PL153816B1 - Process for waste water purification in plants with an adsorption step - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 84 05 11 /P. 247643/

Pierwszeństwo: 83 05

Republika Federalna Niemiec

Zgłoszenie ogłoszono: 85 01 16

Opis patentowy opublikowano: 1991 11

153 816

Int. Cl.⁵ C02F 3/12

Twórcy wynalazku: Botho Bdhnke, Barnd Diering

Uprawniony z patentu: Botho Bdhnke,

Aachen /Republika Federalna Niemiec/

SPOSÓB OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW METODĄ WIELOSTOPNIOWĄ

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania ścieków mtodą wielostopniową, a zwłaszcza dwustopniową z zastosowaniem osadu czynnego przy czym piewszym stopniem ożywania jest stopień adsorbcyjny pracujący z tleoowym lub beztleoowym obciążeniem szlamowym wynoszącym co najmniej 2 kg BZT^ na kilogram suchej pozostałości i dobę, z prokariontami w czynnej biomsie 1 w którym biooenozy w pierwszym i następnych stopniach ożywania są rozdzie lane·

Znane jest, że sposób taki jest sposobem ciągłym· Sjpoo aliści określają skrótowo stopień adsorboyjny jako stopień A· Rozzdielenia biocenoz dokonywuje się przez klarowanie pośrednie i niedopuszczenie do powrotu szlamu z drugiego lub dalszego stopnia ożywiającego do silnie obciążonego pierwszego stopnia ożywiającego· W stopniu adsorbcyjnym, dzięki odpowiedniemu odciąganiu szlamu przy klarowaniu pośrednim, szlam jest utrzymywany w fazie prze rób czaj, w której występuje oddychanie sńbstratu· Utrzymanie w piewwszym stopniu ożywiającym szlamu w tym stanie wymaga by był to szlam zasadniczo świeży i by odoiąganie szlamu podczas klarowania pośredniego było odpowiednio sterowane· W połączeniu z obciążeniem przestizeny;m^ι wynoszącym około 10 kg BZT^ na metr sześcienny i dobę w piewszym stopniu ożywiającym uzyskuje się to, że następuje tam głównie rozszczepianie lub krakowanie, adsorbcji wzgl. flokułacja wielkocząsteczkowych związków, które są następnie usuwane w procesie klarowania wraz z nadmiarem szlamu· Zaoszczędza się w ten sposób energii dla rozkładu tych związków, niezbędnej przy Innych sposobach oczyszczania ściek<W. W następnych stopniach ożywiających, młocząsteozkowe i łatwiej rozkładalne związki mogą byó wyjątkowo łatwo 1 szybko rozłożone biologicznie· Może to być zrealizowane w różny sposób, przykładowo znany z opis<W wyłożeniowych RFN nr DE-OS 2 640 875 dotyczącego tak zwanego sposobu AB oraz nr D5-2 908 134 dotyczącego tak zwanego sposobu ATB· Zostało to sprawdzone, ale zachowanie oczyszczalni, w której piewszym stopniem ożywiającym jest stopień adsorbcyjny może być poprawione z punktu widzenia stabilności pracy przy nagłych zmianach pH, zasolenia, toksyczności itp.

153 816

153 816

Również przy przebudowie jednostopniowego urządzenia ożywiającego z wstępnym osadnikiem piaskowym na urządzenie dwustopniowe, w którym napowiitrzany osadnik piaskowy pracuje jako stopień adaorbcyjny, proponuje aię .by w tymże stopniu adsorbcyjnym pracować z obciążeniem szlamowym wynoszącym średnio 2,4 kg BZT^ na kilogram suchej pozostałości i dobę· Można stąd wyliczyć, że w centymtrze sześciennym powinno znajdować się około 575 milionów zarodków prokariontów· Nie podano natomiast jak należy pracować by w stopniu adsorbcyjnym w przypadku nagłych zmian pH, zasolenia i toksyczności stabilnie pracowały tylko prokarionty·

Zadaniem wynalazku jest takie prowadzenie prooesu by odpowiednio urządzone oczyszczalnie ścieków ze stopniem adsorbcyjrymi wyróżniały się szozególnym, ulepszonym zaohowaniem przy nagłych zmianach pH, zasolenia lub toksyczności·

Wy^aszak przewiduje, że dla rozwiązania tego zadania należy określić i kontrooować gęstość populacji biocenozy w stopniu adsorbcyjnym i utrzymywać ją na średnim poziomie. ^.500 milionów zarodków prcκarioetów na centym tr sześcienny przez doprowadzanie do stopnia adsorbcyjnego wraz ze ściekami biomasy uzupełniającej w postaci prckariontón w ilości, Która w prze lic żeniu na jednostkę objętości od 2 do 15% wagowych biomasy czynnej w jednostce objętościowej w stopniu adsorboyjnym·

Korzystne w stopniu adsorbcyjym utrzymuje się gęstość populacji wnoszącą średnio co najmniej 700 milionów zarodków proka rantów w centym Itrze sześciennym· Pod pro kar lontami rozumie się w szczególności pΓotocyty a zatem drobnoustroje przewodu pckarmcnigc /poruszone w publikacji Hans G· Sohlegel All-gemine MikaoCioCogiθ, 1981, rozdziały 3, 3·1 do 3·1&/· Wy^nal3zek wykaozystlji fakt, że takie prckaricety występują w wszystkich ściekach oczyszczanych ^β^ο^ρα^™ z osadem czynnym, w ilościach wysadzających do tego, by można było ze świeżych ścieków pobrać lub przez te ścieki doprowadzić biomasę uzupełniającą· Ilość uzupełniającej biomasy ustala się przez regulację klarowania wstępnego w zakresie od częściowego sklarowania aż do klarowania równego zeru·

Prcfcaricety są zawarte szczególnie w ściekach komunlnych· W rozwiązaniu przewidzianym dla oczyszczania ścieków kcmunalnyoh szczególnie stabilną pracę uzyskuje się, gdy biomasa uzupełniająca jest doprowadzana w ilości od 5 do 15% wagowych· V rozwiązaniu przewidzianym dla ścieków przemysłowych zawie rających jednak pΓokaΓioety przewiduje się by uzupełnia jącą biomasę doprowadzać w ilości od 1 do 5% wagowych· Jest zrozumiałym, że obszary te mogą na siebie częściowo zachodzić· We wszystkich przypadkaoh uzyskuje się zadziwiającą stabilność procesu przy nagłych zmianach pH, zasolenia, toksyczności 1 podobnych· Optymlną wielkość uzupełniającej biomasy można względnie łatwo ustalić doświadczalnie· Wym^zek przewiduje, że w odróżnieniu od normlnej procedury można przy zachowaniu takiego samego obciążenia szl3mem zwiększyć obciążenie objęt:οόοΐοϋ do około 50do 80 kg BZT^ na mto sześcienny i dobę - przy odpowiednim zwiększeniu stężenia ścieków·

Podstawą wynalazku jest zaskakujący fakt, że przy pracy stopnia adsorbcyjnego z prokariontami, a to w szczególności z pretocytami w postaci drobnoustrojów przewodu pokarzawarty w ściekach surowy szlam przerabiany jest w całości na osad bakteryjny tak, że zanika wszelkie jego podobieństwo do szlamu świeżego· Wy^w^eny w stopniu adscrbcljnym, jednolity osad tworzy grube, brązowo-czarne kłaczki, które się szybko osadzają i wykazują się wskaźnikiem osadu od około 50 do 70 rnl/g· Takie kłaczkowate osady składają się z róneomiereii rozłożonych kłębków i kolonii bakterii· Odnosi się to też do roztworzonych kolei^lnie substancji i nie osadzających się maoriałcM· Doprowadza to wyraźnie do lepszego usuwania trudno rozkładających się substancji· Nie znajduje się przy tym żadnych eukarientw lub prctoconón· Osad czynny mi strukturę zbliżoną do skrętek· Stopień adsorbc^ny pracuje przy tym - także przy podanych, gwałtownych zmianach pH, zasolenia, toksyczności i tym podobn^h właściwości - stabilnie, jeśli tylko stale doprowadzana jest w podany sposób biomasa u zupę łnia jąc a· Efekty te są zapewne wynikiem ws o kiego stopnia mnożenia się prokariontów· Jest to też przyczyną tego, że osad czynny w komorze adsorbcyjnej według wyMaazku c^ra^e^zuje się wyższym niż

153 816 zwykle udziałem części organicznych. Ogólnie biorąc należy stwierdzić, że takie osady czynne wyróżniają się aktywno ścią fizjologiczną. W rezultacie świeże ścieki są przerabiane w stopniu adsorbcyjnym w krótkim czasie na szczególne podłoże tak, że w następnych stopniach biologicznych osadnika uzyskuje się wyraźnie lepszy efekt biologicznego oczyszczania.

Przeprowadzone badania wykazały, że przy zastosowaniu.sposobu oozyszczania według wynalazku z jednej strony mikroorganizmy występują w osadach czynnych w wielokrotnie większej ilości na gram suchej substancji, - 1 to w mniejszej równorodności. Można sted wnioskować, że prokarlonty, jakie wykorzyytuje sposób według wynalazku, mogą od razu żyć w środowisku kwaśnym o pH równym czterem jednostkom, czego następstwem jest znaczna poprawa warunków stabiln^o! pracy osadnika przy nagłyoh zmianach stężenia jmów wodorowych i to zuówno w środowisku kwaśnym, jak też zasadowym. Ponadto wśród prokario ntów ^^s^ępu;ją, jak się zda je, takie rodzaje i mtanty, jakie zakres ten mogłyby rozszerzyć lub być w stanie dostosować się do warunków granicznych, a to dużą zmiennośoią między czystą i meazaną populacją. Prokarionty, szczególnie pro te cy ty 1 bakterie przewodu pokarmowego narasta ją bardzo szybko. W optymalnych warunkaoh rozwoju, warunkowanych ilością uzupełniającej biomasy w komorze adsorpoyjnej nowa generacja pojawia się już po około 1 godzinie. Dzięki temu mogą one, narażone na bardzo silną eelekoję, w krótkm czasie dostoscwać się do zganiających się warników otoczenia. Proces taki zachodzi często w oiągu niewielu godzin. Taka zdolność przystosowawcza wr^ka z młych rozmiar<w komórek, jakie nie roją szczególnie złożonej budowy 1 charakteryzują się krótkta czasem podziału. Ponieważ z jednej strony cała informacja genetyczna prokariontów zawiera się w pojłdyńoaymτ'łańcuchu chromosomów, a z drugiej strony rasa pojedynczych prokariontów jest bardzo mła, możliwy jest szybki podział komórek bakterii przy dwuskładakowym rozkładaniu aię·

Szczególnie - korzystne znaczenie ma fakt, że ze względu na małą wielkość prokarionó<w powierzchnia zewnętrzna ich kolonii jest co najmniej 10-krotnie większa niż eukariontów o tym samym ciężarze. A że przemiana raaerii zachodzi powierzchniowo, rożliwa jest też odpowwednia, wysoka aktywność przetwarzania i pojemność żywieniowa przez zanurzenie w rdpowtθeniβj, najozęściej szlamowatej substanoji. W wy Miazku wykorzystuje się fakt, iż flora bakteryjna w przewodach jeH^wy oh zwierząt ciepłokrwistych składa się głównie z prokariontów i to w znacznej mierze z rodziny enie^ba^eeli. Bakterie te bywają dowolnie beztlenowe, a tym samym mogą uzyskiwać energię na drodze oddychania /aerobowo/ i fermentaoji /anaerobowo/.

Świeże ścieki, odpływające w sposobie według wynalazku do osadnika, zawierają zawsze takie prokarionty. Około trzeciej części fekalii składa się z takiej masy bakteryjnej /około 10¹¹ protoc^yt^ów/g/. Są one wedłu^g wyni^aBaku^, w celu uzyskanre wysokiego stopni stabilności procesu doprowadzane stale jako uzupełniająca biomasa do komory adsorbcyjnej. Przy tym blisko 1/3 rasy bakteryjnej trafiającej do stopnia adsorboyjnego jest jeszcze w pełni aktywna, jeśli zgodnie z wymalazkiem doprowadza się ją do tej komory bez wstępnego klarowania, lub tylko częściowo sklarowaną. Uzyskiwana poprawa stabilności pracy osadnika jest wynikiem dużego zakresu zmienności prokarionów w komorze adsorbcyjnej» 3 tym samym następstwem zdolności przystooowawczej przez selekcję i zachodzące wciąż mutacje. Odpowwednie badania statystyczne prowadzą do wniosku, że w sposobie według wynalazku w przypadkach nagłych zmian pH, zasolenia,- toksyczności i tym podobnyoh własności, w krótktai czasie odradzają się wciąż nowe zdolne do życia i odporne protocyty, które przejmują udział w procesie oczyszczania. Wynnlazek wy^^ys^je ten fakt do stabilizacji pracy oczyszczalni ścieków, pracujących na zasadzie adsorbcyjnej.

W oczyszczalniach ścieków, pracujących w tradycyjny sposób z przewietrzanym osadnikiem piastowym, należy wy^^ys^jąc wy^lszek doprowadzić do pracy tego osadnika opisanym sposobem według wy^lezku. Także stopień A może pracować z zastosowaniem tlenu lub wzbogaconego w tlen powit^a, niezależnie od tego, czy jest on otwarty czy stanowi zam^nętą komorę fermentacyjną.

153 816

W ramach wynalazku drugi stopień oczyszczalni biologicznej może być w dowolny sposób rozwiązany i wykonany. Może to być na przykład komora z osadem ozynnym lub z filtrem zraszanym· Wyyaaazek pozwala też na dołączanie z drugim dalszych stopni oczyszczalni biologicznej.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patenoowe

   1. Sposób oczyszczania ścieków mtodą wielostopniową, a zwłaszcza dwustopniową z zastosowanym osadu czynnego, przy ozym pierwszym stopniem ożywiania jest stopień adsorboyjny pracujący z teenwwym lub bezteenwwym obciążeniem szlamowym wynoszącym oo najmniej 2 kg BZT^ na kilogram sudhaj pozostałości i dobę, z prokariontami w czynnej biomasie i w którym biocenozy w pierwszym i następnych stopniach ożywiania są rozdzielane, znamienny tym, że gęstość populacji biocenozy w stopniu adsorbcyjnym określa się i kontroluje oraz utrzymuje się na średni poziomie > 500 milionów zarodków prokariontów na centym tr sześcienny przez doprowadzanie do stopnia adsorbcyjnego wraz ze ściekami, biomasy uzupełniającej w postaci prokariontów w ilości, która w przeliczeniu na jednostkę objętośoi wynosi od 2 do 15# wagowyoh biomasy czynnej w jednostce objętościowej w stopniu adsorbcyjnym·
2. 2. Sposób według zastrz· 1, znamienny tym, że w stopniu adsorbcyjnym średnią gęstość populacji utrzymuje się na poziomie co najmniej 700 milionów zarodków prokariontów w centymetrze sześciennym·
3. 3· Sposób według zastrz· 1 albo 2, znamienny tym, że ilość uzupsłniająej biomasy ustala się przez regulację klarowania wstępnego w zakresie pozwalającym na praoę z sklarowaniem częśonowym aż do pracy bez klarowania wstępnego·
4. 4« Sposób według zastrz· 3, znamienny tym, że uzupełniającą biomasę doprowadza się w ilości od 5 do 10# wagowych przy zastosowaniu sposobu do ścisków komunalnych·
5. 5· Sposób według zastrz· 3, znamienny tym, że uzupełnia jącą biomasę doprowadza się w ilości od 2 do 5# wagowych przy zastosowaniu dla ścieków przemysłowych zawierających pmkarionty·

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł