Opis patentowy optulbMkowano: 20.02.1984 121946 llmt. CP C02F 3/12 Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: Machdjnefabriek W. Hubert & Co.B.V., Smeek (Holandia) Sposób oczyszczania scieków Wynalazek dotyczy sposobu oczyszczania scieków, skladajacego sie z procesu napowietrzania scieków powietrzem otoczenia w pierwszym stopniu uak¬ tywniania przy obciazeniu objetosciowym okolo 10 kg BSB6 (BSB5 — masa biologicznego zapotrze¬ bowania tlenu na piec dni) na metr szescienny i dzien, posredniego klarowania scieków z pierw¬ szego stopnia uaktywniania, napowietrzania po¬ wietrzem otoczenia wyklarowanych scieków w drugim mniej obciazonym stopniu uaktywniania, odprowadzania osadu podczas posredniego klaro¬ wania — do pierwszego stopnia uaktywniania, usu¬ wania z obiegu scieków innej czesci odprowadza¬ nego osadu podczas posredniego klarowania, od¬ prowadzenia osadu przy wtórnym klarowaniu scie¬ ków, oraz z zawracania czesci odprowadzonego osadu przy wtórnym klarowaniu — do drugiego stopnia uaktywniania.Sposób tego rodzaju, zeay z publikacji dr. Lin¬ dnera pt: „Das zweistufige Belebungsverfahren in der Abwasserreinigung" Kempen 1957, Thomas- -Verlag, rysunek 13 i 20 oraz tabela 2 jest klasy¬ cznym dwustopniowym sposobem oczyszczania scie¬ ków.Oznacza to, ze w pierwszym stopniu uaktywnia¬ nia wystepuje tak zwane oddychanie substratu, w którym mikroorganizmy na skutek utleniania organicznych zwiazków zuzywaja tlen, przez co biologiczne procesy rozkladu wysuwaja sie na pier¬ wszy plan. Do tego wymagane jest stosunkowo 10 15 male obciazenie osadu i stosunkowo stary osad.Wprawdzie z posredniego oczyszczania zostaje od¬ prowadzany nadmiarowy osad, jednakze tylko do tego celu zachowuje sie okreslona koncentracje osadu w pierwszym stopniu uaktywniania.Dokladnego oddzielania biocenoz z obu stopni uaktywniania nie stosuje sie, poniewaz obecnosc mikroorganizmów zawracanych z pierwszego stop¬ nia do drugiego stopnia uaktywniania ulatwia bio¬ logiczny proces rozkladu w drugim stopniu uak¬ tywniania dlatego takze nadmiarowy osad drugie¬ go stopnia uaktywniania zawraca sie. Dnugi sto¬ pien uaktywniania prowadzi sie ze szczególnie ni¬ skim obciazeniem osadu. Opisanym sposobem osia¬ ga sie w danym przypadku biologiczny rozjklad prawie wszystkich zanieczyszczen.Wada tego znanego sposobu polega na tym, ze naklad energii i zapotrzebowanie tlenu sa stosun¬ kowo wysokie, poniewaz takze zostaja rozkladane dajace sie ciezko rozkladac wysokomolekularne zwiazki.Znany jest ponadto dwfustopndowy sposób uakty¬ wniania osadu z opisu patentowego RFN (DOS) nr 2 321722, w którym to sposobie oba stopnie uakty¬ wniania przeprowadza sie przez napowietrzanie powietrzem zawierajacym objetosciowo przynaj¬ mniej 50P/o i w którym zapewnione jest oddizdeilenie biocenoz dwóch stopni uaktywniania oraz usuwanie nadmiarowego osadiu z drugiego stopnia uaktyw¬ niania prowadzonego z obciazeniem osadu w zatore- 121946121946 sie 0,15 kg BSB5 na kilogram suchej siubsitanicji i dzien bez jego natychmiastowego zaiwiraioainia z obiegu.Odnosnie calkowitego oddzielania biocenoz cho¬ dzi tu tylko o pewien wariant sposobu, który to wariant sposobu jest przeciwstawiony wariantowi sposobu bez calkowitego oddzielania biocenoz i który to wariant sposobu w zadnym przypadku nie porusza problemu nakladu energii, poniewaz tutaj wszystkie zanieczyszczenia zostaja biologicznie zre¬ dukowane.Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu oczyszczania scieków pozbawionego wymienionych wad y^£dogpExioac\ 653 zuzywajacego mniej ener¬ gii.Zadanie to zrealizowano w ten sposób, ze pierw¬ szy fctopien uaktywnianjia prowadzi sie przy ob¬ ciazeniu osadu co*najmniej 2 kg BSB5 na kilogram suchej substancji i dzien, usuwanie innej czesci odprowadzanego osadu podczas posredniego kla¬ rowania sie w takiej ilosci aby osad w pierwszym stopniu uaktywniania doprowadzic do oddychania substratu, traktowanie scieków w drugim stopniu uaktywniania przeprowadza sie przy obciazeniu osadu 0,15 BSB5 na kilogram suchej substancji i dzien, przy czym przeprowadza sie dokladne, od¬ dzielanie biocenoz pierwszego i drugiego stopnia uaktywniania i natychmiast usuwa sie z obiego¬ wego ukladu inna czesc osadu odprowadzonego przy wtórnym klarowaniu.Podczas procesu posredniego klarowania, w któ¬ rym substrat jest doprowadzony do oddychania, zostaja utworzone enzymy potrzebne do rozkladu substratu.Aby osad pierwszego istopnia uaktywniania w tyim stanie utrzymac, potrzebne jest troche starego osa¬ du i odpowiednio sterowanego odplywu nadmiaro¬ wego osadu z posredniego oczyszczania. W polacze¬ niu z wymienionym obciazeniem przestrzeni i sto¬ sunkowo wysokim obciazeniem osadu w pierwszym stopniu uaktywniania osiaga sie przez to, ze zacho¬ dzi tam w pierwszym rzedzie glównie adsorpcja lub flakulacja (koagulacja) wysokomolekularnych zwiazków i te zwiazki zostaja odprowadzane z nad¬ miarowym osadem do posredniego oczyszczania.Dla rozkladu tych zwiazków zostaje zatem zao¬ szczedzona potrzebna energia. W drugim stopniu procesu uaktywniania moga szczególnie latwo i szybko zostac rozlozone niemodekularne i dajace sie latwo rozlozyc zwiazki, kiedy bedzie sie pro¬ wadzic proces z obciazeniem osadu 0,15 kg BSB5 na kilogram suchej substancji i dzien. W obu sto¬ pniach ulepszania stosuje sie calkiem rózne dzia¬ lajace mechanizmy.Wszystko przebiega pomyslnie, jednakze tylko wtedy, kiedy dla dokladnego oddzielania biocenoz stosuje sie oba stopnie uaktywniania.Osiaga sie to w ten sposób, ze z jednej strony osad nie przedostaje sie do posredniego oczyszcza¬ nia nia przyklad pnzez odpowiednie srodki kon¬ strukcyjne i/albo przez odpowiednie czasy osiada¬ nia o^adu a scieki dostaja sie tylko do drugiego stopnia uaktywniania, natomiast osad z drugiego stopnia uaktywniania nie zostaje zawracany do pierwszego stopnia uaktywniania. 10 15 Zaleta sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze nie wymaga on tak duzo energii co znane spo¬ soby.Zgodnie z wynalazkiem korzystne jest, kiedy scieki w pierwszym stopniu uaktywniania sa na¬ powietrzane grubymi a w drugim stopniu drobny¬ mi pecherzykami powietrza lub gazu zawierajace¬ go tlen. Z nastepnego oczyszczania mozna zrezy¬ gnowac, jednakze przy znajdowaniu sie wlókien w sciekach lub tym podobnych zaleca sie uprzednie zgrubne odmulanie scieków, które nie jest koszto¬ wne. Nastepnie jest mozliwe, po dodatkowym oczy¬ szczaniu przeprowadzic jeszcze ich filtracje, przez co mozna odpowiednio zmniejszyc naklady na do¬ datkowym oczyszczaniu.Sposób wedlug wynalazku wyjasniony jest przy pomocy rysunku, który przedstawia uklad urza¬ dzen do przeprowadzania tego sposobu. 20 Scieki za pomoca pompy 2 zostaja doprowadzone do zgrubnego odstojnika 3 przez doplyw 1, prze¬ wód 11. Po oddzieleniu szkodliwych materialów, jak wlókien zostaja one przewodem 12 doprowa¬ dzane do pierwszego zbiornika napowietrzajace- 25 go lub pierwszego stopnia uaktywniania 4, który prowadzony jest jako wysokoobciazony stopien. Na¬ powietrzane medium przeplywa wtedy przewodem 13 do urzadzenia 5 do posredniego oczyszczania.Oczyszczona faza przewodem 14 zostaje doprowa- 30 dzona do drugiego zbiornika napowietrzajacego lub urzadzenia 6 do drugiego slabo obciazonego stop¬ nia uaktywniania.Z urzadzenia 5 do posredniego oczyszczania przy pomocy pompy 23 osad zostaje odprowadzony 35 przewodem 22 do przewodów 24 i 25. Przewód 24 sluzy do tego, azeby zwrotny osad zawrócic do ukladu pierwszego stopnia, podczas gdy przewód 25 ma za zadanie zwrotny osad odprowadzic z ukladu, na przyklad przez zageszczacz, do prze- 40 strzeni nadmiarowej. Tak samo postepuje sie z grubym osadem, który jest odprowadzany prze¬ wodem 27 z odstojnika 3 grubego osadu.Po zakonczeniu biologicznego rozkladu zanieczy¬ szczen w urzadzeniu 6 wodna faza kierowana jest 45 przewodem 15 do dodatkowego oczyszczania 7, na¬ tomiast osad odprowadzony zostaje za pomoca pompy 19 przewodem 18, Osad ten jako zwrotny osad mozna przewodem 20 zawrócic do ukladu drugiego stopnia uaktywniania, albo osad ten mo- 50 zna przewodem 20 odprowadzic z ukladu jako osad nadmiarowy. Oczyszczona wodna faza przy pomocy pompy 8 doprowadzana zostaje przewo¬ dem 16 i 26 do szybkiego filtra 9, z którego czy¬ sta woda przewodem 10 zostaje doprowadzona do 55 nieprzedstawionego na rysunku kolektora. Z szyb¬ kiego filtra 9 zwrotna wode przewodami 28 i 17 mozna spowrotem wprowadzic w uklad drugiego stopnia.W opisanym ukladzie przy pomocy pompy 2 zo- 60 staja przewodem 1 doprowadzone do zgrubnego odstojnika 3 scieki, w ilosci 1.250 m3/godzine, za¬ wierajace przecietnie 300 mg/l dajacego sie usunac materialu stanowiacego zawiesine, 150 mg/l nie dajacej sie usunac zawiesiny, 240 mg/l organiczne- 65 go wegla i 40 mg/l azotu amoniakalnego. Opadly5 121 946 6 gruby osad w odstojniku 3 zostaje odprowadzony przewodem 27.Nastepnie scieki zostaja doprowadzone przewo¬ dem 12 do wysokoobciazonego stopnia napowietrza¬ nia 4, który jest prowadzony z obciazeniem prze- stnzenaiym 10 kg BSB5 na meitir szescienny i dzien jak równiez obciazeniem osadu 5 kg BSB5 na ki¬ logram suchej substancji i dzien. Przy tym zapo¬ trzebowanie tlenu wynosi 1,5 kg 02 na meto szes¬ cienny i dzien. Po czasie przebywania srednio 30 minut scieki .zostaja doprowadzone przewodem 13 do posredniego oczyszczalnika 5. Czas przebywania scieków w posrednim oczyszczalniku 5 wynosi sre¬ dnio 50 minut. Osad opadly w oczyszczalniku 5 zostaje odprowadzony przewodem 22 przy pomocy pompy 23, z czego 25% (zaleznie od pogody) jako zwrotny osad zostaje zawrócone przewodem 24 do wysokoobciazonego stopnia napowietrzania 4, a re¬ szta jako osad nadmiarowy zostaje przewodem 25 odprowadzone z ukladu tak, ze osad jest utrzymy¬ wany w pierwszym stopniu w którym zachodzi oddychanie substratu.Faza uwolniona z biocenozy pierwszego stopnia zostaje przewodem 14 doprowadzona do slabo ob¬ ciazonego stopnia napowietrzania 6, który prowa¬ dzi sie przy obciazeniu przestrzennym 0,5 kg BSB5 na imetr szescienny i dzien jak równiez obciazeniu 0,15 kg BSB5 na kilogram suchej substancji i dzien.Przy tym zapotrzebowanie tlenu wynosi 0,79 kg Oj na metr szescienny i dzien. Scieki po czasie prze¬ bywania srednio 120 minut zostaja przewodem 15 doprowadzone do dodatkowego oczyszczalnika 7.Czas przebywania scieków w dodatkowym oczysz¬ czalniku 7 wynosi srednio 240 minut.Osad opadly w oczyszczalni/ku 7 zostaje odpro¬ wadzony przewodem 18 przy pomocy pompy 19, z czego 70% (zaleznie od pogody) zostaje przewo¬ dem 20 doprowadzony do slabo obciazonego stop¬ nia napowietrzania a reszta jako osad nadmiarowy zostaje przewodem 21 odprowadzony. Czysta faza przy pomocy pompy 18 doprowadzona zostaje prze¬ wodami 16 i 26 do filtra 9. Oczyszczone scieki o stopniu oczyszczenia 98% zostaja przewodem 10 odprowadzone w ilosci 1.250 m3. Calkowite zapo¬ trzebowanie energii do biologicznego ukladu w tym przypadku wynosi 32 wat na mieszkanca.Przyklad: Aby wykazac zaoszczedzenie ener¬ gii osiagniete za pomoca sposobu wedlug wynalaz¬ ku porównane zostaje zapotrzebowanie tlenu spo¬ sobu wedlug wynalazku w stosunku do zapotrze¬ bowania tlenu w znanym sposobie. Do tego moze sluzyc nastepujacy wzór (patrz publikacja „Abwas- sertechnische Vereinigung e.V., Lehr- und Hand- buch der Abwassertechnik, tom II, Berlin—Mona¬ chium 1969, Wilhelm Ernst & Sohn, str. 389) OVR=0,5r|-BR + 0,l-TSR poszczególne wielkosci maja nastepujace znacze¬ nie: OVR — zapotrzebowanie tlenu w gramach tlenu na metr szescienny i dzien, t| — wskaznik oczyszczania lub udzial rozlo¬ zonej substancji, Br — organiczne obciazenie przestrzeni na metr szescienny i dzien, TSr — zawartosc suchej substancji na metr szes¬ cienny.Przy uwzglednieniu oddychania substratu i pod¬ loza jak równiez zapotrzebowania tlenu do nitry- 5 fikacji i denitryfikacji otrzymuje sie nastepujace zestawienie: BTS obciazenie osadu w kg BSB5 na kg suchej substancji i dzien Oddychanie podloza i substratu bvR Nitiyffiikacja i denitryfi- kacja OV'r=OVr +nitryfi- kacja i de- nitryfikacja Zwiekszenie oddychania podloza i substratu przez ni- tryfikacje i denitry- (fikacje m Stabili¬ zowany 0,05 0,42 0,05 0,47 112% Nirbryfi- kacja 0,15 0,56 0,23 0,79 141% Reszta BSB5 20 mg/l 0,30 0,78 0,34 1,12 144% Reszta BSB6 30 mg/l 0,60 1,18 0,26 1,44 122% Zapotrzebowanie energii K wynosi z zapotrzebo¬ waniem tlenu OVR zgodnie z nastepujacym równa¬ niem w funkcji zwiazku: m • OVR k — jest zapotrzebowaniem tlenu na kazda kWh, które przy napowietrzaniu grubo pecherzykowatym powietrzem lub gazem zawierajacym tlen wynosi 1800 g 02.Faktyczne zapotrzebowanie calkowitej energii wynosi: KG = KN + KB (patrz publikacja: „Abwa- ssertechnische Vereinigung e.V., Lehr- und Hand- buch der Abwassertechnik, tom II, Beriin-Mona- chium 1969, Wilhelm Ernst & Sohn, str. 454^455 i 482).KN — zapotrzebowanie energii dla dodatkowych agregatów KB = zapotrzebowanie energii dla napowietrzania.W tym wymienia sie zapotrzebowanie energii na jednego mieszkanca w kilowa\togodzinaeh.Zapotrzebowanie energii w zwiazku z wartoscia 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 121 946 8 BTB obciazenie osadu TS sucha substancja K zapotrze¬ bowanie energii 1 0,05 5 21 0,15 3,3 15 0,30 3,3 11 0,60 1,0 kg BSB6 na kg suchej substan¬ cji i dzien 3,3 9 3,3 kg/m3| 8 KWh na mie¬ szkanca i dzien | OVR bierze sie z nastepujacego wzoru: KG = KN+0riai4-nvTpa+0,0203-nvP — Bts przy czym nastepujace symbole oznaczaja: KN — zapotrzebowanie energii dla dodatkowych agregatów m — nadwyzka zapotrzebowania dla nitryfikacji i denitryfikacji, r\ — udzial biologicznego stopnia oczyszczania, 0 — udzial organicznych substancji a — specyficzne organiczne rozkladajace sie obcia¬ zenia w BSB5 na mieszkanca i dzien Bts — obciazenie osadu.Czynniki na przyklad dla róznych sposobów uaktywniania wynikaja z nastepujacego zestawie¬ nia: Bts m * a P BSBs 0,05 1,12 96 57 0,50 10 0,15 1,41 04 48 0,60 15 0,30 1,44 91 45 0,60 20 0,60 1,22 86 42 0,70 30 1,00 kg 1 BSB5 na kilogram suchej sub¬ stancji i dzien 1,10 1 «!•/§ 42 g na mieszkanca 1 i dzien 0,70 | 40 mg/l | Z obliczen dla dwustopniowego sposobu uaktyw¬ niania osadu ogólnego z wynalazkiem (bez filtra) zuzytkuje sie: KN = 3,00 kilowatogodzin na mieszkanca i dzien KH = (1,10+ 0,00) = 1,19 kilowatogodzin na mie¬ szkanca i dzien Ks = (2,27 + 2,16) = 4,43 kilowatogodzin na mie¬ szkanca i dzien KN oznacza zapotrzebowanie energii dla dodatko¬ wych agregatów Kh oznacza zapotrzebowanie energii zgodnie z wy¬ nalazkiem do zrealizowania pierwszego stopnia uaktywniania, Ks oznacza zapotrzebowanie energii zgodnie z wy¬ nalazkiem do zrealizowania slabo obciazonego , stopnia.Dla obu stopni uaktywniania calkowite zapotn. bowanie energii KG = KN + KH + Ks wynosi 8,6 kWh na mieszkanca i rok.Wychodzac z tego, ze zarówno jednostopniowy 5 porównawczy sposób z BTs = 0,15 jak równiez spo¬ sób wedlug wynalazku w koncowym stopniu dzia¬ la z wartoscia BTs = 0,15 zatem osiaga sie za¬ oszczedzenie energii.A E = (15,0—8,6) = 6,4 kWh na mieszkanca i rok 10 (bez filtra).W konwencjonaflnyjn sposobie prowadzi sie to ostatecznie z wartoscia BTs 0,15 i osiaga sie sred¬ nia koncowa wartosc BSB wynoszaca srednio 15 mg/1, Podobny wynik otrzymuje sie wedlug sposobu 15 zgodnego z wynallaizikieni. W sposobie wedlug wy¬ nalazku zostaje jeszcze dolaczona filtracja tak, ze obniza sie wartosc BSB6 na 8 do 10 mg/L Stad dla koncowych wielkosci 300 000 E i EG (liczba mieszkanców albo sredniej wielkosci miesz- 20 kanoa) wynikaja wartosci widoczne z nastepujacego zestawienia: Sposób Konwencjonalny Bts = 0,15 Zgodny z wynalazkiem bez filtracji Zgodny z wynalazkiem z filtracja Faktyczne zapotrzebo¬ wanie prze¬ strzeni ideowe zapotrzebo¬ wanie prze¬ strzeni *) 77.000 m3 80.000 m3 60.300 m3 68.300 m3 56.000 m3 74.500 m3 Czas pobytu! t w godzi¬ nach 14 0,1 1 7,6 + filtr | *) Ideowe zapotrzebowanie przestrzeni zostaje ustalone, gdy objetosc uzyteczna kazdej jednostki dzialajacej jest w tej samej cenie 300—DM/m8. Ide- 45 owa objetosc przedstawia wiec równoczesnie obli¬ czone porównanie kosztów jednostki glównej urza¬ dzenia oczyszczajacego. PL PL PL PL PL PL PL PL