HU184535B - Process and apparatus for biological purification of waste waters with living sludge - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés biológiailag bontható szerves anyagokat tartalmazó szennyvizek eleveniszapos biológiai tisztítására.

A biológiailag bontható szerves anyagokat tartalmazó szennyvizek tisztításának egyik legelterjedtebb módja az. eleveniszapos szennyvíztisztítás, melynél a szerves szenynyeződések* lebontását a szennyvízben lebegtetett aerob iszaptömeg végzi a vízben oldott, és ott folyamatosan pótolt oxigén felhsználásával.

Az ismert eljárások és berendezések elsősorban a légbevitel módjában és az eleveniszap, illetve a tisztított víz különválasztására alkalmazott fázisszétválasztó kialakításában különböznek egymástól. A vízszintes és függőleges tengelyű felületi levegőztető berendezések mellett elterjedten alkalmazzák a légbefúvásos levegőztetést is. Ezen berendezések és eljárások között megtaláljuk a vízsugárszivattyúval történő légbevitelt is.

Fázisszétválasztóként elsősorban hagyományos kialakítású, hosszanti átfolyású, vagy kör keresztmetszetű ülepítőket alkalmaznak, de ismert a flotáló berendezések felhasználása is, adott esetben nyomás alatt telített víz recirkuláltatásával.

Vízsugárszivattyúval történő légbevitelt ismertet többek között a 174.256. lsz. és a 175.760. lsz. magyar, az 1.486.697. lsz. és az 1.531.810. lsz. angol, valamint az 597.099. lsz. svájci szabadalom.

A 4.086.160. lsz. USA szabadalom szerint a szennyvizet egy speciális kialakítású tisztítómedencébe vezetik, ahol egymástól elválasztott térben felfelé és lefelé irányuló áramlásokat alakítanak ki, ezzel biztosítva, hogy a külön csővezetéken át bejuttatott oxigéntartalmú gáz megfelelő tartózkodási időt töltsön a folyadékban, majd ezt követően ugyanazon az egy műtárgyon belül megvalósítható legyen a szennyvíz—eleveniszap elegy flotációs elválasztása, ill. az iszap egy részének rccirkuláltatása is.

Az 1.521.258. Isz. angol szabadalom szerint a biológiailag bontható anyagokat tartalmazó szennyvizek eleveniszapos biológiai tisztításakor a levegőztető téren áthaladó szennyvíz—eleven iszap elegy nyomását meghatározott periodicitás szerint 0,03-0,45 bar között változtatják, ezzel gyorsítva az anyagátadási folyamatokat.

Az ismert eljárások és berendezések hátránya, hogy maga a biológiai lebontás lassú, a légbevivő berendezések zavartalan üzemeltetése többnyire megköveteli a nyers szennyvíz durva darabos anyagainak előzetes eltávolítását finom rács vagy előülepítő alkalmazásával. A hagyományos kialakítású ülepítők csak kis felületi terhelést engednek meg, így a tartózkodási idő hosszú, a kiülepített iszap viszonylag hosszú időt kénytelen anaerob körülmények között tölteni, ami aerob enzimrendszerének aktivitását - s ezen keresztül a biológiai bontás sebességét - jelentősen csökkenti. Az éppen ezen hátrány kiküszöbölésére alkalmazott flotáló berendezések pedig bonyolult felépítésűek, beruházási és üzemeltetési költségük magas.

A biológiai folyamat gyorsítására egyes eljárások oxigénben dúsított levegőt vagy tiszta oxigént használnak, a baktériumok oxigénigényének kielégítésére.

Az ismert eljárások és berendezések (a legkisebb telepméretektől eltekintve) nem teszik lehetővé egyszerű felépítésű, előregyártható, minimális helyszíni szerelést igénylő, jó hatásfokú, megbízhatóan üzemeltethető, olcsó tisztítóberendezések létesítését.

Találmányunk célkitűzése egy olyan szennyvíztisztítási eljárás és berendezés kialakítása, mely lehetővé teszi a hagyományos eljárásokhoz és berendezésekhez viszo nyitva egyszerűbb, hatékonyabb, gazdaságosabb tisztítóeljárás és -berendezés kialakítását.

Találmányunk eljárás biológiailag bontható szerves anyagokat tartalmazó szennyvizek eleveniszapos biológiai tisztítására, melyre jellemző, hogy a nyers szennyvíz darabos anyagait — szükséges esetben — célszerűen 5—20 mm szemcseméret alá aprítjuk, megőröljük, majd legalább 10 m magas folyadékoszlop beállításával eleven iszap jelenlétében levegőztetjük. A kialakult szennyvízeleveniszap elegyet a folyadékoszlop felső részéről folyamatosan elvezetjük, majd - célszerűen a levegőztető gázt ebben eldiszpergálva — levegőztetésre ismét feladjuk a folyadékoszlop alsó részében. A szennyvíz-eleveniszap elegyet a folyadékoszlop alsó — célszerűen 1/6 - részéből folyamatosan elvezetjük, majd az eleveniszapot legalább a folyadékoszlop statikus nyomásának megfelelő nyomás mellett kiülepítjük. Az eleveniszapot — célszerűen folyamatosan - visszavezetjük a levegőztetéshez, a biológiai fölösiszapot pedig a rendszerből - célszerűen szakaszosan - eltávolítjuk. A tisztított szennyvíz nyomását csökkentjük és szükséges esetben fertőtlenítés után elvezetjük.

Az eljárásunk előnyös foganatosítási módja szerint a biológiai bontás sebessége sokszorosára növelhető, ha oxigénben dúsított levegőt vagy tiszta oxigént használunk a szennyvíz levegőztetéséhez.

További előnyös foganatosítási módnál a szennyvízeleveniszap elegyet tangenciálisan vezetjük a folyadékoszlop alsó végébe.

Szintén előnyös foganatosításra az jellemző, hogy a levegőztetésnél a szokásosnál lényegesen kisebb, max. 25 mm/s hidraulikus felfelé áramlási sebességet állítunk be, ezzel kedvezőbb lehetőséget teremtünk a vízben oldott oxigén bediffundálására a baktériumsejtekbe. A levegőztetésből a szennyvíz-eleveniszap elegyet max. 25 mm/s áramlási sebességgel vezetjük nyomás alatti ülepítésre. A cső hosszának megválasztásával biztosítjuk, hogy a tartózkodási idő a levegőztetés és az utóülepítés között legalább 1 perc legyen.

A levegőztetés alsó 1/6-ából elvezetett szennyvízeleveniszap elegy a levegőztetés alján kialakuló nyomásnak megfelelő oldott gázmennyiséget is tartalmaz. A hagyományos kialakítású ülepítéssei ellentétben az oldott gázokat nem levegőztetjük ki az utóülepítés bevezető szakaszában, hanem ezt elhagyjuk, illetve a fenti technológiai paraméterekkel lehatárolt átvezető szakasszal helyettesítjük, magát az utóülepítést pedig legalább a levegőztetés folyadékmennyisége által lehatárolt mértékű nyomás alá helyezzük, ezzel biztosítva, hogy a szennyvízben oldott gázbuborékok ne szabaduljanak fel, ne okozzák az iszap egy részének flotálását, s ezzel a tisztított szennyvíz lebegőanyag-tartalmának növekedését.

Találmányunk az eljárás megvalósítására szolgáló berendezés is, melyre jellemző, hogy a következő részekből áll:

— Kívánt esetben a szennyvíz darabos frakcióját aprító egység;

-szennyvízfeladószivattyú;

— legalább 10 m hasznos vízmélységű levegőztető tér;

— szennyvíz—eleveniszap-elvezető cső;

— recirkuláltató szivattyú;

— a levegőztető gáz bevitelét és - szükséges esetben diszpergálását végző gázbevezető berendezés;

184 535 — a levegőztető tér és utóülepítő közötti átvezető cső;

— legalább a levegőztető tér nyomásának megfelelő nyomású utóülepítő;

— a tisztított víz nyomását csökkentő egység;

— az iszapot az utóülepítőből a levegőztető térbe visszajuttató egység;

— fölösiszap-elvezető berendezés;

— kívánt esetben fertőtlenítőegység;

— szükséges esetben oxigénben dúsított levegőt vagy tiszta oxigént biztosító egység.

A berendezés előnyös kiviteli alakjánál a gázbevezető berendezés vízsugárszivattyú, amelynek szinttartó csöve van.

Szintén előnyös kiviteli alaknál az utóülepítőnek áramlásterelő lemezei vannak. Előnyösen ezek a lemezek egymással párhuzamosak, távolságuk egymástól 4—20 cm és a vízszinteshez 45—75°-os szög alatt hajlanak.

Eljárásunkat és berendezésünket arra a felismerésre alapozzuk, hogy:

a) A hagyományos eleveniszapos biológiai tisztítás sebessége nagymértékben növelhető, ha a levegőztető tér nyomásának növelésével a vízben oldott oxigén koncentrációját növeljük.

b) A biológiai tisztítás sebessége oxigénben dúsított levegő vagy tiszta oxigén alkalmazásával tovább növelhető.

c) A vízben oldott Oxigén baktériumsejtekbe történő diffúziója, s ezzel a biológiai tisztítás sebessége jelentősen növelhető, ha a szennyvíz—eleveniszap max. áramlási sebességét nem növeljük 25 mm/s fölé.

d) A fenti alacsony áramlási sebesség biztosítása, a biológiai élethez szükséges gáz bevitele és a gázbuborékok diszpergálása egy megfelelően kialakított gázbevezető berendezéssel, célszerűen vízsugárszivattyú segítségével egyszerűen megvalósítható.

e) Az utóülepítő nyomás alá helyezésével elérhető, hogy:

— a szennyvízben oldott gázok kilevegőztetésére nincs szükség, így a bevezető tér elhagyható, ezzel az utóülepítő mérete csökkenthető;

— a fel nem szabaduló gázbuborékok nem okozzák a lebegőanyag egy részének flotálódását, ezzel az elfolyó víz minősége jelentősen javítható;

— a vízben oldott oxigén eredményeként az iszap az utóülepítőben is aerob körülmények között van jelen, így elkerülhető az aerob enzimrendszerének károsodása, a biológiai tisztítás sebességének csökkenése.

A kidolgozott eljárás és berendezés előnyeit az alábbiakban foglaljuk össze:

1. A levegőztető tér nyomásának növelése eredményeként a biológiai bontás sebessége nagyobb, mint a hagyományos rendszereknél.

2. A levegőztető téren belül alkalmazott, a szokásosnál egy nagyságrenddel kisebb hidraulikus áramlási sebesség eredményeként az oldott oxigén diffúziója a vízből a sejtbe kedvezőbb körülmények között, gyorsabban megy végbe, mint a hagyományos rendszereknél.

3. A nagy vízmélység és a kedvező diffúziós sebesség eredményeként a bevitt oxigén hasznosulást hatásfoka a szokásos 10-15 % helyett 25-30 %.

4. Az oxigénbevitel nem igényel bonyolult felépítésű felületi levegőztetőket vagy kompresszort, adott esetben egyszerű szivattyúval megoldható.

5. Az utóülepítő nyomás alá helyezésének eredményeként a ki levegőztetést biztosító bevezető tér egyészen elhagyható. Ez egyrészt a berendezés méreteit már eleve jelentősen csökkenti, másrészt azt is eredményezi, hogy utóülepítőként lemezes ülepítő is alkalmazható, ami lehetővé teszi a szokásosnál 3-5-ször nagyobb felületi terhelés kialakítását, a berendezés méreteinek ilyen arányú csökkentését.

6. összességében: Azonos mennyiségű és minőségű nyers szennyvíz esetén a levegőztető tér térfogata a hagyományos fele, az utóülepítő térfogata a hagyományos egyötöde, az oxigénhasznosulás mértéke a hagyományos kétszerese, a berendezés területigénye a hagyományos negyede.

Az eljárás példakénti megvalósítási módját a Fig. 1 mutatja.

Az átcmelőaknából az 1 aprítóegységen keresztül a szennyvízfeladó 13 szivattyúval adagoljuk a tisztítandó szennyvizet a legalább 10 m hasznos vízmélységű 2 levegőztető térbe. A szennyvíz—eleveniszap elegyet a recirkuláltató 3 szivattyúval a 14 csövön keresztül vesszük el a 2 levegőztető tér felső részéből, s a 4 gázbevezető berendezésen, ez esetben sugárszivattyún keresztül vezetjük vissza a 2 levegőztető térbe. A baktériumok életműködéséhez szükséges oxigént az 5 szinttartó csövön keresztül vezetjük a 4 sugárszivattyúhoz.

A szennyvíz—eleveniszap elegyet az 1 perces tartózkodási időt és 20 mm/s áramlási sebességet biztosító átvezető 6 csövön keresztül vezetjük a 7 utóülepítőbe, ahol a szennyvizet és az eleveniszapot az egymástól 10 cm távolságra elhelyezett, a vízszintessel 65°-os szöget bezár árnmlásterclő 8 lemezek között választjuk külön. A lecsúszó iszapot az iszap 15 visszajuttató egységen keresztül vezetjük vissza a 2 levegőztető térbe. A fölösiszapot esetenként all elvezetőberendezésen keresztül szakaszosan vesszük el a 7 utóülepítő aljáról. A tisztított szennyvizet a 9 nyomáscsökkentő egységen és a 10 fertőtlenítő egységen keresztül vezetjük a befogadóba.

A példakénti megvalósítás során kommunális szennyvizet tisztítottunk. A levegőztető tér átmérője 1600 mm, teljes magassága 12 m volt. A tartózkodási idő a levegőztető térben 3-4 óra volt. A hengeres kialakítású utóülepítő átmérője 1600 mm, az utóülepítő térben elhelyezett, egymással párhuzamos lemezek távolsága 10 cm, hossza pedig 2 m volt. Az utóülepítő felületi terhelése elérte a 3 m³/m² h értéket.

A nyers szennyvíz és a tisztított víz minőségi paramétereit az alábbi táblázat mutatja:

	Nyers	Tisztított
Kémiai oxigénigény	530 mg/1	62 mg/1
Biológiai oxigénigény	280 mg/1	26 mg/1
Lcbegőanyag	170 mg/1	40 mg/1
Ammónia	32 mg/1	8 mg/1
Nitrát	1 mg/1	38 mg/I
összes foszfor	14 mg/1	5 mg/1

Az elvett fölösiszap koncentrációja 10-12 g/1, menynyisége a nyers szennyvíz 1,0-1,4 %-a volt.

Amennyiben a fenti berendezésben a baktériumok életműködéséhez szükséges oxigént levegő helyett 90 % O₂-tartalmú gázeleggyel biztosítottuk, a levegőztető tér3

184 535 ben biztosítandó tartózkodási időt — változatlan vízminőség mellett — 30—40 percre csökkenthettük. Egyidejűleg az elvett fölösiszap koncentrációja 12-15 g/I-re nőtt, mennyisége a nyers szennyvíz 0,5-0,6 %-ára csökkent. !

Claims (10)

1. - Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás biológiailag bontható szerves anyagokat tartalmazó szennyvizek eleveniszapos biológiai tiszti- T tására, azzal jellemezve, hogy a nyers szennyvíz darabos anyagait - szükséges esetben - célszerűen 5-20 mm szemcseméret alá aprítjuk, majd legalább 10 m magas folyadékoszlop beállításával eleveniszap jelenlétében levegőztetjük, a kialakuló szennyvíz-eleveniszap elegyet ¹ a folyadékoszlop felső részéről folyamatosan elvezetjük, és — célszerűen a levegőztető gázt ebben eldiszpergálva — levegőztetésre ismét feladjuk a folyadékoszlop alsó részében, a szennyvíz-eleveniszap elegyet a folyadékoszlop alsó - célszerűen 1/6 - részéből folyamatosan ² elevezetjük, az eleveniszapot legalább a levegőztető tér nyomásának megfelelő nyomás mellett kiülepítjük, az eleveniszapot — célszerűen folyamatosan — visszavezetjük levegőztetéshez, a biológiai fölösiszapot a rendszerből - célszerűen szakaszosan - eltávolítjuk, a tisztított < szennyvíz nyomását csökkentjük és szükséges esetbeni fertőtlenítés után elvezetjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a szennyvíz levegőztetéséhez oxigénben dúsított levegőt vagy tiszta oxigént hasz- nálunk.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a visszavezetett szennyvíz—eleveníszap elegyet tangenciálisan vezetjük a folyadékoszlop alsó részébe. 2
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a levegőztetés során a folyadékoszlopban legfeljebb 25 mm/s hidraulikus felfelé áramlási sebességet állítunk be.
5. 5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a szennyvíz-eleveniszap elegyet legfeljebb 25 mm/s sebességgel vezetjük nyomás alatti ülepítésre, s a levegőztetés és ülepítés között legalább 1 perces tartózkodási időt biztosítunk.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy ülepítés után az eleveniszapot a levegőztető gázzal együtt vezetjük vissza levegőztetésre.
7. 7. Berendezés az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás megvalósítására, azzal jellemezve, hogy - kívánt esetben a szennyvíz darabos anyagait aprító egységből (1) — továbbá szennyvízfeladó szivattyúból (13), legalább 10 m hasznos vízmélységű levegőztető térből (2), a szennyvíz—eleveniszap-elvezetö csőből (14), recirkuláltató szivattyúból (3), a levegőztető gáz bevitelét és — szükséges esetben — diszpergálását végző gázbevezető berendezésből (4), a levegőztető tér (2) és utóülepítő (7) közötti átvezetőcsőből (6), legalább a levegőztető tér (2) nyomásának megfelelő nyomású utóülepítőből (7), a tisztított víz nyomását csökkentő egységből (9), az iszapot az utóülepítőből (7) a levegőztető térbe (2) visszajuttató egységből (15), a fölösiszapot elevezető berendezésből (11), kívánt esetben fertőtlenítőegységből (10), valamint szükség esetén oxigénben dúsított levegőt vagy tiszta oxigént biztosító egységből (12) áll.
8. 8. A 7. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a gázbevezető berendezés (4) vízsugárszivattyú, amelynek szinttartó csöve (5) van.
9. 9. A 7. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az utóülepítőnek (7) áramlásterelő lemezei (8) vannak.
10. 10. A 9. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az áramlásterelő lemezek (8) egymással párhuzamosak, távolságuk egymástól 4-20 cm és a vízszinteshez 45-75 °-os szög alatt hajlanak.