Uprawniony z patentu: Union Carbid Corporation, Nowy Jork (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób obróbki biochemicznej droga oksydacji wody odpadowej zawierajacej material biologicznie utlenialny zwlaszcza scieków miejskich Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki bio¬ chemicznej droga oksydacji wody odpadowej zwlaszcza scieków miejskich zawierajacych ma¬ terial biologicznie utlenialny.W znanych sposobach utleniania biologicznego stosowano zasadniczo powietrze jako zródlo tlenu, przy czym duza ilosc powietrza potrzebna do do¬ starczenia tlenu jest glównie spowodowana jego rozcienczeniem azotem w stosunku 1:4 i wydajnosc przenoszenia masy jest niska. Jednakze wzgledy ekonomiczne zadecydowaly o jego stosowaniu gdyz powietrze jest w dowolnej ilosci i ilosc energii dostarczana do powietrza i wymagania stopnia rozcienczenia tlenu normalnie wystarczaly do zmie¬ szania i zawieszenia osadów bakteryjnych w cieczy.W znanym sposobie utleniania biologicznego, zwanym sposobem osadu czynnego stosowanym do obróbki scieków miejskich, osad miesza sie z ga¬ zem zawierajacym tlen oraz z osadem czynnym.Ten ostatni sklada sie glównie z organizmów aero- bowych, które w obecnosci tlenu rozpuszczonego w dostatecznej ilosci potrafia absorbowac i asy- milowac organiczny material biologicznie utlenial¬ ny, w dalszej czesci opisu okreslony skrótem MBU, ze scieków miejskich, w ten sposób przeksztalca¬ jac go w formy latwo oddzielane od wody oczysz¬ czonej, którymi sa dwutlenek wegla, woda i bak¬ terie. W normalnych warunkach bakterie mnoza sie szybko w napowietrzanych naczyniach podczas etapu asymilacji. Kiedy odpowiedni okres prze- 10 15 25 ksztalcenia MBU jest zakonczony, zmieszana ciecz pozostawia sie do odstania, oczyszczony odciek zostaje zdekantowany do odbieralników, a szlam jest usuwany z dna osadnika.Porcja osadu musi zostac ponownie wprowadzo¬ na do wylotu zbiornika reakcyjnego, azeby zaszcze¬ pic wplywajaca tam wode odpadowa zawierajaca MBU. Osad recyrkulowany nie moze stanowic 100% szlamu usunietego z osadnika, poniewaz osad na¬ gromadzony w tym ukladzie przybralby stopniowo niedopuszczalne rozmiary i przeladowalby caly uklad oczyszczania. Tylko okolo 90% osadu moze byc recyrkulowane a pozostale 10% powinno byc usuniete, zatem w znanych sposobach obróbki osa¬ dem czynnym wytwarza sie znaczne ilosci szlamu netto.Jednakze nadmiar szlamu musi byc jeszcze prze¬ robiony przed usunieciem, w celu przegnicia go.Znanym sposobem jest trawienie anaerobowe (bez dostepu tlenu) polegajace na dlugoterminowym przechowywaniu szlamu na przyklad przez 30 dni zapewniajace wzglednie calkowity rozklad mate¬ rialu organicznego. Duze, zakryte komory gnilne stosowane do przechowywania szlamu przez dlugi okres czasu pozwalaja uniknac ulatniania sie ga¬ zów o niemilym zapachu, tym niemniej pozosta¬ losci szlamu moga jeszcze stanowic 40-50% obje¬ tosci poczatkowej szlamu.Obróbka szlamu i jego usuwanie sa kosztowne i zazwyczaj stanowia 35-40% calkowitych kosztów 80 84580 845 3 obróbki scieków miejskich. W obecnym stanie tech¬ niki znane sposoby obróbki osadem czynnym ope¬ ruja normalnie zawiesinami o stezeniu 1500— 3500 mg/l calkowitej zawartosci zawiesiny produk¬ tów stalych, przy napowietrzaniu rozpuszczonym tlenem o stezeniu wynoszacym okolo 0—2 mg/l.Osad recyrkulowany po zatezeniu w osadnikach zawiera zazwyczaj okolo 10 tys. mg/l zawiesiny pro¬ duktów stalych lub mniej i powraca przy stosun¬ ku objetosci osadu recyrkulowanego do objetosci wody zasilania wynoszacym od 0,25 do 0,5. Czas osiadania osadu w osadniku wynosi w typowych warunkach 2—3 godziny, a czas przetrzymywania wody odpadowej przy napowietrzaniu trwa od 4 do 6 godzin. Odciek mimo, ze jest praktycznie wolny od rozpuszczalnego MBU, jest czesto metny i ma duza zawartosc bakterii nie dajacych sie od¬ dzielic w osadniku.W typowych warunkach, miejski zaklad oczysz¬ czania, w którym wode wplywajaca zawierajaca 220 mg/l MBU oczyszcza sie przy stezeniu 2500 mg/ /l MLSS w cieczy mieszanej, posiada okolo 696 000-litrowe zbiorniki napowietrzajace dostoso¬ wane do miliona litrów dziennego zasilania.Sposób polega przede wszystkim na uzyciu zamknietego zespolu bakterii. Jezeli zespól ten bedzie dzialac bez planowej zmiany zawartosci bakterii, to uklad zatrzyma sie w polozeniu rów¬ nowagi na pewnym maksymalnym poziomie osadu czynnego okreslonym zawartoscia pozywki i tlenu.W stanie równowagi przyrost ilosci osadu czyn¬ nego zachodzacy na skutek syntezy komórek bedzie równy stracie osadu czynnego na skutek analizy, utleniania resztek komórkowych lub tez przela¬ nia sie.W znanych sposobach nie dopuszcza sie, zeby uklad doszedl do stopnia równowagi, poniewaz stezenie czesci stalych w odpowiadajacej strefie napowietrzania przy jej napowietrzaniu jest wyzsze niz wartosc uwazana z wielu powodów za najbar¬ dziej korzystna. Ponadto pozostale czesci stale za¬ trzymuje sie przy odprowadzaniu odcieku do kon¬ centratora, w sposób ciagly lub okresowo, prze¬ cietna szybkoscia, umozliwiajaca utrzymanie pozio¬ mu stezenia zawiesiny w cieczy mieszanej w za¬ planowanym zakresie, np. rzedu 1500 do 3500 mg/l zawartosci czesci stalych.Najwazniejszymi powodami, dla których w do¬ tychczasowym stanie techniki powstrzymuje sie stezenie czesci stalych sa: ..'— duze stezenia czesci stalych powoduja powsta¬ wanie obszarów, w których stezenie rozpuszczonego tlenu jest praktycznie równe zeru w cieczy mie¬ szanej, zwlaszcza przy doplywie scieku lub tez blisko tego miejsca. Kiedy poziom stezenia roz¬ puszczonego tlenu spada do zera, zachodzi prze¬ suniecie w syntezie komórek od pozadanych w spo¬ sobie obróbki osadem czynnym szczepów aerobo- wych, do mniej pozadanych organizmów anaero- bowych i fakultatywnie aerobowych, — wysilki zmierzajace do zwiekszenia szybkosci rozpuszczania sie tlenu i do usuniecia warunków zerowego poziomu stezania rozpuszczonego tlenu przy napowietrzaniu daja w wyniku wysoki wzrost nieekonomicznego cisnienia gazu napowietrzajacego. 10 15 20 30 35 50 55 65 Ponadto, jezeli stosuje sie gwaltowne, wstrzasanie mechaniczne w celu zwiekszenia rozpuszczalnosci tlenu, klaczkowate nagromadzenia bakterii zostaja rozdrobnione i rozproszone tak, ze doplyw scieku staje sie metniejszy i zawiera wyzsze stezenie MBU, — zwiekszenie stezenia czesci stalych w cieczy mieszanej zmniejsza szybkosc osiadania w^osadniku, a zatem potrzebne sa wieksze osadniki^^iiniozliwia- jace rozciagniecie czasu na osiadaniei! j^eksze zbi¬ cia sie osadu, zanim zostanie on usuniety,; — maksymalna gestosc osadu uzyskana w osad¬ niku jest niska; i jest odwrotnie proporcjonalna do indeksu Mohlmana dla objetosci osadu i wartosci tego indeksu wynosza zazwyczaj 100 lub,wiecej, od¬ powiadajac stezeniu calkowitych produktów stalych równemu 10 000 mg/l lub mniej, dla osadu recyrku¬ lowanego. *.¦•¦¦¦ — niska zdolnosc osadu do osiadania i zbijania sie w czesci stalych w cieczy mieszanej. Szybkosci recyrkulacji siegajace do 100% szybkosci wprowa¬ dzania cieczy odpadowej, w duzym stopniu zwie¬ kszaja obciazenie hydrauliczne zbiorników napo¬ wietrzajacych i osadników i wymagaja wielkich urzadzen oczyszczajacych, — przeplyw nieosadzonych czesci stalych w od¬ plywie scieku wzrasta wraz ze zwiekszaniem sie stezenia czesci stalych podczas napowietrzania; fakt ten moze wynikac z przeladowania osadnika lub/ i silnie dyspersyjnego charakteru baklterii w ukladzie, — wysilki zmierzajace do zwiekszenia gestosci osadu recyrkulowanego stosowane w dotychczaso¬ wym stanie techniki, a polegajace na zwiekszaniu czasu osadzania sie w osadniku prowadza do po¬ wstania zjawiska „peczniejacego osadu", zjawisko to przypisywane jest denitryfikacji zachodzacej w osadniku w wyniku duzego nagromadzenia osadu w warunkach anaerobowych i wówczas gaz wy¬ wiazujacy sie w osadniku powoduje, ze kozuch osadu podnosi sie do góry poprzez plyn nad osa¬ dem, odprowadzajac sciek przez kaskade. To zja¬ wisko jest równiez przypisywane mikroorganizmowi Sphaerotilus, którego szybki wzrost jest zapoczat¬ kowany przez niski poziom rozpuszczonego tlenu.Nie tylko wiec wystepuja straty osadu potrzebnego dla prowadzenia procesu lecz równiez odprowadza¬ na woda jest silnie zanieczyszczona.Nawet w zakladach, gdzie marnowanie sie osa¬ dów jest ograniczone badz wyeliminowane (na przyklad w zakladach gdzie stosuje sie inten¬ sywne napowietrzanie)' stezenie zawiesiny nieopa- dajacej przy napowietrzaniu pozostaje stosunkowo niskie, na przyklad w zakresie od 3000 do 4000 mg/l.W takich zakladach wielokrotnie powtarza sie zja¬ wisko „peczniejacego osadu" i ogólna strata osadu na skutek tego zjawiska jest przynajmniej czescio¬ wym efektem widocznego ograniczenia stezenia czesci stalych.Celem i zadaniem niniejszego wynalazku jest wyeliminowanie niedogodnosci towarzyszacych zna¬ nym rozwiazaniom oraz opracowanie ulepszonego sposobu obróbki wody odpadowej zawierajacej MBU, zwlaszcza scieków miejskich, przy duzym stezeniu produktów stalych w obszarze napowie-80 845 6 trzania, ponadto otrzymanie osadu charakteryzuja¬ cego sie duzym stezeniem znaczna zawartoscia roz¬ puszczonego tlenu w obszarze napowietrzania, wraz z duza szybkoscia osiadania i duza gestoscia osadu osadzonego w obszarze oczyszczania, jak równiez 5 niska szybkoscia recyrkulacji osadu.Istota sposobu obróbki wody odpadowej wedlug wynalazku zawierajacej material biologicznie utle¬ niamy (MBU) przez napowietrzanie metoda osadu czynnego majacego stosunek stezenia zawiesiny l0 nieopadajacej do calkowitej ilosci produktów sta¬ lych równy przynajmniej 0,55 i obejmujacego za- tezone produkty stale z napowietrzania i ponownie recyrkulowane do obszaru natleniania, jest to, ze wyzej wymieniony osad czynny miesza sie w obsza- 15 rze natleniania z woda odpadowa zawierajaca ma¬ terial biologicznie utlenialny MBU o stezeniu za¬ wiesiny w osadzie równym 12 000 do 50 000 mg/l calkowitej zawartosci produktów stalych wraz z ga¬ zem zawierajacym objetosciowo przynajmniej 50°/« 20 tlenu w ilosci wystarczajacej na utworzenie cieczy mieszanej o stezeniu 4 000 do 12 000 mg/\ calkowite¬ go produktu stalego i gazu nad wyzej wymieniona ciecza mieszana o czastkowym cisnieniu tlenu rów¬ nym przynajmniej 300 mm Hg w wyzej wymienio- 25 nym obszarze natleniania, przy czym miesza sie przez czas osadzania czesci stalych równy 20 do 180 mim. dla utworzenia cieczy natlenianej o ste¬ zeniu rozpuszczonego tlenu równym przynajmniej 3 mg/l przy srednim stosunku pozywki do biomasy 30 utrzymanym podczas mieszania z gazem zawieraja¬ cym tlen, na poziomie przynajmniej równym 0,15 • • (kg MBU): (dzienXkg zawiesiny nieopadajacej), nastepnie rozdziela sie ciecz natleniana na szlam i oczyszczony odciek oraz recyrkuluje sie przynaj- ^ mniej czesc wyzej wymienionego osadu do wyzej wymienionego obszaru natleniania z szybkoscia przeplywu wody odpadowej, zawierajacej material biologicznie utlenialny (MBU) wynikajaca ze sto¬ sunku objetosci osadu recyrkulowanego do objetos- 4° ci wody odpadowej zawierajacej material biologicz¬ nie utlenialny (MBU) wynoszacym 0,1 do 0,5.Przedmiot wynalazku jest objasniony w dalszej czesci opisu w oparciu o zalaczony rysunek, na którym fig. 1 przedstawia wykres zaleznosci 45 miedzy iloscia czesci stalych w recyrkulowanym osadzie a iloscia czesci stalych w cieczy miesza¬ nej dla róznych stosunków objetosci osadu recyr¬ kulowanego do wody zawierajacej MBU, fig. 2 przedstawia schematycznie, w przekroju poprzecz- so nym, urzadzenie skladajace sie z pojedynczym mieszadlem i rozpylacza wewnatrz komory natle¬ niania oraz osadnika, wedlug jednego z przykladów wykonania wynalazku, fig. 3 — schematycznie w przekroju poprzecznym, urzadzenie skladajace 55 sie z kilku mieszadel zanurzonych i rozpylaczy, umieszczonych wewnatrz tej samej komory reak¬ cyjnej, fig. 4 — schematycznie, w przekroju po¬ przecznym, urzadzenie skladajace sie z wielu ko¬ mór natleniania, przy czym w kazdej z nich znaj- 60 duje sie mieszadlo typu powierzchniowego oraz urzadzenie do dostarczania tlenu w gazie nieczyn¬ nym i kazda przystosowana jest do stopniowanego przeplywu cieczy natlenionej, fig. 5 — schematycz¬ nie, w przekroju poprzecznym, urzadzenie podob- 65 ne do fig. 4, ale zaopatrzonego w urzadzenie umo¬ zliwiajace stopniowy wspólpradowy przeplyw gazu zubozonego w tlen z ciecza natleniona, fig. 6 — schematycznie w przekroju poprzecznym urza¬ dzenie podobne do urzadzenia wedlug fig. 5, ale zaopatrzonego w urzadzenie do zatezania czesci stalych pozbawionych MBU pomiedzy etapami natleniania.Osad zmieszany z gazem zawierajacym tlen, oraz woda odpadowa zawierajaca MBU jest zatezany w obszarze natleniania az do stezenia zawartego pomiedzy 12 000 a 50 000 mg/l calkowitego produk¬ tu stalego. Stezenia powyzej 50 000 mg/l wymaga¬ ja nadmiernie dlugiego czasu pozostawania cieczy w osadniku zwiekszonego o czas dodatkowy po¬ trzebny do rozdzielania odplywu scieku od szlamu, tak aby osad który sie juz osadzil stal sie bardzo zbity. Tak duze stezenie osadu recyrkulowanego stwarza równiez warunki anaerobowe trwajace przez niedopuszczalnie dlugie okresy czasu i zmniejsza w ten sposób calkowita wydajnosc pro¬ cesu, Z drugiej stronyr stezenia ponizej 12 000 mg/l nie dostarczaja dostatecznej ilosci czesci stalych w cieczy mieszanej dla stosunku objetosciowego osadu do wody zawierajacej MBU, wynoszacym po¬ nizej 0,5, jak to wykazano na fig. 1. Na przyklad, stezenie czesci stalych osadu recyrkulowanego rów¬ ne 1200 mg/l oraz stosunek objetosciowy osadu recyrkulowanego do objetosci zasilanej wody od¬ padowej równy 0,5 odpowiada stezeniu czesci sta¬ lych w cieczy mieszanej równemu 4000 mg/l, czyli dolnej granicy stezenia cieczy mieszanej wymaga¬ nego dla wykorzystania zalet tego wynalazku.Przy stezeniu osadu cyrkulowanego równym 10 000 mg/l stosunek osadu recyrkulowanego do wody odpadowej zasilanej musi wynosic okolo 0,7, dla Uzyskania stezenia czesci stalych w cieczy mieszanej równego 4000 mg/l. Stosunek objetosci osadu recyrkulowanego do zasilania powyzej 0,5, powoduje nizsza wydajnosc obróbki oraz wyzsze koszty energii potrzebnej do napowietrzania dla ukladu o danej wielkosci, badz tez wieksze urza¬ dzenia jak komoiy natleniania, rury do przesyla¬ nia cieczy oraz osadnik.Ciecz mieszana ma w obszarze oczyszczania ste¬ zenie czesci stalych równe 4000 do 12 000 mg/l calkowitego produktu stalego. Stezenie przynaj¬ mniej 4000 ppm calkowitego produktu stalego jest konieczne dla osiagniecia duzych szybkosci absor¬ pcji MBU oraz asymilacji przez osad, jak równiez do uzyskania krótszych czasów obróbki cieczy i instalacji o mniejszych wymiarach w porównaniu z obecnym stanem techniki.Zawartosc zawiesiny wieksza niz 12 000 mg/l wy¬ maga niedopuszczalnie wysokich stezen produktów stalych w osadzie recyrkulowanym, to znaczy po¬ wyzej 50 000 mg/l. Innym powodem, dla którego stezenie równe 12000 mg/l jest górna granica ste¬ zenia osadu zawiesiny w cieczy mieszanej, jest ko¬ niecznosc unikniecia zahamowania szybkosci osa¬ dzania sie, co z kolei daje jako wynik niedopusz¬ czalnie dlugie czasy osadzania sie.Podczas gdy osady osiadaja szybko w stosunkowo rozcienczonych mieszaninach, przy stezeniu rosna-7 80 845 8 cym, sam osad ma tendencje ograniczania szyb¬ kosci sedymentacji osadów. Dla komory natlenia¬ nia o okreslonych rozmiarach, skladzie cieczy mie¬ szanej oraz pozadanym poziomie asymilacji MBU i biochemicznej oksydacji, zwiekszony czas osa¬ dzania wymaga bardzo duzych i drogich osadni¬ ków. Ponadto dlugi czas przetrzymywania osadów w osadniku bez napowietrzania moze doprowadzic do warunków anaerobowych, które z kolei moga spowodowac utrate aktywnosci biologicznej, deni- tryfikacje oraz dobrze znane zjawisko „pecznienia osadu".Jeszcze innym powodem dla którego nalezy ogra¬ niczyc stezenie calkowitych produktów stalych w ciec2y mieszanej do 12 000 mg/l jest koniecznosc unikniecia redukcji stosunku pozywka (biomasa) (kg MBU) : (dzien X kg MLVSS) do poziomu, w którym aktywnosc biologiczna osadu oraz szyb¬ kosc osadzania sie sa ograniczone. Inaczej mówiac, dla ustalonego stosunku stezenia zawiesiny nieopa- dajacej do calkowitego produktu stalego (MLVSS/ /MLSS), stosunek pozywki do biomasy zmniejsza sie w miare jak stezenie calkowitego produktu stalego wzras/ta w obszarze natleniania i wówczas ilosc pozywki (z wody zawierajacej MBU) jest niedostateczna dla wzrastajacej ilosci aktywnej biomasy.Instalacje do biologicznej oksydacji sposobem wedlug niniejszego wynalazku charakteryzuje sie tym, ze stosowane produkty stale w instalacji ma¬ ja stosunek zawartosci zawiesiny nieopadaja- cej w cieczy mieszanej do zawartosci czesci stalych równy przynajmniej 0,55, przy czym stosunek ten dla cieczy mieszanej ma wartosc bardzo zblizona do wartosci tego samego stosunku w osadzie recyr- kulowanym, poniewaz z woda odpadowa wprowa¬ dza sie do ukladu stosunkowo mala ilosc osadu.Duze zawartosci calkowitego produktu stalego przy napowietrzaniu sa korzystne tylko wtedy, gdy ma¬ ja wysoka zawartosc materialu aktywnego biolo¬ gicznie. Jezeli ten stosunek jest mniejszy niz 0,55, poziom aktywnego osadu bedzie niski lub nie¬ wielki, nawet, jezeli zawartosc osadu calkowitego jest bardzo wysoka. Jezeli ten stosunek jest mniej¬ szy niz 0,55 oznacza to, ze duza ilosc nieczynnego, nie dajacego sie zldegraldowac osadu nagromadzila sie w ukladzie i jest zawrócona do obiegu przez etap napowietrzania i sedymentacji. Dla otrzymania wysokiej zawartosci czesci stalych o duzej aktyw¬ nosci biologicznej przy napowietrzaniu potrzeb¬ nym do obróbki z duza szybkoscia szybkosc recyr¬ kulacji calkowitego produktu stalego musi byc bar¬ dzo duza.Nadmierne ilosci nieczynnych czesci stalych moga przeciazyc uklad i uniemozliwic przebieg procesu zgodnie z wynalazkiem. Wartosc stosunku zawar¬ tosci zawiesiny nieopadajacej w cieczy mieszanej do zawartosci czesci stalych w cieczy mieszanej nie zawsze moze byc kontrolowana i jest glównie okreslona przez typ zanieczyszczen zawartych w wodzie odpadowej. Takie zanieczyszczenia moga byc rozpuszczalne lub nie, organiczne lub nieorga¬ niczne, biologicznie utlenialne lub nie dajace sie zdegradowac biologicznie. Osady taikie jaik piasek zwir, fragment poletylenu badz tez wlókna drzew¬ ne, które nie sa przeksztalcone w COa, wode lub komórki bakteryjne i sa nagromadzane w osadzie, powiekszaja ilosc nieczynnych skladników i zmniej¬ szaja stosunek zawartosci zawiesiny nieopadajacej 5 w cieczy mieszanej. Jednym ze sposobów kontrolo¬ wania nagromadzania sie nieczynnych osadów jest zahamowanie autooksydacji bakterii i usuniecie wiekszych ilosci szlamu z ukladu.Innym sposobem kontroli jest okresowe wylacza¬ nie pracy ukladu, usuwanie szlamu i rozpoczynanie od poczatku z nowa kultura.Stezenie biologiczne utlenialnego materialu or¬ ganicznego w sciekach miejskich jest dostatecznie wysokie, tak, ze stosunek stezenia zawiesiny nie¬ opadajacej do calkowitej zawartosci produktu sta¬ lego wyzszy od 0,55 moze byc latwo utrzymany w osadzie i cieczy mieszanej. Na przyklad, stwier¬ dzono ze stosunek ten ma wartosc, przy obróbce wody odpadowej z róznych miast, równa 0,70 do 0,75. Stezenie materialu organicznego biologicznie utlenialnego w sciekach, z mleczarni i urzadzen petrochemicznych bylo równiez dostatecznie wy¬ sokie dla osiagniecia wartosci tego stosunku po¬ wyzej 0,55.Gaz zasilajacy, który musi byc zmieszany z wo¬ da odpadowa zawierajaca MBU oraz z osadem recyrkulowanym musi zawierac przynajmniej 50°/o tlenu (objetosciowo). Nizsze stezenia tlenu, nie po¬ zwalaja na uzyskanie i utrzymanie znacznego ste¬ zenia rozpuszczonego tlenu DO w obszarze natle¬ niania z powodu rozcienczenia innym gazem zasila¬ jacym, np. azotem i dwutlenkiem wegla. Równiez jest konieczne doprowadzenie gazu zasilajacego w ilosci dostatecznej do utrzymania cisnienia cza¬ stkowego tlenu wynoszacego przynajmniej 300 mm Hg w obszarze gazowym nad ciecza mieszana w obszarze natleniania.Ta sila powodujaca wystepowanie wysokiego cis¬ nienia czastkowego tlenu (przynajmniej dwa razy wieksza niz w powietrzu) powoduje, ze tlen roz¬ puszcza sie z pozadana szybkoscia w cieczy mie¬ szanej bez zuzycia nadmiaru ilosci energii na mie¬ szanie, które spowodowaloby mechaniczne sciera¬ nie klaków biomasy zmniejszajac wielkosc jej aglo¬ meratów i w ten sposób zmniejszajac jej szybkosc osiadania.Stwierdzono równiez, ze gaz napowietrzajacy da¬ jacy czastkowe cisnienie tlenu równe przynajmniej 300 mm Hg jest niezbedny dla wyprodukowania ciezkiej latwo osadzajacej sie biomasy, niezaleznie od ilosci rozpuszczonego tlenu wplywajacego na to zjawisko oraz niskiej energii mieszania. W testach porównawczych na biooksydacje, przy uzyciu 21% i 99,5% tlenu o cisnieniu okolo 1 atmosfery (odpo¬ wiednio 160 i 755 mm Hg) a ponadto przy jedna¬ kowym wklaidizie energii, przy jednakowym sto¬ sunku pozywki do biomasy i przy wysokim pozio¬ mie tlenu rozpuszczonego równym przynajmniej 7 mg/l stwierdElono, ze uzycie tlenu 99,5% dawalo w wyniku klaczek biomasy o pozadanej gestosci.Gaz z zawartoscia 21% tlenu daje lekka rozmyta zawiesine zle osiadajaca i pozostawia metna ciecz nad osadem. Ponadto, wplyw bogatego w tlen ga¬ zu napowietrzajacego na gestosc klaczka jest bar¬ dzo silny przy stezeniu czastkowym tlenu równym 15 20 25 30 35 40 45 50 55 609 380 mm Hg (biomasa gesta) i zmniejsza sie przy cisnieniu okolo 300 mm Hg, (srednio gesta bioma¬ sa) i zasadniczo zanika przy cisnieniu okolo 250 mm Hg (biomasa lekka, rozmyta). 5 Zeby uzyskac powtarzajace sie wysokie szybkos¬ ci osadzania sie oraz gesty osad przy stosunkowo krótkim czasie .. retencji cieczy, korzystne jest stosowanie gazu zasilajacego o zawartosci tlenu równej przynajmniej 90% w ilosci dostatecznej na io to, zeby cisnienie czastkowe tlenu powyzej cieczy wynosilo przynajmniej 380 mm Hg.Wode odpadowa zawierajaca MBU, gaz natlenia¬ jacy i osad miesza sie przez okres trwajacy 20 do 15 180 min. Zgodnie z wynalazkiem dla usuniecia MBU zawartego w sciekach miejskich za pomoca absorpcji i asymilacji w osadzie oraz otrzymania klarownego odplywu scieku, czas mieszania moze byc wzglednie krótki, np. 20 min. Jezeli celem 20 jest nie tylko absorpcja i asymilacja MBU, ale równiej autooksydacja osadu do takiego stopnia, w którym produkcja szlamu netto jest znacznie zredukowana, to czas mieszania jest znacznie dluz¬ szy, to znaczy az do 180min. 25 Rozwiazanie wedlug wynalazku umozliwia znacz¬ na redukcje czasu mieszania w porównaniu z na¬ powietrzaniem za pomoca powietrza. Na przyklad, zeby uzyskac znaczna autooksydacje w obróbce 30 wody odpadowej ze scieków w dotychczasowym stanie techniki przedluzono czas napowietrzania od 4—6 godz. do przynajmniej 18—24 godz. Okaze sie oczywistym, ze dluzsze czasy mieszania zwie¬ kszaja proporcjonalnie koszty skladowania, napo- 35 wietrzania, gazu i mieszania.Stosunkowo dluzsze czasy mieszania musza byc stosowane dla wody odpadowej, takiej jak scieki przemyslowe petrochemiczne, które maja wyzsza 40 zawartosc MBU niz scieki miejskie.Mieszanie moze byc prowadzone w pojedynczym obszarze, jak równiez w wielu obszarach, w któ¬ rych ciecz natleniona przeplywa od obszaru do obszaru. Wyzej wymieniony czas trwania miesza- 45 nia od 20 do 180 min. odnosi sie do calkowitego okresu, w którym dana ilosc osadu jest mieszana z gazem zawierajacym tlen.. Na przyklad, jezeli napowietrzenie gazem wzbogaconym w tlen zacho¬ dzi w czterech oddzielnych obszarach, czas miesza- &o nia jest suma calkowitych czasów kontaktu gaz— —ciecz dla wszystkich obszarów. Co wiecej, jezeli osad zatezany jest napowietrzany (stabilizowany) po oddzieleniu od odplywu scieku, czas mieszania zawiera w sobie czas napowietrzania zarówno dla 55 cieczy mieszanej jak i dla zatezanych osadów.Innym waznym aspektem tego sposobu jest kon¬ tynuowanie etapu mieszania gazu z ciecza, zeby utworzyc natleniona ciecz o stezeniu rozpuszczone- 60 go tlenu równym przynajmniej 3 mg/l. Tam, gdizie uzywa sie wiecej niz jednego obszaru mieszania tlenu ciecz uwolniona z obszaru mieszania bez¬ posrednio poprzedzajacego obszar oczyszczania ma DO równe przynajmniej 3 mg/l. 65 10 Obszar mieszania moze byc koncowym etapem natleniania, jak zostalo pokazane na fig. 5, albo posrednim obszarem natleniania, jak to przedsta¬ wiono przykladowo na fig. 6. Takie stezenia roz¬ puszczonego tlenu sa bardzo korzystne dla zapew¬ nienia warunków aerobowych, i nie byly osiagalne znanymi sposobami napowietrzania, gdzie ciecz mieszana byla zawiesina o stezeniu calkowitego produktu stalego równym od 4000 do 12 000 mg/l, tzn. przy wysokich stezeniach charakterystycznych.Ograniczenie w dotychczasowym stanie techniki wynikalo z szybkiej asymilacji MBU oraz równo¬ czesnego pobierania rozpuszczonego tlenu przez osad, wówczas tlen nie mógl byc rozpuszczony z szybkoscia dostateczna na to, zeby podtrzymac poziom rozpuszczonego tlenu równy przynajmniej 3 mg/l w cieczy natlenionej, wprowadzanej do osad¬ nika, niezbedny nie tylko po to, zeby uniknac chronicznych warunków wyczerpania tlenu roz¬ puszczonego w cieczy mieszanej, ale jest przysto¬ sowaniem do chwilowych szczytów zawartosci MBU dostarczanych do ukladu. Co wiecej, duze, stosun¬ kowo geste klaczki, które charakteryzuja osad wy¬ tworzony sposobem wedlug niniejszego wynalazku stawiaja opór dyfuzyjny dla przenikania tlenu od powierzchni do srodka klaczka.Odpowiednia szybkosc dyfuzji wymaga wysokiego poziomu rozpuszczonego tlenu w cieczy i stezenia równego przynajmniej 3 mg/l 02 w cieczy natle¬ nionej odprowadzanej z etapu mieszania. Innym waznym powodem utrzymania poziomu tlenu roz¬ puszczonego w cieczy natlenianej przynajmniej 3 mg/l jest umozliwienie odcieku z obszaru oczysz¬ czania do wiekszego zbiornika wodnego, np. rzeki, bez zmniejszania w nim stezenia tlenu. Co wiecej, sposób niniejszy daje mozliwosc odprowadzenia odcieku o znacznie wyzszym poziomie rozpuszczo¬ nego tlenu niz w wiekszym zbiorniku wodnym.Dla prowadzenia obróbki sposobem wedlug wy¬ nalazku, celem uzyskania osadu czynnego biolo¬ gicznie charakteryzujacego sie wysokim stopniem sedymentacji, wymagana jest kontrola paramet¬ rów etapu mieszania dla utrzymania przecietnego stosunku pozywki do biomasy na poziomie przy¬ najmniej 0,15-(kg MBU) : (dzienXkg zawiesiny nie- opadajacej w cieczy mieszanej. Koniecznosc tej kontroli zostala wykazana w serii prób, w których 99,5% tlenu byl mieszany ze sciekami miejskimi oraz osadem w sposób ciagly w celu utworzenia cieczy mieszanej.Ciecz mieszana byla natleniana w czterech kolej¬ nych etapach za pomoca przeplywajacego zgodnie z pradem cieczy gazu zawierajacego tlen. Szybkosc zasilania odpadami oraz zawartosc MBU (i stad stosunek pozywki do biomasy) wykazywaly znacz¬ ne fluktuacje pomiedzy dniem a noca. Te fluktu¬ acje dawaly w rezultacie znaczne cykliczne zmiany w poczatkowej szybkosci osiadania oraz indeksu objetosci osadu, co przedstawiono w tabeli I.80 845 Tabela I Szybkosc zasilania woda od¬ padowa (litry/min) Osad recyrkulowany (litry/ /min) Stosunek osadu recyrkulowa- nego do zasilania (obj.) MBU wody odpadowej zasi¬ lania (mg/l)) Zawartosc czesci stalych w cieczy mieszanej (mg/l) etap I etap IV Zawartosc zawiesiny nieopa- dajacej w cieczy mieszanej (mg/l) etap I etap IV Stosunek zawartosci zawiesi¬ ny nieopadajacej do czesci stalych w cieczy mieszanej etap I Indeks objetosci etap I osadu etap IV Osad recyrkulowany — czesci stalych (mg/l) — zawiesina nieopadajaca (mg/l) — stosunek zawiesiny nieopa¬ dajacej do czesci stalych cie¬ czy Poczatkowa szybkosc osiada¬ nia (m/godz.) etap I etap IV Sredni stosunek pozywki do biomasy (lb./kg) MBU : dzien lb./kg zawiesiny nieopadaja¬ cej Okres A dzien 31,8 (6,1) 0,19 187 5743 5623 4406 3879 0,77 52 49 41,379 31,334 0,76 1,8 1,8 0,31 noc 18,2 (6,1) 0,33 99 8390 8047 — 66 70 39,723 — 0,4 0,4 0,064 Okres B dzien (37,1) (5,7) 0,15 250 4826 5176 — 56 57 38,629 — — 1,8 1,8 0,55 noc (20,0) (5,7) 0,28 156 7319 7149 — 74 94 31,013 — —, 0,5 0,3 0,13 Okres C dzien (42,8) (6,1) 0,14 227 4701 4873 — 58 59 41,512 — 2,0 2,0 0,63 noc (18,9) (6,1) 0,46 103 9269 8784 6757 6631 0,73 99 99 31,543 24,002 0,76 0,1 0,1 0,0780 845 11 12 Wszystkie pomiary wykonane w czasie prób zo¬ staly przeprowadzone zgodnie ze znanymi sposoba¬ mi przemyslowej obróbki scieków.Duze szybkosci osiadania oraz gesta aktywna biomase wraz ze stosunkiem pozywki do biomasy 5 wynoszacym powyzej 0,15 wynikaja z tego, ze bio¬ masa zawiera pewien nadmiar substancji produ¬ kowanej przez bakterie, powodujacych agregacje i wytwarzanie sie klaczków. Gdy stosunek pozywki do biomasy jest niski (ponizej 0,15) substancja ta 10 jest zuzywana przez organizmy jako pozywka, tak, ze klaczki staja sie luzne i rozpraszaja sie, a po¬ nadto zniszczenie komórek (liza) jest przyspie¬ szona w warunkach ograniczonej ilosci pozywki i tworzy w rezultacie rozluznienie klaczków. 15 W sposobie wedlug wynalazku przecietny stosu¬ nek pozywki do biomasy równy przynajmniej 0,15 (kg MBU) dzienXkg zawiesiny nieopadajacej jest oparty na sumie zawiesiny nieopadajacej we wszystkich obszarach natleniania, tam gdzie stosuje 20 sie wiecej niz jeden obszar natleniania. W odmia¬ nach wynalazku, w których ciecz jest przeprowa¬ dzana przez szereg etapów, stosunek ten bedzie znacznie odbiegal od wartosci przecietnej i bedzie znacznie wyzszy w obszarze obróbki poczatkowej, 25 a znacznie nizszy w obszarze obróbki koncowej.Na przyklad przy uzyciu czterech obszarów obrób¬ ki, jak w ukladzie wedlug fig. 4 przy jednakowej szybkosci przeplywu cieczy i zawiesiny nieopada¬ jacej, ale z róznymi czasami retencji cieczy Tu T2, 30 T3 i T4 oraz stosunkami pozywki do biomasy rów¬ nymi odpowiednio 0,4; 0,3; 0,2 i 0,1 przecietnie sto¬ sunek ten wyniesie (0,4 Tt + 0,3 T2 + 0,2 T3 + + 0,1 T4) ¦• (Tt + T2 + T8 + T4).W ukladach przedstawionych na fig. 2—6 czesci odpowiadajace sobie zostaly oznaczone takimi sa¬ mymi oznacznikami liczbowymi.Zgodnie z fig. 2, woda zawierajaca MBU, na przyklad scieki miejskie, wplywa przewodem 40 11 do komory 10. zródlo gazu zawieraj*acego przy¬ najmniej 50% tlenu (nie pokazane na rysunku) do¬ starcza gaz do komory 10 przewodem 12 z zaworem 13# Komora 10 jest zaopatrzona w szczelna pokrywe 14 zabezpieczajaca srodowisko bogate w tlen nad ciecza. Osad recyrkulowany o stezeniu 12 000 do 45 50 000 mg/l calkowitego produktu stalego jest rów¬ niez wprowadzany do komory 10 przewodem 15, aczkolwiek, jezeli to jest potrzebne, woda zasilajaca zawierajaca MBU oraz czynny osad moga byc zmieszane razem, zanim zostana wprowadzone do ^ komory.Substancje wyzej wymienione sa dokladnie zmie¬ szane w komorze 10 stanowiacej obszar mieszania, przy pomocy mechanicznego mieszadla 16 nape¬ dzanego silnikiem 17 za posrednictwem walka prze- 5o chodzacego przez otwór z uszczelka 18 w pokrywie 14; przy czym mieszadlo jest wyposazone w jeden lirb wiecej wirników rozmieszczonych nad powierz¬ chnia cieczy (lub jak na rysunku zanurzone w cie¬ czy). W przedstawionym wykonaniu wynalazku gaz 60 natleniajacy wydzielajacy sie do przestrzeni nad ciecza jest zasysany pompa 20 przez przewód 19 w celu sprezenia i ponownego wprowadzenia prze¬ wodem fcl dd zanurzonego rozpylacza lub dyfuzora 22 umieszczonego najkorzystniej ponizej mieszadla 65 35 16. Pompa 20 jest napedzana silnikiem i korzystnie wyposazona w regulator predkosci obrotowej. Poz¬ bawiony tlenu badz zuzyty gaz natleniajacy jest uwalniany z komory 10 przez przewód 23 zaopa¬ trzony w zawór kontrolny 4.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku, wode zawierajaca MBU, gaz bogaty w tlen oraz osad czynny miesza sie w celu utworzenia cieczy mie¬ szanej o stezeniu od 4 C00 do 12 000 mg/l zawiesiny i o stosunku zawiesiny nieopadajacej do czesci stalych równym przynajmniej 0,55 a gaz natlenia¬ jacy jest w sposób ciagly doprowadzany do cieczy w celu rozpuszczenia. Nieczynne gazy, takie jak azot wprowadzone z woda zawierajaca MBU i ga¬ zem zasilajacym bogatym w tlen, oraz gazy takie jak COa wytwarzane w reakcji biochemicznej, wy¬ dobywajace sie z cieczy, gromadza sie w prze- stnzeni nad ciecza wraz z nie zuzytym tlenem.Ten gaz ma czastkowe cisnienie tlenu równe przynajmniej 300 mm Hg, a najkorzystniejsze przy¬ najmniej 380 mm Hg. Gaz wzbogacony w tlen jest wpirowadizamy podczas etapu mieszania w sposób ciagly do komory 10 przez przewód 12 lub tez przeplyw gazu moze byc przerwany po rozpocze¬ ciu mieszania. Podobnie i gaz pozbawiony tlenu moze byc zasysany przewodem 23 z przestrzeni nad ciecza w sposób ciagly, badz tez zasysany po za¬ konczeniu etapu mieszania lub tez przy cyklicznym prowadzeniu etapu mieszania, w którym woda za¬ wierajaca MBU, osad recyrkulowany i pierwsza porcje bogatego w tlen gazu sa zmieszane w pier¬ wszym cyklu, tak, ze powstaje mieszanina czes¬ ciowo natleniona oraz nie zuzyfty gaz zawierajacy gaz o nizszym stezeniu tlenu niz ga»z zasilajacy.Gaiz zuzyty jesit zasysany przewodem 23 i druga porcja gazu zasilajacego wzbogaconego w tlen jest wprowadzana przewodem 12, w oelu zmieszania w drugim cyklu, korzystnie z ciecza skladajaca sie przynajmniej w czesci z cieczy czeisciowo naltle- nionej w pierwszym cyklu.Poziom cieczy w komorze 10 jest utrzymany kas¬ kada 25, z której ciecz jest odprowadzana przez przeplyw 26 i stamtad przez przewód doprowadza¬ jacy 27. Stezenie rozpuszczonego tlenu w cieczy natlenianej utworzonej w etapie natleniania jest utrzymane przynajmniej na poziomie równym 3 mg/l. Mozna dokonywac zmian w poziomie roz¬ puszczonego w cieczy tlenu zmieniajac predkosc przeplywu gazu zasilajacego wzbogaconego w tlen za pomoca zaworu 13 wbudowanego w przewód 12 i w ten sposób zwiekszajac lub zmniejszajac czastkowe cisnienie tlenu w przestrzeni gazowej komory 10.Poziom rozpuszczonego tlenu moze byc równiez regulowany badz doplywem energii i predkoscia obrotowa pompy 20 a wiec przez zwiekszenie lub zmniejszenie szybkosci dyfuzji gazu z tlenem w cie¬ czy, badz równiez czasem retencji cieczy w komo¬ rze 10. Przy zachowaniu wszystkich pozostalych parametrów na tym samym poziomie, dluzsze cza¬ sy retencji cieczy daja wyzsza zawartosc roz¬ puszczonego tlenu.Przy koncu etapu mieszania trwajacego 20 do 180 min. ciecz natleniona jest odprowadzana prze¬ wodem 27 do centralnego wspólsrodkowego deflek-80 845 13 14 tora 28 osadnika 29, korzystnie umieszczonego na przestrzeni od miejsca nad poziomem cieczy do punktu posredniego miedzy tym poziomem a stoz¬ kowym dnem osadnika. Silnik 30 napedza wolno obrotowe zgrzeblo 31 przy dnie oczyszczalnika za- 5 Dobiegajace tworzeniu sie „stozka" gestego osadu po jego osadzeniu sie na dnie. Oczyszczona ciecz nad osadem, przeplywa kaskada 32 do koryta 33 a stad odprowadzana jest przewodem 34. Osad zostaje usuniety z dna oczyszczalnika przewodem 35 10 ¦i*" przynajmniej jego czesc jest za pomoca pompy 36 wprowadzona ponownie przewodem 15 do komo¬ ry 10, dla wprowadzenia wplywajacej wody za¬ wierajacej MBU. Osad zbedny dla recyrkulacji zostaje odprowadzony przewodem dennym 37 za- 15 opatrzonym w zawór kontrolny 38. Stosunek obje¬ tosci osadu czynnego recyrkulowanego do wody zawierajacej MBU jest utrzymywany w zakresie od 0,1 do 0,5 i moze byc regulowany predkoscia obrotowa pompy36. 20 Fig. 3 przedstawia inny przyklad wykonania in¬ stalacji do stosowania wynalazku, wyposazonej w kilka zanurzonych mieszadel 16a-e oraz szereg rozpylaczy gazu wzbogacanego w tlen rozmiesz¬ czonych w odstepach wzdluz komory do natlenia- 25 nia 10. Woda zawierajaca MBU oraz osad recyr- kulowany po uprzednim wymieszaniu sa wprowa¬ dzane przewodem 11 do komory 10. Ciecz w ten sposób utworzona jest mieszana z gazem wzboga¬ conym w tlen wprowadzanym przez przewód 12 30 a natleniona mieszanina zostaje odprowadzona z przeciwleglego konca zbiornika 10 przez przewód 27 do osadnika (nie pokazanego na rysunku).Gaz pozbawiony tlenu jest odprowadzany z prze¬ strzeni nad poziomem cieczy przewodem 23 usytu- 35 owanym na tymze przeciwleglym koncu a gaz natleniajacy jest usuwany przewodami 19a-e roz¬ mieszczonymi w odstepach wzdluz zbiornika natle¬ niania w celu ponownego sprezenia pompami 20a-e, w sposób analogiczny jak w wykonaniu przedsta- 4o wionym na fig. 2.Zbiornik 10 ma korzystnie dlugosc w porównaniu z jego szerokoscia i glebokoscia bardzo duza. Taka geometria konstrukcji dla danej objetosci zbiorni¬ ka zwieksza predkosc przeplywu cieczy od konca 45 zasilajacego do konca odprowadzajacego i nie do¬ puszcza do zwrotnego mieszania sie cieczy. Takie zahamowanie mieszania wtórnego, inaczej nazy¬ wane dalej strumieniem kierowanym, jest korzyst¬ ne, gdy w danym sposobie uzywa sie wielu urza- 59 dzen do mieszania.Kiedy zapobiega sie mieszaniu zwrotnemu, sto¬ sunek pozywki do biomasy jest wysoki w zbior¬ niku przy koncu zasilajacym, gdzie wplywa woda zawierajaca MBU, a niski przy koncu odprowadza- 55 jacym, gdzie natleniona ciecz przelewa sie do osad¬ nika. Warunki takie w obydwu obszarach sa ko¬ rzystne dla calkowitej biooksydacji z duza szyb¬ koscia oraz przedstawiaja najkorzystniejszy sposób stosowania wynalazku, z kilkoma obszarami stop- 60 niowego utleniania cieczy. Gdyby bylo mozliwe mieszanie zwrotne, np. spowodowane przez inna geometrie zbiornika natleniania, pozywka przy koncu zasilajacym bylaby czesciowo rozcienczona przez ciecz natleniona z obszarów lezacych z pra- 65 dem przeplywu, podczas gdy czesc cieczy odprowa¬ dzona do osadnika ominelaby calkowita obróbke i zawieralaby jeszcze niezasymilowany MBU.Jak wynika z fig. 3 ciecz jest natleniana w ko¬ morze 10 w kilku strefach od konca zasilajacego do konca odprowadzajacego, nawet, jezeli te stre¬ fy nie sa od siebie nawzajem fizycznie oddzielone.Jezeli dlugosc, komory 10 jest bardzo duza w po¬ równaniu z jej glebokoscia i szerokoscia w prze¬ strzeni gazowej pod pokrywa 14 wytworza sie po¬ dobne strefy, badz przeplyw kierowany realizo¬ wany jest w przeplywie gazu od konca zasilaja¬ cego do odprowadzajacego. To równiez powoduje praktycznie calkowite usuniecie MBU przy duzej szybkosci przeplywu, poniewaz znacznie wyzsze cisnienie czastkowe tlenu moze byc utrzymane nad powierzchnia cieczy przy koncu zasilania gazem.Inna korzyscia stopniowego przeplywu gazu jest to, ze nieczynne zanieczyszczenia gazowe moga byc odprowadzone z przeciwnego konca do mniejszych objetosci gazu odpowietrzajacego.W miare jak gaz natleniajacy przeplywa w ko¬ morze 10 od jej jednego konca do konca drugiego, szybkosc rozpuszcizalnia sie tlenu w cieczy jest zmaioznie wieksza niz szybkosc wydobywania sie z niej nieczynnego gazu. W zwiazku z tym objetosc gazu natlenionego stopniowo zmniejsza sie, a cza¬ steczkowa zawartosc skladników nieczynnych Wzrasta od konca zasilajacego gaz do konca odpro¬ wadzajacego. Korzystne jest napowietrzanie strefy o stosunkowo duzej zawartosci pozywki do bioma¬ sy, (przez wprowadzenie wody zawierajacej MBU) z gazem o najwyzszej zawartosci tlenu, poniewaz zapotrzebowanie na tlen jest najwieksze w tym obszarze.I przeciwnie, zapotrzebowanie na tlen jest naj¬ nizsze w obszarze odprowadzania cieczy natlenio¬ nej. Korzystne jest uzycie gazu o najnizszym do¬ stepnym stezeniu tlenu w tym obszarze. W zwiazku z tym, w odmianach sposobu wedlug wynalazku, w którym ciecz przeplywa przez wiele obszarów w celu stopniowego mieszania z gazem zawieraja¬ cym tlen, korzystne jest przepuszczenie gazu na¬ powietrzajacego zgodnie z pradem cieczy od etapu do etajpu, gdzie gaz o najwyzszej zawartosci tlenu bedzie sie mieszal z woda o najwyzszej zawar¬ tosci MBU.Urzadzenie przedstawione na fig. 4 zawiera ko- molre mieszania 10 podzielona na cztery oddzielne obszary lub stopnie 30a, 30b, 30c, 30d. Przegroda 31a-b siega od dna do górnej czesci komory 10 i dzieli przestrzen na pierwsza i druga komore 30a i 30b. Podobnie przegroda 31b-c oddziela dmjga i trzecia komore 30b i 30c, a przegroda 31c-d od¬ dziela trtzecia i czwarta komore 30c i 30d. Otwór przeplywowy 32a-b powoduje, ze czesciowo natle¬ niona ciecz przeplywa od pierwszej komory 3pa do drugiej komory 30b otwór przeplywowy 32l»^c pozwala na przeplyw w dalszym ciagu natlenionej cieczy z drugiej komory 30b do trzeciej komory 30c a otwór przeplywowy 32c-d umozliwia prze¬ plyw jeszcze bardziej natlenionej cieczy z trzeciej komory 30c do czwartej komory 30d, Gaz wprowadzony w tlen jest wprowadzony prze- wodami z zaworami regulacyjnymi 13a, ,13b, 13e,80 S 15 13d do rozgalezionych przewodów prowadzacych do kazdej z czterech komór w celu jednoczesnego zmieszania z ciecza zawierajaca MBU. Zawory te regulowane sa dowolnymi parametrami na przy¬ klad jak poziom DQ w.cieczy, sklad gazu wewnatrz 5 komory, Napowietrzniki typu powierzchniowego 22a, 22b, 22c, 22d, sa uzywane do mieszania gazu zawierajacego tlen z ciecza w kazdej komorze.Poniewaz scianki zbiornika i przewody ograni¬ czaja ciecze wewnatrz kazdej komory, mozna uzyc io w tym przykladzie wykonania urzadzenia do mie¬ szania powierzchniowego bez obawy, ze zajdzie mieszanie zwrotne cieczy wyrzuconej w góre i w dól wirnika. Gaz pozbawiony tlenu ulatujacy z cieczy jest odprowadzany z kazdej komory przez 15 przewody 23a, 23b^ 23c, 23d zaopatrzone ewentu¬ alnie w zawory regulacyjne.Korzystna cecha konstrukcji urzadzenia przed¬ stawionego na fig. 4 jest jej duze zblizenie do wa¬ runków rzeczywistego przeplywu kontrolowanego 2« cieczy. Predkosc przeplywu cieczy przez otwory przeplywowe 32a-b, 32c-d, 32b-c jest wystarczaja¬ ca dla umozliwienia mieszania zwrotnego. Ciecz w kazdym przedziale lub obszarze jest zasadniczo jednolita w skladzie i zawartosci MBU i stopniowo 25 maleje od obszaru zasilania ciecza 30a do etapu odprowadzania cieczy 30d.Urzadzenie z fig. 5 rózni sie od urzadzenia z fig. 4 tym, ze ma otwory przeplywowe w górnych czesciach przegród 31a-b, 31b-c i 31c-d powyzej 30 poziomu cieczy w komorach. Gaz pozbawiony tle¬ nu z pierwszej komory 30a przeplywa przez otwór 40a-b do drugiej komory 30b, gaz zasilajacy wpro¬ wadzony zostaje tam równiez przy dostatecznej róznicy cisnien umozliwiajac mieszanie zwrotne. 35 W drugiej komorze 30b dodatkowy tlen z gazu na¬ powietrzajacego jest zuzywany na rozpuszczenie i biooksydacje cieczy czesciowo natlenionej a do¬ datkowe gazy nieczynne wprowadzone sa do gazu napowietrzajacego ulatujacego z cieczy. 40 Dalsze ilosci gazu pozbawionego tlenu przeply¬ waja przez otwór przeplywowy 40bc do trzeciej komory 30c, w której zostaje zmieszany z dalsza czescia cieczy natlenionej, wprowadzonej otworem przeplywowym 32bc. Trzeci etap w trzeciej komo- 45 rze 30c przebiega w ten sam sposób, jak drugi etap w drugiej komorze 30b, przy czym jeszcze wieksza ilosc gazu pozbawionego tlenu przeplywa stamtad przez otwór przeplywowy 32cd. Gaz na¬ powietrzajacy o najnizszym stezeniu tlenu i naj- sn wyzszej zawartosci skladników nieczynnych jest wypuszczany stopniowo z czwartej komory 30d przewodem 23, a natleniona ciecz o najnizszej za¬ wartosci MBU jest odprowadzana przewodem 27 do osadnika (nie pokazany na rysunku). 55 Zatem zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku przeprowadzanym urzadzeniami z fig. 4 i 5, ciecz jest przenoszona przez szereg obszarów w celu stopniowego mieszania z gazem zawierajacym tlen w kazdym obszarze, tak ze zawartosc pozywki 60 (MBU) w cieczy w okreslonym obszarze jest wyzsza niz w cieczy nastepnego obszaru, do którego ta pierwsza ciecz jest przenoszona. Co wiecej, ciecz odprowadzana z ostatniego obszaru jest ciecza, która zostaje rozdzielona na szlam i oczyszczony 65 16 odplyw scieków. W urzadzeniu z fig. 5 gaz zawie¬ rajacy nie zuzyty tlen jest .przeprowadzany przez szereg obszarów w celu stopniowego mieszania z ciecza w kazdym obszarze tak, ze zawartosc tle¬ nu (okreslona stosunkiem objetosci do procentu tlenu) w gazie nad ciecza w danym obszarze jest wyzsza niz w odpowiednim obszarze nastepnym, do którego przechodzi ten pierwszy gaz, gaz prze¬ plywa zgodnie z pradem cieczy od obszaru do ob¬ szaru.Podczas, gdy gaz zasilajacy wprowadzany do pierwszego obszaru w celu zmieszania z woda za¬ wierajaca MBU ma zawartosc przynajmniej 50f/o tlenu, gaz napowietrzajacy wprowadzany do które¬ gokolwiek lub wszystkich kolejnych obszarów mo¬ ze zawierac mniej tlenu. Na przyklad, jezeli gaz zasilajacy pierwsza strefe ukladu skladajacego sie z czterech stref zawiera 50% tlenu to gaz wprowa¬ dzany do nastepnej strefy moze zawierac 40% tlenu.Urzadzenie przedstawione na fig. 6 rózni sie od wyzej opisanego wielostopniowego ukladu tym, ze osadnik 29 jest umieszczony posrednio w stosunku do przeplywu cieczy miedzy druga komora natle¬ niania 30b a trzecia komora natleniania 30c. Bar¬ dziej natleniona ciecz jest odprowadzana z komory 30b przewodem 27 do osadnika 29 w celu rozdzie¬ lenia na zestalony osad oraz plyn znad osadu od¬ prowadzany przez przewód 34, a osad zestalony zo¬ staje usuniety z dna oczyszczalnika przez przewód 50, i za pomoca pompy 51 jest wprowadzony do trzeciej komory natleniania 30c.Dalsza ilosc gazu pozbawionego tlenu jest odpro¬ wadzana z drugiej komory napowietrzania 30b przewodem 52 i wprowadzana do trzeciej komory natleniania 30c jako gaz napowietrzajacy, w celu zmieszania z natezonym osadem wprowadzonym przewodem 50. Zawór kontrolny 53 jest wbudowa¬ ny korzystnie w przewód gazowy. Jeszcze bardziej natleniony osad odprowadzony z komory trzeciej 30c do przewodu 37 jest przynajmniej czesciowo recyrkulowany przewodami 35 i 15 do pierwszej komory 30a jako osad czynny.Zalety rozwiazania wedlug wynalazku zostaly potwierdzone w szeregu przeprowadzanych pró¬ bach w urzadzeniu o konstrukcji podobnej do przedstawionej na fig. 5, do obróbki scieków miej¬ skich zawierajacych MBU. Cztery komory natle¬ niania o pojemnosci 1730 litrów zostaly umiesz¬ czone w prostokatnym zbiorniku zakrytym o dlu¬ gosci 4,26 m szerokosci 1,53 m i glebokosci 1,22 m zaopatrzonym w posrednie pionowe deflektory siegajace od góry do dna.Osadnik stanowil naczynie cylindryczne o stoz¬ kowych scianach o srednicy 2,44 m i glebokosci srodka 1,37 m, a zgrzebla denne obracane z pred¬ koscia 4 obrotów/godz. za pomoca silnika, za po¬ srednictwem przekladni redukcyjnej. Ciecz z czwartej komory natleniania byla wprowadzana do deflektora wspólsrodkowego ze srodkiem w górnym koncu osadnika, a stezony osad usu¬ wany w srodku stozkowego dna.Urzadzenie do mieszania dla kazdej komory po¬ siada zanurzony Wirnik osiowy o srednicy 15,25 cm o zmiennej predkosci napedzany silnikiem o mocy80845 17 18 5,34 KM, rozpylajacy gaz podawany ze stalego rozpylacza Umieszczonego bezposrednio pod wirni¬ kiem mieszadla. Rozpylacze utworzone sa z rurki o srednicy 1,27 cm z szesnastoma otworami o sred¬ nicy 1,59 mm rozmieszczonymi w odstepach. Obro¬ towa sprezarka odpowietrzajaca o zmiennej pred¬ kosci zastosowana do ponownego wprowadzenia gazu napowietrzajacego z gazu nad powierzchnia cieczy kazdej komory, do zanurzonego rozpylacza.Gaz zawierajacy tlen o zawartosci 99,5% tlenu dostarcza sie z butli ze sprezonym tlenem. Tlen zasilajacy jest nasycany woda a potem wprowa¬ dzany do przestrzeni gazowej powyzej mieszaniny wody zawierajacej MBU z osadem recyrkulowa- nym w pierwszej komorze. Nie zuzyty gaz zawiera¬ jacy tlen z dodatkiem wydzielonego nieczynnego rozpuszczalnika oraz gazowym produktem reakcji jest doprowadzany do kazdego nastepnego etapu przy pomocy rurek o dlugosci 61—67 cm i o sred- 10 15 nicy 5,1 cm laczacych otwory w pokrywie nad sa¬ siadujacymi komorami, przy czym wielkosc pola¬ czen umozliwia stopniowy przeplyw gazu od pierwszej do czwartej komory natleniania pod cis¬ nieniem o róznicy cisnien stopniowanej od poszcze¬ gólnych stref, wynoszacej 0,30 cm H20. Kierunek przeplywu cieczy przedstawiono w ukladzie fig. 5 strzalkami.Tablica 2 podaje wartosc pomiarów dla czte¬ rech wybranych dni pracy, z których mozna stwier¬ dzic, ze sposób wedlug wynalazku moze byc stoso¬ wany dla uzyskania wysokiej wydajnosci usuwa¬ nia MBU ze scieków miejskich (82,0—94,0*/o) w sto¬ sunkowo krótkich okresach mieszania (156—180 mi¬ nut), duzych predkosciach poczatkowych osiada¬ nia (0,98—1,77 m/godz.) i przy malej predkosci re¬ cyrkulacji osadu (stosunek objetosci osadu recyr- kulowanego do zasilania wynosil 0,11—0,19), oraz przy wysokim poziomie MLSS (5500—7700 mg/l).Tabela II Dzien A Dzien B Dzien C Dzien D Zasilanie . woda zawierajaca MBU Szybkosc (litry/min.) MBU mg/l czesci stale mg/l Zasilanie tlenem: Szybkosc (litry/godz.) Czystosc °/o objetosciowy Ciecz mieszana: czesci stale w cieczy miesza¬ nej mg/l zawiesina nieopadajaca mg/l stosunek zawartosci zawiesi¬ ny nieopadajacej do czesci stalych indeks objetosci osadu dla osadnika Szybkosc osiadania do oczyszczalnika (m/godz.) tlen rozpuszczony w etapie 1 (mg/l) tlen rozpuszczony w etapie 2 (mg/l) tlen rozpuszczony w etapie 3 (mg/l) tlen rozpuszczony w etapie 4 (mg/l) Osad ponownie wprowadzo¬ ny do uzycia: szybkosc (l/min.) zawiesiny nieopaidajace w cieczy mieszanej (mg/l) 36,7 253 118 476 99,5 5880 3065 0,52 1,77 3,7 5,1 6,7 3,6 (6,05) 36,0 200 147 584 99,5 5515 47,5 1,77 2,1 4,5 6,6 11,4 (3,79) 42,949 38,1 168 836 99,5 7730 54,2 0,98 0,6 4,0 7,0 9,4 (4,92) 46,766 31,8 171 249 770 99,5 5610 4170 0,74 48,9 1,77 0,4 7,4 11,3 13,6 (6,05) 41,37980 845 19 20 c. d. tabeli II Odplyw scieku: MBU mg/l czesci stale w cieczy miesza¬ nej (mg/l) Przecietny stosunek pozywki do biomasy (lb.)kig : (dzienXlb.)(kg) zawiesiny nieopadajacej Osadzanie czesci stalych w min. 1 Wydajnosc usuwania w °/o MBU Stosunek osadu recyrkulo- wanego do zasilania (obje¬ tosciowo) | Dzien A 28,8 9 0,65 160 88,6 0,17 | Dzien B 35,8 33 0,38 160 82,0 0,11 1 Dzien C — — 0,27 156 — 0,13 1 Dzien D 10,2 16 0,28 180 94,0 0,19 1 Etap 1 calkowity produkt staly 2 lotny osad zawieszony 3 Indeks objetosci osadu W tabeli I i II przedstawiono korzystny sposób stosowania rozwiazania wedlug wynalazku w któ¬ rym natleniona ciecz ma poczatkowa predkosc osia¬ dania (bez mieszania) równa przynajmniej 1,52 m/ /godz. a indeks Mohlmana wynosi nie wiecej niz 60. Stwierdzono, ze warunki te sa korzystne dla otrzymania gestego osadu.Dane z tablic I i II okreslaja równiez parametry dla sposobu obróbki scieków miejskich wedlug wy¬ nalazku, charakteryzujacego sie przede wszystkim duzym stezeniem osadów w obszarze napowietrza¬ nia i krótkim czasem retencji czesci stalych.W tym przykladzie stosowania osad recyrkulowa- ny ma stezenie 30 000 do 50 000 mg/l calkowitego produktu stalego, gaz zasilajacy zawiera przynaj¬ mniej 90% tlenu (objetosciowo) a gaz nad ciecza mieszana ma czasteczkowe cisnienie tlenu równe przynajmniej 380 mm Hg w obszarze natleniania.Ciecz natleniana zawiera przynajmniej 5 mg/l ilenu rozpuszczonego, przy czym sredni stosunek pozywki dla cieczy podczas mieszania z gazem za¬ wierajacym tlen jest utrzymany na poziomie przy¬ najmniej 0,25 kg MBU5 (dzien Xifcg zawiesiny nie¬ opadajacej). Charakterystyka poczatkowa predkosci osiadania i indeks Mohlmana dla objetosci osadów cieczy natlenianej sa podane powyzej, a stosunek objetosci osadu recyrkulowanego do objetosci scie¬ ków miejskich wynosi 0,1 : 0,3. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL