Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urza¬ dzenie do obróbki cieczy w celu oddzielenia gazu od cieczy podczas oczyszczania scieków, to jest wody zawierajacej biologicznie odpadkowe sub¬ stancje w postaci rozpuszczonej badz w postaci zawiesiny, wlaczajac w to wszelkiego rodzaju bio¬ logiczne odpady gospodarstwa domowego i prze¬ myslu, na przyklad zwyczajne odpady gospo¬ darstw domowych i scieki produkowane przez gospodarstwa rolne, fabryki spozywcze oraz po¬ zostale przemysly wytwarzajace tego typu odpady.W procesie uzdatniania szlamu dla obróbki scie¬ ków, scieki po pierwszym etapie, majacym na ce¬ lu usuniecie grubszych i ciezszych zanieczysz¬ czen, poddawane sa obróbce, podczas której sa cyrkulowane i napowietrzane tak, ze zanieczysz¬ czajace materialy usuwa sie lub przetwarza na szlam mozliwy do rozkladu w procesie biologicz¬ nym prowadzonym po dalszej obróbce majacej na celu oddzielenie zanieczyszczen stalych od scie¬ ków. Wstepna obróbka przez cyrkulacje i napo¬ wietrzanie moze byc prowadzona poza mieszalni¬ kiem lub korzystniej, w urzadzeniu przedstawio¬ nym w opisie patentowym W. Brytanii nr 1473665.Po przeprowadzeniu napowietrzania w wymienio¬ nym naczyniu lub w glebokim mieszalniku, wazne jest by powietrze wprowadzone do scieków w czasie napowietrzania i bedace calkowicie lub czesciowo rozpuszczone w sciekach, zostalo nastep¬ nie wystarczajaco oddzielone od scieków, gdyz 10 w przeciwnym przypadku stopien wykorzystania osadnika bylby bardzo niski, a scieki odlotowe za¬ wieralyby zbyt duza ilosc zawieszonych cial sta¬ lych. Uklady mechaniczne, takie jak mieszadla dla oddzielenia powietrza zawieszonego w sciekach, nie zawsze sa odpowiednie ze wzgledu na to, ze obejmuja swoim dzialaniem jedynie powietrze roz¬ proszone w cieczy w postaci pecherzyków, a nie powietrze rozpuszczone w sciekach.Wynalazek dotyczy nowego urzadzenia do bio¬ logicznej obróbki scieków, (okreslonych powyzej) zawierajacego zbiornik utleniajacy zasilany ga¬ zem zawierajacym tlen, oraz osadnik posiadajacy urzadzenie do rozlacznego usuwania z niego cial 15 stalych i cieczy, które zawiera ekstraktor gazu posiadajacy instalacje do obnizania w nim cis¬ nienia ponizej cisnienia atmosferycznego i pola¬ czenie ze zbiornikiem utleniajacym i osadnikiem w takim ukladzie, ze scieki ze zbiornika utlenia¬ jacego przechodza przez ekstraktor gazu przed wejsciem do osadnika.Sposób stosowania urzadzenia wedlug wynalazku równiez moze polegac na tym, ze w sposobie bio¬ logicznej obróbki scieków (okreslonych powyzej) zawierajacym etap utleniania, w którym gaz za¬ wierajacy tlen jest dostarczany do scieków, po czym nastepuje dalsza obróbka scieków po etapie utleniania, wlacza sie etap ekstrakcji gazu do dalszej, po etapie utleniania, obróbki scieków, przy czym w tym etapie ekstrakcji gazu cisnienie na 20 25 30 114 233114233 3 powierzchni scieków w ekstraktorze obniza sie po¬ nizej cisnienia atmosferycznego, w zakresie wys¬ tarczajacym do uwolnienia calej ilosci gazu rozpu¬ szczonej badz zbarbotowanej w sciekach.W tym opisie jako gaz zawierajacy tlen rozu¬ miemy tlen lub dowolna mieszanine gazowa taka jak zawierajace tlen powietrze.W etapie ekstrakcyjnym gazu, cisnienie na po¬ wierzchni scieków korzystnie obniza sie o taka wartosc, ze co najmniej glówna ilosc gazu roz¬ puszczonego lub zbarbotowanego w sciekach moze by£ z nich uwolniona. Srodkiem stosowanym do zmniejszania cisnienia jest pompa prózniowa. Cis¬ nienie absolutne stosowane na powierzchni scie¬ ków w ekstraktorze obniza sie do wartosci 0,4«10*Pa lub mniejszej; na przyklad w niektórych przypadkach moze byc zmniejszone do 0,3»10BPa, a w innych do 0,1'lO^a.W razie potrzeby, miedzy zbiornikiem utlenia¬ jacym i ekstraktorem gazu mozna umiescic zbior¬ nik flotacyjny.Dalsza obróbka obejmuje sposób, w którym gazy rozpuszczone w cieczy ekstraktuje sie, po czym nastepuje proces oczyszczania cieczy przez osa¬ dzenie zawieszonych w niej cial stalych; ewentu¬ alnie dalsza obróbka wedlug wynalazku obejmuje równiez etap lub stadium, w którym czesc stalej zawiesiny oddziela sie przez flotacje. Wszystkie te etapy czy stadia procesu zostaly pokazane na fig. 2 w zalaczonych rysunkach (które ponizej opisano szczególowo). Mozna zauwazyc na fig. 2, ze caly strumien cieczy poddawanej obróbce prze¬ chodzi przez etap czy stadium ekstrakcji gazu, podczas gdy czesc lub calosc strumienia cieczy ewentualnie przechodzi przez etap czy stadium flo¬ tacji, który jest w przeciwpradzie w stosunku do etapu ekstrakcji gazu, nastepnie zas nastepuje etap lub stadium osadzania.Sposób ten jest przystosowany; w szczególnosci do oczyszczania scieków po etapie utleniania, w zwiazku z tym opisano go szczególowo w warun¬ kach takiego wykorzystania. Ewentualnie, po po¬ czatkowej obróbce biologicznej przez napowietrza¬ nie i cyrkulacje scieków, scieki poddawane sa flotacji, równiez w konwencjonalnych zbiornikach flotacyjnych, jak pokazano na zalaczonych rysun¬ kach, lub gdy napowietrzanie odbywa sie w zbiorniku opisanym w opisie patentowym W. Bry¬ tanii nr 1473305. Dzialanie flotacyjne oddziela co najmniej czesc pozostalych substancji stalych o- becnych w sciekach na tym etapie, a oddzielone substancje sa zawracane do etapu napowietrzania.Ekstraktor gazu jest umieszczony miedzy stapem flotacji i znajdujacym sie za nim osadnikiem, w którym substancje stale sa oddzielane przez sedy¬ mentacje od cijeczy.Bfcatraktor posiada korzystnie budowe podwyz- se3na, w postaci kolumny, wiezy lub wysokiego zbiornika, podzielonych wewnatrz na mniejsze seg¬ menty i posiadajacych na wierzcholku przestrzen lub komore, w której powyzej poziomu cieczy wypelniona jest gazem lub para. Komora ta jest podlaczona do pompy prózniowej. Konstrukcje ta¬ ka dalej okresla sie jako wieze, jednakze okres- 4 lenie to nie wprowadza zadnego ograniczenia dla urzadzenia wedlug wynalazku.Wieza jest wewnetrznie podzielona na prze¬ dzialy lub kanaly przeplywu wstepujacego i zste- 5 pujacego. Praca pompy prózniowej powoduje za¬ ssanie scieków w kierunku ku górze kanalu prze¬ plywu wstepujacego, w czasie którego przejscia rozpuszczone gazy wydostaja sie z roztworu, a powstale przy tym pecherze uwalniaja sie ze scie- 10 ków komory gazowej w górnej czesci wiezy, a mieszanina gaz-para odpompowywana przez pom¬ pe prózniowa. Odpowietrzone scieki splywaja ka¬ nalami przeplywu zstepujacego i przechodza do nastepnego etapu obróbki jakim jest osadnik. Wy- 15 sokosci kanalów przeplywu wstepujacego i zstepu¬ jacego w wiezy ponizej powierzchni swobodnej cieczy w komorze o zmniejszonym cisnieniu, sa okreslone znanymi prawami fizyki uwzgledniaja¬ cymi sily hydrostatyczne oraz stopien róznic po- 20 zadany dla uzyskania efektywnego odgazowania.Korzystne jest, zgodnie z wykonanymi doswiadcze¬ niami zastosowania przedstawionego wynalazku, gdy ciecz poddaje sie dzialaniu obnizonego cis¬ nienia wynoszacego nie wiecej niz 0,4«10*Pa cis- 25 nienia absolutnego, a w niektórych przypadkach korzystne jest by cisnienie absolutne wynosilo 0,3-105Pa a nawet 0,1'lOSPa. Odpowiadajaca wyso¬ kosc slupa scieków wymagana do uzyskania ko¬ niecznego zmniejszenia cisnienia bedzie wynosila so w przyblizeniu Od 6—9 m. Zmiany tych wysokosci moga byc wykorzystane w szczególnym przypadku, przy niskim cisnieniu barometrycznym, na przy¬ klad jesli urzadzenie zgodne z wynalazkiem bedzie zainstalowane na duzej wysokosci. Korzystnie, ka- 35 nal przeplywu wstepujacego posiada odcinek w swoim górnym koncu o mniejszej powierzchni prze¬ kroju poprzecznego niz pozostala czesc kanalu.Dlugosc tego odcinka jest korzystnie wieksza lub równa wewnetrznej srednicy ekstraktora gazu. W 40 kanale przeplywu zstepujacego, korzystny bedzie odpowiednio odcinek o wiekszej powierzchni prze¬ kroju poprzecznego w górnym koncu, w którym szybkosc przeplywu cieczzy bedzie nizsza, to jest mniejsza lub równa 0,1 m/sek. Ekstraktor gazu 45 jest korzystnie zaprojektowany tak, ze szybkosc przeplywu cieczy w górze kanalu wstepujacego jest nie wieksza od 0,3 m/sek, a korzystnie okolo 0,1 m/sek. Komora o obnizonym cisnieniu ponad poziomem cieczy jest korzystnie rozwinieta co naj- 50 mniej 1,5 m dalej w góre, przeznaczona dla prze¬ strzeni, z której lekka piana moze byc usuwana, na przyklad za pomoca strumienia rozpylonej cie¬ czy.We wszystkich przypadkach, gdzie nie ma ogra- 55 niczenia pod wzgledem warunków ekonomicznych na wysokosc wiezy, korzystne jest by komora prózniowa byla rozciagnieta co najmniej na wy¬ sokosc 10.5 m powyzej powierzchni swobodnej cieczy w zbiorniku poprzedzajacym i nastepujaym eo za wieza ekstrakcyjna gazu (to jest separator ga¬ zu, zbiornik flotacyjny i osadnik 3) dzieki czemu jest niemozliwe podciagniecie przez pompe próz¬ niowa cieczy w góre, do szczytu komory próznio¬ wej. 65 Wynalazek znacznie polepsza charakterystyke114 233 5 6 sedymentacyjna stalych substancji w koncowym zbiorniku sedymentacyjnym czy osadniku.Wynalazek jest zilustrowany zalaczonymi ry¬ sunkami na których: Figura 1 przedstawia schemat urzadzenia na¬ powietrzajacego, za którym umieszczony jest kon¬ wencjonalny dwustopniowy uklad rozdzielania po napowietrzeniu, skladajacym sie z jednostki flo¬ tacyjnej i zbiornika sedymentacyjnego.Figura 2 przedstawia schemat urzadzenia na¬ powietrzajacego za którym umieszczony jest trój¬ stopniowy system obróbki i rozdzielania, W któ¬ rego sklad wchodzi jednostka flotacyjna, ekstrak- tor gazu wedlug przedstawionego wynalazku i zbiornik sedymentacyjny.Figura 3 przedstawia schemat urzadzenia do od¬ gazowywania wchodzacego w sklad ukladu na Fig. 2.Figuro 4 przedstawia schemat alternatywnej po¬ staci urzadzenia wedlug przedstawionego wyna¬ lazku.Na figurze 1 za urzadzeniem do wstepnego na¬ powietrzania 1 umieszczony dwustopniowy uklad obejmujacy zbiornik flotacyjny 2 i zbiornik se¬ dymentacyjny lub osadnik 3. Do urzadzenia na¬ powietrzajacego 1, scieki dochodza po wstepnej obróbce (w okladzie nie pokazanym na rysunku) przez rure 4 i cyrkuluje, jak zaznaczono strzal¬ kami na rysunku, wokól przewodu opadowego 5, przewodu wznoszacego pionowego 6, który jest otwarty do separatora gazu *I. Z separatora 7 scieki przechodz^ rura 8 do flotacyjnego zbiornt ka 2, w którym stale zanieczyszczenia wznosza sie na powierzchnie cieczy i sa zawracane przez uklad zgarniajacy 9, jak zaznaczono strzalka, do separatora 7. Ciecz opuszcza zbiornik flotacyjny 2 przez rure 10 i wchodzi do zbiornika sedymenta¬ cyjnego lub osadnika 3, w którym wszystkie po¬ zostale czesci stale opadaja na dno. Ciecz jest usuwana z osadnika 3 przez rure nie pokazana na rysunku. Zawiesina stalych czesci osadzonych na dnie osadnika 3 opada w dól rura 11 do rury 12, gdzie jest rozdzielana, czesciowo zawracana do urzadzenia napowietrzajacego 1 i czesciowo wy¬ prowadzana z ukladu jako szlam odpadowy, od¬ plywem 13.Uklad pokazany na Fig. 2 rózni sie od poka¬ zanego na Fig. 1 tym, ze uklad odgazowujacy wedlug wynalazku jest wstawiony przed osadni¬ kiem 3, to jest w czesci wzdluz rury 10. Zbiornik flotacyjny 2 moze byc bocznikowany przejsciem scieków rura bocznikujaca 19. To odgazowujace urzadzenie, pokazane w wiekszej skali na Fig. 3, jest wysoka kolumna czy kanalem lub zbiornikiem 14, podzielonym w wiekszej czesci swojej wyso¬ kosci przez przegrode 15, która jest rozciagnieta od podstawy zbiornika 14 do poziomu ponizej po¬ ziomu cieczy A-A w zbiorniku 14. Górny koniec zbiornika 14 jest polaczony przez czesc 16 z pompa prózniowa (nie pokazana na rysunku).Zbiornik 14 jest praktycznie podzielony na. dwie komory, ciecz jest wprowadzana w góre kanalem wstepujacego przeplywu 17 i splywa w dól kana¬ lem 18. Gaz rozpuszczony w cieczy wydostaje sie podczas wznoszenia sie cieczy na skutek nizszego cisnienia hydrostatycznego wywolanego praca pómjjy prózniowej i opuszcza zbiornik 14 przez element 16. Odgazowana ciecz przechodzi przez komore odplywowa 18 do osadnika 3.Przyklad zastosowania na Fig. 3 pokazuje przy¬ blizony poziom A-A scieków w wiezy podczas, gdy cisnienie absolutne na powierzchni scieków zostalo obnizone do powiedzmy, 0;1 bara co mozna osiagnac przy zastosowaniu dwustopniowej pom¬ py. Jesli tym nie mniej cisnienie absolutne jest obnizone w mniejszym stopniu, powiedzmy do 0,3 bara* jednostópniowa pOnipa bedzie prawdopodob¬ nie wystarczajaca, a poziom scieków mozna bedzie zilustrowac liniami przerywanymi X-X, X-Y, scieki w kanale przeplywu wstepujacego 17 do¬ siegaja tuz powyzej przegrody 15, a scieki w ka¬ nale przeplywu zstepujacego 18, siegaja jedynie okolo 1 m nizej. Rezultatem tego jest efekt róz¬ nicy poziomu wynikajacy z przeplywu scieków z katta-lu 17 ponad przegroda 15 do kanalu 18, który wywoluje uwolnienie sie powietrza ze scieków. Ko¬ rzystne jest umieszczenie przegród lub podobnych elementów rozbijajacych opadajace scieki, pomie¬ dzy górna czescia kanalu przeplywu zstepujacego 18 i powierzchnia sdieków w nim zawartych.W obu wariantach przedstawionych na Fig. 3, doplyw scieków do wiezy moze byc calkowicie odmienni i w zwiazku z tym szybkosc wyplywu gazu bedzie równiez zmieniac sie w sposób znal¬ ezny. W takich warunkach pompa prózniowa musi byc przystosowana do maksymalnej wymaganej szybkosci uwalniania sie gazu. Dla wymaganej szybkosci uwalnianego gazu mniejszej od maki simum, dla utrzymania stalej wartosci cisnienia na powierzchni scieków, korzystne jest doprowa¬ dzenie do ukladu dodatkowego gazu. Dodatkowy gaz moze byc doprowadzony do ukladu w do¬ wolnym punkcie, przed pompa prózniowa, ale ko¬ rzystnie w punkcie 20 lub w poblizu podstawy ka¬ nalu 17 przeplywu wstepujacego, w celu polacze¬ nia go z gazem rozpuszczonym w sciekach.Na figurze 4 pokazano postac alternatywna u- rzadzenia odgazowujacego w stosunku do poka¬ zanego na Fig. 2 i 3. W tej alternatywnej postaci, kanal przeplywu zstepujacego 18 jest umieszczony wspólosiowo w centrum zbiornika 14 i otoczony jest kanalem przeplywu wstepnego 17. W swojej dolnej czesci kanal przeplywu zstepujacego 18 jest wygiety pod katem prostym, tworzac fajke przez która ciecz opuszcza urzadzenie odgazowujace i przechodzi do osadnika 3. (Bedzie zrozumiale, ze rozwiazanie na Fig. 4 moze zostac odwrócone w tym znaczeniu, ze kanal przeplywu wstepujacego 17 moze pelnic role kanalu przeplywu zstepuja¬ cego, a kanal przeplywu zstepujacego 18 role ka¬ nalu przeplywu wystepujacego, jedynie przez przy¬ laczenie kanalu 18 do zbiornika flotacyjnego, a kanalu 17 do osadnika, zamiast jak pokazano, oraz zmniejszenie zamiast powiekszenia powierzchni przekroju poprzecznego wierzcholka kanalu 18.Takie odwrócone ustawienie moze byc korzystniej¬ sze w przypadku gdy cisnienie absolutne na po¬ wierzchni scieków jest zmniejszone do okolo 0,3-105Pa).W zbiorniku 14, w postaci pokazanej na Fig. 4, 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60114 233 7 8 poziom cieczy A-A jest pokryty przez warstwe piany do poziomu B-B. Przerywane linie C-C i D-D przedstawiaja odpowiednio dolna i górna granice poziomu cieczy A-A. Jak w urzadzeniu pokazanym na Fig. 3, gaz uchodzi z urzadzenia pokazanego na Fig. 4 przez czesc 16, bedac wy¬ ciagany w góre przez pompe prózniowa (nie po¬ kazana na rysunku). W obu postaciach zbiornika 14 górna czesc kanalu przplywu zstepujacego 18 posiada wieksza powierzchnie przekroju poprzecz¬ nego od dolnej czesci zz odpowiednim zmniejsze¬ niem powierzchni przekroju poprzecznego górnej czesci kanalu przeplywu wstepujacego 17.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do biologicznej obróbki scieków za¬ wierajace zbiornik utleniajacy zasilany gazem za¬ wierajacym tlen i osadnik z aparatem do rozlacz¬ nego usuwania z niego cial stalych i cieczy, zna¬ mienny tym, ze ekstraktor gazu polaczony jest z instalacja do obnizania cisnienia ponizej cisnienia atmosferycznego, a ponadto polaczony jest ze zbior¬ nikiem utleniajacym i osadnikiem w taki sposób, ze scieki ze zbiornika utleniajacego przechodza przez ekstraktor gazu przed wejsciem do osad¬ nika. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ektraktor gazu zawiera kanal przeplywu wste¬ pujacego dla scieków, przechodzacych w górnej czesci do kanalu przeplywu zstepujacego, ponadto górne czesci obu kanalów stykaja sie ze soba oraz z zamknieta gazowa komora polaczona z insta¬ lacja do obnizania cisnienia na powierzchni scie¬ ków w ekstraktorze gazu ponizej cisnienia atmos¬ ferycznego i do usuwania z komory gazowej obec¬ nej tam, ponad poziomem scieków, mieszaniny gazowej obecnej tam, ponad poziomem scieków, mieszaniny gaz-para. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze instalacja do obnizania cisnienia na powierzchni scieków w ekstraktorze gazu stanowi pompe próz¬ niowa pszystosowana do zmniejszania cisnienia absolutnego do wartosci 0,4'10BPa lub mniejszej. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze zawiera pompe prózniowa przystosowana do obnizania cisnienia do* takiej wartosci, ze szybkosc przeplywu scieków w kierunku ku górze kanalu przeplywu wstepujacego, jest nie wieksza od 0,3 m/sek. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze posiada element do doprowadzania dodatkowego gazu do ekstraktora gazu, w celu utrzymania sta¬ lej wartosci zmniejszonego cisnienia. 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w elistraktorze górna czesc kanalu przeplywu wstepujacego posiada mniejszy przekrój poprzecz¬ ny od czesci dolnej, natomiast górna czesc kanalu przeplywu zstepujacego na przekrój poprzeczny wiekszy od czesci dolnej. 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kanal przeplywu wstepujacego i zstepujacego utworzone sa przez wewnetrzna przegrode w ekstraktorze gazu, i wyciagnieta w góre od jego podstawy, oraz ze kanaly lacza sie ze soba jedy¬ nie u»szczytu przegrody. 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kanal przeplywu wstepujacego i zstepujacego utworzone sa przez wewnetrzna, umieszczona wspólosiowo w ekstraktorze rure, przy czym wne¬ trze rury tworzy jeden z kanalów, a otaczajaca pierscieniowa przestrzen tworzy kanal drugi, na¬ tomiast oba kanaly sa polaczone ze soba jedynie w górnej czesci rury. 10 15 20 25 30114 233 Fig.1. 4 Z # 3 /O J114 233 8- D 17- /& FigA.B r-r jy c Y* -/7 1 =3 Bltk 210/82 105 egz. A4 Cena 100 zl PL