PL224927B1 - Cylindryczna komora oczyszczająca - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest cylindryczna komora oczyszczająca przeznaczona do biologicznego oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych zdeponowanych w zbiornikach buforowych o dowolnej objętości i kształcie na nieskanalizowanych i skanalizowanych trenach gospodarstw rolniczych, domków jednorodzinnych i osiedli o niewielkiej liczbie mieszkańców oraz umożliwiająca z procesu biologicznego rozkładu ścieków pozyskiwanie ciepła na ogólnogospodarcze potrzeby mieszkaniowe.

Stosowanie racjonalizatorskich rozwiązań technicznych w neutralizacji ścieków bytowogospodarczych na terenach nieskanalizowanych i skanalizowanych stanowi jedno z podstawowych zagadnień w poprawie, ochronie i kształtowaniu stanu środowiska. Zapobiega negatywnym skutkom skażenia środowiska oraz zapewnia warunki dla prawidłowego rozwoju roślin, zwierząt i ludzi. Stosowane obiekty gromadzenia i oczyszczania ścieków, często na przestrzeni lat zaniedbane, zapomniane, a niekiedy i wręcz zdewastowane, nie spełniają określonych norm w ochronie środowiska stanowiąc w miejscu zrzutu i gromadzenia ścieków zagrożenie dla gleb, wód powierzchniowych i gruntowych. Opracowywanie metod i urządzeń do biologicznej neutralizacji ścieków bytowo-gospodarczych z możliwością pozyskania z procesu rozkładu ścieków ciepła na potrzeby ogólnogospodarcze oraz stosowanie w szambach, osadnikach gnilnych, zbiornikach na gnojówkę i gnojowicę racjonalizatorskich ekologiczno-ekonomicznych rozwiązań biologicznej neutralizacji ścieków jest niezbędnym elementem dla uzyskania właściwej jakości środowiska zapewniającego ludziom i innym organizmom warunki życia i prawidłowego rozwoju.

W metodach i urządzeniach przeznaczonych do biologicznej utylizacji ścieków bytowo-gospodarczych stosowanych jest szereg rozwiązań o różnym stopniu złożoności i energochłonności. W działaniu zazwyczaj są one oparte na metodzie osadu czynnego, a ich budowę charakteryzują różnej wielkości komory oczyszczające i osadniki wtórne oraz pojedyncze komory oczyszczające zespalane z elementów o jednakowych gabarytach.

Z polskiego opisu patentowego nr 185504 znana jest mała oczyszczalnia biologiczna do oczyszczania ścieków, oparta w działaniu na technologii złoża fluidalnego (błony biologicznej). Z po lskiego opisu patentowego nr 199831 znane jest również rozwiązanie biologicznej oczyszczalni ścieków o trzech współosiowo usytuowanych zbiornikach, stanowiących segment sedymentacji, aktywacji i osadnik wtórny. Innym znanym rozwiązaniem z polskiego opisu patentowego nr 195851 jest zblok owana biologiczna przydomowa oczyszczalnia ścieków o zbiorniku w kształcie walca obustronnie zamkniętego ścianami bocznymi z komorą osadnikowo-wyrównawczą i pompą podnośnikowo-powietrzną.

Zasadniczą niedogodnością technicznych rozwiązań stosowanych w biologicznej neutralizacji ścieków bytowo-gospodarczych jest ich stacjonarna konstrukcja o dużych gabarytach i masie, trwale zespalana z układem doprowadzającym ścieki bytowe, wymagająca na terenach podmokłych i okresowo podmokłych stosowania w glebie odpowiednich zabiegów strukturalnych, czy też w przypadku występowania stałego wysokiego poziomu wód gruntowych realizowania zabiegów odwadniających. Ponadto biologiczne oczyszczalnie ścieków są drogie w produkcji, montażu, mają ograniczoną wydajność, potrzebują stałego nadzoru technicznego, a ich parametry techniczne uniemożliwiają elastyczność stosowania, w tym jako niestacjonarne i stacjonarne przyłącza dla dowolnych zbiorników buforowych na ścieki bytowo-gospodarcze.

Powyższe niedogodności rozwiązuje cylindryczna komora oczyszczająca oparta w działaniu na cyklach biologicznego oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych zaczerpniętych z rozwiązań stosowanych w układach SBR (Sequencing Batch Reactor) oraz wykorzystująca na potrzeby transportu ścieków bytowych i wody biologicznie oczyszczonej dwie powietrzne pompy wyposażone w mieszacze stożkowe w postać nasadki.

Wynalazek charakteryzuje cicha i nieuciążliwa w eksploatacji prostota konstrukcyjna, brak elementów ruchomych, pełne zautomatyzowanie cyklów procesu biologicznego oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych, niski koszt inwestycji i eksploatacji, a w przypadku stosowania materiałów budowlanych o dużej trwałości wydłużony okres bezawaryjności systemu oczyszczającego. Ponadto wynalazek zapewnia bezawaryjny transport ścieków o dowolnej gęstości i wody oczyszczonej, a w zależności od wersji zastosowanego rozwiązana wynalazek zapewnia stabilny proces biologicznego rozkładu ścieków bytowo-gospodarczych z jednoczesnym pozyskaniem ciepła na potrzeby ogólnogospodarcze lub umożliwia ogrzanie ścieków zdeponowanych na dnie cylindrycznej komory oczyszczającej celem zapewnienia ściekom optymalnych warunków biologicznego rozkładu.

PL 224 927 B1

Urządzenie według wynalazku zapewnia uniwersalność i elastyczność zastosowania poprzez łatwy sposób zespolenia jego elementów ze zbiornikiem buforowym ścieków bytowo-gospodarczych o dowolnym stanie i parametrach technicznych, niezależnie od klimatycznych i geograficznych warunków oraz ilości i jakości deponowanych w zbiorniku buforowym ścieków. Ponadto na terenach niesk analizowanych i skanalizowanych urządzenie jest ekonomiczną alternatywa względem technologicznych i biologicznych rozwiązań stosowanych w biologicznej neutralizacji ścieków bytowo-gospodarczych.

Celem wynalazku jest prosta w budowie i tania w instalacji oraz serwisowaniu cylindryczna komora oczyszczająca zapewniająca na nieskanalizowanych i skanalizowanych terenach w zbiornikach buforowych o dowolnym kształcie i pojemności neutralizację ścieków bytowo-gospodarczych z gospodarstw rolniczych, domków jednorodzinnych i niewielkich osiedli z małą liczbą mieszkańców, jak również stanowiąca łatwą w transporcie i montażu lekką konstrukcję o niskich kosztach wytwarzania i eksploatacji z wysoce skutecznym efektem końcowym biologicznego procesu oczyszczenia ścieków oraz umożliwiająca w procesie neutralizacji ścieków pozyskiwanie ciepła na potrzeby ogólnogospodarcze.

Cylindryczna komora oczyszczająca ma postać otwartego walca do tlenowej utylizacji ścieków bytowo-gospodarczych, wyposażonego od góry w otwór przelewowy i w dwa niezależne elementy tłoczne, na którego dnie jest umiejscowiony dyfuzor napowietrzający i wymiennik ciepła w postaci spirali przytwierdzonej trwale do absorbera. Wymiennik ciepła jest zespolony z hydraulicznymi przewodami, stanowiącymi łącze z układem systemu czynnika roboczego do utrzymania lub poboru ciepła z procesu biologicznego rozkładu ścieków bytowych. Urządzenie charakteryzuje się tym, że na dnie walca wymiennik ciepła jest zabezpieczony izolacją termiczną, dyfuzor napowietrzający ma postać rusztu rurowego zatapialnego, zaś elementy tłoczne są osadzone symetrycznie od góry walca na wspornikach i stanowią one dwukierunkową i jednokierunkową pompę powietrzną z rurowymi odgazowywaczami zespolonymi z przewodami sprężonego powietrza.

Przy czym na dnie walca otwartego absorber w wymienniku ciepła ma kształt kołowego płaskiego elementu osadzonego w sposób niestacjonarny ze spiralą na izolacji termicznej, a rury rusztu zatapialnego dyfuzora napowietrzającego stanowią co najmniej dwa równoległe odcinki rur, które są połączone ze sobą i z przewodem sprężonego powietrza. Ponadto dwa niezależne elementy tłoczne walca, w postaci jednokierunkowej i dwukierunkowej pompy, są wyposażone od spodu w mieszacze stożkowe, zespolone z układem pneumatycznego starowania za pośrednictwem przewodów sprężonego powietrza.

Przedmiot wynalazku zaprezentowano na rysunkach w przykładzie wykonania i zastosowania, gdzie rys. 1 stanowi widok cylindrycznej komory oczyszczającej w poprzecznym przekroju A-A, rys. 2 jest rzutem urządzenia na płaszczyznę w widoku z góry, zaś rys. 3 i rys. 4 przedstawia zespolenie cylindrycznej komory oczyszczającej ze zbiornikiem buforowym ścieków bytowo-gospodarczych.

Cylindryczna komora oczyszczająca według wynalazku stanowi przenośny lub stacjonarny element w kształcie otwartego od góry walca (1) z wydrążonym w górnej części ściany przelewem otworowym (2). Na dnie otwartego od górny walca (1) ułożony jest dyfuzor napowietrzający (8) w postaci rusztu rurowego (22) zatapialnego zespolonego z przewodem sprężonego powietrza (18) oraz w ymiennik ciepła (23), w postaci spirali (3) przytwierdzonej trwale do absorbera (5), który jest osadzony na izolacji termicznej (4) i zespolony z przewodami hydraulicznymi (6), (7) stanowiących przyłącze dla układu systemu czynnika roboczego lub wody. Od góry na wewnętrznej i zewnętrznej ścianie otwart ego walca (1) symetrycznie za pośrednictwem wsporników (16), (17) są osadzone dwie niezależne pompy powietrzne, każda w postaci dwóch równoległych ramion rurowych. W osi symetrii każdej z pomp powietrznych od góry są zamocowane dwa rurowe odgazowywacze (11), (12). Pierwsza pompa powietrzna ma postać dwukierunkowej pompy (9) z ramionami rurowymi umiejscowionymi od wewnętrznej i zewnętrznej strony walca (1) i zaopatrzonymi od spodu w dwa niezależne mieszacze stożkowe (14), (15) zespolone z dwoma niezależnymi przewodami sprężonego powietrza (20), (21). Drugą pompę powietrzną stanowi jednokierunkowa pompa (10) z ramieniem rurowym wyposażonym od wewnętrznej strony walca (1) w mieszacz stożkowy (13) i przewód sprężonego powietrza (19).

Działanie cylindrycznej komory oczyszczającej wg wynalazku ma miejsce po zespoleniu powietrznej dwukierunkowej pompy (9) ze zbiornikiem buforowym ścieków bytowych i jest realizowane cyklicznie za pośrednictwem sprężonego powierza dostarczanego przewodami sprężonego powietrza (18), (19), (20), (21) z zewnętrznego pneumatycznego układu sterowania. Powietrze z zewnętrznego pneumatycznego układu sterowania, poprzez przewód sprężonego powietrzna (21), jest podawane do mieszacza stożkowego (15) zanurzonego w ściekach bytowych z fragmentem ramienia dwukierunkowej pompy (9). Wskutek wytworzenia w mieszaczu stożkowym (15) emulsji ściekowo-powietrznej

PL 224 927 B1 o ciężarze właściwym mniejszym od ciężaru właściwego ścieków zbiornika buforowego, w zanurzonym w ściekach bytowych ramieniu dwukierunkowej pompy (9) następuje wyparcie ku górze emulsji ściekowo-powietrznej przez ścieki zbiornika buforowego. W górnej części dwukierunkowej pompy (9) poprzez rurowy odgazowywacz (11) nadmiar powietrza i lotne gazy wytworzone w procesie rozkładu ścieków bytowych są wyprowadzane do atmosfery, zaś emulsja ściekowo-powietrzna grawitacyjnie opada do otwartego od góry walca (1). Nadwyżka emulsji ściekowo-powietrznej z otwartego od góry walca (1) jest wyprowadzana przelewem otworowym (2) do zbiornika buforowego ścieków bytowych.

W otwartym od góry walcu (1) częściowo napowietrzone i odgazowane ścieki bytowe są poddawane biologicznemu procesowi rozkładu za pośrednictwem powietrza dostarczanego cyklicznie z rusztu rurowego (22) dyfuzora napowietrzającego (8) poprzez przewód sprężonego powietrza (18) połączony z zewnętrznym pneumatycznym układem sterowania. Przy czym na dnie otwartego od góry walca (1) ułożona izolacja termiczna (4) z wymiennikiem ciepła (23) w postaci spirali (3) i absorbera (5) oraz hydraulicznych przewodów (6), (7) stanowiących łącze dla układu systemu czynnika roboczego zapewnia utrzymywanie lub pobór ciepła z procesu biologicznego rozkładu ścieków bytowych. Utrzymywanie ciepła rozkładu ścieków bytowych, zdeponowanych w otwartym od góry walcu (1), r ealizowane jest z zewnętrznego źródła grzewczego przy niskiej temperaturze ścieków. Pobór ciepła wytworzonego w procesie biologicznego rozkładu ścieków bytowych następuje poprzez absorber (5) i spiralę (3) wymiennika ciepła (23) oraz hydrauliczne przewody (6), (7) zespolone z pompą ciepła do ogrzania wody na potrzeby ogólnogospodarcze. Ścieki w otwartym od góry walcu (1) wskutek cyklic znego sztucznego napowietrzania poprzez przewód sprężonego powietrza (18) i dyfuzor napowietrzający (8) z rusztem rurowym (22) ulegają biologicznej neutralizacji i rozwarstwieniu na strefę wody biologicznie oczyszczonej oraz na tak zwaną strefę osadu czynnego, spowodowanego grawitacyjnym opadem cząstek stałych. Dostarczenie z układu pneumatycznego sterowania powierza do mieszacza stożkowego (13), za pomocą przewodu sprężonego powietrza (19), powoduje w powietrznej jednokierunkowej pompie (10) wytworzenie emulsji wodno-powietrznej. W górnej części powietrznej jednokierunkowej pompy (10) oczyszczona biologicznie emulsja wodno-powietrzna opada grawitacyjnie do studni lub do systemu drenów, po uprzednim częściowym odpowietrzeniu wody w rurowym odgazowywaczu (12). Z kolei nadmiar osadu czynnego zdeponowanego na dnie otwartego od góry walca (1) jest transportowany mieszaczem stożkowym (14) za pomocą powietrza dostarczanego z powietrznego pneumatycznego układu sterowania poprzez przewód sprężonego powietrza (20) i powietrzną dwukierunkową pompę (9) z mieszaczem stożkowym (15) do zbiornika buforowego ścieków bytowych. W następstwie wyprowadzenia z otwartego od góry walca (1) wody biologicznie oczyszczonej i nadmiaru osadu czynnego ma miejsce, za pośrednictwem powietrznej dwukierunkowej pompy (9) z mieszaczem stożkowym (15) zasilanym powietrzem z przewodu sprężonego powietrza (20), pobór ścieków ze zbiornika buforowego ścieków bytowych do otwartego od góry walca (1) oraz ponowny, cykliczny proces biologicznej neutralizacji ścieków bytowych.

Claims (5)

1. Cylindryczna komora oczyszczająca w postaci otwartego od góry walca (1) z przelewem otworowym (2) wyposażona na dnie w dyfuzor napowietrzający (8) i wymiennik ciepła (23) w postaci spirali (3) przytwierdzonej trwale do absorbera (5) i hydraulicznych przewodów (6), (7) oraz zaop atrzona od góry w dwa niezależne elementy tłoczne charakteryzuje się tym, że wymiennik ciepła na dnie walca (1) jest zabezpieczony izolacją termiczną (4), dyfuzor napowietrzający (8) ma postać rusztu rurowego (22) zatapialnego, zaś elementy tłoczne osadzone symetrycznie od góry walca na wspornikach (16), (17) stanowią dwukierunkową (9) i jednokierunkową (10) pompę powietrzną z rurowymi odgazowywaczami (11), (12) i przewodami sprężonego powietrza (19), (20), (21).

2. Cylindryczna komora oczyszczająca według zastrz. 1, znamienna tym, że absorber (5) wymiennika ciepła (23) ma kształt kołowego płaskiego elementu osadzonego ze spiralą (3) na izolacji termicznej (4) w sposób niestacjonarny.

3. Cylindryczna komora oczyszczająca według zastrz. 1, znamienna tym, że rury rusztu zatapialnego (22) dyfuzora napowietrzającego (8) stanowią co najmniej dwa równoległe odcinki rur połączone ze sobą i z przewodem sprężonego powietrza (18).

PL 224 927 B1

4. Cylindryczna komora oczyszczająca według zastrz. 1, znamienna tym, że dwukierunkowa (9) pompa powietrzna jest zespolona z układem pneumatycznego starowania za pośrednictwem dwóch niezależnych przewodów sprężonego powietrza (20), (21).

5. Cylindryczna komora oczyszczająca według zastrz. 1, znamienna tym, że dwukierunkowa (9) i jednokierunkowa (10) pompa powietrzna są wyposażone od spodu w mieszacze stożkowe (13), (14), (15).