PL161200B1 - Reaktor do oczyszczania ścieków przemysłowych metodą fermentacji beztlenowej - Google Patents

Abstract

Reaktor do oczyszczania ścieków przemysłowych metodą fermentacji beztlenowej, mający postać zamkniętej komory na planie korzystnie kołowym lub prostokątnym o ścianach termicznie izolowanych, w pokrywie którego znajdują się otwory do wypływu przefermentowanych ścieków, wyposażony w znane osadniki wielostrumieniowe oraz instalację doprowadzania ścieków i instalację cyrkulacji ścieków, a także instalację odprowadzania biogazu z górnej części komory zamkniętej szczelnie pokrywą i tworzącą zbiornik biogazu, znamienny tym, że instalacja doprowadzania ścieków połączona jest poprzez rurociągi zasilające (17) z dwustronnie przez te rurociągi (17) zasilanym rusztem zasilającym (16) wykonanym z równolegle ułożonych przy dnie (1) komory reaktora i na całej powierzchni tego dna (1) rur o perforowanych ściankach, a otwory (6) do wypływu przefermentowanych ścieków w pokrywie (5) komory reaktora wyposażone są w sięgające w głąb komory reaktora obramowania (7) w których osadzone są znane osadniki wielostrumieniowe (8), a bezpośrednio pod tymi osadnikami wielostrumieniowymi (8) umieszczone są separatory biogazu (11), (12).

Description

Wynalazek dotyczy reaktorów do oczyszczania ścieków przemysłowych, w szczególności ścieków cukrowniczych metodę ftΓyeπtacJl oeztlenowee. Reaktor weolug wynalazku znajauje zastosowanie w oczyszczalniach ścieków przemysłowym, zwłaszcza cukrowniczycii, jako część Deztlenowa; może również stanowić samodzieinę oczyszczalnię tycn ścieków.

Znane sę rózn^o rodzaju otwarte noy^rc fermentacyjne stosowane do wstępnego oczyszczania wysoko zanieczyszczonym ścieków organicznych przemysłu spożywczego a zwłaszcza cu k rownuzmo, przed doprowadzeniem tych ścieków do instalacji ^encMych procesów oczyszczania. Wadę teco rodzaju otwartych komór jest konieczność stosowania drżcJt ich pojemności, co wynika z długiego czasu trwania procesu ftryentacJi spowodowanego niskę koncentrację osadu bezttenowtgo. Stosowanie takich otwartycu komór wymaga więc zajęcia stosunkowo dużej powierzchni na ich zainstaoowanie. Ponadto przy stosowaniu tych komór nie ma mooliwosci odoa-eram^a powstajęceco w procesie ^πιεηΰθ^ι biogazu, który ucnodzi wprost do atrno· sfery powodujęc nie tylko jej zanieczyszczanie, ale również straty wysokokalorycznego nośnika energii, jakm jest biogaz. Znane sę również zamknięte komory fermenna^! ścieków, które z reguły pozwalaję na odbieranie 1 wykorzystanie powstajęcego w tych komorach biooazu. Komory takie wymagaję wyposażenia ich w różnego rodzaju urzędzenia do iπteπsw*^πe9o mieszania ich zawartości, dzięki czemu staje się możliwym utrzymanie w nich wyższego stę161 200 żenią biomasy i skrócenie wymaganego okresu trwanie procesu nawet kilkakrotnie w porównaniu do otwartych komór fermentacyjnych, co pozwala na znaczne zmi^jszenie pojemności komór zamkniętych w stosunku do otwartych, a co za tym idzie na znaczne oszczędności cennego mejs ca potrzebnego do ich instalowania. Jednakże komory takie wymagają instalowania dodatkowych osadników wtórnych i specjalnych instalacji do cyrkulowania osadu beztlenowego.

Znane są wreszcie rozwiązania zamkniętycn komór fermentacyjnych opartych o zasadę złoza biologicznego, to jest komory w których znajduje się warstwa materiału nośnego na której rozwijają się bakterie beztlenowe. Przepływające przez warstwę tego maemn-ału nośnego ścieki poddawane są procesowi fermentami przez rozwijające się w tej warstwie bakterie beztlenowe. Waoą tego typu komór jest sięgający zaieowie 5C?₃ udział pojemności czynnej w pojemnos· ci całkowitej komory, co powoduj e znaczne rozbudowanie komr^·

Celem wynalazku jest skonstruowanie komory fermentacyjnej pozwaaającej na przeprowadzanie w niej bez potrzeby stosowania jakichkolwiek dodatkowych instalacji i urządzeń całości procesów składającycn się na beztlenowe oczyszczanie ścieków a więc ich beztlenowej fermenneG^, separacj powstającego biogazu, mechanicznego oddzielania osadów od opuszczających komorę oczyszczonych, przefermentowanycn ścieków, a także cyrkulacji osadu beztlenowego .

Reaktor według wynalazku ma postać zamknn^^ej komory zbudowanej na planie koła lub prostokąta o ścianach zaopatrzonym w izolację termiczną w ulu utrzymania zawaatości reaktora w możliwie stałej temoeeaturze. rt ookrywu komory stanowiącej szczelne zamknńęcie jej górnej części stanowiącej zbiornik biogazu wykonane są otwory przeznaczone do wypływu z komory oczyszczonych, przefermentowanycn ścieków. Otwory te zaopatrzone są w snielowanl do środka zbiornika obramowania zabezpieczające przed uchodzeniem przez nie biogazu, gromadzącego się w górnej części kom^r^y reaktora. jest ponadto wyposażony w instalację doDrlwadzar.it sneKów i instalację cyrkulacji tycn ścieków oraz instalację odprowadzania biogazu z górnej części komory reaktora, zamk^ętej pokrywą i stanowiącej zbiornik biogazu, wydzielającego się w procesie fermentemi.

Zgodnie z wynalazkom instalacja doprowadzania ścieków połączona jest z dwustronnie przez tę instalację zastannym rusztem dopływowym wykonanym z szeregu równolegle ułożonych przy dnie komory reaktora periolowaaych rur. Otwory w tych rurach tworzących wspomniany ruszt są przy tym korzystnie tkielowaae w stronę ona komory tak, aby strumienie wypływających z nich świezycn ścieków nie pozwaaały na tworzenie się zastoin między rusztem dopływowym a dnem kwory. Wynalazek przewiduje jednocześnie, ze w obramowanlach otworów przeznaczonych co wyptywu z reaktora przefemenicwanym śnekow wbunwane są znane osadniin w.elostruKen^c^He, a bezpośrednio pod tymi osadnikami umieszczone są separatory Diogazu. Ponadto, zgodnie z wynalazkiem, komora reaktora zaopatrzona jest w drugi ruszt, stanowiący ruszt cy ritulacy; ny, wykonany również z równolegle ułożonych plrl^:oiowaaylh rur, umieszczony oezpośrednu pod separatorami biogazu w moohwie niewielkiej od nich odległości, połączony z instalacją recyrkulacji ścieków. Wynalazek przewiduje następnie ustawienie przed wlotem ścieków cc rusztu dopływowego wymiennika ciepła ogrzewającego doprowadzane do reaktora świeże ścieki., korzystnie zasiasnego nepUm odpadowym, przykaadowo wodą baromt ryczną z obiegu cieplnego fabryki.

Zgodnie z separatory biogazu mają postać wklęsłych, zasadniczo prostych koryt, tklelowaaylh wklęsłością do wnętrza komory reaktora a wypukłością ku górze o długości takiej, aoy zakończenia tych prosto1nniowych koryt znajdowały się poza obrysem obramować otworów do wypływu oczyszczonym ścieków z komary reaktora. W celu ułatwienia przepływu biogazu wzdłuż koryt ich końce są nieco uniesione w stosunku do części środku-zee .

Wynalazek został bliżej wyjaśniony na przykładzie wykonania przedstawionym na załączonych rysunkach, na których fig. 1 przedstawia pó^^przekroje pionowe komory reaktora według wynalazku, zbudowanej na planie koła, płaszczyznami pionowymi wzajemnie prostopadłymi według linii A-A i B-B na fig. 2,a fig. 2 - przekroje częściowe tej samej komory wzdłuz linii C-C, D-D i E-E na fig. 1.

161 200 przykładzie wykonania przedstawionym na załączonych rysunkach komora reaktora składa się z dna 1 wykonanego z blachy stalowej, ułożonego na fundamencie 2 wykonanym korzystnie ze zbrojonego betonu, na którym to dnie 1 ustawione są ściany boczne 3 wykonane również z blachy stalowej i osłonięte z zewnętrz warstwę izolacji cieplnej 4.

Komora reaktora według wynalazku zamknięta jest od góry wykonaną również z blachy stalowej i szczelnie poiączonę ze ścianami bocznymi 3 pokrywą 5. pokrywie 5 wykonane są otwo ry 6 o oowolnym Kształcie dostosowanym do wymiarów znanych osadników wielostumrnienóowycn 3, Które osadzone sę w ooramowaniacn 7, w które zaopatrzone są otwory 6. Oira^^i^ar^^a 7 otworów 5 wykonane sę wokół całych, obwodów tych otworów 6 i sięgają wgięo komory reaktora na głębOKOśc co najmniej odpowiaoajęcą wysokości osadzonycn w tych obramowaniach 7 osadników wielostummleniowych 8. Przestrzeń między dolnymi krawędziami oDramowań 7 otworów 6 a pokrywę 5 tworzy w ten sposób zamkniętą od góry szczelnę przestrzeń S połęczonę z rurociągami 10 odprowadzania biogazu i stanowiącą zbiornik tego biogazu powstającego w wyniku prowadzonego w komorze procesu anaerobowej fermentacji ścieków.

Bezpośrednio pod wspomnianymi osadnikami wielosruumienóowymi 6 umieszczone są separatory biogazu mające w opiswanym przykładzie wykonania postać wklęsłych prostych koryt 11, skieoiwwanych wklęsłością do wnętrza komory reaktora a wypukłością w kierunku osadników oliiostruι»ieπiOwycN 3 a wiąc ku górze. Koryta 11 maję taką długość, że ich zakończenia znajdują się poza obrysem obramowań 7 otworów 6 leżących w linii długości odpowiedniego Koryta 11 jak to jest widoczne na rysunkach.

Szerokość Koryt 11 jest w oplatanym przykładzie wykonania wynalazku powiększona przez dodanie bocznych pochyłycn płyt 12 tak, aby łączna szerokość rzutu koryta 11 wraz z płytami bocznymi 12 na płaszczyznę poziomą Dyla większa od szerokości osadzonego w otworze 5 osaonika olilostrm^^noo^eco ó, a więc, inaczej mówoęc, aoy obrys rzutu koryta ii wraz z płytami bocznymi 12 na piaszczyzną poziomą był na caiej tej płaszczyźnie poza oor^y^^^n ocpooleoulego otworu u.

Płyty boczne 12 są połączoną z bocznymi ścianami Koryt li w podoony sposób jak dachówκι pokrycia darowego, to jest na zakłaokę tak, ze między bocznymi płytami 12 a bocznymi ścianami koryta 11 oowstaje szczelina 13 urnooliwiająca orzepływ zawartości reaktora, uniemożliwiająca jednak płynącemu do góry biogazowi, ki^erująemu się do wierzchołka koryta 11 wypływ poza obręb separatora biogazu utworzonego przez Koryto 11 i płyty boczne 12. Bezpośrednio poniżej separatora biogazu 11 i 12 umieszczony jest ruszt cyrkulacyjny 14 wykonany z równolegle ułozonycr rur zaopatrzonych w otwory o średnicy rzęou kilkudziesięciu rów, przy czym rury rusztu cyrkulacyjnego 14 umieszczone są w osiach separatorów oiogazu li i 12. Rury rusztu cyrkulacyjnego 14 połączoną sę ze sooą rurociągom recyrkuiacytnmm 15 połączonym z niepokazanym na rysunku układem pomp recyrkulacyjnych. Przy dnie i komory reaktora, możiwie w niewielkiej odległości oo tego ona i ułożony jest ruszt zasilający 15 wykonany rów/mei z rur ustawionycn obok siebie równolegle w odległości rzędu jednego metra i - podobnie jak rury rusztu cyrkulacyjnago 14 - zaopatrzonych na swych pobocznicach w otwory o średnicach rzędu kikkunastu mikrnetrów. Otwory w ruracn rusztu dopływowego 16 są przy tym korzystnie skieoowane w kierunku dna 1 komory reaktora. Ruszt zasilający 16 Jest obustronnie połączony z dwoma rurociągami zasilającymi 17, którymi doprowadzane sę świeże ścieki do oczyszczania. Otwory 6 w pokrywie 5 komory reaktora zaopatrzone sę w znajdujące się korzystnie między osadnikami wielosruumieniowyml 6 przelewy 18 połączone z niepokazanym na rysunku układam odprowadzania oczyszczonych, przefeumeniowatych ścieków na ^wnę^z reaktora.

U opisany powyzei sposób wnętrze komory reaktora tworzy trzy główne, położone Jedna powyżej drugiej strefy, które nie są iwprawdzie oc siebie iwyraznie odgraniczone, w^^na jednakie przyjąć, ze strefa reakcyjna A w której zasadniczo przebiega fermentacja ścieków rozciąga się oo dna 1 ao poziomu rusztu cyrkulacyjnego 14; powyżej tej strefy A leży strefa 8 rozciągająca się mniej więcej do poziomu przekiów 18,w której to strefie odbywa się separacja biogazu oraz mechaniczne oddzielanie osadu od przeieumeniowanych ścieków. Powyżej tej strefy □ leży strefa C rozciągająca się aż do górnej pokrywy 5 komory reaktora, która

161 200 służy jako zbiornik biogazu wydzielającego się w procesie fermentacji.

Wynalazek przewiduje ponadto, ze między rurociągiem doprowadzającym świeże ścieki do oczyszczaCni, niepokazanym na rysunku, a rurocą^i^ami zasilającymi 17 zasilającymi dwustronnie ruszt zasilający 16 ustawiony jest znany, niapokezany na rysunku wymiennik ciepła, ogrzewany w znany sposób ci^epeem odpadowym fabryki., przykaadowo wodą barometryczną i przekazujący to ciepło doprowadzanym do reaktora świeżym ściekom.

Działanie reaktora według wynalazku jest następujące: świeże ścieki., w razie potrzeby podgrzane w wymienniku ciepła do temperatury optymalnej dla procesu fermenna^! meeofflowe^{j a} więc do temperatur-/ rzędu 35° Celsjusza poprzez ruroci^jgi zasilające ¹⁷ doprowadzane są do rusztu zasilającego 16 i przez otwory w ruracn tworzących ten ruszt zasilający 16 wpływają do komory reaktora. W strefie A komory reaktora ścieki poddawane są procesowi fermenna^i przepływając powooi, z prędkością rzędu 0,3 do 0,5 m/godz. w górę komory reaktora. Prędkość przepływu ścieków może być w pewnym zakresie regulowana przez odsysanie ich części przez ruszt cyrkulacyjny 14 i zawracanie odessanej części z powrotem do rurocąągów oαsilajęcych 17 i z powrotem do komory. Powstający w procesie fermaona^i biogaz w postaci pęcherzyków unosi się ku górze komory reaktora, utrzymując osad beztlenowy w stanie zawieszonym i po przejściu przez strefę B albo trafia bezpośrednio do strefy C, w której zostaje omaaazytfwany albo też. Jeżeli pęcherzyk i biogazu zmierzałyby w swojej drodze ku górze w stronę otworów 6, w których osadzone są osadniki wielostrumienfowi 8, trafią one na płyty □oczne 17, które skierują je do koryt 11 albo też trafią do tych koryt 11 bezpośrednio i w obu tycn przypadkach zostanę przez te koryta 11 skieoowane poza obręb otworów 6 i stamtąd już do przestrzeni C komory reaktora. Zgromadzony w strefie C biogaz zostaje odprowadzony do dalszego wykorzys tania rurociągami 10. Strefa C jest od góry szczelnie zamknięta pokrywą 5 komory reaktorze od dołu rolę zamknięcia wodnego pełnią ścieki zawarte w komorze reaktora i wypeeniające ją powyżej dolnych krawędzi obramować 7 otworów 6.

Przepływające w górę komory reaktora ścieki powyżej rusztu cyrkulacyjnego 14 są juz w zasadzie przefermentowane i w strefie 8 występuje wytrącanie z men osadu aktywnego, który opada z powrotem do strefy A, gdzie bierze znów udział w procesie Końcowe wytrącanie osadu aktywnego następuje w osadnikach wlilosturmienfowych 6 przez które przepływają przefennenoowane ścieki w drodze do przeeewów 18, z których zostają odpompowane i odprowadzone poza obręb reaktora.

Oprócz o pisanego powyżej procesu fermenna^! mezo iłowej w reaktorze według wynalazku dzięki zastosowaniu warstwy izolacji cieplnej 4 ścian 3 komory Drowadzić można również proces fermenna^! termo fil. owej różniący się 00 oD^anego jedynie rodzajem zas tosowctyjt oaktern i temperatur^) procesu wynoszącą ⁵³° do ⁵⁷° Celsjusza, co wymaga ^jednak wstępnego podgrzewania świeżych ścieków za pomocą opisanego powyżej wymmennika ciepła.

Opisany powyżej reaktor do fermenna^ ścieków może Dyć zastosowany jako samodzielna jednostka albo tez jako pierwszy stopień oczyszczaki ścieków, której drugi stopień stanowi znana oczyszczalnia pracująca metodą teenowej /aeroDowee/ fermenna^!.

Przy zastosowaniu opisanego powyżej reaktora według wyn^^azku - jak dowiodły przeprowadzone na skalę techniczną próby i eksploatacja w oczyszczalni ścieków cukrowniczych _ 3 dla ścieków cukrowniczych o zanieczyszczeniu 3000 do 4oOU mg BZTg/dm uzyskano czas fermeenacji rzędu 12 do 16 godzin, efekt redul^cci BZT= w granicach 65¾ do 90¾ oraz uzysk bio3 ' “ gazu rzędu 0,54 Nm /kg BZT^.

Claims (4)

1» Reaktor do oczyszczania ścieków przemysłowym metoaę fermentacji beztlenowej, mający postać zarnkntętej komory ta platie korzystnie kołowym lub proatokętnym o ścianach termicznie izooowatych, w pokrywie którego znajduję się otwory do wypływu przefermettowanych ścieków, wyposażony w znane osadniki wielostuurnienóowe oraz instalację doprowadzania ścieków i instalację cyrkulacji ścieków a także instalację odprowadzania biogazu z górnej części komory zam^nętej szczelnie pokrywę i tworzęcę zbiornik biogazu, znamienny tym, ze instalacja doprowadzania ścieków połęczona Jest poprzez rurocięgi zasilające /17/ z dwuutronnie przez te rurocięgi /17/ zasilnnym rusztem zasilajccym /16/ wykonanym z równolegle ułożonych przy dnie /1/ komory reaktora i na całej powierzchni tego dna /1/ rur o perforowanych ściankach.a otwory /6/ do wypływu przefemenoc^wanych ścieków w pokrywie /5/ komory reaktora wyposażone sę w sięgajęce wgłęb komory reaktora obramowania /7/ w których osadzone sę znane osadniki wielostrumienóowe /8/ a bezpośrednio pod tymi osadnikami wielostnmienoowyn /8/ umieszczone sę seperatory biogazu /11/, /12/.

2. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, ze bezpośrednio pod separatorami biogazu /11/, /12/ ułożony Jest ruszt cyrkulac^ny /14/ z równolegle ułożonych perforowanych rur połęczony z instalację cyrkulacji ścieków.

3. Re^/.ror weolug zastrz· 1 aloo 2, znamienny tym, że przed wlotem ścieków do ruroclęgów zasilajęcych /17/ ustawiony jest znany wymiennik ciepła ogrzewajęcy ścieki ooprowldzlte do reaktora, zasilany Jieptem odDadowym, korzystnie wodę beroyetryJznę z obiegu cieplnego fabryki.,

4. Reaktor według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, ze separatory biogazu /11/, /12/ maję postać wklęsłych, zasadniczo prostych koryt /11/ skieoowenyJh wklęsłością do wnętrza komory reaktora a wypukłościę w kierunku ku górze o długości takiej, aby zakończenia tych koryt /11/ znajdowały się poza oorysem obramowań /7/ otworów /6/ do wypływu ścieków z komory reaktora.