PL73280Y1 - Instalacja do usuwania siarczanów i metali ciężkich ze ścieków przemysłowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest instalacja do usuwania siarczanów i metali ciężkich ze ścieków przemysłowych zawierająca zbiorniki połączone hydraulicznie, szeregowo za pomocą przewodów rurowych i pomp. Zbiorniki stanowią reaktor chemiczny (1), osadnik przepływowy (2) reaktor pośredni (3), główny bioreaktor (4) typu UASB, dodatkowy bioreaktor (5) typu UASB, osadnik końcowy (6) i reaktor napowietrzający (7). Reaktor chemiczny (1) zawiera króciec rurowy (1d) doprowadzania ścieków oraz trzy króćce rurowe z zamontowanymi pompami (1a, 1b, 1c) dozowania odczynników chemicznych. Reaktor chemiczny (1) jest połączony z osadnikiem przepływowym (2) za pośrednictwem przewodu rurowego (13) z zamontowaną w nim pompą (14), rozciągającego się od dna reaktora chemicznego (1) do górnego obszaru osadnika przepływowego (2), który jest z kolei połączony z reaktorem pośrednim (3) za pośrednictwem przewodu rurowego (15) rozciągającego się pomiędzy górnym obszarem osadnika przepływowego (2) i górnym obszarem reaktora pośredniego (3). Reaktor pośredni (3) jest połączony z głównym bioreaktorem (4) za pośrednictwem przewodu rurowego (17) z zamontowaną w nim pompą (18), rozciągającego się od dolnego obszaru reaktora pośredniego (3) do dolnego obszaru głównego bioreaktora (4). Główny bioreaktor (4) jest połączony z dodatkowym bioreaktorem (5) typu UASB za pośrednictwem przewodu rurowego (21) rozciągającego się pomiędzy górnym obszarem głównego bioreaktora (4) i dolnym obszarem dodatkowego bioreaktora (5), który z kolei jest połączony z osadnikiem końcowym (6) za pośrednictwem przewodu rurowego (22) rozciągającego się pomiędzy górnym obszarem dodatkowego bioreaktora (5) i górnym obszarem osadnika końcowego (6). Osadnik końcowy (6) jest połączony jego górnym obszarem z reaktorem napowietrzającym (7) za pośrednictwem przewodu rurowego (23). Dna osadnika przepływowego (2), reaktora pośredniego (3) oraz głównego i dodatkowego bioreaktora (4, 5) są połączone odpowiednio za pomocą przewodów rurowych (29, 28, 27, 26) z przewodem rurowym (30) usuwania osadu, w którym usytuowana jest pompa (31). Dno osadnika końcowego (6) jest połączone z obszarem górnym reaktora pośredniego (3) za pośrednictwem przewodu rurowego (24) i usytuowanej w nim pompy (25). Stosunek objętości pomiędzy głównym bioreaktorem (4) i dodatkowym bioreaktorem (5) wynosi 2:1, natomiast stosunek objętości pomiędzy reaktorem napowietrzającym (7) i głównym bioreaktorem (4) wynosi 1:1,9.

Description

Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest instalacja do oczyszczania scieków przemyslowych i odpa- dów cieklych zawierajacych siarczany i metale ciezkie. Dostepne w stanie techniki technologie czy instalacje oferujace zarówno redukcje siarczanów jak i metali ciezkich opieraja sie glównie na procesach chemicznych. Polegaja one na stracaniu trudno rozpuszczalnych wodorotlenków metali i siarczanu wapnia za pomoca odczynników chemicznych (prze- waznie mleka wapiennego i siarczanu zelaza). Metody te generuja bardzo duze ilosci niebezpiecznych osadów zawierajacych metale ciezkie i zazwyczaj nie pozwalaja na efektywna redukcje siarczanów. Z kolei, dostepne na rynku instalacje bazujace na metodach biologicznej redukcji siarczanów nie po- zwalaja na wysoka efektywnosc usuwania siarczanów, sa wrazliwe na zawartosc metali ciezkich oraz, ze wzgledu na kubature instalacji, wymagaja duzych powierzchni. Celem niniejszego rozwiazania jest zastosowanie odpowiedniej kolejnosci zbiorników, ich ksztaltu, objetosci, proporcji pomiedzy poszczególnymi elementami, sposobu polaczenia, co w efekcie pozwala na skrócenie czasu zatrzymania w instalacji i efektywna utylizacje odcieków przemyslowych zawierajacych siarczany i metale ciezkie. Instalacja do usuwania siarczanów i metali ciezkich ze scieków przemyslowych, wedlug wzoru uzytkowego, zawierajaca zbiorniki polaczone hydraulicznie, szeregowo za pomoca przewodów ruro- wych i pomp, charakteryzuje sie tym, ze zbiorniki stanowia reaktor chemiczny, osadnik przeplywowy, reaktor posredni, glówny bioreaktor typu UASB, dodatkowy bioreaktor typu UASB, osadnik koncowy i reaktor napowietrzajacy, przy czym reaktor chemiczny zawiera króciec rurowy doprowadzania scieków oraz trzy krócce rurowe z zamontowanymi pompami dozowania odczynników chemicznych, oraz reaktor chemiczny jest polaczony z osadnikiem przeplywowym za posrednictwem przewodu rurowego z za- montowana w nim pompa, rozciagajacego sie od dna reaktora chemicznego do górnego obszaru osad- nika przeplywowego, który jest z kolei polaczony z reaktorem posrednim za posrednictwem przewodu rurowego rozciagajacego sie pomiedzy górnym obszarem osadnika przeplywowego i górnym obszarem reaktora posredniego, zas reaktor posredni jest polaczony z glównym bioreaktorem za posrednictwem przewodu rurowego z zamontowana w nim pompa, rozciagajacego sie od dolnego obszaru reaktora posredniego do dolnego obszaru glównego bioreaktora, a glówny bioreaktor jest polaczony z dodatko- wym bioreaktorem typu UASB za posrednictwem przewodu rurowego rozciagajacego sie pomiedzy gór- nym obszarem glównego bioreaktora i dolnym obszarem dodatkowego bioreaktora, który z kolei jest polaczony z osadnikiem koncowym za posrednictwem przewodu rurowego rozciagajacego sie pomie- dzy górnym obszarem dodatkowego bioreaktora i górnym obszarem osadnika koncowego, zas osadnik koncowy jest polaczony jego górnym obszarem z reaktorem napowietrzajacym za posrednictwem prze- wodu rurowego, przy czym dna osadnika przeplywowego, reaktora posredniego oraz glównego i dodat- kowego bioreaktora sa polaczone odpowiednio za pomoca przewodów rurowych z przewodem rurowym usuwania osadu, w którym usytuowana jest pompa, a dno osadnika koncowego jest polaczone z ob- szarem górnym reaktora posredniego za posrednictwem przewodu rurowego i usytuowanej w nim pompy, przy czym stosunek objetosci pomiedzy glównym bioreaktorem i dodatkowym bioreaktorem wy- nosi 2 : 1, natomiast stosunek objetosci pomiedzy reaktorem napowietrzajacym i glównym bioreaktorem wynosi 1 : 1,9. Stosunek objetosci pomiedzy reaktorem posrednim i glównym bioreaktorem wynosi 1,583. Wewnatrz reaktora chemicznego usytuowane jest mieszadlo, czujnik pH oraz czujnik poziomu cieczy. Glówny bioreaktor zawiera uklad grzewczy przystosowany do zapewniania stalej temperatury procesu. Górne obszary glównego i dodatkowego bioreaktora sa polaczone z przewodem rurowym odpro- wadzania gazu. Rozwiazanie wedlug wzoru uzytkowego eliminuje wiekszosc wad obecnie stosowanych techno- logii. Jest to innowacyjne polaczenie procesów fizyko-chemicznych z procesami biologicznymi w celu redukcji siarczanów oraz usuwania metali ciezkich z odcieków przemyslowych i odpadów cieklych. Pro- porcje pomiedzy poszczególnymi zbiornikami i reaktorami oraz ich kolejnosc ulozenia pozwalaja na oczyszczanie z radykalnie mniejsza iloscia powstajacych odpadów w stosunku do klasycznych instalacji chemicznych oraz duzo mniejsze zuzycie odczynników chemicznych wykorzystywanych w procesie oczyszczania, jak równiez na skuteczne pozbywanie sie nadmiaru materii organicznej, która nie zostala zutylizowana przez bakterie redukujace siarczany. Dzieki zastosowaniu przedstawionej kombinacji3 zbiorników, reaktorów i osadników mozliwe jest skrócenie czasu zatrzymania oczyszczanych scieków do 48 godzin, co pozwala na stosunkowo niewielkich rozmiarów instalacje. Kompaktowa konstrukcja instalacji pozwala na zmniejszenie powierzchni zabudowy w porównaniu do klasycznych rozwiazan bio- logicznych. Elementy instalacji wedlug wzoru moga byc umieszczone w kontenerze 40’HC (o wymiarach 12192 - 2438 - 2896 mm), dzieki czemu instalacja moze miec charakter mobilny. Instalacja pozwala na oczyszczanie odcieków o róznym pH (od silnie kwasnych – pH 0,5 do zasadowych – pH 12,00) i obcia- zeniu metalami ciezkimi i siarczanami. Instalacja wedlug wzoru uzytkowego moze byc zastosowana do róznorodnych odcieków zawierajacych zarówno same siarczany (np. zuzyty elektrolit z akumulatorów olowiowych), siarczany i metale ciezkie (np. odcieki hydrometalurgiczne pochodzace z recyklingu baterii czy kwasne wody kopalniane), a takze siarczany, metale ciezkie i zwiazki organiczne (np. odcieki ze skladowisk odpadów niebezpiecznych). Przedmiot wzoru uzytkowego zostal przedstawiony na zalaczonym rysunku przedstawiajacym instalacje do usuwania siarczanów i metali ciezkich ze scieków przemyslowych w widoku z boku i w cze- sciowym przekroju. Instalacja wedlug wzoru sklada sie z cylindrycznych zbiorników o stozkowych dnach, które sa polaczone szeregowo za pomoca przewodów rurowych, w których usytuowane sa pompy wymuszajace przeplyw pomiedzy zbiornikami, jak pokazano na rysunku. Pierwszym zbiornikiem w instalacji do usuwania siarczanów i metali ciezkich ze scieków przemy- slowych, wedlug wzoru, jest reaktor chemiczny 1 o objetosci V = 0,950 m 3 wyposazony w króciec ru- rowy 1d doprowadzania scieków i trzy krócce rurowe 1a, 1b, 1c dozowania odczynników chemicznych z zamontowanymi w nich pompami. Reaktor chemiczny 1 wyposazony jest równiez w mieszadlo 10 zapewniajace prawidlowy przebieg reakcji w calej objetosci i czujnik 11 pH oraz czujnik 12 poziomu cieczy dzialajace w trybie automatycznym. Z dnem reaktora chemicznego 1, za posrednictwem prze- wodu rurowego 13, w którym znajduje sie pompa 14, jest polaczony górny obszar osadnika przeplywo- wego 2 o objetosci V = 2,25 m 3 . Górny obszar osadnika przeplywowego 2 jest równiez polaczony prze- wodem rurowym 15 z górnym obszarem reaktora posredniego 3 o objetosci V = 1,20 m 3 . Objetosc reaktora posredniego 3 jest dobrana tak, aby zapewniac wystarczajaca ilosc dozowanego odcieku. Do reaktora posredniego 3, w jego górnym obszarze, dolaczony jest równiez przewód rurowy 16 dozujacy substraty niezbedne do dalszego procesu. Dolny obszar reaktora posredniego 3 jest polaczony prze- wodem rurowym 17, w którym usytuowana jest pompa 18, z dolnym obszarem glównego bioreaktora 4 typu UASB (ang. upflow anaerobic sludge blanket), czyli beztlenowego reaktora z osadem zawieszo- nym, o objetosci V = 1,90 m 3 . Glówny bioreaktor 4 zawiera uklad grzewczy 19 zapewniajacy stala tem- perature procesu oraz czujnik pH 20. Górny obszar glównego bioreaktora 4 jest polaczony przewodem rurowym 21 z dolnym obszarem dodatkowego bioreaktora 5 typu UASB o objetosci V = 0,950 m 3 . Górny obszar dodatkowego bioreaktora 5 polaczony jest przewodem rurowym 22 z górnym obszarem osad- nika koncowego 6 o objetosci V = 0,940 m 3 . Dno osadnika koncowego 6 jest polaczone powrotnym przewodem rurowym 24 wyposazonym w pompe 25 z reaktorem posrednim 3. Ostatnim elementem instalacji jest reaktor napowietrzajacy 7 o objetosci V = 1,0 m 3 polaczony przewodem rurowym 23 z gór- nym obszarem osadnika koncowego 6. Reaktor zawiera system rozprowadzania powietrza 33. Dna osadnika przeplywowego 2, reaktora posredniego 3, glównego bioreaktora 4 i dodatkowego bioreaktora 5 sa polaczone odpowiednio przewodami rurowymi 29, 28, 27, 26 z przewodem rurowym 30 usuwania osadu, w którym usytuowana jest pompa 31 usuwajaca osady poza instalacje. Górne obszary glównego i dodatkowego bioreaktora (4, 5) sa polaczone za pomoca przewodu rurowego (32) odprowadzania gazu. W przypadku zbyt wysokich stezen metali (np. powyzej 5000 mg/l), które moga byc toksyczne dla mikroorganizmów, instalacja ma mozliwosc zmiany konfiguracji na wstepna redukcje siarczanów (po- chodzacych z rozcienczonych odcieków badz zródla zewnetrznego) i zewnetrzne dozowanie strumienia powstajacego siarkowodoru do zbiornika z odciekami wymagajacymi wstepnej neutralizacji (podczysz- czania). Dla scieków zawierajacych wysokie wartosci zawiesin i czastek stalych wymagane jest dostar- czenie zewnetrznego osadnika wstepnego o wiekszej przepustowosci. Scieki przemyslowe sa podawane za pomoca krócca rurowego 1d doprowadzania scieków do reaktora chemicznego 1, w którym mieszane sa z odczynnikami chemicznymi, podawanymi za pomoca pomp dozujacych przez krócce rurowe 1a, 1b, 1c, sluzacymi do wstepnej neutralizacji chemicznej zanie- czyszczen oraz ustalenia odpowiedniego odczynu pH niezbednego dla przeprowadzenia dalszego pro- cesu. Mieszanina reakcyjna w dalszej kolejnosci trafia do osadnika przeplywowego 2, gdzie nastepuje4 rozdzial powstalego osadu od cieczy nadosadowej. Osad z dna osadnika przeplywowego 2 odprowa- dzany jest osobna pompa 31 przez przewód rurowy 29 do przewodu rurowego 30 usuwania osadu. Ciecz nadosadowa przeplywa grawitacyjnie do reaktora posredniego 3 przez przewód rurowy 15. W reaktorze posrednim 3 laczone sa strumienie pozbawionego osadu neutralizatu z osadnika przeplywowego 2 oraz oczyszczonej wody zawracanej po procesie przez przewód rurowy 24 i pompe 25 z osadnika konco- wego 6 oraz dozowane sa substraty niezbedne do dalszego procesu (tj. skladniki odzywcze bedace zródlem wegla, np. etanol, i azotu, np. chlorek amonu, azotan potasu). Do reaktora posredniego 3 moze byc równiez doprowadzana woda wodociagowa przewodem rurowym 16. Tak przygotowane scieki, do- zowane pompa 18, trafiaja do glównego bioreaktora 4. W glównym reaktorze 4 nastepuje glówny proces biologicznej redukcji siarczanów poprzez zastosowanie odpowiedniego inokulum bakteryjnego oraz za- chodzi stracanie metali w postaci trudno rozpuszczalnych soli siarczkowych. Z glównego bioreaktora 4 scieki grawitacyjnie przeplywaja przewodem rurowym 21 do dodatkowego bioreaktora 5, w którym na- stepuje wygaszenie i zakonczenie biologicznej redukcji siarczanów oraz stracania metali ciezkich w po- staci siarczków. W dodatkowym reaktorze 5 nastepuje takze oddzielenie osadu od scieku oczyszczo- nego. Gaz powstajacy w trakcie procesów zachodzacych w glównym i dodatkowym bioreaktorze 4, 5 jest odprowadzany z górnych obszarów bioreaktorów za posrednictwem przewodu rurowego 32. Osad zawierajacy siarczki metali z bioreaktorów 4 i 5 jest odprowadzony pompa 31. Oczyszczony sciek gra- witacyjnie przeplywa przewodem rurowym 22 z dodatkowego reaktora 5 do osadnika koncowego 6. W osadniku koncowym 6 oczyszczone scieki moga byc przechowywane w celu ewentualnego pózniej- szego zawrócenia do reaktora posredniego 3. Ostatnim elementem instalacji jest reaktor napowietrza- jacy 7, w którym w wyniku procesów mikrobiologicznego utleniania nastepuje ostateczny rozklad powsta- lych w procesie lotnych kwasów tluszczowych i innych wtórnych metabolitów (np. aldehydów, ketonów) pochodzacych z rozkladu etanolu. W koncowym etapie oczyszczony sciek kierowany jest przewodem rurowym 34 do odbiornika. Stosunek objetosci pomiedzy glównym bioreaktorem 4 i dodatkowym bioreaktorem 5 wynosi 2 : 1, co pozwala na skuteczna redukcje siarczanów i pozbycie sie metali obecnych w odciekach. Wspo- mniane skuteczne pozbywanie sie nadmiaru materii organicznej jest mozliwe do uzyskania przy sto- sunku objetosci pomiedzy reaktorem napowietrzajacym 7 i glównym bioreaktorem 4 wynoszacym 1 : 1,9. Stosunek pomiedzy reaktorem posrednim 3 i glównym bioreaktorem 4 wynosi 1,583, przy czym istotne jest aby objetosc reaktora posredniego 3 zapewniala wystarczajaca ilosc dozowanego odcieku. Instalacja ma charakter modulowy i w razie potrzeby (np. zwiekszenia przepustowosci) moze byc powielana badz skalowana przy zachowaniu proporcji pomiedzy elementami (zbiornikami) instalacji. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (5)

Zastrzezenia ochronne

1. Instalacja do usuwania siarczanów i metali ciezkich ze scieków przemyslowych zawierajaca zbiorniki polaczone hydraulicznie, szeregowo za pomoca przewodów rurowych i pomp zna- mienna tym, ze zbiorniki stanowia reaktor chemiczny (1), osadnik przeplywowy (2), reaktor posredni (3), glówny bioreaktor (4) typu UASB, dodatkowy bioreaktor (5) typu UASB, osadnik koncowy (6) i reaktor napowietrzajacy (7), przy czym reaktor chemiczny (1) zawiera króciec rurowy (1d) doprowadzania scieków oraz trzy krócce rurowe z zamontowanymi pompami (1a, 1b, 1c) dozowania odczynników chemicznych, oraz reaktor chemiczny (1) jest polaczony z osadnikiem przeplywowym (2) za posrednictwem przewodu rurowego (13) z zamontowana w nim pompa (14), rozciagajacego sie od dna reaktora chemicznego (1) do górnego obszaru osadnika przeplywowego (2), który jest z kolei polaczony z reaktorem posrednim (3) za po- srednictwem przewodu rurowego (15) rozciagajacego sie pomiedzy górnym obszarem osad- nika przeplywowego (2) i górnym obszarem reaktora posredniego (3), zas reaktor posredni (3) jest polaczony z glównym bioreaktorem (4) za posrednictwem przewodu rurowego (17) z za- montowana w nim pompa (18), rozciagajacego sie od dolnego obszaru reaktora posred- niego (3) do dolnego obszaru glównego bioreaktora (4), a glówny bioreaktor (4) jest polaczony z dodatkowym bioreaktorem (5) typu UASB za posrednictwem przewodu rurowego (21) roz- ciagajacego sie pomiedzy górnym obszarem glównego bioreaktora (4) i dolnym obszarem dodatkowego bioreaktora (5), który z kolei jest polaczony z osadnikiem koncowym (6) za po- srednictwem przewodu rurowego (22) rozciagajacego sie pomiedzy górnym obszarem dodat- kowego bioreaktora (5) i górnym obszarem osadnika koncowego (6), zas osadnik koncowy (6) jest polaczony jego górnym obszarem z reaktorem napowietrzajacym (7) za posrednictwem przewodu rurowego (23), przy czym dna osadnika przeplywowego (2), reaktora posred- niego (3) oraz glównego i dodatkowego bioreaktora (4, 5) sa polaczone odpowiednio za po- moca przewodów rurowych (29, 28, 27, 26) z przewodem rurowym (30) usuwania osadu, w którym usytuowana jest pompa (31), a dno osadnika koncowego (6) jest polaczone z ob- szarem górnym reaktora posredniego (3) za posrednictwem przewodu rurowego (24) i usytu- owanej w nim pompy (25), przy czym stosunek objetosci pomiedzy glównym bioreaktorem (4) i dodatkowym bioreaktorem (5) wynosi 2 : 1, natomiast stosunek objetosci pomiedzy reaktorem napowietrzajacym (7) i glównym bioreaktorem (4) wynosi 1 : 1,9.

2. Instalacja wedlug zastrzezenia 1, znamienna tym, ze stosunek objetosci pomiedzy reaktorem posrednim (3) i glównym bioreaktorem (4) wynosi 1,583.

3. Instalacja wedlug zastrzezenia 1 albo 2, znamienna tym, ze wewnatrz reaktora chemicz- nego (1) usytuowane jest mieszadlo (10), czujnik (11) pH oraz czujnik (12) poziomu cieczy.

4. Instalacja wedlug zastrzezenia 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, ze glówny bioreaktor (4) zawiera uklad grzewczy (19) przystosowany do zapewniania stalej temperatury procesu.

5. Instalacja wedlug zastrzezenia 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienna tym, ze górne obszary glównego i dodatkowego bioreaktora (4, 5) sa polaczone z przewodem rurowym (32) odpro- wadzania gazu. Rysunek