PL178104B1 - Układ oczyszczalni do biologicznego oczyszczania ścieków organicznych - Google Patents

Abstract

Układ oczyszczalni do biologicznego oczyszczania ścieków organicznych, zawierający przepływową komorę reakcyjną wyposażoną w aerator oraz złoże przepływowe, przy czym posiadającą doprowadzenie wstępnie przygotowanych ścieków i odprowadzenie ściekówzredukowanych, połączone z laguną trzeciego stopnia, oraz zaopatrzony w zespoły sterowania przepływem oczyszczanych ścieków połączone z komorą reakcyjną znamienny tym, że przepływowa komora reakcyjnajest utworzona w pionowej obudowie (1) zamkniętej od góry osłoną górną (21), przy czym przestrzeń komory reakcyjnej składa się co najmniej z trzech części o różnych objętościach, z których część o najmniejszej objętości znajduje się u dołu komory reakcyjnej, część o największej objętości znajduje się w środku komory reakcyjnej, zaś część o objętości pośredniej znajduje się u góry komory, przy czym część dolna ma postać walca zamkniętego u dołu lejem (6) w postacistożka zaś u góry otwarta podstawa walca połączona jest z częścią w postaci odwróconego stożka ściętego o otwartych podstawach, z których górną większa podstawa połączona jest z otwartą podstawąwalca stanowiącego część komory reakcyjnej zamkniętej górną osłoną (21) w postaci stożka o otwartej podstawie połączonej z otwartą podstawąwalca górnej części, przy czym przestrzeń reakcyjna komoryjest wyposażonaw zespółsterujący, zawierającyw pobliżu

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ oczyszczalni do biologicznego oczyszczania ścieków organicznych przeznaczony do stosowania w instalacji stacji oczyszczania o szerokim zakresie wielkości przerobowych.

Znany jest z polskiego zgłoszenia opisu patentowego nr P. 296567 (opublikowanego w BUP nr 10/94) układ biologicznej oczyszczalni ścieków organicznych. Układ składa się z dwóch stopni biologicznego rozkładu ścieków usytuowanych oddzielnie i połączonych obudową pierwszego stopnia podziemnego i drugiego stopnia nadziemnego. W pierwszym stopniu układu znajduje się komora dolna zbliżona kształtem do prostopadłościanu, która jest

1718 104 wypełniona złożem immobilizowanym oraz wyposażona jest w aerator. W drugim stopniu układu znajduje się komora górna typu szklarni, zawierająca złoże hydroponiczne o wypełnieniu mineralnym i organicznym przerośniętym korzeniami roślin. Pomiędzy stopniami odbywa się swobodny przepływ powietrza dostarczanego do komory dolnej i wytworzonego w komorze górnej. Do komory dolnej ścieki organiczne doprowadzane są grawitacyjnie lub przy pomocy pompy, następnie poddawane są intensywnemu napowietrzaniu i mieszaniu. Osad nadmiarowy wytwarzający się w dolnej komorze zostaje przepompowany do komory górnej na poletko drenażowe, z którego odciek powraca do komory dolnej. W układzie tym występują dwie fazy rozkładu biologicznego ścieków, to jest faza tlenowa i faza beztlenowa. W dotychczas znanym rozwiązaniu oczyszczania ścieków, poszczególne fazy procesu realizowane są w oddzielnych przedziałach czasowych i różnych obiektach konstrukcyjnych.

Ponadto, oczywistym następstwem jest to, że sprawność każdej poprzedniej fazy ma bezpośredni wpływ na skuteczność fazy następnej. Jest to wpływ wyłącznie jednokierunkowy.

Układ oczyszczalni zgodnie z wynalazkiem zawiera przepływową komorę reakcyjną utworzoną w pionowej obudowie zamkniętej od góry osłoną górną. Przestrzeń komory reakcyjnej składa się co najmniej z trzech zasadniczych części o różnych objętościach. Część o najmniejszej objętości znajduje się u dołu komory reakcyjnej, część o największej objętości znajduje się w środku komory, zaś część o objętości pośredniej znajduje się u góry komory. Dolna część ma postać walca zamkniętego u dołu stożkiem zaś u góry otwarta podstawa walca połączona jest z środkową częścią w postaci odwróconego stożka ściętego o otwartych podstawach. Górna, większa podstawa połączona jest z otwartą podstawą walca stanowiącego górną część komory reakcyjnej zamkniętej osłoną w postaci stożka o otwartej podstawie połączonej z otwartą podstawą walca części górnej. W pobliżu płaszczyzny łączącej dolną część i środkową komory umieszczony jest deflektor główny zaopatrzony przynajmniej w jeden otwór zasysający o regulowanym przepływie. Nad deflektorem usytuowany jest aerator iniekcyjny zakończony u dołu stożkiem, pod którym znajdują się wyloty rur zasysającocyrkulacyjnych usytuowanych na obwodzie wzdłuż ściany środkowej części. Wloty rur zasysających znajdują się w płaszczyźnie łączącej środkową część i górną komory. Górna część aeratora iniekcyjnego umieszczona jest w przelotowym płaszczu powrotnym w postaci otwartego walca, wewnątrz którego u góry, nad aeratorem iniekcyjnym umieszczony jest deflektor. Przestrzeń pod płaszczem osłaniającym wypełniona jest złożem przepływowym. Ponadto w części dolnej komory reakcyjnej jest umieszczony tłumik energii w postaci zamkniętego u góry walca zakończonego u dołu otwartym stożkiem, którego większa podstawa znajduje się w pobliżu płaszczyzny łączącej część walcową z częścią stożkową dolnej części komory reakcyjnej. Do komory dołączone jest doprowadzenie ścieków i odprowadzenie osadu. Jednocześnie komora reakcyjna posiada kanał przelewowy połączony odprowadzeniem z laguną trzeciego stopnia o labiryntowym przepływie utworzonym bezpośrednio na zewnątrz obudowy komory oraz osłonięta przezroczystą osłoną.

W rozwiązaniu według wynalazku cały proces obróbki ścieków, po uprzednim wstępnym przygotowaniu zachodzi w objętości jednej przestrzeni reakcyjnej w pionowym układzie komory reakcyjnej, którego konstrukcja i kształt zależne są od założonych wielkości przerobowych i wynikają z zasady przepływu cieczy i czasu trwania poszczególnych faz rozkładu.

Układ oczyszczalni ścieków organicznych według wynalazku zapewnia rozkład biologiczny zanieczyszczeń przez wytwarzanie tlenowej i beztlenowej fazy obróbki surowych ścieków. Przygotowane wstępnie ścieki poddaje się wewnętrznej cyrkulacji powrotnej z fazy tlenowej do beztlenowej w czasie ich przepływu w wydzielonej przestrzeni reakcyjnej poprzez ponowne mieszanie części masy ścieków napowietrzanych z osadem czynnym i ściekami surowymi w ciągłym przepływie nośnika, który stanowi powrotna struga ścieków przechodząca pomiędzy strefą natleniania a strefą ubogą w tlen przestrzeni reakcyjnej. Obiegiem osadu i ścieków w cyrkulacji powrotnej steruje się natężeniem przepływu aeratora.

Układ według wynalazku i jego wyposażenie umożliwiaj ą konstrukcję reaktora o sterowanym przepływie w poszczególnych fazach oczyszczania.

17)8104

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pokazano schematycznie układ biologicznego oczyszczania ścieków organicznych, w przekroju wzdłuż osi pionowej.

Układ do biologicznego oczyszczania ścieków organicznych zawiera komorę reakcyjną wyposażoną w aerator iniekcyjny 10 oraz złoże przepływowe 18. Komora posiada doprowadzenie 19 przygotowanych wstępnie ścieków i odprowadzenie 22 ścieków zredukowanych. Komora jest zaopatrzona w zespoły sterowania przepływem oczyszczanych ścieków, za pośrednictwem przepompowni 5. Przepływowa komora reakcyjna jest utworzona w pionowej obudowie 1 zamkniętej od góry osłoną górną 21. Przestrzeń komory reakcyjnej składa się co najmniej z trzech zasadniczych części o różnych objętościach, z których część o najmniejszej objętości znajduje się u dołu komory reakcyjnej, część o największej objętości znajduje się w środku komory zaś część o objętości pośredniej znajduje się u góry komory. Dolna część ma postać walca o średnicy B₆ zamkniętego u dołu lejem 6 w kształcie odwróconego stożka zaś u góry otwarta podstawa walca połączona jest z środkową częścią w postaci odwróconego stożka ściętego o otwartych podstawach i ścianach bocznych nachylonych pod kątem a = 45°. Górna, większa podstawa połączona jest z otwartą podstawą walca o średnicy B stanowiącego środkową część komory reakcyjnej zamkniętej osłoną górną 21 w postaci stożka o otwartej podstawie połączonej z otwartą podstawą walca części górnej. W pobliżu płaszczyzny łączącej dolną część i środkową komory umieszczony jest deflektor główny 8 o średnicy B₄ zaopatrzony przynajmniej w jeden otwór zasysający 9 o regulowanym przepływie, natomiast nad deflektorem głównym 8 usytuowany jest aerator iniekcyjny 10 o średnicy D₂ zakończony u dołu stożkiem, pod którym znajdują się wyloty rur zasysająco-cyrkulacyjnych 13 usytuowanych na obwodzie wzdłuż ściany części środkowej. Wloty rur zasysających 13 znajdują się u góry części największej objętości. Górna część aeratora iniekcyjnego 10 umieszczona jest w przelotowym płaszczu powrotnym 15 w postaci otwartego walca o średnicy D_v wewnątrz którego u góry nad aeratorem iniekcyjnym 10 umieszczony jest górny deflektor 14. Zaś na zewnątrz aeratora iniekcyjnego znajduje się kierownica 11 w postaci stożka ściętego o średnicy D3 większej podstawy i kącie nachylenia y = 30°. Przestrzeń pod płaszczem osłaniającym 12 wypełniona jest złożem przepływowym 18 o wysokości L. Płaszcz osłaniający 12 ma postać ściętego stożka o otwartych podstawach. Dolna większa podstawa stożka o średnicy D_s usytuowana jest w płaszczyźnie dolnej podstawy płaszcza powrotnego 15. Ponadto w dolnej części komory reakcyjnej jest umieszczony tłumik energii 7 w postaci zamkniętego u góry walca zakończonego u dołu otwartym stożkiem, którego większa podstawa znajduje się w pobliżu płaszczyzny łączącej część walcową z częścią stożkową dolnej części komory reakcyjnej. Do części dolnej dołączone jest doprowadzenie ścieków 19, którego wylot znajduje się w tłumiku energii 7. W leju osadnika 6 znajduje się odprowadzenie osadu 20. Jednocześnie komora reakcyjna wyposażona jest w odprowadzenie 22 wyprowadzone z kanału przelewowego 16. Odprowadzenie 22 połączone jest z laguną trzeciego stopnia 4 o labiryntowym przepływie utworzonym bezpośrednio na zewnątrz obudowy 1 komory oraz osłoniętą przezroczystą osłoną 3. Labiryntowa laguna trzeciego stopnia 4 wyposażona jest w wylot wód pościekowych 17.

W komorze reakcyjnej cały proces oczyszczania ścieków odbywa się w zamkniętej przestrzeni, w której poszczególne części w odniesieniu do znanych układów mają następujące przeznaczenie: osadnika wstępnego, komory aeracji (reakcji biologicznej) i osadnika wtórnego. Dolna przestrzeń komory stanowi osadnik zawiesin ciężkich, łatwoopadalnych ścieków i jest jednocześnie strefą beztlenową, oczywiste jest, że po oddzieleniu trwałym od góry ta część przestrzeni miałaby wydajność wynikającą wyłącznie z zasady sedymentacji masy, której objętość określa kształt przestrzeni. Bezpośrednio nad tym osadnikiem znajduje się osłonięta deflektorem głównym 8 strefa aeracji, czyli tlenowej reakcji biologicznej. Znajdujący się otwór 9 w środku deflektora głównego 8 powoduje, że wraz ze wzrostem natężenia przepływu powietrza doprowadzanego do dyszy aeratora iniekcyjnego 10 następuje powrotne oddziaływanie na strefę beztlenową i zachodzące procesy w tej części komory. W przykłado178 104 wym wykonaniu pokazano jeden otwór 9 o regulowanym przepływie natomiast w innym wykonaniu ilość otworów 9 może być dowolna. W celu optymalizacji procesu oczyszczania ścieków deflektor główny 8 powinien być ukształtowany w zależności od kształtu obudowy 1 komory reakcyjnej.

Wyposażenie komory reakcyjnej pozwala na sterowanie przepływem w całej przestrzeni w każdej strefie obróbki ścieków. Następna po osadniku wstępnym faza osadu czynnego w strefie aeracji może oddziaływać na uprzednie obciążenie, skuteczność sedymentacji i rozkładu beztlenowego w osadniku wstępnym i wtórnym jednocześnie, czyli osadniku masy osadów jaka znajduje się w obróbce.

Przy małym wydatku aeratora iniekcyjnego 10, jest niewielkie zasysanie masy ścieków otworem 9 w deflektorze głównym 8 z objętości leja 6 osadnika 2. Duża natomiast jest sedymentacja osadu nadmiernego ze strefy aeracji spod płaszcza osłaniającego 12 ponieważ poziomy zasięg ssania aeratora iniekcyjnego 10 również jest niewielki.

W czasie małego lub braku dopływu ścieków przez zwiększenie wydatku aeratora iniekcyjnego 10 można, wyssać z objętości leja osadnika 6 masę stanowiącą dodatkową pożywkę dla osadu przede wszystkim immobilizowanego w strefie aeracji. Następnie zwiększy się poziomy zasięg aeratora iniekcyjnego 10, a więc nie wystąpi sedymentacja osadu zawieszonego, który w tym czasie częściowo wejdzie w reakcję troficzną a częściowo stanie się pożywką dla osadu unieruchomionego na złożu przepływowym.

Stabilne i równomierne obciążenie osadu czynnego oraz sterowanie obciążeniem leja osadnika 6 uzyskuje się przez nawrotne oddziaływanie masy z strefy tlenowej na beztlenową, czyli przez zasysanie masy zanieczyszczeń z leja osadnika 6, co daje również możliwość sterowania obciążeniem leja osadnika 6. W ten sposób, przygotowuje się rezerwę w osadniku wstępnym na okres zwiększonego obciążenia.

Część górna komory reakcyjnej stanowiąca płaski cylinder o największej średnicy stworzy najdogodniejsze warunki sedymentacji w strefie zamkniętej od wewnątrz płaszczem osłaniającym 12. W związku z tym strefa beztlenowa oddziałowuje jednocześnie do przodu czyli na strefę klarowania i sedymentacji ostatecznej.

Wyloty rur ssących 13 umieszczone są pod aeratorem iniekcyjnym 10, a wloty tych rur ssących 13 znajdują się nad powierzchnią płaszcza osłaniającego 12. W czasie zwiększonej wydajności aeratora iniekcyjnego 10, która wynika z większego obciążenia spowodowanego doprowadzeniem większej ilości ścieków, następuje przemywanie strefy klarowania w górnej części komory reakcyjnej. Rurami 13 zasysana jest masa ze strefy klarowania w górnej części komory reakcyjnej, która to masa ponownie wprowadzona zostaje do łańcucha troficznego oczyszczanych ścieków

W ten sposób następuje przygotowanie strefy klarowania do zwiększonego obciążenia, jeśli natomiast zwiększone obciążenie już występuje, wtedy ssanie ze strefy klarowania powoduje zwiększenie skuteczności rozkładu oczyszczania ścieków. Wyposażenie komory reakcyjnej tworzy otwarty układ przepływu bez skokowych przelewów o równomiernym podnoszeniu się masy w całym przekroju przestrzeni komory, co tworzy optymalne warunki hydrauliczne i biochemiczne obróbki ścieków oczyszczanych. W układzie tym wszystkie produkty przemiany beztlenowej przechodzą przez strefę tlenową zapewniając ich rozkład.

Wewnętrzna cyrkulacja powrotna ze strefy tlenowej do beztlenowej powoduje, że w czasie przepływu w przestrzeni komory cała masa ścieków przemieszcza się przez kolejno trzy strefy co ma wpływ na denitryfikację i defosfatację. Usytuowanie w górnej części komory przestrzeni strefy klarowania nad przestrzenią części aeracji dobrze natlenionej likwiduje możliwość zakwaszania klarującej się wody pościekowej w przypadku małego lub braku dopływu w dłuższym okresie.

Ścieki surowe doprowadzane są do pionowego tłumika energii 7 usytuowanego centralnie w osadniku 2 dolnej części komory reakcyjnej. Tłumik energii 7 ma postać zamkniętego od góry walca zakończonego u dołu stożkiem. Tłumik energii 7 nadaje kierunek przepływu ścieków ku dołowi, gdzie następuje odesparowanie zawiesin ciężkich z doprowadzanych

1778104 ścieków, pozostałe zawiesiny ciężkie w określonym czasie unoszą się w masie ścieków wypełniającej osadnik 2 z tendencją osiadania. Bardzo drobne zawiesiny, wraz z całą masą unoszą się do góry, po czym przemieszczają się do strefy aeracji w fazę tlenową w środkowej części komory reakcyjnej. Usytuowany nad deflektorem 8 aerator iniekcyjny 10 zasysa do wnętrza surowe ścieki, które zostają zmieszane z zawieszonym w środkowej części komory reakcyjnej osadem czynnym w tej strefie aeracji, gdzie następuje biochemiczny rozkład ścieków.

W górnej części komory reakcyjnej nad strefą aeracji znajduje się strefa sedymentacji i klarowania spełniająca rolę osadnika wtórnego. Po fazie natleniania następuje faza klarowania obrabianych ścieków w wytłumionym i uspokojonym przepływie. Poprzednie części komory reakcyjnej zaopatrzone są w układ, który ma na celu wytłumienie i uzyskanie efektu klarowania w strefie sedymentacji oraz odizolowania od warstwy ścieków klarowanych turbulencji z fazy natleniania masy ścieków, jak i wyeliminowania wydostawania się na powierzchnię gazowych produktów wszystkich czynników przemiany chemicznej i biochemicznej zachodzącej w całej przestrzeni poprzednich stref obróbki ścieków Część górna, stanowiąca osadnik wtórny wyposażona jest w deflektor górny 14, aerator iniekcyjny 10 i płaszcz powrotny 15, którego górny koniec usytuowany jest ponad płaszczyzną wyznaczającą strefę sedymentacji w górnej części komory reakcyjnej. Przestrzeń komory reakcyjnej, odpowiadająca strefie osadnika wtórnego osłonięta jest od dołu płaszczem osłaniającym 12, który jest usytuowany pod płaszczyzną wyznaczającą strefę sedymentacji. Deflektor górny 14 służy do zatrzymywania wypływu ścieków ponad płaszcz powrotny 15. Natomiast płaszcz powrotny 15 jest przeznaczony do zabezpieczenia dopływu strugi w dół do złoża. Ciągłość przepływu strugi wymusza powrotny przepływ ścieków w dół bez zakłócania stabilności powierzchniowej warstwy klarowanych ścieków w strefie sedymentacji.

Płaszcz osłaniający 12 ma kształt stożka ściętego o nachylonej do środka komory bocznej powierzchni, co zapewnia właściwą skuteczność natleniania. Na nachylonej powierzchni bocznej płaszcza osadzają się pęcherzyki powietrza i innych gazów znajdujących się w strefie usytuowania płaszcza osłaniającego 12. Wytworzone przez dyszę aeratora 10 pęcherzyki powietrza na skutek powrotnego ruchu ścieków w dół, bardzo trudno uwalniają się na powierzchnię masy ścieków, stąd część z nich jest przemieszczana ponownie przez całą długość powierzchni bocznej płaszcza osłaniającego 12.

W środkowej części komory reakcyjnej w strefie pod płaszczem osłaniającym 12 poża aeratorem iniekcyjnym 10 umieszczone jest złoże przepływowe 18, dla immobilizacji osadu. Złoże jest usytuowane tak, aby względem kierownicy 11 aeratora iniekcyjnego 10, przyjęły na siebie główny ruch wypływającej spod płaszcza powrotnego 15 strugi ścieków. W celu zapewnienia udziału w procesie jak największej objętości ścieków, wprowadzane są pod aerator 10 rury 13 zasysająco-cyrkulacyjne, służące do zawracania pod aerator iniekcyjny 10 osadów, które przemieściły się z przestrzeni pod płaszczem osłaniającym 12 w środkowej części komory reakcyjnej.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz:.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ oczyszczalni do biologicznego oczyszczania ścieków organicznych, zawierający przepływową komorę reakcyjną wyposażoną w aerator oraz złoże przepływowe, przy czym posiadającą doprowadzenie wstępnie przygotowanych ścieków i odprowadzenie ścieków zredukowanych, połączone z laguną trzeciego stopnia, oraz zaopatrzony w zespoły sterowania przepływem oczyszczanych ścieków połączone z komorą reakcyjną, znamienny tym, że przepływowa komora reakcyjna jest utworzona w pionowej obudowie (1) zamkniętej od góry osłoną górną (21), przy czym przestrzeń komory reakcyjnej składa się co najmniej z trzech części o różnych objętościach, z których część o najmniejszej objętości znajduje się u dołu komory reakcyjnej, część o największej objętości znajduje się w środku komory reakcyjnej, zaś część o objętości pośredniej znajduje się u góry komory, przy czym część dolna ma postać walca zamkniętego u dołu lejem (6) w postaci stożka zaś u góry otwarta podstawa walca połączona jest z częścią w postaci odwróconego stożka ściętego o otwartych podstawach, z których górna, większa podstawa połączona jest z otwartą podstawą walca stanowiącego część komory reakcyjnej zamkniętej górną osłoną (21) w postaci stożka o otwartej podstawie połączonej z otwartą podstawą walca górnej części, przy czym przestrzeń reakcyjna komory jest wyposażona w zespół sterujący, zawierający w pobliżu płaszczyzny łączącej części dolną i środkową komory deflektor główny (8), zaopatrzony przynajmniej w jeden otwór zasysający (9) o regulowanym przepływie, natomiast nad deflektorem (8) usytuowany jest przynajmniej jeden aerator iniekcyjny (10) zakończony u dołu stożkiem, pod którym znajdują się wyloty rur zasysająco-cyrkulacyjnych (13) usytuowanych na obwodzie wzdłuż ściany środkowej części, zaś wloty rur zasysających (13) znajdują się w płaszczyźnie łączącej środkową część i górną komory, natomiast górna część aeratora iniekcyjnego (10) umieszczona jest w przelotowym płaszczu powrotnym (15) w postaci otwartego walca wewnątrz którego u góry, nad aeratorem iniekcyjnym (10) umieszczony jest deflektor górny (14), przy czym przestrzeń pod płaszczem osłaniającym (12) wypełniona jest złożem przepływowym (18), ponadto w części dolnej komory reakcyjnej jest umieszczony tłumik energii (7) w postaci zamkniętego u góry walca zakończonego u dołu otwartym stożkiem, którego większa podstawa znajduje się w pobliżu płaszczyzny łączącej część walcową częścią stożkową dolnej części komory reakcyjnej, do której dołączone jest poprzez doprowadzenie ścieków (19) oraz odprowadzenie osadu (20).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że komora reakcyjna wyposażona jest w kanał przelewowy (16) połączony przewodem (22) z laguną trzeciego stopnia (4) o labiryntowym przepływie utworzonej bezpośrednio na zewnątrz obudowy (1) komory reakcyjnej oraz osłoniętej przezroczystą osłoną (3).