RO201400001U1 - Dispozitiv pentru tratarea şi post-tratarea biologică a apei uzate şi metodă de tratare şi post-tratare biologică a apei uzate - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate, folosit la nivelul locuinţelor, hotelurilor, micilor unităţi industriale şi altor surse mici, izolate, care este aplicabil mai ales în cazurile în care nu este posibilă conectarea la sistemul public de canalizare. Dispozitivul conform invenţiei este constituit dintr-un dispozitiv (2) de filtrare instalat în interiorul unui reactor (1) biologic, sau plasat într-un rezervor separat de nişte pereţi (61) despărţitori, de o bază (60) şi de un capac (62), dispozitivul (2) de filtrare fiind prevăzut cu o zonă(36) de stocare a apei, care este conectată la o zonă (33) de sedimentare printr-o diafragmă (67), zonele (33 şi 36) de sedimentare şi de stocare a apei aparţin apei uzate tratate biologic, şi o zonă (35) de filtrare ce aparţine apei uzate post-tratate, un pat (37) de filtrare având o înălţime maximă de 30 cm, reactorul (1) biologic fiind prevăzut cu o zonă (10) de retenţie integrată pentru echilibrarea şi reţinerea debitelor fluctuante prin intermediul unei supape (12) de reglare a unui regulator (11) de flux la o conductă (13) de evacuare a reactorului (1) biologic.

Description

RO 2014 00001 U1

Dispozitiv pentru tratarea şi post-tratarea biologică a apei uzate şi metoda de tratare şi post-tratare biologică a apei uzate

Domeniul tehnic [0001] Prezenta invenţie priveşte un dispozitiv şi o metodă de tratare şi post-tratare biologică a apei uzate, în special pentru sistemele individuale de tratare a apei uzate.

Istoric [0002] Sistemul individual de tratare a apei uzate este o metodă de eliminare a apei uzate la nivelul locuinţelor, hotelurilor, micilor unităţi industriale, şi al altor surse mici, izolate, la punctul de origine, care este aplicabil mai ales în cazurile în care nu este posibilă conectarea la sistemul public de canalizare, fie din motive tehnice, fie din motive economice. Scopul sistemelor individuale de tratare a apei uzate este de a asigura o metodă igienică şi ecologică convenabilă pentru evacuarea apei tratate în apa de suprafaţă sau scurgerea acesteia în sol, sau reciclarea şi reutilizarea apei tratate, de o calitate corespunzătoare, la punctul de origine al apei uzate.

[0003] Sistemele de tratare primară a apei uzate constă, în general, într-un rezervor septic, care asigură separarea particulelor solide care se depun, de particulele solide flotante şi descompunerea anaerobă, în acelaşi timp. Ulterior pre-tratării primare, apa uzată conţine particule solide suspendate - SS cu concentraţie de 50-80 mg/L, BOD5 140-200 mg/L, coliformi fecali 1.000.000 CFU/100 mL, fosfor total 5-15 mg/L şi azot total 40-100 mg/L.

[0004] Tratarea secundară, sau biologică a apei uzate prin proces biologic aerob, poate reduce contaminatea apei uzate la nivelul SS cu o concentraţie de 15-30 mg/L, BOD5 15-30 mg/L, coliformi fecali 25.000-200.000 CFU/100 mL, fosfor total 5-15 mg/L şi azot total 40-100 mg/L.

[0005] Nivelul terţiar, sau nivelul de post-tratare, este menit să reducă şi mai mult nivelurile de contaminare aferente SS şi BOD5 şi, prin dezinfecţie, inclusiv coliformii fecali şi posibilii nutrienţi - fosforul şi azotul total, făcând posibilă atingerea unor valori ale SS şi BOD5 sub 10 mg/L, califormi fecali sub 200 CFU/100 mL, fosfor sub 1 mg/L şi o reducere de 60-80% a azotului total.

[0006] în multe ţări, tratarea biologică, adică secundară, a apelor uzate provenind din surse de poluare de mici dimensiuni este, de obicei, o cerinţă minimă de respectare a reglementărilor legislative. Una dintre metodele de tratare biologică a apelor uzate o reprezintă procesul de activare, care poate fi continuu sau discontinuu, în funcţie de metoda de eliminare aplicată. Unul dintre dezavantajele sistemelor discontinue este acela că ele reprezintă o povară pentru mediul de deversare - apele subterane sau de suprafaţa - în timpul ciclurilor de deversare de termen scurt, drept pentru care sunt de neacceptat pentru zonele sensibile. Un dezavantaj al sistemelor convenţionale continue îl reprezintă slaba lor rezistenţă la încărcături variabile, ceea ce duce la scurgerea nămolului din sistem RO 2014 00001 U1 şi la afectarea parametrilor apei tratate; nămolul care se scurge poate înfunda sistemele de eliminare a apelor uzate tratate în apele subterane.

[0007] Sistemele individuale care prevăd o etapă de tratare biologică sunt proiectate pentru a îndepărta poluarea organică din apele uzate, fără eliminarea azotului şi fosforului, care constituie cauza dezvoltării excesive de alge (algae blooming), iar fără eliminarea contaminării microbiologice, poate provoca diverse îmbolnăviri în cazul reciclării şi reutilizării apelor uzate tratate. Stabilitatea scăzută a eficienţei tratării face ca reciclarea şi reutilizarea apei tratate să fie imposibilă în absenţa unei tratări ulterioare serioase şi costisitoare şi contribuie la creşterea gradului de încărcare a apelor subterane şi de suprafaţă şi la înfundarea sistemelor.

[0008] Post-tratarea apelor uzate tratate biologic cu scopul de a reduce concentraţiile de BOD5 şi de solide în suspensie, poate de asemenea să elimine contaminarea microbiologică şi să reducă concentraţia de fosfor cu aditivi chimici, într-o asemenea măsură încât apa uzată tratată poate fi eliberată în zone sensibile, sau reutilizata.

[0009] Există două tipuri de dispozitive pentru post-tratare a apelor uzate. Primul tip este prevăzut cu dispozitive care utilizează metode tehnologice de intensitate prin folosirea de diferite tipuri de filtre, membrane etc., care impun anumite cerinţe de energie electrică şi care, în final, necesită folosirea de aditivi chimici sau mecanisme pentru curăţarea automată periodica şi eliminarea elementelor contaminante blocate la suprafaţă şi în filtre şi membrane.

[0010] Cel de-al doilea tip este reprezentat de dispozitive complexe, cu cerinţe minime de energie sau chiar fără a solicita utilizarea de energie, fără a necesita utilizarea de aditivi chimici sau mecanisme - aceste dispozitive fac imposibilă eliminarea automată continuă a poluanţilor blocaţi la nivelul filtrelor, iar după o anumită perioadă de operare, întregul nivel de filtrare trebuie îndepărtat, aruncat şi înlocuit - ceea ce este costisitor.

[0011] în pofida avantajelor de necontestat ale dispozitivelor complexe, echipamentele tehnologice pentru post-tratarea apelor uzate sunt folosite din ce în ce mai mult, întrucât acestea necesită un spaţiu mai restrâns pentru operare, eficienţa acestora poate fi mai uşor de garantat şi de controlat, se pot adapta mai uşor unor încărcături fluctuante şi unor eventuale supraîncărcări, contaminarea acestora poate fi îndepărtată în mod automat şi continuu şi înregistrează rezultate similare sau superioare privind calitatea apei uzate post-tratate în comparaţie cu sistemele complexe; şi totuşi, sunt mai puţin sensibile la condiţiile de schimbare a anotimpurilor.

[0012] US 3850808A (HOERMANN W) 26 Noiembrie 1974 prezintă o instalaţie la scară mică care cuprinde secţiuni care presupun tratament biologic, camera de pompare, elevare pneumatică, depunere, clorurare şi filtrare a apei reziduale şi are un volum de rezervă care să poată prelua creşterile bruşte fără afectarea eficienţei tratării. Solidele în suspensie din apa reziduală tratată secundar sunt îndepărtate de către un filtru care constă într-un strat de piatră spartă, un strat de nisip de filtrare sau pietriş fin, şi un al doilea strat de piatră

RO 2014 00001 U1 spartă. Apa reziduală secundară se scurge în sens descendent, printre straturile de filtrare. După perioade prelungite de operare, piatra spartă şi nisipul de filtrare se vor încărca prin depunerea de solide. Solidele acumulate sunt înlăturate din stratul de filtrare prin spălare în sens invers - forţând lichidul să se deplaseze în sens ascendent prin stratul de filtrare cu ajutorul aerului supus presiunii. Dezavantajul acestei soluţii este acela că în timpul spălării în sens invers, întregul strat biologic din filtru este afectat, cât şi faptul că este necesară utilizarea aerului sub presiune pentru a împinge fluxul în sens ascendent, ceea ce necesită un aport suplimentar de energie.

[0013] GB 1449558A (WALTEC IND TD) 15 Septembrie 1976 prezintă, de asemena, o instalaţie la scară mică, care cuprinde secţiuni ce presupun tratare biologică, camera de pompare, elevare pneumatică, depunere, clorurare şi filtrare. în partea superioară a rezervorului este lăsat suficient spaţiu pentru a permite preluarea unor încărcări hidraulice de şoc, iar în plăcile de accelerare a depunerii există diafragme pentru egalizarea fluxului. Patul de filtrare compact este realizat din medii mixte pe bază de nisip, apa reziduală din tratarea secundară curgând în sens descendent, prin filtru. Curăţarea filtrului nu este menţionată, însă solidele în suspensie din apă reziduală au tendinţa să se acumuleze în cazul oricărei tehnici de filtrare după o utilizare prelungită.

[0014] WO 2010/083149A2 (ACCESS BUSINESS GROUP INT LLC [US], KUENNEN ROY W [US], LAUTZENHEISEN) 22 Iulie 2010 descrie tehnica portabilă de tratare a apei, unul dintre modurile de realizare folosind filtrarea cu nisip în direcţie ascendentă, cu baza permeabila şi o procedură specifică de curăţare a patului de nisip. Filtrul poate să fie regenerat parţial prin pomparea apei prin el în direcţia inversă direcţiei normale a fluxului. Totuşi, această procedură de curăţare nu este adecvată pentru un proces continuu de tratare a apei uzate, deoarece corpul filtrului trebuie înlăturat şi apoi curăţat cu flux invers.

[0015] US 2004/060862A1 (SAVAGE E STUART [US] ET AL) 1 Aprilie 2004 prezintă, de asemenea, un filtru de nisip pentru tratarea apei uzate, cu baza permeabilă, contor de timp şi spălare inversă automată cu ajutorul unui timer. Procesul de spălare inversă se realizează prin intermediul unui flux de aer în sens invers cel puţin odată la fiecare 48 de ore. Spălarea inversă este o spălare de mare intensitate, încadrându-se între valorile de 1 vfm/metru patrat şi 10 metri cubi pe minut/metru patrat, cu o rata optimă de spălare cu aer de 6 metri cubi pe minut/metru patrat. Aceste volume mari de spălare inversă sunt necesare datorită adâncimii patului de filtrare - adâncimea patului încadrându-se între aproximativ 2,0 ft şi aproximativ 10,0 ft., iar durata optimă de timp pentru o spălare inversă variază între aproximativ 3 minute şi aproximativ 40 de minute. Procesul de spălare inversă nu este preferabil datorită distrugerii stratului biologic de pe filtrul de nisip şi. în plus, necesită un aport mare de energie.

[0016] în US5770081 este descris un dispozitiv de post-tratare pentru tratarea individuală a apelor uzate, în vederea reducerii cantităţii de solide în suspensie la evacuare ulterior etapei de tratare biologică şi în vederea echilibrării fluxurilor alternative. Aparatul este l RO 2014 00001 U1 montat în interiorul camerei de limpezire (poate fi, de asemenea, montat în spatele camerei de limpezire) şi conectat la o conductă de evacuare; aparatul include o staţie cilindrică, iar apa tratată bilologic se scurge din unitatea de limpezire finală prin patru fante verticale, în staţia cilindrică în afara zonei de limpezire finală, cu o lăţime de 1/16", adică 16 mm, şi o lungime de 23 cm., ceea ce conduce la o creştere a gradului de retenţie în reactorul biologic între nivelul minim şi maxim, şi preaplinul este deversat în mod controlat. Aparatul este de asemenea utilizat pentru post-tratarea apelor uzate, pentru că numai particulele care sunt mai mici decât lăţimea fantelor trec prin acestea. La nivelul fantelor are loc o dezvoltare a masei biologice care reţine substanţa solidă. După un anumit timp de operare, masa biologică la nivelul fantelor creşte treptat, respectiv acestea se înfundă cu impurităţile flotante, nivelul apei creşte în întregul sistem, întrucât apa poate să fie evacuată numai prin zonă situată în partea superioară a fantelor. Lungimea fantelor este propusă ţinându-se cont că există spaţiu suficient de acumulare chiar şi în cazul înfundării progresive între intervalele de de realizare a operaţiilor de întreţinere, adică se anticipează îngustarea treptată a fantelor Curăţarea fantelor se realizează, în parte, în mod spontan, apa care inundă fantele produce "eroziune" la nivelul zonelor înfundate, iar partea încărcată, care nu se mai afla sub apă la un moment dat, se usucă şi cade. Această metodă de curăţare a unităţii de filtrare nu este una sigură, nu poate fi controlată şi poate înlătura în siguranţă numai particulele mai mari decât lăţimea fantelor, şi nu rezolvă decât înlăturarea substanţelor în suspensie sau flotante.

[0017] în US6200472B1 este descris “Sistemul de tratare a apelor uzate în trei etape" (The Three Stage Sewage Treatment System) - primar, secundar şi terţiar, la nivelul surselor de mici dimensiuni, într-un singur aparat compact. Primul pas implica un rezervor de pre-tratare unde apa uzată este lăsată să se limpezească înaintea începerii procesului anaerob, apoi urmează rezervorul de nămol activ cu separarea nămolului activ şi etapa terţiara care constă în filtrarea şi clorurarea în cel de-al treilea rezervor. Toate aceste rezervoare sunt conectate într-o singură unitate şi formează un aparat compact. Pe orificiul de evacuare, între etapa biologică şi etapa terţiară, se montează un deflector care conţine două îmbinări în T, astfel încât posibilele impurităţi flotante de la suprafaţa părţii de separare nu trec în zona etapei terţiare. Este folosit un filtru integrat cu clorator pentru înlăturarea posibililor impurităţi. Principiul după care funcţionează filtrul este acela că apa tratată biologic se scurge în afară prin deflectoare, formate din două îmbinări în T, către o coloană verticală de filtrare pe care fantele sunt realizate pe partea lată a suprafeţei. Filtrul este folosit pentru capturarea impurităţilor flotante care ar putea pătrunde din etapa biologică. în vârful filtrului tubular există un spaţiu prevăzut şi pentru pastila de clor care dezinfectează apa uzată tratată. Dezavantajul acestei metode este acela că filtrul trebuie curăţat manual în mod regulat, cel puţin de două ori pe an.

[0018] în US4608157A este descrisă staţia de tratare a apei uzate pentru locuinţe individuale care foloseşte procesul pe bază de de nămol activ, zona de nămol activ şi zona RO 2014 00001 U1 de limpezire finală făcând parte din sistem, unitatea de filtrare la evacuarea din zona de limpezire finală şi nivelul apei poate fi de nivel normal sau crescut, depinzând dacă unitatea de filtrare este înfundată sau nu. Zona de limpezire finală este conectată printr-o coloană care face legătura cu o cameră de preaplin, care este în acelaşi timp şi o cameră de spălare inversă. O pompă, care aduce apa curăţată prin pânza de filtrare, este montată în camera de preaplin, şi activarea pompei depinde de un anumit nivel al apei din camera de preaplin. O fantă de urgenţă, prin care apa uzată se scurge atunci când unitatea de filtrare este înfundată, este prevăzută în zona de limpezire finală. Sistemul de filtrare tubular funcţionează cu filtrare prin pânza de filtrare şi un filtru tubular este plasat orizontal la nivelul normal al apei, astfel încât atunci când nivelul apei creşte, este progresiv scufundat în apă şi astfel măreşte zona de filtrare. Atunci când filtrul este înfundat, nivelul apei creşte până când ajunge să se scurgă prin fanta de urgenţă şi trece de filtru. Dezavantajul acestui aparat este acela că materialul de filtrare nu se afla în mod constant scufundat în apă şi astfel nu se pot asigura condiţiile optime pentru dezvoltarea biologică aeroba. Efectul filtrului se limitează numai la post-tratarea apelor de impurităţi mari şi particule de nămol. Un alt dezavantaj este acela că particulele de nămol pot înfunda materialul de filtrare pentru că zona de sedimentare a particulelor de nămol în tranzit nu este creată şi fluxul la nivelul pânzei de filtrare nu este echilibrat.

[0019] în US4021347A este descris un aparat care implică pre-tratare, tratare biologică şi tratare terţiara a apelor uzate provenind de la surse de poluare de mici dimensiuni, unde tratarea terţiara constă într-o foaie perforată şi un strat de fibre plastice neţesute. Metoda de spălare inversă a filtrului este o metodă care implică acţiunea apei sub presiune, această metodă de curăţare a filtrului înlăturând masa biologică şi astfel efectul filtrului este scăzut.

[0020] Una dintre metodele cele mai cunoscute de post-tratare a apelor uzate este filtrarea prin material granular - în special nisip, dar sunt cunoscute şi alte tipuri de material granular şi fibros pentru filtrare (cum ar fi zeolitul, fibrele minerale etc.). Filtrele de nisip sunt echipamente bine cunoscute pentru filtrararea apei şi a apei uzate. Unele configuraţii de filtre de nisip sunt foarte bine cunoscute, cum ar fi filtrele gravitaţionale sau cele de presiune, filtrele de nisip rapide sau filtrele de nisip lente şi, în funcţie de direcţia de scurgere, filtrele de nisip cu flux ascendent sau descendent. Cele mai simple filtre de nisip sunt filtrele gravitaţionale cu flux descendent, care constau într-un rezervor cu mediu de filtrare, cum ar fi nisipul, şi care au un orificiu de admisie prin care trece apa sub presiune deasupra rezervorului, iar o ieşire pentru apa filtrată este localizată în partea de jos a rezervorului. Pentru înlăturarea impurităţilor acumulate, apa sub presiune este adusă de jos către patul de filtrare, cu o viteză suficient de mare pentru a asigura fluiditate stratului de nisip, astfel încât particulele de nisip încep să se rărească şi să se elibereze de impurităţile mecanice. După încheierea procesului de spălare, stratul de nisip se stabilizează şi astfel gravitaţia provoacă acumularea de particule mai mari în partea inferioară şi acumularea de RO 2014 00001 U1 particule mai mici în partea superioară a coloanei mediului de filtrare. Partea superioară a filtrului care conţine cele mai mici particule de nisip captează cea mai mare parte a particulelor contaminante. Un astfel de sistem de filtrare nu este adecvat sistemelor individuale de mici dimensiuni pentru tratarea apelor uzate, pentru că particulele de nămol care se scurg îl pot înfunda uşor; mai mult decât atât, necesită echipament pentru spălarea în profunzime a nisipului.

[0021] în funcţie de tipul de flux, filtrele de nisip sunt clasificate în următoarele categorii: • Filtre de nisip standard cu flux descendent: rata de filtrare între 1^4 m/h; • Filtre de nisip standard rapide cu flux descendent: rata de filtrare între 20-29 m/h; • Filtre de nisip lente convenţionale cu o rată de filtrare mai mică decât 0,4 m/h, nisip nestratificat, inactiv; • Filtre de nisip rapide sub presiune - rata de filtrare max. 9 m/h, nisip 0,6-1,2 mm [0022] Sistemele care nu se înfundă foarte uşor nu necesită spălare intensivă a stratului de filtrare şi sunt lente, acestea fiind adecvate sistemelor de tratare individuale, astfel încât se poate asigura o eficienţă corespunzătoare. Aceste sisteme se confruntă cu problema înfundării în sensul că se produce colmatarea stratului de filtrare care cauzează deteriorarea porozităţii şi permeabilităţii sistemului şi reduce trecerea oxigenului. Aceşti factori conduc la reducerea eficienţei de tratare, până la defectarea totală (înfundarea) sistemului de post-tratare.

[0023] în US3870633A este descris dispozitivul pentru post-tratarea terţiară a apei uzate tratate biologic (secundar). Dispozitivul conţine o cameră de echilibrare care egalizează fluxurile alternative din etapa biologică de tratare, un filtru de nisip cu flux descendent şi un sistem de ţevi pentru eliberarea filtrului. Dezavantajul constă în faptul că egalizarea fluxurilor se realizează prin intermediul unor întrerupătoare cu flotor şi valve pe solenoid, ceea ce presupune o investiţie mai amplă şi costuri de operare mai mari, iar filtrul de nisip are flux descendent, ceea ce implică pericolul de înfundare a filtrului prin sedimentarea de partcule de nămol direct pe patul stratului de filtrare.

[0024] Soluţiile de filtrare cu flux ascendent (cum ar fi US2007289908A1 sau US6406218B1) sunt cunoscute în domeniul tratării apelor pluviale, în cazul cărora pereţi verticali sunt prevăzuţi în partea de jos a rezervorului de filtrare sub grătarul mediului de filtrare, ceea ce previne agitarea nămolului sedimentar. Filtrul conţine, de asemenea, un mecanisn de auto-curătare în sens invers la încetarea precipitaţiilor, şi anume printr-o mică diafragmă în partea de jos, pe unde conţinutul rezervorului se poate scurge în mod spontanei altă soluţie cunoscută de filtru cu flux ascendent este soluţia prezentată în US4141824 în alimentarea cu apă pentru tratarea apei brute şi transformarea ei în apă potabilă, metodă prin care apa râului este direcţionată în flux ascendent prin filtru la o rată de 6 inci/minut, RO 2014 00001 U1 adică aproximativ 9 m/h. Apă pentru curăţare este introdusă către filtru printr-o diafragmă situată în partea inferioară a rezervorului de dedesubt care susţine baza permeabila a patului de filtrare. Partea inferioară a rezervorului de sub baza patului de filtrare serveşte pentru înlăturarea impurităţilor grosiere. Mai departe, diafragma pentru scurgerea apei pe termen scurt dinspre filtru, care serveşte pentru spălarea inversă periodică, este localizată în partea inferioară a rezervorului. Cu toate acestea, apa pluvială şi apa brută din staţia de tratare au caracteristici diferite faţă de apele uzate, şi astfel inclusiv soluţia de spălare inversă şi purificare a filtrului necesită o abordare diferită în cazul apelor uzate.

[0025] Se cunoaşte din US2004026317A1 că microorganismele sunt captate în special în stratul subţire al stratului de filtrare, unde se formează un film biologic fin. în interiorul stratului, microorganismele sunt distruse de către alte bacterii sau sunt colectate între particulele de nisip până când mor. Apa brută trebuie să conţină o cantitate corespunzătoare de oxigen pentru a permite realizarea acestor procese. Apa uzată purificată prin procesul cu nămol activ poate să conţină de asemenea particule de nămol activ, mai mici sau mai mari, care pot înfunda porii în solul de infiltrare sau pot înfunda diafragmele sistemelor de irigaţii. în astfel de cazuri, tehnologiile convenţionale utilizează aditivi chimici pentru coagulare şi floculare înainte de filtrare. Substanţele chimice conduc la formarea de particule mari din particule mici, care sunt uşor captate în straturile materialelor de filtrare. Substanţele chimice produc nămol chimic care poate înfunda porii filtrului şi duc la creşterea costurilor pentru post-tratare, necesitând, în acelaşi timp, cicluri mai frecvente de curăţare. Din această cauză, în US2004026317A1 post-tratarea terţiară prin filtrare este folosită după tratarea biologică prin procesul de activare fără a necesita dozarea unor substanţe chimice, unde capacitatea particulelor de nămol activ în cantităţi mici care să iniţieze flocularea solidelor în suspensie prezente în apa purificată înainte de etapa de filtrare, îmbunătăţeşte astfel eficienta filtrării şi diminuează cantitatea de solide în suspensie în apa purificată după etapă de post-tratare. în plus, un strat activ se formează la suprafaţa filtrului de către o cantitate mică de nămol activ situat în fata filtrului, ceea ce conduce la îmbunătăţirea caracteristicilor apei filtrate prin procesele biologice care au loc la nivelul unor astfel de straturi.

Cunoştinţe Generale despre Istoric si Nevoia de îmbunătăţire a Situaţiei Existente: [0026] Echipamentele tehnologice, cum ar fi filtrele de nisip sau zeolit - lente sau sub presiune, filtrarea prin membrane - cu sau fără dozarea de aditivi chimici, sau echipamentele pasive, cum ar fi diferitele tipuri de filtre de sol, filtrele de nisip verticale, staţiile de post-tratare cu vegetaţie de mlaştină etc., sunt utilizate, în general, pentru post-tratarea terţiară a apelor uzate pentru dispozitivele de tratare a apelor uzate menajere şi pentru staţiile de tratare a apelor uzate de dimensiuni mici. Filtrele de nisip convenţionale şi alte filtre conţinând materiale de filtrare granulare sau fibroase sunt supuse înfundării atunci când sunt folosite în staţiile de tratare a apelor uzate menajere şi, din motive financiare, RO 2014 00001 U1 este imposibil de utilizat metodele comune de spălare în sens invers care sunt complexe din punct de vedere tehnologic şi prezintă un risc frecvent de defectare, şi care necesită o întreţinere temeinică; o altă problemă o reprezintă fluctuaţia semnificativă în generarea de ape uzate - din acest motiv trebuie să fie supra-dimensionate şi astfel, de regulă, nu sunt utilizate. Dispozitivele de filtrare prin membrane au avantajul de a fi capabile să elimine contaminarea microbiană, neimplicand adăugarea de substanţe chimice, aceste dispozitive, în aşa-zisa formă activată de membrane, au început să fie recent folosite şi în staţiile de tratare a apelor uzate menajere, dar au costuri relativ ridicate şi întreţinerea şi operarea lor este, de asemenea, mai costisitoare şi mai complicată. Cel mai adesea, sistemele pasive, extinse, sunt folosite pentru post-tratarea apelor uzate tratate biologic, care nu sunt solicitante din punct de vedere tehnologic în ceea ce priveşte echipamentul necesar şi întreţinerea, se integrează bine în ecosistemele naturale, însă necesită un spaţiu suficient de mare, cu atât mai mult dacă sunt instalate pentru a prelua încărcări şi fluctuaţii.

[0027] Scopul prezentei invenţii este acela de a îmbunătăţi filtrarea cu nisip pentru folosirea în cadrul sistemelor individuale, astfel încât filtrul să nu necesite, practic, proceduri de întreţinere, cu spălare inversă automată, în vederea eliminării depozitelor acumulate în filtru, unde eficienţa filtrului se apropie sau depăşeşte pe aceea a dispozitivelor de filtrare prin membrane. Aceasta ar oferi, în tratarea apelor uzate, rezultate comparabile cu acelea ale dispozitivelor cu membrane, însă la costuri de achiziţionare, operare şi întreţinere semnificativ mai reduse.

Natura Invenţiei [0028] Obiectivul mai sus menţionat este atins şi dezavantajele dispozitivelor cunoscute pentru tratarea biologică a apelor uzate şi metoda de tratare şi post-tratare biologică a apelor uzate sunt substanţial eliminate de dispozitivul pentru tratare şi post-tratare biologică a apelor uzate şi metoda tratării şi post-tratării biologice a apelor uzate conform prezentei invenţii. Acest dispozitiv pentru tratare biologică şi post-tratare a apei uzate tratate biologic conţine un reactor biologic pentru tratarea biologică a apei uzate care funcţionează pe baza unui sistem cu nămol activ şi dispozitiv de filtrare pentru post-tratarea apei uzate tratate biologic. Natura soluţiei tehnice constă în faptul că dispozitivul de filtrare conţine o cameră de pompare, o zonă de sedimentare şi o zonă de filtrare cu pat de filtrare, şi o zonă de acumulare a apei post-tratate localizată între zona superioară a patului de filtrare şi un orificiu de evacuare prevăzut pentru zona de filtrare.

Orificiul de admisie pentru apa uzată tratată biologic din reactorul biologic se află în zona de sedimentare sub baza permeabilă a patului de filtrare şi în modul de realizare preferat poate servi ca orificiu de evacuare pentru apa uzată şi nămolul care rezultă în urma spălării în sens invers a zonei de sedimentare şi a zonei de filtrare. Aceasta diafragmă este conectată, printr-o ţeavă de legătură, la camera de pompare prevăzută cu o diafragmă de RO 2014 00001 U1 aspiraţie a dispozitivului de pompare în partea de jos a camerei de pompare, iar un orificiu de evacuare a ţevii de presiune de la dispozitivul de pompare conduce la reactorul biologic.

[0029] Din punct de vedere al eficienţei în evacuarea zonei de sedimentare, este relevant faptul că dispozitivul de filtrare conţine o zonă de stocare a apei care este conectată la zona de sedimentare printr-o diafragmă, zona de sedimentare şi zona de stocare servind pentru apa uzată tratată biologic şi zona de filtrare servind pentru apa uzată post-tratată. în timpul spălării în sens invers, nivelul apei se micşorează printr-o cădere mai lentă prin patul de filtrare, având o cădere mai rapidă în zona de stocare. Apa care cade lent în patul de filtrare generează o spălare în sens invers mai blândă a patului de filtrare, în timp ce apa cu o cădere mai rapidă în zona de stocare generează o spălare rapidă a zonei de sedimentare şi astfel înlătura nămolul depus şi nămolul rezultat din spălarea în sens invers, în camera de pompare. Tratarea exhaustivă a zonei de sedimentare creşte eficienţa post-tratării apei. Amenajarea avantajoasă a zonei de sedimentare a dispozitivului de filtrare conform exemplului 1 este astfel concepută încât structura de sprijin a patului de filtrare situată în zona de sedimentare creează, în acelaşi timp, un labirint în direcţia spălării inverse a zonei de sedimentare, în aşa manieră încât apa care provine din zona de stocare a apei ar putea să asigure o spălare eficientă a părţii inferioare a zonei de sedimentare prin mişcări în buclă şi să împingă fluxul de apă prin întreaga zonă de sedimentare în direcţia orificiului de evacuare a apei uzate şi nămolul provenit de la spălarea în sens invers către camera de pompare.

[0030] Din punct de vedere al costurilor de operare şi întreţinere şi al minimizării riscului de defectare a dispozitivului, este esenţial ca apa uzată tratată biologic din reactorul biologic să fie adusă în zona dispozitivului de filtrare situat sub patul de filtrare, unde este creată zona de sedimentare sub zona patului de filtrare, astfel încât în timpul creşterii lente a nivelului apei printr-o zonă mai largă a patului de filtrare, particule mari de nămol activ să se poată depune în zona de sub patul de filtrare în condiţii optime, atunci când forţa de antrenare a apei crescânde este mai mică decât viteza de depunere a particulelor mari de nămol, în timp ce particulele mici de nămol activ se pot aglomera în particule mai mari şi se pot depune pe fundul zonei de sedimentare ca particule mari, fie datorită efectului natural de coagulare a nămolului activ, fie prin intermediul dozării unor agenţi chimici înainte de intrarea în zona de sedimentare.

[0031] Dispozitivul pentru tratarea şi post-tratarea biologică a apei uzate în modul de realizare preferat are o zonă de retenţie integrată creată în reactorul biologic care serveşte la echilibrarea şi retenţia debitului oscilant folosind o supapă de reglare a regulatorului de flux la orificiul de evacuare al reactorului biologic.

[0032] Din punct de vedere al eficienţei filtrării şi al dimensiunii zonei patului de filtrare, este important ca reglarea orificiului de evacuare al reactorului biologic şi folosirea zonei de retenţie integrate pentru eliminarea fluxului crescut pe termen scurt al apei uzate, ca de altfel şi pentru acumularea de apă uzată provenită de la spălarea în sens invers a RO 2014 00001 U1 dispozitivului de filtrare din zona de retenţie a reactorului biologic, să ajungă la un flux lent, echilibrat de apă uzată tratată biologic în dispozitivul de filtrare, ceea ce înseamnă economisirea de spaţiu de filtrare în acelaşi timp cu păstrarea unui nivel maxim de încărcare a stratului de filtrare în limitele filtrării lente de 0,2 - 0,4 m/h şi reducerea dozării şi consumului de coagulanţi, în timp ce fluxul echilibrat de apă tratată biologic nu agita nămolul depus pe fundul camerei de pompare şi al zonei de sedimentare a dispozitivului de filtrare.

[0033] Este de preferat ca orificiul de admisie şi cel de evacuare pentru apa uzată şi nămol ca rezultat al spălării în sens invers a zonei de sedimentare şi de filtrare să aibă aceeaşi deschidere.

[0034] Din punct de vedere al protejării patului de filtrare împotriva înfundării în partea zonei de sedimentare de sub patul de filtrare, este de preferat ca baza permeabilă a patului de filtrare să fie realizată dintr-o foaie subţire de metal inoxidabil, perforată în totalitate cu ochiuri cu diametrul de 0,3 - 0,6 mm, având o suprafaţă netedă care să reţină particulele flotante de nămol activ în zona de sedimentare şi care să împiedice înfundarea patului de filtrare, în timp ce eventuala dezvoltare de masă biologică din jurul ochiurilor din foaia de metal se desprinde uşor în timpul spălării în sens invers a patului de filtrare.

[0035] în modul de realizare preferat, înălţimea zonei de sedimentare de sub baza permeabila a patului de filtrare variază între 10 şi 15 cm.

[0036] Din punct de vedere al evacuării eficiente a zonei de sedimentare din cadrul dispozitivului de filtrare, este de preferat ca zonă de sedimentare să aibă o înălţime redusă, anume de 10-15 cm, pentru o mai bună evacuare a nămolului depus, pentru că posibilitatea de activare frecvenţă a spălării în sens invers în timpul zilei permite proiectarea acestei zone cu un volum scăzut, datorită faptului că nu este necesară luarea în calcul a unei eventuale acumulări de nămol pe fundul zonei de sedimentare. Pentru că nămolul nu rămâne pentru mult timp în zona de sedimentare, nu apar procese anaerobe, stratul de nămol depus nu se întăreşte pe fund şi poate fi îndepărtat cu uşurinţă în timpul spălării în sens invers.

[0037] Este de preferat că patul de filtrare să fie realizat din nisip de cuarţ care să aibă particulele cu dimensiuni cuprinse între 0,3 şi 0,8 mm, cu o înălţime maximă a patului de filtrare de 30 cm - zona patului de filtrare este derivată din raţă de filtrare a filstrului de nisip de 0,2-0,4 m/h.

[0038] Din punct de vedere al eficienţei dispozitivului pentru post-tratarea apei uzate, este important că stratul de material de filtrare să nu fie mai înalt de cca. 30 cm, înălţimea optimă fiind de 15 cm, ceea ce înseamnă că se va folosi un strat subţire de nisip şi, prin folosirea de oxigen dizolvat rezidual în apă uzată tratată biologic şi conţinut rezidual de nitraţi că sursa chimică de oxigen, vor fi păstrate condiţii oxice în tot stratul materialului de filtrare, ceea ce conferă condiţii favorabile dezvoltării unei mase biologice de bacterii aerobe care necesită prezenţa oxigenului pentru a se dezvolta, şi condiţii nefavorabile

IO RO 2014 00001 U1 pentru dezvoltarea unei mase biologice anaerobe care ar putea înfunda stratul de filtrare. Nămolul activ prins între granulele de nisip este consumat în mod continuu de către microorganismele aerobe care se reproduc mai rapid în condiţii de furnizare crescută de materie organică, unde nu apare un proces anaerob care să rezulte în înfundarea patului de filtrare, pentru că spălarea frecvenţa în sens invers şi înălţimea redusă a stratului de material de filtrare nu permit asemenea procese, unde dezvoltarea microbiană aerobă este de asemenea eficientă în eliminarea microorganismelor patogene, ceea ce permite reciclarea apei fără utilizarea unor aditivi chimici.

[0039] Preferabil, nisipul este folosit ca mediu de filtrare pentru dezinfectarea apei tratate biologic cu reactiv de clor, întrucât în timpul ridicării prin patul de filtrare realizat din nisip fin, clorul excesiv din apa tratată biologic este eliminat în mod considerabil pe suprafaţa granulelor de nisip, şi este de preferat ca apele astfel dezinfectate să fie utilizate pentru irigarea spaţiilor verzi, în vederea reciclării apei.

[0040] Preferabil, nisipul de cuarţ cu particule de dimensiuni cuprinse între 0,3 şi 0,8 mm este folosit ca material de filtrare, întrucât este durabil, necostisitor, datorită metodei spălării in sens invers nu se pierde în timpul clătirii şi poate fi spălat uşor prin curent de apă.

[0041] Dispozitivul de filtrare poate fi amenajat în interiorul unui reactor biologic sau poate fi amplasat într-un rezervor separat care este conectat în spatele unui reactor biologic, spre exemplu în modalitatea prezentată în exemplele de realizare.

[0042] Din punct de vedere al costurilor operaţionale de întreţinere şi al minimizării ratei de defectare a dispozitivului, este important ca spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare să se realizeze în mod automat de câteva ori pe zi, în intervale scurte, şi astfel dispozitivul de filtrare are o capacitate de auto-curătare ridicată datorită structurii sale şi multiplelor spălări automate în sens invers şi nu necesită, practic, nici o operaţie de întreţinere sau înlocuire a materialului de filtrare. Dispozitivul de filtrare este capabil să efectueze o auto-curatare continuă şi spontană, chiar şi în cazul debitelor crescute de nămol care sunt evacuate ca urmare a etapei biologice în timpul unor încărcări hidraulice enorme la nivelul reactorului biologic, pentru că spălarea repetată în sens invers apără dispozitivul de filtrare împotriva cantităţii excesive de nămol depuse în zona de sedimentare a dispozitivului de filtrare situat sub patul de filtrare.

[0043] Din punct de vedere al eficienţei dispozitivului de post-tratare a apei uzate, este important ca spălarea în sens invers a patului de filtrare să se realizeze printr-un flux invers lent de apă post-tratată printr-un strat de material de filtrare, în direcţie descendentă, gravitaţional, astfel încât în camera de pompare inferioară care este hidraulic conectată cu camera de filtrare - astfel ele formând vase comunicante - nivelul apei să scadă prin acţiunea dispozitivului de pompare care, de asemenea, cauzează scăderea nivelului apei în zona de filtrare, unde această evacuare trebuie să fie realizată de câteva ori pe zi pentru perioade scurte de timp, ceea ce reprezintă o modalitate optimă de regenerare biologică la nivelul patului de filtrare, acest aspect reprezentând o parte semnificativă a proceselor de RO 2014 00001 U1 post-tratare a apei uzate şi, prin aceasta, spălarea inversă ajută la asigurarea echilibrului între organismele vii benefice prinse la nivelul patului de filtrare şi super-dezvoltarea regenerării biologice care ar putea conduce la înfundarea stratului de filtrare.

[0044] Din punct de vedere al eficienţei spălării inverse, este esenţial ca apa tratată biologic din reactorul biologic să fie adusă în zona de sedimentare a dispozitivului de filtrare într-un debit echilibrat, mai scăzut decât debitul de pompare a apei uzate de către dispozitivul de pompare ca urmare a spălării inverse, pentru că astfel cantitatea pompată de apă şi nămol provenite din procesul de spălare inversă se acumulează în timpul scurtului ciclu de spălare inversă în zona de retenţie a reactorului biologic şi se scurge uşor în camera de pompare prin supapa de reglare a regulatorului de flux, astfel permiţând apei şi nămolului generat de spălarea în sens invers să curgă libere, gravitaţional, dinspre zona de sedimentare, zona de filtrare şi zona de stocare de la nivelul filtrului în camera de pompare.

[0045] Preferabil este ca dezinfecţia apei tratate biologic să se realizeze prin dizolvarea lentă a unor pastile care conţin dezinfectant pe bază de clor înainte de intrarea în zona de sedimentare a dispozitivului de filtrare, ceea ce elimină în mod consistent cantitatea de microorganisme patogene, permiţând astfel reciclarea eficientă a apei.

[0046] Preferabil, deasupra stratului de nisip de filtrare există întotdeauna un strat de apă tratată în zona de acumulare a apei post-tratate, a cărui înălţime este determinată de partea inferioară a orificiului de evacuare al dispozitivului de filtrare, care previne uscarea şi crăparea suprafeţei filtrului chiar şi în condiţiile de aflux zero. înălţimea stratului poate varia; poate să permită instalarea unei pompe de aspiraţie pentru apa tratată terţiar în vederea unei folosiri ulterioare a apei tratate. Zona de acumulare pentru apa post-tratata poate servi şi că rezervor pentru reciclarea apei, că de exemplu utilizarea pentru curăţarea vaselor de toaletă.

[0047] Prezenta invenţie îmbunătăţeşte filtrarea cu nisip utilizată în sistemele individuale de tratare a apei uzate astfel încât filtrul de nisip să nu mai necesite, practic, operaţii de întreţinere, cu spălare automată în sens invers, se elimină posibilitatea de înfundare a filtrului şi eficienţa filtrului se apropie sau depăşeşte eficienţa dispozitivelor de filtrare cu membrane. Aceasta face ca rezultatele în tratarea apelor uzate să fie comparabile cu cele ale dispozitivelor cu membrane, dar la nişte costuri de achiziţionare, operare şi întreţinere semnificativ mai reduse.

Descrierea figurilor din desene [0048] Natura invenţiei este explicată mai departe prin exemple de realizare a acesteia, care sunt descrise pe baza desenelor ataşate ce demonstrează următoarele aspecte:

Fig. 1 a, Reactorul biologic şi dispozitivul de filtrare integrat într-un dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate (exemplul 1).

RO 2014 00001 U1

Fig. 2 a, b Dispozitivul pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate, unde dispozitivul de filtrare este instalat într-un rezervor separat în spatele reactorului biologic (exemplul 2).

Fig. 3 Dispozitivul pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate, unde dispozitivul de filtrare este instalat într-un rezervor separat care este ataşat reactorului biologic (exemplul 3).

Exemple de realizare a invenţiei

Exemplul 1 [0049] Fig. 1 prezintă un dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate 75 pentru locuinţe, care constă într-un reactor biologici pentru tratarea biologică a apei uzate prin utilizarea unui sistem cu nămol activ şi un dispozitiv de filtrare 2 pentru post-tratarea apei uzate tratate biologic, unde reactorul biologic 1 şi dispozitivul de filtrare 2 sunt integrate într-un dispozitiv pentru tratare biologică şi post-tratare a apei uzate 75.

[0050] Dispozitivul pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate 75 are un orificiu de admisie 3, un orificiu de evacuare 4, o bază 5, o carcasă 6 şi un capac detaşabil 7. Orificiul de admisie 3 al dispozitivului 75 serveşte, de asemenea, şi ca orificiu de admisie al reactorului biologic 1. Reactorul biologic 1 conţine o zonă de activare 8 şi o zonă de limpezire finală 9. Zona de activare 8 şi zona de limpezire finală 9 sunt conectate hidraulic printr-o diafragmă 53. La baza zonei de limpezire finală 9, există o diafragmă de aspiraţie 72 a unei pompe cu aer 56 pentru pomparea nămolului activ depus printr-o diafragmă de evacuare 57 a pompei cu aer 56 în zona de activare 8. Reactorul biologic 1 este prevăzut cu o zonă de retenţie integrată 10 pentru acumularea excesului de apă uzată pentru cazurile de încărcătură de vârf generată de locuinţă şi apa uzată generată de spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare 2 între nivelul normal de operare şi nivelul maxim de operare al apei în reactorul biologic 1. Zona de limpezire finală 9 a reactorului biologic 1 este prevăzută cu un regulator de flux H care prezintă o supapă de reglare 12 la un nivel normal de operare al apei la nivelul conductei de evacuare 13 din zona de limpezire finală 9. Regulatorul de flux H este prevăzut cu o diafragmă 14 pentru evacuarea de urgenţă a apei uzate tratate biologic la nivelul maxim de operare al apei la nivelul reactorului biologic. 1 Conducta de evacuare 13 din zona de limpezire finală 9 duce către o cameră de pompare 15 a dispozitivului de filtrare 2.

[0051] Dispozitivul de filtrare 2 este prevăzut cu un orificiu de acces 52, un orificiu de evacuare 30 şi este prevăzut cu o cameră de pompare 15, o zonă de sedimentare 33 şi o zonă de filtrare 35.

[0052] Camera de pompare 15 este fixată în zona de activare 8 a reactorului biologic 1 în forma unei coloane verticale 16 fixată ferm de baza 5 a reactorului biologic 1, astfel încât zona circulară definită de contactul conductei 16 cu baza 5 reactorului biologic 1 serveşte 1¾ RO 2014 00001 U1 de asemenea că bază a camerei de pompare 15. Nivelul apei în camera de pompare 15 este acelaşi cu nivelul apei din reactorul biologic 1 în timpul procesului de tratare. în interiorul camerei de pompare 15 există o pompă cu aer ϋ o diafragmă de aspiraţie 19 care este localizată la baza camerei de pompare 15 şi un orificiu de evacuare 20 al conductei 16 pompei cu aer 17 este localizat deasupra nivelului maxim de operare al apei în zona de activare 8 a reactorului biologic 1. Conducta pompei cu aer Ţ7 se termină cu un ventil de aerisire 21. Conducta 16 a camerei de pompare 15 este prevăzută cu un orificiu de evacuare 22, care este conectat la o conductă de legătură 25 între camera de pompare 15 şi baza 23 a zonei de sedimentare 33. Conducta de legătură 25 este conectată la orificiul de admisie 26 din zona de sedimentare 33 prin baza sa 23 şi se termină sub baza permeabilă 34 a patului de filtrare 37. Orificiul de admisie 26 a apei uzate tratate biologic serveşte de asemenea şi ca orificiu de evacuare 77 pentru apă şi nămolul rezultat din spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare 2. Prin diafragmă 27, o conductă de deviere 28 duce către conducta de legătură 25 între camera de pompare 15 şi baza 23 a zonei de sedimentare 33. Orificiul de evacuare 29 al conductei de deviere 28 este localizat deasupra nivelului maxim de operare al apei la nivelul reactorului biologic 1 şi conduce către punctul de prelevare de probe 54. Deasupra bazei permeabile 34, zona de filtrare 35 conţine patul de filtrare 37 care este realizat dintr-un strat de nisip de cuarţ liber-turnat cu particule de dimensiuni cuprinse între 0,6 şi 0,8 mm; înălţimea patului de filtrare 37 este de 15 cm.

Dimensiunea zonei trans-sectionale a patului de filtrare 37 este stabilită conform legii lui

Darcy: Q = K (Ah/L), unde: • Q reprezintă fluxul echilibrat în m3/h • K reprezintă coeficientul de filtrare în m/h A reprezintă zona trans-sectională în m2 • H reprezintă gradientul hidraulic în m, şi • L reprezintă înălţimea patului de filtrare 37 în m

Gradientul hidraulic, înălţimea patului de filtrare 37 şi mediul de filtrare utilizat vor fi alese astfel încât să se genereze o rată de filtrare a apei uzate prin patul de filtrare 37 cu direcţie ascendentă care să fie caracteristică unei filtrări lente, adică de 0,2 - 0,4 m/h.

De exemplu, în cazul staţiilor de tratare a apei uzate de dimensiuni reduse pentru EP 4 (Echivalentul Populaţiei) se realizează la un flux exhilibrat Q=0,06 m3/oră, şi înălţimea selectată h=0,1m, L=0,15m şi K=0,34 (nisip fin, gradat), zona trans-sectionala a patului de filtrare 37 va fi A=0,26 m2. Rata de filtrare prin patul de filtrare 37 va fi de 0,23 m/h.

Baza permeabila 34 este realizată din foaie de metal inoxidabila perforată cu ochiuri având un diametru de 0,4 - 0,5 mm. înălţimea zonei de sedimentare 33 între baza 23 şi baza permeabilă 34 este de 10 cm. în zona de sedimentare 33 există pereţi verticali de sprijin sub baza permeabilă 34 a patului de filtrare 37, care au diafragme alternative pe partea

RO 2014 00001 U1 stângă şi pe partea dreaptă a peretelui lateral al zonei de sedimentare 33 la baza zonei de sedimentare 33, astfel încât se creează un labirint în direcţia fluxului apei uzate generate în urma spălării în sens invers. Pereţii verticali de sprijin din interiorul zonei de sedimentare 33 constituie, în acelaşi timp, o construcţie de rezistenţă pentru baza permeabilă 34 a patului de filtrare 37, invizibilă în figură nr. 1a. Zona de stocare 36 pentru apa tratată biologic este separată de zona de filtrare 35 de către un perete despărţitor 40 şi în partea sa inferioară este conectată din punct de vedere hidraulic la zona de sedimentare 33 printr-o diafragmă 67 situată la baza 23 a zonei de sedimentare 33. Nivelul apei în zona de stocare 36 pentru apa tratată biologic este acelaşi cu nivelul apei din reactorul biologic 1 în timpul procesului de tratare. Zona de acumulare pentru apa post-tratata 55 este localizată între nivelul de operare normal al apei post-tratate din zona de filtrare 35 şi nivelul superior al patului de filtrare 37. Nivelul apei din zona de acumulare pentru apa post-tratata 55 este determinat de către marginea inferioară a orificiului de evacuare 30 al zonei de filtrare 35 în timpul procesului de tratare. între nivelul de operare normal al apei post-tratate din zona de acumulare pentru apa post-tratată 55 şi nivelul de operare normal al apei din reactorul biologic 1, există o diferenţă de înălţime de aproximativ 10 cm, ceea ce este suficient pentru a crea presiune hidrostatică pentru curgerea gravitaţională a apei prin patul de filtrare 37. Orificiul de evacuare 30 al pompei de evacuare 44 a zonei de filtrare 35 este conectat la un orificiu de golire prin aspiraţie 42 al pompei cu aer pentru apa uzată post-tratata 43, iar orificiu de evacuare 44 duce la zona de prelevare de probe 54^ Orificiul de evacuare 4 al dispozitivului 75 pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate are un punct de prelevare de probe 54 cu o diafragmă de prelevare 45 pentru prelevarea de probe de apă evacuată. Pe ţeava de admisie de aer sub presiune 46 către pompa pe aer 17 din camera de pompare 15, există o valvă magnetică 47 care este operată prin intermediul unui întrerupător cu temporizator 48 al cărui interval de deschidere şi închidere poate fi ajustat. Suflanta de aer 49 este sursa de aer sub presiune pentru alimentarea pompelor cu aer 17, 43, 56. ca de altfel şi pentru aerisirea zonei de activare 8. După deschiderea unui capac detaşabil 7 al dispozitivului 75 pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate şi, ulterior, a capacului 32 al zonei de filtrare 35, se poate înlocui sau spala patul de filtrare 37. Apa uzată provenită de la locuinţa este adusă prin conductă de admisie 3 pentru apa uzată brută în dispozitivul 75 pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate şi în reactorul biologic 1. în reactorul biologic 1, tratarea biologică are loc prin utilizarea sistemului cu nămol activ în zona de activare 8; un amestec de nămol activ şi apa uzată curge prin diafragmă 53 a carcasei 51 spre zona de limpezire finală 9; în zona de limpezire finală 9, apa tratată biologic este separată de nămolul activ care se scufundă până la nivelul bazei şi apoi are loc reciclarea prin procesul de tratare cu ajutorul pompei cu aer 56. Zona de limpezire finală 9 este dotată cu un regulator de flux H care, printr-o supapă de reglare a fluxului 12 pe conducta de evacuare 13 a zonei de limpezire finale 9, previne evacuarea apei uzate tratate biologic la un debit egal cu debitul de intrare a apei uzate provenite de la RO 2014 00001 U1 locuinţa şi apa uzată şi nămolul generate de spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare 2 în reactorului biologic 1; cantitatea de apă uzată acumulată rămâne în zona de retenţie 10 a reactorului biologic 1, care este realizat între nivelul normal şi nivelul maxim de de operare în reactorul biologic 1 Apa uzată tratată biologic cu un flux echilibrat curge gravitaţional din zona de limpezire finală 9 prin orificiul de admisie 52 a dispozitivului de filtrare 2 în camera de pompare 15* unde particulele solide în suspensie mai mari şi mai grele se duc înspre bază şi apa uzată tratată biologic cu particule solide în suspensie mai mici se ridică, datorită presiunii hiderostatice, ca urmare a nivelelor diferite de apă din reactorul biologic 1 şi din zona de filtrare 35 a dispozitivului de filtrare 2, prin conductă de legătură 25 în zona de sedimentare 33 de sub baza permeabila 34 a patului de filtrare 37. în zona de sedimentare 33, particulele solide mici în suspensie se acumulează în particule mai mari şi se lasă la bază, în timp ce apa uzată tratată biologic fără particulele depuse se ridică uşor datorită presiunii hidrostatice prin baza permeabila 34, în sus, către patul de filtrare 37. După o anumită perioadă de operare a dispozitivului pentru tratarea biologică a apei uzate şi post-tratarea apei uzate tratate biologic 75, se formează un film biologic pe suprafaţa şi în interiorul patului de filtrare 37 - o masă biologică care constă în bacterii care se hrănesc cu substanţele organice prinse în interiorul patului de filtrare 37 şi elimină germenii patogeni sau poluarea microbiană a apei uzate tratate biologic. Patul de filtrare 37 asigură condiţii ideale pentru dezvoltarea acestor bacterii, întrucât materialul de filtrare este în permanenţă scufundat în apă, nu se usucă, iar suprafaţa să nu se crapa datorită menţinerii stratului de apă post-tratată în zona de acumulare pentru apa post-tratata 55 deasupra patului de filtrare 37, apa tratată biologic conţine oxigen dizolvat ca urmare a procesului de activare sau cantităţi de nitraţi reziduale care asigură o sursă chimică de oxigen, astfel împiedicând procesele anaerobe la nivelul patului de filtrare 37 şi producerea de bacterii anaerobe care ar putea înfunda patul de filtrare 37. în acelaşi timp, populaţiile microbiene de la nivelul patului de filtrare 37 sunt ţinute sub control prin intermediul spălărilor frecvente în sens invers, la intervale scurte de timp. Apa uzată post-tratată este colectată deasupra patului de filtrare 37 în zona de acumulare a apei post-tratate 55 între nivelul normal de operare al apei post-tratate determinat de orificiul de evacuare 30 al conductei de evacuare 41 şi nivelul superior al patului de filtrare 37, în timp ce apa uzată post-tratata este pompată dinspre zona de filtrare 35 cu ajutorul pompei cu aer pentru apa post-tratata 43 prin orificiul de evacuare 44 al pompei cu aer 43 în conducta de evacuare 4 prin punctul de prelevare de probe 54 la nivelul orificiului de evacuare a dispozitivului 75 pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate.

[0053] în cazul în care zona de acumulare 10 dintre nivelul normal de operare şi nivelul maxim de operare al reactorului biologic 1 nu este suficientă pentru a reţine temporar apa uzată care intră, apa tratată biologic curge prin diafragmă 14 pentru evacuare de urgenţă a regulatorului de flux H prin camera de pompare 1_5 în zona de sedimentare 33. în cazul în care patul de filtrare 37 este înfundat excesiv, apa tratată biologic se ridică în conducta RO 2014 00001 U1 verticală de deviere 28 şi curge prin orificiul de evacuare 4 al dispozitivului 75 pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate prin punctul de prelevare de probe 54.

[0054] Spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare 2, care este declanşată prin operarea valvei magnetice 47 de pe conducta de aer 46 care conduce către pompa cu aer 17 din camera de pompare serveşte la prevenirea înfundării patului de filtrare 37. întrerupătorul cu temporizator 48 are setate intervale de timp pentru deschiderea şi închiderea valvei magnetice 47, de exemplu intervalul pentru poziţia “închis” este setat la 1,5 ore, intervalul pentru poziţia “deschis” este setat la 10 secunde şi aceste secvenţe de timp alternează de-a lungul întregii zile.

[0055] Spălarea în sens invers serveşte, de asemenea, şi la curăţarea depozitelor de nămol de la nivelul zonei de sedimentare 33. Mecanismul de spălare în sens invers este astfel conceput, încât întrerupătorul cu temporizator 48 declanşează deschiderea valvei magnetice 47 care declanşează operarea pompei cu aer 17 din camera de pompare 15; efectul de aspiraţie al pompei cu aer 17 generează scăderea nivelului apei în camera de pompare 15 la un nivel inferior orificiului de evacuare 22, care este conectat printr-o conductă de legătură 25 la orificiul de evacuare 77 din zona de sedimentare 33, generând o curgere gravitaţională a apei din zona de filtrare 35 şi zona de stocare 36 în sens descendent, curgând mai lent în zona de filtrare 35 prin stratul de material de filtrare şi curgând mai rapid în zona de stocare pentru apa tratată biologic 36. Curgerea lentă a apei generează o spălare uşoară în sens invers a stratului de nisip, care spala la nivelul patului de filtrare 37 numai resturile bacteriilor moarte şi materialul biologic şi impurităţile acumulate în mod excesiv şi prinse între firele de nisip, prin baza permeabilă 34 a patului de filtrare 37 în zona de sedimentare 33. Scăderea rapidă a nivelului apei în zona de stocare 36 generează o curăţare rapidă a întregii zone de sedimentare 33 şi, ulterior, îndepărtarea nămolului depus şi a nămolului provenind de la spălarea în sens invers a camerei de filtrare 35, a apei uzate şi a nămolului provenind de la spălarea în sens invers în buclă, prin orificiul de evacuare 77 prin conducta de legătură 25 în camera de pompare 15, de unde apa uzată şi nămolul provenite de la spălarea în sens invers sunt pompate în zona de activare 8 a reactorului biologic 1 de către pompa cu aer 17. Spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare 2 durează numai 10 secunde, dar se reia de mai multe ori pe zi. în acest fel, se realizează spălarea în sens invers permanentă şi în mod automat a patului de filtrare 37 cu apă uzată post-tratata, iar zona de sedimentare 33 este curăţată cu apă uzată tratată biologic. Apa uzată provenită de la spălarea în sens invers este pompată în zona de activare 8 a reactorului biologic 1, unde se constituie într-un flux de alimentare a zonei de limpezire finală 9 prin diafragmă 53. Regulatorul de flux H din zona de limpezire finală 9 împiedică evacuarea prea rapidă a apei din zona de limpezire finală 9 în camera de pompare 15 şi în zona de sedimentare 33, obţinându-se astfel o spălare în sens invers eficientă, pentru ca debitul de apă uzată provenită de la spălarea în sens invers, fiind pompat din camera de pompare 15 în zona de activare 8 şi apoi în zona de limpezire finală

RO 2014 00001 U1 9, este mai mare decât debitul apei uzate tratate biologic din zona de limpezire finală 9 în camera de pompare 15.

Exemplul 2 [0056] Fig. 2a, 2b prezintă un dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate 75 pentru locuinţe, care constă într-un reactor biologic 1 pentru tratarea biologică a apei uzate care foloseşte un sistem cu nămol activ şi un dispozitiv de filtrare 2 pentru post-tratarea apei uzate tratate biologic, la care dispozitivul de filtrare 2 este instalat într-un rezervor separat în spatele reactorului biologic 1.

[0057] Conducta de evacuare 1_3 din zona de limpezire finală 9 conduce la o cameră de pompare JJ5 a dispozitivului de filtrare 2.

[0058] Dispozitivul de filtrare 2 are un orificiu de admisie 52, un orificiu de evacuare 30, o bază 60, o carcasă 61 şi un capac detaşabil 62. Rezervorul dispozitivului de filtrare 2 are formă cilindrică. Dispozitivul de filtrare 2 este împărţit de un perete separator vertical 59 într-o cameră de pompare _1_5, o zonă de sedimentare 33 şi o zonă de filtrare 35, unde baza 60 a dispozitivului de filtrare 2 serveşte, de asemenea, şi ca bază a zonei de sedimentare 33 şi a camerei de pompare 15, Camera de pompare 15 este prevăzută cu o pompă de scufundare a nămolului 63 a cărei diafragmă de aspiraţie 19 este localizată la baza camerei de pompare 1_5, iar orificiul de evacuare 20 al conductei de presiune 70 a pompei de scufundare a nămolului 63 este localizat deasupra nivelului maxim de operare al apei din zona de activare 8 a reactorului biologic 1. Camera de pompare 15 şi zona de sedimentare 33 sunt conectate hidraulic printr-o conductă de legătură 25. Orificiul de evacuare 22 al conductei de lagatura 25 în camera de pompare 15 este localizat la nivelul de operare minim al apei post-tratate din zona de filtrare 35. Conducta de legătură 25 este conectată la orificiul de admisie 26 în zona de sedimentare 33 prin peretele separator 59 la baza 60 a dispozitivului de filtrare 2 sub baza permeabila 34 a patului de filtrare 37. Orificiul de admisie 26 a apei uzate tratate biologic serveşte, de asemenea, şi ca orificiu de evacuare 77 pentru apă şi nămolul provenite din spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare 2. O conductă de deviere 28 duce, prin intermediul diafragmei sale de admisie 27, la camera de pompare 15; orificiul de evacuare 29 al conductei de deviere 28 duce la conductă de evacuare 41 din dispozitivul de filtrare 2. Deasupra patului de filtrare 37 se găseşte zona de acumulare a apei post-tratate 55 care serveşte, de asemenea, şi că rezervor de apă post-tratata pentru pompa care asigură evacuarea apei uzate folosită, de exemplu, pentru curăţarea vasului de toaletă, irigarea spaţiilor verzi şi altele asemenea - care însă nu este prezentată în Fig. 2a, 2b - având diafragmă de aspiraţie 64 a conductei de aspiraţie 7Ί localizată în zona de acumulare 55 pentru apa post-tratata. Operarea pompei 63 se realizează cu ajutorul unui întrerupător cu temporizator 48, ale cărui intervale de “oprit” şi "pornit” pot fi ajustate. După deschiderea capacului detaşabil 62 al dispozitivului de filtrare a RO 2014 00001 U1 2, se poate înlocui sau spala patul de filtrare 37. Dispozitivul de filtrare 2 mai poate fi instalat şi în spatele reactorului biologic 1 [0059] în Fig. 2a este prezentat aparatul de tratare biologică şi post-tratare a apei uzate 75 în etapa de filtrare, în Fig. 2b este prezentat aparatul în timpul etapei de spălare în sens invers.

[0060] Camera de pompare 15 poate fi prevăzută cu dispozitiv de dozare a reactivilor chimici 73 sub forma unei ţevi verticale cu capac 76 şi diafragme 74 în partea inferioară. Dispozitivul de dozare 73 conţine pastile cu clor care se dizolvă lent - că dezinfectant.

[0061] Apa uzată post-tratata se acumulează deasupra patului de filtrare 37. Nivelul normal de operare al apei în zona de filtrare 35 este determinat de orificiul de evacuare 30 al conductei de evacuare 41 din zona de filtrare 35 prin care trece, gravitaţional, apa uzată post-tratată din rezervorul 58 al dispozitivului de filtrare 2. Nivelul minim de operare în zona de filtrare 35 este determinat de către orificiul de evacuare 22 al conductei de legătură 25 în camera de pompare 15 prin care curge apa uzată rezultată în urma spălării în sens invers, în zona de filtrare 35, la nivelul zonei de acumulare pentru apa post-tratata 55, între nivelul de operare normal şi nivelul de operare minim, rămâne o cantitate suficientă de apă pentru reciclare, de exemplu pentru curăţarea vasului de toaletă sau pentru irigarea spaţiilor verzi, chiar şi după ce a avut loc spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare 2.

[0062] în vederea prevenirii înfundării patului de filtrare 37, spălarea în sens invers în mod repetat a dispozitivului de filtrare 2 este declanşată prin operarea pompei 63 din camera de pompare 15. întrerupătorul cu temporizator 48 are setate intervale de timp pentru pornirea şi oprirea pompei 63 - de exemplu, intervalul de repaus este setat la 1,5 ore, intervalul de funcţionare este setat la 10 secunde şi aceste secvenţe de timp alternează pe durata întregii zile [0063] Spălarea în sens invers serveşte, de asemenea, şi pentru curăţarea zonei de sedimentare 33 de depozitele de nămol. Mecanismul pentru spălarea în sens invers este astfel conceput, încât întrerupătorul cu temporizator 48 acţionează pompa 63 din camera de pompare 15, efectul de aspiraţie al pompei 63 generează scăderea nivelului apei în camera de pompare 15, care este conectată, prin conductă de legătură 25 la orificiul de evacuare 77 din zona de sedimentare 33. Când nivelul apei din camera de pompare 15 scade sub orificiul de evacuare 22, datorită diferenţei de înălţime dintre camera de pompare 15 şi zona de filtrare 35 sau zona de stocare 36 a apei tratate biologic, apa începe să curgă gravitaţional din zona de filtrare 35 şi zona de stocare 36 în jos, parcurgând mai lent zona de filtrare 35 prin stratul de material de filtrare, şi pargurgand mai rapid zona de stocare pentru apa tratată biologic 36. Apa uzată rezultată din procesul de spălare în sens invers curge prin orificiul de evacuare 77 în zona de sedimentare 33 şi prin conductă de legătură 25 în camera de pompare 15, de unde este pompată în zona de activare 8 a reactorului biologic 1 de către pompa 63. RO 2014 00001 U1

Exemplul 3 [0064] Fig. 3 prezintă un dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate 75 pentru locuinţe, care constă dintr-un reactor biologic 1 pentru tratarea biologică a apei uzate folosind un sistem cu nămol activ şi un dispozitiv de filtrare 2 pentru post-tratarea apei uzate tratate biologic, unde dispozitivul de filtrare 2 este instalat într-un rezervor separat care este ataşat rezervorului reactorului biologic 1 şi care astfel formează un singur ansamblu.

[0065] Conducta de evacuare 13 din zona de limpezire finală 9 duce la camera de pompare 15 a dispozitivului de filtrare 2 .

[0066] Dispozitivul de filtrare 2 are un orificiu de admisie 52, un orificiu de evacuare 30 şi este prevăzut cu o cameră de pompare 15, o zonă de sedimentare 33 şi o zonă de filtrare 35. Camera de pompare 15 este amplasată în zona de activare 8 a reactorului biologic 1 sub forma unei ţevi verticale 16 fixată de baza 5 a reactorului biologic 1. Camera de pompare 15 este prevăzută cu o pompă cu aer 17 cu o diafragmă de aspiraţie 19 localizată la baza camerei de pompare 15 şi un orificiu de evacuare 20 al pompei cu aer 17 este localizat deasupra nivelului maxim de operare al apei în zona de activare 8 a reactorului biologic 1 şi se termină cu un ventil de aerisire 21. Ţeava 16 a camerei de pompare 15 este prevăzută cu un orificiu de evacuare 22, care este conectat la o conductă de legătură 25 între camera de pompare 15 şi zona de sedimentare 33. Conducta de legătură 25 este conectată la orificiul de admisie 26 în camera de sedimentare 33 sub baza permeabilă 34 a patului de filtrare 37. Orificiul de admisie 26 a apei tratate biologic serveşte, de asemenea, şi ca orificiu de evacuare 77 a apei şi nămolului provenite de la spălarea în sens invers a dispozitivului de filtrare 2. Dozatorul pentru dozarea unei soluţii de agenţi chimici, de exemplu pentru îndepărtarea fosforului, duce către conducta de legătură 25, prin orificiul de admisie 65 al ţevii de dozare 66 pentru agentul chimic. Dozarea agentului chimic lichid se poate realiza şi prin orientarea ţevii de dozare 66 spre camera de pompare 15 sau spre zona de limpezire finală 9.

Utilizarea industrială [0067] Dispozitivul şi metoda de tratare biologică şi post-tratare conform prezentei invenţii pot fi folosite pentru tratarea apelor uzate şi reciclarea acestora atunci când provin din surse de poluare de dimensiuni mici, izolate, în special ca soluţie de tratare a apei uzate în mod descentralizat. Calitatea apei tratate îndeplineşte criterii stricte de îndepărtare a azotului şi fosforului din apă uzată, dezinfectarea apei uzate incluzând eliminarea virusurilor, drept pentru care astfel de dispozitive de tratare pot fi folosite şi pentru evacuarea în apele de suprafaţă în zonele sensibile unde există riscul de eutroficare a apei de suprafaţă, ca de altfel şi pentru evacuarea în apele de suprafaţă care au destinaţia de ape pentu relaxare sau înot şi pentru evacuarea în apele subterane, sau apă tratată poate fi utilizată pentru curăţarea vaselor de toaletă, irigare, spălarea rufelor, spălarea maşinilor etc.

Claims (5)

1. RO 2014 00001 U1 REVENDICĂRI l. Dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate cu proces de spălare automată în sens invers, prevăzut cu un reactor biologic (1) pentru tratarea biologică a apei uzate şi un dispozitiv de filtrare (2) pentru post-tratarea apei uzate tratate biologic, dispozitivul de filtrare (2) fiind prevăzut cu o cameră de pompare (15) şi o zonă de sedimentare (33) , o zonă de filtrare (35) cu un pat de filtrare (37), cu o bază permeabilă şi o zonă de acumulare (55) pentru apa post-tratată localizată între nivelul superior al patului de filtrare (37) şi orificiul de evacuare (30) din zona de filtrare (35); orificiul de admisie (26) pentru apa uzată tratată biologic din reactorul biologic (1) şi orificiul de evacuare (77) care serveşte pentru descărcarea apei uzate şi a nămolului de la spălarea în sens invers a zonei de filtrare (35) şi zona de sedimentare (33) sunt localizate în zona de sedimentare (33) sub baza permeabilă (34) a patului de filtrare (37) şi orificiul de evacuare (77) este conectat printr-o conductă de legătură (25) la camera de pompare (15) cu o diafragmă de aspiraţie (19) a dispozitivului de pompare (17, 63) la baza camerei de pompare (15), iar orificiul de evacuare (20) al conductei de presiune (18, 70) aparţinând dispozitivului de pompare (17, 63) este condus către reactorul biologic (1), caracterizat prin aceea că dispozitivul de filtrare (2) este instalat în interiorul unui reactor biologic (1) sau este situat într-un rezervor separat de pereţi despărţitori (61), bază (60) şi capac (62); dispozitivul de filtrare (2) este prevăzut cu o zonă de stocare a apei (36), care este conectată la zona de sedimentare (33) printr-o diafragmă (67), unde zona de sedimentare (33) şi zona de stocare a apei (36) sunt dedicate apei uzate tratate biologic şi zona de filtrare (35) este dedicată apei uzate post-tratate; înălţimea maximă a patului de filtrare (37) este de 30 cm; reactorul biologic (1) este prevăzut cu o zonă de retenţie integrată (10) 1 (Μ. RO 2014 00001 U1 pentru echilibrarea şi reţinerea debitelor fluctuante prin intermediul unei supape de reglare (12) a regulatorului de flux (11) la conducta de evacuare (13) a reactorului biologic (1).
2. 2. Dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că o diafragmă comună serveşte atât ca orificiu de admisie (26), cât şi ca orificiu de evacuare (77) pentru eliminarea apei şi nămolului provenite de la spălarea în sens invers a zonei de sedimentare (33) şi a zonei de filtrare (35).
3. 3. Dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate conform revendicărilor 1 şi 2, caracterizat prin aceea că baza permeabilă (34) a patului de filtrare (37) este realizată din foaie de metal inoxidabil perforată, cu ochiuri având diametrul cuprins între 0,3 şi 0,8 mm.
4. 4. Dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate conform revendicărilor 1-3, caracterizat prin aceea că înălţimea zonei de sedimentare (33) între bază (60, 23) şi baza permeabilă (34) a patului de filtrare (37) variază între 10 şi 15 cm.
5. 5. Dispozitiv pentru tratarea biologică şi post-tratarea apei uzate conform revendicărilor 1 - 4, caracterizat prin aceea că patul de filtrare (37) este realizat din nisip cu granulele având dimensiuni cuprinse între 0,3 şi 0,8 mm. 2