Proces kolmatace filtračních polí probíhající při extenzivním čištění odpadních vod
Loading...
Date
Authors
Semrádová, Tereza
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
Abstract
Kolmatace vertikálních filtrů přírodních čistíren způsobená přitékajícími nerozpuštěnými látkami významně ovlivňuje funkčnost a životnost celé čistírny. Proces zanášení filtru byl zkoumán pomocí poloprovozního testování a navazujících laboratorních analýz. V průběhu poloprovozního testování byly vytvořeny modelové filtry, které byly provozovány při dvou neměnných hydraulických zatíženích s různými koncentracemi nerozpuštěných látek na přítoku a s variabilní dobou odstávek. Rozvíjející se kolmatace byla monitorována in-situ, přímo na zkušebních tělesech. Výsledky poloprovozního testování a laboratorních rozborů prokázaly, že nižší množství přivedených nerozpuštěných látek na povrch filtru vede pouze k mírnému snížení hydraulické vodivosti nezávisle na zrnitosti materiálu. V případě použití hrubého drceného kameniva frakce 2–4 mm a 4–8 mm dochází při nízkém přítoku nerozpuštěných látek k nižší účinnosti jejich odstranění. Pokud jde o jemné filtrační materiály, které jsou běžně zastoupeny přírodním těženým kamenivem frakce 0–4 mm nebo cihelným recyklátem frakce 0–5 mm, přítok nerozpuštěných látek vede k významnému snižování hydraulické vodivosti filtru. Klesající vodivost jemného filtračního materiálu se následně propisuje do maximálního přípustného hydraulického zatížení. Z výsledků diplomové práce je ale patrné, že hydraulickou vodivost kolmatovaných materiálů lze obnovit adekvátní délkou odstávky v řádu dnů. Výsledky tak přináší podklady pro návrh provozní strategie, která by měla zajistit dlouhodobou funkčnost a vysokou účinnost filtračního stupně stávajících přírodních čistíren využívajících dvoustupňová vertikální pole francouzského systému.
Clogging of vertical subsurface flow constructed wetlands caused by influent suspended solids has a significant impact on the functionality and lifetime of the system. The process of filter clogging was investigated by semi-operational testing followed by laboratory analysis. During the semi-operational tests, model filters were constructed and operated at two constant hydraulic loading rates with variable influent suspended solids concentrations and different rest periods. Clogging was monitored in-situ directly on the test units. The results of the semi-operational tests and laboratory analyses showed that a lower amount of suspended solids entering the filter surface results in only a slight reduction in hydraulic conductivity, regardless of the grain size of the material. When using coarse crushed aggregates with fractions of 2–4 mm and 4–8 mm, low influent suspended solids levels result in reduced removal efficiency. For fine filtration materials, commonly represented by 0-4mm natural quarry aggregate or 0-5mm brick recycled material, the influx of suspended solids significantly reduces the hydraulic conductivity of the filter. The decreasing conductivity of fine filtration materials subsequently affects the maximum allowable hydraulic loading rate. However, the results of the thesis indicate that the hydraulic conductivity of clogged materials can be restored with an adequate resting period of several days. The results thus provide a basis for the design of an operational strategy aimed at ensuring the long-term functionality and high efficiency of the filtration stages in existing French vertical flow wetlands using two-stage vertical subsurface flow.
Clogging of vertical subsurface flow constructed wetlands caused by influent suspended solids has a significant impact on the functionality and lifetime of the system. The process of filter clogging was investigated by semi-operational testing followed by laboratory analysis. During the semi-operational tests, model filters were constructed and operated at two constant hydraulic loading rates with variable influent suspended solids concentrations and different rest periods. Clogging was monitored in-situ directly on the test units. The results of the semi-operational tests and laboratory analyses showed that a lower amount of suspended solids entering the filter surface results in only a slight reduction in hydraulic conductivity, regardless of the grain size of the material. When using coarse crushed aggregates with fractions of 2–4 mm and 4–8 mm, low influent suspended solids levels result in reduced removal efficiency. For fine filtration materials, commonly represented by 0-4mm natural quarry aggregate or 0-5mm brick recycled material, the influx of suspended solids significantly reduces the hydraulic conductivity of the filter. The decreasing conductivity of fine filtration materials subsequently affects the maximum allowable hydraulic loading rate. However, the results of the thesis indicate that the hydraulic conductivity of clogged materials can be restored with an adequate resting period of several days. The results thus provide a basis for the design of an operational strategy aimed at ensuring the long-term functionality and high efficiency of the filtration stages in existing French vertical flow wetlands using two-stage vertical subsurface flow.
Description
Citation
SEMRÁDOVÁ, T. Proces kolmatace filtračních polí probíhající při extenzivním čištění odpadních vod [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Daniel Marton, Ph.D. (místopředseda)
doc. Dr. Ing. Petr Doležal (člen)
Ing. Karel Hrich, Ph.D. (člen)
Ing. Eva Hyánková, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Kozel, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Kamila Hlavčová, Ph.D. (předseda)
Date of acceptance
2025-02-04
Defence
Studentka představila komisi téma a obsah svojí diplomové práce s názvem Proces kolmatace filtračních polí probíhající při extenzívním čištění odpadních vod.
Studentka představila francouzský systém, jeho skladbu i proces čištění odpadních vod v tomto systému. Měření samotné kolmatace filtrů probíhala na 5 kolonách s různými filtračními materiály. Studentka popsala nastavení poloprovozního testování a samotné výsledky.
Otázky oponenta:
1. Na straně 73 při popisu výsledků dosahovaných u zkušebního tělesa č.1 je uvedeno odstranění rostlin z povrchu filtru. Přitom není nikde popsáno, jaké druhy rostlin byly na povrchu vysázené, jak dlouho kořenily a jak byla prováděná jejich údržba. Je možné doplnit tuto informaci?
Odp.: Rostliny nebyly osázeny záměrně.
2. Proč byl využit pro testování recyklovaný cihelný materiál? Jaké k tomu byly důvody?
Odp.: Je potřeba velké množství přírodního kameniva na stavbu přírodní čistírny odpadních vod, jelikož jsou zdroje omezené, je zde snaha o využití recyklovaných materiálů.
3. V rámci úpravy dávkovací vody ředěním pitnou vodou docházelo ke zkreslování a ovlivnění kyslíkového režimu. Kdyby se pokus prováděl ještě někdy v budoucnu, jak by bylo možné tento problém vyřešit? Bylo by to řešitelné?
Odp.: Ano, bylo by to řešitelné. Poloprovozní testování přímo na čistírně.
4. Je prakticky využitelný poznatek o závislosti účinnosti filtru na hydraulické vodivosti? Je možné hydraulickou vodivost materiálu v praxi měnit? A není složité stanovování vodivosti na provozované čistírně? Dovedete si to představit/popsat?
Odp.: Ano, zejména u prvních stupňů. Pomocí kalové vrstvy. Měření by mohlo být provedeno dvouválcovým infiltrometrem.
5. Na straně 111 je uvedeno doporučení „snížit množství přivedených nerozpuštěných látek“. Je to v praxi možné regulovat? Dále, že u prvních stupňů francouzských filtrů by měla být hydraulická vodivost 10-4 m s-1, lze to např. při projektování čistírny přizpůsobovat tomuto požadavku?
Odp.: Ano, snížení je možno regulovat prvním funkčním stupněm francouzského systému.
Ing. Eva Hyánková, Ph.D.
Jaký je rozdíl mezi francouzským systémem a klasickým vertikálním filtrem?
Odp.: Studentka uvedla rozdíly mezi jednotlivými systémy.
Ing. Tomáš Kozel, Ph.D.
Jak se pere daný filtr na přírodní čistírně odpadních vod?
Odp.: Studentka uvedla, že si dokáže představit proces praní na samotné čístírně odpadních vod.
Jaká je odpočinková doba?
Odp.: 7 dní.
Ing. Karel Hrich, Ph.D.
Jaký vliv má amoniak na filtraci?
Odp.: Studentka uvedla, že na polích dochází k nitrifikaci a denitrifikaci.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení