PL198652B1 - Urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do biologicznego oczyszczania scieków w postaci cylindrycznego zbiornika zawieraj acego komory beztle- now a, tlenowa z dyfuzorem powietrza, sedymentacji oraz przewody recyrkulacyjne, znamienne tym, ze zbiornik (Z) przedzielony jest glówn a uko sna scian a (S) lacz ac a si e szczelnie z jego dnem i obu- dow a na dwie oddzielne cz esci, z których wi eksza rozszerza si e ku do lowi, zawiera na dnie dyfuzor powietrza (D) i tworzy komor e tlenow a (KT), a w drugiej, mniejszej czesci zbiornika (Z), stanowi a- cej komor e beztlenow a (KB), pomi edzy g lówn a uko sna scian a (S) a obudow a zbiornika znajduj a si e dwie scianki (S1, S2) nie si egaj a- ce dna zbiornika i po laczone od do lu trzeci a sciank a (S3), tworz ace wydzielon a komor e sedymentacji (KS), przy czym po jednej stronie komory sedymentacji (KS) powy zej jej dna, pomi edzy sciank a (S1) tej komory, g lówn a uko sna scian a (S) i obudow a zbiornika (Z) znajduje si e pozioma przegroda z otworami (C) tworz aca komor e cedzenia (KC), a nad ni a w obudowie zbiornika (Z) znajduje si e otwór wlotowy scieków (OS), natomiast w obszarze komory sedy- mentacji (KS), w obudowie zbiornika znajduje si e otwór wylotowy czystej wody (OW), a po drugiej stronie komory sedymentacji (KS) w górnej cz esci g lównej uko snej sciany (S) znajduje si e pierwszy otwór przep lywowy (O1), natomiast w jej czesci srodkowej, nad dnem komory sedymentacji (KS) znajduje si e drugi otwór przep ly- wowy (O2) otoczony od strony komory tlenowej (KT) sciank a kie- szeni kieruj acej (KK), a ponadto w zbiorniku (Z) znajduj a si e trzy przewody recyrkulacyjne (R1, R2, R3), przy czym wlot drugiego z nich (R2) znajduje si e na dnie komory sedymentacji (KS), wlot trzeciego (R3) znajduje si e w górnej cz esci tej komory na poziomie otworu wylotowego czystej wody (OW), ……………………………… PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków do zastosowania jako oczyszczalnia przydomowa. Przeznaczone jest ono zwłaszcza do odbioru i oczyszczania ścieków z małych obiektów, takich jak: domki jedno- i wielorodzinne, rekreacyjne, hotele, zajazdy, motele, stacje benzynowe, małe firmy, szczególnie w zakresie od 5 do 50 mieszkańców.

Znane są różnego rodzaju urządzenia służące do biologicznego oczyszczania ścieków, których najbardziej typowymi, podstawowymi elementami są oddzielne komory cedzenia ścieków, a następnie ich aktywacji beztlenowej i tlenowej, gdzie odbywa się rozkład biologiczny oraz komora sedymentacji, gdzie następuje filtracja i oddzielenie czystej wody. Komory te połączone są ze sobą kolejno bezpośrednimi przelewami lub dodatkowymi specjalnymi elementami łączącymi, przy czym wejściem jest zawsze dopływ surowych ścieków, a wyjściem odpływ czystej wody. Dla poprawy skuteczności procesów oczyszczania, pomiędzy różnymi komorami tworzone są połączenia recyrkulacyjne, przez które przy pomocy czynnika zewnętrznego wymuszany jest przepływ w kierunku przeciwnym do głównego przepływu od wejścia do wyjścia.

Znane z polskiego opisu patentowego nr 174456 urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków ma postać zbiornika o kształcie cylindrycznym lub wielokątnym, w którym koncentrycznie lub mimośrodowo usytuowana jest wydzielona część stanowiąca komorę sedymentacji, tj. oddzielania wody od osadu czynnego. Ma ona kształt ściętego stożka lub ostrosłupa z ewentualną cylindryczną dolną częścią. Pozostała otaczająca przestrzeń tworzy komorę aktywacji, w której umieszczone jest urządzenie napowietrzające, przy czym w jednym z wariantów komora ta podzielona jest na dwie części - tlenową i beztlenową. W obszarze dopływu ścieków wewnątrz zbiornika wydzielona jest studzienka do wychwytywania grubych zanieczyszczeń tworząca komorę cedzenia. W urządzeniu tym połączenie między komorą aktywacji beztlenowej i komorą aktywacji tlenowej, gdy są one oddzielnymi przestrzeniami, znajduje się w dolnej części tych komór i zrealizowane jest w postaci otworu przy dnie zbiornika. Z dna strefy oddzielania wyprowadzony jest przewód recyrkulacyjny, którego wylot znajduje się w górnej części obszaru studzienki do wychwytywania grubych zanieczyszczeń. Natomiast na powierzchni komory oddzielania umieszczona jest pułapka pływającego osadu, która ma wylot w strefie aktywacji beztlenowej. W obszarze oddzielania znajduje się ponadto pływające urządzenie do odprowadzania oczyszczonej wody. Ponadto w innych wariantach znane urządzenia do biologicznego oczyszczania ścieków wyposażone są w szereg innych elementów, takich jak dodatkowe ścianki, przegrody, rury odprowadzające osad oraz mieszadła mechaniczne z kołami łopatkowymi itp.

Urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków według wynalazku, w postaci cylindrycznego zbiornika zawierającego komory beztlenową, tlenowa z dyfuzorem powietrza, sedymentacji oraz przewody recyrkulacyjne charakteryzuje się tym, że zbiornik przedzielony jest główną ukośną ścianą łączącą się szczelnie z jego dnem i obudową na dwie oddzielne części. Większa z tych części rozszerza się ku dołowi, zawiera na dnie dyfuzor powietrza i tworzy komorę tlenową. W drugiej, mniejszej części zbiornika, stanowiącej komorę beztlenową pomiędzy główną ukośną ścianą a obudową zbiornika znajdują się dwie ścianki nie sięgające dna zbiornika i połączone od dołu trzecią ścianką, tworzące wydzieloną komorę sedymentacji. W zbiorniku, po jednej stronie komory sedymentacji, powyżej jej dna, pomiędzy ścianką tej komory, główną ukośną ścianą i obudową zbiornika znajduje się pozioma przegroda z otworami tworząca komorę cedzenia, a nad nią w obudowie zbiornika znajduje się otwór wlotowy ścieków. W obszarze komory sedymentacji, w obudowie zbiornika znajduje się otwór wylotowy czystej wody, a po drugiej stronie komory sedymentacji, w górnej części głównej ukośnej ściany znajduje się pierwszy otwór przepływowy, natomiast w jej części środkowej, nad dnem komory sedymentacji znajduje się drugi otwór przepływowy, otoczony od strony komory tlenowej ścianką kieszeni kierującej. Ponadto w zbiorniku znajdują się trzy przewody recyrkulacyjne. Wlot drugiego z nich znajduje się na dnie komory sedymentacji, wlot trzeciego znajduje się w górnej części tej komory na poziomie otworu wylotowego czystej wody, a wyloty drugiego i trzeciego przewodu recyrkulacyjnego znajdują się w obszarze komory tlenowej powyżej poziomu ścieków. Wlot pierwszego przewodu recyrkulacyjnego znajduje się przy dnie komory tlenowej, a jego wylot w komorze cedzenia powyżej poziomu ścieków.

Korzystnie jest, gdy otwór wylotowy czystej wody usytuowany jest poniżej otworu wlotowego ścieków.

Korzystnie jest również, gdy ścianka komory sedymentacji od strony otworu wlotowego ścieków jest pionowa, a druga, przeciwległa do niej ścianka przebiega ukośnie zmniejszając przekrój tej komory w kierunku jej dna, którego ścianka jest równoległa do dna zbiornika.

PL 198 652 B1

Najkorzystniejsze jest nachylenie ukośnej ścianki komory sedymentacji pod kątem 15°-45°.

Szczególnie korzystną postać urządzenia uzyskuje się, gdy w górnej części zbiornika zamocowany jest do niego rozdzielacz powietrza mający sześć oddzielnych przewodów wyjściowych, z których dwa mają wyloty na dnie zbiornika odpowiednio pod poziomą przegrodą z otworami i pod komorą sedymentacji, a pozostałe cztery przewody dołączone są odpowiednio do dyfuzora powietrza oraz trzech przewodów recyrkulacyjnych.

Najlepiej jest, gdy dyfuzor powietrza ma kształt rurowy i usytuowany jest przy głównej ukośnej ścianie równolegle do niej.

Najlepszy przepływ uzyskuje się, gdy główna ukośna ściana nachylona jest pod kątem 10° - 30°.

Wyloty wszystkich przewodów recyrkulacyjnych znajdują się nad poziomem maksymalnego wypełnienia zbiornika.

Korzystnie jest ze względów konstrukcyjnych, gdy drugi otwór przepływowy w głównej ukośnej ścianie ma średnicę większą od średnicy drugiego przewodu recyrkulacyjnego, który przechodzi przez ten otwór, a pozostałe przewody recyrkulacyjne przeprowadzone są przez dodatkowe otwory o średnicy dopasowanej do średnicy tych przewodów, w głównej ukośnej ścianie.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest wysoka efektywność działania, spełnianie wysokich wymogów i parametrów jakościowych procesu oczyszczania przy jednoczesnej prostocie konstrukcji i niskich kosztach eksploatacji. Ujawnia się to szczególnie w zakresie 1 - 60 m³ ścieków na dobę.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie zilustrowanym rysunkiem, na którym fig.1 przedstawia widok z góry urządzenia do biologicznego oczyszczania ścieków, fig. 2 - widok urządzenia w przekroju A-A, fig. 3 - widok urządzenia w przekroju B-B, a fig. 4 - widok urządzenia w przekroju X-X.

Urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków w przykładowym wykonaniu ma postać zbiornika Z w kształcie cylindra wykonanego z polietylenu i posadowionego na podłożu betonowym B. Zbiornik Z przedzielony jest na dwie części różnej wielkości główną ukośną ścianą S odchyloną od pionu pod kątem 15° i połączoną szczelnie z dnem zbiornika Z. Ściana ta usytuowana jest w taki sposób, że oddzielona nią większa część zbiornika rozszerza się ku dołowi. Część ta stanowi komorę tlenową KT. W środku drugiej, mniejszej części zbiornika, która stanowi komorę beztlenową KB, wydzielona jest przestrzeń stanowiąca komorę sedymentacji KS. Komora ta ograniczona jest dwoma ściankami S1, S2 usytuowanymi pomiędzy obudową zbiornika Z i główną ukośną ścianą S, nie sięgającymi do dna zbiornika. Jedna z tych ścianek S1 jest pionowa, a druga S2 nachylona pod kątem 30° w taki sposób, że przestrzeń między nimi zwęża się ku dołowi. Na dole między tymi ściankami, połączona z nimi szczelnie, znajduje się trzecia ścianka S3 równoległa do dna zbiornika Z. Pozostałymi ściankami komory sedymentacji KS są fragment ściany obudowy zbiornika i fragment głównej ukośnej ściany. W zbiorniku Z, po jednej stronie komory sedymentacji KS, powyżej jej dna, pomiędzy jej ścianką pionową S1, główną ścianą ukośną S i obudową usytuowana jest pozioma przegroda z otworami C w postaci sztywnej siatki, ponad którą w obudowie znajduje się okrągły otwór wlotowy ścieków OS. a przestrzeń ponad siatką tworzy komorę cedzenia KC. W obudowie zbiornika w obrębie komory sedymentacji KS znajduje się okrągły otwór wylotowy wody OW usytuowany nieco poniżej otworu wlotowego ścieków OS. W głównej ukośnej ścianie S są ponadto dwa otwory przepływowe O1, O2 - pierwszy okrągły otwór przepływowy O1 znajduje się pomiędzy ukośną ścianką S2 komory sedymentacji KS a obudową, na wysokości górnego, maksymalnego poziomu wypełnienia zbiornika, a drugi otwór przepływowy O2 usytuowany jest w obrębie komory sedymentacji KS, tuż nad dnem tej komory. Ten drugi otwór O2 otoczony jest ukośną ścianką odchyloną ku górze i tworzącą nałożoną na ten otwór kieszeń kierującą KK. W komorze tlenowej KT do dna zbiornika przymocowany jest rurowy dyfuzor powietrza D usytuowany równolegle do głównej ukośnej ściany S. Przez główną ukośną ścianę S przeprowadzone są trzy giętkie rurowe przewody recyrkulacyjne R1, R2, R3. Wlot drugiego z nich R2 znajduje się nad dnem komory sedymentacji KS, przy czym przechodzi on przez drugi otwór przepływowy O2, który ma średnicę większą od tego przewodu oraz przez ściankę kieszeni kierującej KK, a jego wylot znajduje się w górnej części komory tlenowej KT nad poziomem wypełnienia zbiornika. Wlot trzeciego przewodu recyrkulacyjnego R3 znajduje się pośrodku komory sedymentacji KS na poziomie otworu wylotowego wody OW, tuż pod powierzchnią wody wypełniającej komorę, a jego wylot - również w górnej części komory tlenowej KT. Wlot pierwszego przewodu recyrkulacyjnego R1 znajduje się nad dnem komory tlenowej KT, a jego wylot w komorze cedzenia KC nad przegrodą z otworami C. Przejście pierwszego i trzeciego przewodu recyrkulacyjnego R1, R3 przez główną ukośną ścianę S jest szczelne. W górnej części zbiornika Z ponad poziomem jego maksymalnego

PL 198 652 B1 wypełnienia zamocowany jest rozdzielacz powietrza RP połączony ze sprężarką membranową MS umieszczoną na polietylenowej pokrywie P przykrywającej zbiornik. Rozdzielacz ma sześć oddzielnych przewodów wyjściowych zaopatrzonych w zawory. Dwa z nich mają wyloty nad dnem komory beztlenowej KB - jeden pod cedzącą przegrodą z otworami C, a drugi pod komorą sedymentacji KS. Pozostałe przewody wyjściowe rozdzielacza dołączone są odpowiednio do dyfuzora powietrza D oraz każdego z trzech rurowych przewodów recyrkulacyjnych R1, R2, R3.

Surowe ścieki wpływają do wnętrza urządzenia w obszarze komory cedzenia KC, przez otwór wlotowy ścieków OS i spadają na sito, którym jest przegroda z otworami C, na której zatrzymują się, tzn. są odcedzane, nierozkładalne części stałe ścieków, tzw. skratki. Równocześnie umieszczony pod tą przegrodą wylot sprężonego powietrza z jednego z przewodów rozdzielacza powietrza RP powoduje rozbicie większych, grubszych części zanieczyszczeń. Z komory cedzenia KC ścieki przepływają do komory beztlenowej KB pod dnem komory sedymentacji KS. W tej części następuje zmieszanie ścieków surowych ze ściekami aktywnymi i wstępny rozkład ścieków, denitryfikacja, w warunkach beztlenowych. Mieszanie i przepływ w tej części zbiornika wspomagane jest słabym strumieniem powietrza z wylotu drugiego przewodu rozdzielacza powietrza RP, a także nachyleniem ścianki komory sedymentacji KS. Dopływ aktywnych ścieków niezbędnych do procesu denitryfikacji odbywa się przez pierwszy przewód recyrkulacyjny R1, którym następuje przepływ osadu czynnego wymuszony przez pompę mamutową, z dna komory tlenowej KT do komory cedzenia KG. Z komory beztlenowej KB mieszanina aktywna odcieka przez pierwszy otwór przepływowy O1 w głównej ukośnej ścianie S do komory tlenowej KT. W komorze tej następuje intensywne natlenianie ścieków poprzez ich napowietrzanie z umieszczonego na jej dnie rurowego dyfuzora powietrza D. Z tej części zbiornika mieszanina aktywna przechodzi przez drugi otwór przepływowy O2 do dolnej części komory sedymentacji KS. Przeciekanie przez ten otwór będącej w ciągłym ruchu w komorze aktywacji tlenowej mieszaniny ułatwia kieszeń kierująca KK. W komorze sedymentacji KS następuje uspokojenie mieszaniny, obniżenie tempa reakcji, utrzymuje się natomiast filtracyjne złoże fluidalne zbudowane z zawieszonego osadu czynnego. W komorze tej następuje proces sedymentacji, tj. oddzielania osadu czynnego, który opada na dno, a czysta woda unosi się do góry i odpływa przez otwór wylotowy wody OW w obudowie zbiornika Z. Z powierzchni w komorze sedymentacji KS co pewien czas zasysane są cząstki zgrubne nie rozłożone w procesach biologicznych zachodzących w komorach aktywacji i przerzucane są one trzecim przewodem recyrkulacyjnym R3 z powrotem do komory tlenowej KT. Odbywa się to poprzez ręcznie lub automatycznie sterowane otwieranie zaworu na przewodzie wyjściowym z rozdzielacza powietrza dołączonym do tego przewodu recyrkulacyjnego R3. Natomiast zbierający się w komorze sedymentacji KS osad czynny zasysany jest z jej dna końcówką ssącą pompy mamutowej i drugim przewodem recyrkulacyjnym R2 wprowadzany także do komory tlenowej KT.

Procesy w tym zintegrowanym urządzeniu do biologicznej obróbki ścieków zachodzą cyklicznie, powtarzając się wraz z dopływem nowych, surowych ścieków, co powoduje podniesienie się poziomu cieczy w zbiorniku, przeciek między komorą aktywacji beztlenowej KB i komorą aktywacji tlenowej KT, wypływ czystej wody z komory sedymentacji KS i wyrównanie poziomu we wszystkich komorach.

W urządzeniu o przedstawionej konstrukcji następuje długotrwała aktywacja ze ścisłą stabilizacją osadu, w wyniku czego efekt oczyszczania ścieków kształtuje się w granicach 90 - 98%. Otrzymana na wyjściu woda może być odprowadzana bezpośrednio do odbiornika takiego jak staw, rzeka lub do dodatkowego zbiornika z przeznaczeniem np. do podlewania, albo do rozsączenia drenarskiego. Oddzielony zbyteczny osad powstały w procesie oczyszczania jest biologicznie stabilizowany powietrzem, nie podlega dalszemu rozkładowi biologicznemu i może być wykorzystany jako nawóz gruntowy. Nadmiar tego osadu jest co kilka miesięcy usuwany ze zbiornika poprzez wypompowanie przy użyciu pompy asenizacyjnej.

W przykładowych wykonaniach wymiary i parametry urządzenia są następujące: dla obciążenia RLM (równoważna liczba mieszkańców) = 4-6 i przepływu dobowego 0,6-0,9 m³/d zbiornik ma wysokość 1,55 m, średnicę 1,25 m, wagę 135 kg, a zainstalowana moc wynosi 60 W. Jakość oczyszczania w urządzeniu według wynalazku ilustrują następujące dane:

ścieki surowe ścieki oczyszczone norma

BZT₅ 780 mgO₂/l 2,8 mgO₂/l do 30 zawiesina 2956 mg/l < 10 mg/l do 50

Wynalazek zapewnia samoregulacyjny przebieg procesu oczyszczania opartego na technologii niskoobciążonego osadu czynnego z przedłużonym czasem napowietrzania i z wykorzystaniem filtracji na zawieszonym osadzie czynnym.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków w postaci cylindrycznego zbiornika zawierającego komory beztlenową, tlenowa z dyfuzorem powietrza, sedymentacji oraz przewody recyrkulacyjne, znamienne tym, ze zbiornik (Z) przedzielony jest główną ukośną ścianą (S) łączącą się szczelnie z jego dnem i obudową na dwie oddzielne części, z których większa rozszerza się ku dołowi, zawiera na dnie dyfuzor powietrza (D) i tworzy komorę tlenową (KT), a w drugiej, mniejszej części zbiornika (Z), stanowiącej komorę beztlenową (KB), pomiędzy główną ukośną ścianą (S) a obudową zbiornika znajdują się dwie ścianki (S1, S2) nie sięgające dna zbiornika i połączone od dołu trzecią ścianką (S3), tworzące wydzieloną komorę sedymentacji (KS), przy czym po jednej stronie komory sedymentacji (KS) powyżej jej dna, pomiędzy ścianką (S1) tej komory, główną ukośną ścianą (S) i obudową zbiornika (Z) znajduje się pozioma przegroda z otworami (C) tworząca komorę cedzenia (KC), a nad nią w obudowie zbiornika (Z) znajduje się otwór wlotowy ścieków (OS), natomiast w obszarze komory sedymentacji (KS), w obudowie zbiornika znajduje się otwór wylotowy czystej wody (OW), a po drugiej stronie komory sedymentacji (KS) w górnej części głównej ukośnej ściany (S) znajduje się pierwszy otwór przepływowy (O1), natomiast w jej części środkowej, nad dnem komory sedymentacji (KS) znajduje się drugi otwór przepływowy (O2) otoczony od strony komory tlenowej (KT) ścianką kieszeni kierującej (KK), a ponadto w zbiorniku (Z) znajdują się trzy przewody recyrkulacyjne (R1, R2, R3), przy czym wlot drugiego z nich (R2) znajduje się na dnie komory sedymentacji (KS), wlot trzeciego (R3) znajduje się w górnej części tej komory na poziomie otworu wylotowego czystej wody (OW), a wyloty drugiego i trzeciego przewodu recyrkulacyjnego (R2, R3) znajdują się w obszarze komory tlenowej (KT) powyżej poziomu ścieków, natomiast wlot pierwszego przewodu recyrkulacyjnego (R1) znajduje się przy dnie komory tlenowej (KT), a jego wylot w komorze cedzenia (KC) powyżej poziomu ścieków.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że otwór wylotowy czystej wody (OW) usytuowany jest poniżej otworu wlotowego ścieków (OS).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że ścianka (S1) komory sedymentacji od strony otworu wlotowego ścieków (OS) jest pionowa, a druga, przeciwległa do niej ścianka (S2) przebiega ukośnie zmniejszając przekrój tej komory w kierunku jej dna, którego ścianka (S3) jest równoległa do dna zbiornika (Z).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że ukośna ścianka (S2) komory sedymentacji (KS) jest nachylona pod katem 15° - 45°.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że w górnej części zbiornika (Z) zamocowany jest do niego rozdzielacz powietrza (RP) mający sześć oddzielnych przewodów wyjściowych, z których dwa mają wyloty na dnie zbiornika (Z) odpowiednio pod poziomą przegrodą z otworami (C) i pod komorą sedymentacji (KS), a pozostałe cztery przewody dołączone są odpowiednio do dyfuzora powietrza (D) oraz trzech przewodów recyrkulacyjnych (R1, R2, R3).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że dyfuzor powietrza (D) ma kształt rurowy i usytuowany jest przy głównej ukośnej ścianie (S) równolegle do niej.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że główna ukośna ściana (S) nachylona jest pod kątem 10° - 30°.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że wyloty wszystkich przewodów recyrkulacyjnych (R1, R2, R3) znajdują się nad poziomem maksymalnego wypełnienia zbiornika.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że drugi otwór przepływowy (O2) w głównej ukośnej ścianie (S) ma średnicę większą od średnicy drugiego przewodu recyrkulacyjnego (R2), który przechodzi przez ten otwór, a pozostałe przewody recyrkulacyjne (R1, R3) przeprowadzone są przez dodatkowe otwory o średnicy dopasowanej do średnicy tych przewodów, w głównej ukośnej ścianie.