PL194741B1

PL194741B1 - Urządzenie do obróbki zanieczyszczonego medium i sposób obróbki zanieczyszczonego medium

Info

Publication number: PL194741B1
Application number: PL00349845A
Authority: PL
Inventors: Rolf Ahlström
Original assignee: Gefle Virvelteknik Ab
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2007-06-29
Also published as: CA2360385A1; DE60002053T2; CA2360385C; SE9900104L; AU2337700A; ES2198275T3; NO321575B1; EP1156870A1; DK1156870T3; SE513821C2; PT1156870E; DE60002053D1; NO20013494D0; WO2000041802A1; ATE236710T1; PL349845A1; EP1156870B1; SE9900104D0; NO20013494L; US6712980B1

Abstract

1. Urzadzenie do obróbki zanieczyszczonych mediów, zawierajace obrotowa oslone, posiadajace przynajmniej jeden wlot gazu, oraz przynajmniej jeden otwór zasysajacy obrabiane medium, szereg otworów wylotowych rozmiesz- czonych wzdluz obrzeza oslony i szereg lopatek oraz wal polaczony z oslona i urzadzeniem umozliwiajacym jej ruch obrotowy, znamienne tym, ze oslona (4, 6) obejmuje przynajmniej jedna komore (5, 7) w ksztalcie scietego stozka z wlotem (10, 32) obrabianego medium, znajduja- cym sie na szczycie stozka, oraz wylotami (25, 27) znajdu- jacymi sie u jego podstawy, przy czym lopatki (22, 23) rozmieszczone sa w otworach (25, 27). 9. Sposób obróbki zanieczyszczonego medium zawie- rajacego material organiczny, w którym w obrabianym medium umieszcza sie urzadzenie zawierajace obrotowa oslone, posiadajace przynajmniej jeden wlot gazu, oraz przynajmniej jeden otwór zasysajacy obrabiane medium, szereg otworów wylotowych rozmieszczonych wzdluz obrzeza oslony i szereg lopatek oraz wal polaczony z oslona i urzadzeniem umozliwiajacym jej ruch obrotowy, przy czym obrabiane medium wprowadza sie do urzadzenia przez przynajmniej jeden otwór zasysajacy, doprowadzajac jednoczesnie gaz przez przynajmniej jeden wlot gazu znajdu- jacy sie w urzadzeniu, znamienny tym, ze urzadzenie zanurza sie w medium i obraca je, zasysajac …………………….. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób obróbki zanieczyszczonych mediów, a zwłaszcza mediów silnie zanieczyszczonych i brzydko pachnących, ewentualnie o bardzo dużej zawartości bakterii.

Produktem wielu procesów jest brzydko pachnące i silnie zanieczyszczone medium. W trakcie hodowli zwierząt powstaje obornik, który uwalnia duże ilości amoniaku, stanowiącego zagrożenie nie tylko dla bliskiego otoczenia, ale całego środowiska naturalnego. Zawartość bakterii może być także duża, a bezpośredni kontakt z obornikiem może być bardzo szkodliwy dla zdrowia.

Ścieki docierające do oczyszczalni ścieków w postaci szlamu posiadają bardzo dużą zawartość bakterii i także brzydko pachną, ponadto muszą być utylizowane w sposób przyjazny środowisku. W większych oczyszczalniach ścieków szlam był tradycyjnie poddawany fermentacji w celu oddzielenia gazów i zabicia bakterii, jednakże proces ten jest pracochłonny wymaga dużych oczyszczalni ścieków i długiego okresu czasu. W mniejszych oczyszczalniach ścieków powszechnym rozwiązaniem jest przesyłanie szlamu do jednostek posiadających możliwość takiej obróbki. Powszechnym rozwiązaniem jest także odkładanie szlamu na składowiskach.

W odniesieniu do obornika korzystnym jest zapobieganie uwolnieniu amonu w postaci amoniaku. Można to osiągnąć przez natlenienie obornika, a więc spowodowanie zamiany jonów NH₄₊ na jony NOa.. Jednym ze sposobów realizacji tego rozwiązania jest wdmuchiwanie powietrza przez medium przy wykorzystaniu sprężarki. Jednakże ten sposób jest mało wydajny. Zużycie energii jest znaczne, a więc koszty rosną.

Coraz bardziej istotny staje się aspekt sanitarny, a więc eliminacja bakterii E.Coli ze szlamu i wody, które stanowią obecnie poważny problem.

Znane dotychczas urządzenie przeznaczone do natlenienia wody o stosunkowo niskiej zawartości cząstek stałych, a więc nie szlamu, znane jest z dokumentów odpowiednio SE-460 706 i SE 500 416.

Kanadyjski patent 1101138 ujawnia urządzenie zawierające zanurzoną turbinę napowietrzającą. Zawiera ono wydrążony w środku obracający się wał, wlot gazu znajdujący się w pobliżu górnego krańca wału, wylot gazu znajdujący się w pobliżu dolnego krańca wału, oraz wirnik napędzany połączony z wałem. Wirnik napędzany zawiera dwa oddalone od siebie dyski, zawierające w przestrzeni pomiędzy nimi wiele łopatek, oraz wlot cieczy, posiadający otwór znajdujący się w sąsiedztwie wału i podający ciecz. Wał napędzany zasysa ciecz poprzez otwór, oraz gaz poprzez wylot gazu, mieszając ciecz z gazem, usuwa ciecz na zewnątrz za pomocą łopatek wskutek obrotów napędzanego wału.

Mimo, iż urządzenie to znajduje swoje zastosowanie przy napowietrzaniu cieczy, nie może ono wytworzyć silnych wirów wewnątrz napędzanego wału, ponieważ po prostu nie ma tam wystarczająco dużo miejsca.

Innymi przykładami urządzeń przeznaczonych do natlenienia cieczy w różnych zastosowaniach są urządzenia na przykład znane z US-5,275,762; US-5,045,202; US-4,442,045; WO96/09989; WO97/19168 i FR-2277044.

Istnieje więc potrzeba bardziej efektywnego przerobu silnie zanieczyszczonych i brzydko pachnących mediów takich, jak odpady pochodzące z oczyszczalni ścieków, lub obornik zwierzęcy, na przykład gnojowica. Produkty odpadowe pochodzące z rzeźni i materiały odpadowe powstające w ogrodnictwie, takie jak materiały kompostowe muszą być przetworzone w sposób efektywny.

Urządzenie według wynalazku, służące do obróbki zanieczyszczonych mediów, zawiera obrotową osłonę, posiadające przynajmniej jeden wlot gazu, oraz przynajmniej jeden otwór zasysający obrabiane medium, szereg otworów wylotowych rozmieszczonych wzdłuż obrzeża osłony i szereg łopatek oraz wał połączony z osłoną i urządzeniem umożliwiającym jej ruch obrotowy, charakteryzuje się tym, że osłona obejmuje przynajmniej jedną komorę w kształcie ściętego stożka z wlotem obrabianego medium, znajdującym się na szczycie stożka, oraz wylotami znajdującymi się u jego podstawy, przy czym łopatki rozmieszczone są w otworach.

Osłona korzystnie tworzy górną komorę wraz z odpowiadającym jej górnym otworem ssącym, oraz dolną komorę wraz z odpowiadającym jej dolnym otworem ssącym, przy czym komory górna i dolna są oddzielone od siebie płytą, zaś wiele otworów wylotowych rozmieszczonych na obrzeżu osłony należącej do komór odpowiednio górnej i dolnej, znajduje się na przeciwległym krańcu osłony względem odpowiadających im otworów ssących.

Osłona może obejmować pojedynczą komorę posiadającą kształt ściętego stożka zwróconego wierzchołkiem do dołu, posiadającą otwór ssący znajdujący się na wierzchołku stożka, oraz płytę tworzącą podstawę stożka i zamykającą komorę, zaś wlot gazu biegnie przez płytę.

PL 194 741 B1

W innym wariancie osłona obejmuje pojedynczą komorę posiadającą kształt ściętego stożka zwróconego wierzchołkiem do góry, posiadającego otwór ssący znajdujący się na wierzchołku stożka, oraz płytę tworzącą podstawę stożka i zamykającą komorę, ponadto zawiera wloty gazu, które stanowią promieniowe otwory, przewiercone do kanału wewnętrznego w wale.

Górny otwór ssący korzystnie ma kształt szczeliny pierścieniowej.

Łopatki są korzystnie tak rozmieszczone, że sięgają od obrzeża na pewną odległość w kierunku środka urządzenia, i nachylone są pod kątem do linii łączącej skrajny punkt zamocowania danej łopatki ze środkiem całej jednostki.

Środki przenoszące obroty korzystnie stanowi wał, który jest przymocowany do płyty w jej środku.

Wał jest korzystnie wydrążony wewnątrz i połączony ze źródłem gazu poprzez zawór dławiący, dostarczający gaz do wnętrza urządzenia poprzez otwór znajdujący się na krańcu wału.

Sposób obróbki zanieczyszczonego medium zawierającego materiał organiczny, w którym w obrabianym medium umieszcza się urządzenie zawierające obrotową osłonę, posiadające przynajmniej jeden wlot gazu, oraz przynajmniej jeden otwór zasysający obrabiane medium, szereg otworów wylotowych rozmieszczonych wzdłuż obrzeża osłony i szereg łopatek oraz wał połączony z osłoną i urządzeniem umożliwiającym jej ruch obrotowy, przy czym obrabiane medium wprowadza się do urządzenia przez przynajmniej jeden otwór zasysający, doprowadzając jednocześnie gaz przez przynajmniej jeden wlot gazu znajdujący się w urządzeniu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że urządzenie zanurza się w medium i obraca je, zasysając medium i tworząc w przynajmniej jednej komorze urządzenia, mającej kształt ściętego stożka, wir, wewnątrz którego powstaje obszar podciśnienia, do którego doprowadza się gaz.

Korzystnie obrabia się medium o dużej zawartości bakterii, na przykład E.Coli.

Ewentualnie obrabia się medium, które jest obornikiem, szlamem z oczyszczalni ścieków, odciekami z wysypiska śmieci.

Urządzenie korzystnie obraca się z prędkością obrotową, która zawiera się w przedziale 5003500 obrotów na minutę, najlepiej 800-2800 obrotów na minutę.

Jako gaz korzystnie stosuje się powietrze, ewentualnie ozon.

Urządzenie według wynalazku stanowi więc kompleksowe mieszadło, umożliwiające bardzo efektywne natlenienie zanieczyszczonego medium, co ma szczególny wpływ na proces nitryfikacji, który dzięki temu urządzeniu zachodzi bardzo szybko.

Ponadto w obrabianym medium zachodzi zjawisko kawitacji, które powoduje wzrost temperatury, co także ma duży wpływ na niszczenie bakterii.

W przypadku urządzenia pracującego według wynalazku zauważono zasadniczą redukcję wartości BZT, a natlenienie jest bardzo efektywne w stosunku do zużycia energii.

Należy także zauważyć, iż nie występują straty azotu, określone wskaźniki zwracają uwagę na fakt, że na przykład w przypadku obornika, wskutek obróbki medium z wykorzystaniem urządzenia i sposobu według wynalazku, całkowita zawartość azotu nawet ulega zwiększeniu. Tak więc, surowy materiał zostaje poddany rafinacji.

Podczas realizacji sposobu według wynalazku, uzyskuje się produkt w postaci szlamu, który jest faktycznie pozbawiony bakterii, posiada określoną zawartość azotu i fosforu, oraz jest odpowiedni do zastosowania jako nawóz w uprawach leśnych, na polach, plantacjach itp.

Szlam bardzo łatwo ulega osadzaniu tak, iż na powierzchni unosi się frakcja o bardzo dużej koncentracji azotu, ponadto powstaje bardzo zwarty osad. Ten osad jest doskonałym polepszaczem gleby i nawozem. Frakcja unosząca się na powierzchni nadaje się także do nawożenia na przykład lasów z przeznaczeniem na biomasę, szkółek hodowlanych, ogrodów warzywnych, ogródków działkowych i tym podobnych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku w rzucie perspektywicznym; fig. 2 - widok z góry przy usuniętej górnej części urządzenia; fig. 3 - przekrój przykładu wykonania urządzenia według wynalazku; fig. 4 - kolejny korzystny przykład wykonania urządzenia według wynalazku posiadającego tylko jedną komorę, fig. 5 - kolejny przykład wykonania urządzenia według wynalazku posiadającego tylko jedną komorę, a fig. 6 - schemat przepływu podczas pracy urządzenia według wynalazku.

Przykładem urządzenia według wynalazku jest mieszadło pokazane na fig. 1 i oznaczone na fig. 1 numerem 2, zawiera osłonę mieszadła. Osłona z kolei zawiera pierwszą górną osłonę 4, oraz drugą dolną osłonę 6. Osłony 4, 6 są zasadniczo ukształtowane jako ścięte stożki, które zamiast wierzchołków mają otwory 8, 10 skierowane odpowiednio do góry i do dołu. Dzięki utworzeniu górnej i dolnej

PL 194 741 B1 komory mieszadła w postaci podwójnego stożka, przestrzeń wewnątrz każdej z komór jest wystarczająco duża, aby pomieścić silny wir, wymagany do uzyskania efektu według wynalazku.

Pierwsza (na figurze górna) osłona 4 posiada kołnierz lub pierścień 12 biegnący wokół podstawy 14. Podobnie druga (na figurze dolna) osłona 6 posiada kołnierz lub pierścień 16 biegnący dookoła jej podstawy 18. Pomiędzy obiema jednostkami osłony 4,6 znajduje się okrągła płyta 20. Płyta 20 jest sztywno połączona z odpowiednio osłonami 4, 6 za pomocą górnych łopatek 22 umieszczonych po jej górnej stronie i dolnych łopatek 23 umieszczonych na dolnej stronie płyty 20. Łopatki 22, 23 są tak rozmieszczone, że rozciągają się od obrzeża w kierunku wnętrza mieszadła. Jednakże tworzą one kąt a z linią łączącą punkt zamocowania danej łopatki ze środkiem jednostki. Najwyraźniej przedstawiono to na fig. 2, który przedstawia okrągłą płytę 20 zawierającą górne łopatki 22, w widoku z góry. Pomiędzy łopatkami 22, 23 utworzone są górne otwory wylotowe 25, oraz dolne otwory wylotowe. Ta część mieszadła 10 będzie określana mianem tali.

Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania mieszadło posiada dwie niezależne komory, komorę górną 5, oraz komorę dolną 7.

Długość łopatek 22, 23 nie jest czynnikiem krytycznym, i może się zmieniać, ale korzystnie powinna zawierać się w przedziale od 20 do 70% średnicy, licząc od zewnętrznego punktu mocowania łopatki wzdłuż obrzeża płyty 20. Także liczba łopatek nie jest czynnikiem krytycznym, jednakże korzystna liczba łopatek wynosi od 2 do 15, korzystnie od 5 do 10. Kąt a nie jest szczególnie krytycznym czynnikiem, ale powinien zawierać się w przedziale od 30 do 70°, korzystnie powinien zawierać się w przedziale 35 do 50°.

Wał umieszczony jest centralnie w kierunku osiowym. Wał biegnie przez płytę 20, a jego powierzchnia krańcowa 21 znajduje się zasadniczo w tej samej płaszczyźnie, co dolna krawędź dolnych łopatek 23, lub wyrażając się inaczej w tej samej płaszczyźnie, co kołnierz 16 należący do dolnej osłony 6. Wał 24 posiada centralny kanał powietrzny 26 uchodzący otworem 28 umieszczonym poniżej (patrząc na rysunku) płyty 20. Patrz w szczególności na fig. 3. Wał 24 jest połączony z jednostką napędową (nie przedstawiona) umożliwiającą obrót wału, na przykład silnikiem elektrycznym. Górny kraniec kanału powietrznego jest zamknięty jednakże na wale umieszczony jest zawór dławiący 30. Wraz z wprowadzeniem zaworu dławiącego 30 możliwe jest zróżnicowanie ilościowe powietrza podawanego podczas pracy urządzenia, co zostanie opisane bardziej szczegółowo poniżej. Tak jak to pokazano na figurach, wał 24 może wystawać poza płytę 20 do poziomu równego dolnym krawędziom łopatek 23. Taka konfiguracja jest odpowiednia na przykład do obróbki obornika. Z uwagi na dużą lepkość tego medium, materiał ten nie byłby w stanie przedostać się wyżej, na przykład do dolnej powierzchni płyty 20. Jednakże w przypadku nośników o niższej lepkości, takich jak ścieki, możliwe jest przymocowanie wału 24 bezpośrednio do płyty 20, i proste wykonanie w płycie 20 otworu o średnicy odpowiadającej średnicy kanału powietrznego 26 znajdującego się wewnątrz wału 24.

Wał 24 ciągnie się przez górny otwór 8 górnej osłony 4, tak, iż wokół wału 24 powstaje pierścieniowa szczelina 32. Pierścieniowa szczelina 32 oraz otwór 10 służą jako wlot medium przepływającego przez urządzenie podczas jego pracy, co zostanie opisane szczegółowo poniżej.

Przykład wykonania pokazany na fig. 1-3 jest korzystnym przykładem wykonania wynalazku, ponieważ spełnia on podwójną rolę. Komora górna, oraz znajdujące się w niej wloty powietrza odpowiadają w głównej mierze za natlenienie, podczas gdy dolna komora przyczynia się do zabijania bakterii i nitryfikacji.

W kolejnym przykładzie wykonania według fig. 3, okrągła płyta 20, oddzielająca przedziały górny i dolny odpowiednio 5 i 7, jest wyposażona w kołnierz odchylający 20b, tworzący kąt około 30° (kąt ten nie jest ściśle krytyczny), z płaszczyzną płyty 20. Odchylony pod kątem kołnierz służy do odchylania strumienia nośnika wyrzucanego z dolnej komory 7, do dołu. Wspomaga to w sposób znaczący obieg nośnika wewnątrz zbiornika, i pozwala uniknąć ucieczki gazów do atmosfery. W rzeczywistości, silny wir powstający w zbiorniku w połączeniu z ruchem do dołu wyrzucanego medium powodują, że medium jest szybko ponownie wprowadzane do dolnej komory, poprzez dolny wlot 10. Aby w jeszcze większym stopniu zwiększyć efekt wynikający z poprawy przepływu medium, korzystnie wykorzystywany jest zbiornik, którego dolna część posiada kształt stożkowy.

Na fig. 4 przedstawiono prostszy wariant urządzenia, w którym górna komora została usunięta. We wszystkich pozostałych aspektach jest on identyczny z przykładem wykonania pokazanym na fig. 3.

W ten sam sposób przedstawiono na fig. 5 wariant urządzenia, w którym usunięta została dolna komora. W tym celu wał 24 jest mocowany na przykład, przy pomocy połączenia spawanego z płytą 20, która tworzy dno. Do centralnego kanału powietrznego 26 przewiercone są promieniowo biegnące otwory 28b. We wszystkich pozostałych aspektach urządzenie to jest identyczne z górną częścią

PL 194 741 B1 przykładu wykonania przedstawionego na fig. 3. Ten wariant urządzenia może być wykorzystywany wyłącznie do natleniania.

W zależności od zastosowania, urządzenie według wynalazku może posiadać różną wielkość.

Możliwe jest jego zastosowanie w stosunkowo niewielkich zbiornikach o pojemności kilkuset litrów, do bardzo dużych zbiorników mieszczących dziesiątki metrów sześciennych lub nawet większych.

Kolejnym potencjalnym polem zastosowania jest oczyszczanie/natlenianie wody w jeziorach, w których mieszadło mogłoby mieć bardzo dużą średnicę dochodzącą do 1 m. Możliwa jest obróbka zgodna z wynalazkiem wody w instalacjach hodowli ryb.

Innymi potencjalnymi dziedzinami, w których możliwe jest zastosowanie wynalazku jest obróbka różnego rodzaju oborników, takich jak gnojowica pochodząca z hodowli świń lub krów. Tego typu obornik często zawiera słomę i dlatego też musi być wcześniej poddany obróbce z wykorzystaniem procesu rozcierania.

Korzystnymi potencjalnymi polami zastosowań, są obróbka odpadów rzeźnych, przerób odcieków pochodzących z wysypisk odpadów, obróbka wody stosowanej w procesach przemysłowych, obróbka wody pochodzącej z myjni samochodowych i tym podobne. Kolejnym zastosowaniem wynalazczego pomysłu jest usuwanie ze ścieków różnego rodzaju metali, zwłaszcza w przypadku wzmocnienia prędkości osadzania odcieków. Rozwiązanie według wynalazku jest szczególnie efektywne w przypadku oddzielania miedzi. W tym celu zastosowane jest urządzenie według fig. 4. Uważa się, że w wyniku skrajnych warunków powstających wewnątrz osłony mieszadła, mikrocząsteczki miedzi Cu agregują tworząc większe zespoły, które osiadają ze znaczną prędkością. Możliwe jest także, że agreguje miedź koloidalna, co jest znacznym ulepszeniem, ponieważ w aktualnie stosowanych sposobach, cząstki koloidalne w normalnych warunkach nie osiadają w rozsądnym okresie czasu, jeśli w ogóle to następuje.

Urządzenie według wynalazku jest wykorzystywane w następujący sposób.

Zanieczyszczone i prawdopodobnie brzydko pachnące medium, na przykład obornik pochodzący z hodowli świń lub szlam pochodzący z oczyszczalni ścieków, jest umieszczane w odpowiednio zwymiarowanym zbiorniku. Mieszadło opuszcza się do poziomu wypełnienia zbiornika. Uruchamiany jest silnik napędowy i mieszadło zaczyna się obracać. W zależności od żądanego efektu, prędkość obrotowa jest wybierana spośród trzech zakresów.

1. Do uzyskania wyłącznie natlenienia, wykorzystuje się prędkość obrotową w zakresie 8002800 obrotów na minutę.

2. W przypadku obróbki nawozu 800-1500 obrotów na minutę.

3. W przypadku obróbki szlamu 800-1500 obrotów na minutę.

Gdy mieszadło zaczyna się obracać, rozpoczynają pracę łopatki 22, wyrzucając materiał na zewnątrz ze środka mieszadła. Tak więc, materiał zasysany jest do wnętrza poprzez otwór 10 w dolnej części mieszadła, oraz pierścieniową szczelinę 32 na krańcu górnym. Ponieważ urządzenie obraca się, materiał, który jest zasysany wprowadzany jest w ruch wirowy, co sprawia, że stara się on wydostać z komory i przepływa po wewnętrznych powierzchniach osłon 4, 6 odpowiednio do dołu i do góry w kierunku krawędzi 14 i 18 osłon, gdzie jest wyrzucany z mieszadła z wykorzystaniem siły odśrodkowej. Ponieważ w nośniku wokół mieszadła powstaje silne zawirowanie, poziom cieczy w wirze zostanie obniżony do poziomu górnego otworu mieszadła, poprzez który zassane do środka zostaje powietrze. Przy prędkości obrotowej rzędu 1500 obrotów na minutę mieszadło według wynalazku posiadające średnicę 15 cm to jest takie jak przedstawione na figurach, zasysa do medium 15-20 m³/h. Wielkość ta może być zasadniczo zmieniona przez proporcjonalne zmiany wielkości urządzenia. Tlen zawarty w powietrzu, które zostało zassane poprzez pierścieniową szczelinę natlenia medium przyczyniając się do wyższej aktywności biologicznej w ośrodku, to jest podtrzymywany jest proces rozkładu mikrobiologicznego (proces gnicia).

W ten sam lub analogiczny sposób silny wir powstaje w nośniku znajdującym się powyżej dolnego otworu 10, patrz fig. 6, który schematycznie pokazuje z wykorzystaniem zestawu strzałek wektory schematu przepływu. Materiał będzie wciągany do góry, ponieważ łopatki 23 wyrzucają materiał na zewnątrz dolnej komory 7, przez brzegowe otwory 27 znajdujące się tali 27 mieszadła. Sprawia to, że w części centralnej mieszadła powstaje próżnia/podciśnienie. Podciśnienie jest regulowane do odpowiedniej wielkości, przy wykorzystaniu zaworu dławiącego, oraz przez odpowiednią regulację prędkości obrotowej w zależności od lepkości nośnika, oraz zawartości ciał stałych. Odbywa się to na drodze empirycznej przez prowadzenie prób. Tak jak to można zauważyć na fig. 6 powietrze, które jest wprowadzane przez wlot 28 tworzy bardzo wąski kanał 29 w części centralnej wiru. Tak więc, istnieje przepływ zarówno skierowany na zewnątrz przez otwory 23, jak również skierowany do centrum. Gaz

PL 194 741 B1 znajdujący się w wąskim kanale umieszczonym centralnie w wirze, będzie przenikał do nośnika i powodował jego natlenienie (jeśli znajduje się w nim tlen). W szczególności powstaje punkt implozji, zaznaczony na figurze oznaczeniem PI. Poniżej osłony, utworzony zostaje kolejny wir Vb, który jest widoczny w granicach oznaczonych linią kreskową. Wir jest widoczny, ponieważ w ośrodku rozprowadzone są bardzo małych rozmiarów bąbelki gazu.

Podczas pracy wzór przepływu będzie podlegał cyklom, okres tego cyklu może ulec zmianie, ale powstanie sytuacji przedstawionej na figurach, trwa około 30 sekund. Cykl może być zdefiniowany przez ruch centralnego kanału powietrznego, który tworzy się w otworze 28 i stopniowo przesuwa się do dołu, aby następnie stopniowo zredukować swoją wielkość i rozpocząć wycofywanie się w kierunku otworu 28.

Nie chcąc ograniczać się do żadnej z teorii uważamy, że w mieszadle mają miejsce następujące zjawiska.

Powietrze lub inny gaz, który jest wciągany do komory dolnej osłony mieszadła poprzez kanał powietrzny 26 w wale 24, napotka skrajne warunki powstające wyniku panującej tam próżni. Dokładny mechanizm nie jest znany, ale uważa się, że w danym obszarze panują skrajne warunki ciśnieniowe, oraz występuje kawitacja, możliwe jest także pojawienie się implozji, to wszystko może powodować uwolnienie azotu, jeśli jest obecny w gazie, i możliwe jest tworzenie się cząsteczek azotu, które mogą reagować z materiałem organicznym w ośrodku tworząc składniki azotowe. Tlen lub ozon, jeśli obecne w mikroskopijnych bąbelkach, które powstają w wirze, szybko są wchłaniane przez medium, w którym materiał organiczny ulega utlenieniu. Bakterie tlenowe znajdujące się w ośrodku także będą zużywać tlen. W bąbelkach pozostanie azot, który ma inne własności od tlenu. Skrajne warunki sprzyjają szybkiej konwersji jonów NH4+ na jony NO3.. Ponadto uważa się, iż kawitacja, stanowi mechanizm powodujący mechaniczne uszkodzenie komórek, a więc przyczynia się do zabijania bakterii. Przeprowadzone badania potwierdziły dużą skuteczność w zabijaniu bakterii E.Coli.

Uzyskany produkt, na przykład przerobiony szlam, któremu pozwolono osiąść jest bardzo dobrym polepszaczem gleby, ponieważ większa część fosforu, który znajduje się w szlamie jest przenoszona do części odwodnionej.

Wynalazek zostanie teraz przedstawiony szczegółowo w przykładach, których nie należy traktować jako w ograniczających zakres wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Szlam pochodzący z oczyszczalni ścieków osiedla Gavle był przerabiany przez okres 21 dni z wykorzystaniem mieszadła według wynalazku.

o

Około 0,3 m szlamu zostało umieszczone w zbiorniku wyposażonym w mieszadło według wynalazku. Proces był prowadzony przez 7 dni, bez dodawania szlamu. Ten okres można określić jako okres początkowy. W czasie tego okresu prędkość obrotowa mieszadła wynosiła 1500 obrotów na minutę. Aby stymulować przepływ w oczyszczalni ścieków po 12 dniach rozpoczęto dzienną wymianę szlamu na poziomie 10%.

W tabeli 1 przedstawiono analizy chemiczne i mikrobiologiczne.

Sekwencja czasowa badania była następująca:

Proces został zapoczątkowany 29 czerwca i trwał do 6 lipca bez dodawania jakiegokolwiek materiału dodatkowego. 6 lipca proces został zatrzymany na 5 dni, 11 lipca został wznowiony. Następnie codziennie wymianie ulegało 10% szlamu. Proces został zakończony 29 lipca.

T ab ela 1

Analiza	Jednostka	29 czerwca	6 lipca	11 lipca (ponowne uruchomienie)	20 lipca
E.Coli	Na 100 ml	22000000	34000	--	33000
Paciorkowiec fekalny	Brak analizy			--
Sucha masa	%	6,1	2,8	--	3,3
Strata na spalanie	% DM	63	60,3	--	60,4
Całkowita zawartość azotu	% DM	2,5	3,7	--	4,2
Azot amonu	% DM	0,30	0,65	--	0,53
ChZT	mg^/l	22900	21900	--	24700
BZT	mg^/l	5600	850	--	2100

PL 194 741 B1

Jak można zauważyć z tabeli 1 występuje obserwowalny (widoczny) wzrost całkowitej zawartości azotu sięgający 70%. Wzrost ten może wynikać z błędu popełnionego podczas prowadzenia badań. Istnieje możliwość, iż azot znajdujący się w surowym szlamie, był związany w sposób, w który w toku prowadzonych badań nie został zidentyfikowany.

Ponadto zauważono bardzo dużą redukcję ilości występujących bakterii E.Coli. Resztkowa zawartość stanowi tylko 0.15% zawartości początkowej.

Przerabiany szlam po 24 godzinach praktycznie przestał wydzielać nieprzyjemny zapach. Jeden litr szlamu został odlany do menzurki, pozwolono na tworzenie się osadu przez dwa dni, to jest do chwili, gdy nie stwierdzono dalszego osadzania się. Po tym okresie czasu utworzył się bardzo zwarty osad oraz stosunkowo przejrzysta frakcja płynna.

Aby ocenić rozdział w sposób bardziej efektywny, szlam został odfiltrowany tak, iż uzyskano osad oraz frakcję płynną. Osad był zasadniczo wolny od zapachu (występowały tylko zapachy fosforowe) i miał konsystencję gęstej gliny.

Badanie frakcji płynnej przyniosły następujące wyniki:

Fosforan - P 0,3 mg/l

Całkowita zawartość - P 0,9 mg/l

Azot - N 147 mg/l

Amon - N 8,5 mg/l

ChZT 280 mg/l

Analizy szlamu pozbawionego wody dały następujące wyniki:

Sucha masa 9,63%

Straty na spalaniu 60,5% suchej masy

P r zykła d 2

Szlam pochodzący z tej samej oczyszczalni ścieków, co w przykładzie 1 został poddany kolejnej obróbce. Obróbka trwała 72 godziny. Przerobiony (ustabilizowany) szlam został odwodniony, uzyskano jedną część odwodnionego szlamu i jedną część prawie, że bezbarwnej cieczy. Szlam utracił prawie całkowicie nieprzyjemny zapach w mniej niż 24 godziny.

T a b e l a 2

Analiza	Jednostka	30 listopad (surowy szlam)	3 grudzień (stabilny szlam)
E. Coli	Na 100 ml	54x109	700 000
Amon- N	% DM	0,31	0,12
Azotyn	% DM	0,004	0,08
Azotan	% DM	Uwaga 1	0,47
Całkowita zawartość - N	% DM	2,9	3,3
Fosforan - N	% DM	Uwaga 2

Badanie szlamu stabilnego

Analiza	Jednostka	Szlam odwodniony	Przefiltrowana ciecz
E. Coli	Na 100 ml	790 000	800
Amon - N	% DM	0,08	14 mg/l
Azotyn	% DM	0,03	15 mg/l
Azotan	% DM	0,14	1150 mg/l
Całkowita zawartość - N	% DM	2,5	180 mg/l
Fosforan - N	% DM	Uwaga 2	0,15 mg/l

DM sucha masa

Uwaga 1: Badania nie mogły być przeprowadzone z uwagi na konsystencję próbki Uwaga 2: Nie można było przeprowadzić analizy

PL 194 741 B1

P r zykła d 3

Przeprowadzono dalsze badanie próbki pochodzącej z te] samej oczyszczalni ścieków co w przykładzie 1 i 2. Otrzymano następujące wyniki:

T a b e l a 3

Analiza	Szlam	Szlam odwodniony	Oddzielona ciecz
Sucha masa (DM)	2,4%	7,3%	--
Całkowita zawartość - P	2,3%	2,6%	1,4 mg/l
NO2-N	17 mg/kg DM	42 mg/kg DM	0,68 mg/l
NO2-N	670 mg/kg DM	52 mg/kg DM	38 mg/l
NO2-N	280 mg/kg DM	900 mg/kg DM	21 mg/l
Całkowita zawartość - N	3,0%	3,0%	47 mg/l

Jak można zauważyć zawartość azotu nie uległa zmniejszeniu.

P r z y k ł a d 4.

Odcieki pochodzące z wysypiska śmieci (Forsbacka) zostały przerobione z wykorzystaniem sposobu i urządzenia według wynalazku. Otrzymano następujące wyniki.

T a b e l a 4

		Metal mg/l
Próbka numer	Czas obróbki /h	Cu	Zn	Fe	Mn	Ni
0	0	0,67	0,68	34	3,4	0,064
1	1	0,03	0,70	24	3,2	0,033
2	24	0,03	0,26	18	0,73	0,035
Redukcja (%)	62	47	79	35

Jak widać z przedstawionych danych osiągnięto znaczną redukcję zawartości metali.

P r zykła d 5

Obornik świński z chlewni został umieszczony w zbiorniku 0,3 m³, i został poddany takiej samej obróbce jak szlam przedstawiony w przykładzie 1. Obornik ten zawiera dużą ilość uryny oraz słomy. Bardzo silny zapach (amoniaku) został zredukowany po 36 godzinach do zapachu obory i słomy. Po rozpoczęciu procesu temperatura przekraczała temperaturę otoczenia o 25-30°C.

P r zykła d 6

Produkt uzyskany po przetworzeniu szlamu został poddany osadzaniu, a osad zostaje oddzielony. Po osuszeniu jest on wykorzystywany jako polepszacz gleby stosowany w uprawie pomidorów. Porównując do plantacji pomidorów nie wykorzystujących polepszacza gleby, można zauważyć znaczną różnicę w dynamice wzrostu.

P r zykła d 7

Frakcja płynna uzyskana w procesie osadzania przedstawionym w przykładzie 1 zawiera związki azotu w postaci NO3, które wydają się użyteczne jako nawóz płynny wykorzystywany w uprawie ziemniaków, pomidorów, lnu i tym podobnych.

Ważnym spostrzeżeniem jest fakt, że temperatura nośnika podczas obróbki według wynalazku ma zasadnicze znaczenie dla uzyskanego produktu końcowego. Okazało się, że temperatura powinna zawierać się w zakresie 10 do 25°C. Należy zauważyć, iż optymalna temperatura do natleniania wody wynosi 22°C.

Tak więc, korzystnie jest gdy medium poddawany obróbce jest dostarczany bezpośrednio z procesu w którym został wytworzony, takiego jak produkcja pulpy papierowej, czy ciecze wykorzystywane do prowadzenia procesów chemicznych i tym podobne.

Claims

1. Urządzenie do obróbki zanieczyszczonych mediów, zawierające obrotową osłonę, posiadające przynajmniej jeden wlot gazu, oraz przynajmniej jeden otwór zasysający obrabiane medium, szereg otworów wylotowych rozmieszczonych wzdłuż obrzeża osłony i szereg łopatek oraz wał połączony z osłoną i urządzeniem umożliwiającym jej ruch obrotowy, znamienne tym, że osłona (4, 6) obejmuje przynajmniej jedną komorę (5, 7) w kształcie ściętego stożka z wlotem (10, 32) obrabianego medium, znajdującym się na szczycie stożka, oraz wylotami (25, 27) znajdującymi się u jego podstawy, przy czym łopatki (22, 23) rozmieszczone są w otworach (25, 27).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że osłona (4, 6) tworzy górną komorę (5) wraz z odpowiadającym jej górnym otworem ssącym (32), oraz dolną komorę (7) wraz z odpowiadającym jej dolnym otworem ssącym (10), przy czym komory górna i dolna są oddzielone od siebie płytą (20), zaś wiele otworów wylotowych (25, 27) rozmieszczonych na obrzeżu osłony należącej do komór odpowiednio górnej (5) i dolnej (7), znajduje się na przeciwległym krańcu osłony względem odpowiadających im otworów ssących (32, 10).

3. Urządzenie według 1, znamienne tym, że osłona obi^jrmujie pooedynczą komorę (7) posiadającą kształt ściętego stożka zwróconego wierzchołkiem do dołu, posiadającą otwór ssący (10) znajdujący się na wierzchołku stożka, oraz płytę (20) tworzącą podstawę stożka i zamykającą komorę (7), zaś wlot (28) gazu biegnie przez płytę (20).

4. Urządzenie według 1, znamienne tym, że osłona ob^jt^muj^ pooedynczą komorę (7) posiadającą kształt ściętego stożka zwróconego wierzchołkiem do góry, posiadającego otwór ssący (32) znajdujący się na wierzchołku stożka, oraz płytę (20) tworzącą podstawę stożka i zamykającą komorę (7) ponadto zawiera wloty gazu (28b), które stanowią promieniowe otwory, przewiercone do kanału wewnętrznego (26) w wale (24).

5. Urządzęniewedług zassrz. 2 albo 3, albo 4, znamienne tym. że górny oowór ssący (32) ma kształt szczeliny pierścieniowej.

6. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że łopatki (22, 23) są tak rozmieszczone, że sięgają od obrzeża na pewną odległość w kierunku środka urządzenia, i tworzą kąt (a) z linią łączącą skrajny punkt zamocowania danej łopatki ze środkiem całej jednostki.

7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że środki przenoszące obroty stanowi wał (24), który jest przymocowany do płyty (20) w jej środku.

8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wał (24) jest wydrążony wewnątrz i jest połączony ze źródłem gazu poprzez zawór dławiący (30), dostarczający gaz do wnętrza urządzenia poprzez otwór (28) znajdujący się na krańcu wału (24).

9. Sposób obróbki zanieczyszczonego medium za^i^r^j^r^^ę^io materiał organiczny, w którym w obrabianym medium umieszcza się urządzenie zawierające obrotową osłonę, posiadające przynajmniej jeden wlot gazu, oraz przynajmniej jeden otwór zasysający obrabiane medium, szereg otworów wylotowych rozmieszczonych wzdłuż obrzeża osłony i szereg łopatek oraz wał połączony z osłoną i urządzeniem umożliwiającym jej ruch obrotowy, przy czym obrabiane medium wprowadza się do urządzenia przez przynajmniej jeden otwór zasysający, doprowadzając jednocześnie gaz przez przynajmniej jeden wlot gazu znajdujący się w urządzeniu, znamienny tym, że urządzenie zanurza się w medium i obraca je, zasysając medium i tworząc w przynajmniej jednej komorze urządzenia, mającej kształt ściętego stożka, wir, wewnątrz którego powstaje obszar podciśnienia, do którego doprowadza się gaz.

10. Sposób według zastrz. 9, tym, że obrabia się medium o dużej zawartości bakterii, na przykład E.Coli.

11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że obrabia się medium, które jest obornikem, szlamem z oczyszczalni ścieków, odciekami z wysypiska śmieci.

12. Sposób według zas^z. 9, znamiennytym, że urządzenie oi^r^^r^a się z prędkoścćą obrotową, która zawiera się w przedziale 500-3500 obrotów na minutę, korzystnie 800-2800 obrotów na minutę.

13. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że do medium doprowadza się powietrze.

14. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że do medium doprowadza się ozon.