CS268169B2

CS268169B2 - Method of longitudinally passed-through biological tanks' aeration for sewage purification as well as sewage mixing and equipment for its realization

Info

Publication number: CS268169B2
Application number: CS864174A
Authority: CS
Inventors: Zoltan Dr Nagy; Andras Koltai; Attila Kovacs; Gyorgy Doma; Oliver Nagy
Original assignee: Magyar Asvanyolaj Es Foeldgaz
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1990-03-14
Also published as: HU202162B; DE3619054A1; CS417486A2; HUT41701A

Abstract

The invention relates to a process and an apparatus for aerating longitudinal-flow tanks of biological effluent (waste water) treatment plants and for cross-flow mixing the waste water. It is characteristic for the process that, by the action of dispersed gases on liquid columns which are separated in vertical walls arranged along a longitudinal wall of a tank, distributed over at least 50% of the length of the apparatus, an initially upward-flowing gas-liquid mixture flows horizontally in the direction of the other longitudinal wall. As a result of the intensive cross-flow mixing, economic and efficient biological effluent purification results. <IMAGE>

Description

Vynález se týká způsobu provzdušňování biologických podélně protékaných čistíren odpadních vod a míchání odpadní vody jakož i zařízení к jeho provádění.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the aeration of longitudinally run biological waste water treatment plants and to the mixing of waste water, as well as a device for carrying it out.

Biologických podélně protékaných čistíren odpadních vod se používá v široké míře při přeměně organických látek obsažených v odpadních vodách. К biologickému Čištění odpadních vod je kromě intenzivního míchání kapaliny zapotřebí i stálého rozpouštění kyslíku v odpadní vodě. Tohoto rozpuštění se dosahuje rozptylováním vzduchu nebo kyslíku v čištěné kapalině.Biologically longitudinally run wastewater treatment plants are widely used in the conversion of organic substances contained in wastewater. Biological waste water treatment requires, in addition to intensive mixing of the liquid, the continuous dissolution of oxygen in the waste water. This dissolution is achieved by dispersing air or oxygen in the purified liquid.

Známé způsoby a zařízení к jejich provádění se od sebe liší v prvé řadě způsobem pohlcování kyslíku a míchání kapaliny popřípadě v ní suspendovaného aktivovaného kalu. Kromě míchacích provzdušňovacích ústrojí upravených na povrchu kapaliny s vodorovnou a svislou osou se v novější době používá - pro hospodárný přestup kyslíku a vzhledem к příznivějším investičním nákladům - zařízení pro hloubkové provzdušňování. V podélně protékaných zařízeních se používá provzdušňovacích rotorů s vodorovnou osou, které se nacházejí na povrchu kapaliny, nebo zařízení pro rozptylování'plynu v kapalině, která jsou upravena v řadě na dně nádrže.The known methods and apparatuses for carrying them out differ from each other primarily in the manner in which the oxygen is absorbed and the liquid sludge suspended therein is stirred. In addition to mixing aerators equipped on the surface of a liquid with horizontal and vertical axes, more recently, a deep aeration device is used - for an economical oxygen transfer and, in view of the more favorable investment costs - for the efficient transfer of oxygen. In longitudinally flowing devices, horizontal-axis aeration rotors on the liquid surface or gas-dispersing devices in a row at the bottom of the tank are used.

Provozování provzdušňovacích rotorů je nákladné jednak vzhledem ke zvýšeným nákladům na údržbu, způsobeným ztíženými podmínkami, jednak vzhledem к nepříznivému přestupu kyslíku probíhajícímu na povrchu kapaliny. Zároveň je jejich používání vzhledem ke zvýšené tvorbě kapiček a jejich úletu provázeno nepříjemným zápachem a zdraví škodlivými účinky. Děrované a slinuté rozdělovače upravené na dně nádrže zaručují hospodárný přestup kyslíku, avšak míchání odpadních vod je - obzvláště při vyšších koncentracích kalů - nedostačující. Proto jsou tato zařízení nevhodná pro čištění silněji znečištěných odpadních vod.Operation of the aeration rotors is costly both because of the increased maintenance costs due to the severe conditions and because of the adverse oxygen transfer occurring on the liquid surface. At the same time their use is accompanied by an unpleasant odor and harmful effects due to increased droplet formation and drift. Perforated and sintered manifolds at the bottom of the tank ensure an economical transfer of oxygen, but the mixing of wastewater - especially at higher sludge concentrations - is insufficient. Therefore, these devices are unsuitable for the treatment of heavily polluted waste water.

Účelem vynálezu je poskytnout způsob provzdušňování a míchání odpadních vod, kterým se v biologických podélně protékaných nádržích čistíren odpadních vod dosáhne v porovnání s dosavadními známými postupy provozně jistějšího a hospodárnějšího přestupu kyslíku a míchání.It is an object of the present invention to provide a process for aerating and mixing wastewater which achieves a more reliable and economical oxygen transfer and mixing in the longitudinally flowing biological treatment tanks of wastewater treatment plants.

Předmětem vynálezu je proto způsob provzdušňování biologických, podélně protékaných nádrží čistíren odpadních vod a míchání odpadní vody pomocí pulzujícího tlaku vzduchu dispergovaného ve sloupcích kapaliny, oddělených od sebe svislými stěnami, přitom nahoře a dole souvisejících s ostatním prostorem vyplněným kapalinou a zabírajících nanejvýš 15 % povrchu.kapaliny, kterýžto způsob spočívá v tom, že se směs plynu a kapaliny, proudící vzhůru ve sloupcích kapaliny protékaných plynem, upravených podél jedné podélné stěny nádrže, rozdělená po alespoň 50 %, s výhodou po 65 až 75 % délky nádrže, nechá vodorovně proudit ve směru stěny nádrže ležící naproti sloupcům kapaliny protékaným plynem.It is therefore an object of the present invention to provide a method of aerating biological longitudinally flowing wastewater treatment tanks and mixing wastewater by means of pulsating air pressure dispersed in liquid columns separated by vertical walls, top and bottom associated with other liquid-filled space occupying at most 15% of the surface. The method is characterized in that the mixture of gas and liquid flowing up in the columns of liquid flowing through the gas arranged along one longitudinal wall of the tank, divided by at least 50%, preferably 65-75% of the tank length, is allowed to flow horizontally in the direction of the tank wall opposite the liquid columns through the gas flow.

Při výhodném provedení způsobu podle vynálezu pokrývají přibližně vodorovně vystupující proudy, tvořené směsí plynu s kapalinou, 65 až 75 % délky zařízení, v kterémžto případě je příčné míchání účinné po celé délce nádrže.In a preferred embodiment of the process of the invention, approximately horizontally extending gas-liquid streams cover 65 to 75% of the length of the device, in which case the cross-mixing is effective over the entire length of the tank.

Hloubka nádrží, protékaných podélně a míchaných napříč, činí obecně 2,5 až 4 m. Aby byla zaručena rychlost proudění u dna nádrže, zabraňující usazování kalu, je účelné, aby stěnami oddělené, plynem prostoupené sloupce kapaliny končily poblíž dna zařízení. Nejlepšího míchacího účinku a přestupu kyslíku se dosáhne plyny zaváděnými u dna sloupců kapaliny. Při použití zařízení pro dopravu vzduchu vytvářejícího menší tlak například ventilátoru - lze plyny zavádět jen do hoření části sloupců kapaliny. V tomto případě je možno zintenzivnit míchání a přestup kyslíku zaváděním většího množství plynu.The depth of the tanks flowing longitudinally and mixed crosswise is generally 2.5 to 4 m. In order to guarantee the flow velocity at the bottom of the tank preventing the sludge from settling, it is expedient that the liquid-pervious gas-permeable columns terminate near the bottom of the apparatus. The best mixing effect and oxygen transfer is achieved by the gases introduced at the bottom of the liquid columns. When using a device for conveying air producing less pressure, for example a fan, gases can only be introduced into the combustion of a portion of the liquid columns. In this case, stirring and oxygen transfer can be intensified by introducing more gas.

Při způsobu podle vynálezu je možno intenzitu míchání a přestupu kyslíku regulovat jednoduchým způsobem změnou množství přiváděného plynu. Přestup kyslíku je možno ještě více zvýšit pulzací tlaku přiváděného plynu, jíž se zvýší turbulence následkem kmitání kapaliny a rozptýlených bublinek plynu.In the process according to the invention, the intensity of the stirring and the oxygen transfer can be controlled in a simple manner by varying the amount of gas supplied. Oxygen transfer can be further increased by pulsating the pressure of the feed gas, which increases turbulence due to fluid vibration and scattered gas bubbles.

Charakteristický příklad provedení zařízení vhodného pro provádění způsobu podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech na obr. 1 a 2. Do rámce vynálezu spadají ještě četné další formy provedení popsané v definici předmětu vynálezu.A characteristic embodiment of a device suitable for carrying out the method according to the invention is shown in the accompanying drawings in Figures 1 and 2. Numerous other embodiments described in the definition of the invention are within the scope of the invention.

Na obr. 1 je znázorněna charakteristická část podélně protékané nádrže na čištění odpadních vod v půdorysu, zatímco na obr. 2 je znázorněn příčný řez nádrží v rovině A - A z obr. 1.Fig. 1 shows a characteristic part of a longitudinally flowing wastewater treatment tank in plan view, while Fig. 2 shows a cross-section of the tank in the line A - A of Fig. 1.

V nádrži £ se podél podélné stěny 2 nacházejí od sebe oddělené prostory 7 neplněné kapalinou, které jsou ohraničeny poblíž dna 2 nádrže končícími svislými stěnami £ - například dole otevřenými troubami -, nahoře naproti tomu komorami £ lomícími se do vodorovné roviny. Komory 6 jsou výstupními otvory 2 ležícími ve svislé rovině spojeny pod hladinou kapaliny s okolním prostorem naplněným kapalinou. Na svislý úsek prostorů 2 navazují ústrojí £ pro rozptylování plynu a s nimi spojená rozváděči plynová potrubí 2* Ostrojí 8 pro rozptylování plynu jsou upravena obecně na dně prostorů 2 naplněných kapalinou, avšak někdy je účelnější vestavět tato ústrojí do hoření části prostorů 7.Separate liquid-filled compartments 7 are located in the tank 6 along the longitudinal wall 2 and are delimited by liquid walls 7 near the bottom of the tank 2, ending with vertical walls 6 - for example open tubes at the bottom - on the other side. The chambers 6 are connected below the liquid level with the liquid-filled surrounding space through the outlet openings 2 lying in a vertical plane. The vertical section of the spaces 2 is connected to the gas dispersing devices 4 and the associated gas distribution pipes 2. The gas dispersing devices 8 are generally provided at the bottom of the liquid-filled spaces 2, but sometimes it is more convenient to install these in the combustion of part of the spaces 7.

Aby se dosáhlo co největšího míchacího účinku, měly by být průřezy prostorů 2» hraničených svislými stěnami _4 a komorami 6, voleny přibližně shodné. К dosažení intenzivního míchacího účinku je účelné, zabudovat před výstupní otvory 2 Komor j6 šikmo usazené děrované desky, poněvadž tyto desky zlepšují přestup kyslíku následkem tvorby sekundárního fázového povrchu.In order to maximize the mixing effect, the cross-sections of the spaces 2 bounded by the vertical walls 4 and the chambers 6 should be chosen approximately equal. In order to achieve an intensive mixing effect, it is expedient to include oblique perforated plates in front of the outlet openings of the chambers, since these plates improve the oxygen transfer through the formation of a secondary phase surface.

Je tedy dalším předmětem vynálezu zařízení к provádění výše popsaného způsobu provzdušňování biologických, podélně protékaných Čistíren odpadních vod a míchání odpadní vody, které se vyznačuje tím, že v nádrži 2 jsou upraveny prostory 2 ohraničené podél polédné stěny 2 svislými stěnami £ končícími poblíž dna 2 nádrže - například dole otevřenými troubami -, nahoře komorami 2 lomícími se do vodorovné roviny, které končí výstupními otvory 2 uspořádanými ve svislé rovině, dále jsou upravena ústrojí 8 P^ro rozptylování plynu, navazující na svislý úsek prostorů 2» ^a plynová rozváděči potrubí 9 spojená s ústrojími 2 P^ro rozptylování plynu.Accordingly, a further object of the invention is a device for carrying out the above-described method of aerating biological longitudinally flowing wastewater treatment plants and waste water mixing, characterized in that in the tank 2 there are spaces 2 bounded along the lunch wall 2 by vertical walls 4 ending near the bottom 2 of the tank - for example, the bottom open ovens - top chambers 2 lomícími in a horizontal plane, which end outlet openings 2 arranged in a vertical plane, being provided in the device 8 P ^ro gas diffuser adjoining the vertical section of the chamber 2 ^{»and the} gas manifold 9, with P ^ro units 2 gas dispersion.

Při výhodném provedení zařízení podle vynálezu jsou průřezy prostorů oddělených od sebe svislými stěnami a komorami lomícími se do vodorovné roviny, shodné.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the cross-sections of the spaces separated by the vertical walls and the chambers breaking into the horizontal plane are identical.

Rovněž výhodné je, když před výstupními otvory 2 komor £ vybíhajících do vodorovného směru jsou upraveny šikmo uspořádané děrované desky 10.It is also advantageous for the perforated plates 10 to be arranged obliquely in front of the outlet openings 2 of the chambers 6 extending in the horizontal direction.

Výhodné provedení způsobu podle vynálezu a zařízení к jeho provádění jsou popsány v níže uvedeném příkladu, na který však vynález není nikterak omezen.A preferred embodiment of the method according to the invention and the apparatus for carrying it out are described in the example below, but the invention is not limited thereto.

PříkladExample

Do podélně protékané nádrže o objemu 160 m^ a rozměrech 22 x 3,2 x 2,5 m, sloužící к biologickému čištění mechanicky předčištěných a usazením vyčeřených městských odpadních vod v množství 1560 m denně, se způsobem znázorněným na obr. 1 a 2 uspořádá rovnoměrně podél podélné stěny rozložených 20 provzdušnovacích zařízení, sestávajících z trub o světlosti 318 mm a komor pro změnu směru proudění. Každé z provzdušnovacích zařízení je 2,2 m dlouhé a je upraveno pod hladinou vody v nádrži. К uvedení množství kyslíku, potřebného к vyčištění pomocí aktivovaného kalu, do roztoku а к rovnoměrnému míchání odpadní vody se do 20 provzdušnovacích zařízení přivádí spodem do trub 520 vzduchu za hodinu. Působením přiváděného proudu vzduchu dochází podél stěn nádrže, jejíž příčný průřez je znázroněn na obr. 2, к proudění vody o rychlosti 0,3 až 0,4 m.s \ které vyvolává potřebný pohyb aktivovaného kalu unášeného v nádrži proudící odpadní vodou. Ze vzduchu, vedeného touto soustavou, se hodinově rozpouští 15 kg kyslíku v odpadní vodě. Specifická spotřeba elektrické energie, vypočtená z výkonu motorů, činí 0,35 kWh.kg*^-1, což je v této nádrži o malé hloubce velmi příznivá spotřeba.In a longitudinally flowing tank of 160 m 2 and dimensions of 22 x 3.2 x 2.5 m, used for the biological treatment of mechanically pre-treated and settled clarified urban waste water in an amount of 1560 m per day, it is arranged as shown in Figures 1 and 2 evenly distributed along the longitudinal wall of 20 aeration devices consisting of 318 mm tubes and flow direction chambers. Each of the aeration devices is 2.2 m long and is located below the water level in the tank. To bring the amount of oxygen required to be treated with activated sludge into the solution and to uniformly mix the waste water, 20 aerators are fed into the air tubes 520 per hour from below. As a result of the incoming air stream, a water flow rate of 0.3 to 0.4 ms < 2 > occurs along the walls of the tank, the cross section of which is shown in FIG. 2, causing the required movement of activated sludge carried in the tank by the effluent. 15 kg of oxygen are dissolved in the wastewater from the air through the system. The specific power consumption calculated from the engine power is 0.35 kWh.kg * ^-1 , which is a very favorable fuel consumption in this shallow depth tank.

Claims

1. A method of aerating biological longitudinally drained wastewater treatment tanks as well as mixing wastewater by means of pulsating air pressure dispersed in liquid columns separated by vertical walls, top and bottom associated with other liquid-filled space occupying at most 15% of the liquid surface characterized in that the gas-liquid mixture flowing upwardly in the gas-flowing liquid columns arranged along one longitudinal wall of the tank, distributed over at least 50 L, preferably over 65 to 75 tons of tank length, is allowed to flow horizontally in the tank wall direction lying opposite columns of liquid flowing through the gas.

Method according to claim 1, characterized in that the air is dispersed down into separate columns of liquid which terminate at the bottom of the tank.

Method according to claim 1, characterized in that air is dispersed into spaced liquid columns terminating at the bottom of the tank between the lower end of the liquid columns and the liquid level.

Device for carrying out the method according to Claims 1 to 3, characterized in that in the tank (1) there are spaces (7), bounded by vertical ones, arranged along one longitudinal wall (2) of the tank, ending at the tank bottom (3). open tubes at the bottom and then bounded by chambers (6) breaking into the horizontal plane and ending with outlet openings (5), gas dispersing devices (8) connected to the vertical section of the spaces (7) and associated distribution pipes (91).

Device according to claim 4, characterized in that the cross-section of the space (7) is the same in the vertical and horizontal parts.

Device according to claim 4 or 5, characterized in that oblique perforated plates (101) are provided in front of the outlet openings (5).