PL205064B1 - Urządzenie do dezintegracji osadów ściekowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do dezintegracji osadów ściekowych ze zbiornikiem o pionowej osi, który ma dolny dop ł yw osadu ś ciekowego i górny odpł yw osadu ś ciekowego oraz z osadzonymi w zbiorniku prę towymi przetwornikami ultradź wię kowymi, równoległ ymi do osi zbiornika, rozmieszczonymi w odstępach względem siebie i w odstępie od płaszcza zbiornika.

Za pomocą dezintegracji osadów ściekowych można znacznie poprawić własności osadów pod względem procesów gnilnych, sedymentacji i odwodnienia tak, więc takim prostym i pewnym w eksploatacji sposobom rozkł adu struktury komórkowej przypisuje się rosną ce znaczenie. Wiele obiecująca możliwość dezintegracji struktur komórkowych polega na poddawaniu osadu czynnego działaniu ultradźwięków. Przez okresowe sprężanie i rozprężanie osadów czynnych występują pęcherze kawitacyjne, które pod wpływem zewnętrznego ciśnienia implodują, co prowadzi do miejscowo ograniczonych, szybkich przepływów cieczy i związanych z tym wysokich temperatur oraz sił ścinających powodujących to, że membrany komórkowe mikroorganizmów pękają w obszarze tych oddziaływań i materiały stanowiące zawartość komórek zostają uwolnione. Przeznaczony do tego celu zbiornik jest znany z opisu DE 195 17 381 C1, ma on kształt rury o osi pionowej, w którym współosiowo osadzony jest prętowy przetwornik ultradźwiękowy tak, że poddawany obróbce osad ściekowy przetłaczany jest od dołu do góry poprzez pierścieniową szczelinę pomiędzy prętowym przetwornikiem ultradźwiękowym i rurowym zbiornikiem. Dla zwiększenia zdolności przerobowej osadu ściekowego, w zmienionym wykonaniu wiele równoległych, w jednakowym odstępie od siebie umieszczonych prętowych przetworników ultradźwiękowych otoczone jest wspólną rurą płaszczową, przez którą można przetłaczać odpowiednio większe ilości osadu ściekowego. Niezależnie od tego, czy w rurze płaszczowej znajduje się jeden lub wiele prętowych przetworników ultradźwiękowych, przekrój poprzeczny przepływu strumienia osadu ściekowego musi pozostać ograniczony, aby można było uzyskać zadawalający stopień rozkładu. Takie ograniczone przekroje poprzeczne przepływu stwarzają niebezpieczeństwo zakłóceń w eksploatacji wskutek częściowych przesunięć kanałów przepływu. W związku z tym należy wziąć pod uwagę, że przepływ osadu ściekowego w celu skutecznej dezintegracji powinien przepływać wzdłuż przetworników ultradźwiękowych przeciwnie do skłonności do sedymentacji osadu ściekowego.

W celu poprawienia rozkł adu komórek proponuje się wedł ug opisu EP 983 968 A2, aby regulować amplitudę wprowadzanych drgań ultradźwiękowych i utrzymywać ją jako stałą. Ponieważ obróbka osadu ściekowego zachodzi zwykle w szczelinie pierścieniowej pomiędzy przetwornikiem ultradźwiękowym i rurą prowadzącą obrabiany osad, otaczającą ten przetwornik ultradźwiękowy, występują więc wszystkie wady związane z ograniczonym przekrojem poprzecznym przepływu. W sposobie tym brakuje koniecznej zdolności dopasowywania się do zmieniających się parametrów eksploatacyjnych tak, że nie można zapewnić wysokiej niezawodności eksploatacji.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie takiego urządzenia do dezintegracji osadów ściekowych, że mimo uniknięcia wad powodowanych ograniczonym przekrojem poprzecznym przepływu zapewnione jest skuteczne nadźwiękowienie ultradźwiękami konieczne do rozkładu komórek w tym także dla różnych ilości lub składu powstałego osadu ściekowego.

Urządzenie do dezintegracji osadów ściekowych, ze zbiornikiem zawierającym pionową oś, który ma dolny dopływ osadu ściekowego i górny odpływ osadu ściekowego oraz z osadzonymi w zbiorniku równoległymi do osi zbiornika, prętowymi przetwornikami ultradźwiękowymi, umieszczonymi we wzajemnym odstępie i w odstępie od płaszcza zbiornika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zbiornik zawiera mieszadło współosiowe z osią zbiornika, a przetworniki ultradźwiękowe otaczają mieszadło współosiowym okręgiem.

Korzystnie, w urządzeniu według wynalazku prętowe przetworniki ultradźwiękowe stanowią przetworniki funkcjonujące niezależnie od siebie.

Mieszadło składa się ze ślimaka mieszającego o ruchu tłoczącym z góry do dołu.

Dopływ osadu ściekowego usytuowany jest w dolnej, jednej trzeciej części płaszcza zbiornika.

Korzystnie, dno zbiornika ma zamykalny otwór wyładunkowy dla osadów.

Mieszadło jest mieszadłem o odwracalnym kierunku obrotów.

Korzystnie, urządzenie zawiera mieszadło o sterowalnej prędkości obrotowej.

Przez współdziałanie mieszadła, umieszczonego współosiowo w zbiorniku z prętowymi przetwornikami ultradźwiękowymi, otaczającymi współosiowym okręgiem mieszadło w obszarze płaszcza zbiornika, uzyskuje się turbulencyjny przepływ osadu ściekowego wokół przetworników ultradźwiękoPL 205 064 B1 wych tak, że ciągle nowe części strumienia osadu ściekowego przechodzą w obszar intensywnego nadźwiękowiania ultradźwiękami, co powoduje ekonomiczne wykorzystywanie energii dźwiękowej. Ponieważ ze względu na istnienie mieszadła nie istnieje żadne ograniczenie poprzecznego przekroju przepływu do obszaru bezpośrednio otaczającego przetworniki ultradźwiękowe, więc wyeliminowane zostają wszystkie wady związane z takimi ograniczonymi przekrojami poprzecznymi przepływu. Przy tym osad ściekowy poddawany działaniu mieszadła w zbiorniku uzyskuje łagodny ruch obiegowy, który tworzy korzystne odsortowanie osadzających się substancji stałych tak, że takie materiały odkładają się na dnie zbiornika i nie wpływają na zużycie przetworników ultradźwiękowych.

Poza tym, odmiennie niż w urządzeniach posiadających pierścieniową szczelinę pomiędzy prętowym przetwornikiem ultradźwiękowym i otaczającą go rurą płaszczową prowadzącą obrabiany osad ściekowy, czas przebywania osadu ściekowego w zbiorniku określany jest przez prędkość przepływu tak, że poprzez czas przebywania obrabianego osadu ściekowego w zbiorniku korzystnie można wpływać na stopień rozkładu. Poza tym nadźwiękowienie można regulować także przez dołączanie i odłączanie poszczególnych przetworników ultradźwiękowych. Przetworniki ultradźwiękowe zasila się korzystnie stałą mocą. Przez zmieniające się warunki podczas eksploatacji zmienia się punkt pracy przetwornika ultradźwiękowego. W celu utrzymania stałej wartości mocy, amplitudy są odpowiednio nadzorowane. Aby funkcjonowanie przetworników ultradźwiękowych nie było zagrożone, gdy na przykład ze względu na mały poziom napełnienia, nie mogą one oddawać swej mocy nadźwiękowianemu osadowi ściekowemu, prąd do zasilania przetworników ultradźwiękowych jest od góry ograniczony. Ażeby za pomocą mieszadła przepływowi skrętnemu obrabianego osadu ściekowego można było nadać osiową składową przepływu, mieszadło korzystnie stanowi ślimak mieszający o kierunku tłoczenia z góry do dołu tak, że przepływ osadu ściekowego w obszarze mieszadła skierowany do dołu powoduje skierowany do góry przepływ osadu ściekowego w obszarze płaszcza zbiornika, co ze względu na przebieg przepływu obrabianego osadu ściekowego w obszarze przetworników ultradźwiękowych ma tę zaletę, że usprawnia dodatkowo wymianę części osadu w obszarze przetworników ultradźwiękowych.

Jak już wspomniano, eksploatacja urządzenia nie jest obciążana przez sedymentację substancji stałych. Ażeby ta sedymentacja nie była zakłócona przez dopływ osadu ściekowego, dopływ osadu ściekowego usytuowany jest na wysokości jednej trzeciej dolnej części płaszcza zbiornika, wskutek czego podstawowy przepływ w górę od dopływu do odpływu osadu ściekowego pozostaje utrzymany, jednak nie narusza to sedymentacji. Odkładające się osady odprowadza się od czasu do czasu poprzez zamykalny otwór wyładunkowy w dnie zbiornika. Jeżeli kierunek obrotu mieszadła zostanie zmieniony, to w razie potrzeby uzyskuje się działanie oczyszczające wskutek związanego z tym odwrócenia kierunku przepływu. Za pomocą takiego zabiegu prowadzone razem z nadźwiękowianym osadem ściekowym materiały włókniste gromadzące się na przetwornikach ultradźwiękowych, zostają usunięte z prętowych przetworników ultradźwiękowych.

Oprócz dołączania i odłączania poszczególnych przetworników ultradźwiękowych, w celu uwzględnienia różnych ilości napływających osadów ściekowych przeznaczonych do nadźwiękowienia lub różnego składu osadów ściekowych, można odpowiednio nastawiać prędkość obrotową mieszadła, ażeby poprzez prędkość cyrkulacji osadu ściekowego w zbiorniku uzyskać wpływ na nadźwiękowienie osadu ściekowego. Ze względu na możliwość doprowadzania za pomocą mieszadła przepływu osadu ściekowego ponownie do prętowych przetworników ultradźwiękowych, nie istnieje brana zwykle pod uwagę zależność stopnia rozkładu od prędkości przepływu i ewentualnie od amplitudy drgań, co stwarza proste warunki eksploatacji umożliwiające korzystne dopasowanie do zmieniających się warunków.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w schematycznym układzie blokowym, urządzenie do dezintegracji osadów ściekowych, fig. 2 - zbiornik według wynalazku do nadźwiękowiania ultradźwiękami osadów ściekowych, w uproszczonym przekroju osiowym, a fig. 3 - przedstawia zbiornik z fig. 2 w przekroju według linii III-III z fig. 2.

Zgodnie z fig. 1 osad ściekowy z osadnika wstępnego lub z osadnika wtórnego albo z kolumny pofermentacyjnej, po odpowiednim odwodnieniu gromadzony jest przejściowo w osadniku zasilającym 1, zanim osady ściekowe za pomocą jednowirnikowej pompy śrubowej 2, korzystnie o sterowanej wydajności, doprowadzone zostaną do zbiornika 3 w celu nadźwiękowienia ich ultradźwiękami. Nadźwiękowienie następuje za pomocą prętowych przetworników ultradźwiękowych 4, które według fig. 2 i 3 rozmieszczone są na okręgu współosiowym z pionową osią zbiornika 3, w obrębie płaszcza 5 zbiornika 3, z zachowaniem promieniowego odstępu od tego płaszcza. Na

PL 205 064 B1 stronach czołowych przetworników ultradźwiękowych 4 dołączone są przetworniki ultradźwiękowe 6. Współosiowo z rozmieszczonymi na okręgu przetwornikami ultradźwiękowymi 4 osadzone jest w zbiorniku 3 mieszadło 7 napędzane silnikiem 8 o sterowanej prędkości obrotowej. Według przykładu wykonania, mieszadło 7 utworzone jest przez ślimak mieszający 9, który w swym zasięgu wywiera na osady ściekowe dodatkowe działanie tłoczące skierowane do dołu względem dna 10 zbiornika 3. Za pomocą ślimaka mieszającego 9, w obrębie zbiornika uzyskuje się przepływ osadu ściekowego opłukujący w korzystny sposób przetworniki ultradźwiękowe 4, za pomocą którego to przepływu osad ściekowy doprowadzany jest ponownie do przetworników ultradźwiękowych 4, przy czym nadźwiękowione już części osadu wypierane są w ciągłej zmianie z bezpośredniego obszaru nadźwiękowiania przetworników ultradźwiękowych 4, przez nie nadźwiękowione jeszcze części osadu ściekowego, co zapewnia bardzo ekonomiczne nadźwiękowianie osadów ściekowych przy dobrym rozkładzie komórek. Osad ściekowy doprowadzany do zbiornika 3 poprzez dopływ osadu 1 znajdujący się w dolnej trzeciej części płaszcza 5 zbiornika 3 jest więc, zgodnie z czasem przebywania w zbiorniku 3 oraz z ruchem obiegowym powodowanym przez ślimak mieszający 9, a także zgodnie z liczbą dołączonych względnie odłączanych przetworników ultradźwiękowych 4, dezintegrowany zgodnie z wymaganiami, zanim zostanie doprowadzony poprzez przelew 12 do odpływu osadu ściekowego 13, za pomocą którego zbiornik 3 według fig. 1 dołączony jest na przykład do zbiornika gnilnego 14, aby doprowadzać rozłożony osad ściekowy ze zbiornika 3 do zbiornika gnilnego 14, poprzez pompę cyrkulacyjną 15.

Pod wpływem ruchu obiegowego nadźwiękowianego osadu ściekowego, powodowanego przez mieszadło 7 zachodzi korzystne sortowanie w obszarze osadzających się substancji stałych, które odkładają się w obszarze dna 10 zbiornika i to nie zakłócane przez osad ściekowy doprowadzany poprzez dopływ 11 osadu. Osady odkładające się w obszarze dna, w odpowiednich odstępach czasu usuwa się ze zbiornika 3 poprzez otwór wyładunkowy 16, znajdujący się w dnie 10 zbiornika 3. Jeżeli otwór wyładunkowy 16 zamknięty jest zasuwą 17, to powstają korzystne warunki dla usuwania osadów.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do dezintegracji osadów ściekowych, ze zbiornikiem zawierającym pionową oś, który ma dolny dopływ osadu ściekowego i górny odpływ osadu ściekowego oraz z osadzonymi w zbiorniku równoległymi do osi zbiornika, prętowymi przetwornikami ultradźwiękowymi, umieszczonymi we wzajemnym odstępie i w odstępie od płaszcza zbiornika, znamienne tym, że zbiornik (3) zawiera mieszadło (7) współosiowe z osią zbiornika, a przetworniki ultradźwiękowe (4) otaczają mieszadło (7) współosiowym okręgiem.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że prętowe przetworniki ultradźwiękowe (4) stanowią przetworniki funkcjonujące niezależnie od siebie.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że mieszadło (7) składa się ze ślimaka mieszającego (9) o ruchu tłoczącym z góry do dołu.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dopływ (11) osadu ściekowego usytuowany jest w dolnej, jednej trzeciej części płaszcza (5) zbiornika (3).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dno (10) zbiornika (3) ma zamykalny otwór wyładunkowy (16) dla osadów.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że mieszadło (7) jest mieszadłem o odwracalnym kierunku obrotów.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 6, znamienne tym, że zawiera mieszadło (7) o sterowalnej prędkości obrotowej.