PL172080B1 - Sposób oczyszczania scieków, zwlaszcza oczyszczania ciaglego scieków oraz uklad oczyszczalni scieków, zwlaszcza do oczyszczania ciaglego scieków PL - Google Patents

Abstract

1 Sposób oczyszczania scieków, zwlaszcza oczyszczania ciaglego scieków, polegajacy na mieszaniu scieków z osadem czyn- nym 1 napowietrzaniu tej mieszaniny w zbiorniku, a nastepnie odprowadzaniu napowietrzonej mieszaniny do osadnika wtórnego, z zastosowaniem odgazowama, oraz na ponownym wykorzystaniu zgromadzonych w osadniku wtóm ym osadów powrotnych w pro- cesie napowietrzania scieków, znam ienny tym, ze napowietrzona mieszanine scieków z osadem czynnym, przed odprowadzeniem do osadnika wtórnego, poddaje sie podcisnieniowemu odgazowaniu, ko- rzystnie w warunkach wysokiego podcisnienia o wartosci 90-97% prózni, przy czym bezposrednio przed wymienionym, podcisnienio- wym odgazowaniem wprawia sie te mieszanine w przeplyw turbu- lentny, korzystnie przez doprowadzenie do niej dodatkowej ilosci powietrza 2 Uklad oczyszczalni scieków, zwlaszcza do oczyszczania ciaglego scieków, zawierajacy zasadniczo dowolny zbiornik napo- wietrzania mieszaniny scieków 1 osadu czynnego, w szczególnosci zbiornik kondygnacyjny polaczony jednokierunkowo 1 recyrkula- cyjnie z osadnikiem wtórnym poprzez przewód rurowy o ksztalcie odwróconej litery U, którego jedno z ramion stanowi kolektor doprowadzajacy, zas drugie z ramion stanowi kolektor odprowadza- jacy, znam ienny tym , ze jest wyposazony w element do podcis- nieniowego odgazowania (1) w postaci komory posredniej (4) z wydzielona w niej przestrzenia (5) odsysania gazów, bedacej przy- najmniej w czesci odcinkiem laczacym górne konce obu kolektorów (2, 3) 1 majacej wiekszy przekrój poprzeczny niz przekroje tych kolektorów stanowiacych polaczenie zbiornika napowietrzania lub jego wydzielonej komory (7) z osadnikiem wtórnym (10) lub jego wydzielona komora (8) a ponadto ma srodek nadajacy ruch turbulentny mieszaninie scieków z osadem czynnym doplywajacej do komory posredniej (4) fig 1 P L 172080 B 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania ścieków, zwłaszcza oczyszczania ciągłego ścieków, oraz układ oczyszczalni ścieków, zwłaszcza do oczyszczania ciągłego ścieków.

W znanych sposobach oczyszczania ścieków, polegających na wykorzystaniu osadu czynnego, mieszanina tego osadu czynnego jest utrzymywana w zawieszeniu w oczyszczanych ściekach i napowietrzana, a po wyjściu ze zbiorników napowietrzaniajest kierowana do osadnika

172 080 wtórnego, w którym następuje osadzanie osadu przez jego wytrącanie. Wytrącony osad jest ponownie wykorzystywany w procesie oczyszczania, a zdekantowana ciecz, jako ścieki oczyszczone , jest kierowana do odbiornika.

Zawracany do procesu oczyszczania recyrkulacyjny osad czynny zachowuje swoje właściwości oczyszczania doprowadzanych w sposób ciągły lub partiami nowych ilości ścieków surowych, podlegających oczyszczaniu.

Tego rodzaju procesy oczyszczania, realizowane zwłaszcza przy przestrzeniach napowietrzania wykonanych jako głębokie zbiorniki, na przykład powyżej 5 metrów, wykazują istotne niedogodności w praktycznym zastosowaniu. Wynika to z tego, ze osad czynny charakteryzuje się stosunkowo słabą zdolnością sedymentacyjną i/lub niekorzystną właściwością flotacyjnego wypływania kłaczków osadu na powierzchnię, poważnie utrudniającą, a w przypadku bardzo głębokich zbiorników lub procesów kondygnacyjnych, wręcz uniemożliwiającą prowadzenie procesu sedymentacji w osadniku wtórnym.

Dla wyeliminowania tego zjawiska znane jest stosowanie w procesach oczyszczania ścieków dodatkowego zabiegu polegającego na flokulacyjnym mieszaniu napowietrzonych ścieków przed dopływem do osadnika, co powoduje ze proces oczyszczania staje się zbędnie długotrwały i często przebiegający w sposób chimeryczny.

Podstawę wynalazku stanowi stwierdzenie, iż kłaczki osadu czynnego w trakcie realizacji znanych procesów oczyszczania ścieków mają niepożądane właściwości, skutkiem których procesy te mają ograniczoną efektywność i wydajność.

W następstwie tego stwierdzenia, zgodnie z wynalazkiem zastosowane zostały zabiegi i środki techniczne, które powodują nadanie kłaczkom osadu powrotnego, pełniącemu w recyrkulacyjnym procesie funkcję osadu czynnego, nowych właściwości, pozwalających na znaczące zwiększenie efektywności i wydajności oczyszczania ścieków.

Sposób oczyszczania ścieków, zwłaszcza oczyszczania ciągłego ścieków polegający na mieszaniu ścieków z osadem czynnym i napowietrzaniu tej mieszaniny w zbiorniku, a następnie odprowadzaniu napowietrzonej mieszaniny do osadnika wtórnego, z zastosowaniem odgazowania, oraz na ponownym wykorzystaniu zgromadzonych w osadniku wtórnym osadów powrotnych w procesie napowietrzania ścieków, zgodnie z wynalazkiem polega na tym, że napowietrzoną mieszaninę ścieków z osadem czynnym, przed odprowadzeniem do osadnika wtórnego, poddaje się podciśnieniowemu odgazowaniu, korzystnie w warunkach wysokiego podciśnienia o wartości 90-97% próżni, przy czym bezpośrednio przed wymienionym, podciśnieniowym odgazowaniem wprawia się tę mieszaninę w przepływ turbulentny, korzystnie przez doprowadzenie do niej dodatkowej ilości powietrza.

Układ oczyszczalni ścieków, zwłaszcza do oczyszczania ciągłego ścieków, zawierający zasadniczo dowolny zbiornik napowietrzania mieszaniny ścieków i osadu czynnego, w szczególności zbiornik kondygnacyjny, połączony jednokierunkowo i recyrkulacyjnie z osadnikiem wtórnym poprzez przewód rurowy o kształcie odwróconej litery U, którego jedno z ramion stanowi kolektor doprowadzający, zaś drugie z ramion stanowi kolektor odprowadzający, zgodnie z wynalazkiem jest wyposażony w element do podciśnieniowego odgazowania w postaci komory pośredniej z wydzieloną w niej przestrzenią odsysania gazów, będącej przynajmniej w części odcinkiem łączącym górne końce obu kolektorów i mającej większy przekrój poprzeczny niż przekroje tych kolektorów stanowiących połączenie zbiornika napowietrzania lub jego wydzielonej komory z osadnikiem wtórnym lub jego wydzieloną komorą, a ponadto ma środek nadający ruch turbulentny mieszaninie ścieków z osadem czynnym dopływającej do komory pośredniej.

Korzystnie, przestrzeń odsysania gazów jest połączona ze źródłem podciśnienia, korzystnie z pompą ssącą.

Dolne końce kolektora doprowadzającego i kolektora odprowadzającego są zanurzone lub połączone odpowiednio ze zbiornikiem napowietrzania mieszaniny osadu czynnego i osadnikiem wtórnym, lub z wydzieloną komorą zbiornika i wydzieloną komorą osadnika wtórnego.

172 080

Środek nadający ruch turbulentny stanowi otwór w kolektorze doprowadzającym, usytuowany ponad poziomem napowietrzanych ścieków wypełniających zbiornik oczyszczanych ścieków lub wydzieloną w nim komorę.

Jest szczególnie korzystne, gdy w kolektorze doprowadzającym jest umieszczona pompa ssąco-tłocząca i/lub w kolektorze odprowadzającym jest umieszczona pompa ssąco-tłocząca.

Tak więc nieoczkiwanie destrukcja struktury kłaczków, realizowanajako faza przejściowa w sposobie według wynalazku, zapewnia uzyskanie zdumiewająco zaskakujących efektów w procesie biologicznego oczyszczania ścieków. Istota przedmiotowego rozwiązania sprowadza się zatem do takiego oddziaływania na osad, by tworzące go kłaczki ulegały możliwie maksymalnej destrukcji w procesie oczyszczania ścieków, a następnie ulegały one ponownemu wiązaniu (uporządkowaniu) przed dopływem do osadnika. To oddziaływanie polega na tym, że w trakcie typowego przepływu do osadnika wtórnego mieszaniny świeżych ścieków z osadem czynnym, uprzednio napowietrzonej w zbiorniku napowietrzania, poddaje się tę mieszaninę odgazowywaniu podciśnieniowemu, które przebiega tym bardziej intensywnie im wyższe wytworzy się podciśnienie oraz im w silniejszy przepływ turbulentny wprawi się tę mieszaninę bezpośrednio przed odgazowaniem podciśnieniowym. Charakterystykę przepływu turbulentnego uzyskuje się w wyniku wprowadzania dodatkowych ilości powietrza zasysanego przez otwór bezpośrednio przed odgazowywaniem podciśnieniowym. Te dodatkowe ilości powietrza mogą być zasadniczo zbędne, albowiem w warunkach wysokiego podciśnienia i odpowiednio wysokiej temperatury cieczy, przykładowo co najmniej 20°C, mieszanina poddawana podciśnieniowemu odgazowaniu jest wprowadzana w stan wrzenia, któremu jako naturalne zjawisko towarzyszy turbulencja.

Tak więc w wyniku powyżej zdefiniowanego oddziaływania na mieszaninę ścieków i osadu czynnego uzyskuje się efekt destrukcji (rozkładu) kłaczków osadu czynnego. W szczególności, destrukcja struktury kłaczków jest wynikiem wielokrotnego wzrostu objętości (powiększenia) mikrobanieczek powietrza zawartych w kłaczkach osadu, gdy jest on poddany działaniu podciśnienia oraz jednocześnie jest wprowadzany w stan przepływu turbulentnego, w trakcie którego następuje wspomaganie rozpadu kłaczków osadu na niekłaczkową masę organiczną, przy czym turbulencję w kolektorze odprowadzającym i w komorze pośredniej wywołują dodatkowe ilości powietrza, zasysane przez otwór w kolektorze doprowadzającym. Następnie, turbulentny i wysokopodciśnieniowy charakter przepływu osadów czynnych w mieszaninie z płynem jest utrzymywany w komorze pośredniej, a w wydzielonej w niej przestrzeni następuje odsysanie gazów, mających wcześniej postać mikrobanieczek celowo deformujących strukturę kłaczków osadu oraz dodatkowych ilości powietrza doprowadzanych przez otwór w kolektorze doprowadzającym. To ostatnie jest zapewnione przez gwałtowną zmianę przekroju na odcinku łączącym kolektor doprowadzający z kolektorem odprowadzającym, przy czym ten odcinek łączący stanowi komora pośrednia o przekroju znacząco większym niż przekroje rur stanowiących wymienione kolektory.

Odsysanie z kłaczków osadu mikrobanieczek powietrza, będących zasadniczą i celowo zamierzoną przyczyną destrukcji ich struktury oraz ponowne poddanie kłaczków zwiększonemu ciśnieniu po wyjściu z komory pośredniej, powoduje uporządkowanie ich struktury i powstanie nowych kłaczków, w wyniku czego osady po tego rodzaju obróbce wykazują zdumiewająco korzystne właściwości sedymentacji po wprowadzeniu ich do osadnika wtórnego.

Przedmiot wynalazku został szczegółowo opisany na przykładzie wykonania uwidocznionym na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do oczyszczania ścieków we fragmentarycznym widoku schematycznym, zaś fig. 2 przedstawia to samo urządzenie w zastosowaniu w układzie oczyszczalni ścieków ze zbiornikiem kondygnacyjnym.

Urządzenie odpowietrzające 1 stanowi zasadniczo rura o kształcie odwróconej litery U, której jedno z ramion jest kolektorem doprowadzającym 2, zaś drugie z ramion jest kolektorem odprowadzającym 3, natomiast odcinek łączący ich górne końce ogranicza komorę pośrednią 4 z wydzieloną w niej przestrzenią 5 odsysania gazów. Dolne końce kolektora doprowadzającego 2 i kolektora odprowadzającego 3 są zanurzone lub połączone odpowiednio ze zbiornikiem napowietrzania mieszaniny osadu czynnego i osadnikiem wtórnym, albo są połączone z wydzieloną komorą 7 zbiornika i wydzieloną komorą 8 osadnika wtórnego, jak pokazano na fig. 1.

172 080

Kolektor doprowadzający 2 jest zaopatrzony w otwór 6, usytuowany ponad poziomem a” napowietrzanych ścieków wypełniających zbiornik oczyszczanych ścieków lub wydzieloną w nim komorę 7, Przestrzeń 5 odsysania gazów jest połączona ze źródłem podciśnienia, na przykład pompą ssącą nie pokazaną na rysunku.

Na figurze 2 przedstawione urządzeniu odpowietrzające 1 usytuowane pomiędzy ostatnią, najwyżej położoną, komorą 9 kondygnacyjncgo układu napowietrzania mieszaniny osadu czynnego w oczyszczanych ściekach, a osadnikiem wtórnym 10.

W opisanym urządzeniu odpowietrzającym 1, ruch i przepływ turbulentny uprzednio napowietrzonej mieszaniny ścieków i osadu czynnego, jest wymuszony w wyniku zasysania dodatkowych ilości powietrza przez otwór 6, usytuowany nad zwierciadłem cieczy wypełniającej komorę 7 zbiornika napowietrzania. W tym przypadku jest wykorzystane, dla wywołania tego przepływu, zjawisko pompy mamutowej. Dodatkowo doprowadzona ilość powietrza, powodująca pożądane zmniejszenie ciężaru właściwego mieszaniny, jest następnie odsysana wraz z gazami zawartymi w tej mieszaninie.

Przykład. W typowej oczyszczalni ścieków miejskich wyposażonej w zbiornik mieszaniny ścieków i osadu czynnego następowało skuteczne i efektywne oczyszczanie ścieków doprowadzanych w ilości 100 m³/godz. i o ładunku zanieczyszczeń 30 kg o2/godz. Po zainstalowaniu urządzenia odpowietrzającego według wynalazku w sposób znaczący zwiększa się zdolność sedymentacyjną osadu czynnego, na skutek czego stwarza się możliwość zwiększenia ilości osadu w układzie oczyszczalni, a w końcowym efekcie uzyskanie zdolności skutecznego i efektywnego oczyszczania ścieków z wydajnością, co najmniej, 50% wyższą, bez konieczności stosowania dodatkowych zbiorników napowietrzania.

Efekt ten jest możliwy do uzyskania przez to, że w wyniku odpowietrzenia uprzednio napowietrzonej mieszaniny ścieków i osadu czynnego, w warunkach podciśnienia, wytworzonych przez urządzenie odpowietrzające według wynalazku, kłaczki osadu czynnego otaczające zawarte w nich mikrobanieczki gazu, zostają pozbawione tego gazu, który w wymienionych warunkach podciśnienia ulega wielokrotnemu powiększeniu i w konsekwencji tego następuje odłączenie tych mikrobanieczek od kłaczka, połączone z prawie zupełną degradacją jego struktury kłaczkowej. Następnie, wraz z dalszym przepływem w urządzeniu odpowietrzającym, w warunkach stopniowo zmniejszającego się podciśnienia, następuje szybkie ponowne wiązanie się ze sobą poszczególnych kłaczków osadu, mających po zabiegu odpowietrzania znacznie większy ciężar właściwy i w efekcie znacznie zwiększoną zdolność do sedymentacji.

Stwarza się tym samym możliwość prowadzenia procesu oczyszczania przy zawartości w osadzie czynnym znacznych i korzystniejszych dla przebiegu procesu ilości mikroorganizmów nitkowatych bez naruszania zdolności sedymentacyjnej osadu, niemożliwej do osiągnięcia przy zastosowaniu znanych procesów.

Zawieszone w zawiesinie wypełniającej osadnik wtórny, kłaczki osadu czynnego, po ich odgazowaniu, w wyniku procesów wewnątrz kłaczkowych, wytwarzają gaz, który jednak nie wiąze się w mikrobanieczki w kłaczku osadu, lecz ulega rozpuszczeniu w mieszaninie podanej uprzedniemu odgazowywaniu.

Zostało stwierdzone, że poddany podciśnieniowemu odgazowaniu osad czynny gromadzony w osadniku wtórnym, a następnie kierowany na powrót do procesu napowietrzania, jako osad powrotny, charkteryzuje się podwyższoną zdolnością pochłaniania zanieczyszczeń zawartych w doprowadzanych do oczyszczania ścieków, przyspieszając znacząco proces ich oczyszczania, w tym również wiązanie zanieczyszczeń fosforowych. Stwierdzono również, iż osad ten jest znacznie bardziej odporny na nagłe przeciążenia ładunkiem zanieczyszczeń.

172 080

LU

fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oczyszczania ścieków, zwłaszcza oczyszczania ciągłego ścieków, polegający na mieszaniu ścieków z osadem czynnym i napowietrzaniu tej mieszaniny w zbiorniku, a następnie odprowadzaniu napowietrzonej mieszaniny do osadnika wtórnego, z zastosowaniem odgazowania, oraz na ponownym wykorzystaniu zgromadzonych w osadniku wtórnym osadów powrotnych w procesie napowietrzania ścieków, znamienny tym, że napowietrzoną mieszaninę ścieków z osadem czynnym, przed odprowadzeniem do osadnika wtórnego, poddaje się podciśnieniowemu odgazowaniu, korzystnie w warunkach wysokiego podciśnienia o wartości 90-97% próżni, przy czym bezpośrednio przed wymienionym, podciśnieniowym odgazowaniem wprawia się tę mieszaninę w przepływ turbulentny, korzystnie przez doprowadzenie do niej dodatkowej ilości powietrza.
2. 2. Układ oczyszczalni ścieków, zwłaszcza do oczyszczania ciągłego ścieków, zawierający zasadniczo dowolny zbiornik napowietrzania mieszaniny ścieków i osadu czynnego, w szczególności zbiornik kondygnacyjny, połączony jednokierunkowo i recyrkulacyjnie z osadnikiem wtórnym poprzez przewód rurowy o kształcie odwróconej litery U, którego jedno z ramion stanowi kolektor doprowadzający, zaś drugie z ramion stanowi kolektor odprowadzający, znamienny tym, że jest wyposażony w element do podciśnieniowego odgazowania (1) w postaci komory pośredniej (4) z wydzieloną w niej przestrzenią (5) odsysania gazów, będącej przynajmniej w części odcinkiem łączącym górne końce obu kolektorów (2, 3) i mającej większy przekrój poprzeczny niż przekroje tych kolektorów stanowiących połączenie zbiornika napowietrzania lub jego wydzielonej komory (7) z osadnikiem wtórnym (10) lub jego wydzieloną komorą (8), a ponadto ma środek nadający ruch turbulentny mieszaninie ścieków z osadem czynnym dopływającej do komory pośredniej (4).
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że przestrzeń (5) odsysania gazów jest połączona ze źródłem podciśnienia, korzystnie z pompą ssącą.
4. 4. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że dolne końce kolektora doprowadzającego (2) i kolektora odprowadzającego (3) są zanurzone lub połączone odpowiednio ze zbiornikiem napowietrzania mieszaniny osadu czynnego i osadnikiem wtórnym, lub z wydzieloną komorą (7) zbiornika i wydzieloną komorą (8) osadnika wtórnego.
5. 5. Układ według zastrz. 2 albo 4, znamienny tym, że środek nadający ruch turbulentny stanowi otwór (6) w kolektorze doprowadzającym (2), usytuowany ponad poziomem (a) napowietrzanych ścieków wypełniających zbiornik oczyszczanych ścieków lub wydzieloną w nim komorę (7).
6. 6. Układ według zastrz. 2 albo 4, znamienny tym, że w kolektorze doprowadzającym (2) jest umieszczona pompa ssąco-tłocząca.
7. 7. Układ według zastrz. 2 albo 4, znamienny tym, że w kolektorze odprowadzającym (3) jest umieszczona pompa ssąco-tłocząca.