PL168993B1 - Sposób usuwania fosforu i azotu ze ścieków - Google Patents

Abstract

Sposób usuwania fosforu i azotu ze ścieków, polegający na biologicznej nitryfikacji i denitryfikacji oraz biologiczno - chemicznej defosfatacji, znamienny tym, że w pierwszym stopniu biologicznego oczyszczania, ścieki surowe kieruje się do komory anaerobowej, w której ścieki wraz z osadem czynnym przetrzymuje się w czasie od pół godziny do dwóch godzin, stosując wolne, okresowe mieszanie poprzez sterowanie czasokresami mieszadeł mechanicznych stanowiących wyposażenie komory anaerobowej z której ścieki doprowadza się do komory osadu czynnego średnioobciążonego w której poddawane są napowietrzaniu przy obciążeniu osadu w granicach od 0,2 do 1 kg BZT5/kg s.m.d., a z komory osadu czynnego średnioobciążonego ścieki i osady doprowadza się do osadnika pośredniego, natomiast w drugim stopniu biologicznego oczyszczania sklarowane ścieki z osadnika pośredniego doprowadza się do komory anoksycznej, z której poprzez komorę nitryfikacji i osadnik końcowy odprowadzane są do odbiornika, zaś osad nadmierny z osadnika pośredniego i osadnika końcowego kieruje się do komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu do której doprowadza się ciecz przemywająca z komory anaerobowej, a ciecz nadosadową z komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu kieruje się do reaktora chemicznego w którym poddaje się ją działaniu wapna i prowadzi proces przy pH 9-9,5, z którego ciecz nadosadową doprowadza się do komory nitryfikacji, przy czym w pierwszym stopniu oczyszczania część osadu recyrkuluje się z osadnika pośredniego do przewodu ścieków surowych, a w drugim stopniu biologicznego oczyszczania recyrkuluje się ścieki zawierające azotany z komory nitryfikacji do komory anoksycznej do której recyrkuluje się także część osadu z osadnika końcowego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania fosforu i azotu ze ścieków polegający na biologicznej nitryfikacji i denitryfikacji oraz biologiczno-chemicznej defosfatacji.

Znane są sposoby biologiczno - chemicznego usuwania azotu i fosforu ze ścieków według metod PhoStrip, A²/O, Bardenpho, UCT, VIP - opisanych w wydawnictwie WASTEWATER ENGINEERING Treatment, Disposal, and Reuse - Metcalf and Eddy, wydanie III z 1991 r, strona 726-729. Biologiczno-chemiczne usuwanie fosforu metodą PhoStrip polega na tym, że do typowego układu złożonego z komory napowietrzania osadu czynnego i osadnika wtórnego, niezależnie od konwencjonalnej recyrkulacji osadu wprowadzono równolegle obieg recyrkulacyjny, na którym występuje anaerobowa komora uwalniania fosforu oraz reaktor do chemicznego strącania z cieczy nadosadowej uwolnionego fosforu, a następnie usuwanie go z obiegu w postaci nierozpuszczalnego osadu. W procesie A²/O ścieki przepływają kolejno przez komorę beztlenową, anoksyczną, tlenową i osadnik wtórny. Ścieki są recyrkulowane z komory tlenowej do anoksycznej a osad z osadnika wtórnego do komory beztlenowej. W procesie według UCT ścieki płyną kolejno przez komorę beztlenową, anoksyczną pierwszą, anoksyczną drugą i napowietrzania oraz osadnik. Występują dwie recyrkulacje ścieków, z komory anoksycznej pierwszej do komory beztlenowej i z komory tlenowej do anoksycznej II, natomiast osad jest recyrkulowany z osadnika do komory anoksycznej pierwszej. W procesie według metody VIP ścieki płyną kolejno przez komorę beztlenową, anoksyczną, tlenową i osadnik. Ścieki są recyrkulowane z komory anoksycznej do dopływu i z odpływu komory tlenowej do komory anoksycznej jako druga recyrkulacja, natomiast osad jest recyrkulowany do komory anoksycznej. W połączonych systemach jednoczesnego biologicznego usuwania fosforu i azotu jak to jest w procesach Bardenpho, UCT, VIP występują dwie wykluczające się nawzajem opcje: optymalny dla usuwania fosforu wiek osadu nie przekraczający pięciu dni oraz wiek osadu wynoszący

168 993 ponad kilkanaście dni niezbędny dla uzyskania efektu nitryfikacji jako wstępnej fazy do eliminacji azotu na drodze nitryfikacji - denitryfikacji.

Prowadzenie procesu w warunkach optymalnych dla eliminacji azotu prowadzi do istotnego zmniejszenia efektów biologicznej defosfatacji. Z tych względów w układach tych występuje instalacja do chemicznego intensyfikowania procesu defosfatacji poprzez wprowadzenie symultanicznego strącania fosforu w układzie komora natleniania - osadnik końcowy. Ponadto występuje możliwość przedostawania się azotanów do komory anaerobowej wraz z recyrkulowanym osadem, co w efekcie prowadzi do obniżenia stopnia usuwania fosforu.

Zgodnie z wynalazkiem w pierwszym stopniu biologicznego oczyszczania, ścieki surowe kieruje się do komory anaerobowej, w której ścieki wraz z osadem czynnym powrotnym przetrzymuje się w czasie od pół godziny do dwóch godzin stosując wolne, okresowe mieszanie poprzez sterowanie czasokresami pracy mieszadeł mechanicznych, stanowiących wyposażenie komory anaerobowej. Z komory anaerobowej ścieki doprowadza się do komory osadu czynnego średnioobciążonego, w której ścieki poddaje się napowietrzaniu przy obciążeniu osadu w granicach od 0,2 do 1 kg BZTs/kg s.m.d., a następnie z tej komory doprowadza się ścieki i osady do osadnika pośredniego z którego część osadu jako osad powrotny recyrkuluje się do komory anaerobowej za pośrednictwem przewodu ścieków surowych. W drugim stopniu biologicznego oczyszczania, ścieki z osadnika pośredniego doprowadza się do komory anoksycznej, z której poprzez komorę nitryfikacji i osadnik końcowy odpływają do odbiornika. Osad nadmierny z osadnika pośredniego i osadnika końcowego kieruje się do komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu, do której doprowadza się ciecz przemywającą z komory anaerobowej, natomiast ciecz nadosadową z komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu kieruje się do reaktora chemicznego, do którego dozuje się wapno w ilości potrzebnej dla uzyskania pH 9,0 9,5. Z reaktora chemicznego ciecz nadosadową doprowadza się do komory nitryfikacji. Z komory nitryfikacji ścieki zawierające azotany recyrkuluje się do komory anoksycznej, do której recyrkuluje się także osad powrotny z osadnika końcowego.

Proces technologiczny według wynalazku zawiera rozwiązania prowadzące do eliminacji fosforu i azotu ze ścieków poprzez ich ewakuację wraz z osadem nadmiernym z osadnika pośredniego. Ilość fosforu wbudowanego w biomasę wynosi od 4 - 8 % s.m., a azotu od 7 - 9% s.m. Przy osadzie czynnym średnioobciążonym, ilość fosforu i azotu wyewakuowana wraz z osadem nadmiernym wynosi około 90% ilości fosforu ogólnego, a azotu 40-50%. Pozostały po pierwszym stopniu azot jest usuwany na stopniu drugim przy stosowaniu procesów nitryfikacyjno-denitryfikacyjnych w obiektach o kubaturze zmniejszonej odpowiednio do usuniętej ilości azotu i węgla organicznego na stopniu pierwszym. Jest to rozwiązanie korzystne inwestycyjnie i eksploatacyjnie oraz optymalne w zakresie procesów biodegradacji organicznych związków węgla, biologicznego usuwania fosforu i azotu w warunkach klimatycznych występujących w środkowej i północnej Europie.

Przedmiot wynalazku jest dodatkowo objaśniony za pomocą rysunku na którym przedstawiono schemat układu biologiczno - chemicznego usuwania fosforu i biologicznego usuwania azotu ze ścieków.

Sposób usuwania fosforu i azotu polega na tym, że ścieki surowe przewodem 1 doprowadza się do komory anaerobowej 2, w której ścieki wraz z osadem czynnym powrotnym przetrzymuje się w czasie od 0,5 - 2h stosując wolne okresowe mieszanie poprzez sterowanie czasokresami pracy mieszadeł mechanicznych 2a stanowiących wyposażenie komory anaerobowej 2. W komorze anaerobowej 2 następuje przechodzenie fosforu organicznego w fosforany łatwo rozpuszczalne i łatwo przyswajalne przez mikroorganizmy osadu czynnego. W komorze tej zachodzi zmniejszenie wskaźnika BZT5 rozpuszczonego o 70%. Z komory anaerobowej 2 mieszaninę ścieków i osadów kieruje się do komory osadu czynnego średnioobciążonego 3, wyposażonej w ruszty drobnopęcherzykowe 3a. W komorze osadu czynnego średnioobciążonego 3 o obciążeniu od 0,2 do 1 kg BZT'5/kg s.m.d., prowadzi się biodegradację organicznych związków węgla do wartości BZT5 równej około 100 gO2/m , po osadniku pośrednim. Potrzebny do prowadzenia procesu tlen wprowadza się za pomocą rusztu drobnopęcherzykowego 3a. Następnie mieszaninę ścieków i osadu z komory osadu czynnego średnioobciążonego 3 przewodem 4 wprowadza się do osadnika pośredniego 5, w którym następuje separacja biomasy

168 993 osadu czynnego od sklarowanych ścieków. Sklarowane ścieki z osadnika pośredniego 5 przewodem 6 dopływają do komory anoksycznej 7 wyposażonej w mieszadło mechaniczne 7a, w której prowadzi się wolne mieszanie w sposób ciągły.

W komorze tej następuje denitryfikacja oraz dalsza biodegradacja organicznych związków węgla. Z komory anoksycznej 7 mieszaninę ścieków i osadów doprowadza się do komory nitryfikacji 8 będącej komorą niskoobciążonego, nitryfikującego osadu czynnego, wyposażoną w urządzenie 8a do drobnopęcherzykowego napowietrzania, w której następuje końcowa mineralizacja związków węgla oraz utlenianie zawartego w ściekach amoniaku do azotanów. Układ jest wyposażony w recyrkulację wewnętrzną azotanów z komory nitryfikacji 8 do komory anoksycznej 7 z wykorzystaniem przewodu 12. Z komory nitryfikacji 8 mieszanina ścieków i osadu czynnego jest kierowana przewodem 9 do osadnika końcowego 10 w którym następuje ostateczne klarowanie ścieków, sklarowane ścieki odprowadzane są przewodem 11 do odbiornika. Osad czynny z osadnika pośredniego 5 w części jako osad recyrkulowany kieruje się przewodem 13 do przewodu 1 ścieków surowych, a w części jako osad nadmierny z zawartością 4-8% P s.m. i 7-9% N s.m., przewodem 14 odprowadza się do komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu 15. Celem zwiększenia intensywności uwalniania fosforu z osadu nadmiernego do komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu 15 doprowadza się przewodem 16 ścieki z komory anaerobowej 2 w ilości około 100% ilości osadu nadmiernego. Zagęszczony, pozbawiony fosforu osad jest odprowadzany do dalszej przeróbki przewodem 23, natomiast ciecz poosadowa zawierająca fosforany w ilości ponad 100 g P/m³ jest odprowadzana przewodem 17 do reaktora chemicznego 18 do którego dozuje się wapno podajnikiem 19 i prowadzi chemiczne strącanie fosforu za pomocą wapna przy pH 9-9,5. Sklarowaną w tym reaktorze ciecz odprowadza się przewodem 20 do komory nitryfikacji 8, natomiast osady chemiczne o wysokiej zawartości wapna i fosforu kieruje się przewodem 24 do rolniczego wykorzystania. Osad z osadnika końcowego 10 w części jako powrotny recyrkulowany jest przewodem 21 do komory anoksycznej 7, a w części jako nadmierny odprowadzany jest przewodem 22 do komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu 15. Sposób według wynalazku może być stosowany do głębokiego oczyszczania ścieków bytowo-gospodarczych, miejskich oraz niektórych przemysłowych wszędzie tam, gdzie zanieczyszczenia podlegają procesom biodegradacji.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób usuwania fosforu i azotu ze ścieków, polegający na biologicznej nitryfikacji i denitryfikacji oraz biologiczno - chemicznej defosfatacji, znamienny tym, że w pierwszym stopniu biologicznego oczyszczania, ścieki surowe kieruje się do komory anaerobowej, w której ścieki wraz z osadem czynnym przetrzymuje się w czasie od pół godziny do dwóch godzin, stosując wolne, okresowe mieszanie poprzez sterowanie czasokresami mieszadeł mechanicznych stanowiących wyposażenie komory anaerobowej z której ścieki doprowadza się do komory osadu czynnego średnioobciążonego w której poddawane są napowietrzaniu przy obciążeniu osadu w granicach od 0,2 do 1 kg BZTs/kg s.m.d., a z komory osadu czynnego średnioobciążonego ścieki i osady doprowadza się do osadnika pośredniego, natomiast w drugim stopniu biologicznego oczyszczania sklarowane ścieki z osadnika pośredniego doprowadza się do komory anoksycznej, z której poprzez komorę nitryfikacji i osadnik końcowy odprowadzane są do odbiornika, zaś osad nadmierny z osadnika pośredniego i osadnika końcowego kieruje się do komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu do której doprowadza się ciecz przemywająca z komory anaerobowej, a ciecz nadosadową z komory uwalniania fosforu i zagęszczania osadu kieruje się do reaktora chemicznego w którym poddaje się ją działaniu wapna i prowadzi proces przy pH 9-9,5, z którego ciecz nadosadową doprowadza się do komory nitryfikacji, przy czym w pierwszym stopniu oczyszczania część osadu recyrkuluje się z osadnika pośredniego do przewodu ścieków surowych, a w drugim stopniu biologicznego oczyszczania recyrkuluje się ścieki zawierające azotany z komory nitryfikacji do komory anoksycznej do której recyrkuluje się także część osadu z osadnika końcowego.