PL219139B1 - Układ do oczyszczania ścieków sanitarno-bytowych generowanych na małych i średnich jednostkach pływających - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do oczyszczania ścieków sanitarno-bytowych generowanych na małych i średnich jednostkach pływających.

Na małych i średnich jednostkach pływających takich jak jachty żaglowe i motorowe, służące przede wszystkim celom rekreacyjnym, powstają ścieki sanitarno-bytowe zanieczyszczone detergentami z kuchni, umywalek i prysznicy oraz fekaliami. Najczęściej załoga jachtu liczy od 4 do 8 osób. Wytwarzane ścieki sanitarne oraz kuchenne stwarzają duże zagrożenie dla jakości wód powierzchniowych. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem ekologicznym są zbiorniki na ścieki zainstalowane na jednostkach pływających, które opróżniane są w portach. Dotychczas jednak niewiele portów morskich dysponuje urządzeniami do odbioru ścieków, zaś w portach śródlądowych są rzadkością.

Znane są biologiczne oczyszczalnie ścieków pracujące w warunkach tlenowych, w które jednak wyposaża się większe jednostki pływające. Znane najmniejsze instalacje biologiczne przewi₂ dziane są dla załóg liczących 14-25 osób. Instalacje te wymagają przynajmniej 3 m² powierzchni instalacyjnej.

Znane są również instalacje do oczyszczania ścieków oparte na koagulacji, sedymentacji i filtracji, które instalowane są również na jednostkach większych, a niedogodnością tych instalacji jest brak możliwości usunięcia węgla organicznego, pochodzącego ze związków rozpuszczonych.

Jedną ze znanych technologii oczyszczania ścieków jest degradacja w obecności półprzewodników oraz promieniowania UV-Vis opierająca się na reakcjach z udziałem rodników hydroksylowych. Rodniki hydroksylowe są jednym z najsilniejszych nieselektywnych utleniaczy, które można zastosować do oczyszczania wody i ścieków. Degradacji według tej technologii ulegają niemal wszystkie związki organiczne. W tym celu dobiera się rodzaj i ilość półprzewodnika, czas reakcji, oraz natężenie promieniowania. Ze zbiorników retencyjnych, do których dołączony jest rurociąg dopływowy ścieków z urządzeń sanitarnych oraz rurociąg dopływowy ścieków kuchennych pozbawionych tłuszczu, ścieki kierowane są poprzez rurociąg obiegowy do fotoreaktora wyposażonego w fotokatalizator umieszczony w komorze reakcyjnej. Jako fotokatalizator stosowany jest dwutlenek tytanu. Efektywność dwutlenku tytanu zależy między innymi od odmiany krystalicznej, powierzchni właściwej oraz defektów powierzchniowych.

Z opisu patentowego US7108782 znany jest napokładowy system oczyszczania ścieków wykorzystujący układ bioreaktorów membranowych. System wykorzystuje fakt, że bakterie naturalnie obecne w strumieniu ścieków surowych powodują degradację zanieczyszczeń obecnych w ściekach. Membrany umieszczone w bioreaktorach stanowią barierę zatrzymującą bakterie i zanieczyszczenia. Po opuszczeniu bioreaktora, ścieki są poddawane dezynfekcji za pomocą promieniowania UV. Ścieki po przejściu przez membranę mają stopień czystości pozwalający na zrzucenie ich do morza.

Układ do oczyszczania ścieków sanitarno-bytowych generowanych na małych i średnich jednostkach pływających składający się ze zbiorników retencyjnych, które od strony wlotowej połączone są rurociągami bezpośrednio z urządzeniami sanitarnymi oraz z separatorem tłuszczów, z którym bezpośrednio połączone są kambuz i spalarka osadów, zaś od strony wylotowej zbiorniki retencyjne połączone są z fotoreaktorem, przy czym na rurociągach zamontowane są zawory regulacyjne charakteryzuje się według wynalazku tym, że zbiorniki retencyjne połączone są poprzez rurociągi odpływowe o przepływie grawitacyjnym z komorą do fermentacji metanowej lub z komorą do stabilizacji tlenowej lub ze spalarką osadów. Ponadto zbiorniki retencyjne połączone są rurociągiem obiegowym o przepływie wymuszonym poprzez pompę z urządzeniem do napowietrzania, które połączone jest z wlotem komory reakcyjnej fotoreaktora, której wylot połączony jest rurociągiem obiegowym ze zbiornikami retencyjnymi. Do rurociągu obiegowego, przed wlotem do komory reakcyjnej, doprowadzony jest rurociąg dozujący połączony z urządzeniem dozującym. Na rurociągu obiegowym, po wylocie z komory reakcyjnej, zamontowany jest zawór odpływowy.

Układ według wynalazku jest układem szczelnym, pozwalającym na eliminację nieprzyjemnych zapachów, co jest szczególnie ważne na małych i średnich jednostkach pływających. Układ posiada budowę pozwalającą na zautomatyzowanie obsługi.

Korzystną cechą układu jest możliwość zainstalowania go na platformach wiertniczych, a także jako instalacja pomocnicza do oczyszczalni biologicznych, w które wyposażone są duże jednostki pływające. Zaletą układu jest również wykorzystanie odnawialnej energii słonecznej.

PL 219 139 B1

Wynalazek objaśniony jest bliżej w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu do oczyszczania ścieków w wariancie realizacji z komorą fermentacji metanowej, fig. 2 przedstawia schemat układu do oczyszczania ścieków w wariancie realizacji z komorą do stabilizacji tlenowej, fig. 3 przedstawia schemat układu do oczyszczania ścieków w wariancie realizacji ze spalarką osadów.

P r z y k ł a d 1

Jak pokazano na fig. 1 do zbiorników retencyjnych 3a i 3b doprowadzane są rurociągami dopływowymi 13 ścieki z urządzeń sanitarnych 7 i kambuza 8. Zbiorniki retencyjne 3a, 3b połączone są poprzez rurociągi odpływowe 15 o przepływie grawitacyjnym z komorą do fermentacji metanowej 11. Zbiorniki retencyjne 3a, 3b połączone są rurociągiem obiegowym 14 o przepływie wymuszonym poprzez pompę 4 z urządzeniem do napowietrzania 5, które połączone jest z wlotem komory reakcyjnej 2 fotoreaktora 1. Wylot komory reakcyjnej 2 połączony jest rurociągiem obiegowym 14 ze zbiornikami retencyjnymi 3a, 3b. Do rurociągu obiegowego 14, przed wlotem do komory reakcyjnej 2, doprowadzony jest rurociąg dozujący 16, który połączony z urządzeniem dozującym 6. Na rurociągu obiegowym 14, po wylocie z komory reakcyjnej 2, zamontowany jest zawór odpływowy 17.

₃

Ścieki z urządzeń sanitarnych 7 o wartości ChZT 1600 mg O₂/dm kierowane są do jednego z dwóch zbiorników retencyjnych 3a, 3b. Tłuszcz ze ścieków z kambuza 8 jest usuwany w separatorze tłuszczu 9 i kierowany do spalarki osadów 10, zaś pozostałość kierowana jest do jednego z dwóch zbiorników retencyjnych 3a, 3b.

Zawiesiny wielkości >25 pm, które w procesie sedymentacji osiadły na dnie zbiorników rete ncyjnych 3a, 3b kierowane są grawitacyjnie do komory do fermentacji metanowej 11. Po skorygowaniu pH do wartości 7,5, ścieki są podawane i recyrkulowane przez 12 h ze średnią prędkością linio₃ wą 1,2 m/s do fotoreaktora 1 za pomocą pompy 4, aż do osiągnięcia wartości ChZT 60 mg O₂/dm . Fotoreaktor 1 zawiera czujnik mierzący strumień promieniowania słonecznego w zakresie UV-Vis oraz komorę reakcyjną 2, pokrytą wewnątrz fotokatalizatorem, którym jest zmodyfikowany dwutlenek tytanu (IV), otrzymany w wyniku wygrzewania wodorotlenkiem tytanu (IV) zmieszanego ze związkami organicznymi zawierającymi węgiel w ilości 0,005% wagowych oraz platynę w ilości 0,1% wagowych.

W trakcie procesu pobiera się poprzez króćce próbki umożliwiające ocenę stopnia oczyszczania ścieków. W razie niedostatecznego oczyszczenia ścieków, przykładowo związanego z okresowym spadkiem intensywności promieniowania słonecznego w dni pochmurne, do roztworu dodawany jest roztwór nadtlenku wodoru. Stosuje się stosunek ilości nadtlenku wodoru do ChZT w ściekach od 20 do 1:1.

Ścieki po oczyszczeniu odprowadza się na zewnątrz poprzez otwarcie zaworu odpływowego 17.

P r z y k ł a d 2

Postępuje się jak w przykładzie 1, w układzie przedstawionym na fig. 2 z tym, że zawiesiny wielkości > 25 pm usuwane są w procesie sedymentacji i kierowane są do komory do stabilizacji tlenowej 12, która zachodzi w obecności mikroorganizmów oraz tlenu. Fotokatalizatorem jest zmodyfikowany dwutlenek tytanu (IV), otrzymany w wyniku wygrzewania wodorotlenku tytanu (IV) zmieszanego ze związkami organicznymi zawierającymi azot w ilości 0,2% wagowych.

P r z y k ł a d 3

Postępuje się jak w przykładzie 1, w układzie przedstawionym na fig. 3 z tym, że zawiesiny wielkości > 25 pm usuwane są w procesie sedymentacji i kierowane do spalarki osadów 10. Fotokatalizatorem jest zmodyfikowany dwutlenek tytanu (IV), otrzymany w wyniku wygrzewania wodorotlenku tytanu (IV) zmieszanego ze związkami organicznymi zawierającymi siarkę w ilości 1,0% wagowych.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ do oczyszczania ścieków sanitarno-bytowych generowanych na małych i średnich jednostkach pływających składający się ze zbiorników retencyjnych połączonych rurociągami z urządzeniami sanitarnymi i kambuzem oraz z fotoreaktorem, a także z separatorem tłuszczu oraz spalarką osadów, przy czym na rurociągach zamontowane są zawory regulacyjne, znamienny tym, że zbiorniki retencyjne (3a, 3b) połączone są poprzez rurociągi odpływowe (15) o przepływie grawitacyjnym z komorą do fermentacji metanowej (11) i/lub z komorą do stabilizacji tlenowej (12) i/lub ze spalarką osadów (10), a ponadto zbiorniki retencyjne (3a, 3b) połączone są rurociągiem obiegowym (14) o przepływie wymuszonym poprzez pompę (4) z urządzeniem do napowietrzania (5), które połączone

   PL 219 139 B1 jest z wlotem komory reakcyjnej (2) fotoreaktora (1), której wylot połączony jest rurociągiem obiegowym (14) ze zbiornikami retencyjnymi (3a, 3b), przy czym do rurociągu obiegowego (14), przed wlotem do komory reakcyjnej (2), doprowadzony jest rurociąg dozujący (16) połączony z urządzeniem dozującym (6), zaś na rurociągu obiegowym (14), po wylocie z komory reakcyjnej (2), zamontowany jest zawór odpływowy (17).