Przedmiotem wynalazku jest sposób biologicz¬ nego oczyszczania scieków osadem czynnym. Ter¬ min „scieki" zawiera wszystkie typy materialów odpadowych domowych lub przemyslowych, roz¬ kladanych biologicznie, na przyklad zwykle od¬ pady domowe, scieki wytwarzane przez farmy, fabryki zywnosciowe i inne podobne zaklady.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadze¬ nie do biologicznego oczyszczania scieków osadem czynnym.Sposoby ogólnie stosowane w oczyszczaniu scie¬ ków polegaja na oczyszczaniu wstepnym metoda fizyczna taka, jak przepuszczanie przez sita, osa¬ dzanie dla usuniecia duzych bryl, oraz oczyszcza¬ niu zasadniczym metodami biologicznymi dla usu¬ niecia materialów organicznych. Niiniejszy wyna¬ lazek odnosi sie do oczyszczania typu zasadni¬ czego.Doplyw scieków w tym tak zwanym drugim stopniu oczyszczania w typowym wspólczesnym systemie oczyszczania zawiera substancje organi¬ czne o wzglednie niskiej koncentracji. Te "scieki sa oczyszczane w biologicznym procesie z uzy¬ ciem bakterii tlenowych, tzn. w procesie aktyw¬ nego filtrowania przesaczajacego lub wysoko ob¬ ciazonej biofiltracji, w którym to procesie sub¬ stancja organiczna styka sie z powietrzem i mi¬ kroorganizmami obecnymi w sciekach.Czesc substancji organicznej jest utleniona przez mikroorganizmy do dwutlenku wegla i wody z wy- 10 dzieleniem energii, druga grupa substancji jest przetwarzana na material porowaty. Material ten twiorzy czynny osad plynnego skladnika scieków w zbiornikach osadczych.Ilosc wytwarzanego czynnego osadu reprezen¬ tujacego duza czesc podstawowej substancji or¬ ganicznej w sciekach zalezy od kilku czynników, takich jak ltemperaitura, pH, wlasciwosci substan¬ cji organicznej i obecnosc pozywek mineralnych.Celem wiekszosci wspólczesnych systemów scie¬ kowych jest wytworzenie osadu czynnego, posia¬ dajacego dobra flokulacje i dobre wlasciwosci osadcze.Czynny osad podlega zwykle dalszym procesom 15 biologicznego oczyszczania w komorach fermenta¬ cyjnych, aby przeksztalcic go we wzglednie nie¬ czynny, ustabilizowany osad i poprawic warunki dla dalszego usuwania cieczy. Odbywa sie przy tym redukcja objetosci osadu w granicznych 20 przypadkach, kiedy fermentacja bakterii tleno¬ wych przemienia niektóre z organicznych poro¬ watych materialów w mieszanine gazów, zawie¬ rajaca zasadniczo metan i dwutlenek wegla. Usta¬ bilizowany osad moze byc rozpylony na ziemi 25 lub wpuszczany do morza albo tez po kilku dal¬ szych usunieciach cieczy spalony albo rozprowa¬ dzony jako sypki material.W systemach oczyszczania scieków obecnie w ogólnym uzyciu stosuje sie napowietrzanie scie- 3& ków, uzyskiwane poprzez nadmuchiwanie powie- 109 9743 109 974 4 trzem dolnych czesci duzych zbiorników, przez które przechodza scieki, lub tez poprzez napowie¬ trzanie powierzchniowe.Zwiekszone zapotrzebowania w polaczeniu z oczyszczaniem sródladowych dróg wodnych, ujsc rzek i wód przybrzeznych oraz ze zwiekszeniem potrzeb na odzyskiwanie wody do konsumpcji domowej i przemyslowej doprowadzily do posta¬ wienia zwiekszonych wymagan dla systemu oczy¬ szczania scieków.Nalezy sie równiez spodziewac wzrostu ilosci substancji organicznych w nastepnym dziesiecio¬ leciu, na przyklad biologicznego zapotrzebowania tletu (bzrrj w~ sticlraih domowych, z powodu za- geJzczanisT' ludnosci i i nowych metod w rozporza- dzlniu odpadami kuciermymi.Wielkosc absorpcji tlenu, która moze byc osiag¬ nieta przy uzyciu sposobów napowietrzania sto¬ sowanych" bbecnie~ w*~system oczyszczania scie¬ ków, jest jednakze mocno ograniczona.Obecnie systemy oczyszczania scieków moga byc tylko adaptowane aby uzyskac wyrazny wzrost w przeróbce scieków poprzez wzrost liczby i po¬ wierzchni zbiorników, w których odbywa sie na¬ powietrzanie, przez co zwieksza sie znacznie po¬ wierzchnia obszaru, wymagana dla systemu do oczyszczania scieków.Celem wynalazku jest zwiekszenie intensyw¬ nosci oczyszczania i zmniejszenie powierzchni ob¬ szaru wymaganego dja oczyszczania scieków przy danej pojemnosci.Sposób biologicznego oczyszczania scieków osa¬ dem czynnym, * polegajacy na wprowadzeniu scie¬ ków w krazenie w ukladzie zawierajacym strefe przeplywu opadowego i strefe przeplywu wzno¬ szacego, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze laczy sie (bezposrednio dolne zakonczenie strefy przeplywu opadowego i strefy przeplywu wznoszacego, tworzac strefe zamknieta, zas górne zakonczenia tych stref laczy sie poprzez strefe odlaczania gazu, a nastepnie przepuszcza sie scie¬ ki w dól w strefie przeplywu opadowego podczas wprowadzania do tej strefy gazu zawierajacego wodny tlen, przy czym predkosc przeplywu scie¬ ków ku dolowi w strefie przeplywu opadowego jest przynajmniej wystarczajaca do porywania zasadniczo calego gazu, tak ze przeplywa on wspólpradowo z przeplywajacymi w dól sciekami, po czym zasadniczo calosc scieków doplywaja¬ cych do dolnego konca strefy przeplywu opadom wego wprowadza sie bezposrednio na dno strefy przeplywu wznoszacego i przepuszcza sie scieki w góre tej strefy do strefy odlaczania gazu, gdzie gaz zostaje oddeielony ze scieków, które nastep¬ nie zawraca sie ze strefy odlaczania gazu do strefy przeplywu opadowego przy jednoczesnym odprowadzaniu napowietrzonej czesci scieku z ukladu krazenia, przy czym sredni czas pobytu scieku krazacego w tym ,ukladzie wynosi przy¬ najmniej 15 minut.Korzystnie sposób ten zawiera etap, w którym scieki podciaga sie w góre ze strefy odlaczania gazu do nisikocisnieniowego obszaru w górnej czesci strefy przeplywu opadowego, gdzie znaj¬ duja sie one pod cisnieniem nizszym niz atmo¬ sferyczne, zas podczas przepuszczania scieków przez ten obszar niskocisnieniowy do scieków do¬ prowadzany jest gaz, zawierajacy wodny tlen.W sposobie wedlug wynalazku korzystnie sto- 5 suje sie strefe przeplywu opadowego i strefe przeplywu wznoszacego, z których kazda siega w glab ziemi na odleglosc przynajmniej 40 me¬ trów. Gaz zawierajacy wolny tlen wtryskuje sie do strefy przeplywu wznoszacego i strefy prze¬ plywu opadowego w miejscach zasadniczo jedna¬ kowego cisnienia hydrostatycznego, przy czym ca¬ la lub glówna porcje gazu wtryskuje sie po¬ czatkowo do strefy przeplywu wznoszacego, gdy predkosc scieków w strefie przeplywu opadowe¬ go wynosi mniej niz 1 metr/sekunde, zas gdy predkosc scieków w tej strefie wynosi ponad 1 metr/sekunde, to cala lub glówna porcje gazu wtryskuje sie do strefy przeplywu opadowego.Gaz zawierajacy wolny tlen wtryskuje sie do strefy przeplywu wznoszacego i strefy przeplywu opadowego w miejscu znajdujacym sie pomiedzy 0,1 a 0,4 ich dlugosci ponizej poziomu scieków w strefie oddzielania gazu i ponad 30 metrów ponizej poziomu scieków.Do wtryskiwania gazu do strefy przeplywu wznoszacego i strefy przeplywu opadowego ko¬ rzystnie stosuje sie te sama sprezarke.Predkosc scieków w strefie przeplywu wznosza¬ cego ma wynosic przynajmniej 0,5 metra/sekunde.Korzystnie stosuje sie strefe przeplywu opado¬ wego, siegajaca ponad poziom scieków w strefie oddzielania gazu na odleglosc od 3 do 9 metrów.Do wywolywania krazenia scieków w ukladzie korzystnie stosuje sie elementy mechaniczne lub tez krazenie scieków w ukladzie wywoluje sie przez wtryskiwanie gazu zawierajacego wolny tlen do strefy przeplywu wznoszacego w miejscu znaj¬ dujacym sie na poziomie od 0,1 do 0,4 calkowitej dlugosci tej strefy ponizej poziomu scieków w strefie oddzielania gazu.Urzadzenie do biologicznego oczyszczania scieków osadem czynnym, zawierajace przewód opadowy i przewód wznoszacy, wedlug wynalazku cha¬ rakteryzuje sie tym, ze dolne konce przewodu opadowego i przewodu wznoszacego sa bezpo¬ srednio polaczone tworzac strefe zamknieta, zas górne konce tych przewodów sa polaczone po¬ przez basen dla oddzielania gazu zawartego w sciekach, przez co tworzy sie uklad krazenia scie¬ ków, w którym to ukladzie znajduje sie otwór wprowadzania scieków i otwór odprowadzania oczyszczonych scieków, przy czym do przewodu opadowego sa podlaczone elementy doprowadza¬ jace gaz, zas wymienione wyzej czesci ukladu maja takie wymiary, ze uklad ten moze osiagac duzy stopien krazenia scieków, a ponadto urza¬ dzenie posiada elementy do wywolywania kraze¬ nia w ukladzie scieków z predkoscia przeplywu w dól scieków w przewodzie opadowym, wystar¬ czajaca do pochwycenia zasadniczo calej ilosci gazu, podawanego przez elementy doprowadzajace gaz przez plynace ku dolowi scieki i do przenie¬ sienia zasadniczo calosci scieków wraz z roz¬ puszczonym lub pochwyconym gazem do przewo¬ du wznoszacego i basenu, gdzie scieki doprowa- 15 20 25 30 35 40 45 50 55109 5 dzome przez otwór wprowadzania scieków sa pod¬ dawane krazeniu w tym ukladzie, az uzyska sie wystarczajace oczyszczenie, zandm scieka zostana odprowadzone przez atwór odprowadzania oczysz¬ czonych scieków.Górna czesc przewodu opadowego jest podla¬ czona do rury, siegajacej w góre od wnetrza ba¬ senu, a ponadto urzadzenie posiada elementy do wywolywania krazenia scieków z basenu do rury oraz elementy dostarczajace gaz zawierajacy wol- 10 ny tlen do górnej czesci przewodu opadowego w miejscu, gdzie scieki przeplywajace w dól prze¬ wodu opadowego sa pod cisnieniem nizszym niz atmosferyczne.Przewód wznoszacy i przewód opadowy ko- w rzystnie sa umieszczone wewnatrz pojedynczej konstrukcji zewnetrznej. Te konstrukcje zewnetrz¬ na stanowi szyb, wchodzacy w glab zdemi na od¬ leglosc przynajmniej 40 metrów ponizej basenu.Urzadzenie wedlug wynalazku posiada rozpry- 20 skiwacze do wtryskiwania gazu zawierajacego wolny tlen do przewodu wznoszacego i do prze¬ wodu opadowego iw miejscach o zasadniczo jed¬ nakowym cisnieniu hydrostatycznym oraz zawo¬ ry regulujace proporcje gazu wtryskiwanego do 25 przewodu wznoszacego i przewodu opadowego.Rozpryskiwacze te sa umieszczone w polozeniu od 0,1 dó 0,4 calkowitej dlugosci przewodu wzno¬ szacego i przewodu opadowego ponizej poziomu scieków w basenie i na wysokosci, znajdujacej so sie ponad 30 metrów ponizej poziomu scieków.Rozpryskiwacze sa umieszczone w przewodzie wznoszacym i w przewodzie opadowym i sa pod¬ laczone do tej samej sprezarki. Przewód opado¬ wy korzystnie siega ponad poziom scieków w w basenie na odleglosc 3 do 9 metrów. Urzadzenie wedlug wynalazku moze posiadac elementy me¬ chaniczne do wywolywania krazenia scieków. U- rzadzenie moze posiadac rozpryskiwacz do wtry¬ skiwania gazu do przewodu wznoszacego, umie- 4° szczony w tym przewodzie wznoszacym w polo¬ zeniu od 0,1 do 0,4 calkowitej dlugosci przewo¬ du wznoszacego ponizej poziomu scieków w ba¬ senie.Wynalazek moze byc odpowiednio wykorzy- « stany przy etapach napowietrzenia i fermentacji w drugim stopniu oczyszczania scieków. Wyna¬ lazek jest najlepiej wykorzystany w obu etapach jednoczesnie.Przewód opadowy i przewód wznoszacy moga 50 miec dowolny ksztalt przekroju poprzecznego, na przyklad kolowy lub pólkolowy. Moga byc umie¬ szczone oddzielnie lub w jednej konstrukcji, naj¬ lepiej cylindrycznej, podzielonej wewnetrznie przegroda lub przegrodami albo z przewodem 55 opadowym, uksztaltowanym w formie rury we^ wnatrz rury nosnej, z zewnetrzna przestrzenia tworzaca przewód wznoszacy.Wedlug wynalazku jest mozliwa duza rózno¬ rodnosc ukladów geometrycznych. Uklad moze w zawierac wiele przewodów wznoszacych i opado¬ wych, na przyklad dwa przewody opadowe po¬ laczone z pojedynczym przewodem wznoszacym, wszystkie umiejscowione w tej samej oddzielnej konstrukcji. «6 6 Po oczyszczeniu wstepnym scieki doprowadza sie odpowiednio do basenu, w którym zachodzi wydzielanie sie gazów w czasie prowadzenia spo¬ sobu wedlug wynalazku. Przewód opadowy i wznoszacy wychodza ponizej poziomu podstawy basenu. Kiedy basen jest usytuowany przy lub ponizej poziomu ziemi, wówczas konstrukcje no¬ sna zawierajaca przewód wznoszacy i opadowy stanowi szyb, najlepiej cylindryczny, wchodzacy w ziemie. Szyb •wchodzi w ziemie zewnetrznie wzgledem basenu, ale najlepiej ponizej basenu, z górnymi koncami przewodów wznoszacych i opa¬ dowych otwartymi na basen.W niektórych urzadzeniach wedlug wynalazku przewód opadowy wchodzi. powyzej poziomu scie¬ ków w basenie. W takich przykladach jednakze przewód opadowy wychodzi w wiekszej czesci swojej dlugosci ponizej poziomu basenu. Wtedy górny koniec przewodu opadowego laczy sie po¬ przez rure ze sciekami w basenie.Uklad siega odpowiednio przynajmniej 40 me¬ trów pionowo ponizej poziomu cieczy w basenie, ale najlepiej 80 lub wiecej, zwlaszcza 150^250 metrów. ogólna efektywna powierzchnia przekroju po¬ przecznego przewodu lub przewodów wznoszacych przekracza odpowiadajaca powierzchnie przewodu lub przewodów opadowych. Odpowiednio stosu¬ nek ogólnej efektywnej powierzchni przekroju przewodu lub przewodów wznoszacych do odpo¬ wiadajacej powierzchni przewodu lub przewodów opadowych miesci sie w zakresie 1:1 do 2:1.Dla • wywolania krazenia scieków w ukladzie stosuje sie odpowiednie elementy, przy czym ko¬ rzystne jest wstrzykiwanie tlenu lub gazu zawie¬ rajacego tlen.W wybranym przykladzie wykonania wynalaz¬ ku sa wprowadzone elementy do wstrzykiwania gazu tlenowego, najlepiej powietrza, zarówno do przewodu opadowego jak i wznoszacego. Korzyst¬ ne jest, jesli wstrzykiwanie, tlenu lub gazu za¬ wierajacego tlen ma miejsce w polozeniach o jed¬ nakowym cisnieniu hydrostatycznym.* Dlatego tez, kiedy górna czesc przewodu wznoszacego bedzie posiadala wieksza ilosc pecherzyków gazu niz górna czesc przewodu opadowego, który bedzie zawieral malo lub wcale gazu, wówczas poloze¬ nie wstrzykiwania gazu do przewodu wznoszace¬ go bedzie usytuowane nieco nizej w stosunku do przewodu opadowego.W praktyce jednak wystarcza, jesli wstrzyki¬ wanie gazu do obu komór dokonuje sie w tej sa¬ mej odleglosci ponizej poziomu scieków w base¬ nie.Gaz do obu pozycji wstrzyzkiwania moze byc dostarczany przy uzyciu tej samej sprezarki, a ilosci wstrzyknietego gazu do przewodu wznosza-, cego i opadowego sa sterowane zaworami. Gaz taki jak tlen lub powietrze, jest najkorzystniej wtryskiwany do obu komór w polozeniu miedzy 0,1 do 0,4 ich calej dlugosci,ponizej poziomu scie¬ ków w basenie, na przyklad 15 do 100 metrów ponizej tego poziomu, jesli system rozciaga sie 15 do 250 metrów ponizej poziomu.Optymalne wstrzykiwanie gazu ma miejsce w109 974 polozeniu ponad 30 metrów ponizej poziomu scie¬ ków w basenie. Kiedy zadziala urzadzenie do oczyszczania scieków, wówczas calosc lub wiek¬ szosc gazu zawierajacego tlen zostaje wstrzyfarrie- ta do przewodu wznoszacego, powodujac dziala- 5 nie górnej sekcji jako pompy powietrznej. Kiedy mija poczatkowy okires pracy urzadzenia i scieki kraza zadowalajaco z odpowiednia predkoscia tzn. przynajmniej 1 m/sek w przewodzie opado¬ wym, wówczas moze byc znacznie zwiekszona M ilosc gazu, który jest dostarczany do przewodu opadowego, najlepiej az do 50V«, zanim caly gaz nie zostanie dostarczony do przewodu opadowe¬ go.Sposób wedlug wynalazku moze nastepnie byc « stosowany do pracy ciaglej pod tym warunkiem, ze ilosci gazu wstrzykiwanego do komór moga róznic sie nieco, jesli warunki sie zmieniaja, aby sterowac krazeniem scieków. Kiedy praca w tym sposobie oczyszczania scieków jest miarowa po 2« poczatkowym okresie pracy, wówczas pecherzyki gazu wstrzykniete do przewodu opadowego prze¬ chodza gwaltownie w dól przez krazace scieki do poziomów wyzszych cisnien, a ich rozmiar zmniej¬ szasie. v 25 Ostatecznie w nizszych, gleboko zanurzonych poziomach urzadzenia pecherzyki sa calkowicie absorbowane przez scieki. Kiedy scieki podnosza sie w przewodzie wznoszacym, wówczas pecherzy¬ ki najpierw pojawiaja sie wtórnie, a potem 30 zwiekszaja wymiary. Dlatego tez górna czesc przewodu wznoszacego powyzej poziomu wstrzy¬ kiwania gazu do przewodu opadowego bedzie za¬ wierala wiecej gazu niz górna czesc przewodu opadowego i bedzie kontynuowac funkcje pompy x powietrznej, nawet jesli caly gaz lub tylko jego czesc zostala wstrzyknieta do przewodu opadowe¬ go.Odkad zaczal sie obieg scieków, i wstrzykniete pecherzyki gazu przesuwaja sie w dól w odpo- 40 wiedniej ilosci, w danym przykladzie ponad 1 m/ /sek, to efekt wstrzykniecia gazu do przewodu opadowego sumuje sie z efektem dowolnego ga¬ zu wstrzyknietego do przewodu opadowego, two¬ rzac róznice w cisnieniu miedzy górnymi czescia- 45 mi komór.Kiedy,scieki kraza równo w ukladzie, wówczas najkorzystniejsza ich predkosc w przewodzie opa¬ dowym jest zawarta miedzy 1,2 do 2 V m/sek.Predkosc w przewodzie wznoszacym jest najko- *° rzystniejsza przynajmniej przy 0,5 m/sek, cze¬ sciowo przy 1,0 do 1,5 m/sek. Podczas oczyszcza¬ nia sposobem wedlug wynalazku scieki kraza w systemie wielokrotnie, zas jeden pelny obieg trwa 2 do 6 minut w zaleznosci od wymiarów syste- 55 mu. Caly czas trwania oczyszczania sposobem wedlug wyriaiazku jest uzailezniony od tego, czy oczyszczanie odbywa sie poprzez etap napowie¬ trzania czy tez etap fermentacji W pierwszym przypadku okres obiegu scieków w prowadzi sie zazwyczaj 174 do 4 godzin, podczas gdy w drugim dluzej, mianowicie 2 do 30 dni w zaleznosci od predkosci scieków dostarczanych do urzadzenia.Kiedy sposób wedlug wynalazku jest stosowa- ** ny zarówno jaiko etap napowietrzania jak i etap fermentacja drugiego stopnia oczyszczania, wów¬ czas obie jednostki procesu oczyszczania moga stanowic konstrukcje laczna, przy czym powin¬ ny byc jednak oddzielone od siebie przegroda, skonstruowana w taki spasób, jak przy ograni¬ czaniu przeplywu ciepla niJadzy dwiema czescia¬ mi, na przyklad przegroda segmentowa lub sta¬ lowa, zawierajaca wewnetrzna powloke izolacyj¬ na. Górna czesc przegrody moze byc" skonstruo¬ wana z materialu przewodzacego cieplo, na przy¬ klad ze stali albo stali z drazonymi przegroda¬ mi, zawierajacymi wode do przenoszenia ciepla wytwarzanego podczas etapu fermentacji do eta¬ pu napowietrzania. Poziom wody moze sie róz¬ nic, aby sterowac iloscia przekazywanego ciepla.Przedmioty stale, niepodlegajace procesowi o- czyszczania, takie jak kamienie, kawalki metalu i tym podobne, pojawiaja sie w sciekach przy¬ padkowo i moga ewentualnie opózniac oczyszcza¬ nie wedlug wynalazku, jesli nie zostana usunie¬ te. Dlatego tez korzystne jest utworzenie prze¬ strzeni w dolnym koncu ukladu, gdzie moga zbie¬ rac sie tego rodzaju przedmioty, na przyklad specjalnej komory, która moze miec dolny ko¬ niec uksztaltowany stozkowo lub pólkoliscie.Elementy urzadzenia, na przyklad rury zanu¬ rzeniowe albo rury, które moga miec rózne sred¬ nice, rozciagajace sie wzdluz szybu do wglebienia ponizej hydraulicznego poziomu scieków, moga byc zakladane dla stalego ailbo okresowego usu¬ wania przedmiotów, które nagromadzily sie w tej przestrzeni. Sposób wedlug wynalazku moze naj¬ korzystniej byc stosowany przy przewodzie wzno¬ szacym i opadajacym, które wchodza do ziemi w glebokim szybie, posiadajacym na przyklad betonowa wykladzine, tworzaca zewnetrzna scia¬ ne czyibu. Szyb moze byc wykonany konwencjo¬ nalnymi metodami, jak wiercenie swidrem ziem¬ nym. Wykladzina szybu moze byc w zaleznosci od potrzeb odporna na przecieki.Wynalazek nie ogranicza sie do elementów za¬ silania gazem i wywolywania obiegu scieków opi¬ sanych powyzej w polaczeniu z wybrana kon¬ strukcja, poniewaz mozna zastosowac równiez in¬ ne elementy zasilania gazem i wywolywania obie¬ gu scieków.W alternatywnym wykonaniu wynalazku spo¬ sób oczyszczania scieków obejmuje etap, w któ¬ rym scieki poddaje sie krazeniu od basenu po¬ przez uklad zawierajacy przewód opadowy pola¬ czony w górnej czesci z rura, a w dolnej czesci z przewodem wznoszacym, którego górna czesc jest polaczona z basenem, przy czym scieki kraza w góre od basenu poprzez rure do obszaru niskie¬ go cisnienia w górnej czesci przewiodu opadowe¬ go, gdzie panuje cisnienie nizsze od atmosferycz¬ nego, zas tlen lub gaz zawierajacy tlen wprowa¬ dza sie do scieków, gdy przechodza one przez obszar niskiego cisnienia.Urzadzenie wedlug alternatywnego rozwiazania zawiera przewód opadowy i wznoszacy, polaczone w dolnych czesciach, górna czesc przewodu wzno¬ szacego, polaczona z basenem, górna czesc prze¬ wodu opadowego polaczona z rura odchodzaca w109 974 9 10 20 / 30 góre od basenu, elementy do powodowania kra¬ zenia scieków od basenu poprzez rura i elementy doprowadzajace gaz zawierajacy tlen do górnej czesci przewodu opadowego w punkcie, gdzie scie¬ ki przechodzace przez przewód opadowy znajduja * sie pod cisnieniem nizszym od atmosferycznego.W tym alternatywnym rozwiazaniu urzadzenia górny koniec przewodu opadowego wychodzi po¬ nad poziom scieków w basenie, najlepiej na od¬ leglosc od 3 do 9 metrów pionowo i nastepnie *• zagina sie w dól, tworzac rure, której otwarty koniec jest zanurzony w sciekach w basenie (rura i górny koniec przewodu opadowego tworza od¬ wrócone U).W urzadzeniu moze byc zastosowany dowolny 15 element przenoszacy scieki do góry do rury i wy¬ muszajacy krazenie ich w ukladzie.Przyklady odpowiednich elementów wywoluja¬ cych krazenie scieków obejmuja sruiby napedowe, pompy osiowe, osiowe turbiny i dysze wtrysku¬ jace tlen lub gaz zawierajacy tlen do przewodu wznoszacego. W tym ostatnim przypadku gaz za¬ wierajacy tlen jest odpowiednio wtryskiwany do przewodu wznoszacego w polozeniu miedzy 0,1 i 0,4 calej dlugosci przewodu wznoszacego poni¬ zej poziomu scieków w basenie, to znaczy 15 do 1000 metrów ponizej poziomu scieków w basenie.Powoduje to dzialanie górnej sekcji przewodu wznoszacego jako pompy powietrznej.Ilosc gazu wtryskiwana do przewodu wznosza cego jest okreslona przez glebokosc punktu wtry¬ skiwania, predkosc krazenia scieków i ilosc gazu dostarczanego do przewodu opadowego. W tym rozwiazaniu, jesli jako zródlo cyrkulacji stosuje x sie wtryskiwanie gazu tlenowego, wówczas ilosc gazu dostarczana do przewodu wznoszacego jest zwykle wieksza niz ilosc gazu dostarczana do przewodu opadowego.W alternatywnym rozwiazaniu wynalazku ele- 40 menty zasilajace gazem sa odpowiednio usytuo¬ wane w przewodzie opadowym na wysokosci rze¬ du 1 do 6 metrów, zwlaszcza 2 do 5 metrów powyzej powierzchni scieków w basenie, zas gaz zawierajacy tlen dostaje sie do krazacych scie- 45 ków, poniewaz cisnienie wewnatrz przewodu opa¬ dowego w tym punkcie jest nizsze niz atmosfe¬ ryczne. Elementy zasilania gazem na przyklad od¬ powiednio jedna lub kilka plasko uksztaltowa¬ nych rur, z których kazda posiada boczne otwory, 80 moga przewodzic gaz poprzecznie do krazacych scieków. Korzystnie, otwory wytwarzaja peche¬ rzyki o poczaitkowej srednicy rzedu 2 do 8 mm, przenoszone dalej w dól przez krazace scieki.Wynalazek umozliwia osiagniecie korzystniej- 55 szegp skladu mieszaniny pod wzgledem zawartosci tlenu w gazie napowietrzajacym, wprowadzanym do krazacych scieków.Wynalazek umozliwia równiez uzyskiwanie wy¬ dajnej absoribcji tlenu do ' scieków. Wydajnosc w zwieksza sie o 959/o dla gazu dostarczanego do przewodu opadowego w uprzywilejowanych przy¬ padkach, kiedy wtryskuje sie powietrze do prze¬ wodu wznoszacego, aby spowodowac krazenie gdy zajdzie juz pewna absorpcja z tego strumienia « powietrznego, uzupelniajaca absoribcje gazu wtry¬ skiwanego do przewodu opadowego.Dzieki wynalazkowi uzyskuje sie osWzednosci powierzchni obszaru wymaganego dla ukladu oczyszczania scieków, poniewaz jest mniej ogra¬ niczen 00 do obciazenia BOD, którym mozna od¬ powiednio manipulowac w systemie, niz w przy¬ padku konwencjonalnych ukladów. Dzieki zmniej¬ szonemu obszarowi mozna latwo obudowac uklad, sterowac upustem gazów oraz uatrakcyjnic wy¬ glad urzadzenia.W istniejacych zakladach oczyszczania scieków, stosujacych proces czynnego osadu w formie na¬ powietrzanych zbiorników albo basenów, wielko¬ sci przeplywu sa do 0,1 kg 02/godz/m3 cieczy.Stosujac sposób i urzadzenie wedlug wynalazku wielkosc przeplywu wzrasta az dziesieciokrotnie z powodu czynnika, który jest uzalezniony nie tylko od wymagan procesu ale równiez od cech ukladu, dajac przeplyw 1 kg Oj/h/m3. Jednakze w wielu zastosowaniach oczekuje sie wzrostu je¬ dynie dwu* lub trzykrotnego. _ Wynalazek jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia schematycznie uklad oczyszczania scieków, fig. la — schematycznie altennatywny uklad przedstawiony na fig. 1, fig. 2 i 3 — dwie po¬ stacie wykonania urzadzenia do oczyszczania scie¬ ków zgodnie z korzystna konstrukcja wedlug wy¬ nalazku, w przekroju, fig. 4 i 5— dwie nastepne postacie wykonania urzadzenia do oczyszczania scieków zgodnie z konstrukcja alternatywna, w przekroju, fiig. 6 — inna postac wykonania urza¬ dzenia do oczyszczania scieków, w którym dwie jednostki oczyszezaimicze sa zbudowane jako po¬ jedyncze konstrukcje, przy czym szczególy kazdej jednostki sa pominiete, fig. 7a, 7ib, 7c, 7d, 7e, 7f.— alternatywne ukladu przewodów wznoszacych i opadowych, zastosowanych w urzadzeniu wedlug wynalazku.W wykonaniu sposobu pokazanym na fig. 1 su¬ rowe scieki wchodzace do ukladu podlegaja naj¬ pierw przepuszczeniu przez sito maseracji we wstepnym stopniu oczyszczania 11. W stopniu tym ze scieków sa usuwane duze lub geste i nie po¬ ruszajace sie ciala stale, przesuwane wzdluz stru¬ mienia scieków, takie jak martwe ciala zwierzat, butelki, kartony i podobne przedmioty.Wplywajace surowe scieki przechodza potem przez kanal 5 do pierwotnego zbiornika osadowe¬ go 1, w którym czeisc, mianowicie okolo 70*/o za¬ wiesin stalych osadza sie jako surowy osad i prze¬ chodzi bezposrednio do fermentatora 4 przez ka¬ nal ie.Scieki zawierajace pozostale zawiesiny stale kie¬ ruje sie do systemu czynnego osadu 2 i do od¬ powiedniej aparatury, gdzie sie je napowietrza i poddaje cyrkulacji. W systemie czynnego osadu 2 scieki bezposrednio kontaktuje sie z powietrzem i mikroorganizmami, co powoduje wydzielanie sie C02 i dalszego osadu. Czynny osad kieruje sie do zbiornika osadowego 3, w którym usuwa sie ciecz przez kanal 8 dla trzeciego etapu oczysz¬ czania albo dla rozladowania systemu. Czynny osad usuwa sie ze zbiornika osadowego 3 przez109 974 li 12 kanal 6 i zawraca do systemu czynnego osadu 2 przez kanal 9, natomiast czesc stanowiaca nad¬ miar wprowadza sie do fermetnatora 4. Fermen- tator 4 jest korzystnie urzadzeniem wedlug wy¬ nalazku, w którym krazy i jest napowietrzany nadmiar osadu czynnego lacznie z surowym osa¬ dem zbiornika pierwotnego osadu 1, przez co zmniejsza sie znacznie poczatkowa ilosc laczonych osadów i pozostawia sie wzglednie nieczynny osad, który zostaje oprózniony przez kanal 7. Sta¬ bilizowany osad jest ostatecznie rozdysponowany w odpowiedni sposób, na przyklad moze byc pod¬ dawany dalszym etapom osadzania lub filtracji (nie pokazanym na rysunku), przy czym jakie¬ kolwiek usuwane scieki sa zawracane do syste¬ mu czynnego osadu 2.W wykonaniu sposobu wedlug wynalazku po¬ kazanym na fig. la pierwotne osadzanie osadu jest wyeliminowane bez wzgledu na istnienie ma¬ gazynu buforowego 26. Nastepnie system czynne¬ go osadu 2 przyjmuje caly naplyw scieków po wykonaniu wszystkich normalnych operacji przy wplywie scieków. Rozpryskiiwacze 16 i 17 sa umieszczone odpowiednio w przewodzie opado¬ wym 14 i przewodzie wznoszacym 15 i sa pola¬ czone ze sprezarka 18. Przeplyw gazu do prze¬ wodu wznoszacego 15 i przewodu opadowego 14 jest sterowany odpowiednio zaworami 19 i 20.Praca zaworów 19 i 20 jest sterowana aktywato¬ rem 21, który jest polaczony z przyrzadem 22, mierzacym predkosc przeplywu i ustawionym w kierunku górnego konca przewodu opadowego 14.Kiedy urzadzenie pokazane na fig. 2 jest sto¬ sowane jako system czynnego osadu 2 pokazanego na fig. 1, wówczas scieki z pierwotnego zbiorni¬ ka osadowego 1 wchodza do basenu 13 przez ka¬ nal (nie pokazany na fig. 2), otwierajacy sie do basenu w punkcie otwartego górnego konca prze¬ wodu opadowego 14, a scieki z osadem czynnym wyplywaja z basenu przez drugi kanal (nie po¬ kazany na fig, 2), otwierajacy sie na zewnatrz basenu 13 w punkcie ponizej poziomu cieczy B—B, umiejscowionym w pewnej odleglosci od kanalu wlotowego, a nastepnie przechodza do zbiornika osadowego 3.Urzadzenie przedstawione na fig. 2 rozpoczyna proces przez wtorysniecie powietrza ze sprezarki 13, calkowicie lub czesciowo do przewodu wzno¬ szacego 15. Kiedy ciecz wypelnia basen 13 do poziomu B^B, wówczas zawór 19 jest otwarty, a zawrót 20 jest calkowicie lub czesciowo zamknie¬ ty. Powoduje to zadzialanie górnej czesci prze¬ wodu wznoszacego 15 jako pompy powietrznej i krazenie scieków w ukladzie w kierunku poka¬ zanym strzalkami na fig. 2. Kiedy predkosc prze¬ plywu mierzona przez przyrzad 22 osiaga okres* lona wstepnie minimalna wartosc, wówczas akty¬ wator 21 powoduje calkowite lub czesciowe za¬ mkniecie zaworu 19 i otwarcie zaworu 20. Po¬ zadane jest, aby otwieranie zaworu 20 i zamy¬ kanie zaworu 19 mialo miejsce w warunkach, kiedy wzrasta predkosc scieków w przewodzie opadowym 14.Kiedy uklad pracuje równomiernie, wówczas cale powietrze hilb ijego czesc tjest wstrzykiwana do przewodu opadowego 14. s Przeplyw scieków w ukladzie moze byc regulowany przez zmiane ilosci powietrza wstrzykiwanego do przewodu wznoszacego 15, a przewód opadowy 16 powi¬ nien zmieniac warunki pracy przy dowolnej przy¬ czynie.To sterowanie moze byc oczywiscie przeprowa¬ dzane recznie przez operatorów Ukladu, jednakze wygodniej jest stosowac automatyczne sterowa¬ nie przy pomocy aktywatora 21 i przyrzadu 22, mierzacego predkosc przeplywu.Fig. 3 pokazuje alternatywna i korzystna postac , urzadzenia wedlug wynalazku. W tym urzadzeniu przewód wznoszacy 15 i przewód opadowy 14 sa zawarte w pojedynczym naczyniu, podzielonym przegroda 23 i siegaja do szybu ponizej podsta¬ wy basenu 13.Przewód opadowy 14 wychodzi ponizej dolnego konca przegrody 23, lufo alternatywnie dolna czesc przegrody 23 jest perforowana, aby pozwolic na polaczenie dolnych konców przewodu opadowego 14 i przewodu wznoszacego 15. Aby otrzymac odpowiedni przeplyw w basenie 13, górny koniec 24 przewodu opadowego 14 wychodzi powyzej podstawy basenu, a ponadto wprowadza sie ele¬ menty do kierowania przeplywem 25. W dwóch postaciach urzadzenia wedlug wynalaaku poka¬ zanego na fig. 4 i 5, dwa przedzialy, mianowicie przewód wznoszacy 15 i przewód opadowy 14, wychodza w dól przez podstawe basenu 13, usy¬ tuowanego na poziomie ziemi (A—A na rysunku) do szybu ponizej. Te dwa przedzialy sa polaczo¬ ne dolnymi koncami przez otwory 27, przedsta¬ wione na fig. 4 i szczeline miedzy dolnym kon¬ cem przewodu opadowego 14 a dolnym koncem przewodu wznoszacego 15,, przedstawiona na fig. 5.Przewód opadowy 14 wychodzi powyzej pod¬ stawy, a jego górny koniec jest polaczony z rura 23, która rozciaga sie pionowo w dól, tworzac z górnym koncem przewodu opadowego 14 sekcje o ksztalcie odwróconego U. Kiedy urzadzenie jest w trakcie pracy, w6wczas otwarty koniec odga¬ lezienia 29 rury 28 znajduje sie ponizej poziomu B—B scieków, zawartych w basenie 13. Krazenie scieków jest wymuszane przez odpowiednio nape¬ dzana silnikiem srube 30, umieszczona w odgale¬ zieniu 29 rury 28 w urzadzeniu przedstawionym na fig. 4 i przez gaz zawierajacy tlen, wtryskiwa¬ ny przez rozpryskiwacz 31 do przewodu wznosza¬ cego 15 pokazanego na fig. 5.Zgodnie z fig. 5, gaz jest wstrzykiwany do prze¬ wodu wznoszacego 15 przy uzyciu sprezarki 32.W urzadzeniu przedstawionym na fig. 4 i 5 gaz zawierajacy tlen, na przyklad powietrze, jest wpuszczany górnym koncem przewodu opadowe¬ go 14 przez rure 33, która posiada elementy do regulacji ilosci wlatujacego powietrza.Gdy górny koniec przewodu opadowego 14 i ru¬ ra 28 wypelniona sciekiem, tworza sekcje o ksztal¬ cie U, (powietrze usuniete z przewodu opadowe¬ go 14 przy uzyciu pompy prózniowej), a basen 13 jest wypelniony do poziomu B^B, wówczas jest wprowadzana w dzialanie sruba albo jest wtry¬ skiwany gaz do przewodu 15 przez rozpryskiwacz 31, zas scieki z basenu 13 przechodza przez rure 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6013 109 974 14 28 do przewodu opadowego 14, a nastepnie przez przewód wznoszacy 15 z powrotem do basenu 13.W urzadzeniu pokazanym na fig. 6, fermentator 34 i uklad czynnego osadu 35 sa wlaczone w jed¬ na jednostke, podzielona przegroda 36. Sekcja 37 przegrody 36 pnzy górnym koncu ma otwory i za¬ wiera wode, której poziom jesit sterowany przez obieg pompy. Tego rodzaju uklad sluzy do prze¬ noszenia ciepla wytwarzanego w fermentaitorze 34 do ukladu czynnego osadu 35. Uklad przewodów wznoszacych i opadowych moze byc dowolny, z warunkiem, aby spelnial wymagania. Rozmaite odipowiiednie uklady sa pokazane na fig. 7a, 7b, 7c, 7d, 7e i 7f, gdzie przewody opadowe sa ozna¬ czone przez 14 a przewody wznoszace jako 15.Zastrzezenia patentowe 1. ' Sposób biologicznego oczyszczania scieków osadem czynnym, polegajacy na wprowadzaniu scieków w krazenie w ukladzie zawierajacym strefe przeplywu opadowego i strefe przeplywu wznoszacego, znamienny tym, ze laczy sie bezpo¬ srednio dolne zakonczenia strefy przeplywu opa¬ dowego i strefy przeplywu wznoszacego, tworzac strefe zamknieta, zas górne zakonczenia tych stref laczy sie poprzez strefa odlaczania gazu, nastep¬ nie przepuszcza sie scieki w dól w strefie prze¬ plywu opadowego podczas wprowadzania do tej strefy gazu zawierajacego wolny tlen, przy czym .predkosc przeplywu scieków ku dolowi w strefie przeplywu opadowego jest przyniaijnmiej wystar¬ czajaca do porywania zasadniczo calego gazu tak, ze przeplywa on wspólpradowo z przeplywajacy¬ mi w dól sciekami, po czym zasadniczo calosc scieków doplywajacych do dolnego konca strefy przeplywu opadowego wprowadza sie bezposred¬ nio na dno strefy przeplywu wznoszacego i prze¬ puszcza sie scieki w góre tej strefy do strefy od¬ laczania gazu, gdzie gaz zostaje oddzielony ze scieków, które nastepnie zawraca sie ze strefy odlaczania gazu do strefa przeplywu opadowego przy jednoczesnym odprowadzaniu napowietrzonej czesci scieku z ukladu krazenia, przy czym sred¬ ni czas pobytu scieku krazacego w tym ukladzie wynosi przynajmniej 15 minut. 2. sposób' wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera etap w którym scieki podciaga sie w góre ze strefy odlaczania gazu do niskocisnienio- wego obszaru w górnej czesci strefy przeplywu opadowego, gdzie znajduja sie pod cisnieniem niz¬ szym niz atmosferyczne, zas podczas przepuszcza¬ nia scieków przez ten obszar niskocisnieniowy do scieków doprowadzany jest gaz zawierajacy wolny tlen. . V 3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze stosuje sie strefe przeplywu opadowego i strefe przeplywu wznoszacego, z których kazda siega w gilalb ziemi na odleglosc przynajmniej 40 metrów. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wtryskuje sie gaz zawierajacy wolny tlen do stre¬ fy przeplywu wznoszacego i strefy przeplywu opa¬ dowego w miejscach zasadniczo jednakowego cis¬ nienia hydrostatycznego, przy czym cala lub glów¬ na porcje gazu wtryskujje sie poczatkowo do stre¬ fy przeplywu wznoszacego, gdy predkosc scieków w strefie przeplywu opadowego wynosi mniej niz 1 metr/sekunde, zas gdy predkosc scieków w tej strefie wynosi ponad 1 metr/sekunde, to cala lub glówna porcje gazu wtryskuje sie do strefy prze¬ plywu opadowego. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, ze gaz zawierajacy wolny tlen wtryskuje sie do strefy przeplywu wznoszacego i strefy prze¬ plywu opadowego w miejscu znajdujacym sie po¬ miedzy 0,1 a 0,4 ich dlugosci ponizej poziomu scieków w strefie oddzielania gazu. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze gaz wtryskuje sie w miejscu znajdujacym sie ponad 30 metrów ponizej poziomu scieków. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2 albo 4 alibo 6, znamienny tym, ze do wtryskiwania gazu do stre¬ fy przeplywu wznoszacego i strefy przeplywu opa¬ dowego stosuje sie te sama sprezarke. 8. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2 albo 4 albo 6, znamienny tym, ze predkosc scieków w strefie przeplywu wznoszacego wynosi przynajmniej 0,5 metra/sekunde. 9. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie strefe przeplywu opadowego, siegajaca ponad poziom scieków w strefie oddzielania gazu na odleglosc od 3 do 9 metrów. 10. Sposób wedlug zastrz. 2 albo 9, znamienny tym, ze do wywolywania krazenia scieków w ukladzie stosuje sie elementy mechaniczne. 11. Sposób wedlug zastrz. 2 albo 9, znamienny tym, ze krazenie scieków w ukladzie wywoluje sie przez wtryskiwanie gazu zawierajacego wolny tlen do strefy przeplywu wznoszacego w miejscu znajdujacym sie na poziomie od 0,1 do 0,4 calko¬ witej dlugosci tej strefy ponizej poziomu scieków w strefie oddzielania gazu. 12. Urzadzenie do biologicznego oczyszczania scieków osadem czynnym, zawierajace przewód opadowy i przewód wznoszacy, znamienne tym, ze dolne konce przewodu opadowego (14) i przewodu wznoszacego (15) sa bezposrednio polaczone two¬ rzac strefe zamknieta, zas górne konce tych prze¬ wodów (14, 15) sa polaczone poprzez basen (13) dla oddzielania gazu zawartego w sciekach, przez co tworzy sie uklad krazenia scieków, w którym to ukladzie znajduje sie otwór wprowadzania scie¬ ków i otwór odprowadzania oczyszczonych scie¬ ków, przy czym do przewodu opadowego (14) sa podlaczone elementy (16, 18) doprowadzajace gaz, zas wymienione wyzej czesci ukladu maja takie wymiary, ze uklad ten moze osiagac duzy sto¬ pien krazenia scieków, a ponadto urzadzenie po¬ siada elementy do wywolywania krazenia w ukla¬ dzie scieków z predkoscia przeplywu w dól scie¬ ków w przewodzie opadowym (14), wystarczajaca do pochwycenia zasadniczo calej ilosci gazu poda¬ wanego przez elementy doprowadzajace gaz (16, 18) przez plynace ku dolowi scieki i do przeniesie¬ nia zasadniczo calosci scieków wraz z rozpusz¬ czonym lub pochwyconym gazem do przewodu wznoszacego (15) i basenu (13), gdzie scieki do¬ prowadzane przez otwór wprowadzania scieków sa poddawane krazeniu w tym ukladzie, az uzyska 10 15 20 25 90 95 40 45 50 55 60109 974 D J—A • l l V l l l l M ^^ l l I H I l HTTT N EaJ.- V \ \ \ V \-TTT -30 v\uuvvvu^uu^^^v Eig;A- ^»"i1 109 974 IL 34- .37 KNV wv W^^vN ^35 Fjg_£..Rgjfc R3^b.BgJz Fiq.7e. Eig^Tf: Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 27/81 Cena 45 zl PL