PL178012B1 - Instalacja do oczyszczania ścieków - Google Patents

Abstract

1. Instalacja do oczyszczania scieków, zwlaszcza do napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej obra- biajacej te scieki, skladajaca sie z pojemnika, przewodów doprowadzajacych i odprowadzajacych te scieki, jak rów- niez z podloza, na którym tworzona jest cienka warstwa biologiczna, a ponadto instalacja jest zaopatrzona w dysze do napowietrzania scieków, znamienna tyra, ze zbiornik (Z ) jest podzielony pionowymi sciankami dzialowymi, (14), (14') (15) na trzy komory, z których jedna jest ko- mora wstepnego oczyszczania (4), druga jest komora na- powietrzania (7), a trzecia jest komora wstepnego osadzania (16), przy czym w komorze napowietrzania (7) jest osadzona nieruchoma konstrukcja (12) wspierajaca cienka warstwe biologiczna i jest ona zanurzona w mie- szanej cieczy, a ponadto w górnej pokrywie komory napo- wietrzania (7) jest zmontowany aerator (25), który sklada sie z silnika elektrycznego (11), z polaczonego poosiowo z tym silnikiem elektrycznym obrotowego zasysacza powierzchniowego (10), z osadzonego na silniku elektry- cznym kolpaka (22) oraz z obrotowej rury napowie- trzajacej (9), która jednym swym koncem jest polaczona z zasysaczem powierzchniowym (10), a na drugim swym koncu ma osadzony zasysacz podpowierzchniowy (8 ). FIG. 1 PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest instalacja do oczyszczania ścieków, zwłaszcza do napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej obrabiającej te ścieżki.

W ostatnich dziesięcioleciach nastąpiło na świecie gwałtowne pogorszenie jakości zasobów wodnych na skutek zanieczyszczenia ich ściekami zarówno przemysłowymi jak i miejskimi. W związku z tym są opracowywane róSce programy w celu powstrzymania dalszego zanieczyszczania tych zasobów wodnych oraz w celu utrzymania dobrej jakości wody w rzekach i strumieniach, tak aby mogły korzystać z nich przyszłe pokolenia.

Dla osiągnięcia założonego celu rozwinęła się nowa technika oczyszczania ścieków, oparta na biologicznym utlenianiu kontaktowym. W procesie tym wykorzystuje się rurki z tworzywa sztucznego, które sąumieszczone w zbiorniku cαpkwietrzαciα, a po wewnętrznej stronie i po zewnętrznej stronie tych rurkowych mediów rośnie cienka warstwa biologiczna. Technika ta łączy zatem proces z aktywacją osadu i proces z biologiczną cienką warstwą. Kiedy biochemiczne stęSzcIz tlenujest duże, potrzebne jest większe pole powierzchni, na której może rosnąć cienka warstwa biologiczna. Wymaga to mniejszej średnicy rurek. Jednakże przy mniejszej średnicy rurek szybciej się one zatykają. Staje się to znacznym problemem. Istnieje zatem praktyczna granica wielkości pola powierzchni dostępnej dla wzrostu cienkiej warstwy biologicznej. Zatykanie się rurek jest jeszcze pogorszone, kiedy stosuje się jako źródło napowietrzania sprężone powietrze lub napowietrzanie powierzchniowe. Przyspieszenie wzrostu cienkiej warstwy biologicznej powoduje szybsze zatykanie rurzk.

Kiedy występuje zatykanie rurek, maleje wydajność systemu, aż wreszcie oczyszczalnię ścieków trzeba wyłączyć w celu aoprkwαdzeniałzj do ponownej użyteczności. Po oczyszczeniu jej i ponownym uruchomieniu istnieje pewne opóźnienie skutecznego oczyszczania ścieków ze względu na powolne powstawanie cieckizł warstwy biologicznej. Może upłynąć nawet trzy tygodnie zanim oczyszczalnia ścieków będzie znowu całkowicie sprawna.

Technologie utleniania w kontakcie biologicznym wykorzystują powolny przepływ cyrkulacyjny i proces łagodnego mieszania. Powolna cyrkulacja i łagodne mieszanie zostały użyte z kilku powodów. Po pierwsze, powolna cyrkulacja wynikająca z łagodnego mizszama powoduje, jak się uważa, większy rozkład biologiczny. Po drugie, kilka typów włóknistych mikroorganizmów, które przyczyniają się do pęczniznia osadu, ma silne powinowactwo do rozpuszczonego tlenu. Po trzecie, powolna cyrkulacja w komorze oczyszczania przeciwdziała rozpadowi cząstek stałych; ułatwia to osadzanie się dużych cząstek w celu kddzizlznia tych cząstek od cieczy, by zmniejszyć stężenie cząstek stałych w wypływającej diydzc.

Powstawanie cząstek stałych w zawiesinie mieszanej w opisanych powyżej procesach konwencjonalnych uważane jest zatem ogólnie za niepożądane. Patrz Rittman (1987). Chociaż zastosowanie konstrukcji wspierającej cienką warstwę biologiczną nie zwiększa pola powierzchni, a zatem ilości czynników biologicznych zdolnych do trawienia materiału organicznego, w publikacjach podane są wskazania, że w olbrzymiej większości procesów oczyszczania łagodny przepływ płynu i większe rozmiary stałych cząstek organicznych są pożądane; oba te czynniki powodutązetykαnie się konstrukcji wspierającej cienką warstwę biklkgicznąpodczas eksploatacji i powstawanie znacznej ilości osadu, który trzeba usuwać kosztownymi środkami.

Dodatkowy problem w przypadku procesów bieżącego oczyszczania polega na tym, że w cieczy odprowadzanej do środowiska lub przekazywanej do trzeciego stopnia oczyszczania jest zbyt mała zawartość rozpuszczonego tlenu. Zwykle napowietrzenie ścieków nie powoduje takiego stężenia rozpuszczonego tlenu w oczyszczonych ściekach aby te ścieki były wystarczająco oczyszczone. Rozpuszczony tlen jest potrzebny nie tylko do utrzymywania wielu form życia w wodzie, ale również dla innych postaci dalszego oczyszczania. Oznacza to, że albo trzeba stoso4

178 012 wać proces powtórnego napowietrzania, co przedłuża czas i zwiększa koszty procesu oczyszczania, albo też częściowo oczyszczona woda jest spuszczana do rzek i strumieni, powodując szkodliwy wpływ na życie w tych środowiskach wodnych, chyba, że zastosuje się kosztowne oczyszczanie trzeciego stopnia.

Jak stwierdzono, komórkowa masa, którajest utrzymywana bezpośrednio lub pośrednio na zanurzonych mediach wsporczych, nazywana jest „cienką warstwą biologiczną”. (Rittman, 1987). Od wielu lat trwająpróby zwiększenia wzrostu cienkiej warstwy biologicznej i podlega to różnym opracowaniom.

Opisy patentowe GB 1498360 (Norton Co.) i GB 1439745 (Hydronyl Limited) podająróżne media, z których można zbudować filtry biologiczne. Elementy te zapewniają duże pole powierzchni dla wzrostu cienkiej warstwy biologicznej. Inne podejście do zwiększania pola powierzchni dla wzrostu cienkiej warstwy biologicznej podane jest w opisie patentowym GB 1315129 (Shell International Research Maatschappig BV), gdzie pasma syntetycznego polimeru organicznego zapewniają zwiększone pole powierzchni dla wzrostu cienkiej warstwy biologicznej . Inne takie opracowanie opisano w patencie europejskim nr EP 301237, który opisuje element opakowania dla cylindrycznego filtru, który zapewnia dużąpowierzchnię dla wzrostu biomasy.

Inne podejście skupia się na oddziaływaniu na fizyczny kontakt ścieków i cienkiej warstwy biologicznej. Przykładowo opis patentowy GB 2151497 (Klargester Environmental Engineering Limited) ujawnia obrotowy kontaktor biologiczny, który jest zasadniczo szeregiem elementów cylindrycznych, na których powierzchniach rośnie biomasa i które przez obrót powodują wchodzenie biomasy w kontakt ze ściekami. Podobny typ obrotowego kontaktora biologicznego opisano w publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego PCT (zgłoszenie nr PCT/GB91/01177 na rzecz Severn Trent Water Limited). Różne inne publikacje zajmująsię albo mechanicznymi sposobami poruszania biomasy w kontakcie z oczyszczonymi ściekami, albo z nieruchomą biomasą na pewnej formie konstrukcji wspierającej cienką warstwę biologiczną z cyrkulacją ścieków poprzez tę biomasę. Rozwiązania te zwiększają rzeczywiście ilość biomasy, która może wchodzić w kontakt z oczyszczanym płynem, ale pozostaje jednak problem zatykania się biomasy. Ponadto wszystkie powodują powstawanie pewnej postaci osadu, który musi być później usuwany i który w małej lub dużej części znajduje sobie drogę z oczyszczalni w odprowadzanej cieczy, powodując większe biochemiczne zapotrzebowanie na tlen i większe ilości cząstek stałych w zawiesinie.

Informacja o stałym zanurzeniu cienkiej warstwy biologicznej w ściekach również była przedmiotem badań prowadzonych przez Wang i in. (1991) i Iwai (1990). Obie te publikacje omawiają oczyszczanie ścieków przy użyciu zanurzonej cienkiej warstwy biologicznej, a w wypadku Wanga opisano jeszcze inną postać konstrukcji wspierającej cienką warstwę biologiczną dla zwiększania pola powierzchni, na której może rosnąć cienka warstwa biologiczna. Na rynku pojawiły się również przemysłowe oczyszczalnie z zanurzoną cienką warstwą biologiczną (Scienco System, Inc.).

Oczyszczalnia takajest kombinacjąprocesu z zanurzoną cienką warstwąbiologicznąi procesu z aktywowaniem osadu. Scienco Systemjest kosztowny i trudny do utrzymania. Ważniejszy jest jednak fakt, że Scienco System wytwarza znaczne ilości osadu, który gromadzi się i musi być usuwany za pomocą kosztownych omówionych środków. Opublikowane wyniki wykazują, że nie spełnią one tych wymagań. Ponadto oczyszczalnie te nie są ani opłacalne pod względem kosztów, ani łatwe do utrzymania. Ponadto zdolność takich oczyszczalni do zwiększenia przepustowości oczyszczania jest niepraktyczna.

Przedmiotem różnych opracowań były również środki napowietrzania w oczyszczaniu ścieków. Pewną postać napowietrzania stosowano w większości, jeśli nie we wszystkich procesach opisanych tu, ponieważ większość mikroorganizmów wymaga pewnej ilości tlenu. Te środki napowietrzania typowo wiązały się z doprowadzeniem sprężonego powietrza do pewnej postaci zanurzonego wylotu. Jednakże opracowywane były również inne aeratory mechaniczne do napowietrzania płynów (patrz opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 844 843, Rąjendren, oraz opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 540 528, Haegeman). Ba178 012 nerji i in. (1991) opisuje zastosowanie powierzchniowego dyfuzora powietrza w środowisku zanurzonej cienkiej warstwy biologicznej. Napowietrzanie w połączeniu z konstrukcjąwspierającą cienką warstwę biologicznąjest również opisane w opisie patentowym DE 3900-153-A oraz w opisie patentowym FR 2551-049-A. Inne kombinacje napowietrzania i konstrukcji wspierającej cienką warstwą biologiczną opisano również w opisie patentowym FR 2565-579-A i w innych. Przedmiotem pewnych opracowań było zatem modyfikowanie określonej postaci napowietrzania wraz z konstrukcją wspierającą cienką warstwę biologiczną w obecności ścieków. Jednakże rozwiązania takie nadal wymagają osadzania i usuwania osadu.

W innych opracowaniach opisano zanurzone środki mechaniczne do poruszania oczyszczanego płynu. Przykładowo w opisie patentowym EP-478-408-A opisano system, w którym zastosowana jest zanurzona łopatka zasadniczo w celu powodowania cyrkulacji płynu poziomo wokół mediów przytrzymujących cienką warstwę biologiczną. Opis patentowy De 3619-247-A opisuje aeratory, które poruszają się, zapewniając przez to lepsze rozłożenie napowietrzania w całym zbiorniku. Opis patentowy DE 3715-023-A opisuje system napowietrzania, który wytwarza przepływ w zbiorniku oczyszczanego płynu. Jednakże to konkretne opracowanie nie rozważa zastosowania zanurzonej cienkiej warstwy biologicznej. Opis patentowy DE 3718-191 -A opisuje mechanizm mieszania cieczy, który nie tylko miesza ciecz, ale również napowietrzają. Jednakże wynalazki te nie zajmują się mechanizmem modyfikowania rozmiaru cząstek stałych w zawiesinie podlegającej oczyszczaniu, a zajmują się głównie napowietrzaniem i cyrkulacją płynów w zbiorniku bez modyfikowania zawartości zbiornika.

Chociaż zatem niektóre aspekty procesu oczyszczania ścieków były przedmiotem różnych opracowań technologicznych, to jednak opracowania takie traktowały elementy lub etapy procesu oddzielenie bez realnego oceniania lub opracowywania współdziałania tych elementów. Ponadto żadne z tych opracowań nie zajmowało się modyfikowaniem fizycznej struktury cząstek w ściekach, które mają być oczyszczane, jak to czyni przedmiotowy wynalazek i co, jak stwierdzono, prowadzi do znacznych ulepszeń procesu oczyszczania ścieków.

Przedmiotowy wynalazek eliminuje wszystkie te niedogodności i stosuje techniki i technologię, która przeciwstawia się aktualnej konwencjonalnej wiedzy o oczyszczaniu ścieków, oraz zapewnia bardzo korzystne wyniki poprzez proces oczyszczania, który jest znacznie bardziej skuteczny niż istniejąca technologia.

Celem wynalazku jest opracowanie instalacji do oczyszczania ścieków z zastosowaniem nieruchomej zanurzonej cienkiej warstwy biologicznej wraz z mechanicznym i biologicznym procesem rozdrabniania cząstek stałych w zawiesinie i materiału organicznego na mniejsze cząstki. Proces ten będzie odbywał się w obecności napowietrzania wystarczająco do osiągnięcia wysokiej zawartości rozpuszczonego tlenu, tak, że bakterie będą mogły szybko i całkowicie trawić materiał organiczny zawarty w ściekach.

Zgodnie z wynalazkiem, cel ten został osiągnięty dzięki temu, że opracowano instalację do oczyszczania ścieków, której zbiornik jest podzielony pionowymi ściankami na trzy komory, z których jedna jest komorą wstępnego oczyszczania, druga jest komorą napowietrzania, a trzecia jest komorąwstępnego osadzania, przy czym w komorze napowietrzaniajest osadzona nieruchomo konstrukcja wspierająca cienkąwarstwę biologicznąi jest ona zanurzona w mieszanej cieczy, a ponadto w górnej pokrywie komory napowietrzaniajest zamontowany aerator, który składa się z silnika elektrycznego, z połączonego poosiowo z tym silnikiem elektrycznym obrotowego zasysacza podpowierzchniowego, z osadzonego na silniku elektrycznym kołpaka oraz z obrotowej rury napowietrzającej, która jednym swym końcem jest połączona z zasysaczem powierzchniowym, a na drugim swym końcu ma osadzony zasysacz podpowierzchniowy.

Zasysacz podpowierzchniowy posiada wydrążony rdzeń oraz wydrążone ramiona, które odstają promieniowo od tego wydrążonego rdzenia.

Konstrukcja wspierająca cienką warstwę biologiczną posiada rurki, których przekrój poprzeczny jest jednym z przekrojów należących do grupy przekrojów kwadratowych, prostokątnych, kołowych, owalnych, trójkątnych, ośmiokątnych i sześciokątnych.

1781012

Komora osadzania wstępnego zawiera otwór wlotowy i otwór wylotowy, przy czym otwór wlotowyjest połączony z komorą napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej i z otworem wylotowym.

Korzystnie jest, gdy z wolnym końcem obrotowej rury napowietrzającej aeratora jest połączony zasysacz podpowierzchniowy w postaci wirującej śruby łopatkowej.

Korzystnie też jest, gdy zasysacz powierzchniowy jest pompą zwężkową, która posiada rurę dołączoną do tej pompy i uchodzącą z komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej na górze tej komory zwężkowej w ten sposób, że rura tajest połączona płynowo z powietrzem otoczenia.

Zgodnie z wynalazkiem aeratorem jest co najmniej jedna rura napowietrzająca, która jednym swym końcem jest połączona ze źródłem powietrza, a na drugim swym końcu ma dyftizor, który jest zanurzony w oczyszczanych ściekach, przy czym dyfuzor ma co najmniej jeden otwór wylotu powietrza.

Zasysacz podpowierzchniowy do rozdrabniania cząstekjest usytuowany w pobliżu powierzchni obrabianego ścieku albo na wysokości dolnej części konstrukcji wspierającej cienką warstwę biologiczną.

Zasysacz podpowierzchniowy posiada co najmniej jedną zanurzoną w cieczy obracającą się łopatkę.

Rurki w konstrukcji podtrzymującej cienką warstwę biologiczną mają średnicę nie mniejszą niż 1,27 cm, przy czym konstrukcja podtrzymująca cienką warstwę biologiczną zajmuje od 10 do 99% całej objętości komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej.

Przedmiotowy wynalazek oparty jest na tym, że oczyszczanie ścieków przy użyciu cienkiej warstwy biologicznej może być znacznie polepszone przy zastosowaniu warunków znaczniej większej sprawności przenoszenia tlenu niż to obecnie ma miejsce w procesie z aktywacją osadu lub w oczyszczalni z dmuchawą, oraz z mechanicznym rozdzielaniem i zmniejszaniem rozmiaru cząstek stałych w zawiesinie. Przedmiotowy wynalazek zapewnia zatem skuteczne napowietrzanie ścieków w połączeniu z wydajniejszym trawieniem materiału organicznego, co umożliwia lepsze oczyszczanie, jak również uzyskanie większej zawartości rozpuszczonego tlenu w strumieniu odprowadzanej cieczy. Przedmiotowy wynalazek zapewnia również zarówno biologiczne jak i mechaniczne zmniejszanie rozmiarów organicznych cząstek stałych w zawiesinie, co stanowi przeciwieństwo wobec konwencjonalnych sposobów oczyszczania ścieków. Kombinacja taka daje w wyniku niskie poziomy cząstek stałych w zawiesinie i biochemicznego zapotrzebowania na tlen w strumieniu odprowadzanej cieczy oraz umożliwia znaczne całkowite zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska z oczyszczalni ścieków miejskich, przemysłowych i prywatnych.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładach wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia instalację do oczyszczania ścieków w ujęciu schematycznym i w widoku z boku, fig. 2 - kilka różnych konstrukcji z tworzywa sztucznego podtrzymujących cienkąwarstwę biologiczną w widoku z góry, fig. 3 - aerator w ujęciu schematycznym i w widoku z przodu, fig. 4 - końcówkę zasysacza podpowierzchniowego w widoku z boku, fig. 5 - końcówkę zasysacza podpowierzchniowego w widoku z dołu, fig. 6 - końcówkę zasysacza podpowierzchniowego (z wyrwaniem) w widoku z góry, fig. 7 - aerator z cienką warstwąbiologicznąw innym przykładzie wykonania w widoku z boku, fig. 8 - aerator, który stanowi dmuchawa i mieszadło z cienką warstwąbiologiczną w widoku z boku i w innym przykładzie wykonania, fig. 9 - instalację do oczyszczania ścieków z areatorem i cienką warstwą biologiczną w widoku z boku i w innym przykładzie wykonania, fig. 10 - instalację do oczyszczania ścieków z aeratorem powierzchniowym i cienkąwarstwąbiologicznąw widoku z boku i w innym przykładzie wykonania, fig. 11 - aerator powierzchniowy w widoku z góry, fig. 12 - aerator powierzchniowy w widoku z boku, fig. 13 instalację do oczyszczania ścieków ze zwężkąi cienkąwarstwąbiologicznąw widoku z boku i w innym przykładzie wykonania, fig. 14-zwężkę z fig. 13 w przekroju poosiowym i w powiększeniu, fig. 15 - instalację do oczyszczania ścieków z rurowym aeratorem i cienkąwarstwąbiologicznąw widoku z boku i w kolejnym przykładzie wykonania.

178 012

Określenie „komora napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej” lub jego gramatyczne odpowiedniki oznaczają tu każdą komorę, która znajduje zastosowanie w przedmiotowym wynalazku. Pojemnikiem może być zbiornik lub naczynie i może być on albo otwarty wobec powietrza, albo zakryty. Komora może być różnej wielkości, zależnie od natężenia przepływu lub ilości obrabianych ścieków. Przykładowo, zbiornik używany w oczyszczalni domowej byłby znacznie mniejszy niż w oczyszczalni miejskiej. Kształt lub przekrój poziomy komory może zmieniać się w zależności od potrzeb. Komora może być wykonana z różnych materiałów, takich jak beton, PCW, polietylen, włókna szklane lub inne materiały. Komora może być skonstruowana tak, że mechaniczne środki zmniejszania cząstek są przymocowane do jednej lub więcej powierzchni komory. Alternatywnie komora napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej jest skonstruowana tak, aby możliwe było wprowadzanie mechanicznych środków zmniejszania wielkości cząstek stałych w zawiesinie. Dodatkowo komora może być skonstruowana tak, aby eliminować konieczność mechanicznego mieszadła. Przykładowo, zbiornik może być skonstruowany z wewnętrznymi przegrodami i dyszami napowietrzania, tak, że mieszana ciecz jest poddawana pobudzeniu wystarczającemu do zmniejszenia wielkości cząstek składników stałych w zawiesinie mieszanej cieczy i zapewnienia obiegu mieszanej cieczy.

Określenia „cienka warstwa biologiczna” lub „biomasa” albo ich gramatyczne odpowiedniki oznaczają tu mikroorganizmy, które pokrywają media wsporcze. Cienka warstwa biologiczna jest warstwą mikroorganizmów, które żywią się materiałem organicznym zawartym w mieszanej cieczy w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej.

Określenie „konstrukcja wsporcza cienkiej warstwy biologicznej” lub jej gramatyczne odpowiedniki oznaczają tu każdy materiał zdolny do wspierania hodowli mikroorganizmów w tym procesie oczyszczania. Przewiduje się, że w przedmiotowym wynalazku znajdzie zastosowanie wiele różnych mediów wsporczych w postaci ciała stałego. Podpory takie mogą być wykonane z tworzywa sztucznego, szkła, ceramiki, metali, gumy, polimerów, materiałów celulozowych i innych. Podobnie przewiduje się, że wiele różnych konfiguracji mediów wsporczych w postaci ciała stałego znajdzie zastosowanie w przedmiotowym wynalazku. Próbkę możliwych konfiguracji przedstawiono na fig. 2, ale ma to stanowić przykład możliwości a nie skończony zestaw. Definicja ta obejmuje konstrukcje, które działająjako równoważniki przedmiotowego wynalazku.

Określenie „zmniejszenie wielkości cząstek” lub jego gramatyczne równoważniki oznaczajątu, że rozmiar cząstek organicznych ciał stałych w zawiesinie jest zmniejszany od rozmiaru cząstek organicznych pierwotnie doprowadzanych do zakładu oczyszczania ścieków przedmiotowego wynalazku, przy czym jak podano poprzednio to zmniejszenie rozmiaru cząstek może odbywać się albo w komorze oczyszczania wstępnego przez spożywanie przez beztlenowce, albo w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej przez środki mechaniczne lub ich kombinacje. Ogólnie powinna wystąpić widoczna redukcja rozmiaru cząstek po obróbce za pomocą środków redukujących.

Określenie „przepływ płynu”, „cyrkulacja płynu” lub ich gramatyczne odpowiedniki oznaczają przepływ wystarczająco szybki, by umożliwiał dobrą obróbkę mieszanej cieczy i przepływ poprzez strukturę wsporczą cienkiej warstwy biologicznej. Przewiduje się, że przepływ płynu nie musi koniecznie być równomierny w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej oraz że idealny przepływ może być różny w zależności od fizycznej konfiguracji cienkiej warstwy biologicznej. Przykładowo, jeśli cienka warstwa biologiczna jest modyfikowana szczególnie wydajnymi mikroorganizmami, przepływ płynu może być albo bardziej, albo mniej burzliwy niż w przypadku normalnego modyfikowania. Ogólnie przepływ płynu będzie taki, że nie występuje uszkodzenie cienkiej warstwy biologicznej.

Przez określenie „zanurzona rura napowietrzająca” lub jego gramatyczne równoważniki oznaczono tu rurę, która może dostarczać powietrze lub gaz zawierający płyn do ścieków. Rura ta może dotykać zanurzonej powierzchni komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej i może mieć wyloty albo rozmieszczone w odstępach okresowo wzdłuż rury, albo może zawierać pojedynczy wylot w jednym miejscu. Alternatywnie, rura ta może być usytuowana na zewnątrz

178 012 komory, ale mieć jeden lub kilka wylotów w powierzchni komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej.

Określenie „siła tnąca” użyte jest do opisania siły, która jest przykładana przez poruszające się ramiona końcówki zasysacza, inne łopatki lub inne środki mechanicznego napowietrzania, która to siłajest przykładana do cząstek stałych w zawiesinie wmieszanej cieczy (ściekach) obrabianej w celu mechanicznego zmniejszenia wielkości cząstek stałych w zawiesinie.

Jak uwidoczniono na fig. 1 czynnik dopływający, zawierający pewne stężenia zanieczyszczeń różnych rodzajów, dochodzi do komory oczyszczania wstępnego 4 zbiornika Z poprzez przewód dopływu 1. Dopływ może być z wielu różnych źródeł, takich jak ścieki z oddzielnego domu z ośrodka miejskiego. Duże organiczne i nieorganiczne cząstki stałe osadzają się z cieczy dopływającej i pozostają przez pewien czas na dnie komory wstępnego oczyszczania 4, gdzie przewidziane jest oddziaływanie na nie fizyczne i biochemiczne. Na dnie komory wstępnego oczyszczania 4 powstaje warstwa osadu, gdy materiał organiczny jest rozdrabniany przez działanie bakterii beztlenowych. Działanie to powoduje również zmniejszenie rozmiaru cząstek organicznych, które to cząstki następnie przepływają do komory napowietrzania 7 cienkiej warstwy biologicznej. Płyn zawierający cząstki stałe w zawiesinie (o zmniejszonym rozmiarze) i rozpuszczony materiał organiczny wypływa z komory wstępnego oczyszczania 4 poprzez przewód przepływowy 5 i 6 umieszczony w ściance działowej 14 zbiornika Z.

Oczyszczona ciecz przepływa następnie do komory napowietrzania 7 cienkiej warstwy biologicznej z komory 4 wstępnego oczyszczania. Komora napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej zawiera w korzystnym przykładzie realizacji wykonaną z tworzywa sztucznego konstrukcję 12 wspierającą cienką warstwę biologiczną, która to konstrukcja jest powleczona cienką warstwą biologiczną (czasami nazywaną „biomasą” lub „czynnikami biologicznymi”), oraz mechaniczny aerator 25. Ciecz jest natychmiast łączona z mieszaną cieczą, która już podlega obróbce w komorze przez wirowe działanie wydrążonej końcówki podpowierzchniowego zasysacza 8, który jest dołączony do silnika elektrycznego 11 (w tym przypadku 3450 obr/min) poprzez rurę napowietrzającą 9.

Ze względu na obracanie się podpowierzchniowego zasysacza 8 oraz powierzchniowego zasysacza 10 przy otworach końcówek wytwarzana jest siła ssąca i powstaje tu również różnica ciśnień. Powietrze jest zasysane do wnętrza wydrążonej rury napowietrzającej 9 poprzez kołpak 22 do dołu do końcówki podpowierzchniowego zasysacza 8, gdzie powietrze zostaje wprowadzone w mieszaną ciecz w postaci drobnych pęcherzyków. Szybkie mieszanie drobnych pęcherzyków występuje, gdy wychodzą one z końcówek zasysacza 8. Ten szybki obrót mechaniczny i proces wprowadzania powietrza powodują obfite dostarczanie tlenu.

Zanurzona końcówka podpowierzchniowego zasysacza 8 obraca się z prędkościami wystarczającymi do zmniejszania średniego rozmiaru cząstek stałych zawieszonych w mieszanej cieczy do cząstek o znacznie zmniejszonym rozmiarze. Stwierdzone zostało, że prędkości końcówki ramienia podpowierzchniowego zasysacza 8 wynoszące około 6 m/s i większe zapewniają skuteczne realizowanie funkcji zmniejszania rozmiaru cząstek. Ruch wirowy powodowany przez końcówkę podpowierzchniowego zasysacza 8 wraz z ruchem wznoszenia się powietrza wprowadzonego w mieszaną ciecz powoduje cyrkulację mniejszych cząstek organicznych poprzez wykonaną z tworzywa sztucznego konstrukcję 12, która ma drążek wsporczy 12a i na której jest hodowana cienka warstwa biologiczna.

Cyrkulacja mieszanej cieczy powodowana jest w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej przez ruch wirowy końcówki podpowierzchniowego zasysacza 8 i na skutek tego, że powietrze jest wprowadzane w mieszaną ciecz promieniowo z wydrążonej końcówki zasysacza, co powoduje przepływ płynu.

Ważna jest ilość i fizyczna konfiguracja konstrukcji wspierającej cienką warstwą biologiczną w tym procesie. Zbyt duża konstrukcja wspierająca cienką warstwą biologiczną o zbyt małej średnicy otworu będzie dość podatna na zatykanie się. Zbyt mała cienka warstwa biologiczna mogłaby powodować niewystarczające oczyszczanie. Stwierdzone zostało, że objętość cienkiej warstwy biologicznej wynosząca 10 - 99% całej objętości zbiornika napowietrzania

178 012 cienkiej warstwy biologicznej zapewnia skuteczne oczyszczanie ścieków w połączeniu z innymi elementami przedmiotowego wynalazku. Ponadto średnica otworów cienkiej warstwy biologicznej jest również krytyczna, ponieważ otwory, które są zbyt małe, będą łatwo ulegały zatykaniu, gdy cienka warstwa biologiczna rośnie. Stwierdzone zostało, że otwory o średnicy około 13 mm i większe są zadowalającymi średnicami do stosowania w przedmiotowym wynalazku.

Mieszana ciecz przechodzi przez rury powleczone cienką warstwą biologiczną na skutek przepływu płynu wytwarzanego przez szybko obracający się zasysacz. Małe cząstki stałe mieszanej cieczy i rozpuszczonego materiału organicznego są łatwo adsorbowane na powierzchni cienkiej warstwy biologicznej, która rośnie na ściankach rury. Mikroorganizmy cienkiej warstwy biologicznej znajdują się w środowisku bogatym w tlen i w pożywienie, i materiał organiczny oraz zanieczyszczenia są spożywane przez biomasę. Mieszana ciecz jest zatem oczyszczana przez działanie cienkiej warstwy biologicznej polegające na odżywianiu się.

Duże cząstki materiału organicznego, które pozostają nie spożyte przez cienką warstwę biologiczną i stare części cienkiej warstwy biologicznej, które mogą oddzielać się od wnętrza ścianek rury cienkiej warstwy biologicznej, spadają w mieszaną ciecz i znowu natychmiast ich rozmiarjest zmniejszany przez szybko poruszające się końcówki zasysacza. Uzyskane w rezultacie cząstki cienkiej warstwy biologicznej i materiału organicznego znowu podlegają cyrkulacji poprzez rurki cienkiej warstwy biologicznej, gdzie trwa biologiczne trawienie. W wyniku ilość cząstek stałych w zawiesinie z tego procesu jest bardzo mała, co stanowi zasadniczą różnicę w stosunku do obecnie stosowanych różnych procesów trawienia biologicznego.

Chociaż większość przepływu płynu odbywa się w cyrkulacji w komorze 7 napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej, gdy objętość płynu w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej wzrasta na skutek ciągłego dopływu, część płynu, która została oczyszczona, przepływa lub zostaje przemieszczona poprzez szczelinę pomiędzy ścianką 14' a przegrodą 15 do komory osadowej 16. Wszelkie cząstki stałe osadzające się w komorze 16, które mogą składać się z niewielkich kawałków cienkiej warstwy biologicznej lub cząstek stałych w zawiesinie, które nie są dostatecznie małe, są zawracane do komory 7 napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej przez siłę cyrkulacji tworzoną przez prąd cyrkulacji w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej.

W jednym przykładzie realizacji przedmiotowego wynalazku ta siła cyrkulacji wytwarzana jest przy wykorzystaniu kształtu zbiornika. Ścianki 14'i 15 z fig. 1 są zamontowane równolegle . Ścianka 14'j est wykonana tak, że płyn ze stosunkowo dużąprędkością porusza się stale w dół ścianki komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej, powodując cykrulację płynu z powrotem do komory, aby „wciągać” przez to osadzone cząstki stałe z komory osadowej 16 z powrotem do komory 7 napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej do dalszego oczyszczania. Chociaż dokładny kształt ścianek może zmieniać się, może być używany każdy kształt, który umożliwia recyrkulację płynu i osadzonych cząstek do komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej w celu spowodowania zmniejszenia wielkości cząstek i ich trawienia.

Nadsącz w komorze osadowej 16jest zbierany i wypływa poprzez rurę odpływową 18 i 20.

Na fig. 2 przedstawiono w widoku z góry przykłady realizacji konstrukcji wspierającej cienką warstwę biologiczną. Dokładna konfiguracja cienkiej warstwy biologicznej może znacznie zmieniać się przy zachowaniu skuteczności według przedmiotowego wynalazku. Głównym wymaganiemjest zapewnienie zwiększonego pola powierzchni w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej, na której może rosnąć biomasa lub czynniki biologiczne, zapewniając trawienie organicznych cząstek w zawiesinie. Średnica otworu cienkiej warstwy biologicznej musi być również dostatecznie duża dla normalnego cyklu życia cienkiej warstwy biologicznej (tzn. wzrostu, złuszczania się), tak, że rurki 1', 2', 3', 4'konstrukcji 12 wspierającej cienką warstwę biologiczną nie będą ulegały zatkaniu, gdy cienka warstwa biologiczna rośnie, oddziela się od ścianek rury i spada na dno komory dla późniejszego zmniejszania rozmiaru cząstek. Średnica rurek 1', 2', 3', 4' wynosząca około 13 mm i większa jest zadowalająca do stosowania według przedmiotowego wynalazku.

178 012

N a podstawie fig. 3 i 4 opisano aerator. Aerator ten zawiera silnik elektryczny 11, który obraca się z prędkością 3450 obr/min. Zawiera on ponadto kołpak 22, poprzez który powietrze z zewnątrz jest wciągane w rurę napowietrzającą 9 aeratora. Przedmiotowy wynalazek zawiera podpowierzchniowy zasysacz 8 z czterema ramionami 55, 60, 65, 75, (niewidoczne), z których każde ma przy swym końcu otwór. Możliwe sąjednak inne konfiguracje końcówek zasysacza. Przewiduje się również, że wiele różnych kształtów końcówek nadaje się do stosowania według przedmiotowego wynalazku. Stwierdzone zostało, że prędkości końcówek ramion większe niż około 6 m/s są odpowiednie dla zmniejszania rozmiaru cząstek.

Na fig. 4 pokazano zasysacz w widoku z boku. Końcówka 50 zasysacza 8 jest wydrążonym elementem z ramionami 55,60,65,75 (nieuwidocznione), odstającymi od wydrążonego rdzenia zasysacza. Każde ramię zasysacza z koleijest wydrążone i ma niewielki otwór 70 z którego uchodzi powietrze.

Na fig. 5 przedstawiono w widoku z dołu zasysacz z pokazaniem ramion 55,60,65,75, poprzez które wypływa powietrze.

Figura 6 pokazuje w widoku z góry końcówkę 50 (z wyrwaniem) zasysacza. Pokazano tu ramiona 55,60, 65,75 końcówki zasysacza. Wałek prowadzący do zasysacza jest wydrążony z utworzeniem otworu 80, poprzez który powietrze jest wciągane na skutek dużej prędkości obrotu końcówki zasysacza.

Na fig. 7 przedstawiono przykład realizacji dmuchawy dla cienkiej warstwy biologicznej według przedmiotowego wynalazku. Powietrze ze źródła 70 dmuchawy jest tłoczone w rurę napowietrzającą 72 i wypływa z dolnego dyfuzora 74, który ma otwory służące do wypuszczania powietrza w komorę napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej. Dyfuzor ten zawiera przynajmniej jedną mrę z otworami do wypuszczania powietrza, a zwykle zawiera sieć takich rur. Konstrukcje te są pokazane jako dyfuzory rurowe. To tłoczone powietrze powoduje powstanie pęcherzyków, które unoszą się do powierzchni, tworząc kołowy rozkład przepływu w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej (pokazany strzałkami narysowanymi liniąprzerywaną). Oczyszczane ścieki przepływają następnie przez konstrukcję 76 wspierającą cienką warstwę biologiczną, gdzie działa na nie, jak poprzednio opisano, cienka warstwa biologiczna rosnąca na mediach wsporczych. Należy zauważyć, że usytuowanie rury dmuchawy może być różne w zbiorniku, jeżeli tylko wytwarzany jest odpowiedni przepływ oczyszczanych ścieków przez konstrukcję wspierającą cienką warstwę biologiczną.

Na fig. 8 przedstawiono urządzenie z dmuchawą, mieszadłem i cienką warstwą biologiczną w widoku z boku. W tym przykładzie realizacji przedmiotowego wynalazku powietrze ze źródła 80 dmuchawy jest wtłaczane w rurę napowietrzającą 82 i wypływa otworami rurowego dyfuzowa 84. Powoduje to powstanie skierowanego do góry przepływu pęcherzyków, które wywołują ogólnie kołowy ruch oczyszczonych ścieków w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej. W tym przykładzie realizacji wykorzystuje się również środki mieszające 86 do dalszego zmniejszania rozmiaru cząstek przez fizyczne działanie szybko obracającego się mieszadła. Mieszadło to może być mieszadłem łopatkowym, mieszadłem typu śrubowego lub innym szybko poruszającym się mieszadłem. Oczyszczane ścieki przepływają następnie poprzez konstrukcję 88 wspierającą cienką warstwę biologiczną, gdzie działa na nie cienka warstwa biologiczna rosnąca na tej konstrukcji. Przepływ płynu w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej oznaczony jest na tym rysunku strzałkami narysowanymi linią przerywaną. W ten sposób w zbiorniku powstaje stała cyrkulacja napowietrzanych i mieszanych ścieków, które stale cyrkulują poprzez cienką warstwę biologiczną.

Na fig. 9 przedstawiono przykład realizacji przedmiotowego wynalazku z aeratorem i cienkąwarstwąbiologiczną. W tym przykładzie realizacji (poprzednio opisany na podstawie fig. 1) w oczyszczanych ściekach umieszczony jest wirujący zasysacz 92. Wirujący zasysacz wytwarza różnicę ciśnień, która powoduje wciąganie powietrza do dołu poprzez rurę napowietrzającą 96, którajest otwarta w stosunku do powietrza otoczenia poprzez otwór 90. Powietrze przepływa następnie do końcówki zasysacza, gdzie jest wyrzucane, a powstające pęcherzyki tworząprzepływ poprzez komorę napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej, oznaczony strzałkami naryso178 012 wanymi linią przerywaną. Oczyszczane ścieki przepływają następnie poprzez konstrukcję 94 wspierającą cienką warstwę biologiczną, gdzie działa na ' nie rosnąca na tej konstrukcji cienka warstwa biologiczna. W tym konkretnym przykładzie realizacji wirujący aerator może być zasysaczem lub łopatkowym albo równoważnym mechanicznym urządzeniem napowietrzającym. Działanie takie powoduje zarówno napowietrzanie jak i zmniejszanie rozmiaru cząstek.

Na fig. 10 przedstawiono przykład realizacji powierzchniowego aeratora według przedmiotowego wynalazku. Szybko wirujący aerator ΐ0θ i śruba 104 w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej powodują unoszenie ścieków i napowietrzanie ich oraz zmniejszanie rozmiaru cząstek organicznych w ściekach przez mechaniczne działanie powierzchniowego aeratora. Działanie powierzchniowego aeratora powoduje cyrkulację płynu w komorze, tak, że oczyszczane ścieki przepływaj ą przez konstrukcję 102 wspierającą cienką warstwę biologiczną, gdzie działa na nie cienka warstwa biologiczna. W tym przykładzie realizacji powierzchniowy aerator może być usytuowany na lub tuż poniżej poziomu wody u góry komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej. Znowu strzałki narysowane linią przerywaną przedstawiają przebieg cyrkulacji w komorze.

Na fig. 11 przedstawiono w widoku z góry aerator powierzchniowy. Aerator powierzchniowy zawiera tarczę 110 z łopatkami, które sąwycięte z tej tarczy i odgięte do dołu do styku ze ściekami. Te łopatki 112,114,116,118 mogą być utworzone z tarczy lub też mogą być oddzielnymi członami dołączonymi od spodu do tarczy. Gdy aerator wiruje, łopatki uderzająw ścieki, zmniejszając rozmiar cząstek i rozprowadzając oraz mieszając ścieki w całej komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej, napowietrzając te ścieki.

Na fig. 12 przedstawiono aerator powierzchniowy w widoku z boku. Tarcza 110 aeratora powierzchniowego pokazana jest w profilu wraz z dwiema z czterech łopatek aktualnego przykładu realizacji 112,118.

Na fig. 13 przedstawiono w widoku z boku przykład realizacji zwężkowej cienkiej warstwy biologicznej według przedmiotowego wynalazku. Ten przykład realizacji zawiera pompę 130, która zasysa ścieki, które następnie sąpompowane do góry rurą 132 do głowicy zwężkowej 134. Stosunkowo duża prędkość ścieków w głowicy zwężkowej 134 powoduje powstanie środowiska o niskim ciśnieniu. Głowica zwężkowa jest z kolei dołączona do rury powietrznej 136, która jest odsłonięta do powietrza otoczenia. Środowisko o małym ciśnieniu w głowicy zwężkowej 134 zasysa do dołu powietrze poprzez rurę powietrzną 1236, gdzie jest ono wyrzucane z głowicy zwężkowej wraz z pompowanymi ściekami. W ten sposób zarówno mieszanie jak i napowietrzanie ścieków następuje równocześnie w głowicy zwężkowej 134 przed wyrzuceniem ścieków z głowicy. Całe to działanie ustawia przepływ płynu jak pokazano narysowanymi linią przerywaną strzałkami na fig. 13. W ten sposób napowietrzane ścieki cyrkulująpoprzez konstrukcję wspierającą cienką warstwą biologiczną, gdzie są oczyszczane. Wszystkie inne działania przedmiotowego przykładu realizacji są takie same jak poprzednio opisano.

Na fig. 14 przedstawiono w widoku z boku (z wyrwaniem) głowicę zwężkową. Głowica zwężkowa 134 zawiera pierwszą dyszę 140, która przyjmuje ścieki pompowane z pompy zwężkowej (nie pokazano). Dysza ta powoduje, że pompowane ścieki mają dużą prędkość, gdy dopływajądo drugiej dyszy 142. Ta duża prędkość powoduje powstanie obszaru o niskim ciśnieniu. Powietrze jest zasysane rurą powietrzną 136 dzięki istnieniu tego środowiska o małym ciśnieniu i jest wyrzucane z drugiej dyszy 142 po zmieszaniu ze ściekami pompowanymi z pierwszej dyszy 140.

Na fig. 15 przedstawiono w widoku z boku przykład realizacji przedmiotowego wynalazku z rurowym aeratorem i cienką warstwąbiologiczną. Szybko wirująca śruba łopatkowa 150 wiruje wraz z wydrążoną rurą napowietrzającą 152, którajest obracana silnikiem 158 o dużej prędkości. Ta wydrążona rura jest podłączona do powietrza otoczenia przez rurę powietrzną 154, której koniec 156 jest otwarty dla powietrza otoczenia. Szybki ruch śruby 150 powoduje powstanie środowiska o niskim ciśnieniu. Powietrze wciągane jest wydrążoną rurą 152 po zassaniu w rurę powietrza 154 poprzez otwór 156. Połączony ruch śruby 150 i powietrza powoduje napowietrzanie i cyrkulację w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej.

178 012

W korzystnym przykładzie wykonania medium wsporczym jest tworzywo sztuczne. W alternatywnych przykładach realizacji medium wsporczym jest każdy materiał, na którym będzie rosnąć cienka warstwa biologiczna. Przewiduje się, że wiele różnych materiałów wsporczych będzie służyć jako równoważniki i znajdzie zastosowanie w przedmiotowym wynalazku. Podpory takie mogą być wykonane ze szkła, ceramiki, metali, gumy, polimerów, materiałów celulozowych i innych.

Przewiduje się, że wiele różnych konfiguracji systemu będzie działać jako równoważniki przedmiotowego wynalazku. Przykładowo, w korzystnym przykładzie realizacji mechaniczny aeratorjest zanurzony w ściekach czyszczonych przez przedmiotowy wynalazek. Przy używaniu w ten sposób mechaniczny aerator służy do napowietrzania mieszanej cieczy, jak również do zmniejszania rozmiaru cząstek.

W korzystnym przykładzie realizacji mechaniczny aerator zawiera szybki silnik elektryczny sprzężony z wydrążonym wałkiem z końcówkązasysacza zamontowanąna końcu tego wałka. Końcówka zasysacza i część wałka sązanurzone w mieszanej cieczy i sąobracane z dużymi prędkościami przez silnik elektryczny. W ten sposób realizowane sądwie różne funkcje. Po pierwsze, przez wirowanie wydrążonej końcówki zasysacza powstaje różnica ciśnień, która zasysa powietrze z wlotu u góry wydrążonego wałka. Powietrze to jest wciągane do dołu poprzez wydrążony wałek do końcówki zasysacza, gdzie jest wprowadzone w mieszaną ciecz. Pęcherzyki w tym przedmiotowym wynalazku mogąmieć różnąwielkość, ale nadal umożliwiąjąrealizację procesu napowietrzania według wynalazku, jednakże im mniejsze są, tym lepiej. Wytworzone pęcherzyki są rozpraszane promieniowo w mieszanej cieczy, wprowadzając do niej tlen. Tlen ten zwiększa skuteczność i aktywność cienkiej warstwy biologicznej oraz zwiększa ilość rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy. Napowietrzana mieszana ciecz przepływa następnie przez rurki z tworzywa sztucznego w konstrukcji wspierającej cienką warstwę biologiczną poprzez szybki prąd cyrkulacyjny. Ten prąd cyrkulacyjny jest tworzony przez podwójne działanie wirującego zasysacza i wznoszących się pęcherzyków powietrza, co zwiększa skuteczność unoszenia przepływu płynu. Po drugie, szybko wirujące ramiona zasysacza również mechanicznie zmniejszaj ą rozmiar cząstek organicznych.

Konstrukcja wspierająca cienką warstwę biologiczną może mieć przekrój poprzeczny przypominający kwadrat, prostokąt, koło, owal, trójkąt, ośmiokąt lub sześciokąt, albo dowolną inną konstrukcję sieciową, która zwiększa pole powierzchni dostępnej dla wzrostu cienkiej warstwy biologicznej.

Przedmiotowy wynalazek ma następujące zalety w stosunku do konwencjonalnego oczyszczania ścieków miejskich:

W normalnych warunkach stężenie składników stałych w zawiesinie mieszanej cieczy w konwencjonalnych instalacjach z zanurzoną cienkąwarstwąbiologiczną wynosi od stu do pięciu tysięcy mg/l. Powoduje to powstawanie znacznych ilości osadu. W normalnych warunkach działania średnie stężenie składników stałych w zawiesinie w oczyszczalni wykorzystującej przedmiotowy wynalazekjest mniejsze niż 18 mg/l. To małe stężenie składników stałych zapewnia niezwykle mało składników stałych w komorze osadnikowej. Zapobiega się powstawaniu osadu w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej i w komorze osadowej. Jest to niezwykle ważny aspekt przedmiotowego wynalazku, ponieważ usuwanie osadu jest bardzo kosztowne zarówno finansowojak i z punktu widzenia ochrony środowiska. Ponadto, w oczyszczalniach, gdzie graniczna wartość ciał stałych w zawiesinie na wyjściu jest mniejsza niż 30 mg/l (norma „oczyszczania dodatkowego” dla oczyszczalni ścieków), można wyeliminować dodatkową komorę osadową, przez co zmniejsza się koszt budowy oczyszczalni.

W konwencjonalnych instalacjach z zastosowaniem cienkiej warstwy biologicznej najpierw musi rozpocząć się wzrost cienkiej warstwy biologicznej, co jest zwykle obserwowane po około trzech tygodniach. Opóźnienie to występuje za każdym razem, kiedy oczyszczalnia zostaje wyłączona w celu oczyszczenia zatkanych rur. W przedmiotowym wynalazku wzrost cienkiej warstwy biologicznej obserwowano już po trzech dniach i nadal się on utrzymywał. Dodatkowo oczyszczanie według przedmiotowego wynalazku nie powoduje żadnego zatykania, a zatem fa178 812 ktycznie wyeliminowano dalsze opóźnienie podczas oczyszczania. To znowu powoduje, że oczyszczalnia według przedmiotowego wynalazku dłużej działa, a gdyby konieczne stało się oczyszczenie, wówczas oczyszczalnia powraca do pełnej sprawności szybciej niż w konwencjonalnych procesach.

Dodatkową zaletą przedmiotowego wynalazku jest to, że przepływ płynu w połączeniu z mniejszymi cząstkami kontroluje grubość wzrostu cienkiej warstwy biologicznej, utrzymując grubość nie powodującą zatykania. Cienka warstwa biologiczna rośnie bardziej gęsto, przez co zwiększa się aktywność na określonych polach powierzchni bez zatykania. W dwóch znanych oczyszczalniach, które wykorzystują zanurzoną cienką warstwę biologiczną z zastosowaniem większych cząstek w zawiesinie zatykanie pionowych mediów z tworzywa sztucznego następuje regularnie ze względu na grubszą, mniej gęstą powłokę z cienkiej warstwy biologicznej. Działanie trzeba wtedy zatrzymać i oczyścić oczyszczalnię. Jednakże, ze względu na małe ilości składników stałych w zawiesinie gęstą strukturę cienkiej warstwy biologicznej, dobrą cyrkulację mieszanej cieczy i duże stężenie rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy komora napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej i plastikowa konstrukcja wspierająca cienką warstwę biologiczną działają bez zatykania się. Oczyszczalnia działa ciągle regularnie z faktycznym wyeliminowaniem konieczności czyszczenia jej, przez co zwiększa się całkowitą przepustowość, polepsza się wykorzystanie kosztów, czemu towarzyszy wyeliminowanie nadmiernych lub przewymiarowanych urządzeń niezbędnych w okresie wyłączenia oczyszczalni ścieków.

Obciążenie udarowe występuje podczas bardzo silnego dopływu lub przy dużym stężeniu składników organicznych. System jest wtedy obciążony przez bardzo dużą przepustowość lub duże stężenia organicznych cząstek stałych w zawiesinie. Ze względu na małe stężenie składników stałych w zawiesinie mieszanej cieczy w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej i duże stężenie biomasy oraz jej aktywność, jakość oczyszczanych ścieków pozostaje wysoka. Ponadto krótki jest czas regeneracji instalacji według przedmiotowego wynalazku po takim obciążeniu udarowym. To z kolei powoduje stale wysokąjakość wypływającej cieczy bez okresów, w których ścieki o jakości niemożliwej do przyjęcia wypływają z oczyszczalni. W jednej próbie obciążenia udarowego objętość dopływających ścieków zwiększono o 100°% powyżej obciążenia projektowego. Jakość wypływającej cieczy polepszyła się chwilowo w jednym przykładzie realizacji przedmiotowego wynalazku do wartości znacznie poniżej najsurowszych norm. W serii prób z przeciążeniem 200% wyniki były znacznie poniżej obowiązujących granic dla oczyszczania wtórnego.

Końcówka zasysacza, która wytwarza drobne pęcherzyki i energicznie i skutecznie miesza płyn oraz zmniejsza rozmiar cząstek, powoduje wysokie stężenie rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy. Komora napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej działa przy stosunkowo małych ilościach składników stałych ze względu na znacznie lepszą i skuteczniejszą degradację biologiczną, niezwykle małe stężenie składników organicznych i bardzo wysokie warunki dla rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy. Biomasa usytuowana na ściankach mediów wsporczych (i w rzeczywistości na statycznych powierzchniach w całym zbiorniku) tworzy się szybko w tym korzystnym środowisku i przetwarza składniki organiczne i ciała stałe z bardzo dużą skutecznością w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej. Ta właściwość dodatkowego wzrostu cienkiej warstwy biologicznej jest jeszcze innym unikatowym aspektem przedmiotowego wynalazku. W ciągu 217 dni ciągłego badania stężenie rozpuszczonego tlenu w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej wynosiło 7,7 mg/l. Ze względu na warunki środowiskowe wymagane jest 6 ml/g rozpuszczonego tlenu lub więcej przed wypuszczeniem. Tam, gdzie zawartość rozpuszczonego tlenu nie jest wystarczająco duża, oczyszczalnia musi wprowadzać tlen do wypuszczanej cieczy w oddzielnym procesie. Przedmiotowy wynalazek eliminuje konieczność stosowania tego dodatkowego procesu napowietrzania w celu zwiększenia zawartości rozpuszczonego tlenu w płynach przed wypuszczeniem. Tak więc dzięki wynalazkowi można wyeliminować kosztowne wtórne napowietrzanie przed wypuszczeniem.

Warstwa biologiczna, która jest przymocowana do ścian rurek, ma dobrą strukturę i nie staje się tak gęsta, by blokować te rurki. Grubość ta jest kontrolowana przez połączenie

178 012 przepływu płynu przez konstrukcję wspierającą cienką warstwę biologiczną i mały rozmiar cząstek materiału organicznego oraz odpowiednie napowietrzenie dla wzrostu cienkiej warstwy biologicznej. Kiedy jednak kawałek starej cienkiej warstwy biologicznej odłączy się od ścianki konstrukcji wspierającej cienką warstwę biologiczną, jest on natychmiast wciągany z powrotem w przepływ płynu i jego rozmiar jest zmniejszany przez mechaniczne działanie końcówki zasysacza do drobnych cząstek, które będą znowu rozprowadzone na cienkiej warstwie biologicznej. Materiał tzn będzie następnie trawiony przez nowągenerację cienkiej warstwy biologicznej. Na jakość wypuszczanej cieczy nie mają zatem wpływu składniki stałe starej biomasy, jak to ma miejsce w mniej sprawnych systemach.

W konwencjonalnych systemach oczyszczania z aktywowaniem osadu trzeba usuwać okresowo duże ilości osadu z różnych zbiorników oczyszczania i konieczne jest stosowanie oddzielnych dużych, kosztownych komór gnilnych. Ponadto stężenie cząstek stałych w mieszanej cieczy musi być stale nadzorowane i muszą być przeprowadzane regulacje procesu oczyszczania. Gdyby takiego nadzorowania nie było, odprowadzana ciecz miałaby mzkdpowizaniąjakkść. W związku z tym w procesie takim powstaje duża ilość osadu. Ta duża ilość osadu musi być z kolei obrabiana w zbiornikach gnilnych lub w zbiornikach magazynowania osadu.

Według przedmiotowego wynalazku niepotrzebne jest codzienne usuwanie osadu. Biomasa jest zamocowana na powierzchni mediów wsporczych. Ze względu na małe stężenie ilości składników stałych w mieszanej cieczy w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej ilość osadu wytwarzanego według przedmiotowego wynalazku dotychczas nie jest istotna. Wyniki tzn jest całkowicie odmienny od wyników konwencjonalnych procesów i stanowi charakterystyczną cechę przedmiotowego wynalazku. Wyzliminkwank zajmowanie miejsca na usuwanie osadu oraz koszt drogich komór gnilnych.

Jeden przykład realizacji przedmiotowego wynalazku zawiera szybki silnik elektryczny i zesysadzjαko .jedyną część ruchomą. Jest on wykorzystywany w bardzo prostych warunkach bzz rutynowego usuwania osadu i nawet bzz gromadzenia się osadu, bez regulacji przepływu powietrza i bzz dodatkowych zbiorników osadowych ze zgarniaczami powierzchniowymi. Rzeczywiście, zz względu na wyniki badań uzyskane dotychczas, komora osadowa za komorą nαpkwiytrzαcie cienkiej warstwy biologicznej nie jest potrzebna i dlatego można również wyeliminować system zawracania osadu. Oczyszdzalniałest zatem łatwiejsza w obsłudze w porównaniu z oczyszczalniami o podobnej wydajności, co jest następną cechą charakterystyczną przedmiotowego wynalazku. Alternatywny przykład realizacji nie wymaga nawet zasysacza, dzięki czemu obsługa jest jeszcze mniej skomplikowana.

Dzięki konstrukcji cienkiej warstwy biologicznej, zwiększonej zawartości rozpuszczonego tlenu i energicznej aktywności cienkiej warstwy biologicznej czas niezbędny na zatrzymanie płynów^t znacznie zmniejszony, przez co zwiększa się całkowita przepustowość oczyszczalni. Ponieważ przedmiotowy wynalazek działa tak skutecznie, czas oczyszczania lub czas, przez który dopływająca ciecz jest przetrzymywana w zbiorniku napkwietrzecia cienkiej warstwy biologicznej, jest znacznie zmniejszony. Krótszy czas zatrzymania oznacza większą całkowitą przepustowość oczyszczania dla danej oczyszczalni, co jest bardzo ważną zaletą. Czynnik tzn został wykryty na podstawie wyników badań otrzymanych, kiedy testowaną oczyszczalnię poddano przeciążeniu 50% i 100% przez dłuższy czas. Przeciążenie takie trwało przez półtora miesiąca, a zwykle przeciążenie trwa tylko kilka godzin. Aktualnie oczyszczalnia stale wypuszcza oczyszczoną ciecz o wysokiej jakości niezależnie od tego głównego przeciążenia.

Czynnik tzn ma bezpośredni wpływ na omówioną wcześniej wytrzymałość na udarowe kbciążyciy. Krótki czas zatrzymania oznacza, że proces odbywa się niezwykle skutecznie. To z kolei oznacza, że istnieje wystarczająco sprawna przepustowość oczyszczania dla zwiększonej ilości materiału organicznego w okresach przeciążenia. Dobrajakość wypuszczanej cieczy w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej umożliwia skuteczne oczyszczanie dopływającej cieczy w okresach przeciążenia, co jest dalszą cechą charakterystyczną przedmiotowego wynalazku.

178 012

Proces przebiegający w urządzeniu według przedmiotowego wynalazku nie jest tak wrażliwy na temperaturę jak konwencjonalne procesy z pobudzaniem osadu. Podczas niskiej temperatury konwencjonalne procesy z pobudzaniem osadu powodują gromadzenie się osadu w zbiornikach oczyszczalni. Kiedy nastaje wysoka temperatura jak to może zdarzyć się wiosną, osad, który nagromadził się w zbiornikach oczyszczalni podczas niskiej temperatury, nagle staje się bardziej aktywny. Zjawisko to, znane jako „przewrót wiosenny”, powoduje nagłe zwiększenie ilości cząstek stałych w odprowadzanej cieczy na skutek niezdolności procesu do poradzenia sobie ze zwiększoną aktywnością biochemiczną osadu. Jakość odprowadzanej cieczy dramatycznie pogarsza się podczas tego zjawiska przewrotu wiosennego.

Przedmiotowy wynalazek zapobiega tym problemom związanym z wahaniami temperatury. Ponieważ nie tworzy się osad, wyeliminowane jest ryzyko przewrotu wiosennego. Ponieważ jest zawsze dość niska zawartość cząstek stałych w mieszanej cieczy w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej, wyeliminowane jest również kłaczkowanie, co jest cechą charakterystyczną przedmiotowego wynalazku.

Ponieważ zawartość cząstek stałych w zawiesinie w mieszanej cieczy jest tak mała w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej, komora osadowa lub zbiornik i system zawracania osadu mogą być wyeliminowane dla ograniczeń/zezwoleń wypuszczania klasy 1 i klasy 2. W wyniku koszt oczyszczalni będzie znacznie zmniejszony przy budowie nowych oczyszczalni lub przy alternatywnym wyposażeniu istniejących oczyszczalni w przedmiotowy wynalazek w celu zwiększenia ich przepustowości, przez co zmniejsza się zapotrzebowanie na nowe oczyszczalnie ścieków. Należy zauważyć, że jakość ścieku w komorze napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej pod obciążeniem projektowym jest zawsze doskonała. W rzeczywistości jest ona często jakości równej lub lepszej niż ciecz odprowadzana z trzeciego stopnia procesu oczyszczania. Dzięki jakości oczyszczania zapewnianej przez komorę napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej można nawet wyeliminować komorę oczyszczania wstępnego jako pierwszy etap, przez co jeszcze bardziej zmniejsza się koszty budowy. Przez zastosowanie tylko komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej bez komory oczyszczania wstępnego i bez komory osadowej oczyszczalnia ścieków ma konstrukcję bardzo uproszczoną.

Ponieważ przedmiotowy wynalazek przewiduje sprawniejsze oczyszczanie ścieków, umożliwia on budowę mniejszych oczyszczalni ścieków przy zachowaniu takiej samej przepustowości oczyszczania jak w większych oczyszczalniach wykorzystujących konwencjonalną technologię. Czynnik ten idzie również ręka w rękę z powyżej opisaną uproszczoną konstrukcją oczyszczalni.

Dzięki lepszemu usuwaniu zanieczyszczeń i organicznych cząstek stałych przedmiotowy wynalazek może być wykorzystywany jako skuteczny etap w oczyszczaniu miejskiej wody pitnej, który niewątpliwie zmniejszy/wyeliminuje inne etapy tego procesu. Urządzenie działa bardzo skutecznie, jeśli chodzi o usuwanie zanieczyszczeń i ułatwianie następnych etapów oczyszczania przy wytwarzaniu wody nadającej się do picia. Ważnym miejscem zastosowania tej technologii byłyby więc kraje słabiej rozwinięte, gdzie wodzie pitnej brak jest odpowiedniej czystości.

Zastosowanie przedmiotowego wynalazku powoduje sprawniejsze wykorzystanie energii. Jest to ważne ogólnie dla krajów lepiej rozwiniętych, ale jest szczególnie ważne w tych krajach, gdzie brakjest energii elektrycznej lub paliw do napędzania generatorów elektrycznych. Oczyszczalnie według przedmiotowego wynalazku wymagają krótszego czasu zatrzymywania dla skutecznego oczyszczenia i/lub wymagają niewielkiej lub nie wymagają w ogóle obróbki trzeciego stopnia, przy czym wyeliminowano całe zapotrzebowanie na energię zasilania oczyszczalni w dłuższych okresach czasu, potrzebne do zasilania trzecich stopni oczyszczania ścieków.

Uproszczona konstrukcja oczyszczalni według przedmiotowego wynalazku pobiera mniej energii dla zbudowania, obsługi i konserwacji oraz zajmuje mniejszy teren.

Przedmiotowy wynalazek powoduje całkowite wykorzystanie kosztów oczyszczania ścieków. Oczyszczalnie są łatwiejsze i tańsze w budowie, obsłudze i konserwacji. Są one tańsze w eksploatacji. Zapewniają one lepszej jakości ciecz odprowadzaną, wymagającą niewielkiego

178 012 oczyszczania trzeciego stopnia lub nie wymagająca w ogóle takiego oczyszczania trzeciego stopnia. Urządzenia wykorzystujące przedmiotowy wynalazek mogą spełniać wymagania normy przez co unika się kar za nieprzestrzeganie norm odprowadzania ścieków. Wreszcie całkowity koszt oczyszczania ścieków jest znacznie zmniejszony w przeliczeniu na jeden litr.

Do oczyszczania wody można wykorzystywać światło ultrafioletowe. Jednakże mętne ścieki uniemożliwiają szerokie wykorzystanie promieniowania ultrafioletowego, ponieważ energia ta nie może przenikać przez wodę w celach oczyszczania. Odprowadzona ciecz jest bardzo przejrzysta, co umożliwia penetrację wody, a zatem stosowanie oczyszczania promieniowaniem ultrafioletowym.

Przedmiotowy wynalazek jest stosunkowo niewrażliwy na zmiany objętościowe ilości oczyszczanych ścieków·'. Zaleta ta wiąże się z obciążeniem udarowym (albo większa, albo mniejsza objętość), ponieważ bardziej długotrwałe zmiany objętości ścieków podlegających oczyszczaniu nie powoduj ążadnych znacznych zmianjakości oczyszczonej cieczy. Faktycznie podczas pewnych testów w warunkach przeciążenia do 100% jakość chwilowo była lepsza niż przy mniejszych przepustowościach. Inny test przy przeciążeniu 200% wykazał działanie przedmiotowego wynalazku nadal w granicach normy przez dziewięć dni. Oznacza to zdolność przedmiotowego wynalazku do awaryjnego oczyszczania dużej objętości ścieków, podczas gdy inne elementy oczyszczalni ścieków są nieistotne.

Ponieważ system nie jest wrażliwy na większe obciążenia, zatem nie jest on wrażliwy na zmiany biochemicznego zapotrzebowania na tlen w kierunku do góry. Aktywność cienkiej warstwy biologicznej jest taka, że jest ona zdolna do oczyszczania ścieków w szerokim zakresie biochemicznego zapotrzebowania na tlen nadal z uzyskiwaniem dobrej jakości odprowadzanej cieczy.

Przykłady wykonania:

Podane poniżej przykłady i wyniki badań są oparte na dokładnie takiej samej konstrukcji oczyszczalni. Wszystkie zbiorniki oczyszczalni sątej samej wielkości i konfiguracji zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz. Wszystkie mają taką samą przepustowość projektową około 1900 litrów na dobę i taką samą zdolność zatrzymywania. W skrócie, wszystkie wyniki podane poniżej sąmożliwe jak najbardziej związane ze sobąza wyjątkiem przykładu realizacji przedmiotowego wynalazku lub w wypadku procesu z aktywacją osadu - podstawowego użytego procesu.

Przykład pierwszy:

Zamieszczona poniżej tabela I przedstawia test oczyszczalni z aktywacją osadu 1900 litrów dziennie z zastosowaniem aeratora bez cienkiej warstwy biologicznej. Wszystkie te oczyszczalnie były takiej samej wielkości i konfiguracji i wykorzystywały te same źródła dopływu ścieków. Konstrukcja oczyszczalni jest identycznajak na fig. 1, z tym wyjątkiem, że wyeliminowano ścianę 15, konstrukcję 12 wspierającą cienką warstwę biologiczną i drążek wsporczy 12a. Testy przeprowadzono w zakresie temperatur dopływających ścieków 10°C - 24°C.

Tabela I

Badana oczyszczalnia	Miejsce badania	Dni badania	Przepływ (l/dobę)	BOD (mg/l)	SS (mg/l)	MLSS (mg/l)	DO (mg/l)
Aerator strumieniowy/AS	NSF (1990)	77	1900	35	60	106
Aerator strumieniowy/AS	NSF (1990)	89	1900	33	53	97
Aerator strumieniowy	NSF (1991)	133	1900	45	107	78
Aerator strumieniowy/AS	NSF (1992)	203	1900	37	41	59

178 012

Jak widać z tych wyników, oczyszczalnia z aktywacją osadu po oczyszczaniu biochemiczne zapotrzebowanie na tlen odprowadzanej cieczy wynosi od 30 do 40 mg/l, ilość cząstek stałych z zawiesinie oczyszczonej cieczy wynosi od 41 do 107 mg/l, a składniki stałe w zawiesinie mieszanej cieczy mieszczą się w granicach 59-106 mg/l. Wyniki te są dalekie od spełnienia najsurowszych norm, a nawet nie spełniają norm mniej surowych.

Przykład drugi:

Poniżej przedstawiono wyniki porównania różnych przykładów realizacji przedmiotowego wynalazki. Dmuchawę z cienką warstwą biologiczną, aerator z cienką warstwą biologiczną, dmuchawę i mieszadło z cienką warstwą biologiczną oraz powierzchniowy aerator z cienką warstwą biologiczną porównano przy takich samych obciążeniach projektowych 1900 l/dobę. Konfiguracje tych oczyszczalni przedstawiono na fig. 7-10. Badania te odbyły się w pobliżu Cleveland, Ohio i objęły szeroki zakres temperatur (12°C - 20°C) przy projektowym obciążeniu oczyszczalni (tzn. 1900 l/dobę). TestNSF oznacza badanie przeprowadzone przez National Sanitation Foundation, organizację atestowania przemysłowego w Michigan.

Tabela II

Badana oczyszczalnia	Miejsce badania	Dni badania	Przepływ (l/dobę)	BOD (mg/l)	(^g/l)	MLSS (mg/l)	DO (mg/l)
Dmuchawa /cienka warstwa biologiczna	Geauga	95	1900	10	11	13	6
Dmuchawa + mieszadło /cienka warstwa biologiczna	Geauga	95	1900	12	13	22	6,1
Aerator strumieniowy /cienka warstwa biologiczna	Geauga	95	1900	11	11	17	8,1
Aerator powierzchniowy /cienka warstwa biologiczna	Geauga	95	1900	9	8	14	8,2
Aerator strumieniowy /cienka warstwa biologiczna	NSF	210	1900	15	12	18	7,6

Wyniki te wykazują polepszenie uzyskane dzięki przedmiotowemu wynalazkowi w porównaniu z oczyszczaniem z aktywowaniem osadu oraz niewrażliwość temperaturową przedmiotowego wynalazku. Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen i ilości cząstek stałych w zawiesinie oczyszczanej cieczy sąmałe, a ilość rozpuszczonego tlenu jest duża, dzięki czemu zbędne jest dalsze napowietrzanie w trzecim stopniu. Wyniki te spełniają lub są bliskie spełnienia normy.

Przykład trzeci:

Tabela poniżej przedstawia wyniki dla dwóch przykładów realizacji przedmiotowego wynalazku; jeden z zasysaczem (fig. 9) i jeden bez (fig. 7), obraz z zastosowaniem nieruchomej zanurzonej cienkiej warstwy biologicznej i oba przy natężeniach przepływu około 2800 litrów na dobę tzn. około 50% powyżej przepustowości projektowej 1900 litrów na dobę. Znowu konstrukcje oczyszczalni są takie same jak dla grupy kontrolnej z aktywacją osadu, za wyjątkiem modyfikacji przedmiotowego wynalazku. Badanie przeprowadzono przy temperaturach dopływających ścieków w zakresie 9°C - 14°C.

178 012

Tabela III

Badana oczyszczalnia	Miejsce badania	Dni badania	Przepływ (l/dobę)	BOD (mg/l)	SS (mg/l)	MLSS (mg/l)	DO (mg/l)
Dmuchawa /cienka warstwa biologiczna	Geauga (1992)	32	2800	9	7	440	5
Aerator strumieniowy /cienka warstwa biologiczna	Geauga (1992)	32	2800	14	11	19	8,5

Jak widać wartości biochemicznego zapotrzebowania na tlen i ilości cząstek stałych w zawiesinie oczyszczonej cieczy w tych dwóch przykładach wykonania wynalazku są znacznie mniejsze niż w przypadku procesu z aktywacją osadu i mniejsze lub bliskie norm dla zaawansowanego oczyszczania. Wyższe możliwości przedmiotowego wynalazku są oczywiste.

Przykład czwarty:

Tabela poniżej przedstawia wyniki badania dwóch spośród alternatywnych przykładów realizacji przedmiotowego wynalazku: napowietrzanie powierzchniowe z cienką warstwą biologiczną oraz dmuchawa z cienką warstwą biologiczną, w obu przypadkach przy natężeniach przepływu 3800 l/dobę (tzn. 100% powyżej przepustowości projektowej 1900 l/dobę. Znowu konstrukcje oczyszczalni są identyczne jak w grupie kontrolnej z aktywacją osadu za wyjątkiem modyfikacji przedmiotowego wynalazku.

Tabela IV

Badana oczyszczalnia	Miejsce badania	Dni badania	Przepływ (l/dobę)	BOD (mg/l)	SS (mg/l)	MLSS (mg/l)	DO (mg/l)
Dmuchawa /cienka warstwa biologiczna	Geauga (1993)	32	3800	19	17	18	5,9
Aerator strumieniowy /cienka warstwa biologiczna	Geauga (1993)	41	3800	6	6	6	9,7

Jak widać z tych wyników, napowietrzanie powierzchniowe z cienką warstwą biologiczną daje wyniki lepsze niż w przykładzie realizacji z dmuchawą i cienką warstwą biologiczną. Oba procesy dały wyniki lepsze w porównaniu z procesem z aktywacją osadu przy znacznie mniejszych obciążeniach znacznie poniżej wymaganej normy.

Przykład piąty:

Tabela poniżej podaje wyniki przykładu realizacji z aeratorem strumieniowym i cienką warstwąbiologiczną (fig. 9) przy przeciążeniu 200% (5700 l/dobę) w ciągu ośmiu dni w oczyszczalni NSF w Michigan w styczniu 1993 (tzn. niska temperatura dopływających ścieków).

Tabela V

Badana oczyszczalnia	Miejsce badania	Dni badania	Przepływ (l/dobę)	BOD (mg/l)	(^g/l)	MLSS (mg/l)	DO (mg/l)
Aerator strumieniowy /cienka warstwa biologiczna	NSF	8	5700	21	22	24	9,9

178 812

Podane w tabelach symbole oznaczają:

BOD - biochemiczne zapotrzebowanie na tlen

SS - ilość cząstek stałych w zawiesinie oczyszczonej cieczy

MLSS - ilość składników stałych w mieszanej cieczy

DO - ^^o^sść rozpuszczonego tlenu w mieszanej cieczy

Jak wynika z tabeli V znowu przedmiotowy wynalazek wytwarzał wypływającą ciecz o jakości wystarczającej do spełnienia wymaganych norm. Ten ośmiodniowy proces byłby wystarczający do załatwienia większości nagłych wypadków, gdzie istnieje takie duże przeciążenie (tzn. uszkodzenie urządzeń w innych częściach oczyszczalni ścieków).

r~

STYL 1 - PLASTER PSZCZELI STYL 2 - SZEŚCIOKĄT STYL 3 - PROSTOKĄT STYL 4 - TRÓJKĄT

33333333,

3333333,

3333333,

ΛΛΛΛΛΛΆΛΛΛΆ/

ΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛ/

FIG. 2

178 012

FIG. 3

178 012

FIG. 6

FIG. 7

OCZYSZCZALNIA 1 DMUCHAWA - CIENKA WARSTWA BJOCLOGICZNA

178 012

POWIETRZE ZE ŹRÓDŁA DMUCHAWY

FIG. 8

OCZYSZCZALNIA 2 DMUCHAWA - MIESZADŁO - CIENKA WARSTWA BIOOLOGICZNA

FIG. 9

OCZYSZCZALNIA 3 AERATOR STRUMIENIOWY - CIENKA WARSTWA BIOOLOGICZNA

178 012

FIG. 10

OCZYSZCZALNIA 4 AERATOR POWIERZCHNIOWY - CIENKA WARSTWA BIOOLOGICZNA

FIG. 12

PRZEKRÓJ A-A AERATOR POWIERZCHNIOWY

178 012

FIG. 13

OCZYSZCZALNIA ZWĘŻKOWA Z CIENKĄ WARSTWĄ BIOOLOGICZNĄ

FIG. 14

178 012

FIG. 15

OCZYSZCZALNIA RUROWY AERATOR - CIENKA WARSTWA BIOOLOGICZNA

178 012

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Instalacja do oczyszczania ścieków, zwłaszcza do napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej obrabiającej te ścieki, składająca się z pojemnika, przewodów doprowadzających i odprowadzających te ścieki, jak również z podłoża, na którym tworzona jest cienka warstwa biologiczna, a ponadto instalacja jest zaopatrzona w dysze do napowietrzania ścieków, znamienna tym, że zbiornik (Z) jest podzielony pionowymi ściankami działowymi, (14), (14'), (15) na trzy komory, z których jedna jest komorą wstępnego oczyszczania (4), drugajjest komorą napowietrzania (7), a trzecia jest komorą wstępnego osadzania (16), przy czym w komorze napowietrzania (7) jest osadzona nieruchoma konstrukcja (12) wspierająca cienką warstwę biologiczną i jest ona zanurzona w mieszanej cieczy, a ponadto w górnej pokrywie komory napowietrzania (7) jest zmontowany aerator (25), który składa się z silnika elektrycznego (11), z połączonego poosiowo z tym silnikiem elektrycznym obrotowego zasysacza powierzchniowego (10), z osadzonego na silniku elektrycznym kołpaka (22) oraz z obrotowej rury napowietrzającej (9), która jednym swym końcem jest połączona z zasysaczem powierzchniowym (10), a na drugim swym końcu ma osadzony zasysacz podpowierzchniowy (8) .
2. 2. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zasysacz podpowierzchniowy (8) posiada wydrążony rdzeń (50) oraz wydrążone ramiona (55,60,65,75), które odstają promieniowo od tego wydrążonego rdzenia (50).
3. 3. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że konstrukcja (12) wspierająca cienką warstwę biologiczną posiada rurki (1', 2, 3', 4^), których przekrój poprzeczny jestjednym z przekrojów należących do grupy przekrojów kwadratowych, prostokątnych, kołowych, owalnych, trójkątnych, ośmiokątnych i sześciokątnych.
4. 4. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że komora osadzania wstępnego (16) zawiera otwór wlotowy i otwór wylotowy (20), przy czym otwór wlotowy jest połączony z komorą napowietrzania (7) cienkiej warstwy biologicznej i otworem wylotowym (20).
5. 5. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że z końcem obrotowej rury napowietrzającej aeratora (25) jest połączony zasysacz podpowierzchniowy w postaci wirującej śruby łopatkowej (86,104,150).
6. 6. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zasysacz powierzchniowy (10) jest pompą zwężkową (130), która posiada rurę (132) dołączoną do pompy (130) i uchodzącą z komory napowietrzania cienkiej warstwy biologicznej na górze tej komory w ten sposób, że rura ta jest połączona płynowo z powietrzem otoczenia.
7. 7. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że aeratorem (25) jest co najmniej jedna rura napowietrzająca (72), którajednym swym końcemjest połączona ze źródłem powietrza (70), a na drugim swym końcu ma dyfuzor (74), który jest zanurzony w oczyszczanych ściekach, przy czym dyfuzor (74) ma co najmniej jeden otwór wylotu powietrza.
8. 8. Instalacja według zastrz. 1, znamienna tym, że zasysacz podpowierzchniowy (8) do rozdrabniania cząstek jest usytuowany w pobliżu powierzchni obrabianego ścieku.
9. 9. Instalacja według zastrz. 8, znamienna tym, że zasysacz podpowierzchniowy (8) do rozdrabniania cząstek jest usytuowany na wysokości dolnej części konstrukcji (12) wspierającej cienką warstwę biologiczną.
10. 10. Instalacja według zastrz. 9, znamienna tym, że zasysacz podpowierzchniowy (8) posiada co najmniej jedną zanurzoną w cieczy, obracającą się łopatkę (92).
11. 11. Instalacja według zastrz. 3, znamienna tym, że rurki (1', 2', 3', 4') w konstrukcji (12) podtrzymującej cienką warstwę biologiczną mają średnicę wynoszącą co najmniej 1.27 cm.

    178 012
12. 12. Instalacjawedług zastrz. 3, znamienna tym, że konstrukcja(12) p odtrzponująca cieidcą warstwą biologiczną zajmuje 10 - 99% całej objętości komory napowietrzenie (7) cienkiej warstwy biologicznej.