoba 510 je použita jako aerobní reakční zóna # 2. Obsah, vztažený na objem, této nádoby je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), který je poháněn čerpadlem 528. Během recirkulační procedury se obsah nádoby 510, totiž usaditelné tuhé látky, stane rozpuštěným prostřednictvím

3Q rozmělňování, jak prochází systémem RCAS v této nádobě. Další výhodou RCAS systému nádoby 510 (aerobní reakční zóna #2) je • * * A • A A A • A ΑΑΑ •A A

AA AA

A A

A A

A A

A A ··· ·· ·AA ·

A A

A A • A A

A A A

A A aplikované intenzivní provzdušňování, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci

3,5 mg/1 nebo vyšší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje kolonii bakterií konvertovat organickou hmotu, včetně ale bez omezení na celkovou BOD. Organický dusík je rovněž konvertován, nejprve na čpavek, potom na dusitan a nakonec na dusičnan. Tento proces redukuje koncentrace celkového dusíku a celkové BOD na méně škodlivé sloučeniny. Opět platí, že mikroorganismy spotřebovávají další množství fosforu a redukují koncentrace fosforu v systému.

Tok opouští nádobu 510 (aerobní reakční zóna # 2) skrz vedení 520 a je veden do nádoby 532 (aerobní reakční zóna # 3) . Tok rovněž vstupuje do nádoby 532 z rozdělovači skříně 502 (10 % ze vstupního toku zařízení skrz vedení 512) . Obsah, vztažený na objem, této nádoby 532 je recirkulován v podstatě jedenkrát každé dvě hodiny s využitím recirkulačního provzdušňovacího systému (RCAS), který je poháněn čerpadlem 534. Během recirkulační procedury se obsah nádoby 532, totiž usaditelné tuhé látky, stane rozpuštěným prostřednictvím rozmělňování, jak prochází systémem RCAS v této nádobě. Další výhodou RCAS systému nádoby 532 je aplikované intenzivní provzdušňování, takže úroveň rozpuštěného kyslíku je v podstatě udržována na koncentraci 3,5 mg/1 nebo vyšší. Udržování koncentrace rozpuštěného kyslíku na těchto úrovních umožňuje kolonii bakterií konvertovat organickou hmotu, včetně ale bez omezení na celkovou BOD. Tento proces redukuje koncentrace celkové BOD na méně škodlivé sloučeniny. Opět zcela nevyhnutelně platí, že mikroorganismy spotřebovávají další množství fosforu.

• 9 • 9 • 9 • · • 9

9

I · *9« • 0 9 40» • 9 90 •49 ·9 9

9 499 4 4 9 • 49 949 4 0 • 94 4 4 0*0

04 09 49

Tok opouští nádobu 532 prostřednictvím gravitace (tíže) skrz vedení 536 a do vedení 53 8 před vstupem do průtokové rozdělovači skříně 540 (SB Clar Inf) čeřících zón pro usazení části tuhých látek od kapalné části odpadní vody.

Jak výstupní kapalina z vedení 538 vstupuje do průtokové rozdělovači skříně 540 (SB Clar Inf) čeřících zón, je tok výhodně rozdělován na čtyři stejné části a každá tato část je vedena do jednoho ze čtyř čeřících zařízení (nádoby 516, 518, 520 a 522) skrz vedení 542 pro nádobu 516 (odpovídající čeřícímu zařízení # 1), vedení 544 pro nádobu 518 (odpovídající čeřícímu zařízení # 2), vedení 546 pro nádobu 520 (odpovídající čeřícímu zařízení #3), a vedení 548 pro nádobu 522 (odpovídající čeřícímu zařízení # 4) . Rychlost toku je zmenšena, jak tok vstupuje do každého z čeřících zařízení, což umožňuje tuhým látkám, aby se usazovaly u spodní části nebo dna každého z čeřících zařízení. Usazované tuhé látky jsou potom odtlačovány od kónických stěn čeřících zařízení prostřednictvím použití hydraulicky ovládaného koncentrátoru 550 tuhých látek pro nádobu 516 (čeřící zařízení # 1), hydraulicky ovládaného koncentrátoru 552 tuhých látek pro nádobu 518 (čeřící zařízení # 2) , hydraulicky ovládaného koncentrátoru 554 tuhých látek pro nádobu 520 (čeřící zařízení #3) a hydraulicky ovládaného koncentrátoru 556 tuhých látek pro nádobu 522 (čeřící zařízení # 4), což umožňuje další zahuštění tuhých látek před jejich odebráním skrz každé z čerpadel RAS (vraceného aktivovaného kalu) z čeřících zón (čerpadla 558, 560, 562 a 564) a vedení pro RAS (vedení 566, 568, 570 a 572) a odesláním do nádoby 504 (aerobní reakční zóna # 1) pro další zpracování či úpravu. Separovaná kapalina z procesu čeření • · φφ • φ · φ • φ φ · • φ φφφ • · ·

• Φ φφ ♦ φ φ φ φφφφ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ· «φ ·· «*»· • « φ φφφ φφφ φ φ φ φ φ »· ·φ vystupuje z nádoby 516 skrz vedení 574, z nádoby 518 skrz vedení 576, z nádoby 520 skrz vedení 578 a z nádoby 522 skrz vedení 580 a tyto toky se spojují ve sběrné skříni 582 (CB Clar Eff) . Takovéto čeřící zařízení potom odvádí výtokovou kapalinu skrz vedení 584 jako finální zpracovanou (upravenou) výstupní kapalinu.

Recirkulační provzdušňovací systém (RCAS) na obr. 15 je znázorněn jeden z hlavních komponentů pro provádění -způsobu úpravy odpadní vody se zlepšenou redukcí tuhých látek podle předkládaného vynálezu. RCAS je účinným prostředkem pro rozmělňování, smíchávání, promíchávání, cirkulaci, provzdušňování, homogenizaci a saturaci odpadní vody, přičemž každá z výše uvedených činnosti se využije podle daných požadavků. RCAS je typem systému s transportem skrz vedení, který vede obsah nádoby skrz mechanické čerpadlo, vytvářející vysokou průtokovou rychlost obsahu nádoby skrz diferenciální vstřikovací trysku, přičemž toto čerpadlo a tryska jsou výhodně umístěny na vnější části každé nádoby za účelem dosažení snadné údržby. Vzduch, procházející skrz rozdílovou vstřikovací trysku, je vstřikován do toku upravované odpadní vody, který je potom vracen zpět do nádoby. Jak obsah nádoby prochází skrz systém RCAS, dochází k rozmělňování organických tuhých látek, takže tyto organické tuhé látky se rozpouštějí a homogenizují pro snazší vyhnívání prostřednictvím mikroorganismů. Další výhodou systému RCAS je destrukce patogenních mikroorganismů prostřednictvím toroidního vířivého působení na výstupu ze zařízení (řadový injektor/mixér/provzdušňovací zařízení) , které zajišťuje promíchávání.

•0 00 0 0 0 0

0 0 00 0

0 0 0 0 0 • 0 0 0 0

0000

RCAS zahrnuje sací vedení 600 spojené se sací stranou čerpadla 602, výtlačné vedení 604, které v sobě obsahuje řadový injektor/mixér/provzdušňovací zařízení 606, jako je zařízení popsané v US patentu č. 5,893,641 (jehož celý obsah je tímto začleněn do tohoto popisu prostřednictvím odkazu), vedení 608 přívodního zdroje vzduchu/kyslíku a přívodní vedení 610 (do nádoby) . Čerpadlo 602 odebírá odpadní vodu z nádoby 612, obsahující vodný roztok, dopravuje ji skrz vedení 600 do provzdušňovacího zařízení 606 pro míchání, provzdušňování a promíchávání. Odpadní voda je potom vracena do nádoby 612 skrz vedení 610, přičemž nadbytečný atmosférický vzduch, který je zachycen v bublinkách, postupuje společně s odpadní vodou uvnitř vedení 610 a je uvolňován, což způsobuje efekt sekundárního provzdušňování, promíchávání a míchání odpadní vody obsažené v nádobě 612. Během postupu odpadní vody tato voda prochází skrz provzdušňovací zařízení 606, jak je znázorněno na obr. 15, kde je vtahován atmosférický vzduch prostřednictvím podtlaku (Venturiho jev) . Odpadní voda a atmosférický vzduch jsou smíchávány na výstupu řadového provzdušňovacího zařízení 606 a zatímco jsou vedeny skrz vedení 610, přičemž odpadní voda je sycena (saturována) kyslíkem. Provzdušňovacím zařízením 606 může být provzdušňovací zařízení, které je popsáno v US patentu č. 5,893,641, nebo jakékoliv jiné provzdušňovací zařízení s podobným výkonem, jako je kterékoliv z provzdušňovacích zařízení popsaných v projednávané PCT patentové přihlášce pořadového čísla PCT/US01/11936 nebo v US patentové přihlášce pořadového čísla 09/547,447, jejichž celé obsahy jsou tímto začleněny do tohoto popisu prostřednictvím odkazu.

· ·««· *♦ ·♦ »4 ♦*» ···· · » · 9 9 ·

9 9 9 9 9 999 9 9 9

999999 99 999 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 ♦ ·

Kyslíkem nasycená promíchaná odpadní voda postupuje skrz vedení 610 a potom je vypouštěna zpět do nádoby 612. Společně s nasycenou odpadní vodou jsou uvnitř vedení 610 neseny nadbytečné bubliny atmosférického vzduchu, které byly vstřikovány do toku odpadní vody v množství větším, než je množství požadované pro úplné nasycení odpadní vody 610. Když je tento přebytečný vedení 610 do nádoby 612 společně se saturovanou odpadní vodou, stává se tento přebytečný vzduch zdrojem přídavného vzduchu dodaného do obsahu nádoby 612 a tím rozšiřuje provzdušňovací proces celého obsahu nádoby 612 prostřednictvím zajištění přídavného zdroje kyslíku, který může být absorbován doposud nerecirkulováným obsahem nádoby 612 .

postupující uvnitř vedení vzduch vypouštěn z

Alternativní průtok některých částí nebo veškeré odpadní vody skrz vedení 614, by umožnil doplňkové řízení, které je dostupné pro zmenšení provzdušňování při současném pokračování s míchacími a promíchávacími funkcemi systému.

Za určitých podmínek mohou být vytvářeny indukované tlaky prostřednictvím přidání odporu do přívodních vedení s překážkami nebo třecími ztrátami (to jest zmenšením velikosti vedení), tvarovkami, ventily, tryskami, a tak dále.

Pro určité podmínky týkající se vedení 610, jako například v případě specifických požadavků na rozměry vedení, specifických požadavků na délku vedení, když je instalace systému RCAS omezena na definované mezní parametry, které nesplňují konstrukční požadavky pro procesy provzdušňování nebo promíchávání, mohou být uvnitř vedení 610 vytvářeny indukované tlaky, které by zajistily kompenzaci prostředí uvnitř vedení 610. Tyto kompenzace konstrukce vedení 610 by *4 ·

» 4 4 4 » 4 444 ► 4 4

4* • 4 44 ► 4 * • 444

4* ·*·4

4 4

4 4

4 4

4 4 4 • 4 »4 vyrovnaly charakteristiky vedení s různým průměrem, délkou nebo požadovaným tlakem, existujícím v takovémto vedení, tak, aby se dosáhlo požadovaných specifických kritérii provzdušňování. Kompenzace, které je možno očekávat, jsou reprezentovány přidáváním ventilů, tvarovek, řadových mixérů, redukcí nebo zvětšením průměru vedení, nebo začleněním omezení, jako je clona, do vedení 610.

Prostřednictvím recirkulačních procesů, možností přenosu kyslíku a vytvářením mikro-bublinek systémem RCAS je dosaženo redukce spotřeby energie oproti tradičním provzdušňovacím systémům, které využívají dmýchadla a kompresory. Tato efektivita systému RCAS umožňuje předkládanému vynálezu použít menší půdorys pro celkovou konstrukci zařízení.

Bubliny

Provzdušňování vodného roztoku je důležité pro aerobní vyhnívání biologických živin. Čím menší jsou bublinky, tím větší je aktivita aerobního vyhnívání bakterií a dalších mikroorganismů v důsledku dýchání (respirace) snadno přístupného rozpuštěného kyslíku. Vzhledem k těmto dvěma skutečnostem jsou nej lepší možnou dodávanou formou bublin mikro-bublinky.

5

Okysličující (oxidační) biologické a chemické procesy ve vodném prostředí jsou omezeny nízkou rozpustností kyslíku ve vodě. Toto fyzikální omezení, jak je definováno Henryho zákonem, uvádí, že při udržování konstantní teploty je množství plynu, které se rozpustí v kapalině, úměrné tlaku vyvíjenému plynem na kapalinu. Při použiti sytému RCAS jsou ·· ···· ·· ·· ·· ·· • · · · ··· t · · • · · · · · ··· · · « • · ··« » · a · ··· · * • · _ * ··<< a a a a ·· ·· »* aa aa aa tlaky plynu a kapaliny zvyšovány nad atmosférický tlak tak, aby se zvýšilo množství plynného kyslíku, které je možné rozpustit v odpadní vodě.

Rozpustnost kyslíku v čisté vodě je pouze kolem 10 ppm (dílů na milion dílů) při teplotě okolí a při tlaku jedna atmosféra.

Pro většinu aerobních bioprocesů je rozpuštěný kyslík rychle spotřebováván, takže jeho obnovování a doplňování se stává faktorem, který omezuje rychlost procesu. Nejkritičtějším_komponentem konstrukce bioprocesů je tudíž prostředek pro převod hmoty kyslíku do kapalné fáze procesu. Pro aktivně dýchající kulturu bakterií musí být kyslík v kapalném médiu doplňován podle potřeby s postačující rychlostí pro udržování splněných nároků na spotřebu kyslíku Se systémem RCAS použitém podle předkládaného je rozpuštěný kyslík doplňován a obnovován s bakterií. vynálezu rychlostí, bakterií.

která překračuje nároky na spotřebu kyslíku

Voda je obvykle provzdušňována vytvářením kontaktních povrchů mezi plynnou a kapalnou fází. To může být prováděno buď zaváděním zdroje kyslíku do hmoty kapalné fáze nebo prostřednictvím proudění rozptýlené vody skrz hmotu plynné (vzduchové) fáze. Bez ohledu na to, zda okysličovacímu procesu dominuje plynná nebo kapalná fáze, přenos hmoty kyslíku, nebo jiného plynu, se provádí prostřednictvím zavádění bublinek do kapalné fáze. Účinnost přenosu hmotu mezi kapalnou a plynnou fází závidí ve velké míře na charakteristikách bublinek. Chování bublinek silně ovlivňuje následující parametry přenosu hmoty:

(a) Přenos kyslíku z vnitřku bublinky do rozhraní mezi plynnou a kapalnou fází;

(b) Přesun kyslíku přes rozhraní mezi plynnou a kapalnou fází; a 5 (c) Difúzi kyslíku skrz relativně stojatý film kapaliny, obklopující bublinku.

Obecně převládá souhlasný názor, že nej důležitější vlastností vzduchových bublinek v bioprocesu je jejich ₁₀ velikost. Pro daný objem plynu je větší styková plocha mezi plynnou fází a kapalnou fází zajištěna, když je plyn dispergován (rozptýlen) do mnoha malých bublinek spíše, než aby byl v několika velkých. Bylo ověřeno, že malé bublinky, o rozměrech například 1 až 3 mm, mají následující výhodné vlastnosti, které velké bubliny postrádají.

Malé plynové bublinky stoupají pomaleji nežli velké bubliny, což umožňuje delší dobu pro rozpouštění plynu v kapalné fázi. Tato vlastnost je označována jako zadržování plynu, přičemž koncentrace kyslíku ve vodě mohou být více než zdvojnásobeny za omezení rozpustnosti podle Henryho zákona.

Například tedy poté, co je dosaženo saturačního limitu 10 ppm kyslíku, by pro nahrazení a doplnění kyslíku bylo dostupných alespoň dalších 10 ppm kyslíku v malých bublinkách.

Jakmile je již bublinka vytvořena, je hlavní překážkou pro přenos kyslíku do kapalné fáze film kapaliny, obklopující bublinku. Biochemické inženýrské studie dospěly k závěru, že přenos skrz tento film se stává rychlost omezujícím krokem v celém procesu a řídí celkovou rychlost přenosu hmoty. Jak se ale bublinky stávají menšími, tloušťka tohoto kapalného filmu se zmenšuje, takže přenos plynu do hmoty kapalné fáze není dále zdržován.

Když je vzduch zaváděn prostřednictvím podtlaku, jako u systému RCAS, s rychlostí a objemem rovnajícím se průtoku vodného roztoku skrz čerpadlo, dochází k tvorbě mikro-bublinek. Tyto mikro-bublinky mají velikost potřebnou pro přetrvání v suspenzi prostřednictvím působení zadržení plynu, což zvyšuje koncentraci rozpuštěného kyslíku nad potřeby bakterií.

Jedinečnost vynálezu

1) Předkládaný vynález pracuje v rozsazích biologického zpracování, které se liší od tradičních systémů pro úpravu či zpracování odpadních vod.

Předkládaný vynález využívá střední dobu setrvání buněk (MCRT) v rozsazích od 30 dnů až přes 150 dnů, zatímco tradiční systémy nemohou dosáhnout tak dlouhou dobu setrvání.

Poměr živin ku mikroorganismům (F/M) udržovaný předkládaným vynálezem, s podporou jeho účinných hodnot, se pohybuje v podstatě v rozsahu od 0,05 do 0,80 oproti omezenému rozsahu tohoto poměru, jak je zaznamenám v různých tradičních systémech.

Předkládaný vynález využívá zařízení pro úpravu odpadní vody s unikátní konstrukcí tak, aby upravoval celkovou část BOD odpadní vody s použitím méně energie prostřednictvím zpracovatelského provozu zařízení. Tato úprava, nebo zpracování, je zkonstruována pro značnou redukci, nebo dokonce úplnou eliminaci, všech biodegradovatelných tuhých látek. Tento unikátní proces • 9 • · · · takto účinné úrovni provzdušňování a úpravy.

v důsledku recirkulace, umožňuje provoz na efektivnosti procesů prováděných během cyklů

Cílem tradiční konstrukce zařízení pro úpravu ⁵ odpadních vod je fyzikálně odstranit takové množství tuhých materiálů ze vstupního toku, jaké jen je možné, a nakonec odvádět nebo likvidovat tuhé látky odebrané z upravovacího systému po úpravě. Rovnováha odpadní vody je upravována prostřednictvím různých prostředků na různé stupně čistoty, ¹⁰ které vhodně splňují úrovně požadované pro různé typy likvidace.

2) Předkládaný vynález využívá konstrukci čeřících nádob s kónicky tvarovaným dnem nádob, ve které se sbírají usazované tuhé látky bez použití mechanických prostředků pro koncentraci usazovaných tuhých látek.

Odpadní voda uvnitř nádoby je uvedena do rotace s dostatečně pomalou rychlostí pro přinucení kalu, aby se usazoval, přičemž současně není vytvořena možnost, aby kal

2Q lnul k bokům kónicky tvarovaného dna. Rychlost rotujících tuhých látek zůstává dostatečně pomalá pro umožnění těmto látkám, aby se usazovaly a nezůstávaly v suspenzi. To se provádí prostřednictvím akumulačního indukčního systému tuhých látek, použitému v čeřícím zařízení pro řízený rotační postup kapaliny v nádobách.

Tradiční čeřící zařízení má ' mechanické zařízení pro transport kalu do oblasti kalové jímky kalového čerpadla pro odebírání. Mechanické prostředky sestávají z motoru, ozubeného redukčního převodu, shrnovacího ramena, stíracích lišt a stíracích mezigum a stíracího ramena.

• ·

• · · ·

• · · ·

3) Předkládaný vynález (ve výhodném provedení zařízení) v podstatě využívá obvyklé konstrukce a vybavení nádob. To umožňuje změny ve využití nádob pro různé procesy. Všechny z nádob mají v podstatě stejnou velikost a tvar pro umožnění toho, aby nádoby byly použity jako jedna zpracovatelská zóna. Příkladem použití jako jedné zpracovatelské zóny by mohlo být použití všech nádob jako aerobních reaktorů během spouštěcích procedur. Všechny jsou zkonstruovány v podstatě stejné a se stejnými rozvody a mají v podstatě stejné funkční možnosti (pokud je to žádoucí). Systém má takto'vestavěné redundantní funkce tím, že každá z nádob má stejnou velikost a tvar, což umožňuje aby kterákoliv z nádob byla použita pro jakýkoliv proces, který je potřebný například během provádění údržby. Uspořádání nádob a rozvodů je takové, že jakákoliv zpracovatelská zóna může být přírůstkově rozšiřována jednoduchým zopakováním zpracovatelských nádob a rozvodů podle potřeby pro splnění požadavků pro daný výkon a/nebo možnosti vypouštění. S uspořádáním rozvodů a nádob jsou umožněny přídavné volby pro využití zpracovatelských nádob s malými nebo žádnými provozními přerušeními. To je umožněno jednoduchými změnami ve ventilech.

4) Předkládaný vynález využívá rychlost, objemové možnosti a směry průtoku systému RCAS v jeho vypouštěcím bodě d nádoby pro regulování otočné rychlosti a doby postupu pro promíchávání a/nebo usazování tuhých látek v každé zóně. Například by aerobní reaktor mohl být konvertován na aerobní vyhnívací zařízení prostřednictvím:

od systému a držení obsahu pro * · · · • · · · • · · · · · • · · ·* ·· • Oddělení aerobního reaktoru provzdušňováním obsahu při současném poc dosažení úplného vyhnití tuhých látek.

• Zpomalení rotační rychlosti v anoxickém selektoru tak, aby se umožnilo usazení tuhých látek pro přenos do anaerobního upravovacího zařízení.

• Zpomalení rotační rychlosti v anaerobním upravovacím zařízení tak, aby se umožnilo usazení tuhých látek pro přenos do aerobního vyhnívacího zařízení.

• Podržení obsahu aerobního vyhnívacího zařízení při současném provzdušňování tak, aby se téměř dokončilo vyhnití organické hmoty.

• Zastavení procesu aerobního vyhnívání s umožněním jakékoliv anorganické hmotě, aby se usadila u kónického dna a potom vyjmutí jakékoliv anorganické hmoty pro likvidaci.

• Spouštění procesu znovu pro pokračující vyhnívání organických látek.

• Přičemž po dokončení úplného organického vyhnití může být aerobní vyhnívací zařízení vráceno do stavu, ve kterém slouží jako aerobní reaktor (aerobní reakční zóna či nádoba).

5) Předkládaný vynález redukuje množství patogenních organismů uvnitř odpadní vody prostřednictvím použití systému RCAS. K tomu dochází proto, že turbulence a promíchávání uvnitř toroídních vírů v zařízení RCAS vytváří silné působeni, při kterém se střihají buněčné membrány bakterií, jako například kolkové a fekální koliformní organismy, což umožňuje aby elektronové akceptory bakterií byly použity

	91	• · · · • · · · • · · · • · · · · · • · · • · · «	·· ·· ·· • · · 4 4 • · ··· 4 4 • · · · * · · • · · · · · ·· ·· ··	44 4 4 4 4 • • · • ·
kyslíkem, který	potom okysličuje	(oxiduj e)	bakterie,	přičemž
je zabíjí.
Zatímco	v předcházejícím	popisu ve	spojení s	odkazy

na připojené výkresy byla popsána ilustrativní příkladná provedení předkládaného vynálezu, mělo by být zcela zřejmé, že tento vynález není nijak omezen pouze na tato specifická provedení, a že různé změny a modifikace mohou být učiněny na těchto ilustrovaných provedeních osobami s běžnými znalostmi v oboru, aniž by přitom byl překročen rozsah či byla opuštěna podstata předkládaného vynálezu. Například je možné se stejnou účinnosti systému RCAS použít čtvercové nebo obdélníkové zpracovatelské nádoby mající plochá nebo šikmá dna, jako v případě tradičních zpracovatelských nádob. Biologický proces podle předkládaného vynálezu funguje s postačující cirkulací, promícháváním, provzdušňováním a homogenizací nezávisle na systému RCAS.

Claims (16)

1. Způsob úpravy vodného roztoku, obsahujícího odpad, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky:

přivádění vstupního toku odpadní vody do anaerobní upravovači zóny, ve které se recirkulují, míchají a udržují v suspenzi všechny vodné tuhé látky;

přivádění v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek s nízkou úrovní kyslíku z anoxické selekční zóny do anaerobní upravovači zóny pro udržení nízké úrovně rozpuštěného kyslíku v anaerobní upravovači zóně;

přivádění výstupního toku z anaerobní upravovači zóny do první aerobní reakční zóny, přičemž výtok z anaerobní upravovači zóny se míchá v první aerobní reakční zóně s vraceným aktivovaným kalem z čeřící zóny, přičemž obsah první aerobní reakční zóny se recirkuluje a provzdušňuje, a přičemž usaditelné tuhé látky, přítomné v obsahu první aerobní reakční zóny, se frakcionují, čímž se rozkládají a okysličují tuhé látky a další organická hmota a akumulují se netečné tuhé látky;

vypouštění akumulovaných netečných tuhých látek z první aerobní reakční zóny;

přivádění výtoku vodného roztoku z první aerobní reakční zóny do anoxické selekční zóny, přičemž tento vodný roztok se v anoxické selekční zóně recirkuluje a míchá;

převedení první části vodného roztoku z anoxické selekční zóny, odpovídající v kapalině přimíchaným suspendovaným tuhým látkám s nízkou úrovní kyslíku, do anaerobní upravovači zóny a druhé části vodného roztoku z anoxické selekční zóny do druhé aerobní reakční zóny;

recirkulování a provzdušňování vodného roztoku, obsaženého v druhé aerobní reakční zóně, přičemž se usaditelné tuhé látky frakcionují, čímž se rozkládají a okysličují suspendované tuhé látky a další organická hmota;

přivádění první části vodného roztoku z druhé aerobní 5 reakční zóny do první aerobní reakční zóny;

přivádění druhé části vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny do čeřící zóny pro usazení nebo oddělení tuhých látek z vodného roztoku v ní obsaženém;

přivádění usazených nebo oddělených tuhých látek z 10 čeřící zóny, odpovídajících vracenému aktivovanému kalu, do první aerobní reakční zóny;

přivádění vodného roztoku z čeřící zóny do filtrační zóny pro usazení nebo oddělení tuhých látek z vodného roztoku přiváděného do této zóny; a

15 převádění kapalné části výtoku z filtrační zóny do vypouštěcí nádrže a části výtoku filtrační zóny, tvořené usazenými nebo oddělenými tuhými látkami, do proudu vstupní odpadní vody pro opětovné zpracování.

2. Způsob biologické úpravy vodného roztoku, obsahujícího odpad, pro redukci organického materiálu, dusíku a fosforu, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky:

přivádění vstupního toku odpadní vody, který obsahuje mikroorganismy, do anaerobní upravovači zóny, ve které se recirkulují, míchají a udržují v suspenzi všechny vodné tuhé látky, přičemž se provádí první fáze nadbytečné absorpce fosforu prostřednictvím regulace toku v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek s nízkou úrovní kyslíku z anoxické selekční zóny do anaerobní upravovači zóny pro udržení nízké úrovně rozpuštěného kyslíku v anaerobní

30 . . .

upravovači zone;

..7.F^so^- Qyy

9 9 Λ Λ Λ ' \i ·· ·« ♦ · · · * · · • · · · · · · • · ····· · · • · · 9 9 9 přivádění výstupního toku z anaerobní upravovači zóny do první aerobní reakční zóny, přičemž výtok z anaerobní upravovači zóny se míchá v první aerobní reakční zóně s vraceným aktivovaným kalem, přijímaným z čeřící zóny, přičemž

5 obsah první aerobní reakční zóny se recirkuluje a provzdušňuje, a přičemž probíhá nitrifikace a usaditelné tuhé látky, přítomné v obsahu první aerobní reakční zóny, se frakcionují, čímž se rozkládají a okysličují suspendované tuhé látky a další organická hmota společně se zlepšením

10 druhé fáze nadbytečné absorpce fosforu a s akumulací netečných tuhých látek;

vypouštění akumulovaných netečných tuhých látek z první aerobní reakční zóny;

přivádění výtoku vodného roztoku z první aerobní 15 reakční zóny do anoxické selekční zóny, přičemž tento vodný roztok se v anoxické selekční zóně recirkuluje a míchá, a vyvolání existence prostředí s nízkým obsahem kyslíku v anoxické selekční zóně, takže probíhá denitrifikace a uvolňování biologického fosforu společně se spotřebováváním

20 organické hmoty obsažené ve vodném roztoku;

převedení první části vodného roztoku z anoxické selekční zóny, odpovídající v kapalině přimíchaným suspendovaným tuhým látkám s nízkou úrovní kyslíku, do anaerobní upravovači zóny a druhé části vodného roztoku z

25 anoxické selekční zóny do druhé aerobní reakční zóny, přičemž alespoň tato druhá část vodného roztoku z anoxické selekční zóny je bohatá na mikroorganismy a živiny;

recirkulování a provzdušňování vodného roztoku, obsaženého v druhé aerobní reakční zóně, přičemž probíhá

30 nitrifikace a usaditelné tuhé látky se frakcionují, čímž se oKxsa - 9 μ?

»· ·« ·· • · · » » · · • · · · · « ··* • « ····· « « • · · » · « ·· ·· »· ·· »· ··# · rozkládají a okysličují suspendované tuhé látky a další organická hmota, a navíc se zlepšuje druhá fáze nadbytečné absorpce fosforu, což má za následek spotřebu velkého množství fosforu mikroorganismy;

přivádění první části vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny do první aerobní reakční zóny;

přivádění druhé části vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny do čeřící zóny pro usazení nebo oddělení tuhých látek z vodného roztoku v ní obsaženém;

přivádění usazených nebo oddělených tuhých látek z čeřící zóny do první aerobní reakční zóny jako vracený aktivovaný kal;

přivádění vodného roztoku z čeřící zóny do filtrační zóny pro usazení nebo oddělení tuhých látek z vodného roztoku přiváděného do této zóny; a převádění kapalné části výtoku filtrační zóny do vypouštěcí nádrže a části výtoku filtrační zóny, tvořené usazenými nebo oddělenými tuhými látkami, do proudu vstupní odpadní vody pro opětovné zpracování.

obsahuj ícího spojenou se zóna přijímá

3. Zařízení pro úpravu vodného roztoku, odpad, vyznačující se tím, že zahrnuje:

anaerobní upravovači zónu kapalinově vstupem, přičemž tato anaerobní upravovači vstupní tok odpadní vody skrz vstup, anaerobní upravovači zóna recirkuluje odpadní vodu v ní obsaženou, takže všechny vodné tuhé látky jsou udržovány v suspenzi, anaerobní upravovači zóna přijímá tok v kapalině přimíchaných suspendovaných tuhých látek s nízkou úrovní kyslíku z anoxické selekční zóny pro udržení nízké úrovně rozpuštěného kyslíku v anaerobní upravovači zóně;

94$ ♦ * * • » · • · · · *

Φ 9 9 9 9

Φ· *« • ··· první aerobní reakční zónu kapalinově spojenou s anaerobní upravovači zónou, přičemž tato první aerobní reakční zóna přijímá výtok z anaerobní upravovači zóny, který je míchán s vraceným aktivovaným kalem, přijímaným z čeřící

5 zóny, přičemž obsah první aerobní reakční zóny je recirkulován a provzdušňován a přičemž usaditelné tuhé látky jsou frakcionovány, čímž jsou rozkládány a okysličovány suspendované tuhé látky a další organická hmota, první aerobní reakční zóna akumuluje netečné tuhé látky, přičemž

10 tyto akumulované netečné tuhé látky jsou vypouštěny z první aerobní reakční ‘zóny;

anoxickou selekční zónu kapalinově spojenou s anaerobní upravovači zónou a s první aerobní reakční zónou, přičemž tato anoxická selekční zóna přijímá výtok vodného roztoku z

15 první aerobní reakční zóny, přičemž vodný roztok v anoxické selekční zóně je recirkulován a míchán, a přičemž první část vodného roztoku z anoxické selekční zóny, odpovídající v kapalině přimíchaným suspendovaným tuhým látkám s nízkou úrovní kyslíku, je přiváděna do anaerobní upravovači zóny;

20 druhou aerobní reakční zónu kapalinově spojenou s anoxickou selekční zónou a s první aerobní reakční zónou, přičemž tato druhá aerobní reakční zóna přijímá druhou část vodného roztoku z anoxické selekční zóny, přičemž vodný roztok v druhé aerobní reakční zóně je recirkulován a

25 provzdušňován, přičemž jsou frakcionovány usaditelné tuhé látky, a přičemž první část vodného roztoku z druhé aerobní reakční zóny je přiváděna do první aerobní reakční zóny;

čeřící zónu kapalinově spojenou s druhou aerobní reakční zónou a s první aerobní reakční zónou, přičemž tato

30 čeřící zóna přijímá druhou část vodného roztoku z druhé • 4 ·· ·· • · · · • · · · • 4 4 44 #4 4

44 ·« • 4

4 4

4 4

4 4

.. ΤΚ. - 344 • »44 •44 4 · » • · · 4 4 · • 4 4 4 ·· • · 4 4 · · aerobní reakční zóny, přičemž dochází k usazování nebo oddělování a zachycení tuhých látek z vodného roztoku v této čeřící zóně, a přičemž usazené tuhé látky, odpovídající vracenému aktivovanému kalu, jsou přiváděny do první aerobní reakční zóny; a filtrační zónu kapalinově spojenou s čeřící zónou, se vstupem a s výstupem, přičemž tato filtrační zóna přijímá výtok z čeřící zóny pro oddělení tuhých látek od kapalné části obsahu čeřící zóny, přičemž první část obsahu filtrační zóny, která odpovídá vytékající kapalině, je přiváděna do •výstupu a druhá* část obsahu filtrační zóny, která odpovídá odděleným tuhým látkám, je přiváděna do vstupu a je míchána se vstupním tokem odpadní vody pro opětovné zpracování.

4. Způsob zlepšení redukce tuhých látek prostřednictvím změny stavu alespoň jednoho z množství konstituentů kontaminovaného vodného roztoku, obsahujícího živiny, mikroorganismy a kyslík, na prospěšný stav, což zahrnuje větší homogenizaci a tudíž větší dostupnost ve smyslu blízkosti společně s možností výhodně reagovat v alespoň jednom biologickém, fyzikálním a chemickém procesu používaném při úpravě kontaminovaných vodných roztoků, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky:

způsobení změn rychlosti v alespoň jednom směru uvnitř alespoň části z uvedeného kontaminovaného vodného roztoku, způsobení změn tlaku na alespoň části z uvedeného kontaminovaného vodného roztoku, vytvoření alespoň jedné zóny s vysokými střihovými silami, které působí na alespoň část uvedeného kontaminovaného vodného roztoku, a rozmělňování shluků a tuhé hmoty alespoň na části • · ·· ·· * * · · · • · · · · • · ··· · · • · · · ·· ·· • ··· • · I kontaminovaného vodného roztoku pro změnu jejich stavu na prospěšný stav.

5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok vytváření bublinek v alespoň části uvedeného kontaminovaného vodného roztoku.

6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok promíchávání a míchání kontaminovaného vodného roztoku pro zvýšení jeho homogenizace.

7. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok promíchávání a míchání kontaminovaného vodného roztoku pro zvýšení jeho homogenizace.

8. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok štěpení buněk mikroorganismů v kontaminovaném vodném roztoku, což mění jejich stav na prospěšný stav.

9. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok štěpení buněk mikroorganismů v kontaminovaném vodném roztoku, což mění jejich stav na prospěšný stav.

10. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok štěpení buněk mikroorganismů v kontaminovaném vodném roztoku, což mění jejich stav na prospěšný stav.

11. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok vytváření bublinek v alespoň části uvedeného kontaminovaného vodného roztoku.

12. Způsob zlepšení redukce tuhých látek, s čistou výtěžností biologických tuhých látek zpracovávanou na výslednou výtěžnost blížící se čistému nulovému přírůstku biologických tuhých látek, prostřednictvím změny stavu ·· • 0 0 0 • 0 0 0 • 0 000

00 0 « 0 0 • 0 000 • 0 0 0 0

0 0 0 0

00 00 alespoň jednoho z množství konstituentů kontaminovaného vodného roztoku, obsahujícího živiny, mikroorganismy a kyslík, na prospěšný stav, což zahrnuje větší homogenizaci a tudíž větší dostupnost ve smyslu blízkosti společně s možností výhodně reagovat v alespoň jednom biologickém, fyzikálním a chemickém procesu používaném kontaminovaných vodných roztoků, vyznačující zahrnuje kroky:

způsobení změn rychlosti v alespoň jednom směru uvnitř alespoň části z uvedeného kontaminovaného vodného roztoku, způsobení - změn tlaku na alespoň části z uvedeného kontaminovaného vodného roztoku, vytvoření alespoň jedné zóny s vysokými střihovými silami, které působí na alespoň část uvedeného kontaminovaného vodného roztoku, rozmělňování shluků a tuhé hmoty alespoň na části kontaminovaného vodného roztoku pro změnu jejich stavu na prospěšný stav, a štěpení alespoň některých z buněk mikroorganismů v kontaminovaném vodném roztoku.

13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok vytváření bublinek v alespoň části uvedeného kontaminovaného vodného roztoku.

14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok promícháváni a míchání kontaminovaného vodného roztoku pro zvýšení jeho homogenizace.

15. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok promíchávání a míchání kontaminovaného vodného roztoku pro zvýšení jeho homogenizace.

pri úpravě se tím, že

100 ·Φ« ♦

* · • · 4*« ♦ · · · • · · · ♦ · ·♦ • · · ♦ ♦ * »·

16. Způsob zvýšení koncentrace biomasy v upravovacím procesu během sekvencí spouštění, obnovení provozu v případě toxické havárie nebo provozních požadavků v zadrženém objemu kontaminovaného vodného roztoku, obsahujícího živiny,

5 mikroorganismy a kyslík, prostřednictvím změny stavu alespoň jednoho z množství konstituentů tohoto roztoku na prospěšný stav, což zahrnuje větší homogenizaci a tudíž větší dostupnost ve smyslu blízkosti společně s možností výhodně reagovat v alespoň jednom biologickém, fyzikálním a chemickém

10 procesu používaném při úpravě kontaminovaných vodných roztoků, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky:

způsobení změn rychlosti v alespoň jednom směru uvnitř alespoň části z uvedeného kontaminovaného vodného roztoku, způsobení změn tlaku na alespoň části z uvedeného 15 kontaminovaného vodného roztoku, vytvoření alespoň jedné zóny s vysokými střihovými sílami, které působí na alespoň část uvedeného kontaminovaného vodného roztoku, rozmělňování shluků a tuhé hmoty alespoň na části 20 kontaminovaného vodného roztoku pro změnu jejich stavu na prospěšný stav, promíchávání a míchání kontaminovaného vodného roztoku pro zvýšení jeho homogenizace, a vytváření bublinek v alespoň části uvedeného 25 kontaminovaného vodného roztoku.

Zastupuje :

i'::.·; - 9^

1/25 log růstová fáze klesáj ící růstová fáze ustálená fáze endogenní respirační fáze

Relativní koncentrace biomasy

FIG.1 • · · · ··· · · ·

9 · · · · · ··· · · ♦ • ······ ·· ··· · « ·· · · · · · · · · · • · ·· ·· ·· · · ··

2/25 exponenciální klesající endogenní růstová fáze růstová fáze fáze nmsTpoqeroui gsopqoAy