PL186625B1

PL186625B1 - Sposób zaawansowanego biologicznego oczyszczania ścieków

Info

Publication number: PL186625B1
Application number: PL97328054A
Authority: PL
Inventors: Theo Stähler
Original assignee: Staehler Theo
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2004-02-27
Also published as: DE59700757D1; EP0881990A1; JP2000503891A; AU1546097A; PL328054A1; KR19990082257A; ES2142142T3; CZ287022B6; MX9806186A; RU2170217C2; US6039873A; EP0881990B1; WO1997028094A1; CZ238498A3; AR005673A1; BR9707243A; KR100449583B1; ATE186900T1; TW402578B; TR199801481T2

Abstract

1. Sposób zaawansowanego biologicznego oczyszczania scieków, w którym wstepnie obro- bione mechanicznie scieki doprowadza sie do biozbiornika zawierajacego zarówno biomase se- sylna i biomase przeprowadzona w stan zawiesi- ny, w którym zwiazki azotu i fosforu usuwa sie zaawansowanie biologicznie dzieki mikroorga- nizmom i tak wstepnie potraktowane scieki po- biera sie z biozbiornika, znamienny tym, ze podczas pracy w biozbiomiku poprzez regulowane wprowa- dzanie tlenu utrzymuje sie obszary o róznym sro- dowisku tlenu, przy czym powierzchnia biozbiomika sasiaduje z obszarem aerobowym, a dno biozbior- nika sasiaduje z obszarem anoksycznym i sa one polaczone poprzez jeden lub wiele obszarów przej- sciowych, przy czym stezenie biomasy stosuje sie jako sume biomasy sesylnej i przeprowadzonej w stan zawiesiny, wyzsze niz 3 kg substancji su- chej na m3 objetosci stosowanego zbiornika. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób biologicznego oczyszczania ścieków według kombinacji sposobu zanurzonego filtra biologicznego i osadu czynnego.

Wynalazek dotyczy zwłaszcza sposobu symultanicznej i zintegrowanej nitryfikacji i denitryfikacji oraz znacznej eliminacji fosforu.

Związki azotowe i fosforowe eliminuje się w urządzeniu do oczyszczania, w przypadku azotu na drodze biologicznej (nitryfikacja i denitryfikacja). Fosforany z reguły eliminuje się

186 625 metodami chemicznymi (wytrącanie, koagulacja ze związkami żelaza, glinu, wapnia). Proces biologiczny rozwinięto dopiero w ostatnich latach. Opiera się on na zwiększonej inkorporacji aktywnych fosforanów w organizmach gatunków błotnych, która przekracza typowe wchłanianie związków fosforu przez mikroorganizmy.

Patrz: ATV (1989) Biologiczne usuwanie fosforu Korrespondenz Abwasser 36, 337-348 (1989) i Kunst S: „Badania dotyczące biologicznej eliminacji fosforu ze względu na ich technicznościekowe użytkowanie”. Wydanie Instytut Gospodarki Wód Osadowych, Uniwersytet Hannover Zeszyt 77 (1990) .

Usuwanie fosforu i azotu określane będą również jako „ciągłe oczyszczanie” i jako „trzeci stopień oczyszczania”.

Stałe reaktory bryłowe, które jako zanurzone filtry biologiczne zbiornika są przyłączone z przodu i/lub z tyłu aktywowanego zbiornika szlamu znane są np. z DE-A 2914689 lub DE-A 3140372. Do takich stałych reaktorów bryłowych należą, jak wymieniono tzw. zanurzone filtry biologiczne ale też pobierające powietrze, kołowokomorowe reaktory, które obracają się wokół osi poziomej i których komory są np. w oddalonych uporządkowanych płytach przykładowo z tworzywa sztucznego lub podobnego materiału stałego.

Budowę i funkcje reaktora kołowokomorowego opisano w wymienionych publikacjach.

Obracający się wokół poziomej osi i pobierający powietrze kołowokomorowy reaktor (kolo z komorami) może pełnić funkcje w technice oczyszczania jako reaktor ze stałym łożem z osadzonym zanurzonym filtrem biologicznym. Talk mogą się osadzać mikroorganizmy nitryfikujące zdolne do oksydacji związków azotu, dzięki czemu zachodzi nitryfikacja.

Z drugiej strony, jest możliwe ustawienie przy pomocy reaktora kołowokomorowego oczekiwanej mieszaniny w zbiorniku tak, że można zrezygnować z agregatu mieszającego.

Według dostępnych informacji jeszcze nie udało się tak zintegrować zaawansowanej biologicznej ciągłej eliminacji związków fosforu w jednej symultanicznej nitryfikacji i denitryfikacji, żeby był potrzebny tylko pojedynczy zbiornik, i żeby podwyższona biologiczna eliminacja związków fosforu oraz nitryfikacja i denitryfikacja przebiegały jednocześnie (symultanicznie) w jednym zintegrowanym zbiorniku.

Udało się to jednak w trakcie zaawansowanego biologicznego oczyszczania ścieków, w którym według wynalazku wstępnie potraktowane mechanicznie ścieki doprowadza się do biozbiomika zawierającego biomasę zarówno sesylną (osadzoną, wciśniętą), jak również w stanie zawiesiny, przy czym związki azotu i fosforu usuwa się biologicznie, a tak wstępnie potraktowane, oczyszczone ścieki mogą być ponownie pobrane.

Sposób zaawansowanego biologicznego oczyszczania ścieków, w którym wstępnie obrobione mechanicznie ścieki doprowadza się do biozbiomika zawierającego zarówno biomasę sesylną i biomasę przeprowadzoną w stan zawiesiny, w którym związki azotu i fosforu usuwa się zaawansowanie biologicznie dzięki mikroorganizmom i tak wstępnie potraktowane ścieki pobiera się z biozbiomika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że podczas pracy w biozbiorniku poprzez regulowane wprowadzanie tlenu utrzymuje się obszary o różnym środowisku tlenu, przy czym powierzchnia biozbiomika sąsiaduje z obszarem aerobowym a dno biozbiomika sąsiaduje z obszarem anoksycznym i są one połączone poprzez jeden lub wiele obszarów przejściowych, przy czym stężenie biomasy stosuje się jako sumę biomasy sesylnej i przeprowadzonej w stan zawiesiny, wyższe niż 3 kg substancji suchej na m³ objętości stosowanego zbiornika.

Korzystnie stężenie biomasy wynosi 4-8 kg na m3.

W obszarze aerobowym utrzymuje się stężenie rozpuszczonego wolnego tlenu w zakresie od 1 do 4 mg/1.

W obszarze anoksycznym stężenie rozpuszczonego wolnego tlenu jest mniejsze niż 0,5 mg/l.

Część tlenu, która występuje w postaci tlenu związanego chemicznie, korzystnie azotanu, wynosi około zera.

186 625

Połowę do 3/4, korzystnie 2/3 do 3/4, całkowitej objętości biozbiornika utrzymuje się jako obszar aerobowy a przylegająca pozostała objętość stanowi obszar o anoksycznym środowisku tlenowym.

W obszarze przejściowym z obszaru anoksycznego do aerobowego, utrzymuje się wzrastające stężenie tlenu o zawartości wolnego rozpuszczonego tlenu, która wynosi > 0,5 mg/1 i < 1 mg/1.

Zawartość tlenu w obszarze anoksycznym mierzy się ciągle dla ustalenia wartości rzeczywistej.

Zawartość tlenu w obszarze aerobowym mierzy się ciągle dla ustalenia wartości rzeczywistej.

Zmierzoną wartość rzeczywistą zawartości tlenu przyrównuje się do wartości oczekiwanej przez regulowanie dopływu tlenu.

Tlen doprowadza się przy pomocy koła komorowego i reguluje się ilość obrotów koła komorowego do osiągnięcia oczekiwanej wartości tlenu w zależności od mierzonej wartości rzeczywistej stężenia tlenu.

Rzeczywistą wartość zawartości tlenu mierzy się w biozbiorniku poza kołem komorowym.

Według sposobu utrzymuje się dostęp wymienionych gatunków mikroorganizmów w biozbiorniku przez regulowane doprowadzenie tlenu do obszarów o różnym środowisku tlenu, przy czym powierzchnia biozbiornika sąsiaduje z obszarem aerobowym a dno biozbiornika sąsiaduje z obszarem anoksycznym. Są one połączone wzajemnie poprzez jeden lub wiele obszarów przejściowych, przy czym stężenie użytej biomasy stanowi suma biomasy sesylnej i biomasy przeprowadzonej w stan zawiesiny, więcej niż 3 kg suchej substancji na m³objętości zbiornika. Udało się to, co do tej pory nie było możliwe, mianowicie została zapewniona prawdziwa symultaniczna i zintegrowana nitryfikacja, denitryfikacja i eliminacja fosforu z oczyszczanego ścieku. Udało się to szczególnie przez kombinację i synergistyczne współdziałanie dwóch czynników, jak utrzymanie określonego środowiska tlenowego w różnych obszarach lub najwyższym obszarze biozbiornika. Sposób postępowania ze znacznie wyższym stężeniem biomasy niż w konwencjonalnych urządzeniach do aktywizacji szlamu gwarantuje większą wydajność, ekonomiczną pracę i niższe koszty utrzymania niż w dotychczas znanych sposobach.

W sposobie według wynalazku dochodzi w biozbiorniku lub zbiorniku przywracającym aktywność do tworzenia obszarów, w których środowisko tlenowe jest zróżnicowane. Warunki środowiska tlenowego wpływają w obecnych obszarach na przebiegające procesy eliminacji. We wszystkich warunkach środowiska tlenowego zostają odbudowane organiczne związki węgla w biozbiornikach lub zbiornikach aktywizujących. Ciągłe procesy oczyszczania ścieków w trakcie nitryfikacji i denitryfikacji, i biologicznej eliminacji związków fosforu będą wpływały specyficznie, szczególnie przy utrzymaniu określonych obszarów osadzania.

W aerobowym środowisku odpowiedniego obszaru aerobowego, gdzie górna powierzchnia biozbiornika i zbiornika szlamu sąsiadują ze sobą korzystnie zachodzi nitryfikacja. Dla środowiska aerobowego obszaru jest charakterystyczne występowanie rozpuszczonego tlenu, w danym przypadku przez chemicznie związany tlen np. w formie azotanu, tak jak to może zachodzić po nitryfikacji przykładowo związków amonu.

W przeciwieństwie do tego w środowisku anoksycznym, które określa anoksyczny obszar, utworzony w dolnym obszarze biozbiornika lub zbiornika szlamu, dochodzi korzystnie do denitryfikacji. W środowisku anoksycznym względnie w obszarze, w którym przeważa środowisko anoksyczne, charakterystyczny jest znaczny lub całkowity brak rozpuszczonego tlenu oraz przewaga chemicznie związanego tlenu.

Obszary aerobowe i anoksyczne według wynalazku są powiązane ze sobą poprzez jeden lub więcej obszarów pośrednich. Przejście może być przy tym przerwane, ale korzystne jest ciągłe. W sposobie według wynalazku panują w jednym lub wielu obszarach pośrednich regularne warunki środowiska tlenowego, które odpowiadają stężeniu tlenu > 0,5 mg/1.

186 625

To środowisko przyczynia się między innymi do podwyższonej biologicznej eliminacji związków fosforu. W obszarze dna zbiornika może zostać utworzone środowisko anaerobowe, które charakteryzuje się znacznym względnie całkowitym brakiem rozpuszczonego i chemicznie związanego tlenu (po denitryfikacji). Również ten obszar przyczynia się do denitryfikacji i eliminacji związków fosforu.

W sposobie według wynalazku całkowicie zaskakujące jest to, że w przeciwieństwie do stanu techniki udało się tak ustawić i wyregulować zmienne warunki środowiska tlenowego w biozbiorniku, że w obszarze pojedynczego zbiornika i przy pomocy pojedynczego procesu osiągnięto taką sytuację dla mikroorganizmów, która prowadzi do daleko idącej złożonej denitryfikacji i biologicznej eliminacji fosforu.

Dotychczas ze względu na biologiczną eliminację fosforu wychodzono z założenia, że dla biologicznej eliminacji fosforu konieczne jest chemiczne działanie lub również oddzielny zbiornik z anaerobowym środowiskiem. Dzięki wynalazkowi udało się jednak przeprowadzić ten proces w jednym pojedynczym biozbiorniku. Została również drastycznie zredukowana ilość doprowadzanej wody, która w tradycyjnym sposobie stanowi przeważnie wielokrotność strumienia ścieków oczyszczonych w urządzeniu.

Rozwiązania znane ze stanu techniki wprawdzie tylko przy okazji wskazują również symultaniczną i zintegrowaną nitryfikację i denitryfikację z eliminacją fosforu. Dotychczas znane sposoby można określić tylko jako quasi symultaniczne porównując ze sposobem według wynalazku. Różne warunki środowiska tlenowego, które są potrzebne do umożliwienia nitryfikacji i denitryfikacji z eliminacją fosforu będą wprawdzie według stanu techniki w tym wypadku również wytwarzane w zbiorniku w różnym czasie lub w różnych wydzielonych obszarach zbiornika. W sposobie według wynalazku udało się utworzyć obszary, pomiędzy którymi przejście ze względu na warunki środowiska tlenowego jest płynne. Takie ciągłe przejście do tej pory nie zostało zrealizowane, a wynalazek umożliwia to zadziwiająco prosto i pewnie.

W porównaniu do rozdzielenia w czasie różnych warunków środowiska tlenowego, przy którym przykładowo następuje przewietrzanie by osiągnąć nitryfikację, po czym następuje czas bez przewietrzania, w którym środowisko tlenowe zmienia się na anaerobowe (do denitryfikacji), do czego w zasadzie potrzebny jest dodatkowy agregat mieszany lub rurowy, przy czym zachodzi denitryfikacja od środowiska anaerobowego przy utrzymaniu czasu bez przewietrzania a sposób według wynalazku ma tę zaletę, że dla jednego procesu rozpadu w jednym momencie czasowym są zachowane optymalne warunki środowiskowe. Nie było tego w żadnym zintegrowanym i symultanicznym procesie rozpadu.

W porównaniu do rozdzielenia przestrzennego różnych warunków środowiska tlenowego, przy którym przebiegają procesy w różnych wydzielonych jednostkach zbiornika, sposób według wynalazku jest stabilny, szczególnie łatwy do przeprowadzenia i wymaga mało pracy. Nie są tutaj potrzebne żadne agregaty i dodatki chemiczne.

Po tym, jak zintegrowany i symultaniczny sposób według wynalazku dopuszcza stężenie biomasy jako sumę biomasy przeprowadzonej w stan zawiesiny i sesylnej, więcej niż 3 kg suchej substancji na m³ wykorzystanej objętości zbiornika, jest możliwe w szczególnie korzystnym wariancie sposobu stosowanie stężenia biomasy w zakresie 4 do 8 kg na m3. Takie stężenie biomasy może zostać określone jako wyraźnie większe w stosunku do znanych sposobów. Również 10 kg na m3 jest możliwe w sposobie według wynalazku. Szczególnie korzystne jest 5-7 kg na m3.

Charakterystyczne dla wynalazku jest to, że dla pojedynczych procesów są wytwarzane konieczne warunki środowiska tlenowego jednocześnie w jednym zbiorniku. Przy czym w szczególnej odmianie sposobu jest celowe, ażeby w aerobowym obszarze zostało utrzymane stężenie rozpuszczonego wolnego tlenu w zakresie od ok. 1 do 4 mg na 1 litr. Korzystnie 1 do 3 mg/1.

186 625

Kolejna korzystna postać wykonania sposobu według wynalazku przewiduje, że w obszarze anoksycznym jest utrzymane stężenie rozpuszczonego wolnego tlenu w zakresie od < 0,5 mg/1 lub mniej. Zaletą sposobu według wynalazku jest jednoczesny udział tlenu, który w chemicznie związanej postaci spada do około zera.

Rozpatrując wynalazek należy uwzględnić, że sposób według wynalazku obejmuje również takie procesy, w których podczas pracy biozbiornika zostają utrzymane przez regulowane doprowadzenie tlenu obszary o różnym środowisku tlenowym, przy czym powierzchnia biozbiornika sąsiaduje z obszarem aerobowym, a w obszarze dna zbiornika zostaje wytworzony obszar anoksyczny do anaerobowego. Oznacza to, że nie tylko następuje stopniowanie warunków środowiska tlenowego aerobowe, anoksyczne i anaerobowe ale również utworzenie warunków środowiska tlenowego aerobowe i anoksyczne, przy czym przejścia pomiędzy warunkami środowiska tlenowego są płynne i korzystnie ciągłe. Stanowi to zalety sposobu według wynalazku.

Różne strefy lub obszary według wynalazku nie są przy tym rozdzielone od siebie przestrzennie ale sposób realizuje się korzystnie na różnych głębokościach tj. poziomach biozbiornika. W celowym wykonaniu sposobu według wynalazku biozbiomik tak funkcjonuje, że 1/2 do 3/4, korzystnie 2/3 do 3/4 objętości biozbiornika stanowi obszar aerobowy.

Szczególne zalety osiąga się przy realizacji sposobu, gdy obszar anoksyczny stanowi 1/4 do 1/2, korzystnie 1/4 do 1/3 używanej objętości zbiornika.

Odnośnie dostępnych w tym wypadku jednego lub wielu obszarów przejściowych stwierdzono, że chodzi tutaj o obszar, w którym zawartość tlenu rośnie od obszaru anoksycznego (dno biozbiornika) w kierunku do obszaru aerobowego (powierzchnia biozbiornika). Szczególnie celowe jest, gdy w obszarze przejściowym pomiędzy obszarem anoksycznym, a aerobowym zostaje utrzymane wzrastające stężenie tlenu o zawartości rozpuszczonego wolnego tlenu, która wynosi > 0,5 i < 1 mg/1.

Dalsze korzyści osiąga się, gdy w obszarze przejściowym z obszaru anoksycznego do obszaru aerobowego zostaje zachowane wzrastające stężenie tlenu o zawartości rozpuszczonego wolnego tlenu w zakresie od 0 do 0,5 mg/1.

Szczególnie istotne jest w przeprowadzeniu sposobu według wynalazku, że utrzymuje się obszar o różnym środowisku tlenu i następnie reguluje się wprowadzenie tlenu. Szczególnie korzystnie zawartość tlenu w anoksycznym obszarze jest wartością rzeczywistą mierzoną i/lub nieprzerwanie w określonych czasowo interwałach. Z drugiej strony jest jeszcze korzystniej, gdy sposób jest tak realizowany, że zawartość tlenu w obszarze aerobowym mierzy się nieprzerwanie do podania wartości rzeczywistej w interwałach. Może to zrobić fachowiec zwykłą sondą tlenową.

W zależności od mierzonej wartości rzeczywistej, która jak stwierdzono, jest ustalana ciągle (nieprzerwanie) lub w określonych odstępach czasu, obecna wartość rzeczywista jest zbliżona do podanej wartości oczekiwanej przez regulowany dostęp tlenu. Szczególnie preferowane wartości oczekiwane dla zawartości tlenu w każym obszarze wywodzą się z podanych powyżej danych. W ramach wynalazku jest możliwe doprowadzenie zawartości tlenu do podanej wartości (oczekiwanej zasadniczo przez fachowców) na wiele znanych sposobów. W szczególnym wykonaniu sposobu według wynalazku jest jednak bardzo proste, korzystne kosztowo i efektywne doprowadzenie tlenu za pomocą tzw. koła komorowego. Szczegóły dotyczące umieszczenia w ramach wynalazku wskazanych kół komorowych można uzyskać z opisów DE-A 2914689, DE-A 3140372 lub DA-A 3411865 (CN 10467). Można szczególnie korzystnie osiągnąć oczekiwane wartości przez sterowanie ilością obrotów koła komorowego w zależności od mierzonej wartości rzeczywistej stężenia tlenu. Szczególną zaletą jest gdy wartość rzeczywistą zawartości tlenu mierzy się poza kołem komorowym w biozbiorniku.

W sposobie według wynalazku warunki środowiskowe konieczne dla poszczególnego procesu osiąga się równocześnie w jednym zbiorniku. Reasumując, jeśli chodzi o zastosowanie kół komorowych - jak wynika z powyższych wyjaśnień, szczególnie istotne są dwa warianty sposobu. W pierwszym wariancie sposób według wynalazku przeprowadza się w warun186 625 kach środowiska aerobowego i anoksycznego. W tym wariancie utworzony obszar aerobowy sąsiaduje zawsze na powierzchni biozbiornika i w kole komorowym, niezależnie od ilości obrotów koła komorowego i w którym nitryfikacja ma zagwarantowaną jednakową niezmiennie wysoką wydajność.

Przy dnie biozbiornika i częściowo obok koła komorowego zostaje utrzymane anoksyczne środowisko do dalszej denitryfikacj. Zawartość tlenu może przy tym być sterowana lub regulowana i tak ustawiona, że anoksyczne środowisko może doprowadzić do anaerobowego środowiska.

W drugim wariancie sposób według wynalazku przeprowadza się w warunkach środowiska tlenowego aerobowych, anoksycznych, anaerobowych. Zasadnicza praca następuje przy warunkach jak w pierwszym wariancie, przez stworzenie dodatkowego rozszerzenia obszaru obok i pod kołem komorowym, w którym środowisko anoksyczne może przejść częściowo w środowisko anaerobowe.

Reasumując, wszystkie warianty realizacji sposobu według wynalazku charakteryzują się tym, że mikroorganizmy występujące w biozbiomikach poddaje się ciągłym zmianom warunków środowiska. Zmiany następują w stosunkowo krótkich odstępach czasu (np. minutowych) w przeciwieństwie do tradycyjnego sposobu, w którym ta zmiana następuje w oddzielnych obszarach zbiornika częściowo dopiero po godzinach. W szczególnie korzystnym wariancie przy zastosowaniu koła komorowego nie są potrzebne żadne dalsze agregaty, ponieważ koło komorowe poza wprowadzeniem tlenu wytwarza również homogenną mieszankę.

Jak przedstawiono, udało się zagwarantować przez synergistyczne współdziałanie dwóch środków (utrzymanie określonego środowiska tlenu i sposób postępowania ze szczególnie wysokim stężeniem biomasy) stabilizację procesu, ekonomiczną pracę i niższe koszty utrzymania niż w procesach znanych ze stanu techniki.

Reasumując, osiągnięto wzrost wydajności, szczególnie przez wykorzystanie specyficznej wydajności rozpadu szlamu sesylnego i w postaci zawiesiny w złożonej jednostce, stabilną wydajność oczyszczania przy wysokim hydraulicznym obciążeniu przez zwiększony udział biomasy, dobre właściwości szlamu, niższe wskaźniki szlamu i do 50% podwyższone stężenie szlamu przez udział zawiesiny mikroorganizmów przy niedługim gromadzeniu się. Polepszona rentowność sposobu według wynalazku, jak również niezwykle niskie koszty realizacji polegają między innymi na możliwie podwyższonym wprowadzeniu tlenu, podniesionej niezawodności pracy oraz wysokiej stabilności sposobu z jednej strony i ogólnie na prostocie użytych agregatów, szczególnie kół komorowych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój biozbiornika zawierającego dwa kota komorowe i przyłączony do biozbiornika osadnik (Nachklarung).

Na rysunku przedstawiono biozbiornik 10 z dwoma kołami komorowymi 30, które obracają się wokół centralnej osi biozbiornika. Koła komorowe są wprawiane w ruch obrotowy przez nieprzedstawione bliżej napędy motoryczne 40 wokół ich centralnej osi. Sonda 50 jest zanurzona w biozbiorniku i służy do pomiaru zawartości O₂ w zbiorniku. W zależności od mierzonej zawartości O₂ sonda steruje poprzez napęd motoryczny ilością obrotów zanurzonego filtra biologicznego, którymi są w przedstawionym przykładzie koła komorowe (koła z komorami) 30. Przez dopływ 60 biozbiornik zostaje zaopatrzony w obrabiane ścieki. Wewnątrz biozbiornika utworzony zostaje najpierw obszar 70 sąsiadujący z powierzchnią górną zbiornika i który jest określany również jako obszar aerobowy. W tym obszarze stężenie tlenu wynosi ogólnie więcej niż ok. 1,0 mg/1. Obszar 80 zostaje utworzony w sąsiedztwie dna biozbiornika. Jest to obszar anoksyczny, w którym stężenie tlenu ogólnie jest <0,5 mg/1. Między aerobowym obszarem 70 i anoksycznym obszarem 80 jest utworzony w przedstawionym przykładzie obszar przejściowy 90, w którym stężenie tlenu wynosi między 0,5 i około 1,0 mg/1. Powiększenie obszaru przejściowego określono przez przebieg dwóch jasno naniesionych linii. Biozbiornik 10 ma przepływ 100, który doprowadza obrabianą wodę do osadnika 20. Osadnik 20 ma odpływ 120, połączony ze zwrotnym przepływem

186 625 biomasy z osadnika do biozbiomika przez dopływ 140 połączony z biozbiomikiem 10. Przez przepływ 130 może zostać usunięty nadmiar szlamu z obiegu zwrotnego pomiędzy osadnikiem i biozbiomikiem. Obrabiana oczyszczona klarowna woda odprowadzana jest odpływem 110.

Koła komorowe mogą być zastąpione przez np. tzw. koło rurowe. Razem są to np. koła, które umożliwiają kombinację sposobu zanurzonego filtra biologicznego i aktywnego szlamu. Jako zanurzony filtr biologiczny będą rozumiane przy tym, jak to na początku wymieniono, zamontowane na stałe pod wodą obracające się periodycznie częściowo lub całkowicie zanurzone powierzchnie porostowe. Oczyszczanie ścieków wymaga przy tym z jednej strony wolno unoszącego się aktywnego szlamu suspendowanej biomasy w biozbiorniku 10 z drugiej strony osadzonych mikroorganizmów tkwiących na obracających zanurzonych filtrach biologicznych (tzw. sesylna biomasa). Da to połączone działanie sposobu aktywnego szlamu i zanurzonego filtra biologicznego jako jeden proces. Zaopatrzenie w tlen wszystkich mikroorganizmów następuje przez powolny obrót zanurzonego filtra biologicznego, do czego może służyć leżący na zewnątrz z regulowaną ilością obrotów silnik (przekładnia częstotliwości), który napędza koło. Jeżeli podczas ruchu obrotowego zanurzony filtr biologiczny znajduje się nad powierzcnnią wody, to wypływa do wydrążonej komory/bryły zawierającej ścieki mieszanki aktywnego szlamu. Konieczny do oksydacji materiałów zawierających ścieki tlen rozpuszcza się przy tym na zwilżonych powierzchniach porośniętych płyt. Ponieważ te duże powierzchnie są bezpośrednio wystawione na pełne ciśnienie cząstkowe powietrza, zostanie tam osiągnięte bezpośrednie nasycenie tlenem. Na skutek dyfuzji tlen przedostaje się przez powstałe pochylenie koncentracji w najgłębsze warstwy obrośnięcia.

Jeżeli wydrążona bryła zanurzona zostanie znowu w mieszaninę szlamu ścieków, zostaje włączone powietrze.

Zostanie ono doprowadzone do punktu położonego głęboko i przy tym sprężone. Część wprowadzonego powietrza przemieszcza się w obszar koła, gdzie występuje punkt ruchu obrotowego i dalej jest przewodzona przez zanurzony filtr biologiczny w postaci pęcherzy od średnich do drobnych. Pęcherze szukają swojej dalszej drogi przez leżący naprzeciwko zanurzony filtr biologiczny na powierzchni wody i powodują razem z ruchem obrotowym koła równomierne wymieszanie zawartości biozbiomika, jak również optymalne zaopatrzenie suspendiowanego aktywnego szlamu w tlen.

Podczas wzrastających ruchów obrotowych działa częściowo napełniony powietrzem segment jako wydrążona bryła i przyczynia się przez siły napędowe do zmniejszenia nakładu energii. Przed wynurzeniem reszta powietrza zostaje oddana wodzie.

Uporządkowane w zanurzonym biologicznym filtrze powierzchnie będą przez przejście do wolnej atmosfery aż do nasycenia zaopatrywane w tlen. Doprowadzone powietrze płynie podczas ruchu obrotowego jeszcze raz we wszystkie leżące w zanurzonym biologicznym filtrze powierzchnie. Przez to zostają optymalnie zaopatrzone w powietrze również sesylne mikroorganizmy elementów zanurzonego biologicznego filtra w korpusie wodnym. Takie wymuszone opływanie powietrza powoduje cigłe powstawanie faz przejściowych w zagęszczonych przestrzeniach dla wymiany tlenu. Z tego wynika szczególnie korzystne, jednoczesne w czasie zaopatrzenie w tlen składników biodaminy (przylegających do powierzchni mikroorganizmów) i aktywnego szlamu.

Do objaśnienia wydajności sposobu zostaną podane następujące wartości pomiarowe szczególnie na modelu klarowania (oczyszczalnika) opartym na nitryfikacji. Suma sesylnej i przeprowadzonej w stan zawiesiny biomasy wynosiła w środowisku 5 do 10 kg/m3. Pobór mocy biostopnia wynosił w środowisku dziennym 5,6 KW, całkowita objętość biostopnia wynosiła 240 m3. Obciążenie przestrzeni leży w zakresie od 0,7 kg BSB5/m² x dzień.

Głębokość zbiornika biostopnia wynosiła ok. 4 m. Średnica użytego koła komorowego była 4,25 m, przy czym odległość między dnem zbiornika, a najgłębszym punktem koła komorowego wynosiła ok. 0,25 m. Koło komorowe wystawało w swoim najwyższym położeniu ok. 0,5 m nad powierzchnię wody biozbiomika.

186 625

Stężenie tlenu w biozbiorniku zmierzono poza kołem komorowym w 5 punktach pomiarowych zbiornika dostępnymi w handlu sondami.

Miejsce pomiaru 1 było na głębokości ok. 0,5 m, a więc ok. 3,5 m nad podłożem.

Miejsce pomiaru 2 było na głębokości ok. 1,5 m, a więc ok. 2,5 m nad podłożem,

Miejsce pomiaru 3 było na głębokości ok. 2,5 m, a więc ok. 1,5 m nad podłożem.

Miejsce pomiaru 4 było na głębokości ok. 3,45 m, a więc ok. 0,55 m nad podłożem,

Miejsce pomiaru 5 było na głębokości ok. 3,95 m, a więc ok. 0,05 m nad podłożem.

Dalej biomasa została określona jako substancja sucha.

W zależności od mierzonego stężenia tlenu szybkość obrotu koła komorowego w zakresie od ok. 0,3-1,0 Upm (kpm)-obrotów na minutę, została tak uregulowana, że w miejscach pomiaru 1-5 podane w tabeli 1 stężenie tlenu jest stałe.

Tabela 1

Wartości pomiarowe każdorazowo dla każdego miesiąca testowanego roku

	Miejsce pomiaru 1 O2 mg/1	Miejsce pomiaru 2 O2 mg/1	Miejsce pomiaru 3 O2 mg/1	Miejsce pomiaru 4 O2 mg/1	Miejsce pomiaru 5 O2 mg/1	Substancja sucha kg/m^J
Styczeń	1,27	1,11	0,88	0,25	0,01	6,12
Luty	1,35	1,15	0,80	0,20	0,01	7,32
Marzec	1,20	1,24	0,84	0,22	0,00	6,02
Kwiecień	1,29	1,18	0,80	0,27	0,01	7,72
Maj	1,32	1,14	0,90	0,32	0,01	7,02
Czerwiec	1,36	1,16	0,90	0,30	0,01	6,92
Lipiec	1,34	1,19	0,88	0,27	0,00	7,62
Sierpień	1,38	1,20	0,90	0,40	0,01	6,52
Wrzesień	1,38	1,19	0,88	0,40	0,01	7,01
Październik	1,31	1,15	0,89	0,34	0,00	7,02
Listopad	1,29	1,14	0,90	0,48	0,01	6,42
Grudzień	1,40	1,20	0,90	0,47	0~bl	6,32

Wydajność urządzenia przedstawiona jest tabeli 2.

Mierzone zostały biologiczne zapotrzebowanie na tlen (BSB 5), chemiczne zapotrzebowanie na tlen (CSB), zawartość fosforanu (P04-P), zawartość amonu (N14-N), zawartość N02 (N02-N) i zawartość N03 (N03-N) każdorazowo przy dopływie i odpływie osadnika. Wartości były ustalane przez rok, przy czym miesięczne wartości średnie zostały podane w tabeli 2.

186 625

Tabela 2

	Dopływ	Ddpływ	Dopływ	Odpływ	Dopływ	Odpływ	Dopływ	O O	r Dopływ	Odpływ	Dopływ	Odpływ
Data	Q-dopływ	BSB5	BSB5 i	1 CSB	CSB	P04-P	P04-P	NH4-N	NH4-N 1 1	N02-N	N02-N	Z 1 m O z	N03-N
Wartość średnia	Suche powietrze 4-500 m³/d	mg/1	mg/1	mg/1	mg/1	mg/1	mg/1	mg/1	mg/1	mg/1	mg/1	mg/1	mg/l
Styczeń		215	3	572	31	16,5	1,1	33,4	5,3	0 02	0,017	1,5	4,3
Luty		190	<3	432	32	12,1	1	28,4	3,6	0,02	0,01	09	4
Marzec		200	<3	476	34	15,4	0,9	41,3	3,8	0,017	0,02	1,1	4,3
Kwiecień		250	3	510	37	18,9	1,2	27,4	5,8	0,18	0,017	1,6	3
Maj		190	3	490	32	16,8	0,9	31,4	4	0,17	0,04	4	2,4
Czerwiec		220	<3	343	34	12,4	0,9	43,4	2,4	0,21	0,17	33	2,5
Lipiec		230	3	422	35	11,8	0,7	41,3	3,2	0,17	0,16	3,2	1,8
Sierpień		208	3	364	31	14,3	1	36,4	3	0,46	0,21	4,1	1,4
Wrzesień		190	3	491	36	11,8	1,2	38	4,3	0,34	0,28	2,2	1,4
Październik		210	3	460	34	13,4	0,9	38,4	3,1	0,23	0,17	2,8	2,3
Listopad		190	3	417	36	13,4	1	39,4	4	0,43	0,23	3,4	4,5
Grudzień		180	3	410	32	11,9	0,9	34,3	4,5	0,43	0,36	3,4	4,4

Na podstawie powyższych wyników tabeli 2 widać, że w sposobie według wynalazku można uzyskać zarówno nitryfikację jak również denitryfikację razem ze znaczną eliminacją fosforu w jednym biozbiorniku w trakcie jednego procesu.

186 625

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób zaawansowanego biologicznego oczyszczania ścieków, w którym wstępnie obrobione mechanicznie ścieki doprowadza się do biozbiomika zawierającego zarówno biomasę sesylną i biomasę przeprowadzoną w stan zawiesiny, w którym związki azotu i fosforu usuwa się zaawansowanie biologicznie dzięki mikroorganizmom i tak wstępnie potraktowane ścieki pobiera się z biozbiomika, znamienny tym, że podczas pracy w biozbiomiku poprzez regulowane wprowadzanie tlenu utrzymuje się obszary o różnym środowisku tlenu, przy czym powierzchnia biozbiomika sąsiaduje z obszarem aerobowym, a dno biozbiomika sąsiaduje z obszarem anoksycznym i są one połączone poprzez jeden lub wiele obszarów przejściowych, przy czym stężenie biomasy stosuje się jako sumę biomasy sesylnej i przeprowadzonej w stan zawiesiny, wyższe niż 3 kg substancji suchej na m³ objętości stosowanego zbiornika.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie biomasy wynosi 4-8 kg na m3.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w obszarze aerobowym utrzymuje się stężenie rozpuszczonego wolnego tlenu w zakresie od 1 do 4 mg/1.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w obszarze anoksycznym stężenie rozpuszczonego wolnego tlenu jest mniejsze niż 0,5 mg/1.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że część tlenu, która występuje w postaci tlenu związanego chemicznie, korzystnie azotanu, wynosi około zera.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że 1/2 do 3/4, korzystnie 2/3 do 3/4, całkowitej objętości biozbiomika utrzymuje się jako obszar aerobowy, a przylegająca pozostała objętość stanowi obszar o anoksycznym środowisku tlenowym.
7. Sposób zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że w obszarze przejściowym z obszaru anoksycznego do aerobowego, utrzymuje się wzrastające stężenie tlenu o zawartości wolnego rozpuszczonego tlenu, która wynosi > 0,5 mg/1 i 1 mg/1.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość tlenu w obszarze anoksycznym mierzy się ciągle dla ustalenia wartości rzeczywistej.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość tlenu w obszarze aerobowym mierzy się ciągle dla ustalenia wartości rzeczywistej.
10. Sposób według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że zmierzoną wartość rzeczywistą zawartości tlenu przyrównuje się do wartości oczekiwanej przez regulowanie dopływu tlenu.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że tlen doprowadza się przy pomocy koła komorowego.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że reguluje się ilość obrotów koła komorowego do osiągnięcia oczekiwanej wartości tlenu w zależności od mierzonej wartości rzeczywistej stężenia tlenu.
13. Sposób według zastrz. 11 albo 12, znamienny tym, że rzeczywistą wartość zawartości tlenu mierzy się w biozbiorniku poza kołem komorowym.