13 2.4. Technologie a technika používaná v mechanické části ČOV Čistírenské technologie používané v České republice snesou srovnání s běžným technologickým standardem v zemích EU či v USA. Velké městské čistírny odpadních vod jsou navrhovány dle projektů, v nichž se zohledňují konkrétní podmínky a možnosti včetně začlenění do krajiny, z čehož plyne, že každá čistírna je řešena individuálně. Zařízení na těchto čistírnách se od sebe z hlediska principu mnoho neliší, jsou si velice podobná a základní čistící proces je stejný. 2.4.1. Hrubé předčištění Lapák štěrku Lapáky štěrku se obvykle zařazují tam, kde se používají strojně stírané jemné česle. Jsou to v podstatě jímky, v nichž se zachycují hrubé a těžké předměty sunuté odpadní vodou po dně stokové sítě (kameny, cihly atd.). Minimální rychlost vody ve stokové síti je totiž kolem 1 m s -1, takže by se tyto těžké předměty mohly dostat až do čistírny. Česle Česle slouží především jako ochrana strojního zařízení čistíren, hlavně čerpadel. Zachycují se na nich větší předměty unášené vodou nebo plovoucí po hladině - shrabky (kuchyňské odpadky, hadry, papír, zbytky obalů, dřevo apod.), které by v dalším procesu čištění byly příčinou provozních potíží. Jejich účinnost závisí na velikosti průlin (mezery mezi pruty), podle kterých je lze rozdělit do dvou skupin : hrubé česle (průliny 50-100 mm) a jemné česle (průliny pod 30 mm). Podle způsobu čištění se rozlišují česle ručně stírané a strojně stírané. Hrubé česle se používají jako ochrana strojně stíraných jemných česlí a jsou obvykle stírány ručně. Jemné česle jsou na velkých a středních čistírnách vždy strojně stírané a musí být chráněny proti povětrnostním vlivům vhodnou stavební úpravou. Prostor musí být větratelný a temperovatelný. Základní částí česlí je rám s česlicovou mříží, která sestává z česlic vytvořených z plochých železných prutů. Rám se staví do přítokového kanálu pod úhlem 55 až 80 k horizontále, přičemž vrchní část je nad hladinou vody. /Chudoba, 1991/
14 Firma Huber CS s.r.o. vyrábí netradiční česle rotační : - Rotační česlo Je určeno pro čištění odpadních vod ve větších průtočných množstvích (až 2800 l s -1 ). Vyznačuje se velmi robustní konstrukcí a čistě mechanickým způsobem samočištění. Vyrábí se s průměrem čistícího koše 600 až 3000 mm. Jemnosti průlin jsou obvykle 6 nebo 10 mm. Vzhledem ke způsobu samočištění nelze tento typ dodat s jemnějšími průlinami (pro dosažení jemnějšího čištění je nutno použít jiné zařízení). Princip zařízení : Znečištěná voda protéká přes koš česlo rotačního tvaru, uložené šikmo ve žlabu s průlinami, jehož vnitřkem prochází hřídel s upevněným hřebenem, který při otáčení hřídele čistí průliny koše. Hřídel je současně hřídelí šnekového dopravníku, do kterého padají shrabky, které jsou dále dopravovány tubusem šnekového dopravníku a na konci vylisovány. Otáčením jednoho hřídele se řeší čištění odpadní vody, doprava a lisování shrabků. Vlastní chod celého zařízení je ovládán automaticky pomocí rozdílu hladin před a za zařízením. - Rotační síto Používá se tam, kde je třeba spojit relativně větší průtočná množství (až 2500 l s -1 ) s velkou jemností čištění. Na rozdíl od předešlého není čištění síta mechanické, ale pomocí trysek s užitkovou vodou ostřikující síto. Vyrábí se s průměrem koše rotačního síta 600 až 3000 mm. Jemnosti průlin jsou obvykle 1 3 mm (na zakázku i jemnější). Princip zařízení : Znečištěná voda protéká přes síto bubnového tvaru uložené šikmo ve žlabu. Na rozdíl od předešlého je buben síta spojen pevně s hřídelí, takže se otáčí současně s otáčením hřídele. Přitom jsou průliny síta čištěny prostřikováním z pevně uchycené lišty s tryskami. Hřídel, otáčející bubnem síta, je opět současně hřídelí Obr. 3 Rotační česlo Obr. 4 Rotační síto
15 šnekového dopravníku, do kterého padají zachycené shrabky. Ty jsou dále dopravovány tubusem šnekového dopravníku a na konci vylisovány. Otáčením jednoho hřídele je tedy řešeno čištění odpadní vody, doprava a lisování shrabků. Vlastní chod celého zařízení je ovládán stejně jako u předešlého pomocí rozdílu hladin před a za zařízením. /Huber CS s.r.o.,1998/ Lapáky písku Písek se musí odstraňovat odděleně od ostatních nerozpuštěných organických látek. Jinak by se totiž usazoval v nádržích usazovacích, odkud by se dostal s primárním kalem do nádrží vyhnívacích, kde by vzhledem k jeho relativně vysoké specifické hmotnosti (2,2 10 3 kg m -3 ) sedimentoval u dna a postupně by tak zmenšoval účinný objem vyhnívací nádrže. Podle způsobu přivádění odpadní vody rozlišujeme lapáky písku s horizontálním průtokem, s vertikálním průtokem a s příčnou cirkulací. V lapáku písku se má odstranit pouze písek a nikoliv organické nerozpuštěné látky. Princip zachycování písku spočívá v tom, že se rychlost průtoku vody sníží na optimální hodnotu 0,3 m s -1, při které se usadí i jemná zrnka písku, ale neusadí se organické látky. - Lapáky písku s horizontálním průtokem Konstantní rychlost vody v lapáku se zajišťuje pomocí vhodně tvarovaných clon (přepadů) na konci žlabu. Clona je postavena kolmo na směr průtoku vody a při zvýšeném průtoku vzdouvá vodu ve žlabu, čímž se zvětší průtočná plocha a rychlost zůstává konstantní. Písek je vyklízen z lapáku vždy mechanicky. Strojní zařízení shrabuje písek do jímky, odkud se těží mamutkou. Doba zdržení v tomto lapáku písku nemá klesnout pod 30 s. /Chudoba, 1991/ Obr. 5 Lapák písku s horizontálním průtokem 1 přítok, 2 odtok, 3 přepadová hrana, 4 stírací zařízení, 5 písková jímka
16 - Lapáky písku s vertikálním průtokem (obr. 6) Tyto lapáky jsou v podstatě tvořeny šachtou o hloubce cca 3 m vytvořenou v korytu tekoucí vody. Usazený písek se z pískového prostoru těží mamutkou nebo korečkovým zařízením. Nevýhodou tohoto lapáku písku je proměnlivost rychlosti s průtokem Q. Vertikální lapáky s konstantní rychlostí toku jsou známy jako lapáky s pohyblivou nornou stěnou. Doba zdržení by opět neměla klesnout pod 30 s. Obr. 6 Lapák písku s vertikálním průtokem Obr. 7 Provzdušňovaný lapák písku 1 přítok, 2 odtok, 3 norná stěna, 1 přívod vzduchu, 2 norná stěna, 4 usazený písek 3 usazený písek - Lapáky písku s příčnou cirkulací Provzdušňovaný lapák písku (obr. 7) Jedná se o žlab provzdušňovaný podél jedné stěny tak, aby rychlost příčné cirkulace ve vzdálenosti 5 až 10 cm nade dnem byla 0,25 až 0,3 m s -1. Příčná cirkulace je podpořena zabudováním norné stěny. Písková zrna jsou cirkulací vháněna na nornou stěnu a posunují se ke dnu. Vliv kolísání průtoku na účinnost lapáku je zanedbatelný. Písek se shrabuje do jímky strojním zařízením, odkud se těží mamutkou. /Chudoba, 1991/ Vertikální lapáky písku vírové (obr. 8) Splašková voda s obsahem písku se přivádí do užitečného prostoru lapáku písku postupně se rozšiřujícím a tangenciálně zaústěným přítokovým žlabem. Vlivem tangenciálního přítoku se voda v lapáku dostává do šroubovitého vírového pohybu. Písčité částice o rozměru větším než 0,2 mm klesají do středové válcové části lapáku, kde se usazují. Voda zbavená částic písku odtéká zářezem ve stěně lapáku do odtokového žlabu. Písek je z lapáku odstraňován cyklicky pomocí mamutího čerpadla a je odváděn k dalšímu zpracování (separace písku, pračka písku apod.). Při zařazení lapáku do linky je nutno řešit též jeho odstavení a obtok příslušnými uzávěry včetně přepadové hrany na odtoku z prostoru lapáku. /Kunst s.r.o., 1998/
17 Obr. 8 Vírový vertikální lapák písku 2.4.2. Mechanické čištění Usazovací nádrže Odpadní voda zbavená předčištěním hrubých nečistot a písku se přivádí na tzv. mechanické čištění, které je realizováno v usazovacích nádržích. Hlavní jednotkovou operací je zde sedimentace, při níž se zachytí většina usaditelných látek. Podle způsobu protékání odpadní vody můžeme usazovací nádrže rozdělit na : - pravoúhlé nádrže s horizontálním průtokem, - kruhové nádrže s horizontálním průtokem (radiální), - nádrže s vertikálním průtokem. - Pravoúhlé nádrže s horizontálním průtokem (obr. 9) Odpadní voda přitéká do nádrže v místě (1), protéká nádrží, ve které se usadí znečišťující látky a přepadá pilovým přepadem do odtokového žlabu (2). Shrnovací zařízení (3) shrabuje usazené látky (primární kal) do kalové jímky (4), ze které se kal odvádí pod hydrostatickým tlakem (5) do jímky primárního kalu. Odtud se pak přivádí k dalšímu zpracování na kalovém hospodářství. Plovoucí látky jsou stírány do žlabu umístěného na norné stěně před odtokovým žlabem. Rychlost pohybu shrabovacího zařízení je 0,01 až 0,03 m s -1. Vtok do usazovacích nádrží má být rovnoměrný a proud kapaliny nesmí zasahovat příliš do usazovacího prostoru, aby nerušil průběh usazování. Proto se do vtokové části nádrže umisťují norné stěny.
18 Obr. 9 Usazovací nádrž s horizontálním průtokem 1 přítok, 2 odtok, 3 shrabovací zařízení, 4 kalová jímka, 5 odtah kalu - Kruhové nádrže s horizontálním průtokem radiální (obr. 10) Odpadní voda je přiváděna (1) rychlostí cca 0,2 m s -1 do uklidňovacího válce (2), který zároveň slouží jako norná stěna. Od středu pak voda teče k obvodu nádrže, kde pilovým přepadem přepadá do odtokového žlabu (3). Usazené látky jsou na dně shrabovány (4) do kalové jímky umístěné ve středu nádrže (5), ze které se kal odvádí pod hydrostatickým tlakem (6). Shrnovací zařízení se pohybuje rychlostí přibližně 1 h -1. Plovoucí látky (např. tuky) jsou speciálním stíracím zařízením stírány z hladiny do šachty a dále zpracovány v kalovém hospodářství. Hloubka usazovacích nádrží na obvodu je 2 3 m, jejich průměr se pohybuje od 10 do 60 m. Obr. 10 Kruhová usazovací nádrž Obr. 11 Usazovací nádrž s vertikálním průtokem - Nádrže s vertikálním průtokem (obr. 11) Tyto nádrže se staví se čtvercovým půdorysem o straně 3 až 6 m. Voda přitéká (1) do vtokového válce (2), který zasahuje poměrně hluboko do zkosené části nádrže. Stoupá ke hladině, kde přepadá pilovým přepadem do odtokového žlabu (3) a z něj pak odtéká potrubím (4). Usazený kal se odtahuje pod hydrostatickým tlakem (5). Celková hloubka
19 nádrže je 4 6 m, přičemž výška svislých stěn je pouze 0,6 1,5 m. Stěny kalového prostoru mají spád 2 : 1, aby po nich kal mohl snadno sjíždět ke dnu nádrže. Primární kal zachycený v usazovacích nádržích se zahušťuje v zahušťovacích nádržích a dále se stabilizuje ve vyhnívacích (metanizačních) nádržích. /Malý, 1996/ Chemické složení primárního kalu v % sušiny T - 07 Složka Podle Pittera Lipidy (látky extrahovatelné petroletherem) 5,7 44,0 Bílkoviny 19,0 28,0 Celulosa 3,8 10,8 Hemicelulosy 3,2 4,6 Lignin 5,8 8,5 Humusové kyseliny 4,0 Veškerý N 2,0 4,5 Veškerý P 0,5 1,1 SiO 2 13,8 25,8 Fe 2 O 3 3,2 Al 2 O 3 2,1 CaO 2,7 5,6 K 2 O 0,2 0,4 Krytí nádrží segmentovým systémem - chrání okolní prostředí před zdraví škodlivými aerosoly a nepříjemným zápachem - zabraňuje unikání tepla v zimním období a tím zvyšuje účinnost čištění - zabraňuje unikání páry v zimním období Příklady použití : - šnekové čerpací stanice - usazovací nádrže - aerační nádrže - dosazovací nádrže - zahušťovací nádrže /Watrsys s.r.o., 1998/ Obr. 12 Zastřešení kruhové nádrže s nosným mostem