Przedmiotem wynalazku jest sposób mieszania i natleniania scieków i urzadzenie do miesza¬ nia 1 natleniania scieków umozliwiajace prowadzenie tych dwóch procesów ze zróznicowana in¬ tensywnoscia. Rozwiazanie wedlug wynalazku jest przeznaczone do biologicznego oczyszczania scieków, ale takze moze znalezc zastosowanie w technologii uzdatniania wody.Znane sa sposoby mieszania i napowietrzania scieków poddawanych biologicznemu oczyszcza¬ niu metoda osadu czynnego. Do zbiornika oczyszczalni wprowadzane sa scieki, którym nadaje sie wymuszony kierunek przeplywu, a w czasie przeplywu scieków w komorach zbiornika wprowadza sie powietrze celem natleniania i mieszania scieków. Mieszanie i napowietrzanie scieków jest pro¬ wadzone najczesciej za pomoca mechanicznych urzadzen powierzchniowych z których mozna wyróznió urzadzenia o pionowej osi obrotu konstruowane w formie turbin, oraz rotory o poziomej osi ob¬ rotu konstruowane w formie szczotek lub walców napowietrzajacych. W systemie oczyszczania Carrousel w zbiorniku stosowane sa przegrody 1 scianki kierujace, a zainstalowane obrotowe mieszadla napowietrzajace wymuszaja obiegowy przeplyw scieków.Wszystkie znane powierzchniowe urzadzenia mieszajace wykazuja najgorsza intensywnosc mie¬ szania w strefie przydennej gdzie zageszczenie biomasy stwarza najwieksze zapotrzebowanie tlenu i wymaga najskuteczniejszego mieszania. Wystepuje tu takze trudnosc uzyskiwania plynnej regulacji i róznicowania intensywnosci mieszania wzgledem intensywnosci natleniania scieków w komorach. Zwiekszenie intensywnosci mieszania urzadzen powierzchniowych powoduje rozbryzgi scieków w wyniku czego nastepuje emitowanie aerozoli 1 bakterii do atmosfery, co przy silniej¬ szych wiatrach stwarza zagrozenie sanitarne o znacznym zasiegu. Dotychczasowe rozwiazania urzadzen wymuszaja projektowanie zbiorników o ograniczonej szerokosci 1 glebokosci co jest uwarunkowane wielkoscia zasiegu oddzialywania wirujacych urzadzen mieszajacych i napowietrza¬ jacych.2 138 908 Znane sa równiez urzadzenia mieszajace i napowietrzajace sprezonym powietrzem konstruo¬ wane jako zanurzone stacjonarne napowietrzacze. Urzadzenia te wywoluja nierównomierne miesza¬ nie i natlenianie scieków - czesc scieków w poblizu rusztów nadmiernie cyrkuluje przyspiesza¬ jac ucieczke sprezonego powietrza, natomiast pozostale scieki sa mieszane i natleniane z re¬ guly w stopniu niewystarczajacym. W urzadzeniach tych funkcje mieszania i natleniania sa rów¬ niez nierozlaczne. Znane sa takze rozwiazania,które stanowia polaczenie systemów o urzadze¬ niach powierzchniowych z systemami wglebnego napowietrzania sprezonym powietrzem. Rozwiazania te jednakze nie eliminuja wszystkich niedogodnosci, natomiast powiekszaja ilosc urzadzen i mechanizmów wymagajacych zwiekszonej obslugi, a w rezultacie powoduja utrudnienie w eksplo¬ atacji.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urzadzenia do mieszania i natleniania opar¬ tego na hydraulicznym wymuszaniu kierunku przeplywu scieków przy jednoczesnym hydraulicznym mieszaniu calej zawartosci komór i miejscowym przemieszaniu osadów dennych oraz wprowadzaniu sterowanego natleniania scieków.Zgodnie z wynalazkiem do zbiornika uksztaltowanego w formie dowolnej petli lub labiryntu wprowadza sie scieki, którym nadaje sie zmienne predkosci przeplywu. Predkosc naplywowa V1 scieków przeplywajacych w kierunku poziomym zwieksza sie stopniowo do predkosci V2 oraz zmie¬ nia sie kierunek przeplywu scieków z poziomego na ukosny, a nastepnie z ukosnego na pionowy lub zblizony do pionowego. Równoczesnie zwieksza sie stopniowo predkosc y^ do V3» która to predkosc V- uzyskuje sie przez regulowane dozowanie czesci sprezonego powietrza i zmniejsze¬ nie powierzchni przekroju przeplywu, a nastepnie kierunek przeplywu pionowy lub zblizony do pionowego zmienia sie 2 powrotem na kierunek ukosny i dalej na poziomy, przy czym zmienia sie takze predkosc przeplywu cieczy na V-, która jest zblizona do predkosci Y1. Pozostala czesc sprezonego powietrza pochodzaca z tego samego zródla dostarcza sie do jednego lub kilku natleniaczy rozstawionych wedlug potrzeb wynikajacych z zapotrzebowania tlenu przez oczysz¬ czane scieki, przy czyn inna czesc tlenu wprowadza sie w przypadku prowadzenia fazy biosorp- cji, inna ilosc przy osadzie nitryfikujacym, a jeszcze inna jezeli zamierza sie przeprowa¬ dzac denitryfikacje scieków* Zwiekszony doplyw ilosci powietrza zwiekszajacy predkosc V- powoduje proporcjonalne zwie¬ kszenie predkosci V-, V1 i 7^, a w konsekwencji przyspieszenie procesu mieszania w calej komo¬ rze i przemieszania jej zawartosci przydennej. Predkosc V1 i V. dostosowuje sie do aktualnych potrzeb technologicznych wynikajacych przede wszystkim z wlasciwosci sedymentacyjnych bedacej w obiegu biomasy. Zwiekszona ilosc doprowadzonego powietrza do natleniaczy powoduje zwieksze¬ nie zawartosci tlenu w przeplywajacych sciekach z predkoscia V- nad natleniaczami i zwieksze¬ nie intensywnosci dodatkowego przemieszania soieków w strefie natleniania.Urzadzenie do mieszania 1 natleniania scieków realizuje sposób wedlug wynalazku dzieki temu, ze w zbiorniku poprzecznie do kierunku przeplywu scieków umieszczone sa przegrody dolna 1 górna, których sciany tworza sztolnie doplywowa, szyb zwany przyspieszaczem oraz dyfuzor odplywowy. Przegroda dolna jest umieszczona na dnie zbiornika, a przegroda górna nad dnem zbiornika w okreslonej odleglosci od przegrody dolnej. Przegroda dolna ma jedna sciane usta¬ wiona pionowo lub odchylona od pionu, a druga sciane pochylona nad dnem zbiornika w postaci, równi pochylej* Podobnie zbudowana jest przegroda górna z jedna sciana pionowa lub nieco od¬ chylona od plonu i z druga sciana odchylona od dna zbiornika ku górze. W utworzonym szybie przez sciany pionowe lub prawie pionowe przegród dolnej i górnej sa umieszczone dwie scianki kierujace, a pod szybem w dnie zbiornika jest zainstalowany napowietrzacz zasilany sprezonym powietrzem ze stacji wspólnej dla napowietrzacza i natleniaczy rozstawionych na calym obiegu scieków zbiornika zbudowanego w postaci petli lub labiryntu.Rozwiazanie umozliwia pelniejsze wykorzystanie wprowadzanego tlenu, poniewaz proces sa¬ turacji odbywa sie w miejscach tylko tego wymagajacych, na dluzszej drodze i przy wydluzonym czasie pobytu powietrza w sciekach. Wystepuje dokladniejsze mieszanie biomasy w komorach osadu czynnego przy zachowaniu jednolitych i wyrównanych predkosciach przeplywu zblizonych138 908 3 do minimalnych dopuszczalnych* Zmniejszone zostalo zapotrzebowanie energii na prowadzenie oczyszczania scieków osadem czynnym, zwlaszcza9 ze procesy mieszania i natleniania sa prowa¬ dzone w sposób rozdzielczy, moga byc odrebnie optymalizowane, a ponadto Istnieje mozliwosc latwej ich komputeryzacji.Zbiorniki projektowane wedlug wynalazku moga posiadac dowolne wymiary w zakresie szero¬ kosci, glebokosci i dlugosci, natomiast urzadzenia zainstalowane w zbiorniku moga pracowac w najtrudniejszych warunkach przy niskich temperaturach i przy wystepowaniu pokrywy lodowej.Urzadzenia zdecydowanie ograniczaja emisje aerozoli i bakterii zapewniajac korzystne warunki sanitarne sprzyjajace minimalizacji zasiegu strefy ochronnej dla oczyszczalni scieków. Rozwia¬ zania wedlug wynalazku stwarzaja perspektywy nowego kierunku projektowania nowoczesnych i osz¬ czednych oczyszczalni przeznaczonych do biologicznego oczyszczania scieków.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie w widoku z góry, a fig. 2 - urzadzenie w przekroju wzdluz linii A - A oznaczonej na fig. 1.Jak pokazano na rysunku, w zbiorniku 1 na dzie 1a jest umieszczona poprzecznie do kierun¬ ku przeplywu scieków przegroda dolna 2 majaca sciane 2a ustawiona pionowo lub odchylona od pionu w granicach kata oC wynoszacego do 15° oraz sciane 2b pochylona nad dnem 1a pod katem £ wynoszacego okolo 30°• W odleglosci S2 od sciany 2a jest umieszczona równiez poprzecznie do kierunku przeplywu scieków przegroda górna 3 majaca sciane 3a ustawiona podobnie jak sciana 2a i sciane 3b odchylona od dna 1a o kat $ , o zblizonej wartosci do kata /3 , przy czym przegroda górna 3 jest ustawiona nad dnem 1a w odleglosci S1# Ustawienie przegród 2 13 1 Ich scian tworzy sztolne doplywowa 4, szyb 5 oraz dyfuzor odplywowy 6. W szybie 5 jest ustawiona scianka kierujaca 7 i podobna scianka kierujaca 8 w odleglosoi S^ od wierzcholka przegrody 2. Pod szybem 5 w dnie zbiornika 1a jest zainstalowany napowietrzacz 9 zasilany sprezonym powietrzem ze stacji 10 poprzez przewód 9a, zawór regulacyjny 9b i przeplywomierz 9c Ze sta¬ cji 10 jest zasilany takze natlenlacz 11 ustawiony przed szybem 5 poprzez przewód 11a, zawór regulacyjny 11b i przeplywomierz 11c, natomiast za szybem 5 jest zainstalowany natlenlacz 12 zasilany poprzez przewód 12a, zawór regulacyjny 12b i przeplywomierz 12c, oraz pozostale na- tleniacze ustawione na trasie przeplywu scieków nie pokazane na rysunku. Nad natlenlaczezc 11 jest ustawiona oslona 13 1 podobnie nad natleniaczem 12 jest ustawiona oslona 14, które to oslony 13 1 14 zabezpieczaja przed wyplywem niewykorzystanego powietrza w procesie natlenia¬ nia oraz chronia przed szkodliwym rozbryzgiem napowietrzanych scieków.Dla dokladniejszego opisu dzialania urzadzenia wprowadzono dodatkowe oznaczenia, a mia¬ nowicie szyb 5 wraz z jego wyposazeniem nazwano przyspieszaczem i oznaczono przez P, wysokosc warstwy scieków przed sztolnia doplywowa 4 oznaczono przez fi*0, wysokosc warstwy scieków zi dyfuzorem odplywowym 6 oznaczono przez H-, a przyrost warstwy cieczy przez A H, natomiast predkosc naplywowa cieozy przez V., predkosc pod sztolnia przez V2, predkosc w szybie 5 przez V-, oraz predkosc za dyfuzorem odplywowym 6 przez V.# Doprowadzane pelnym przekrojem zbior¬ nika 1 scieki o wysokosci warstwy HQ na skutek malejacego przeswitu w sztolni doplywowej i od HQ do S1 uzyskuja zwiekszona predkosc przeplywu, z predkosci poczatkowej V1 o wielkosci od 0,1 do 0,5 m/s predkosci V2 wynoszacej nie wiecej jak 1,0 m/s, przy jednoczesnej zmianie kierunku przeplywu scieków z poziomego na ukosny.Wyplywajace z napowietrzacza 9 sprezone powietrze unosi sie Intensywnie ku górze i wy¬ woluje dalsze korzystne przyspieszenie predkosci przeplywu scieków, które w przeswicie S2 osiagaja predkosc maksymalna V- o wielkosci do 3,0 m/s, oraz powoduje zmiane kierunku prze¬ plywu scieków z ukosnego na pionowy lub zblizony do pionowego. W ten sposób przeplywajaca ciagla struga scieków w przyspieszaczu P uzyskuje duza energie kinetyczna, która w czasie dalszego przeplywu pod sciankami kierujacymi 7 18 jest stopniowo zmieniana na energie cis¬ nienia • Na skutek powiekszajacego sie przeswitu od S2 do S~ a dalej w dyfuzorze odplywowym 6 od S- do H1 wystepuje ciagle zmniejszanie predkosci przeplywu az do predkosci V. o warrcsci zblizonej do V1 przy jednoczesnej zmianie kierunku przeplywu z pionowego na ukosny, a dale.;4 138 908 na poziomy. Towarzyszy temu stopniowy wzrost energii potencjalnej strugi cieczy, ujawniaja¬ cej sie w formie przyrostu napelnienia, które osiaga przyrost o wielkosc A H. W rezultacie wypelnienie sciekami H- w odplywie jest wieksze od wypelnienia na doplywie HQ o wartosc A H.Uzyskana w ten sposób energia potencjalna strugi scieków wyrazona w przyroscie A H jest zuzywana nastepnie na pokonywanie oporów przeplywu cieczy przez petle lub labirynt zbiornika 1f czemu towarzyszy spadek poziomu scieków, które po dokonaniu obiegu w zamknietej petli lub labiryncie zbiornika 1 uzyskuja powtórnie na doplywie do sztolni wysokosc warstwy H . Cykl obiegowy powtarza sie tak dlugo, jak dlugo bedzie dostarczana energia zawarta w sprezonym powietrzu dostarczanym przez napowietrzacz 9. Procesowi temu towarzyszy ponadto odbywajace sie w sposób ciagly przemieszanie krazacej biomasy. W strefie przydennej osady przemieszczaja sie stopniowo w kierunku sztolni doplywowej 4, a w strefie przyspieszacza P zostaja dokladnie przemieszane z cala objetoscia przeplywajacych scieków. Dalsze przemieszanie osadów strefy przydennej nastepuje nad kolejnymi natleniaczarni rozmieszczonymi na calej trasie przeplywu scieków.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób mieszania i napowietrzania scieków, znamienny tym, ze predkosc naplywowa /V-/ przeplywajacych scieków w kierunku poziomym o wielkosci od 0,1 do 0,5 m/s zwieksza sie do predkosci /V2/ wynoszacej nie wiecej jak 1,0 m/s oraz zmienia sie kierunek przeplywu cieczy z poziomego na ukosny, a nastepnie z ukosnego na pionowy lub do pionowego zblizony i równoczesnie zwieksza sie stopniowo predkosc z /V2/ do /V^/ nie wieksza jak 3,0 m/s, regulujac dozowanie sprezonego powietrza i zmniejszajac powierzchnie przekroju prze¬ plywu scieków, po czym odwrotnie zmienia sie kierunek przeplywu pionowy na kierunek ukosny i dalej na poziomy zmniejszajac równoczesnie predkosc przeplywu scieków do predkosci HJ o wartosci zblizonej do predkosci HJ. 2. Sposób, wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze wzdluz zbiornika do scieków o predkosci zblizonej do /V^/ wprowadza sie sprezone powietrze do jednego lub kilku natle- niaczy rozstawionych na calym obiegu scieków, przy czym sprezone powietrze do napowietrza- cza i natlenlaczy wprowadza sie najkorzystniej z jednej wspólnej stacji. 3. Urzadzenie do napowietrzania i mieszania scieków, znamienne tym, ze w zbiorniku /1/ jest umieszczona poprzecznie do kierunku przeplywu scieków przegroda dolna /2/ na dnie /1a/ oraz takze poprzecznie przegroda górna /3/ w odleglosci /S*/ od dna zbior¬ nika /la/ i w odleglosci /S2/ od przegrody dolnej /2/, przy czym sciany przegród dolnej /2/ i górnej /3/ tworza sztolnie doplywowa /4/, szyb /5/ oraz dyfuzor odplywowy /6/. 4* Urzadzenie wedlug zastrz. 3» znamienne tym, ze przegroda dolna /2/ ma sciane /2a/ ustawiona pionowo lub odchylona od pionu w granicach kata /cC / i sciane /2b/ pochylona nad dnem /1a/ pod katem //? /, natomiast sciana górna /3/ ma sciane /3a/ podobnie ustawiona jak sciana /2a/ oraz sciane /3b/ odchylona od dna /1a/ o kat I f5J o zblizonej wartosci do kata //3 /, przy czym sciany /2a/ i /3a/ tworza szyb /5/'• 5* Urzadzenie, wedlug zastrzezen 3 albo 4, znamienne tym, ze w szybie /5/ w jego górnej ozesci sa umieszczone scianki kierujace 11/ 1 /8/, natomiast pod szybem /5/ w dnie /1a/ jest zainstalowany napowietrzacz /9/ zasilany ze stacji /10/ poprzez przewód /9a/, zawór regulacyjny /9b/ i przeplywomierz /9c/#138 908 ZV\ ^ I o CM COI 1 o -X- l -^- * * =) i ° l. (N -1138 908 °kr Pracownia Pblgraficzna UP PRL. Naklad 100 egz Cena 130 zl PL