PL174456B1

PL174456B1 - Reaktor do biologicznego oczyszczania ścieków

Info

Publication number: PL174456B1
Application number: PL94310318A
Authority: PL
Inventors: Svatopluk Mackrle; Vladimir Mackrle
Original assignee: Svatopluk Mackrle; Vladimir Mackrle
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1994-02-07
Publication date: 1998-07-31
Also published as: EP0683756A1; SK283582B6; IL108556A0; WO1994018131A1; FI953602A0; CN1109658C; UA41919C2; SK101095A3; HUT74067A; PL310318A1; CN1118153A; AU5968894A; ATE201389T1; AU683446B2; HU9502257D0; FI953602A; IL108556A; RU2116263C1; JPH08506268A; CA2155755C

Abstract

1. Reaktor do biologicznego oczyszczania scie- ków zawierajacy przestrzen aktywacji wyposazona w elementy napowietrzajace i rozszerzajaca sie do góry przestrzen oddzielania do filtrowania poprzez zloze fluidalne umieszczone w zbiorniku, znamienny tym, ze pomiedzy przestrzenia aktywacji (4) a przestrzenia oddzielania (2) ma utworzony uklad cyrkulacji, przy czym przestrzen aktywacji (4) jest przegrodzona prze- groda (5) usytuowana pomiedzy sciana przegra- dzajaca (3) przestrzeni oddzielania (2) a obudowa (1) zbiornika reaktora i jest polaczona z przestrzenia akty- wacji (4) poprzez przejscie (13,32) wykonane w scia- nie przegradzajacej (3) przestrzeni oddzielania (2) przy jej dnie i przed przegroda (5), a wlot zasysajacy (9) zestawu recyrkulacyjnego (8) jest umieszczony w przestrzeni oddzielania (2) przy jej dnie, zas wylot ze- stawu recyrkulacyjnego (8) uchodzi w przestrzen aktywacji (4) za przegroda (5). FIG 1 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkuj est reaktor do biologicznego oczyszczania ścieków z aktywowanym osadem do oczyszczania mniejszych i najmniejszych indywidualnych źródeł ścieków, np. domów jednorodzinnych lub kolonii domów jednorodzinnych, hoteli, moteli, mniejszych dzielnic mieszkaniowych, itd.

Znany jest z opisu patentowego EP 0 345 669 przebieg procesu biologicznego, aktywacyjnego oczyszczania ścieków, w szczególności według procesu ożywionego szlamu z filtracjąfluidyzacyjną i samoczynnym powrotem aktywowanego szlamu z filtra fluidowego do procesu aktywacji oraz urządzenie przeznaczone do stosowania tego procesu.

Proces według wynalazku charakteryzuje się tym, że szlam, który odpada od filtra fluidowego zostaje, poprzez wymuszony przepływ, przetransportowany z powrotem do komory aktywacyjnej, co osiąga się poprzez przepływ aktywowanej mieszaniny w strumieniu powracającego szlamu w miejsce jego wejścia do komory aktywacyjnej.

Urządzenie do realizacji tego procesu składa się ze zbiornika z wydzielonym poprzez ścianki działowe separatorem z filtrem fluidowym, który dzieli zbiornik na dwie komory aktywacyjne. Na dolnej krawędzi jednej ze ścianek działowych znajduje się ścianka kierująca, której drugi koniec odstaje od dolnej krawędzi leżącej naprzeciw ścianki działowej tworząc otwór wylotowy dla aktywowanego szlamu. Otwór wylotowy sąsiaduje z kanałem łączącym ze sobą obie przestrzenie aktywacyjne.

Urządzenie do wstępnej obróbki ścieków według opisu patentowego EP 0 338 182 składa się ze zbiornika wstępnego oczyszczania i zbiornika inicjującego. Przeznaczone do oczyszczania ścieki sąwprowadzane do zbiornika wstępnego oczyszczania, w którym część szlamu osadza się na dnie. Ze zbiornika oczyszczania wstępnego częściowo oczyszczone ścieki przepływają do zbiornika inicjującego, w którym razem z ożywionym szlamem są mieszane i napowietrzane. Podczas napowietrzania, odpływ w zbiorniku inicjującymjest zamknięty. Odpływjest otwierany dopiero pod wpływem ciśnienia powstającego w wyniku spiętrzenia ścieków, oddzielenia szlamu i wytworzenia dużych ilości czystej, dostatecznie napowietrzonej wody. W przypadku, gdy w zbiorniku inicjującym zbierze się za dużo szlamu, można skierować jego część z powrotem do zbiornika wstępnego oczyszczania.

Urządzenie może być wyposażone dodatkowo w zbiornik doczyszczający połączony ze zbiornikiem inicjującym ciśnieniowym urządzeniem unoszącym z zaworami odcinającymi sterowanymi sprężonym powietrzem.

Do oczyszczania ścieków z mniejszych i najmniejszych indywidualnych źródeł stosowane są także różne systemy biologicznego oczyszczania typu biofiltrów i biodysków. Skuteczność oczyszczania takich oczyszczalni ścieków nie sięga jednak skuteczności system biologicznego oczyszczania z zastosowaniem aktywowanego osadu. Zastosowanie oczyszczania z aktywowanym osadem do małych i najmniejszych oczyszczalni ścieków napotyka jednakże na wiele przeszkód technicznych. Wiadomo na przykład, że obciążenie hydrauliczne wzrasta wraz z malejącą przepustowością oczyszczalni ścieków. Największe przeciążenie hydrauliczne występuje w małych domowych oczyszczalniach ścieków dla domków jednorodzinnych, gdzie przykładowo opróżnienie wanny oznacza krótkotrwałe przeciążenie hydrauliczne, którego intensywność jest większa o rząd wielkości niż średnie obciążenie z całego dnia.

Nieregulamość obciążenia hydraulicznego wymaga odpowiedniego zwiększenia urządzenia do oczyszczania z aktywowanym osadem, a przez to zwiększa równieżjego koszty. W wyniku tego, koszty małych oczyszczalni ścieków z aktywowanym wsadem rosną w dotychczas istniejących typach wykładniczo z malejącą przepustowością.

Inną wadą istniejących dotychczas typów oczyszczalni z aktywowanym osadem jest również zależność kosztu eksploatacji od wielkości oczyszczalni.

Stosunkowo duży koszt eksploatacji małych oczyszczalni jest spowodowany przez większe, specyficzne zużycie energii elektrycznej i przez wymagania obsługowe, zwłaszcza odnośnie transportu nadmiaru osadu biologicznego.

174 456

Te niedogodności małych oczyszczalni ścieków są powodem wysiłku mającego na celu połączenie małych źródeł ścieków z większymi oczyszczalniami, ponieważ koszt eksploatacji większych oczyszczalni jest mniejszy.

Zastosowanie indywidualnych małych oczyszczalni ścieków jest zarezerwowane dla tych przypadków, gdzie zbudowanie wspólnego odprowadzania ścieków nie jest uzasadnione ze względów ekonomicznych. Tak zwana koncepcja brązowej wody jest ekonomiczna dla oczyszczania ścieków z małych i najmniejszych źródeł indywidualnych, gdzie oczyszczona woda z urządzeń kuchennych, łazienek i z domowych maszyn pralniczych jest powtórnie wykorzystywana do celów sanitarnych. Warunkiem sprawnego wykorzystywania koncepcji brązowej wody jest oprócz bardzo sprawnego oczyszczania ścieków również ich oczyszczanie bezpośrednio na miejscu powstania, aby utrzymać koszty dystrybucji na najniższym poziomie. Wymaga to stosowania małych i najmniejszych domowych oczyszczalni ścieków spełniających wysokie wymagania odnośnie jakości oczyszczonej wody, oczyszczalni o małych wymiarach, łatwych do transportowania, z prostym montażem przy relacjach cenowych możliwych do zaakceptowania. Urządzeń, które mogłoby w całości spełniać te warunki, nadal brak jest na rynku.

Celem wynalazkujest opracowanie urządzenia, które by skutecznie oczyszczało ścieki domowe, mianowicie zarówno małe jak i bardzo małe ich ilości, które wytwarzałoby wysokiej jakości wodę oczyszczoną, byłoby proste i miało cenę możliwą do zaakceptowania.

Niedogodności znanych rozwiązań nie zawiera reaktor według wynalazku, którego istotą jest to, że pomiędzy przestrzenią aktywacji a przestrzenią oddzielania ma utworzony układ cyrkulacji , pry cym przestrzeń akt^accj i jest przegrodzona przegrodąusyuaow<mą pomiędzy ścianą przegradzającą przestrzeni oddzielania a obudową zbiornika reaktora i jest połączona z przestrzenią aktywacji poprzez przynajmniej jedno przejście wykonane w ścianie przegradzającej przestrzeni oddzielania przy jej dnie i przed przegrodą a wlot zasysający zestawu recyrkulacyjnego jest umieszczony w przestrzeni oddzielania przy jej dnie, zaś wylot zestawu recyrkulacyjnego uchodzi w przestrzeń aktywacji za przegrodą.

Dla utworzenia układu cyrkulacji w reaktorze ważne jest również to, że przestrzeń oddzielania jest połączona z przestrzenią aktywacji również za pomocą przenoszącego przejścia z otworem wlotowym wykonanym przynajmniej najednej czwartej wysokości przestrzeni oddzielania, przy czym to przenoszące przejście jest usytuowane przed przegrodą a wylot zestawu recyrkulacyjnego uchodzi w przestrzeń aktywacji za przegrodą.

Jeśli chodzi o rozmieszczenie poszczególnych części w reaktorze, korzystne jest również to, że przegroda w przestrzeni aktywacji jest częścią studzienki do wychwytywania grubych zanieczyszczeń, w której umieszczony jest zestaw recyrkulacyjny .

Dla sprawnego przebiegu procesów biologicznych ważne jest również to, że przestrzeń aktywacjijest przynajmniej częściowo przegrodzona pomiędzy ścianąprzegradzającąprzestrceni oddzielania a obudowązbiornika reaktora innąprcegrodąoddzlίjlającąod siebie strefę tlenową i strefę beztlenową przestrzeni aktywacji, a przejście jest utworzone przez przynajmniej jedno przerwanie w ścianie przegradzającej przestrzeni oddzielania przy końcu strefy tlenowej przestrzeni aktywacji.

Sprawność reaktora jest zwiększona przezjego konstrukcję, w której przestrzeń oddzielaniajest połączona ze strefątlenowąprzestrzeni aktywacji również poprzez przejście przenoszące c otworem wlotowym, a poprzez zestaw recyrkulacyjny ze strefą beztlenową przestrzeni aktywacji, przy czym wlot zasysający zestawu recyrkulacyjnego jest umieszczony przy dnie przestrzeni oddzielania, zaśjego wylotjest usytuowany w strefie beztlenowej przestrzeni aktywacji.

Istotne jest, że przegroda oddzielająca od siebie strefę tlenową i strefę beztlenową przestrzeni aktywacji jest wyposażona w otwór łączący przy dnie zbiornika.

Dla uproszczenia konstrukcji, w celu możliwości składowania i transportu reaktorów i ich części korzystne jest, że przestrzeń oddzielania ma kształt części ostrosłupa lub części stożka umieszczonej mimośrodowo względem części obudowy zbiornika.

Korzystnie jest, gdy przestrzeń oddzielania ma kształt ostrosłupa lub stożka.

174 456

Dla ułatwiania przebiegu procesów w reaktorze korzystne jest, że przestrzeń oddzielania jest wyposażona w pływające urządzenie do odprowadzania oczyszczonej wody, a w przestrzeni oddzielania umieszczona jest pułapka pływającego osadu zasilana sprężonym powietrzem.

Dla polepszenia procesów denitryfikacji korzystne jest, że wylot zestawu recyrkulacyjnego uchodzi w studzienkę do wychwytywania grubych zanieczyszczeń, usytuowanąw górnej części przestrzeni aktywacji, a wylot tej studzienki uchodzi w strefę beztlenową przestrzeni aktywacji.

Utrzymanie niewielkiego rozmiaru reaktora wynika również z faktu, że studzienka do wychwytywania grubych zanieczyszczeń jest wprowadzona w przestrzeń oddzielania.

Dla oddzielenia procesu denitryfikacji od innych procesów istotne jest, że strefa beztlenowa przestrzeni aktywacji jest otoczona przezjej strefę tlenową, którajest podzielona przez strefę beztlenową na dwie sekcje.

Przestrzeń oddzielaniajestumieszczona w zbiorniku mimośrodowo, przy czym przegrody ograniczające strefę beztlenowąw przestrzeni aktywacji sąpłaskie, pionowe i skierowane do środka przestrzeni oddzielania, albo też przestrzeń oddzielaniajest ograniczona przez dwie wzajemnie równoległe, rozszerzające się ku górze, łukowe ściany przegradzające i przez dwie płaskie ściany czołowe.

Jeśli chodzi o kierunek przepływu mieszanej cieczy, korzystne jest, że przejścia są utworzone w ścianie przegradzającej z regularnymi szczelinami pomiędzy nimi.

Aby uniknąć przenoszenia turbulencji z przestrzeni aktywacji do przestrzeni oddzielania, przynajmniej jedna przegroda przepływu jest umieszczona w rejonie przejścia i jest przymocowana do ściany przegradzającej przestrzeni oddzielania od strony przestrzeni aktywacji.

Dla utrzymywania aktywowanego osadu w zawiesinie w przestrzeni aktywacji lub dla utrzymania aktywowanego osadu w zawiesinie w przypadku przerwania działania reaktora ważne jest, że w przestrzeni aktywacji jest umieszczone mechaniczne urządzenie mieszające składające się z koła przenoszącego obciążenie sprzężonego z mieszadłem zawierającym koło łopatkowe z łopatkami i systemu misek umieszczonych na obwodzie tego koła przenoszącego obciążenie, przy czym pod szyjkami misek, po jednej stronie koła przenoszącego obciążenie, umieszczone jest doprowadzenie powietrza.

Dla prostoty konstrukcji korzystne jest, że koło przenoszące obciążenie jest umieszczone na wale, na którym umieszczonejest również mieszadło z kołem łopatkowym, przy czym to mieszadło z kołem łopatkowym jest utworzone przez system podpór zamocowanych na wale i przez system mieszających łopatek umieszczonych na tych podporach.

Jeśli chodzi o skuteczny przebieg procesu denitryfikacji i możliwość przerwania procesu oczyszczania ważne jest, że koło przenoszące obciążenie jest umieszczone w strefie tlenowej przestrzeni aktywacji, natomiast mieszadło z kołem łopatkowymjest umieszczone w strefie beztlenowej przestrzeni aktywacji oddzielonej od strefy tlenowej.

Jeśli chodzi o skuteczność urządzenia mechanicznego mieszania korzystne jest, że łopatki mieszadła leżą w płaszczyźnie przechodzącej przez oś obrotu koła przenoszącego obciążenie, a szyjki misek są równoległe do tych łopatek.

Fakt, że strefa beztlenowa przestrzeni aktywacji zwęża się w kierunku do dna zbiornika, również przyczynia się do zwiększenia skuteczności działania urządzenia mechanicznego mieszania.

Dla tworzenia wewnętrznego układu cyrkulacji ważne jest, że sekcje strefy tlenowej są połączone ze sobą poprzez przejścia, przy czym przynajmniej jeden element napowietrzający jest umieszczony zawsze w obszarze wylotowym jednego przejścia i w rejonie przeciwległego wylotu drugiego przejścia.

Inne korzystne rozwiązanie polega na tym, że zarówno wylot łączący strefę beztlenową ze strefątlenowąprzestrzeni aktywacji, jak i wlot rury łączącej strefę beztlenową obszaru aktywacji ze studzienką do wychwytywania grubych zanieczyszczeń są wykonane w jednej z przegród ograniczających strefę beztlenową przestrzeni aktywacji.

174 456

Ί

Aby utrzymać potrzebną ilość aktywowanego osadu w reaktorze, w przestrzeni aktywacji znajduje się wylot rury odprowadzania nadmiaru aktywowanego osadu, ajej wlotjest usytuowany na jednej trzeciej do dwóch trzecich wysokości reaktora nad dnem reaktora.

Korzystne jest również to, że ściana przegradzająca przestrzeni oddzielania sięga do dna zbiornika.

Zaletąprzedmiotowego urządzenia według wynalazkujestjego niewielki rozmiar i zwarta oraz zamknięta konstrukcja umożliwiająca produkowanie na dużą skalę reaktorów łatwych do transportowania. Zaletąjest również łatwe umieszczenie urządzenia w piwnicy domów mieszkalnych.

Koszty inwestycyjne i koszty eksploatacyjne oczyszczania ścieków z oszczędzaniem wody pitnej według koncepcji brązowej wody zbliżają się do kosztów oczyszczania ścieków w dużych centralnych oczyszczalniach ścieków, a więc brak jest powodów, które prowadziły do łączenia mniejszych źródeł ścieków w większe jednostki z koniecznością budowania drogich sieci kanalizacyjnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na załączonym rysunku, gdzie na fig. 1 przedstawiono schematycznie osiowy przekrój pionowy urządzenia, na fig. 2 - schematyczny plan podstawy urządzenia według przykładu I, na fig. 3 - schematyczny plan podstawy , na fig. 4 przekrój A-A oznaczony na fig. 3, na fig. 5 - schematyczny widok z boku urządzenia według przykładu II, na fig. 6- schematyczny widok z przodu, na fig. 7 - schematyczny plan podstawy urządzenia według przykładu ΙΠ, na fig. 8 - schematyczny plan podstawy, na fig. 9 - przekrój A-A oznaczony na fig. 8, na fig. 10 - schematyczny widok z boku urządzenia według przykładu IV, na fig. 11 - schematyczny widok z przodu, na fig. 12 - schematyczny plan podstawy urządzenia według przykładu V, na fig. 13 - schematyczny widok z przodu, a na fig. 14 - schematyczny plan podstawy urządzenia według przykładu VI.

Budowa i działanie reaktora do biologicznego oczyszczania ścieków według wynalazku jest opisane w przykładach wykonania.

Przykład I. W zbiorniku z obudową 1, która ma korzystnie kształt cylindryczny usytuowana jest przestrzeń oddzielania 2 ograniczona przez ścianę 3, której górna cześć ma korzystnie postać stożkowej obudowy, a jej dolna część ma postać cylindrycznej obudowy. Obudowa 1 zbiornika może również mieć kształt wielokąta, np. kwadratu. Również górna część przestrzeni oddzielania 2 w przekroju może mieć kształt kwadratu lub innego wielokąta, ale zawsze ma ona postać leja. W zależności od kształtu górnej części przestrzeni oddzielania 2 dolna część ma odpowiedni kształt cylindryczny lub wielokątny.

Przestrzeń oddzielania 2 przeznaczonajest do oddzielania osadu przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne. Obwodowa przestrzeń aktywacji 4 utworzonajest pomiędzy obudową 1 zbiornika a ścianą 3 przestrzeni oddzielania 2, przy czym ta przestrzeń aktywacji 4 jest wjednym miejscu przegrodzona przegrodą 5, która jest według korzystnego przykładu realizacji pionowa. Przegroda 5 tworzy korzystnie część studzienki 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń, w którą uchodzi doprowadzenie 7 surowych ścieków. W studzienkę 6 wprowadzony jest zestaw recyrkulacyjny 8, któryjest utworzony na przykład przez powietrzny podnośnik cieczy, którego zasysający wlot 9 jest doprowadzony do dna przestrzeni oddzielania 2. Połączenie pomiędzy przestrzenią aktywacj i 4 a przestrzenią oddzielania 2 utworzone j est przez przenoszące przejście 10 z otworem wlotowym 11. To przenoszące przejście 10 jest usytuowane przy przegrodzie 5 i w kierunku przepływu mieszanej cieczy przed przegrodą 5. Wylot 12 ze studzienki 6 do wychwytywania grubszych zanieczyszczeń uchodzi w przestrzeń aktywacji 4 w kierunku przepływu mieszanej cieczy za przegrodą 5.

W ścianie 3 przestrzeni oddzielania 2 przy jej dnie przed przegrodą 5 po stronie przenoszącego przejścia 10 utworzone jest przejście 13, za pomocą którego przestrzeń oddzielania 2 jest połączona z przestrzenią aktywacji 4. Górna część przestrzeni oddzielania 2 ma kształt leja (fig. 1), a dolna, cylindryczna część jest do niej dołączona. Granica pomiędzy nimi jest utworzona przez kanał wlotowy 24. Optymalny rozmiar pola powierzchni kanału wlotowego 24 wynosi przynajmniej 10% powierzchni oddzielania w poziomie. W górnej, rozchodzącej się części prze8

174 456 strzeni oddzielania 2 umieszczonajest pułapka osadu 14, która ma wylot 15 dla pływającego osadu uchodzący w przestrzeń aktywacji 4. Wlot powietrza z doprowadzenia sprężonego powietrza (nie pokazano) uchodzi w pułapkę osadu 14, którajest w wyniku tego napowietrzana. To doprowadzenie sprężonego powietrza służy również dla pneumatycznego systemu napowietrzania w reaktorze złożonego przede wszystkim z elementów napowietrzających 16 połączonych z wymienionym doprowadzeniem sprężonego powietrza poprzez główny przewód rozdzielczy 17. Ten główny przewód rozdzielczy 17 jest przeznaczony również do doprowadzania powietrza do pułapki osadu 14 i do zestawu recyrkulacyjnego 8 reprezentowanego przez powietrzny podnośnik cieczy.

Elementy napowietrzające 16 są umieszczone w przestrzeni aktywacji korzystnie z różną szczeliną a w konsekwencji różne części obwodowej przestrzeni aktywacji maj ąróżną intensywność napowietrzania.

Pływające urządzenie 18 do odprowadzania oczyszczonej wody z wylotem 19 jest usytuowane na powierzchni poziomu przestrzeni oddzielania 2. Najniższe położenie pływającego urządzenia odprowadzającego 18 jest określone przez zderzak 20, a przelew spływowy (nie pokazano) tego pływającego urządzenia odprowadzającego 18 jest ustawiony na pewne maksymalne odprowadzanie, nie większe niż podwojone całkowite średnie dzienne obciążenie hydrauliczne reaktora.

Poziom 21 reaktora jest poniżej średniego obciążenia reaktora w najniższym położeniu i wznosi się przy krótkotrwałym hydraulicznym przeciążeniu oraz może zwiększać się aż do maksymalnego poziomu 22 (fig. 1 ). Wahania poziomu wody odbywają się w cylindrycznej części przestrzeni oddzielania 2 tak, że ściana 3 przestrzeni oddzielania 2jest zawsze pod powierzchnią, poziomu. Rura 23 odprowadzania osadujest wprowadzona w przestrzeń aktywacji 4 (fig. 1), ajej wylot jest korzystnie usytuowany w górnej połowie przestrzeni aktywacji 4.

Działanie urządzenia do biologicznego oczyszczania ścieków jest następujące:

Surowe ścieki dopływają poprzez doprowadzenie 7 do studzienki 6 wychwytującej grube zanieczyszczenia. Przepływ mieszanej cieczy i powietrza w studzience 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń z zestawu recyrkulacji 8 reprezentowanego przez powietrzny podnośnik cieczy przyspiesza dezintegrację papieru z urządzenia sanitarnego i oddziela grube zanieczyszczenia w ściekach osadzające się w dolnej części studzienki 6. Przegroda 5 przegradzająca obwodowąprzestrzeń aktywacji 4 jest korzystnie zastosowanajako część studzienki 6. Mieszana ciecz jest wyprowadzana ze studzienki 6 w przestrzeń aktywacji 4 poprzez wylot 12. Mieszana ciecz, do której domieszane są surowe ścieki, przepływa w obwodowej przestrzeni aktywacji 4 w przepływie tłokowym. Przez domieszanie surowych ścieków do mieszanej cieczy i na skutek małej intensywności napowietrzania na początku przepływu tłokowego w przestrzeni aktywacji 4, w wyniku braku elementów napowietrzających lub dużej szczeliny pomiędzy nimi, w tej części przestrzeni aktywacji 4 powstaje brak tlenu na powierzchni cząstek aktywowanego osadu, a to wywołuje procesy denitryfikacji, przy czym mikroorganizmy biocenozy w aktywowanym osadzie pobierają tlen do swych procesów życiowych z azotanów zawartych w ściekach.

Mieszana ciecz wraz z domieszanymi ściekami jest utleniana potem w następnej części obwodowej przestrzeni aktywacji 4 nieprzerwanie przez napowietrzanie pneumatyczne, które równocześnie zapewnia utrzymywanie aktywowanego osadu w zawiesinie w całej przestrzeni aktywacji 4.

Mieszana ciecz jest utleniana stopniowo aż do osiągnięcia warunków odpowiednich dla procesów nitryfikacji, które wymagają stężenia tlenu rozpuszczonego w mieszanej cieczy większego niż 2 mg O₂/1, a następnie mieszana cieczjest doprowadzana do filtrowania poprzez złoże fluidalne.

Mieszana ciecz przepływa w przestrzeni oddzielania 2 do filtrowania poprzez złoże fluidalne poprzez wlotowy otwór 11 i poprzez przenoszące przejście 10. Skuteczność oddzielania przez filtrowanie przez złoże fluidalne zależy, oprócz innych czynników, od wielkości przejścia wlotowego 24, poprzez które mieszana ciecz przechodzi w górnej części przestrzeni oddzielania 2. Oczyszczona wodajest oddzielana od aktywowanego osadu w filtrze ze złożem fluidalnym

174 456 w przestrzeni oddzielania 2 przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne i jest odprowadzana przez pływające urządzenie odprowadzające 18, które jest w najniższym położeniu zamocowane za pomocą zderzaka 20. Pływające urządzenie odprowadzające 18 odprowadza co najwyżej ilość wody równą podwojonemu średniemu całodobowemu możliwemu dopływowi ścieków. Podczas przejściowego, krótkotrwałego przeciążenia hydraulicznego, które następuje przy opróżnianiu wanny, poziom w reaktorze może zwiększyć się aż do maksymalnego poziomu 22. Różnica pomiędzy minimalnym poziomem 21 a najwyższym poziomem 22 reprezentuje retencję dla przyjmowania krótkotrwałego przeciążenia hydraulicznego.

Podczas stopniowego wypełniania tej retencji poziom 21 wznosi się powoli w całym reaktorze bez zwiększania prędkości przepływu przez filtr ze złożem fluidalnym powyżej maksymalnej granicy natężenia przepływu, to znaczy powyżej dwukrotnego przeciętnego całodobowego natężenia przepływu, przez co uniemożliwione jest uszkodzenie filtra ze złożem fluidalnym i przeciek aktywowanego osadu do oczyszczonej wody. Taka regulacja maksymalnego odprowadzania oczyszczonej wody spełnia żądania intensywności oddzielania i zapewnia wysoką sprawność filtrowania poprzez złoże fluidalne również podczas krótkotrwałego ekstremalnego przeciążenia hydraulicznego. Aktywowany osad po odprowadzeniu oczyszczonej wody spada przeciwprądowo poprzez wlotowe przejście 24 do cylindrycznej dolnej części przestrzeni oddzielania 2, gdzie uchodzi wlot zasysania 9 zestawu recyrkulacji 8. Dolna cześć przestrzeni oddzielania 2 łączy się przy swym dnie z przejściem 13 usytuowanym przed przegrodą 5.

Przejście 13 umożliwia przechodzenie aktywowanego osadu przez przestrzeń oddzielania 2 w obwodową przestrzeń aktywacji 4 w przypadku, gdy napowietrzanie reaktora jest zawieszone, a to zapobiega zbieraniu się osadu w przestrzeni oddzielania 2. Przejście 13 zapewnia również wyrównywanie się poziomów w przestrzeni oddzielania 2 i w przestrzeni aktywacji 4 podczas napełniania reaktora Iub podczas jego opróżniania, albo podczas usuwania osadu, a to umożliwia zastosowanie bezciśnieniowego rozwiązania konstrukcji wewnętrznych reaktora.

Pływający osad w filtrze ze złożem fluidalnym w przestrzeni oddzielania jest wychwytywany przez pułapkę osadu 14. Wychwycony pływający osadjest odprowadzany z pułapki osadu 14 poprzez wylot 15 do obwodowej przestrzeni aktywacji 4, mianowicie prnzez powietrzny podnośnik cieczy doprowadzający sprężone powietrze do pułapki osadu 14.

Odprowadzanie nadmiaru aktywowanego osadu przeprowadza się okresowo przez wywożenie samochodem przystosowanym do tego celu.

Mieszana ciecz jest pompowana przez zestaw recyrkulacyjny 8 do studzienki 6 przeznaczonej do wychwytywania grubych zanieczyszczeń, skąd przepływa poprzez wylot 12 do obwodowej przestrzeni aktywacji 4 za przegrodą 5. W ten sposób powstaje wewnętrzny układ cyrkulacji, w którym mieszana ciecz przepływa w przepływie tłokowym. Surowe ścieki zostają domieszane w studzience wychwytowej 6 po usunięciu oczyszczonej wody w filtrze ze złożem fluidalnym, co powoduje, jak wspomniano powyżej, nagły spadek zawartości rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy, zwłaszcza przy powierzchni cząstek aktywowanego osadu, dzięki czemu powstają warunki do dynamicznej denitryfikacji. Kształt wąskiego kanału przestrzeni aktywacji 4 umożliwia, że na początku przepływu cyrkulacyjnego występuje niska intensywność napowietrzania przy stosunkowo dużym natężeniu przepływu wystarczającym do zapewnienia utrzymywania aktywowanego osadu w zawiesinie. Dzięki temu reżim denitryfikacji w tej części przestrzeni aktywacji 4 nie jest przerywany, co wymaga małej zawartości rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy. Podczas ciągłego intensywnego napowietrzania mieszanej cieczy z domieszanymi surowymi ściekami w następnej części przepływu tłokowego następuje rozkład zanieczyszczeń i stopniowe nasycanie mieszanej cieczy tlenem o zawartości do 2 mg O₂/l, przez co powstają warunki do nitryfikacji związków azotu.

Zwiększona zawartość rozpuszczonego tlenu wpływa korzystnie również na intensywność następującego oddzielania aktywowanego osadu przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne, ponieważ większa zawartość rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy zapobiega procesom postdenitryfikacji podczas filtrowania poprzez złoże fluidalne.

174 456

Mieszana ciecz jest po zakończeniu utleniających procesów oczyszczania poddawana rozdzielaniu zawiesiny aktywowanego osadu przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne w przestrzeni oddzielania 2. Cyrkulująca mieszana ciecz doprowadza do tej strefy układu cyrkulacji na jej początku, przy zmniejszonej zawartości rozpuszczonego tlenu, azotany powstałe w strefie nitryfikacji o wystarczającej zawartości tlenu. Azotany te są redukowane do gazowego tlenu w tej strefie ze zmniejszoną zawartością tlenu.

Całkowita intensywność procesów biologicznego oczyszczania zależy od stężenia aktywowanego osadu w systemie oczyszczania, które jest bezpośrednio zależne od skuteczności oddzielania. Zintegrowanie filtrowania poprzez złoże fluidalne w układzie cyrkulacji mieszanej cieczy z wykorzystaniem powierzchni aktywacji do oddzielania zapewnia wysokie stężenie aktywowanego osadu, co potem powoduje niskie obciążenie osadem potrzebne do utrzymania przebiegu nitryfikacji jako główny warunek wysokiej intensywności procesów oczyszczania.

Przez opisany proces oczyszczania wszystkie procesy złożonego oczyszczania biologicznego z usuwaniem związków organicznych i związków azotowych oraz z bardzo skutecznym usuwaniem fosforanów ze ścieków sąrealizowane podczas tylko jednego obiegu w układzie cyrkulacji. Jakość oczyszczonej wody daje nowe możliwości, np. nowe zastosowanie jej do celów sanitarnych w systemie opartym na koncepcji brązowej wody, albo jej bezpośrednie odprowadzanie za pomocą rur ściekowych w ziemi bez zagrażania jakości wód podziemnych.

Przykład II. Przestrzeń oddzielania 2 do oddzielania przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne utworzonajako część obudowy 1 zbiomikajestusytuowana w zbiorniku mimośrodowo w stosunku do obudowy 1, przy czym zbiornik ma kształt wielokąta (fig. 3-5). Przestrzeń oddzielania 2 jest ograniczona zarówno przez pionową ścianę części obudowy 1,jaki przez ukośne ściany przegradzające 3, które tworzą lejową, zwężającą się do dołu przestrzeń oddzielania 2.

Przestrzeń oddzielania 2 ma korzystnie kształt części ostrosłupa lub części stożka umieszczonego mimośrodowo względem części obudowy 1 zbiornika. Zastosowano studzienkę 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń umieszczoną w obudowie 1 w przestrzeni oddzielania 2, a doprowadzenie 7 ścieków uchodzi w tę studzienkę 6.

W studzience wychwytowej 6 (fig. 4) umieszczonyjest zestaw recyrkulacyjny 8, któryjest reprezentowany na przykład przez powietrzny podnośnik cieczy, którego wlot zasysający 9 znajduje się przy dnie przestrzeni oddzielania 2. Przestrzeń aktywacji 4 jest utworzona pomiędzy obudową 1zbiornika a ścianą 3 przestrzeni oddzielania 2 i jest przegrodzona przegrodą 5 (fig. 3), która wraz ze ścianą, przegradzającą 3 przestrzeni oddzielania 2 oddziela przynajmniej częściowo strefę tlenową 4a przestrzeni aktywacji 4 od strefy beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4. Strefa tlenowa 4a i strefa beztlenowa 4b są wzajemnie ze sobą połączone, np. poprzez łączący otwór 26 wykonany w przegrodzie 5 przy dnie zbiornika (fig. 3,5). Połączenie pomiędzy przestrzenią aktywacj i 4 a przestrzenią oddzielania 2 jest utworzone przez przenoszące przejście 10 z otworem wlotowym 11 (fig. 3). Przejście 13 jest wykonane w ścianie przegradzającej 3 przestrzeni oddzielania 2 blisko jej dna, po stronie przejścia przenoszącego 10, a przestrzeń oddzielania 2 jest połączona ze strefą tlenową 4a przestrzeni aktywacji 4 poprzez przejście 13 (fig. 4). Pułapka 14 pływającego osadu z wylotem 15 dla pływającego osadu jest usytuowana w górnej rozszerzającej się części przestrzeni oddzielania 2 i uchodzi w beztlenową strefę 4b przestrzeni aktywacji 4.

Doprowadzenie powietrza ze źródła sprężonego powietrza (nie pokazano) uchodzi w pułapkę 14 pływającego osadu. Wymienione źródło sprężonego powietrza jest korzystnie przeznaczone również dla systemu pneumatycznego napowietrzania w reaktorze, złożonego z elementów napowietrzających 16 połączonych ze źródłem sprężonego powietrza (nie pokazano) poprzez główny przewód rozdzielczy (również nie pokazano). Sprężone powietrze z tego samego źródła może również być wykorzystywane dla zestawu recyrkulacji 8 reprezentowanego przez powietrzny podnośnik cieczy.

Zawiesina aktywowanego osadu w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 jest zapewniana przez opisaną konstrukcję dla dopływu i odpływu ścieków w przestrzeni aktywacji 4 oraz przez napowietrzanie dużą ilością powietrza ze wspólnego źródła sprężonego powietrza

174 456 (nie pokazano). Ilość powietrza jest równocześnie wybrana tak, że jest ona wystarczająca dla utrzymywania zawiesiny aktywowanego osadu, ale zasadniczo nie zakłóca beztlenowych warunków w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4, niezbędnych do przeprowadzania procesów denitryfikacji. W tym celu ta część przestrzeni aktywacji 4 wyposażona jest w jeden lub więcej punktowych elementów napowietrzania (nie pokazano). Pływające urządzenie 18 do odprowadzania oczyszczonej wody z wylotem 19 jest usytuowane na poziomie przestrzeni oddzielania 2 (fig. 3, 5). Najniższe położenie pływającego urządzenia odprowadzającego 18 jest ustalone przez zderzak (nie pokazano), a przelew (nie pokazano) tego pływającego urządzenia odprowadzającego 18 jest ustawiony na pewne maksymalne odprowadzanie nie przekraczające dwukrotnej wartości średniego całodobowego obciążenia hydraulicznego reaktora.

Poziom 21 reaktora jest w najniższym położeniu podczas średniego obciążenia reaktora, a podczas krótkotrwałego przeciążenia hydraulicznego podnosi się i może osiągać najwyższy poziom 22 (fig. 4, 5). Urządzenie to jest wyposażone w rurę 23 odprowadzania osadu służącą do usuwania nadmiaru osadu (fig. 4), która korzystnie uchodzi w górną część przestrzeni aktywacji 4.

Strefa tlenowa 4a i strefa beztlenowa 4b przestrzeni aktywacji 4 są ze sobą wzajemnie połączone poprzez łączący otwór 26 w przegrodzie 5, korzystnie przy dnie zbiornika.

Opisany reaktor złożonyjest korzystnie z dwóch sektorowych części (fig. 3). Wjednej części - na fig. 3 z lewej strony - skupione sąkonstrukcje technologiczne tworzące poszczególne elementy funkcjonalne. Druga część, służąca jako przestrzeń aktywacji 4, jest umieszczona przy niej. Takie rozwiązanie umożliwia wzajemne wprowadzanie obu części jedną w drugą, co jest korzystne zwłaszcza przy składowaniu i transporcie.

Działanie opisanego urządzenia do biologicznego oczyszczania ścieków jest podobne do działania urządzenia z przykładu I, w związku z czym jest opisane skrótowo:

Ścieki przepływają poprzez doprowadzenie 7 do studzienki 6 wychwytywania grubych zanieczyszczeń. Mieszana ciecz ze studzienki wychwytowej 6 jest doprowadzana do beztlenowej strefy 4b przestrzeni aktywacji 4 poprzez wylot 25. Zawiesina aktywowanego osadu w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 jest utrzymywana przez niewielką intensywność napowietrzania. Przy małej intensywności napowietrzania w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 zwiększa się brak rozpuszczonego tlenu, co powoduje procesy denitryfikacji.

Mieszana ciecz po denitryfikacji przepływa poprzez otwór łączący 26 (fig. 3) wykonany w przegrodzie 5 przy dnie zbiornika do strefy tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4, gdzie intensywne napowietrzanie przez elementy napowietrzające 16 tworzy środowisko tlenowe, w którym odbywają się następnie procesy tlenowe oczyszczania ścieków, łącznie z nitryfikacją azotu amoniakalnego i organicznego. Mieszana cieczjest po procesie aktywacji tlenowej doprowadzana do filtrowania poprzez złoże fluidalne.

Mieszana ciecz przepływa przez przestrzeń oddzielania 2 do filtrowania poprzez złoże fluidalne przez wlotowy otwór i przez przenoszące przejście 10 (fig. 3), gdzie w filtrze ze złożem fluidalnym w przestrzeni oddzielania 2 aktywowany osad jest oddzielany od oczyszczonej wody przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne.

Przejście 13 powoduje, że w przypadku zawieszenia napowietrzania reaktora aktywowany osad może przenikać z przestrzeni oddzielania 2 do przestrzeni aktywacji 4. Przejście to zapewnia również wyrównywanie się poziomów w przestrzeni oddzielania 2 i w przestrzeni aktywacji 4 podczas napełniania lub opróżniania reaktora, ewentualnie podczas usuwania osadu. Umożliwia to również dodatkowe zasysanie mieszanej cieczy bezpośrednio ze strefy tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4.

Usuwanie nadmiaru osadu przeprowadza się okresowo przez wywożenie go samochodem przystosowanym do tego celu, przy czym osad ten jest wyciągany przez rurę 23 odprowadzania osadu.

Przykład III. Przestrzeń oddzielania 2 ograniczona ścianą 3, mającą kształt stożkowej obudowy lub ostrosłupa, jest usytuowana w zbiorniku posiadający m obudowę 1 o kształcie ko12

174 456 rzystnie cylindrycznym (fig. 6,7). Przestrzeń oddzielania 2 jest zasadniczo koncentryczna z tym zbiornikiem, ale możliwe jest również mimośrodowe usytuowanie przestrzeni oddzielania 2. Odpowiednio do lejowego kształtu górnej części przestrzeni oddzielania 2 jej dolna część ma odpowiednio kształt cylindryczny lub ostrosłupowy.

Przestrzeń oddzielania 2 jest przeznaczona do oddzielania osadu przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne. Obwodowa przestrzeń aktywacji 4jest utworzona pomiędzy obudową 1 zbiornika a ścianą3 przestrzeni oddzielania 2, przy czym ta przestrzeń aktywacji 4 jest wjednym miejscu przegrodzona przegrodą 5, która w tym przykładzie realizacji jest pionowa. Przegroda 5 tworzy korzystnie część studzienki 6 wychwytywania grubych zanieczyszczeń, w którą uchodzi doprowadzenie 7 surowych ścieków. W tę studzienkę wychwytową 6 wprowadzony jest zestaw recyrkulacji 8, który jest utworzony np. przez powietrzny podnośnik cieczy, którego wlot zasysający 9 jest doprowadzony do dna przestrzeni oddzielania. Połączenie pomiędzy przestrzenią aktywacji 4 a przestrzenią oddzielania 2 jest utworzone przez przenoszące przejście 10 z wlotowym otworem 11. Przenoszące przejście 10 jest usytuowane przy przegrodzie 5 i w kierunku przepływu mieszanej cieczy przed przegrodą 5. Wylot 12 studzienki 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń uchodzi w przestrzeń aktywacji 4 w kierunku przepływu mieszanej cieczy za przegrodą 5.

Przejście 13 jest wykonane w ścianie 3 przestrzeni oddzielania 2 przy dnie, przed przegrodą 5 po stronie przejścia przenoszącego 10, przy czym za pomoc ąprzejścia 13 przestrzeń oddzielania 2 jest połączona z przestrzenią aktywacji 4. Rozgraniczenie pomiędzy górną i dolną częścią przestrzeni oddzielania 2 jest utworzone przez wlotowe przejście 27. W górnej, rozchylającej się części przestrzeni oddzielania 2 umieszczonajest pułapka 14 pływającego osadu, która ma wylot 15 pływającego osadu uchodzący w przestrzeń aktywacji 4. Wlot powietrza ze źródła sprężonego powietrza (nie pokazano) uchodzi w tąpułapkę 14 pływającego osadu, którajest w konsekwencji napowietrzana. To źródło sprężonego powietrza służy również dla pneumatycznego systemu napowietrzania w reaktorze, złożonego przede wszystkim z elementów napowietrzających 16 połączonych z wymienionym źródłem sprężonego powietrza poprzez główny przewód rozdzielczy 17. Główny przewód rozdzielczy 17jest przeznaczony również do doprowadzania powietrza do pułapki 14 pływającego osadu i do zestawu recyrkulacyjnego 8 reprezentowanego przez pneumatyczny podnośnik cieczy. Elementy napowietrzające 16 są umieszczone w przestrzeni aktywacji 4, korzystnie z różnąszczeliną, a w konsekwencji różne części obwodowej przestrzeni aktywacji 4 maja różną intensywność napowietrzania.

Korzystnejest również zastosowanie innego elementu rozdzielającego, np. ściany przegradzającej 5a, która odgradza przestrzeń aktywacji i wraz z przegrodą 5 całkowicie rozdziela przestrzeń aktywacji 4 na strefę tlenową 4a przestrzeni aktywacji 4 i strefę beztlenową 4b przestrzeni aktywacji 4. Punktowe źródła napowietrzania (nie pokazano) usytuowane są w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4, przy czym wlot do tej przestrzeni jest wykonany w górnej części strefy beztlenowej 4b poprzez wylot 12 ze studzienki wychwytowej 6, a odpływ jest utworzony przez otwór łączący 29 w ścianie przegradzającej 5a przy dnie zbiornika.

Pływaj ące urządzenie odprowadzające 18 dla oczyszczonej wody z wylotem 19 j est usytuowane przy powierzchni poziomu przestrzeni oddzielania 2. Najniższe położenie pływającego urządzenia odprowadzającego 18 jest określone przez zderzak 20, a przelew (nie pokazano) pływającego urządzenia odprowadzającego 18 jest ustawiony na pewne maksymalne odprowadzanie, w podobny sposób jak w przykładzie I, bez przekraczania drugiej wielokrotności całodobowego średniego obciążenia hydraulicznego reaktora.

Poziom 21 reaktora znajduje się poniżej średniego obciążenia reaktora w najniższym położeniu i wznosi się przy krótkotrwałym przeciążeniu hydraulicznym oraz może zwiększyć się aż do maksymalnego poziomu 22 (fig. 6). Wahania lustra wody odbywają się w górnej, korzystnie cylindrycznej części przestrzeni oddzielania 2, tak że ściana 3 przestrzeni oddzielania 2 jest zawsze pod powierzchnią poziomu. Rura 23 odprowadzania osadu jest wprowadzona w przestrzeń aktywacji 4 (fig. 6), a jej wylot jest korzystnie usytuowany w górnej połowie przestrzeni aktywacji 4.

174 456

Z powyższego opisu przykładów wynikają następujące wspólne cechy podstawowe:

Układ cyrkulacji utworzony jest w reaktorze pomiędzy przestrzenią aktywacji 4 a przestrzenią oddzielania 2. Przestrzeń oddzielania 2 jest połączona z przestrzenią aktywacji 4 zarówno poprzez przejście przenoszące 10 z otworem wlotowym 11 , jak i przejście 13 i przez zestaw recyrkulacji 8, którego wlot zasysania 9 jest doprowadzony do dna przestrzeni oddzielania 2, a wylot znajduje się w przestrzeni aktywacji 4. Przestrzeń aktywacji 4jest przynajmniej częściowo przegrodzona przez przegrodę 5 pomiędzy ścianą 3 przestrzeni oddzielania 4 dla filtrowania poprzez złoże fluidalne a obudowę, 1 zbiornika reaktora. Ta przegroda 5 oddziela zasadniczo od siebie strefę tlenową 4a i strefę beztlenową 4b przestrzeni aktywacji 4. Przestrzeń oddzielania 2 dla filtrowania poprzez złoże fluidalne ma pływające urządzenie 18 do odprowadzania oczyszczonej wody. Pułapka 14 pływającego osadu w przestrzeni oddzielania 2 do filtrowania poprzez złoże fluidalne wyposażona jest w dopływ sprężonego powietrza. Rura 23 odprowadzania osadu służąca do usuwania nadmiaru aktywowanego osadu, uchodzi w przestrzeń aktywacji 4, a jej wlotjest usytuowany najednej trzeciej do dwóch trzecich wysokości reaktora nad dnem zbiornika.

Działanie urządzenia według przykładu ΠΙ jest analogiczne jak działanie według przykładu II:

Surowe ścieki wpływają w sposób podobny jak w poprzednich przykładach, poprzez doprowadzenie 7 do studzienki 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń. Przegroda 5 przegradzająca obwodowąprzestrzeń aktywacji 4 jest korzystnie zastosowana jako część studzienki wychwytowej 6. Mieszana cieczjest wyprowadzana ze studzienki wychwytowej 6 w przestrzeń aktywacji 4 poprzez wylot 12. Mieszana ciecz, do której zostają domieszane surowe ścieki, przepływa w obwodowej przestrzeni aktywacji 4 w przepływie tłokowym. Przy domieszaniu surowych ścieków do mieszanej cieczy i na skutek małej intensywności napowietrzania na początku przepływu tłokowego w przestrzeni aktywacji 4 w wyniku braku elementów napowietrzających lub dużej szczeliny pomiędzy nimi w tej części przestrzeni aktywacji 4, powstaje brak tlenu na powierzchni cząstek aktywowanego osadu, a to wywołuje procesy denitryfikacji. Ta część przestrzeni aktywacji 4 działa podobnie jak strefa beztlenowa 4b przestrzeni aktywacji 4 według przykładu II.

Mieszana ciecz wraz z domieszanymi ściekamijest utleniana potem w następnej części obwodowej przestrzeni aktywacji 4 nieprzerwanie przez napowietrzanie pneumatyczne, które równocześnie zapewnia utrzymywanie aktywowanego osadu w zawiesinie w całej przestrzeni aktywacji 4.

Jeżeli ściana przegradzająca 5a jest użyta jako inny element dzielący, powoduje to utworzenie beztlenowego środowiska w beztlenowej strefie 4b przestrzeni aktywacji 4. Zawiesina aktywowanego osadu jest zapewniona w strefie beztlenowej 4b przez pionowy przepływ i częściowe napowietrzanie z punktowych źródeł napowietrzania.

Mieszana ciecz jest stopniowo utleniana, aż osiągnie warunki odpowiednie dla procesów nitryfikacji, które wymagają stężenia rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy większego niż 2 mg O₂/l, a następnie mieszana ciecz jest doprowadzana do filtracji poprzez złoże fluidalne.

Mieszana ciecz przepływa w przestrzeni oddzielania 2 dla filtrowania poprzez złoże fluidalne poprzez otwór wlotowy i poprzez przenoszące przejście 10. Skuteczność rozdzielania przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne zależy oprócz innych rzeczy od wielkości wlotowego przejścia 27, poprzez które mieszana ciecz przechodzi w górnej części przestrzeni oddzielania 2. Oczyszczona woda jest oddzielana od aktywowanego osadu w filtrze ze złożem fluidalnym w przestrzeni oddzielania 2 przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne i jest odprowadzana za pomocą pływającego urządzenia odprowadzającego 18, którego działanie jest podobne do działania pływającego urządzenia odprowadzającego według poprzednich przykładów.

Aktywowany osad po odprowadzeniu oczyszczonej wody opada przeciwprądowo poprzez wlotowe przejście 27 w dolną część przestrzeni oddzielania 2, gdzie uchodzi zasysający wlot 9 zestawu recyrkulacji 8. Dolna część przestrzeni oddzielania 2 łączy się przy dnie z przejściem 13 usytuowanym przed przegrodą 5.

174 456

Przejście 13 umożliwia przechodzenie aktywowanego osadu przez przestrzeń oddzielania 2 w obwodową przestrzeń aktywacji 4 w przypadku zawieszenia napowietrzania reaktora, a to zapobiega gromadzeniu się osadu w przestrzeni oddzielania 2. Przejście 13 zapewnia również wyrównywanie poziomów w przestrzeni oddzielania 2 i w przestrzeni aktywacji 4 podczas napełniania reaktora lub podczas jego opróżniania, albo podczas usuwania osadu, a to umożliwia bezciśnieniowe rozwiązanie zanurzonych konstrukcji.

Pływający osad w filtrze ze złożem fluidalnym w przestrzeni oddzielania 2 jest wychwytywany w pułapce osadu 14. Wychwycony pływający osad jest odprowadzany z pułapki 14 poprzez wylot 15 do obwodowej przestrzeni aktywacji 4, mianowicie przez powietrzne podnoszenie cieczy z doprowadzaniem sprężonego powietrza do pułapki osadu 14. Odprowadzanie nadmiaru aktywowanego osadu odbywa się okresowo za pomocą, samochodu przystosowanego do tego celu podczas pracy reaktora.

Mieszana ciecz jest pompowana przez zestaw recyrkulacyjny 8 do studzienki 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń, skąd płynie poprzez wylot 12 do obwodowej przestrzeni aktywacji 4 za przegrodą 5. W ten sposób utworzony zostaje wewnętrzny układ cyrkulacji, poprzez który mieszana ciecz płynie w przepływie tłokowym. Surowe ścieki zostają domieszane w studzience wychwytowej 6 po usunięciu oczyszczonej wody w filtrze ze złożem fluidalnym, co powoduje, jak wspomniano powyżej, nagły spadek zawartości rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy, zwłaszcza na powierzchni cząstek aktywowanego osadu, a więc powstająwarunki dla dynamicznej denitryfikacji. Wąski kształt kanału przestrzeni aktywacji 4 umożliwia również to, że na początku przepływu cyrkulacyjnego ze stosunkowo małym natężeniem przepływu wystarczającym do zapewnienia utrzymania aktywowanego osadu w zawiesinie występuje mała intensywność napowietrzania. Nie zakłóca to przy tym reżimu denitryfikacji w tej części przestrzeni aktywacji 4, do czego wymaganajest mała zawartość rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy.

Podczas ciągłego intensywnego napowietrzania mieszanej cieczy z domieszanymi surowymi ściekami w następnej części przepływu tłokowego następuje rozkład organicznych zanieczyszczeń przez utlenianie. Jeżeli przestrzeń aktywacji 4 jest całkowicie podzielona ścianą przegradzającą 5a, wówczas wymieniony rozkład następuje w strefie tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4.

Zwiększona zawartość rozpuszczonego tlenu wpływa również korzystnie na intensywność późniejszego oddzielania aktywowanego osadu przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne, ponieważ większa zawartość rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy uniemożliwia procesy postdenitryfikacji podczas filtrowania poprzez złoże fluidalne.

Mieszana ciecz po zakończeniu procesów oczyszczania przez utlenianie jest poddawana oddzielaniu zawiesiny aktywowanego osadu poprzez filtrowanie przez złoże fluidalne w przestrzeni oddzielania 2. Cyrkulująca mieszana ciecz doprowadza do strefy układu cyrkulacji na jego początku, przy zmniejszonej zawartości rozpuszczonego tlenu, azotany powstałe w strefie nitryfikacji przy wystarczającej zawartości tlenu. Azotany te sąredukowane do gazowego tlenu w tej strefie o obniżonej zawartości tlenu.

Przykład IV. Zbiornik urządzenia utworzony jest przez obudowę 1 i dno. Według tego przykładu realizacji obudowa 1 ma postać wielokąta, ale odpowiednie są również inne kształty, np. kształt cylindryczny. Przestrzeń oddzielania 2 do oddzielania przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne jest umieszczona mimośrodowo w zbiorniku i jest wykonana jako część obudowy 1 (fig. 9), tak żejedna ściana przestrzeni oddzielania 2 jest utworzona bezpośrednio przez obudowę 1 zbiornika. Pirresttrzeń oddzie eania 21 est: ograniczona zarówno przez pionową ścianę części obudowy 1, jak i przez ukośne ściany przegradzające 3, które tworzą lej zwężający się do przestrzeni oddzielania 2.

Przestrzeń oddzielania 2 ma korzystnie kształt części ostrosłupa lub części stożka umieszczonego mimośrodowo przy części obudowy 1 zbiornika. W obudowie 1 w przestrzeni oddzielania 2 umieszczona jest studzienka 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń, w którą uchodzi doprowadzenie 7 ścieków.

174 456

W studzience wychwytowej 6 usytuowany jest zestaw recyrkulacyjny 8 (fig. 9), który jest reprezentowany np. przez powietrzny podnośnik cieczy, którego zasysający wlot 9 jest usytuowany przy dnie przestrzeni oddzielania 2, a wylot zestawu recyrkulacyjnego 8 jest doprowadzony do studzienki wychwytowej 6. Przestrzeń aktywacji 4 jest utworzona pomiędzy przestrzenią oddzielania 2 a obudową 1, lub dokładnie pomiędzy ścianą3 przestrzeni oddzielania 2 a obudową zbiornika. Przestrzeń aktywacji 4 jest podzielona na strefę tlenową 4a i strefę beztlenową 4b. Jest to zrealizowane np. tak, że strefa beztlenowa 4b jest wprowadzona w przestrzeń aktywacji 4 (fig. 8,9). Strefa beztlenowa 4b ma równocześnie swą własną, konstrukcje utworzoną przez pochyłą ścianę 36 i ściany czołowe reprezentowane przez przegrody 5, 5a. Dolna część strefy beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 jest zwężona (fig. 10) i wyposażona w mechaniczne urządzenie, według tego przykładu realizacji w mieszadło 37 z kołem łopatkowym 45.

Mieszadło 37 z kołem łopatkowym 45 złożone jest z przenoszącego obciążenie koła 39 ze zwykłego materiału, np. z metalu lub tworzywa sztucznego, na którym najego obwodzie umieszczony jest system misek 40 oraz z koła łopatkowego 45 wyposażonego w łopatki 46. Przenoszące obciążenie koło 39 i koło łopatkowe 45 są obracane za pomocą, pionowo umieszczonego wału 38, który jest usytuowany po jednej stronie na przegrodzie 5, a po drugiej stronie na drugiej przegrodzie 5. Wał 38 przechodzi przez drugą przegrodę 5 w strefę tlenową 4a przestrzeni aktywacji 4. Konstrukcja ta może być pionowo przesuwna, aby dostosowywać ją do różnych warunków oczyszczania wody, np. przez różnąwysokość mieszanej cieczy. Przenoszące obciążenie koło 39 z miskami 40 jest usytuowane w strefie tlenowej 4a i jest zawieszone na części wału 38 w strefie tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4. Koło łopatkowe 45 jest usytuowane wewnątrz beztlenowej strefy 4b przestrzeni aktywacji 4.

Poziom szyjki każdej miski 40 jest korzystnie równoległy do wału 38. Łopatki 46 są umieszczone w kierunku promieniowym w widoku wału 38 i są one korzystnie pasowane na wcisk w kierunku promieniowym na swych podporach 47. Do przenoszącego obciążenie koła 39 należy doprowadzenie powietrza, np. jeden z elementów napowietrzających 16 (fig. 8), któryjest usytuowany po tej stronie przenoszącego obciążenia koła 39, gdzie miski 40 są zwrócone szyjkami do dołu.

Strefa beztlenowa 4b przestrzeni aktywacji 4 jest połączona zarówno z dolną częścią studzienki wychwytowej 6 poprzez rurę łaczącą34, jak i z tlenową strefą 4a poprzez wylot łączący 41. Rura łącząca 34jest połączona z beztlenową strefą 4bprzyjej dnie. Wylot41 łączy strefę tlenową 4a ze strefą beztlenową 4b przestrzeni aktywacji 4 blisko wału 38 mieszadła 37 z kołem łopatkowym 45.

Strefa tlenowa 4a przestrzeni aktywacji 4 jest podzielona przez wprowadzoną strefę beztlenową 4b na dwie sekcje (fig. 8,9), które sąwzajemnie ze sobąpołączone poprzez przejścia 43 (fig. 10), które są wykonane pomiędzy obudową 1 a dnem zbiornika i pochyłą ścianką 36. Inne elementy napowietrzające 16 są, usytuowane w strefie tlenowej 4a według potrzeby. Przynajmniej jeden element napowietrzający 16 jest zawsze usytuowany w wyjściowym regionie przejścia 43 i w przeciwległym wyjściowym regionie drugiego przejścia 43 (fig. 8).

Połączenie pomiędzy strefą tlenową 4a przestrzeni aktywacji 4 a przestrzeniąoddzielania jest zrealizowane poprzez przejście 32 (fig. 9) wykonane w ścianie 3 przy dnie zbiornika.

Pływające urządzenie odprowadzające 18 do odprowadzania oczyszczonej wody z wylotem 19 jest usytuowane na poziomie przestrzeni oddzielania 2 (fig. 10). Najniższe położenie pływającego urządzenia odprowadzającego 18 jest ustawione przez zderzak (nie pokazano), a przelew (nie pokazano) pływającego urządzenia odprowadzającego 18 jest ustawiony na pewne maksymalne odprowadzanie, to znaczy nie przewyższające drugiej wielokrotności średniego całodobowego obciążenia hydraulicznego reaktora.

Poziom 21 reaktora jest w najniższym położeniu podczas średniego obciążenia reaktora, a podczas krótkotrwałego przeciążenia hydraulicznego wznosi się i może osiągnąć najwyższy poziom 22. Najwyższy poziom 22jest ustawiony przez położenie przerwanego przelewu 44 (fig. 9). Urządzenie to jest wyposażone w rurę 23 do odprowadzania nadmiaru osadu (fig. 8,9), która korzystnie uchodzi w górną część przestrzeni aktywacji 4.

174 456

Surowe ścieki płyną doprowadzeniem 7 do studzienki 6 wychwytywania grubych zanieczyszczeń. Mieszana ciecz ze studzienki wychwytowej 6 przepływa poprzez rurę łączącą 34 do beztlenowej strefy 4b przestrzeni aktywacji 4. Aktywowany osad jest utrzymywany w zawiesinie w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 przez ruch mieszadła 37 z kołem łopatkowym 45 którego lekkie obracanie się powodowane jest przez działanie sił hydraulicznych na system misek 40 na kole 39 przenoszącym obciążenie. Miski 40 chwytają pęcherzyki powietrza wypływające z elementu napowietrzającego 16 usytuowanego pod nimi, powietrze to wypycha wodę z nich, a następnie miski 40 są unoszone nieco przez siły hydrostatyczne, przez co tworzą siłę napędu dla ruchu mieszadła 37 z kołem łopatkowym 45. Zwężające się ku dołowi strefy beztlenowe 4b przestrzeni aktywacji 4 tworzą razem z działaniem mieszadła 37 z kołem łopatkowym 45 dobre warunki utrzymywania aktywowanego osadu w zawiesinie lub wprowadzania osadzonego aktywowanego osadu w stan zawiesiny. Możliwe jest również połączenie tego mechanicznego mieszania z mieszaniem za pomocą doprowadzanego powietrza, ale konieczne jest wtedy umieszczenie doprowadzania powietrza również w strefie beztlenowej 4b, przy czym możliwejest przerwanie doprowadzenia powietrza lub też przerwanie całego procesu oczyszczania, ponieważ łopatki 46 mogą również unosić z powrotem całkowicie osadzoną mieszaną ciecz.

Surowe ścieki przepływają przez doprowadzenie 7 do studzienki 6 wychwytywania grubych zanieczyszczeń, skąd płyną pozbawione grubych zanieczyszczeń poprzez rurę łączącą 34 do beztlenowej strefy 4b przestrzeni aktywacji 4. Rura łącząca 34 jest poprowadzona poprzez tlenową strefę 4a (fig. 9), ale nie łączy się z nią. Mieszana ciecz przepływa ze strefy beztlenowej 4b w strefę tlenową 4a przestrzeni aktywacji 4 poprzez łączący wylot 41. Powstaje spiralny przepływ mieszanej cieczy z wlotu w strefę beztlenową 4b wjej środek i w pobliżu wału 38 mieszadła z kołem łopatkowym 45. Ten optymalny przepływ powoduje, że czas przebywania oczyszczonej wody w strefie beztlenowej 4b jest wystarczający dla całkowitego przechodzenia aktywowanego osadu w zawiesinę.

Warunki tlenowe tworzone sąw strefie tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4 przez napowietrzanie za pomocą elementów napowietrzających 16. Wspomniany powyżej układ elementów napowietrzających 16 powoduje cyrkulacyjny przepływ pomiędzy obiema sekcjami strefy tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4, która jest oddzielona przez wprowadzoną strefę beztlenową 4b. Wymieniony przepływ cyrkulacyjny jest umożliwiany przez przejścia 43 i powodowany przez elementy napowietrzające 16 zawsze przy wylocie z przejść 43. Przepływ mieszanej cieczy przy wylocie z tych przejść powodowany przez powietrze wydostające się z elementów napowietrzających 16 powoduje zjawisko zasysania w przejściach, na skutek czego mieszana ciecz w strefie tlenowej 4a zaczyna płynąć w sposób cyrkulacyjny. Za pomocą innych elementów napowietrzających 16 doprowadzane jest powietrze w celu doskonałego utworzenia zawiesiny aktywowanego osadu w strefie tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4 oraz tlen dla procesów biologicznego oczyszczania. Możliwejest wprowadzenie całego aktywowanego osadu w zawiesinę za pomocą elementów napowietrzających 16.

Opisana doskonała zawiesina aktywowanego osadu zarówno w strefie tlenowej 4a, jak i w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 umożliwia praktyczne zastosowanie przerywanego napowietrzania, a to zapewnia oszczędności energii i zwiększoną skuteczność denitryfikacji.

Przestrzeń oddzielania 2 jest połączona z napowietrzaną strefą tlenową 4a przestrzeni aktywacji 4 poprzez przejście 32, przez które mieszana cieczjest odbierana z przestrzeni aktywacji 4 do przestrzeni oddzielania 2. To proste rozwiązanie doprowadzania mieszanej cieczy do przestrzeni oddzielania 2 jest umożliwione przez intensywną recyrkulację mieszanej cieczy w układzie cyrkulacji z jej odprowadzaniem przy dnie przestrzeni oddzielania 2 za pomocą zasysającego wlotu 9 zestawu recyrkulacyjnego 8. Aktywowany osad w zawiesinie jest oddzielany od mieszanej cieczy w przestrzeni oddzielania 2 przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne. Zawiesina aktywowanego osadu przechwycona w filtrze ze złożem fluidalnym opada w dolnączęść przestrzeni oddzielania 2, skąd jest pompowana przez zestaw recyrkulacyjny 8 i transportowana z powrotem poprzez studzienkę wychwytową 6 w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywa174 456 cji 4. W ten sposób zostaje utworzony wewnętrzny układ cyrkulacji w reaktorze, w którym odbywają się wszystkie procesy biologicznego oczyszczania ścieków, to znaczy biodegradacja, nitryfikacja, denitryfikacja, defosfatyzacja, z późniejszym oddzieleniem aktywowanego osadu i z zawróceniem go z powrotem do procesu biologicznego oczyszczania ścieków.

Oczyszczona woda jest po oddzieleniu aktywowanego osadu przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne odprowadzana przez pływające urządzenie odprowadzające 18.

Odprowadzanie nadmiaru aktywowanego osadu przeprowadzane jest okresowo za pomocąsamochodu przystosowanego do wywożenia osadu. Nadmiar aktywowanego osadujest zasysany podczas pracy reaktora, tak że część mieszanej cieczy jest zasysana do samochodu do wywożenia osadu.

Opisany system tworzenia zawiesiny aktywowanego osadu w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 z zastosowaniem mieszadła 37 z kołem łopatkowym 45 i z napowietrzaniem strefy tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4 umożliwia działanie urządzenia z dużym stężeniem aktywowanego osadu. Umożliwia to między innymi zmniejszenie rozmiarów reaktora oraz jego ceny i zredukowanie wymagań przestrzennych.

Wszystkie procesy złożonego oczyszczania biologicznego są realizowane w reaktorze przez opisany proces oczyszczania. W ten sposób ze ścieków usuwane są związki organiczne i związki zawierające azot, jak również w znacznym stopniu fosforany, a równocześnie osiągnięty jest wysoki stopień stabilizacji wytworzonego aktywowanego osadu.

Przykład V. Inną odmianę reaktora przydatną, zwłaszcza do domowych oczyszczalni ścieków pokazano na fig. 11,12. Rozszerzająca się do góry przestrzeń oddzielania 2 w kształcie ściętego stożka lub ostrosłupa utworzona jest przez ścianę przegradzająca 3 i jest usytuowana w zbiorniku z obudową 1, korzystnie w kształcie cylindrycznym. Górna część przestrzeni oddzielania 2 przechodzi w kształt cylindryczny lub ostrosłupowy. Ściany przegradzające 3 przestrzeni oddzielania 2 wsparte sąbezpośrednio lub poprzez swe elementy przenoszące ciężar (nie pokazano) na dnie zbiornika. Układ przestrzeni oddzielania 2 jest koncentryczny, takjak w przykładzie realizacji (fig. 11, 12), albo też może być również mimośrodowy, np. przestrzeń oddzielania 2 może stykać się z obudową 1 zbiornika. Ściany przegradzające 3 mogąbyć wykonane z gładkiego materiału lub z profilowanego materiału. Korzystne jest ukształtowanie w kierunku od góry do dołu i utworzenie w ten sposób nisko żeber na powierzchni ścian przegradzających 3. Przestrzeń aktywacj i 4 jest utworzona pomiędzy ścianąprzegradzaj ącą3 a obudową 1i jest podzielona na strefę tlenowa 4a i strefę beztlenową 4b (fig. 12). Strefa beztlenowa 4bjest odgrodzona od z reguły większej strefy tlenowej 4a przegrodami 5,5a. Dolna część strefy beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4jest wyposażona w mechaniczne mieszadło reprezentowane np. przez mechaniczne mieszadło 37 (fig. 12). Mieszadło 37 z kołem łopatkowym 45 jest obracane za pomocą pionowego umieszczonego wału 38 (fig. 12), który jest umieszczony na konstrukcji nie pokazanej na rysunku. Inaczej niż w przykładzie realizacji z fig. 8-10 przenoszące obciążenie koło 39 z miskami 40 i mieszadło 37 z kołem łopatkowym 45 są usytuowane w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4, ewentualnie koło łopatkowe 37 i koło 39 przenoszące obciążenie są wykonane jako jedna całość. Powietrze powodujące obrotowy ruch koła łopatkowego 37 nie zakłóca beztlenowego środowiska w strefie beztlenowej 4b, ponieważ większość powietrza dostaje się w miski 40 aż do poziomu i następnie uchodzi do atmosfery.

Źródło powietrza (nie pokazano) jest przewidziane dla koła 39 przenoszącego obciążenie i jest usytuowane po tej stronie tego koła 39 przenoszącego obciążenie, gdzie miski 40 są zwrócone szyjką do dołu.

Studzienka 6 (fig. 12) do wychwytywania grubych zanieczyszczeń jest umieszczona w obudowie 1 reaktora i przy przegrodzie 5 w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4, a doprowadzenie surowych ścieków uchodzi w wymienioną studzienkę 6. Zestaw recyrkulacyjny 8, reprezentowany np. przez powietrzny podnośnik cieczy, jest usytuowany w studzience wychwytowej 6, a zasysający wlot 9 tego zestawu recyrkulacji 8 jest usytuowany przy dnie przestrzeni oddzielania 2.

174 456

Beztlenowa strefa 4b przestrzeni aktywacji 4 jest połączona zarówno ze studzienką wychwytową 6 poprzez otwór łączący 35,jak i ze strefątlenową 4a poprzez otwór łączący 42 wykonany w przegrodzie 5a przy dnie zbiornika (fig. 12).

Elementy napowietrzające 16 sąumieszczone w strefie tlenowej 4b w sposób podobnyjak w przykładzie IV. Połączenie pomiędzy strefątlenową 4a przestrzeni aktywacji 4 a strefąoddzielania 2 jest zrealizowane poprzez przejście 32 wykonane w ścianie 3 przy dnie zbiornika przed przegrodą 5 (fig. 12). Nad przejściem 32 umieszczonajest przegroda przepływu 30 (fig. 11),którajest korzystnie przymocowana do ściany 3. Możliwejest również zrezygnowanie z tej przegrody 30. Zasysający wlot 9 zestawu recyrkulacyjnego 8 uchodzi przy dnie przestrzeni oddzielania 2, a wylot z zestawu recyrkulacji uchodzi w studzienkę wychwytową 6.

Napowietrzający przewód rurowy 33 w postaci łukujest usytuowany w strefie tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4 przy dnie zbiornika i przy ścianie 3, ajego początekjest usytuowany przy przegrodzie 5a, zaś koniec przed przejściem 32 (fig. 11). Rura 23 odprowadzania nadmiaru aktywowanego osadu jest wyprowadzona z przestrzeni aktywacji 4.

Pływające urządzenie 18 odprowadzania oczyszczonej wody z wylotem 19 jest umieszczone w górnej części przestrzeni oddzielania 2, gdzie jego położenie ustala również wysokość poziomu i jest ono całkowicie takie samo, jak w poprzednim przykładzie realizacji. Pływające urządzenie odprowadzające 18 może być zastąpione w większych reaktorach nieruchomym urządzeniem odprowadzającym (nie pokazano).

Działanie reaktora według tego przykładu realizacji jest podobne jak w poprzednim przykładzie:

Surowe ścieki dopływają poprzez doprowadzenie 7 do studzienki 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń. Mieszana ciecz ze studzienki wychwytowej 6 płynie poprzez otwór łączący 35 do strefy beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4. Aktywowany osadjest utrzymywany w zawiesinie w strefie beztlenowej 4b obszaru aktywacji 4 przez ruch obrotowy mieszadła 37 z kołem łopatkowym 45. Obrót jest powodowany przez siły hydrauliczne działające na system misek 40 na kole 39 przenoszącym obciążenie. Miski 40 wychwytują pęcherzyki powietrza uchodzące z doprowadzenia powietrza (nie pokazano) usytuowanego pod nimi. Wymienione doprowadzenie powietrza jest korzystnie połączone z doprowadzaniem sprężonego powietrza (nie pokazano) służącym również do napowietrzania w strefie tlenowej 4a obszaru aktywacji 4. Doprowadzone powietrze wypycha ciecz z misek 40, które są na skutek tego nieco unoszone i wytwarzająsiłę napędzającąruch obrotowy mieszadła 37 z kołem łopatkowym 45. Tworzy to dobre warunki do utrzymywania aktywowanego osadu w zawiesinie lub do ponownego tworzenia zawiesiny aktywowanego osadu po czasie, kiedy napowietrzanie zostało przerwane, podobniejak i mieszanie za pomocą mieszadła 37 z kołem łopatkowym 45 w strefie beztlenowej 4b. Możliwość przerwania napowietrzania podczas procesu oczyszczania pozwala na oszczędności energii i zwiększenie skuteczności procesu denitryfikacji przez powodowanie tymczasowego braku tlenu w całej objętości mieszanej cieczy w zbiorniku.

Mieszana ciecz przepływa ze strefy beztlenowej 4b poprzez otwór łączący 42 do strefy tlenowej 4a. W strefie tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4 dzięki napowietrzaniu za pomocą elementów napowietrzających 16 tworzone są warunki tlenowe. Równocześnie tworzone są warunki dla doskonałego utrzymywania aktywowanego osadu w zawiesinie podczas napowietrzania i do przeprowadzania aktywowanego osadu w zawiesinę z powrotem po tymczasowym przerwaniu napowietrzania, lub po zmniejszeniujego intensywności. Napowietrzający przewód rurowy 33 przeznaczony jest specjalnie do zwiększania skuteczności napowietrzania przez ponowne tworzenie zawiesiny z aktywowanego osadu. Przestrzeń oddzielania 2 jest połączona z napowietrzaną strefątlenową 4a poprzez przejście 32, przez które mieszana cieczjest odbierana z rejonu aktywacji do przestrzeni oddzielania 2. Przegroda 30 ogranicza przenoszenie turbulencji z rejonu aktywacji do rejonu oddzielania.

Aktywowany osad w zawiesiniejest oddzielany od mieszanej cieczy w przestrzeni oddzielania 2 przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne. Zawiesina aktywowanego osadu przechwycona w warstwie filtru ze złożem fluidalnym przemieszcza się do dolnej części przestrzeni

174 456 oddzielania 2, skąd jest pompowana wraz z mieszaną cieczą ze strefy tlenowej 4a poprzez studzienkę wychwyt o wą6 z powrotem do strefy beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 za pomocą zestawu recyrkulacyjnego 8. W ten sposób w reaktorze tworzony j est wewnętrzny układ cyrkulacji, w którym odbywają się wszystkie procesy biologicznego oczyszczania ścieków, to znaczy biodegradacja, nitryfikacja, denitryfikacja, defosfatyzacja, z późniejszym oddzielaniem aktywowanego osadu i zawracaniem go z powrotem do procesu biologicznego oczyszczania ścieków. Ponieważ intensywność denitryfikacji w tym systemie biologicznego oczyszczania z nitryfikacja następującąpo denitryfikacji jest określona przez intensywność przepływu mieszanej cieczy w układzie cyrkulacji, jest ona określona następującym wyrażeniem:

τ[%] = -=— x 1 00 n+1 gdzie: τ oznacza sprawność denitryfikacji w procentach, a n oznacza stosunek natężenia przepływu w układzie cyrkulacji do ilości doprowadzanych surowych ścieków w tym samym czasie.

Aby usunąć np. 75= azotanów, potrzebna jest w układzie cyrkulacji intensywność przepływu trzykrotnie większa niż intensywność doprowadzania oczyszczonej wody. Właśnie dlatego intensywność pompowania przez zestaw recyrkulacyjny 8 w dolnej części przestrzeni oddzielania 2 jest zwykle wybierana większa niż potrojona ilość doprowadzanej oczyszczonej wody. Cyrkulacja mieszanej cieczy w tej ilości zapewnia nie tylko niezbędną skuteczność procesów denitryfikacji, ale również korzystne warunki hydrauliczne dla oddzielania w filtrze ze złożem fluidalnym w przestrzeni oddzielania 2, ponieważ taka cyrkulacja przyczynia się do ograniczenia zakłócającego przenoszenia przepływu z napowietrzanej strefy tlenowej 4a poprzez przejście 32 do przestrzeni oddzielania 2. Przepływ mieszanej cieczy w strefie tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4 z otworu łączącego 42 do przejścia 32 ma charakter spiralny wraz z poziomą składową przepływu tłokowego, dzięki czemu utworzone zostają warunki dla biologicznej biodegradacji i utleniających procesów oczyszczania.

Oczyszczona woda jest po oddzieleniu aktywowanego osadu przez filtrowanie poprzez złoże fluidalne odbierana przez pływające urządzenie odprowadzające 18 w taki sam sposób, jak w poprzednim przykładzie realizacji według fig. 8-10. Umożliwia to kompensowanie krótkotrwałego przeciążenia hydraulicznego, które jest znacznie większe w najmniejszych źródłach ścieków.

Odprowadzanie nadmiaru aktywowanego osadu jest przeprowadzane okresowo poprzez przejście 32 odprowadzania osadu i osad ten zostaje odtransportowany za pomocą samochodu przystosowanego do tego celu.

Całkowita intensywność procesów biologicznego oczyszczania zależy od stężenia aktywowanego osadu w systemie oczyszczania, a to zależy od skuteczności oddzielania. Integralne wprowadzenie filtrowania poprzez złoże fluidalne w układ cyrkulacji mieszanej cieczy zapewnia wysokie stężenie aktywowanego osadu 6 -10 kg/m³. Przy takim stężeniu zapewnionej est bardzo małe obciążenie osadem, które jest konieczne dla wysokiej intensywności oczyszczania i dla niezbędnej biodegradacji osadu. Wysoki stopień biodegradacji przedstawiony jest w niewielkiej produkcji nadmiaru osadu, co przyczynia się do znacznej opłacalności całego procesu.

Ponadto procesy o dużej zawartości aktywowanego osadu umożliwiają zmniejszenie rozmiarów reaktora i dzięki temu zmniejszenie jego ceny oraz zredukowanie wymagań przestrzennych podczas jego montażu.

Przykład VI. Inny przykład realizacji reaktora według wynalazku przedstawiono na fig. 13 i 14, przy czym reaktor ten ma wszystkie podstawowe właściwości. Przestrzeń oddzielania 2 dla filtracji poprzez złoże fluidalne jest utworzona w prostokątnym zbiorniku z obwodową obudową 1 przez ściany przegradzające 3 w kształcie łuku. Przestrzeń oddzielania 2 jest jedną swoją ścianą czołową dołączona bezpośrednio do obudowy 1, tak że jedna ściana czołowa przestrzeni oddzielania 2 jest identyczna z obudową 1. Przestrzeń oddzielania 2 jest odgrodzona po przeciwległej stronie od przestrzeni aktywacji 4 przez ścianę czołową 48 (fig. 14). Ściana przegradzająca 3 może być wykonana z gładkiego materiału lub z materiału profilowanego. Korzystne jest, by

174 456 profil przebiegał w kierunku od góry do dołu, bo w ten sposób niskie żebra są utworzone na powierzchni ścian przegradzających 3. Przestrzeń aktywacji 4 jest ograniczona przez obudowę 1, ściany przegradzające 3 i ścianę czołową48 oraz jest przegrodzona na dwie części, to znaczy na strefę beztlenową 4b i napowietrzaną strefę tlenową 4a. Możliwejest umieszczenie studzienki 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń w strefie beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4, a doprowadzenie 7 ścieków uchodzi w tę studzienkę wychwytową 6. Zestaw recyrkulacyjny 8 reprezentowany np. przez powietrzny podnośnik cieczy,jest usytuowany w studzience wychwytowej 6. Ten zestaw recyrkulacyjny 8 jest połączony z perforowanym rurowym przewodem zbiorczym 31 usytuowanym na dnie przestrzeni oddzielania 2. Strefa beztlenowa 4b przestrzeni aktywacji 4 jest wyposażona w mechaniczne urządzenie mieszające 37, w przedstawionym przykładzie realizacji w mieszadło 37 z kołem łopatkowym 45 (fig. 13,14), które jest wykonane tak samo jak w przykładzie IV, jak pokazano na fig. 8-10.

Strefa beztlenowa 4b jest połączona zarówno ze studzienką wychwytową 6 poprzez otwór 35, jaki ze stref ą tlenową 4a poprzez łączący otwór 42 wykonany w przegrodzie 5a (fig. 14) przy dnie zbiornika. Połączenie pomiędzy strefątlenową 4a przestrzeni aktywacji 4 a przestrzeniąoddzielania 2 jest utworzone przez przejście 32 w ścianie przegradzającej 3, korzystnie wzdłuż całej długości przestrzeni oddzielania 2. Możliwejest również wykonanie systemu z przejściami 32 wzdłuż całej długości przestrzeni oddzielania 2. Łukowe ściany przegradzające 3 sąprzymocowane do dna i do obudowy 1 zbiornika. Przynajmniej jedna przegroda przepływu 30 jest umieszczona w regionie przejścia 32 do ściany przegradzającej 3 po stronie strefy tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4. Jest ona przeznaczona do odchylania przepływu mieszanej cieczy w strefie tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4. Przegroda 30jest korzystnie przymocowana do ściany przegradzającej 3 i jest umieszczona pionowo oraz przebiega zasadniczo wzdłuż całej długości ściany przegradzającej 3. Możliwe jest również umieszczenie kilku przegród 30 wzdłuż całej długości ściany przegradzającej 3. Przegroda 30 jest usytuowana przy dolnej części ściany przegradzającej 3, a jej dolna krawędź jest usytuowana powyżej dolnej krawędzi ściany przegradzającej 3. Możliwe jestjednak również zrezygnowanie z przegrody 30. Jeżeli przegroda 30 jest stosowana, ogranicza ona przenoszenie turbulencji z regionu aktywacji do rejonu oddzielania.

Przejście 32 łączyjedną stronę przestrzeni oddzielania 2 ze strefątlenową 4a, którajest końcową częścią obszaru aktywacji 4 po stronie przeciwległej w stosunku do doprowadzenia 7 surowych ścieków. Pływające urządzenie odprowadzające 18 lub nieruchome urządzenie odprowadzające 18 dla oczyszczonej wody ze swym wylotem 19 jest usytuowane na poziomie przestrzeni oddzielania 2. Przy stosowaniu pływającego urządzenia odprowadzającego jego konstrukcjajest identyczna, jak w przykładzie I pokazanym na fig.1- 3.

Reaktor jest wyposażony w rurę 23 do odprowadzania nadmiaru aktywowanego osadu.

Działanie tego przykładu realizacjijest podobne,jak w poprzednim przykładzie realizacji:

Surowe ścieki płynąpoprzez doprowadzenie 7 do studzienki 6 do wychwytywania grubych zanieczyszczeń, gdzie surowe ścieki są mieszane z mieszaną cieczą doprowadzaną poprzez zestaw recyrkulacyjny 8. Mieszanina ta przepływa ze studzienki wychwytowej 6 poprzez otwór łączący 35 do strefy beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4, gdzie odbywa się denitryfikacja bez doprowadzania tlenu. Aktywowany osad jest utrzymywany w zawiesinie przez mieszadło 37 z kołem łopatkowym 45, którego działanie j est takie samo,jak w poprzednich przykładach realizacji. Mieszana ciecz dostaje się ze strefy beztlenowej 4b poprzez otwór łączący 42 wykonany w przegrodzie 5a przy dnie zbiornika do strefy tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4, gdzie przeprowadzanejest napowietrzanie za pomocą elementów napowietrzających 16. Ze strefy tlenowej 4a przestrzeni aktywacji 4 mieszana ciecz przepływa poprzez przejście lub przejścia 32 do przestrzeni oddzielania 2. Aktywowany osadjest oddzielany w przestrzeni oddzielania 2 w filtrze ze złożem fluidalnym, przy czym oczyszczona wodajest odprowadzana przez urządzenia odprowadzające 18, a aktywowany osad opada na dno przestrzeni oddzielania 2. Tu zostaje on zassany w rurowy przewód zbiorczy 31 zestawu recyrkulacyjnego 8 i doprowadzony do studzienki wychwytowej 6. W ten sposób zostaje zamknięty wewnętrzny układ cyrkulacji reaktora. Siła napę174 456 dowa dla cyrkulacji mieszanej cieczy w układzie cyrkulacji jest zestaw recyrkulacyjny 8 i doprowadzanie surowych ścieków do studzienki wychwytowej 6.

Kształt geometryczny reaktora według wynalazku nie jest ograniczony do opisanych powyżej przykładów. Istnieje pewna liczba innych możliwych konfiguracji zgodnych z przedstawionymi zasadami wynalazku, a konkretnego wyboru można dokonać stosownie do użytego materiału i technologii wytwarzania. Przykładowo, przy stosowaniu technologii tłoczenia tworzyw sztucznych obudowa 1 reaktora może mieć kształt kotła lub inny kształt korzystny statycznie, bez części płaskich lub cylindrycznych. Podobnie kształty przestrzeni oddzielania 2 i strefy beztlenowej 4b przestrzeni aktywacji 4 mogą być dostosowane do kształtu obudowyl. Urządzenie według przedmiotowego wynalazku nadaje się do małych i najmniejszych biologicznych oczyszczalni ścieków, zwłaszcza do oczyszczania lokalnych izolowanych źródeł ścieków. Wysoka czystość oczyszczonej wody może być korzystnie stosowana dla systemu według koncepcji brązowej wody z wykorzystywaniem oczyszczonej wody z kuchni, łazienek i pralni do celów sanitarnych, przez co osiąga się duże oszczędności wody pitnej. Możliwe jest jednak również dostosowanie wielkości urządzenia do oczyszczania ścieków ze średniej wielkości źródeł zanieczyszczeń, np. z hoteli i osiedli mieszkaniowych.

FIG. 2

174 456

FIG.3

174 456

FIG. 4

174 456

FIG.5

174 456

FIG. 6

174 456

FIG. 7

174 456

4-b

FIG. 8

174 456

FIG. 9

174 456

FIG. 10

174 456

FIG. 12

174 456

FIG. 1

174 456

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 6,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Reaktor do biologicznego oczyszczania ścieków zawierający przestrzeń aktywacji wyposażoną w elementy napowietrzające i rozszerzającą się do góry przestrzeń oddzielania do filtrowania poprzez złoże fluidalne umieszczone w zbiorniku, znamienny tym, że pomiędzy przestrzenią aktywacji (4) a przestrzenią oddzielania (2) ma utworzony układ cyrkulacji, przy czym przestrzeń aktywacji (4) jest przegrodzona przegrodą (5) usytuowaną pomiędzy ścianą przegradzaj ącą (3) przestrzeni oddzielania (2) a obudową (1) zbiornika reaktora ijest połączona z przestrzenią aktywacji (4) poprzez przejście (13, 32) wykonane w ścianie przegradzającej (3) przestrzeni oddzielania (2) przy jej dnie i przed przegrodą (5), a wlot zasysający (9) zestawu recyrkulacyjnego (8) jest umieszczony w przestrzeni oddzielania (2) przyjej dnie, zaś wylot zestawu recyrkulacyjnego (8) uchodzi w przestrzeń aktywacji (4) za przegrodą (5).
2. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że przestrzeń oddzielania (2)jest połączona z przestrzenią aktywacji (4) również za pomocą przenoszącego przejścia (10) z otworem wlotowym (11) wykonanym przynajmniej na jednej czwartej wysokości przestrzeni oddzielania (2), przy czym to przenoszące przejście (10) jest usytuowane przed przegrodą (5), a wylot zestawu recyrkulacyjnego (8) uchodzi w przestrzeń aktywacji (4) za przegrodą (5).
3. Reaktor według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przegroda (5) w przestrzeni aktywacji (4) jest częścią studzienki (6) do wychwytywania grubych zanieczyszczeń, w której umieszczony jest zestaw recyrkulacyjny (8).
4. Reaktor według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przestrzeń aktywacji (4) jest przynajmniej częściowo przegrodzona pomiędzy ścianą przegradzającą (3) przestrzeni oddzielania (2) a obudową (1) zbiornika reaktora inną przegrodą (5a) oddzielającą od siebie strefę tlenową (4a) i strefę beztlenową (4b) przestrzeni aktywacji (4), aprzejście (13)jest utworzone przez przynajmniej jedno przerwanie w ścianie przegradzającej (3) przy końcu strefy tlenowej (4a) przestrzeni aktywacji (4).
5. Reaktor według zastrz. 4, znamienny tym, że przestrzeń oddzielania (2) jest połączona ze strefą tlenową (4a) przestrzeni aktywacji (4) również poprzez przenoszące przejście (10) z wlotowym otworem (11), a poprzez zestaw recyrkulacyjny (8) ze strefą beztlenową (4b) przestrzeni aktywacji (4), przy czym wlot zasysający (9) zestawu recyrkulacyjnego (8) jest umieszczony przy dnie przestrzeni oddzielania (2), zaśjego wylotjest usytuowany w strefie beztlenowej (4b) przestrzeni aktywacji (4).
6. Reaktor według zastrz. 4, znamienny tym, że przegroda (5a) jest wyposażona w otwór łączący (26) przy dnie zbiornika.
7. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że przestrzeń oddzielania (2) ma kształt części ostrosłupa lub części stożka umieszczonej mimośrodowo względem części obudowy (1) zbiornika.
8. Reaktor według zastrz. 1 , znamienny tym, że przestrzeń oddzielania (2) ma kształt ostrosłupa lub stożka.
9. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że przestrzeń oddzielania (2) jest wyposażona w pływające urządzenie odprowadzające (18).
10. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że w przestrzeni oddzielania (2) jest umieszczona pływająca pułapka osadu (14) wyposażona w doprowadzenie sprężonego powietrza.
11. Reaktor według zastrz. 5, znamienny tymi', że wylot zestawu recyrkulacyjnego (8) uchodzi w studzienkę (6) usytuowaną w górnej części przestrzeni aktywacji (4), a wylot studzienki (6) uchodzi w strefę beztlenową (4b) przestrzeni aktywacji (4).
12. Reaktor według zastrz. 3, znamienny tym, że studzienka (6)jest wprowadzona w przestrzeń oddzielania (2).

174 456
13. Reaktor według zastrz. 4, znamienny tym, że strefa beztlenowa (4b) przestrzeni aktywacji (4) jest otoczona przez jej strefą tlenową (4a), która jest przedzielona przez strefę beztlenową (4b) na dwie sekcje.
14. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że przestrzeń oddzielania (2) jest umieszczona w zbiorniku mimośrodowo, przy czym przegrody (5,5a) ograniczające strefę beztlenową (4b) w przestrzeni aktywacji (4) sąpłaskie, pionowe i skierowane do środka przestrzeni oddzielania (2).
15. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że przestrzeń oddzielania (2) jest ograniczona przez dwie, wzajemnie równoległe, rozszerzające się do góry, łukowe ściany przegradzające (3) i przez dwie płaskie ściany czołowe.
16. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że przejścia (13) są utworzone w ścianie przegradzającej (3) z regularnymi szczelinami pomiędzy nimi.
17. Reaktor według zastrz. 16, znamienny tym, że w rejonie przej ścia (13) j est umieszczona przynajmniej jedna przegroda przepływu (30) przymocowana do ściany przegradzającej (3) przestrzeni oddzielania (2) od strony przestrzeni aktywacji (4).
18. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że w przestrzeni aktywacji (4) jest umieszczone mechaniczne urządzenie mieszające składające się z przenoszącego obciążenie koła (39) sprzężonego z mieszadłem (37) zawierającym koło łopatkowe (45) z łopatkami (46) i systemu misek (40) umieszczonych na obwodzie koła (39), przy czym pod szyjkami misek (40), pojednej stronie koła (39), umieszczone jest doprowadzenie powietrza.
19. Reaktor według zastrz. 18, znamienny tym, że przenoszące obciążenie koło (39) jest umieszczone na wale (38), na którym umieszczonejest również mieszadło (37) z kołem łopatkowym (45).
20. Reaktor według zastrz. 19, znamienny tym, że mieszadło (37) z kołem łopatkowym (45) jest utworzone przez system podpór (47) zamocowanych na wale (38) i przez system łopatek (46) umieszczonych na tych podporach (47).
21. Reaktor według zastrz. 18, znamienny tym, że koło (39) jest umieszczone w strefie tlenowej (4a) przestrzeni aktywacji (4), natomiast mieszadło (37) z kołem łopatkowym (45) jest umieszczone w strefie beztlenowej (4b) przestrzeni aktywacji (4) odgrodzonej od strefy tlenowej (4a).
22. Reaktor według zastrz. 18, znamienny tym, że łopatki (46) mieszadła (37) leżąw płaszczyźnie przechodzącej przez oś obrotu koła (39), a szyjki misek (40) sąrównoległe do tych łopatek (46).
23. Reaktor według zastrz. 4, znamienny tym, że strefa beztlenowa (4b) przestrzeni aktywacji (4) zwęża się ku dołowi do dna zbiornika.
24. Reaktor według zastrz. 13, znamienny tym, że sekcje strefy tlenowej (4a) sąpołączone ze sobą przez przejścia (43), przy czym przynajmniej jeden element napowietrzający (16) jest umieszczony zawsze w rejonie wylotowym jednego przejścia (43) i w rejonie przeciwległego wylotu innego przejścia (43).
25. Reaktor według zastrz. 13, znamienny tym, że zarówno wylot (41) łączący strefę beztlenową (4b) ze strefą tlenową (4a) przestrzeni aktywacji (4), jak i wlot rury (34) łączącej strefę beztlenową (4b) przestrzeni aktywacji (4) ze studzienką (6) są wykonane w jednej z przegród (5,5a) ograniczających strefę beztlenową (4b) przestrzeni aktywacji (4).
26. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że w przestrzeni aktywacji (4) znajduje się wylot rury (23) odprowadzania osadu, ajej wlotjest usytuowany najednej trzeciej do dwóch trzecich wysokości reaktora nad dnem reaktora.
27. Reaktor według zastrz. 1 , znamienny tym, że ściana przegradzająca (3) przestrzeni oddzielania (2) sięga do dna zbiornika.

174 456