PL196794B1 - Sposób oczyszczania ścieków - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania scieków przez mie- szanie z osadami czynnymi za pomoc a instala- cji zawieraj acej trzy strefy oczyszczania, strefy przyjmuj acej scieki i ustawionej na dzia lanie jako beztlenowa, strefy po laczonej z t a stref a dzia la- j ac a jako beztlenowa i ustawionej na dzia lanie jako pierwsza strefa tlenow a oraz strefy pola- czonej z pierwsz a stref a tlenow a i z osadnikiem i ustawionej na dzia lanie jako druga strefa tle- nowa, w którym sekwencyjnie dostarcza si e scieki i osady czynne do strefy oczyszczania, przy czym stref e przyjmuj ac a scieki ustawia si e na dzia lanie jako beztlenow a, znamienny tym, ze dostarczanie sekwencyjne realizuje si e tak, ze stref e b ed ac a uprzednio beztlenow a ustawia si e na dzia lanie jako drug a stref e tlenow a, pod- czas gdy pierwsza strefa tlenowa pozostaje ustawiona na dzia lanie jako pierwsza strefa tle- nowa. PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196794 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 338367 ^{(51) Int.Cl.}

C02F 3/12 (2006.01) C02F 3/30 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 11.02.2000 (54)

Sposób oczyszczania ścieków

(30) Pierwszeństwo: 11.02.1999,FR,9901624	(73) Uprawniony z patentu: DEMATHIEU ET BARD,Verdun,FR
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 14.08.2000 BUP 17/00	(72) Twórca(y) wynalazku: Philippe Bard,Metz,FR Jean Michelet,Marly,FR
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik: Teresa Kuczyńska, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

⁽⁵⁷⁾ 1. Sposób oczyszczania ścieków przez mieszanie z osadami czynnymi za pomocą instalacji zawierającej trzy strefy oczyszczania, strefy przyjmującej ścieki i ustawionej na działanie jako beztlenowa, strefy połączonej z tą strefą działającą jako beztlenowa i ustawionej na działanie jako pierwsza strefa tlenową oraz strefy połączonej z pierwszą strefą tlenową i z osadnikiem i ustawionej na dział anie jako druga strefa tlenowa, w którym sekwencyjnie dostarcza się ścieki i osady czynne do strefy oczyszczania, przy czym strefę przyjmującą ścieki ustawia się na działanie jako beztlenową, znamienny tym, że dostarczanie sekwencyjne realizuje się tak, że strefę będącą uprzednio beztlenową ustawia się na działanie jako drugą strefę tlenową, podczas gdy pierwsza strefa tlenowa pozostaje ustawiona na działanie jako pierwsza strefa tlenowa.

PL 196 794 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania ścieków, stosowany zwłaszcza w oczyszczalni wód ściekowych.

W znanych oczyszczalniach ścieki są najpierw poddawane wstępnemu oczyszczaniu polegającemu na eliminacji przedmiotów pływających, cząstek zawieszonych i częściowo węglowodorów i tł uszczów.

Następnie jest przeprowadzane biologiczne oczyszczanie ścieków dla wyeliminowania węgla zawartego w ściekach i usunięcia azotu i fosforu.

Zasada oczyszczania polega na tym, że ścieki stykają się z florą oczyszczającą. Instalacja oczyszczająca według klasycznej koncepcji, gdzie stosuje się nitryfikację i denitryfikację zawiera pierwszy zbiornik działający beztlenowe i drugi zbiornik działający przy dotlenieniu, który sam jest połączony z odstojnikiem.

Proces oczyszczania realizowany w takiej instalacji polega na wypełnieniu pierwszego zbiornika ściekami do oczyszczania. Aktywne bakterie osadu czynnego znajdujące się w zbiorniku, przetwarzają węgiel zawarty w ściekach pochłaniając tlen. Pierwszy zbiornik działa w procesie beztlenowym. Bakterie pobierają tlen z aktywnych azotanów osadu czynnego, co pozwala na uwolnienie azotu z azotanów w postaci gazowej. Ścieki są następnie przemieszczane do drugiego zbiornika, który jest napowietrzany. Azot amoniakalny zawarty w ściekach przekształca się w azotan za pomocą określonej flory bakteryjnej wymagającej podawania tlenu. Ścieki tak oczyszczone są następnie kierowane do osadnika, gdzie osady czynne w zawiesinie są oddzielane od czyszczonej wody.

Aby zapewnić działanie takiej instalacji jest konieczne wywołanie obiegu i zawrócenie części zawartości drugiego zbiornika zwanej cieczą zmieszaną oraz osadów do pierwszego zbiornika. Przemieszczanie cieczy zmieszanej powinno się odbywać przy dużej wydajności, co powoduje znaczny pobór energii. Ponadto, w przypadku takich instalacji jest niezbędne dla sprawnego oczyszczania i dla określonej wydajności czyszczonych ścieków, aby czas przebywania ścieków w każdym zbiorniku był stosunkowo długi, należy więc tu stosować zbiorniki o wielkich pojemnościach.

Dla poprawy sprawności zaproponowano zmieniać w sposób przerywany funkcję zbiornika beztlenowego i osadnika. Przy każdej zmianie jest jednak konieczne zatrzymywanie instalacji dla umożliwienia klarowania zbiornika, który ma działać jako beztlenowy.

Znany jest z dokumentu EP-A-363 718 proces polegający na zapewnieniu przemiany kołowej w strefie beztlenowej i dwóch strefach tlenowych, przy czym ostatnia strefa natleniania jest połączona z osadnikiem i staje się strefą beztlenową w następnym cyklu. Ten sposób jest korzystny, ponieważ pozwala na specjalizacje mikroorganizmów w każdej strefie oczyszczania i kontrolę czasu, podczas którego aktywne osady pozostają nieruchome w strefie osadzania. Ponadto strefa, która ma działać jako beztlenowa zawiera najwięcej azotanów, tak żeby pochłanianie węgla przez bakterie było ułatwione. Jednakże dla umożliwienia przejścia każdej ze stref do natleniania jest niezbędne wyposażenie wszystkich tych stref w urządzenie wtłaczające gaz i wykonanie odpowiedniego urządzenia sterującego, tak żeby umożliwić pełny nadzór instalacji

Celem wynalazku jest wykorzystanie zalet istniejących procesów, upraszczając jednocześnie działanie instalacji.

Sposób oczyszczania ścieków przez mieszanie z osadami czynnymi za pomocą instalacji zawierającej trzy strefy oczyszczania, strefy pierwszej przyjmującej ścieki i ustawionej na działanie jako beztlenowa, strefy połączonej ze strefą działającą jako beztlenowa i nastawionej na działanie jako pierwsza strefa tlenowa i strefy połączonej z pierwszą strefą tlenową i z osadnikiem i nastawionej na działanie jako druga strefa tlenowa, zawierający etapy sekwencyjnego dostarczania ścieków i osadów czynnych do strefy oczyszczania, przy czym strefa przyjmująca ścieki ustawiona jest na działanie jako beztlenowa, według wynalazku charakteryzuje się tym, że dostarczanie sekwencyjne realizuje się tak, że strefa będąca uprzednio beztlenową staje się drugą strefą tlenową, podczas gdy pierwsza strefa tlenowa pozostaje ustawiona na działanie jako pierwsza strefa tlenowa.

Strefę, do której dostarcza się ścieki, które mają być czyszczone, pozostawia się w spoczynku przez czas umożliwiający odgazowanie ścieków, które się w niej znajdują przed dostarczeniem ścieków.

Sposób zawiera etap odgazowania przed odesłaniem do osadnika.

W strefach działających przy natlenieniu gaz wtłacza się przy pobieraniu gazu bezpośrednio ponad linią wodną odpowiedniej strefy.

Podczas wtłaczania gazu odpowiednia strefa jest przykryta dachem.

PL 196 794 B1

Tak więc sterowanie strefami oczyszczania dokonuje się przez prostą zamianę strefy beztlenowej i drugiej strefy tlenowej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony widok z góry instalacji dla realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2 przedstawia częściowy widok perspektywiczny instalacji oczyszczającej, fig. 3 przedstawia częściowy widok przedziału oczyszczania instalacji, fig. 4 przedstawia widok przekroju zaworu, fig. 5a i 5b przedstawiają uproszczony schemat realizacji sposobu według wynalazku.

Sposób według wynalazku jest przeznaczony do oczyszczania ścieków, takich jak ścieki przemysłowe. Celem tego sposobu jest usuniecie azotu, węgla i fosforu zawartych w ściekach. Oczyszczanie dokonuje się przez mieszanie ścieków z osadami czynnymi, a następnie klarowanie dla oddzielenia oczyszczanych ścieków od osadów czynnych.

Przedstawiona na fig. 1 do 3 instalacja zawiera zbiornik 1 ograniczony ścianą cylindryczną 2 i dnem 33, a w środku zbiornika znajduje się odgazowywacz 3 ograniczony cylindryczną ścianą 4 współosiową ze ścianą 2.

Trzy ściany 5 biegną promieniowo pomiędzy ścianami 2 i 4, dla ograniczenia trzech przylegających do siebie przedziałów 6, 7 i 8. Przedziały 6, 7 i 8 są połączone ze sobą za pomocą zaworów 9 umieszczonych na ścianach 5 i z odgazowywaczem 3 za pomocą zaworów 10 umieszczonych na ścianie 4, dla ujścia do każdego przedziału.

Ściany 2, 4, 5 i dno 33 są tu wykonane z metalu lakierowanego i są montowane przez łączenie śrubami. Strefy połączeń między różnymi ścianami są uszczelniane pastą uszczelniającą. Zbiornik 1 mógłby również być wykonany z betonowych elementów prefabrykowanych, lub innych materiałów dostępnych na rynku.

Każdy przedział 6, 7, 8 zawiera urządzenie wtłaczające gaz oznaczone ogólnie jako 17 (patrz fig 3). Urządzenie wtłaczające zawiera kolektor wtłaczający 18 biegnący przy dnie odpowiedniego przedziału i połączony za pośrednictwem dmuchawy 19 z przewodem 21 pobierającym powietrze biegnącym na zewnątrz przedziału i z przewodem 21 pobierającym gaz, wychodzącym bezpośrednio nad poziomem 22 linii wodnej pokazującej maksymalny poziom ścieków znajdujących się w przedziale. Pobierające przewody 20 i 21 są połączone z dmuchawą 19 poprzez zawór 23, dla selektywnego łączenia dmuchawy 19 z pobierającym przewodem 20 lub z pobierającym przewodem 21. Przedziały mogą również posiadać system napowietrzania powierzchni i/lub mieszadło mechaniczne.

Każdy przedział zawiera tu dach 24, pod którym wychodzi przewód 21 pobierający gaz. Dach może być wykonany z materiału sztywnego lub w postaci plandeki i być zamontowany w sposób umożliwiający wymianę.

Instalacja zawiera ponadto osadnik 11 połączony z odgazowywaczem 3, poprzez kanał 12 tworzący z zaworami 10 obieg odprowadzania oczyszczonych ścieków do osadnika i z przedziałami 6, 7, 8 poprzez kanał 13 mający ujście w każdym z przedziałów za pośrednictwem zaworu 14, dla utworzenia obiegu dostarczania do przedziałów osadów czynnych.

Kanał 15 mający ujście w każdym przedziałów 6, 7, 8 poprzez zawory 16 łączy te przedziały z nie pokazanym zespoł em magazynowania i czyszczenia wstępnego ś cieków.

Struktura zaworów 16 jest taka sama jak struktura zaworów 14, która jest pokazana na fig. 4.

Zawory 14 zawierają korpus rurowy 25 ograniczający kanał wewnętrzny 26 o kołowym przekroju poprzecznym dołączony do kanału 13 za pomocą przewodu mocującego 27 biegnącego prostopadle do korpusu rurowego 25. Korpus rurowy 25 ma jeden otwarty koniec 28 wyznaczający otwór odpływowy i przeciwległy zamknięty koniec 29, na którym znajduje się siłownik sterujący 30 mający pręt 31 biegnący w kanale wewnętrznym 26. Na wolnym końcu pręta jest umieszczony korpus kulisty 32 wystający poza korpus rurowy 25. Korpus kulisty 32 jest wykonany na przykład z elastomeru i ma średnicę większą od średnicy otworu odpływowego wyznaczonego przez koniec 28 korpusu rurowego 25. Ruchy otwarcia i cofania pręta 31 powodują ustawienie korpusu kulistego 32 w dwóch skrajnych pozycjach, jedna to pozycja otwarcia, w której korpus kulisty 32 jest odsunięty od końca 28 dla otwarcia otworu wypływowego i pozycja zamknięcia (pokazana na fig. 4), w której korpus kulisty 32 przylega do końca 28 dla zamknięcia otworu wypływowego zaworu 14.

Struktura tego zaworu jest korzystna, ponieważ wykonany w ten sposób zawór zapewnia dokładne zamknięcie przewodu, na którym jest zamontowany, nawet jeśli materiały włókniste zaklinują się pomiędzy krawędzią końca 28 a korpusem kulistym 32 tworzącym element zamykający. Element zamykający może również być półkulisty lub mieć postać wypukłą podłużną. Element zamykający będzie więc umieszczony w taki sposób, że powierzchnia wypukła znajduje się naprzeciw końca 28.

PL 196 794 B1

Korpus rurowy 25 jest korzystnie tak zamontowany, że obraca się wokół przewodu mocującego 27. Umożliwia to łatwy dostęp do korpusu kulistego 32, na przykład dla wykonania jego oczyszczania.

Uruchomienie procesu według wynalazku będzie teraz opisane w odniesieniu do fig. 5.

W pierwszej fazie pokazanej na fig. 5a instalacja jest ustawiona w taki sposób, ż e przedział 6 pracuje w trybie beztlenowym, a przedziały 7 i 8 pracują w trybie tlenowym. W tym celu zawór 23 urządzenia wtłaczającego gaz do przedziału 6 jest tak ustawiony, aby pobierać gaz przewodem 21 umieszczonym nad poziomem 22 linii wody, aby wtłaczać ten gaz poprzez kolektor 18 przy dnie przedziału 6, a zawory 23 urzą dzenia wdmuchuj ą cego gaz do przedział ów 7 i 8 są tak ustawione, aby pobierać powietrze zewnętrzne poprzez przewód 20 dla wtłaczania go przy dnie tych przedziałów i tworzyć urządzenie napowietrzające.

Równolegle zawory 9 są ustawione dla zapewnienia przejścia, z jednej strony pomiędzy przedziałami 6 i 7, a z drugiej strony pomiędzy przedziałami 7 i 8, podczas gdy zawory 10 są ustawione w taki sposób, że tylko przedział 8 jest połączony z odgazowywaczem 3.

Ścieki do oczyszczania i osady czynne są wprowadzone przez kanały 15 i 13 do przedziału 6, gdzie są podawane odpowiednio poprzez zawory 14 i 16. Bakterie z osadów czynnych wprowadzone do przedziału pochłaniają więc węgiel ze ścieków i pobierają tlen z azotanów zawartych w osadach. Zawarty w nich azot uwalnia się w postaci gazowej i przepływa na powierzchnię ścieków, gdzie jego część jest chwytana przez przewód 21 dla wtłoczenia przy dnie przedziału 6. W ten sposób jest realizowane mieszanie ścieków z osadami. Unika się w ten sposób stosowania mieszadła mechanicznego, którego utrzymanie jest stosunkowo kosztowne.

Podczas wprowadzania oczyszczanych ścieków i osadów czynnych do przedziału 6, część ścieków oczyszczanych w przedziale 6 przechodzi do przedziału 7 poprzez odpowiedni zawór 9, część ścieków oczyszczanych w przedziale 7 przechodzi do przedziału 8 poprzez odpowiedni zawór 9, część ścieków oczyszczanych w przedziale 8 przechodzi do odgazowywacza 3 poprzez odpowiedni zawór 10, a cześć ścieków zawartych w odgazowywaczu 3 przechodzi do osadnika 11 przez kanał 12. Ten kaskadowy ruch jest kontynuowany tak, że oczyszczane ścieki są przelewane do przedziału 6 na skutek strat obciążenia w zaworach.

W przedziałach 7 i 8 pochłanianie węgla się kończy i azotany są odtwarzane w osadach czynnych poprzez działanie specjalnych bakterii wykorzystujących tlen z powietrza wtłoczonego przez urządzenie 17 przy dnie przedziału. Na wyjściu osadnika 11 oczyszczane ścieki nie zawierają już więcej węgla ani azotu, a osady czynne są odzyskiwane za pomocą urządzenia opróżniającego, nie pokazanego. Część odzyskanych osadów czynnych jest odprowadzana kanałem 13 do przedziału 6, dla odnowienia osadów czynnych w tym przedziale. Należy zauważyć, że osady czynne zawarte w osadniku dążą do beztlenowości, aby nie zakłócała działania beztlenowego w przedziale, do którego są wprowadzane.

W drugiej fazie (patrz fig. 5b), dział anie przy dotlenieniu przedziału 8 jest przerwane dla umoż liwienia odgazowania, później przedział 8 jest ustawiony na działanie beztlenowe, podczas gdy przedziały 6 i 7 są ustawione na działanie tlenowe. Ścieki do oczyszczania i osady czynne są wprowadzone do przedziału 8 przez kanały 15 i 13, a zawory 9 i 10 są ustawione dla określenia przepływu ścieków, wprowadzając je z przedziału 8 do przedziału 7, później do przedziału 6 do odgazowywacza 3 i na koniec do osadnika 11.

Sekwencja podawania polega więc na zmianie trybu pracy przedziału 6 i 8, podczas gdy tryb pracy przedziału 7 jest zawsze taki sam.

Przejście z jednej fazy do drugiej jest korzystnie sterowane w sposób automatyczny za pośrednictwem znanych czujników reakcji utleniania.

System jest całkowicie zautomatyzowany i sterowany zdalnie za pośrednictwem elementów zdalnego sterowania. Może również być sterowany ręcznie, gdzie czas trwania etapów jest rzędu jednej godziny.

Oczywiście wynalazek nie ogranicza się do przykładów opisanych powyżej, lecz obejmuje także wszystkie możliwe odmiany z równoważnymi elementami i zasadniczymi właściwościami.

Tak więc, mimo że instalacja została opisana jako zawierająca jeden zbiornik podzielony na trzy przedziały i jeden odgazowywacz, instalacja może również zawierać oddzielne trzy zbiorniki i odgazowywacz, może również zawierać jeden zbiornik podzielony ścianami na różną liczbę przedziałów (ale co najmniej równa trzy).

Ponadto układ podawania ścieków i układ podawania osadów czynnych mogą obsługiwać tylko przedziały 6 i 8. Przedział 7 może w tym przypadku być wyposażony w urządzenie wtłaczające gaz

PL 196 794 B1 pracujące tylko w trybie tlenowym. Jednakże instalacja zawierająca takie same układy podawania ścieków i gazu dla trzech przedziałów przedstawia taką korzyść, że umożliwia działanie w trybie awaryjnym, w którym pracują tylko dwa przedziały i pracują przemiennie w trybie beztlenowym i dotlenionym, co pozwala na wykonanie reperacji lub obsługi trzeciego przedziału.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oczyszczania ścieków przez mieszanie z osadami czynnymi za pomocą instalacji zawierającej trzy strefy oczyszczania, strefy przyjmującej ścieki i ustawionej na działanie jako beztlenowa, strefy połączonej z tą strefą działającą jako beztlenowa i ustawionej na działanie jako pierwsza strefa tlenowa oraz strefy połączonej z pierwszą strefą tlenową i z osadnikiem i ustawionej na działanie jako druga strefa tlenowa, w którym sekwencyjnie dostarcza się ścieki i osady czynne do strefy oczyszczania, przy czym strefę przyjmującą ścieki ustawia się na działanie jako beztlenową, znamienny tym, że dostarczanie sekwencyjne realizuje się tak, że strefę będącą uprzednio beztlenową ustawia się na działanie jako drugą strefę tlenową, podczas gdy pierwsza strefa tlenowa pozostaje ustawiona na działanie jako pierwsza strefa tlenowa.
2. 2. Sposób oczyszczania według zastrz. 1, znamienny tym, że strefę, do której dostarcza się ścieki, które mają być czyszczone, pozostawia się w spoczynku przez czas umożliwiający odgazowanie ścieków, które się w niej znajdują przed dostarczeniem ścieków.
3. 3. Sposób oczyszczania według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera etap odgazowania przed odesłaniem do osadnika.
4. 4. Sposób oczyszczania według zastrz. 3, znamienny tym, że w strefach działających przy natlenieniu gaz wtłacza się przy pobieraniu gazu bezpośrednio ponad linią wodną odpowiedniej strefy.
5. 5. Sposób oczyszczania według zastrz. 3, znamienny tym, że podczas wtłaczania gazu odpowiednia strefa jest przykryta dachem (24).