PRO-AQUA CZ, s.r.o. - Membánové aktivační systémy

Separace vloček aktivovaného kalu od vyčištěné vody ve finálním stupni celé technologické linky ČOV - dosazovací nádrži - je jedním z klíčových stupňů technologické linky aktivačního procesu pracujícího se směsnou kulturou mikroorganismů aktivovaného kalu. Při zhoršených sedimentačních schopnostech aktivovaného kalu, tzv. bytnění aktivovaného kalu, či při špatné funkci dosazovací nádrže, dochází k úniku vloček aktivovaného kalu do finálního odtoku, a tím k druhotnému zhoršování kvality odtoku (BSK₅, NL). Právě aktivační systémy moderního typu s biologickým odstraňováním nutrientů velice často trpí produkcí aktivovaného kalu se zhoršenou sedimentovatelností. Mezi hlavní příčiny pravděpodobně patří změna kvality splaškových odpadních vod v posledním desetiletí a přechod na komplexní systémy s biologickým odstraňováním nutrientů. Bytnění aktivovaného kalu je dále velice často pozorováno na průmyslových ČOV, které čistí odpadní vody s vysokým podílem snadno rozložitelného organického znečištění či odpadní vody obsahující těžké kovy, které svým toxickým charakterem způsobují deflokulaci a rozpad vloček aktivovaného kalu.

Proto nahrazení gravitační separace vloček aktivovaného kalu před finálním odtokem jiným procesem separace bylo vždy důležitým předmětem výzkumu. Jedním z možných řešení je provádět tuto separaci vloček fyzikální metodou filtrace či mikrofiltrace na membránových sítech.

Vývojem membránových systémů pro separaci aktivovaného kalu od vyčištěné odpadní vody se v minulosti zabývali převážně Japonci a Kanaďané. V současné době zažívají membránové technologie obrovský rozvoj, což se projevuje i ve značném zlevnění membránových modulů.

Konfigurace aktivační nádrže s membránovou mikrofiltrační jednotkou

Zpět na Technologie | Nahoru

Specifikace membránových systémů

Základním rozdílem oproti konvenční technologické lince ČOV je použití membránového mikrofiltru k finální separaci vloček, který je absolutně neprostupnou bariérou veškerých nerozpuštěných látek a enterokoků. Tímto způsobem systém dosahuje vysoké kvality finálního odtoku prakticky bez nerozpuštěných látek a je zcela nezávislý na sedimentačních vlastnostech aktivovaného kalu. Vzhledem k tomu, že není zapotřebí dosazovací nádrže, systém není limitován ani koncentrací biomasy v aktivační nádrži, a proto veškeré technologické parametry systému se dostávají do absolutně odlišné roviny ve srovnání s parametry konvenčních biologických ČOV. Koncentrace aktivovaného kalu v systému se pohybuje mezi 15.000 a 30.000 mg/l, stáří kalu mezi 30 a 365 dny. Kvalita odtoku je v parametrech koncentrace BSK₅ a NL vždy standardní, blížící se nule.

Srovnání odtokových parametrů ČOV

Odtokové parametry	Dvoustupňové čištění	Třístupňové čištění	Membránový systém
BSK₅	10 - 12 mg/1	< 5 mg/1	< 2 mg/1
NL	10 - 15 mg/1	n.d.	n.d.
N-NH₄	1 - 10 mg/1	1 - 10 mg/1	< 0,3 mg/1
P celkový	> 1 mg/1	0,1 / 0,5 mg/1	< 0,1 mg/1
Koliformní bakterie	> 1000 KTJ/100 ml	> 1000 KTJ/100 ml	< 100 KTJ/100 ml
Fekální koliformní bakt.	> 100 KTJ/100 ml	> 100 KTJ/100 ml	< 10 KTJ/100 ml
Enterokoky	> 10 KTJ/ml	> 10 KTJ/ml	n.d.
Produkce kalu	0,3 - 0,6 kg/kg BSK₅	0,3 - 0,6 kg/kg BSK₅	0,1 - 0,3 kg/kg BSK₅

n.d. - nedetekovatelné

Kvantitativní ani kvalitativní změny přítoku, změny teploty, a vzhledem k automatizaci systému ani případný výpadek ze strany obsluhovatele čistírny většinou nemají výrazný vliv na kvalitu odtoku. Vysoké stáří kalu v systému zaručuje úplnou stabilizaci kalu, a tím i ultranízkou produkci kalu (0,1-0,3 kg/kg BSK₅). Membránová technologie tak integruje do malé komplexní jednotky aktivační systém, nahrazuje dosazovací nádrž a biologickou stabilizaci kalu.

Porovnání technologické linky konvenční biologické ČOV s membránovou technologií

Zpět na Technologie | Nahoru

Aplikace membránových systémů

Membránové systémy nalezly uplatnění při řešení následujících problémů:

Intenzifikace čistíren odpadních vod

Vzhledem k zvyšování požadavků na kvalitu čištění odpadních vod je u mnoha ČOV vyžadována jejich intenzifikace jak z hlediska zvýšení hydraulické kapacity, tak i z hlediska požadavku biologického odstraňování nutrientů. Jakákoliv ČOV může být modifikována tím způsobem, že do existujícího aktivačního reaktoru nebo dosazovací nádrže se instaluje membránová kazeta. Kapacita čistíren splaškových odpadních vod může být zvýšena 4-7 × bez jakýchkoliv stavebních úprav. Navíc kvalita vyčištěných odpadních vod odpovídá třístupňovému procesu čištění. Kapacita ČOV může být snadno zvyšována podle narůstajícího zatížení ČOV.

Zvýšené požadavky na kvalitu odtoku

Použitím membránové mikrofiltrace se dosáhne ultranízkých koncentrací NL a BSK₅ v odtocích ze systémů. Biologické odstraňování dusíku a fosforu lze zajistit kombinací anaerobně-anoxicko-oxických sekvencí reaktorů, stejně jako u moderních aktivačních ČOV. Vysoká koncentrace biomasy však umožňuje pracovat v objemově mnohem menších jednotkách a s výrazně vyššími objemovými rychlostmi ve srovnání s konvenčními ČOV. Tímto způsobem jednostupňový membránový systém dosahuje lepšího odtoku než třístupňové procesy.

Recyklace vody

V oblastech s nedostatkem vody může být výhodné využití odtoků z ČOV jako užitkové vody pro zavlažování, rekreační účely, aj. Základní jednotkou pro recyklaci vody je systém biologického čištění založený na membránovém principu, který sám o sobě produkuje užitkovou vodu vysoké kvality. Pokud je vyžadováno odsolování, zařazuje se jako další stupeň jednotka reverzní osmózy. Výhodou tohoto uspořádání je, že odpadají problémy se zanášením jednotky reverzní osmózy, neboť filtráty z membrán jsou prosté nerozpuštěných látek a obsah bakterií je velice nízký. Touto úpravou lze dosáhnou vysoce kvalitní pitné vody.

Provozování ČOV v nedostupných lokalitách a ČOV bez obsluhy

ČOV bez obsluhy jsou většinou malými čistírnami, u kterých je často pozorována velká fluktuace v kvantitě i kvalitě odpadních vod. Čistírny odpadních vod v nedostupných lokalitách jsou většinou obtížně provozovatelné, neboť chybí pravidelná obsluha, případná doprava náhradních dílů je obtížná a nákladná. V těchto situacích jsou plně automatizované membránové systémy vhodným řešením.

Čištění vysoce znečištěných a průmyslových odpadních vod

Membránový systém je velice vhodným řešením pro čištění vysoce znečištěných odpadních vod s koncentracemi BSK₅ řádově v tisících mg/l, dále kombinovaných splaškových a průmyslových odpadních vod, odpadních vod ze septiků, odpadních vod z výluhů skládek, různých druhů průmyslových odpadních vod a odpadních vod s vysokou proměnlivostí hydraulického a látkového zatížení. Systém lze dodávat jako mobilní jednotku, která nalézá uplatnění např. při čištění dočasných či sezónních zátěží.

Technologická linka recyklace vody s membránovou technologií

Zpět na Technologie | Nahoru