USPOŘÁDÁNÍ TECHNOLOGICKÉ LINKY ČOV Produkce odpadních vod Specifické množství OV množství OV připadající na jednoho obyvatele (nebo jednotku výrobního procesu) za jednotku času Populační ekvivalent míra znečištění (CHSK, N, P, NL atp.) vyprodukovaná 1 obyvatelem za 1 den Nejčastěji se používá populační ekvivalent 60 g BSK 5 na 1 obyvatele za 1 den definice Ekvivalentního obyvatele (EO) Znečištění vody taková změna fyzikálních, chemických a biologických vlastností vody, která omezuje nebo i znemožňuje její využití k danému účelu. Složení surové a mechanicky předčištěné komunální odpadní vody Splaškové vody Městské OV Průmyslové OV KOMUNÁLNÍ OV kuchyňské OV vody z praní toalety SUROVÁ ODPADNÍ VODA PRŮMYSLOVÉ OV lehký těžký průmysl BALASTNÍ VODY dešťové vody průsaky Formy znečištění: Z chemického hlediska: organické látky CHSK, BSK 5, NL dusíkaté látky NH 4+, NO 3-, NO 2-, N org. sloučeniny fosforu PO 4 3-, P org. rozpuštěné - nerozpuštěné organické - anorganické biologicky rozložitelné inertní usaditelné neusaditelné (plovoucí, ve vznosu) (teplota) (ph) (barva) 1
Znečištění organickými látkami snadno rozložitelné CHSK Cr : nízkomolekulární organické látky, které mohou být přímo využity v buňkách mikroorganismů (jednoduché cukry, kyseliny, alkoholy). Jejich podíl na celkovém CHSK Cr obvykle nepřesahuje 20%. pomalu rozložitelné CHSK Cr : vysokomolekulární organické látky, rozpuštěné, koloidní i nerozpuštěné. Rychlost jejich využití mikroorganismy je limitována extracelulární hydrolýzou. Teprve produkty hydrolýzy mohou vstupovat do metabolismu uvnitř buněk. nerozložitelné CHSK Cr : rozpuštěné i nerozpuštěné organické látky, které z mnoha příčin nemohou být mikroorganismy využity. Rozpuštěné inertní látky procházejí čistírnou a přispívají ke zbytkovému znečištění finálního odtoku. Nerozpuštěné inertní organické látky jsou většinou odstraněny ze systému spolu s přebytečnou biomasou. (Eu)trofizace Zvýšený růst zelených řas a sinic: - dopad na život vodních organismů - zhoršení upravitelnosti na pitnou vodu - znemožňuje rekreační využití vodních ploch Oligo- Eu- Meso- Hyper- Znečištění organickými látkami Nerozpuštěné látky (NL) oddělitelné filtrací přes mikrofiltr 0,4 μm CHSK chemicky oxidovatelné organické látky (výsledky se přepočítávají na kyslíkové ekvivalenty), k oxidaci se používá K2Cr2O7 nebo KMnO4 BSK 5 organické látky oxidovatelné biochemickými procesy (během 5denní inkubace) Dále lze stanovovat např. parametry TOC, DOC, BDOC nebo užší skupiny látek (huminové látky, fenoly, halogenderiváty, tenzidy, pesticidy.) LAPÁK ŠTĚRKU Nejhrubší formy znečištění štěrk, kusy cihel atp., materiál sunutý po dně stoky vyklízení diskontinuálně, obvykle po silnějším dešti (v případně jednotné kanalizace) produkce se těžko odhaduje vyklízecí zařízení: bagr nebo vyjímatelný koš většinou anorganický materiál, ale hygienicky závadný likvidace zachyceného materiálu skládkováním NUTRIENTY VE VODÁCH: -anorganické sloučeniny dusíku a fosforu Formy výskytu: Dusík: - amoniakální dusík (NH 4+ a NH 3 ) - organický dusík N ORG (-NH 2 ) -dusičnanový (NO 3- -N) a dusitanový (NO 2- -N) Fosfor: -orthofosforečnany (PO 3-4, HPO 2-4, H 2 PO 4- ) -organicky vázaný fosfor P ORG - polyfosforečnany PP (lineární, cyklické) 2
ODLEHČENÍ, ZDVIH OV Šneková čerpadla zajištění gravitačního průtoku čistírnou ODLEHČENÍ, ZDVIH OV LŠ ČESLE A SÍTA TYPY ČESLÍ hrubé, (střední) jemné Odlehčení na přítoku zabránění hydraulickému přetížení systému využití dešťových zdrží nebo přímo do recipientu většinou plovoucí nebo ve vznosu odstranění na česlích zastoupení rozmanité: větve, kuchyňský odpad, papíry, hadry, kusy plastu, atp. 50% hadry, 20-30% papír, 5-10% plasty, 2% guma a gumové výrobky, 2-3% zbytky zeleniny a ovoce a 2-3% nerozpadlé fekálie likvidace shrabků: odvodnění (lisování), skládkování, spalování, výjimečně kompostování hygienicky závadný materiál ODLEHČENÍ, ZDVIH OV HRUBÉ ČESLE šířka průliny 80 100 mm STŘEDNÍ ČESLE šířka průliny 20 25 mm zachycení nejhrubších nečistot, ochrana jemných česlí Dešťové zdrže 3
13.5.2015 JEMNÉ ČESLE šířka průliny do 10 mm ochrana čerpadel nebo proti přetížení UN 4
Pro menší sídla: síta mělnící česle a dezintegrátory Materiál zachycený na hrubých česlích Materiál zachycený na jemných česlích Produkce shrabků: LŠ Č LAPÁK PÍSKU (TUKU) 2 3 l/eo a rok pro hrubé česle 5 10 l/eo a rok pro jemné česle Komorový provzdušňovaný LP Vírový LP odstranění písku a jemných minerálních suspenzí (v systémech s jednotnou kanalizací) snižování efektivních objemů nádrží, ochrana čerpadel před abrazivními jevy princip:oddělení minerální suspenze od organické suspenze technické řešení: komorové nebo vírové LP komorové obvykle provzdušňované - kombinace s lapákem tuků likvidace produktu:pračky písku, odvodnění, skládkování hygienicky závadný materiál specifická produkce písku 5 12 l/eo za rok vyklízení obvykle na principu mamutky, u menších ČOV ručně vyklízené 5
Provzdušňované komorové lapáky písku Eliminace zápachu zakrytím Pračka písku Mamutka v činnosti Zachycený tuk Vírové lapáky písku LŠ Č LPT OCHRANNÁ ČÁST ČOV 6
LŠ Č LPT Z USAZOVACÍ NÁDRŽ Pravoúhlé usazovací nádrže s horizontálním průtokem vtoková oblast (1) odtoková oblast (2) kalový prostor (3) usazovací prostor (4) Kruhové usazovací nádrže s horizontálním průtokem vtokový válec (1) kalový prostor (2) usazovací prostor (3) USAZOVACÍ NÁDRŽE odstranění většiny NL a plovoucích nečistot princip: prostá gravitační sedimentace produkt: primární kal, likvidace v kalovém hospodářství nejvyšší stupeň separace NL se vyžaduje před zkrápěnými biofilmovými reaktory a před systémy s nitrifikací naopak jiné systémy jsou schopny pracovat zcela bez primární sedimentace stírání dna i hladiny konstrukční řešení: pravoúhlé s horizontálním průtokem, kruhové (radiální) s horizontálním průtokem, nádrže s vertikálním průtokem (menší ČOV) Pravoúhlé UN s horizontálním průtokem šířka 5 10 m délka do 40 m hloubka 2 2,5 m Návrhové parametry UN Základními návrhovými parametru usazovacích nádrží jsou střední doba zdržení a hydraulické zatížení plochy povrchu vztažené na výpočtový průtok Q v. Θ = V S η/q [h] v A = Q/A h [m 3 m 2 h -1 ] V S objem usazovacího prostoru, η hydraulická účinnost nádrže, A h plocha hladiny Zařazení usazovací Hydraulické zatížení Střední doba zdržení, h nádrže plochy, m/h před biofiltry 2,0-4,0 0,7-1,4 před aktivací 1,0-3,0 1,0-2,8 Pravoúhlé UN s horizontálním průtokem Rychlost pohybu mostu je 0,01 až 0,03 m/s. Odpadní voda protéká usazovacím prostorem (1) po délce nádrže směrem k odtokovému žlabu (2). Usazené látky se hromadí u dna, odkud jsou stírány stěračem upevněným na pojízdném mostě (3) do kaliště (4). Z kaliště se kal vypouští hydrostatickým tlakem do kalové jímky (5). Plovoucí látky jsou stírány buď zvláštním stěračem hladiny, upevněným na pojízdném mostě do žlabu na plovoucí látky, nebo se ke stírání hladiny používá stěrače dna. V takovém případě při pohybu stěracího zařízení směrem ke kališti shrnuje stěrač usazené látky, načež při zpětném pohybu mostu ve směru průtoku vody se stěrač zvedne na hladinu a shrabuje plovoucí látky do žlabu (6), umístěného na norné stěně (7) před odtokovým žlabem. 7
Pravoúhlé UN s horizontálním průtokem Pravoúhlé UN s horizontálním průtokem Čerpání primárního kalu Nátoková galerie Po délce nádrže pojíždí mostová konstrukce (1), na které je instalováno čerpadlo (2), které dopravuje kal ze dna nádrže do žlabu (3), umístěného podle nádrže. Aby se nepřisávalo příliš mnoho čiré kapaliny shora, bývá na sacím potrubí odrazový štít. Protože by příčné sběrné žlaby vadily při odsávání kalu, používají se v poslední třetině nádrže žlaby podélné Pravoúhlé UN s horizontálním průtokem Kruhové UN s horizontálním průtokem Vyklízení kalu a plovoucích nečistot Odpadní voda je přiváděna potrubím (1) do středu nádrže. Vtoková rychlost je kolem 0,2 m/s. Ve středu nádrže je umístěn uklidňující válec (2), zároveň slouží jako norná stěna. U nádrží větších průměrů je uklidňující válec tvořen věncem rozdělovacích česlí. Voda protéká nádrží od středu k obvodu, kde pilovým přepadem přepadá do kruhového sběrného žlabu (3). Stěrací zařízení pro usazené látky(5) i plovoucí nečistoty (6) jsou zavěšena na mostní konstrukci, která se na gumových kolech pohybuje po obvodové zdi nádrže. Pojezdová rychlost je kolem 0,035 m/s. Plovoucí látky jsou během otáčení stěracího zařízení postupně dopravovány k obvodu stěracího ramene, které končí kyvnýmplechemopatřeným gumovým stěradlem (7). Při přechodu přes jímku (8) jsou nečistoty shrnuty do šachty pro plovoucí nečistoty. Pravoúhlé UN s horizontálním průtokem Kruhové UN s horizontálním průtokem průměr až 50 m hloubka 2,5 3 m Řetězový shrabovák 8
Kruhové UN s horizontálním průtokem LŠ Č LPT Z U N Jímka na plovoucí nečistoty Odtoková hrana UN BIOLOGICKÝ REAKTOR SFT filtr tkanina s otvory od 0,1 mm do 1 mm výkon od 10 do 180 l/s zachycení až 80 % NL čištění stlačeným horkým vzduchem prostorové, investiční a provozní úspory aktivační nádrž s biomasou ve formě suspenze (aktivovaný kal) nebo biofilmový reaktor s biomasou na pevném nosiči (nárostová kultura) probíhá zde odstraňování znečišťujících látek zbylých v OV po mechanickém předčištění (především rozpuštěných) odstraňování uhlíkatého znečištění (organické látky), sloučenin dusíku a fosforu (nutrienty) široká škála možností technického provedení BR LŠ Č LPT Z LŠ Č LPT Z U N ODTAH PŘEBYTEČNÉH O KALU BR RECIRKULACE VRATNÉHO KALU U N MECHANICKÉ (PRIMÁRNÍ) ČIŠTĚNÍ DOSAZOVACÍ NÁDRŽ 9
DN Konvenční aktivační systémy Aktivace s regenerací PK BR VK BIOLOGICKÁ (AKTIVAČNÍ) ČÁST ČOV R regenerace Konvenční aktivační systémy Klasická aktivace P přítok, O odtok, AS - aktivační směs, VK - vratný aktivovaný kal, PK - přebytečný AK, AN- aktivační nádrž, DN - dosazovací nádrž Konvenční aktivační systémy Dvoustupňová aktivace (AB Proces) P A DN1 O1 B DN2 O2 VK1 VK2 PK1 PK2 pro vyšší obsah organického znečištění vysoce zatížený 1. stupeň, dostatečná oxygenační kapacita 10
Konvenční aktivační systémy Oxidační příkop Konvenční aktivační systémy Šachtová aktivace P AS AR VK AR nízká výška vodního sloupce pouze mechanická aerace DN PK O cirkulace aktivační směsi dle schématu (1 2 m/s) hnací síla: rozdíl spec. hmotností ve vnitřní a vnější sekci nad přívodem provozního vzduchu (18 40 m) odplyňovací prostor (doba zdržení cca 20 30 min.) Výhody: malý prostor, vysoké využití kyslíku ze vzduchu (85 95 %) Nevýhody: příp. rozrušování vloček, tvorba pěny, průnik vzduchu i do DN Konvenční aktivační systémy Karuselová/oběhová aktivace Aktivace SBR ODP. VODA ODTAH A B C D E VZDUCH vyšší výška vodního sloupce (3 5 m) lze i jiný typ aerace než mechanický i větší zdroje znečištění menší zdroje znečištění časové oddělení procesů bez dosazovací nádrže, oddělená fáze sedimentace ve vlastní nádrži Konvenční aktivační systémy Šachtová aktivace Balené ČOV Ø2 10 m, h = 60 120 m vestavěná dosazovací nádrž malé (izolované) zdroje znečištění kontejnerový typ, často mobilní plast, plech, beton 11
Balené ČOV Např. ČOV pro 20 500 EO Domovní ČOV (nejmenší zdroje, 4 15 EO) plast (příp. beton. jímka) nad i pod terénem nízké zatížení, nízká produkce kalu Zkrápěné biologické kolony Rotační biofilmové reaktory - diskové 12
Rotační biofilmové reaktory - klecové Dosazovací nádrže Základní konstrukce dosazovacích nádrží - kruhové radiálně protékané ( Dorr ) - obdélníkové příčně x podélně protékané - s vertikálním průtokem (obvykle čtvercové) Kruhové dosazovací nádrže 13
Pravoúhlé dosazovací nádrže DN s vertikálním průtokem vstupní zóna - disipace energie flokulační zóna - mechanické nebo hydraulické míchání usazovací zóna s pojízdným mostem a shrabovacím zařízením odtokový žlábek - podélně Přítok Odtok Odtok Odtok z DN Odtok z ČOV LŠ Č LPT Z DN U N P K VK BR TERCIÁRNÍ DOČIŠTĚNÍ 14
Používané způsoby terciárního dočištění biologické dočišťovací nádrže (rybníky) filtrace sorpce hygienické zabezpečení odtoku LŠ Č LPT Z DN U N TD P K VK BR KALOVÉ HOSPODÁŘSTVÍ Cíl: zpracování kalů tak, aby byly při minimálních nákladech respektovány požadavky na ochranu životního prostředí a zdravotního zabezpečení. Nejvýhodnější metodou využití kalů se jeví zemědělské využití (hnojivé vlastnosti, přirozené recyklace užitečných látek získaných z odpadní vody) nebo energetické využití. Potenciální přítomnost nebezpečných látek jako jsou těžké kovy, toxické chemikálie a přítomnost patogenních mikroorganismů. Hygienicky nebezpečné patogenní mikroorganismy musí být před vlastním využíváním kalu zničeny nebo alespoň sníženo jejich množství na přijatelnou hodnotu. 15
Dvoustupňová anaerobní stabilizace Jednostupňová anaerobní stabilizace Sítopásový lis Futuristický design methanizačních nádrží 16
Odstředivky/centrifugy Stabilizovaný odvodněný kal Kalolisy 17
Spalovna odvodněných kalů na ČOV Hořáky zbytkového plynu Skládka solidifikovaných zbytků po spalování kalů Plynojemy Aerobní termofilní stabilizace kalu mokrý plynojem membránový plynojem Kogenerační jednotky 18
19