Uprawniony z patentu: Union Carbid Corporation, Nowy Jork (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób oczyszczania scieków 2 Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszcza¬ nia scieków zawierajacych zanieczyszczenia daja¬ ce sie utleniac biochemicznie zwlaszcza scieków z zakladów petrochemicznych i papierniczych, który to sposób pozwala na uzyskanie stosunkowo nie¬ wielkiego nadmiaru osadu przy oczyszczaniu scie¬ ków.Oczyszczanie scieków ma miedzy innymi na ce¬ lu, zmniejszenie ilosci zanieczyszczen wykazuja¬ cych powinowactwo do tlenu. Stopien zmniejsze¬ nia zawartosci tych zanieczyszczen jest zwykle mierzony i wyrazany przez tak zwane biologiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT) to znaczy ilosc je¬ dnostek tlenu potrzebna do unieszkodliwienia znaj¬ dujacych sie w sciekach zanieczyszczen w przeli¬ czeniu na milion porównywalnych jednostek scie¬ ków.Wartosc ta jest zwykle wyrazana w mg 02/l.Jednym ze sposobów zmniejszania biologicznego zapotrzebowania tlenu jest tak zwana metoda osa¬ du czynnego, wedlug której najpierw usuwa sie wiekszosc stalych zanieczyszczen, na przyklad za pomoca filtrów sitowych a pozostalosc masy scie¬ kowej miesza sie z gazem zawierajacym tlen oraz . z osadem czynnym. Ten ostatni zawiera zwykle bakterie tlenowe, które przy wystarczajacej ilosci rozpuszczonego w sciekach tlenu pochlaniaja i asy- miluja organiczne zanieczyszczenia scieków prze¬ ksztalcajac je tym samym w postac, dajaca sie lat¬ wo oddzielic od oczyszczanej wody. W normalnych 10 15 20 25 30 warunkach bakterie szybko sie rozmnazaja w ko¬ morach napowietrzajacych, w których znajduja sie scieki podczas tego etapu procesu oczyszczania. Po okreslonym czasie, gdy zostanie zuzyta wymagana ilosc tlenu i zakonczone zostanie biologiczne prze¬ ksztalcenie zanieczyszczen, oczyszczane wody scie¬ kowe zostaja poddane sedymentacji a nastepnie zlane znad osadu, który jest nastejpnie usuwany z dna osadnika.Cz^sc osadu musi byc ponownie zawrócona do komór napowietrzania w celu oczyszczania kolej¬ nych partii scieków. Zwykle w praktyce, zawra¬ cany osad nie stanowi 100°/o osadu wydobywane¬ go z osadników lufo tez w osadnikach pozostaje jego nadmiar wypelniajac je w nadmiernym stop¬ niu. Przecietnie do obiegu zawraca sie okolo 90°/« osadu czynnego podczas gdy pozostale 10% trze¬ ba wyrzucic. W zwiazku z tym przy obecnie sto¬ sowanych sposobach oczyszczania scieków metoda osadu czynnego powstaje pewna nadprodukcja osadu.Osad ten musi byc ponadto poddany dodatkowej obróbce, zapobiegajacej procesom gnilnym, zanim zostanie ostatecznie usuniety z terenu oczyszczalni scieków. Powszechnie stosuje sie tak zwane beztle¬ nowe fermentowanie osadu polegajace na dlugo¬ trwalym lezakowaniu przez okres czasu wystar¬ czajacy dla zakonczenia wszelkich procesów gnil¬ nych w osadzie. Okres ten wynosic moze na przy¬ klad 30 dni. Do tego celu stosowane sa duze zam- 809713 80971 4 kmiete zbiorniki umozliwiajace dlugotrwale prze¬ chowywanie osadu i zabezpieczone przed wydo¬ bywaniem sie gazów o nieprzyjemnym zapachu be¬ dacymi produktami rozkladu. Mimo stosowania ta¬ kiej obróbki pozostaly osad stanowi jeszcze 40 do 50% objetosci poczatkowej.Obróbka tych nadmiernych ilosci osadu oraz je¬ go wywóz poza teren oczyszczalni scieków sa bar¬ dzo kosztowne i stanowia od 35% do 40% kosztów calkowitych tego wtórnego procesu oczyszczania scieków.Autooksydacja czyli tzw. raspiracja endogenna jest znanym zjawiskiem w procesach biologiczne¬ go oczyszczania scieków metoda osadu czynnego.W obecnosci wystarczajaco duzej ilosci rozpusz¬ czonego tlenu ale przy braku odpowiednio duzej ilosci latwodostepnej pozywki organicznej w po¬ staci zanieczyszczen zawartych w sciekach bakte¬ rie zawarte w osadzie czynnym zaczynaja w pew¬ nym stopniu stanowic same dla siebie pozywke.W takich warunkach nadmiar powstajacego osadu zmniejsza sie.Jednakze jak to stwierdzono praktycznie w obecnie istniejacych oczyszczalniach scieków sto¬ pien autooksydacji jest zbyt niski, aby mógl miec powazniejszy wplyw na ilosc osadu powstajacego przy procesie oczyszczania scieków metoda osadu czynnego. Intensywne napowietrzanie scieków jest znana forma zwiekszania stopnia aiutooksydacji i rzeczywistego zmniejszenia nadmiernych ilosci powstajacego osadu. W wyniku tego zarówno roz¬ miary jak i ilosc komór napowietrzania ulega jed¬ nak powaznemu zwiekszeniu a czas skladowania w nich scieków przedluza sie od powszechnie sto¬ sowanego w praktyce 4—6 godzin do co najmniej 1$—24 godzin. Przez caly ten czas prowadzone jest napowietrzanie. Czas przebywania scieków w ko¬ morach napowietrzania jest znacznie dluzszy niz tego wymaga biologiczne zapotrzebowanie tlenu i znaczna czesc tego czasu jest przeznaczona na samoutlenianie sie osadu czynnego. Urzadzenia na¬ powietrzajace oczyszczalni scieków bardzo czesto pracuja przy praktycznie zerowej nadprodukcji osadu, to znaczy, ze zasadniczo 100% osadu na¬ gromadzonego w osadnikach jest zawracane po¬ nownie do oczyszczania kolejnych swiezo naply¬ wajacych partii scieków.Wada takich urzadzen napowietrzajacych sa ich duze rozmiary oraz wysokie koszty eksploatacyj¬ ne. Pojemnosc komór napowietrzania musi byc 3—6-krotnie wieksza niz w konwencjonalnych oczyszczalniach scieków pracujacych metoda osa¬ du czynnego, a to w tym celu, aby zapewnic wy¬ starczajaco dlugi czas przebywania scieków w tych komorach. Ponadto koszt doprowadzanego powie¬ trza sprezonego oraz koszt mieszania scieków, ze wzgledu na .duze rozmiary komór napowietrzania oraz znacznie przedluzony czas ich pracy, jest wy¬ soki w przeliczeniu na jednostke objetosci oczy¬ szczanych scieków.Celem wynalazku i zadaniem wynalazku jest wyeliminowanie niedogodnosci powyzszych oraz opracowanie sposobu oczyszczania scieków przy uzyciu osadu czynnego, który to sposób przy sto¬ sunkowo niewielkiej nadprodukcji osadu nie wy¬ magalby stosowania komór napowietrzania o du¬ zej pojemnosci oraz pozwalal zmniejszyc ilosc zu¬ zywanego powietrza w przeliczeniu na jednostke objetosci oczyszczanych scieków. 5 Dalszym celem wynalazku jest równiez umozli¬ wienie szybszego samoultleniania osadu.Istota sposobu oczyszczania scieków wedlug wy¬ nalazku polega na tym, ze do napowietrzanych scieków wprowadza sie osad czynny w ilosci wy- !0 starczajacej dla powstawania zawiesiny o stezeniu co najmniej 3000 mg/l oraz pierwszy gaz zawiera¬ jacy co najmniej 50% objetosciowo llenu, mie¬ szajac go ze sciekami i osadem czynnym przez co najmniej 5 minut w ilasci pozwalajacej na utrzy- is manie zawartosci tlenu w mieszaninie w granicach powyzej 0,5 mig/1, przetrzymujac te mieszanine w strefie napowietrzania co najmniej 5 minut, na¬ stepnie tak powstala zawiesine osadu czynnego odprowadza sie ze strefy napowietrzania do od- 20 dzielonej od niej strefy stabilizacji osadu, gdzie wprowadza sie do zawiesiny drugi gaz zawieraja¬ cy co najmniej 35% objetosciowo tlenu i miesza sie go z zawiesina w ilosci tworzacej osad czynny o zmniejszonym BZT w porównaniu do BZT osa- 25 du wprowadzonego do tej strefy, przy czym cal¬ kowity czas kontaktowania cieklych scieków ze stalym osadem podczas napowietrzania i stabiliza¬ cji wynosi od 20 do 90 min., nastepnie osad czyn¬ ny o obnizonym BZT odprowadza sie ze strefy 30 stabilizacji do oddzielonej od niej strefy auto¬ oksydacji, do której wprowadza sie trzeci gaz zawierajacy co najmniej 35% objetosciowo tlenu i miesza sie go z tym osadem czynnym w ilosci wystarczajacej dla utrzymania w mieszaninie za- 35 wartosci tlenu w granicach powyzej 5 mg/l, przy czym czas kontaktu ciecz-cialo stale wynosi w tej strefie 30—210 min., a tik otrzymany utlenio¬ ny osad usuwa sie ze strefy autooksydacji i przy¬ najmniej czesc tego osadu zawraca sie z powrotem 40 do strefy napowietrzania i miesza sie ze znajduja¬ cymi sie w tej strefie sciekami.Przedmiot wynalazku jest objasniony w dalszej czesci opisu w przykladzie przedstawionym na za¬ laczonym rysunku schematycznym, na którym fig. 45 1 przedstawia przykladowy schemat przebiegu spo¬ sobu wedlug wynalazku, przy którym osadnik znajduje sie za strefa autooksydacji, fig. 2 — in¬ ny schemat przebiegu tego sposobu, przy którym osadnik umieszczono miedzy strefa stabilizacji a 50 strefa autooksydacji, fig. 3 — jeszcze inny sche¬ mat podobny do przedstawionego na fig. 2 ale z oddzielnym doprowadzeniem strumieni gazu za¬ wierajacego tlen do strefy napowietrzania i stre¬ fy autooksydacji oraz z usuwaniem zawracanego 85 z powrotem do obiegu osadu czynnego ze srodko¬ wej strefy mieszania, która moze byc strefa sta¬ bilizacji lub autooksydacji, zas fig. 4 — zestaw urzadzen do stosowania sposobu wedlug wynalaz¬ ku pokazany w przekroju poprzecznym zawieraja- 60 Cy cztery szeregowo rozmieszczone komory mie¬ szania, przez które przeplywa mieszanina scieków i gazu zawierajacego tlen.Przy wykonywaniu sposobu wedlug wynalazku strefy napowietrzania osadu oraz autooksydacji os musza byc od siebie oddzielone a przeplyw musi80971 5 e nastepowac od strefy poprzedniej do nastepnej liczac w kierunku zmniejszajacego sie stezenia za¬ nieczyszczen w poszczególnych strefach. Zastoso¬ wanie tego stopniowego podzialu na sitrefy jest ko¬ nieczne w celu uzyskania kontrolowanego prze¬ plywu i tym samym unikniecia mieszania sie za¬ wiesin znajdujacych sie w poszczególnych stre¬ fach. Potrzebne sa przynajmniej dwie strefy na¬ powietrzania oczyszczonej zawiesiny okreslane ja¬ ko strefa napowietrzania i strefa stabilizacji osa¬ du.Pierwsza strefa jest strefa napowietrzania, w której tlen nie zasymilowany pozostaje do czasu calkowitego wymieszania zawiesiny. Zawiesina osadu czynnego odprowadzona z tej strefy zawiera jeszcze pewna ilosc pozywki bak¬ teryjnej badz rozpuszczonej badz zasorbowanej przez klaczki osadu i w zwiazku z tym zarówno w pierwszej jak i w drugiej strefie nie istnieja warunki, w kltórych wyczerpanie sie organicznej pozywki bakteryjnej spowodowaloby warunki sprzyjajace samoutlenianiu sie bakterii. Ta druga strefa, chociaz jest strefa napowietrzania w znacz¬ nym stopniu strefa stabilizacji osadu czynnego, gdzie pozostalosc zanieczyszczen stanowiacych po¬ zywke dla bakterii oraz zasorbowana, czesc tej pozywki zostaje calkowicie zasymilowana przez klaczki osadu czynnego. Innymi slowy wyczerpa¬ nie calkowite zanieczyszczen organicznych koniecz¬ ne dla stworzenia wlasciwych warunków auto¬ oksydacji bakterii nastepuje dopiero w drugiej strefie, a warunki takie istnieja dopiero w trzeciej strefie autooksydacji.Jesli osad ze strefy stabilizacji, zawierajacy jesz- cza zanieczyszczenia organiczne zostaje zmieszany z osadem, w którym nastapilo calkowite wyczer¬ panie sie zanieczyszczen pochodzacych z nastepnej strefy autooksydacji, bakterie znajdujace sie w osa¬ dzie z tej ostatniej strefy otrzymuja dodatkowa porcje pozywki co powoduje dalsze ich rozmnaza¬ nie a zatem zmniejsza sklonnosc tego osadu do autooksydacji. Przeciwnie jesli pozbawiony zanie¬ czyszczen osad zostanie zmieszany z osadem po¬ chodzacym ze strefy stabilizacji stezenia zanie¬ czyszczen w strefie ulega zmniejszeniu a zatem zmniejsza sie intensywnosc asymilawania zanieczy¬ szczen przez osad. W zwiazku z tym w systemie oczyszczania musza istniec przynajmniej trzy od¬ dzielone od siebie strefy lub stadia aby mozna bylo uzyskac przewidywane korzysci wynikajace z wynalazku a mianowicie jedna strefa napowie¬ trzania, jedna strefa stabilizacji i ostatecznego asy- miilowania pozostalych zanieczyszczen oraz trzecia strefa autooksydacji.Inna cecha sposobu wedlug wynalazku jest utrzymywanie duzego stezenia zawiesiny podczas calego procesu oczyszczania to znaczy w strefie napowietrzania, strefie stabilizacji osadu oraz stre^ fie autooksydacji. Stezenie zawiesiny czasteczek stalych w wodach sciekowych zmieszanych z osa¬ dem czynnym powinno wynosic co najmniej 3000 mg/l a najkorzystniej 5000 do 9000 mg/l. Jedna z przyczyn, dla których stawia sie takie wymaga¬ nia jest fakit, ze od stezenia zawiesiny zalezy szyb¬ kosc zachodzacych reakcji biochemicznych. Oczysz¬ czane scieki miejskie moga zawierac zawiesine na¬ stepujacych rodzajów cial stalych: substancje da¬ jace sie utleniac biologicznie, substancje organicz¬ ne nie dajace sie biologicznie utleniac oraz sub- 5 stancje nieorganiczne nie ulegajace utlenianiu.Substancje, nieorganiczne takie jak piasek, zwi¬ rek oraz nie dajace sie utleniac biologicznie sub¬ stancje organiczne takie jak czasteczki polietyle¬ nu lub papier sa niepozadanymi zanieczyszczenia¬ mi ale ich istnienie w sciekach zawierajacych sub¬ stancje dajace sie utleniac biologicznie jest nie¬ uniknione. Zwykle jednak wieksze czasteczki tych substancji takie jak wióry drzewne zostaja usu¬ niete podczas wstepnego oczyszczania mechanicz¬ nego.Wieksza czesc stalej zawiesiny stanowia bakte¬ ryjne klaczki osadu czynnego, czyli tak zwana masa biologiczna, zawróconego z osadników do strefy napowietrzania. Im wieksze jest stezenie bakterii w zawiesinie tym szybciej nastepuje sorp- cja i asymilacja zanieczyszczen dajacych sie utle¬ niac biologicznie i tym szybciej stosunek ilosci tych zanieczyszczen do masy biologicznej spada do wartosci umozliwiajacej autooksydacje. Przy wy¬ starczajaco niewielkiej wartosci tego stosunku szybkosc autooksydacji moze byc zwiekszona przez stworzenie innych korzystnych warunków to jest duzej dyspresji czasteczek stalych zawiesiny, duzej ilosci rozpuszczonego tlenu oraz zastosowania wy¬ soce akltywnego osadu czynnego.Stopien zuzycia osadu czynnego na skutek auto¬ oksydacji jest zalezny bezposrednio od stezenia stalych czasteczek zawiesiny w strefie samoutle- niania. Do równowagi pomiedzy procesem synte¬ zy i procesem zuzywania sie osadu czynnego moz¬ na doprowadzic obnizajac stezenie czastek stalych zawiesiny do 3000 mg/l. Jednakze szybkosc osiag¬ niecia takiego stanu równowagi bylaby bardzo nie¬ wielka a dojscie do tego stanu trwaloby bardzo dlugo przy dotychczas stosowanym sposobie wy- sokosprawnego oczyszczania biologicznego scieków.Przy duzym stezeniu czasteczek stalych w strefach napowietrzania i stabilizacji w polaczeniu z innymi cechami sposobu wedlug wynalazku, stan bliski równowagi miedzy procesem odbudowy i proce¬ sem zuzywania sie osadu czynnego moze byc osiagniety w stosunkowo krótkim czasie i w zwiaz¬ ku z tym przy zastosowaniu niewielkich komór napowietrzania. I tak przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku calkowity okres oczyszczania scieków we wszystkich trzech strefach trwa okolo 5 godzin podczas gdy odpowiedni okres przy za¬ stosowaniu dotychczasowego wysokosprawnego sposobu trwa 18 do 24 godzin. Dzieki temu za¬ równo koszty inwestycyjne jak i eksploatacyjne oczyszczalni scieków przy zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku sa znacznie nizsze niz przy do¬ tychczas stosowanych sposobach oczyszczania scie¬ ków metoda osadu czynnego przy jednoczesnie zmniejszonym przyroscie osadu.Nalezy wziac pod uwage, ze tylko niewielki pro¬ cent osadu czynnego doprowadzonego do strefy autooksydacji zostaje w tej strefie unieszkodliwio¬ ny w celu zbilansowania przyrostu osadu czynne¬ go. Na przyklad na kazde 4000 czesci substancji 15 20 215 30 35 40 45 50 55 607 80971 8 biologicznie czynnej wprowadzonej do strefy na¬ powietrzania powstaje okolo 200 czesci nowych ko¬ mórek bakteryjnych tak, ze do strefy autooksyda- cji trafia 4200 czesci. Zatem tylko 200 czesci, czyli 5p/o osadu czynnego musi ulec likwidacji na sku¬ tek autooksydacji bakterii aby utrzymac w obie¬ gu stala ilosc osadu czynnego w systemie oczysz¬ czania.Jeszcze innym warunkiem, który musi byc spel¬ niony przy wykonywaniu sposobu wedlug wyna¬ lazku jest szybkie rozpuszczenie w zawiesinie du¬ zej ilosci tlenu tak, ze we wszystkich trzech stre¬ fach a wiec napowietrzania, stabilizacji i auto¬ oksydacji poziom rozpuszczanego tlenu jest znacz¬ ny. Chociaz istnieje prawdopodobienstwo, ze tlen moze byc adsorbowany przez mase biologiczna bezposrednio z fazy gazowej to jednak wydaje sie ze wiekszosc tlenu jest jednak pobierana przez bakterie z roztworu. Stad tez szybkosc rozpuszcza¬ nia tlenu w sciekach znajdujacych sie w strefie na¬ powietrzania jest bardzo wazna a przy zastosowaniu do tego celu powietrza szybkosc rozpuszczania tlenu jest niewielka i stopien nasycenia tlenem wody o temperaturze 20°C przy cisnieniu 760 mm Hg wynosi tylko 9 mg/1 a przy taki/m poziomie nasy¬ cenia tlenem zdolnosc do rozpuszczania sie tlenu pochodzacego z powietrza zanika.Najwieksze zapotrzebowanie na tlen istnieje w strefie napowietrzania i w strefie stabiliza¬ cji osadu, a poniewaz mieszanie sie osadu czyn¬ nego pozbawionego zanieczyszczen dajacych sie utleniac biologicznie, znajdujacego sie w strefie autooksydacji, z osadem z innych stref jest unie¬ mozliwione, mozna uzyskac stosunkowo duze ste¬ zenie zanieczyszczen dajacych sie utleniac biolo¬ gicznie w strefie napowietrzania przez bakterie zawarte w osadzie czynnym zawróconym do obie¬ gu ze strefy autooksydacji. Polaczenie duzego ste¬ zenia dajacych sie utleniac biologicznie zanieczy¬ szczen z duzym stezeniem masy biologicznie czyn¬ nej stwarza korzystne warunki dla szybkiej asy¬ milacja zanieczyszczen przez bakterie oraz szybkie¬ go ich rozmnazania a zatem zwiekszania ilosci osa¬ du czynnego. Tlen w takich warunkach jest zuzy¬ wany bardzo szybko i przy zastosowaniu trady¬ cyjnej metody napowietrzania powietrzem atmos¬ ferycznym — poziom rozpuszczonego tlenu spada prawie do zera. Ogranicza to nie tylko szybkosc reakcji ale równiez stwarza ryzyko przypadkowego rozwoju niepozadanych mikroorganizmów aerobo- wych. Aby zapewnic nieorganiczny zasób tlenu rozpuszczonego w strefie napowietrzania i w stre¬ fie stabilizacji osadu poziom rozpuszczonego tle¬ nu powinien byc utrzymywany powyzej wartosci 0,5 mg/1 a najkorzystniej w granicach 2 do 5 mg/l.Stosujac sposób wedlug wynalazku, wyzej wspomniany poziom nasycenia tlenem jest trudny do utrzymania przy zastosowaniu tradycyjnego na¬ powietrzania powietrzem atmosferycznym. Do te¬ go celu w sposobie wedlug wynalazku potrzebny jest gaz zawierajacy minimum 50% tlenu a ko¬ rzystnie co najimniej 90*/o objetosciowo a ponadto gaz ten musi byc mieszany ze sciekami i z osa¬ dem czynnym bardzo intensywnie aby umozli¬ wic dobry kontakt mieszanych substancji. Przy¬ najmniej jeden z mieszanych plynów, gaz lub ciecz, znajdujacych sie w strefie napowietrzania jest doprowadzony do tej strefy w sposób ciagly i kontaktowany z drugim plynem, przy czym ilosc 5 gazu zawierajacego tlen oraz intensywnosc i czas tego kontaktowania sa wystarczajace dla zacho¬ wania wymaganego poziomu nasycenia tlenem.Zawartosc rozpuszczonego tlenu w strefie napo¬ wietrzania i strefie stabilizacji osadu korzystnie nie powinna przekraczac 5 do 10 mg/l, poniewaz praca zuzyta na uzyskanie wiekszego nasycenia tlenem moze powodowac nadimierne scieranie sie klaczków osadu, zmniejszenie ich aglomeratów oraz zmniejszenie ich zdolnosci do osiadania. Ina¬ czej mówiac klaczki osadu czynnego beda tak ma¬ le, ze odciek stanie sie metny i nie bedzie nada¬ wal do odprowadzenia. Ponadto zmniejsza sie gwaltownie stezenie czastek stalych i w konsek¬ wencji nie jest mozliwe utrzymanie silnie zdyspe- rgowanego roztworu o duzym stezeniu.Dla calkowitej asymilacji przez bakterie zanie¬ czyszczen dajacych sie utleniac biologicznie wy¬ starczy, ze czas przebywania scieków w strefie napowietrzania i w strefie stabilizacji osadu bedzie w sumie wynosil 20^90 min. przy napowietrzaniu trwajacym co najimniej 5 min.Ilosc utlenianych biologicznie zanieczyszczen przedostajaca sie do strefy autooksydacji jest sto¬ sunkowo niewielka, poniewaz wiekszosc tych za¬ nieczyszczen zostala zasymilowana przez bakterie w strefie napowietrzania oraz w strefie stabilizacji osadu. Chociaz stopien zuzycia tlenu w strefie autooksydacji jest. mniejszy to jednak nasycenie tlenem w tej strefie powinno byc utrzymane po¬ wyzej 5 mg/l a korzystnie w granicach 10—15 mg/l. Stosunkowo duze nasycenie tlenem jest po¬ zadane ze wzgledu na aglomeraty bakterii, które staja sie coraz wieksze w miare przeplywu przez kolejne strefy napowietrzania, stabilizacji osadu i autooksydacji, przez co dyfuzyjne przenikanie tlenu do czastek osadu czynnego zostaje utrudnio¬ ne. Nasycenie tlenem do wartosci powyzej 5 mgA przezwycieza te trudnosci i umozliwia dobry do¬ step tlenu do zanieczys'zczen organicznych daja¬ cych sie utleniac biologicznie. Stopien nasycenia tlenem przekraczajacy 15 mg/l daje sie osiagnac jedynie przy jednoczesnym silnym scieraniu klacz¬ ków osadu co z kolei powoduje zmniejszenie sklon¬ nosci osadu do osiadania. Takt ten znowu powo¬ duje przedluzenie przebywania scieków w osad¬ nikach w celu uzyskania wymaganego stopnia oddzielenia osadu czynnego od oczyszczonej wody.Mniejsza predkosc asymilacji tlenu przez bak¬ terie w strefie autooksydacji przyczynia sie do zmniejszenia ilosci gazu zawierajacego tlen wy¬ maganej dla utrzymania wymaganego stopnia na¬ sycenia tlenem wiekszego od 5 mgA. Natomiast w celu zmniejszenia do minimum scierania sie cza¬ steczek osadu i przyspieszenia jego osiadania sto¬ suje sie gaz napowietrzajacy, który powinien za¬ wierac 35% tlenu objetosciowo. Przy mniejszym stezeniu tlenu w gazie napowietrzajacym zwiek¬ sza sie nadmiernie ilosc gazów obojetnych takich jak azot w przypadku stosowania powietrza atmosferycznego, które stanowia obojetny rozcien- 15 20 25 30 35 40 45 50 56 609 80971 10 czalnik gazowy i powoduja koniecznosc nadmier¬ nie intensywnego mieszania w celu zrównowaze¬ nia zimniejszonego cisnienia czastkowego tlenu.Inaczej mówiac gaz wprowadzony do strefy auto¬ oksydacji powinien zawierac co najmniej 35% tle¬ nu w celu ulatwienia odpowiedniego przyswajania tlenu przy niewielkim zapotrzebowaniu energii. „ Czas napowietrzania potrzebny dla utleniania przynajmniej znacznej czesci nadmiaru osadu czynnego w strefie autooksydacji wynosi co naj¬ mniej 30 min. a czas mieszania nie powinien prze¬ kraczac 210 min., poniewaz w przeciwnym razie zdolnosc osadu do osiadania zmniejsza sie.W wybranym przykladzie wykonania sposobu wedlug wynalazku gaz zawierajacy tlen, odpro¬ wadzany ze strefy napowietrzania doprowadzany jest do strefy stabilizacji osadu jako drugi gaz zawierajacy co najmniej 35°/o tlenu i jest miesza¬ ny z zawiesina osadu czynnego doprowadzona ze strefy napowietrzania. Równiez niewykorzystany, zawierajacy tlen gaz ze strefy stabilizacji osadu jest odprowadzony z tej strefy i wprowadzany na¬ stepnie do strefy autooksydacji jako wyzej wspomniany trzeci gaz zawierajacy co najmniej 35% tlenu i jest mieszany z pozbawionym zanie¬ czyszczen osadem pochodzacym ze strefy stabiliza¬ cji osadu. Tak wiec gaz zawierajacy tlen przeply¬ wa podczas procesu oczyszczania w tym samym kierunku co zawiesina stanowiaca scieki czyli wispólpradowo do tej zawiesiny. Takie stopniowe przepuszczanie gazu poprzez kolejne strefy zwie¬ ksza stopien wykorzystania gazu doprowadzonego do strefy napowietrzania.W jeszcze bardziej korzystnym przykladzie gaz doprowadzany do strefy napowietrzania zawiera co najmniej 90°/o tlenu, gaz doprowadzany do strefy stabilizacji osadu zawiera co najmniej 55% tlenu a gaz doprowadzany do strefy autooksydacji za¬ wiera reszte niezuzytego tlenu w ilosci co naj¬ mniej 30% objetosciowo.W innym przykladzie sposobu wedlug wynalazku odciek oddziela sie od osadu czynnego odprowa¬ dzanego w zawiesinie badz ze strefy napowietrza¬ nia badz ze strefy stabilizacji osadu, w której oczyszczane scieki zostaja calkowicie pozbawione zanieczyszczen organicznych dajacych sie utleniac biologicznie. Oddzielanie to odbywa sie w przej¬ sciowej strefie klarowania zawiesiny a pozostala bardziej stezona zawiesina jest kierowana do na¬ stepnej strefy. W tym przykladzie zawartosc cza¬ steczek stalych w zawiesinie doprowadzanej do strefy saimoutleniania jest korzystnie co najmniej trzykrotnie wieksza niz w strefie napowietrzania, zas doprowadzana do strefy samoutleniania jest o polowe mniejsza niz ilosc osadu doprowadzanego do strefy napowietrzania.Taki stosunek zawartosci czasteczek stalych w strefie napowietrzania i w strefie autooksydacji zapewnia duze stezenie czasteczek stalych w za¬ wracanym osadzie czynnym co z kolei umozliwia stosowanie stosunkowo niewielkiego natezenia przeplywu przy zawracaniu osadu a tym samym zmniejszenie urzadzen oczyszczajacych oraz mniej¬ sze zuzycie energii.W przykladach pokazanych na rysunku przezna¬ czone do oczyszczania scieki, zawierajace zanie¬ czyszczenia dajace sie utleniac biologicznie, sa do¬ prowadzane do strefy napowietrzania 10 poprzez przewód 11. Gaz napowietrzajacy zawierajacy co 5 najmniej 50% tlenu znajduje sie w zbiorniku 13 i jest doprowadzany z tego zbiornika do strefy napowietrzania 10 poprzez przewód 14 wyposazony w zawór regulacyjny 15. Osad czynny jest dopro¬ wadzany do strefy napowietrzania 10 poprzez prze- io wód 16 wyposazony w zawór 17 do regulacji prze¬ plywu.Wspomniane wyzej trzy czynniki to jest scieki, gaz napowietrzajacy i osad czynny sa mieszane ze soba w strefie napowietrzania 10 za pomoca 15 mieszadel mechanicznych 18, wyposazone na przy¬ klad w wirniki napedzane silnikami umieszczony^ mi w poblizu lustra cieczy luib zanurzonymi pod jej powierzchnia, a gaz zawierajacy tlen moze byc wprowadzany poprzez przewód 14 badz na po- 20 wierzchnie cieczy badz pod jej powierzchnie.Urzadzania takie sa doskonale znane fachowcom w tej dziedzinie i powinny byc tak do¬ brane, aby zapewnialy duza powierzchnie kon¬ taktowa pomiedzy plynami przy minimalnym zu- 25 zyciu energii. Dla uzyskania dluzszego czasu kon¬ taktowania sie gazu z ciecza powinno sie zasto¬ sowac rowy cyrkulacyijne. Jesli gaz jest doprowa¬ dzany bezposrednio do cieczy to pecherzyki tego gazu powinny byc tak male aby mialy niewielka 30 wypornosc a ich calkowita powierzchnia byla jak najwieksza. Mozna równiez ulatwic rozpuszczalnosc tlenu przez wprowadzenie dysz doprowadzajacych gaz na glebokosci, na której panuje znaczne cisnie¬ nie hydrostatyczne. Jak to juz wczesniej wspom- 35 niano przynajmniej jeden z kontaktowanych ply¬ nów, gaz albo ciecz, jest doprowadzany wielo¬ krotnie do strefy napowietrzania.Urzadzenia napowietrzajace sa powszechnie cha¬ rakteryzowane tak zwana zdolnoscia napowietrza- 40 nia, która okresla zdolnosc urzadzenia do rozpusz¬ czenia tlenu zawartego w powietrzu w wodzie z sieci wodociagowej o zerowej zawartosci roz¬ puszczonego tlenu przy cisnieniu 760 mm Hg i tem¬ peraturze 20°C Odpowiednie do tego celu sa urza- 45 dzenia o zdolnosci napowietrzania wynoszacej 0,9 kG 02/kWh. PTzy ustalaniu tej charakterystyki przyjmuje sie calkowita energie zuzyta przez urza¬ dzenie zarówno na mieszanie cieczy jak i na do¬ prowadzenie gazu do cieczy. 50 Strefa napowietrzania kontaktowego 10 jest od¬ dzielona od strefy stabilizacji 19 przegroda 20 w celu zapobiegania mieszaniu sie zawiesin znajdu¬ jacych sie w przyleglych strefach.Jesli zajdzie potrzeba mozna zastosowac wiecej 55 niz jedna strefe stabilizacji osadu ale calkowity czas przebywania zawiesiny osadu czynnego w strefach napowietrzania i stabilizacji wynosi mniej niz 90 min., przy czym na samo napowietrzanie kontaktowe przypada co najmniej 5 min. Uzyty 6° tutaj termin strefy napowietrzania kontaktowego oznacza przestrzen, w której odbywa sie miesza¬ nie okreslonej ilosci gazu zawierajacego tlen z okreslona iloscia scieków zawierajacych zanie¬ czyszczenia dajace sie utleniac biologicznie i okres- 85 lona iloscia osadu czynnego zawróconego do obie-80971 11 12 gu. Pojecie strefa stabilizacji osadu dotyczy prze¬ strzeni, w której nastepuje mieszanie okreslonej ilosci gazu zawierajacego tlen z dana iloscia za¬ wiesiny osadu czynnego przez okres czasu wystar¬ czajacy dla uzyskania osadu czynnego pozbawione¬ go zanieczyszczen dajacych sie utleniac biologicz¬ nie czyli praktycznie zawierajacego niewielka ilosc tych zanieczyszczen oraz osiagniecia nasycenia tle¬ nem wyzszego niz to mialo miejsce w strefie na¬ powietrzania. W przykladzie przedstawionym na fig. 1 mozna zastosowac dodatkowe przegrody po¬ dobne do przegrody 20 w celu ograniczenia prze¬ plywu i utworzenia kilku stref stabilizacji osadu.Osad czynny jest zawracany do strefy napowie¬ trzania 10 poprzez przewód 16 w ilosci wystar¬ czajacej do utworzenia silnie zdyspeirgowanej za¬ wiesiny lotnych czasteczek stalych o stezeniu co najmniej 3000 mig/l. Przy takim stezeniu unosza¬ cych sie w zawiesinie lotnych czasteczek stalych calkowita zawartosc czasteczek stalych w zawiesi¬ nie wraz z zanieczyszczeniami powinna wynosic co najmniej 4000 mg/1. Nalezy przypuszczac, ze w zastosowaniu technicznym zarówno natezenie prze¬ plywu scieków zawierajacych zanieczyszczenia da¬ jace sie utleniac biologicznie jak tez stezenie tych zanieczyszczen w masie scieków moga ulegac takim zmianom, ze koniecznym jest regulowanie ilosci dodawanego osadu czynnego aby utrzymac stezenie wszystkich czasteczek stalych w zawiesinie na za¬ danym poziomie. Regulacja taka jest mozliwa za pomoca zaworu regulacyjnego 17. Mozna równiez regulowac za pomoca zaworu regulacyjnego 15 ilosc doprowadzanego tlenu oraz odpowiednio regulowac intensywnosc mieszania tak, aby zawartosc roz¬ puszczonego tleniu wynosila powyzej 0,5 mg/l.Osad czynmy na skutek stalego mieszania i ab¬ sorpcji tlenu podlega w strefie napowietrzania syntezie. Mieszanina ta jest doprowadzana ze strefy napowietrzania 10 do strefy stabilizacji osadu po¬ przez elementy ograniczajace jej przeplyw, na przyklad przez odpowiednie otwory w przegrodzie 20. Odprowadzanie to powinno korzystnie odbywac sie w miejscu oddalonym od miejsca doprowadza¬ nia scieków do strefy napowietrzania. W tym sa¬ mym czasie gaz o zmniejszonej zawartosci tlenu gromadzi sie nad powierzchnia cieczy znajdujacej sie w strefie napowietrzania 10, pod odpowiednia pokrywa lub okapem, skad jest odprowadzany.Gaz ten zawierajacy co najmniej 35°/o tlenu jest nastepnie wprowadzany do strefy stabilizacji 19 przewodem 23 wyposazonym w zawór 24 regulujacy przeplyw. Gaz ten poza niezuzytym tlenem moze zawierac gazowe produkty reakcji i gazy obojetne takie jak dwutlenek wegla, azot, argon i para wodna. Ewentualnie mozna równiez odprowadzac gaz ze strefy napowietrzania i wykorzystywac go do innych celów. Wedlug jeszcze innej ewentual¬ nosci czesc tego gazu ze strefy napowietrzania 10 kieruje sie do strefy stabilizacji osadu poprzez przewód 23 a pozostala czesc odprowadzana jest na zewnatrz. Oczywistym jest, ze jesli gaz odpro¬ wadzany ze strefy napowietrzania nie jest wyko¬ rzystywany w strefie stabilizacji konieczne jest inne zródlo gazu zawierajacego tlen lub odpowied¬ nie polaczenie zbiornika 13 ze strefa stabilizacji 19, aby mozna bylo doprowadzac gaz z tego zbiornika.Zawiesina osadu czynnego jest mieszana w strefie stabilizacji 19 z gazem zawierajacym tlen za po¬ moca mieszadel 18 a calkowity czas przebywania 3 zawiesiny w strefie napowietrzania i w strefie stabilizacji osadu wynosi od 20 do 90 min. Mie¬ szalnik stosowany w strefie stabilizacji osadu moze byc podobny lub taki sam jak w strefie napo¬ wietrzania. Jesli zaistnieje potrzeba mozna zasto¬ sowac regulacje przeplywu zawiesiny osadu czyn¬ nego ze strefy napowietrzania 10 do strefy stabili¬ zacji 19. Na przyklad zawiesina moze byc odpro¬ wadzana ze strefy napowietrzania 10 do strefy stabilizacji 19 przez przewód wyposazony w zawór regulacyjny. Stopien nasycenia znajdujacej sie w strefie stabilizacji zawiesiny, który powinien wy¬ nosic ponad 0,5 czesci na milion i byc wyzszy niz w strefie napowietrzania, moze byc regulo¬ wany przez zmiane intensywnosci mieszania i/lub przez regulacje natezenia przeplywu gazu zawie¬ rajacego tlen za pomoca zaworu 24.Osad czynny 23 pozbawiony zanieczyszczen daja¬ cych sie utleniac biologicznie powstaly w strefie stabilizacji 19 jest odprowadzany z tej strefy do strefy autooksydacji 26 oddzielonej od strefy 19 przegroda 27. Jednoczesnie poprzez przewód 23a wyposazony w zawór regulacyjny 24a doprowadza sie do strefy autooksydacji 26 gaz zawierajacy co najmniej 35I9/* tlenu objetosciowo. Gaz ten mieszany z osadem czynnym 25 w strefie autooksydacji 26 w ilosci i z intensywnoscia wystarczajaco duza aby ilosc rozpuszczonego tlenu wynosila ponad 5 mg/l a najkorzystniej 10 do 15 mg/l. Dla czesciowego utleniania samego osadu czynnego musi on prze¬ bywac w tej strefiie od 30 do 210 min.Jesli, potrzebna jest wieksza ilosc stref auto¬ oksydacji miz jedna mozna zastosowac dodatkowe przegrody, z których jedna jest zaznaczona na ry¬ sunku linia przerywana. Uzyty tutaj termin strefa autooksydacji oznacza przestrzen, w której odbywa sie mieszanie osadu czynnego pozbawionego za¬ nieczyszczen dajacych sie utleniac biologicznie z od¬ powiednia iloscia gazu zawierajacego tlen, który to osad zostal doprowadzony ze strefy stabilizacji.Gdy gaz i/lub osad czynny zmieszane sa z innymi plynami w warunkach umozliwiajacych autooksy- dacje to jest przy nasyceniu tlenem do wartosci powyzej 5 mg/l, to wtedy stosuje sie co najmniej dwie strefy autooksydacji. Jednakze calkowity czas pozostawania zawiesiny w strefie lub strefach samoutleniania nie przekracza 210 min.Osad poddany autooksydacji jest doprowadzany ze strefy autooksydacji poprzez przewód 28 do o- sadnika 29. Pozostaly, nie zuzyty gaz zawierajacy tlen zostaje usuniety z tej strefy poprzez przewód 29a.W przykladzie pokazanym na fig. 2 osadnik 29 znajduje sie przed strefa autooksydacji 26 zamiast za ta strefa, jak to mialo miejsce w przykladzie pokazanym na fig. 1. Jesli to jest konieczne to osadnik moze byc umieszczony nawet przed strefa stabilizacji 19. Jak to pokazano na fig. 2, strefa stabilizacji osadu jest podzielona na dwa odcinki lub stopnie; pierwszy z nich 19 znajduje sie przed osadnikiem 29 a drugi 41 za osadnikiem 29. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6080971 13 14 Zaleta rozwiazania pokazanego na fig. 2 jest tylko to, ze do czesci 41 strefy stabilizacji osadu znajdujacej sie za osadnikiem 29 dostaje sie znacz¬ nie mniejsza ilosc tego osadu zmniejszona o od¬ dzielony w osadniku odcinek. Tak wiec scieki * zawierajace zanieczyszczenia dajace sie utleniac biologicznie moga byc mieszane z gazem zawiera¬ jacym tlen oraz z osadnikiem czynnym w strefie napowietrzania 10 i w odcinku 19 strefy stabilizacji przez czas wystarczajacy dla calkowitego oczysz- 10 czenia scieków z tych dajacych sie utleniac zanie¬ czyszczen. Zanieczyszczenia te zostaja zasorbowane przez klaczki osadu i w ten sposób w osadniku powstaje dajacy sie oddzielic odciek. Okres ten moze byc stosunkowo krótki, np. 15 do 45 min., i* jesli tylko przed klarowaniem przeprowadzono na¬ powietrzanie kontaktowe. Zawiesina osadu czynne¬ go jest doprowadzana ze strefy 19 poprzez przewód 39 do osadnika 29, w którym ciecz zostaje oddzie¬ lona od osadu i odprowadzona z osadnika prze- 20 wodem 31.W przypadku gdy strefa klarowania czyli osadnik 29 jest umieszczony pomiedzy strefa napowietrzania 10 i strefa autooksydacji 26, jak to ma miejsce w przykladzie przedstawionym ha fig. 2, stezenie 25 czastek stalych zarówno zanieczyszczen jak i osadu czynnego w strefie autooksydacji jest trzykrotnie wieksze niz w strefie napowietrzania a natomiast stosunek zawracanego do strefy napowietrzania o- sadu czynnego do objetosciowego wydatku przeply- 30 wu zanieczyszczonych scieków doprowadzanych do tej strefy wynosi 0,5 :1.Kazda z tych cech sposobu wedlug wynalazku pozwala na znaczne zmniejszenie kosztów wypo¬ sazenia i energii na skutek tego, ze oczyszczaniu as poddawane sa niewielkie ilosci scieków Zageszczony osad czynny jest odprowadzany z osadnika 29 poprzez przewód 40 na skutek tego, ze przed wprowadzeniem zawiesiny osadu do osad¬ nika poddany on byl stabilizacji, pozbawiony jest 40 przynajmniej czesciowo zanieczyszczen organicz¬ nych. Z osadnika zawiesina osadu jest doprowadza¬ na do drugiej czesci 41 strefy stabilizacji. Gaz zawierajacy tlen jest doprowadzany do tej czesci strefy przez przewód 23a a osad zostaje w tej 45 czesci strefy stabilizacji calkowicie pozbawiony zanieczyszczen i doprowadzony do stanu równowagi.Osad ten jest nastepnie doprowadzany do strefy autooksydacji 26, gdzie miesza sie go z gazem zawierajacym co najmniej 39°/o tlenu. Jesli zawar- 50 tosc tlenu w gazie odprowadzonym ze strefy sta¬ bilizacji jest na tym poziomie, to gaz ten moze przynajmniej w czesci wchodzic w sklad gazu do¬ prowadzanego do strefy autooksydacji 26. W przy¬ kladzie przedstawionym na fig. 2 gaz zawierajacy 95 tlen przeplywa kolejno przez strefe napowietrzania, obie czesci strefy stabilizacji osadu oraz strefe autooksydacji. Podczas tej drogi gazu stopniowo obniza sie zawartosc tlenu w tym gazie podczas gdy ilosc zanieczyszczen organicznych w sciekach fio zmniejsza sie.W przykladzie przedstawionym na fig. 3 gaz zawierajacy nie zuzyty tlen, gazowe produkty re¬ akcji oraz gaz obojetny jest odprowadzany ze strefy stabilizacji osadu poprzez przewód 44. Do drugiej ft5 czesci 41 strefy stabilizacji osadu gaz zawierajacy tlen jest doprowadzany przewodem 51 posiadaja¬ cym zawór regulacyjny 52 z oddzielnego zbiornika 50. Gaz ten zawiera co najmniej 35% tlenu a ko¬ rzystnie co najmniej 5 zostaje czesciowo zuzyty w drugiej czesci strefy stabilizacji oraz w strefie autooksydacji. Nie zu¬ zyty w tych strefach tlen, gazowe produkty reakcji oraz gazy obojetne wchodzace w sklad tego gazu sa odprowadzane ze strefy autooksydacjd przez przewód 54.Inna cecha odrózniajaca przyklad pokazany na fig. 3 od poprzednich jest odprowadzanie osadu czynnego z drugiej czesci 41 strefy stabilizacji i jego zawracanie przewodem 16 do strefy napowietrzania 10 jako recyrkulowanego osadu czynnego. Zawiesina tego osadu zostala juz zageszczona w osadniku 29 i pozbawiona reszty zanieczyszczen w czesci 41 strefy stabilizacji ale nie byla poddana autooksy¬ dacji w strefie 26. Zaleta tego przykladu wykona¬ nia jest to, ze bakterie zawarte w recyrkulowanym osadzie czynnym sa w tym przypadku bardziej aktywne niz w przypadku przykladów przedsta¬ wionych na fig. 1 12, gdzie recyrkulowany osad czynny jest poddawany intensywnej autooksydacji a wieksza aktywnosc bakterii powoduje przyspie¬ szenie asymilacji zanieczyszczen organicznych w strefie napowietrzania 10 oraz w strefie 19 stabili¬ zacji osadu.Na fig. 4 przedstawiono urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku, zwlaszcza w przyklado¬ wym przebiegu przedstawionym na fig. 1. Urza¬ dzenie to sklada sie z czterech szeregowo roz¬ mieszczonych komór napowietrzania 60a, 60b,, 60c i 60d utworzonych w jednym zbiorniku 61. Komo¬ ry te maja wspólna pokrywe 62 ograniczajaca od góry przestrzenie nad powierzchnia cieczy sluzace do gromadzenia gazu. Przestrzenie te w komorach 60a i 60b sa oddzielone od siebie przegroda 63ab przebiegajaca od pokrywy 62 do dna zbiornika 61 i polaczone szczelnie z pokrywa i dnem.Podobnie komory druga 60b i trzecia 6O0 jak tez trzecia 60c i czwarta 60d sa oddzielone od siebie takimi samymi przegrodami 63bc i 63ccL Przeplyw zawiesiny z komory 60a do komary 60b odbywa sie przez otwór 64 w przegrodzie 63ab znajdujacy sie korzystnie w poblizu dna zbiornika 61. Prze^ plyw scieków miedzy komora 60b i komora 60c od¬ bywa sie otworem 65 znajdujacym sie korzystnie w górnej czesci przegrody 63bc a pomiedzy komora 60c i komora 60d poprzez otwór 66 znajdujacy sie w dolnej czesci przegrody 63c& Ograniczony prze¬ plyw gazu zawierajacego tlen z jednej komory do drugiej nastepuje przez niewielkie otwory *7 wykonane w przegrodach 63ab, 63bc i 63cd. Mie¬ szanie sie zawiesin z kolejnych komór z zawiesina z komory poprzedniej uniemozliwia stale utrzymy¬ wanie róznicy cisnien pomiedzy komorami. Prze¬ plyw nastepuje kolejno z kazdej komory do nas¬ tepnej. Uklad taki zapewnia najwyzszy mozliwy stopien absorpcji i asymilacji tlenu w przeliczeniu na jednostke objetosci scieków oraz najwyzsza wydajnosc oczyszczania przy danym czasie utle¬ niania.W urzadzeniu pokazanym na fig. 4 scieki za-15 80971 16 nieczyszczone sa wprowadzane do pierwszej komo¬ ry 60a poprzez przewód a gaz zawierajacy tlen przez przewód 14. W kazdej komorze znajduja sie dysze 68 zanurzone w zestalonej zawiesinie oraz wirniki mieszajace z lopatkami 69 umieszczone 5 najkorzystniej tuz nad dyszami.Wirniki z lopatkami 69 sa osadzone na odpo¬ wiednich walkach obrotowych polaczonych z me¬ chanizmem napedowym, na przyklad z silnikiem elektrycznym. Gaz zawierajacy tlen doprowadzany io równomiernie w zawiesinie za pomoca wirników mieszajacych unosi sie ku powierzchni, gdzie nie zuzyta czesc tlenu wraz z gazowymi produktami reakcji i gazami obojetnymi gromadzi sie w prze¬ strzeni pod pokrywa 62. Dla zapewnienia odpo- w wiedniego cisnienia gazów, koniecznego dla utrzy¬ mania ich w ciaglym obiegu, urzadzenie jest wy¬ posazone w dmuchawy lub sprezarki 70 polaczone z przestrzenia, w której gromadzi sie gaz i sluzace do zasysania gazu z tej przestrzeni oraz kierowania 20 ge przez przewody 71 do dysz 68.Jak to juz poprzednio wspomniano napowietrzna zawiesina jak równiez nie zuzyty gaz zawierajacy tlen przeplywaja kolejno z pierwszej komory 60a poprzez komory 60b, 60c i 60d. Wydatek przeplywu 25 obu plynów oraz pobór energii zuzywanej na mie¬ szanie moga byc regulowane tak, aby w pierwszej komorze 60a zachodzilo poprzednio omówione na¬ powietrzanie a z czwartej komory 60d odprowa¬ dzana byla zawiesina osadu czynnego poddanego 30 autooksydacji i poprzez przewód 72 kierowana do osadnika 73 gdzie nastepuje oddzielenie oczyszczo¬ nych wód sciekowych od zageszczonego osadu czyn¬ nego. Warunki wymagane do stabilizacji osadu czynnego sa utrzymywane przynajmniej w drugiej 35 komorze 60b i ewentualnie w trzeciej komorze 60c.Trzecia komora moze równiez pracowac jako strefa autooksydacji.W dolnej czesci osadnika 73 znajduje sie wolno¬ obrotowy zgarniacz 74 zapobieglajacy gromadzeniu 40 sie osadu, zas sam osad czynny usuwany jest z osadnika poprzez przewód denny 75.Przynajmniej czesc usunietego z osadnika osadu czynnego jest recyrkulowana za pomoca pompy 76 do pierwszej komory napowietrzania 60a w celu 45 zmieszania jej ze sciekami oraz z gazem zawiera¬ jacym tlen. Ilosc recyrkulowanego osadu czynnego moze byc regulowana przez zmiane wydatku pompy odpowiednio do zmian w doplywie zanieczyszczo¬ nych scieków. Oczyszczone wody sciekowe sa od- 50 prowadzane z osadnika 73 przewodem 77.Zalety sposobu wedlug wynalazku zostaly po¬ twierdzone szeregiem prób przeprowadzonych na urzadzeniu podobnym do przedstawionego na fig. 4 w zastosowaniu do scieków miejskich. Komory na- & powietrzania o pojemnosci 1730 litrów kazda utwo¬ rzono w prostopadlosciennym krytym zbiorniku o dlugosci 4,26 m, szerokosci 1,53 m i glebokosci 1,22 m. Osadnik mial ksztalt cylindryczny o stoz¬ kowym dnie a jego srednica i glebokosc w sród- 60 kowej czesci wynosily odpowiednio 2,44 m i 1,37 m.Zgarniacz denny obracany byl z predkoscia 4 obr/godz. Poddana atuooksydacji zawiesine osadu czynnego komory napowietrzania wprowadzono do osadnika a zageszczony osad odprowadzono z osad- w nika poprzez srodkowy otwór w jego stozkowym dnie.Mieszanie w kazdej z komór odbywalo sie przy uzyciu wirnika o przeplywie osiowym i o srednicy 15,24 cm napedzanego silnikiem o mocy 0,33 kW z predkoscia regulowana bezstopniowo. Wirnik ten rozprowadzal w komorze gaz zawierajacy tlen do¬ prowadzany z nieruchomych dysz umieszczonych bezposrednio pod kazdym wirnikiem. Dysze* dopro¬ wadzajace gaz byly wykonane z rur o srednicy 1,27 cm (O z nawierconymi w kazdej z nich szesnastoma otworkami o srednicy 1,5(9 mm. Do recyrkulacji gazu napowietrzajacego zastosowano sprezarke lopatkowa o predkosci obrotowej regulo¬ wanej bezstopniowo. Szybkosc recyrkulacji gazu oraz intensywnosc mieszania regulowane odziellnie i niezaleznie od siebie, przy czym szybkosc recyr¬ kulacji gazu mierzono za pomoca rotametrów a moc zuzyta na mieszanie czyli intensywnosc mie¬ szania za pomoca watomierzy.Gaz napowietrzajacy zawierajacy 99,5% tlenu do¬ prowadzono ze zbiorników akumulacyjnych o regu¬ lowanym cisnieniu wewnetrznym. Doprowadzany gaz po nasyceniu woda wprowadzono do przestrzeni znajdujacej sie w pierwszej komorze napowietrza¬ nia ponad powierzchnia scieków zmieszanych z osa¬ dem czynnym zawróconym z osadnika. Nie zuzyty w danej komorze gaz zawierajacy tlen jak równiez gazy obojetne i gazowe produkty reakcji zachodza¬ cych w komorze doprowadzono do kolejnej ko¬ mory napowietrzania przez przewód rurowy o srednicy 5 cm <2") i dlugosci 0,61 do 0,70 m, laczacy otwory w pokrywach przyleglych do siebie komór napowietrzania. Przewody te maja takie wymiary, aby zapewnialy ograniczony prze¬ plyw miedzy kolejnymi komorami przy zacho¬ waniu miedzy kolejnymi komorami napowietrzania róznicy cisnien rzedu okolo 0,22 mm H20. Przeplyw zawiesiny miedzy komorami odbywal sie zgodnie z kierunkiem wskazanym przez strzalki na fig. 4 a kazda komora byla polaczona z nastepna osmioma otworami o srednicy 5,1 tak, ze calkowita po¬ wierzchnia przeplywu miedzy poszczególnymi ko¬ morami wynosila okolo 161,25 cm2.W tablicy A zestawiono srednie dane liczbowe dla 14-dniowego cyklu ciaglej pracy oczyszczalni.Natezenie wyplywu doprowadzanych scieków oraz szybkosc recyrkulacji osadu czynnego utrzymywano na stalym poziomie odpowiednio 37,9 l/rnin i 6,1 l/min. Inne parametry procesu byly utrzymywane równiez w miare mozliwosci na stalym poziomie a ich wahania byly powodowane dziennymi zmia¬ nami BZT doprowadzanych scieków. Tak wiec ilosc rozpuszczonego tlenu w pierwszej komorze napo¬ wietrzania wahala sie od 0,5 mg/l w ciagu dnia do 3,0 mg/l w nocy dajac srednia dobowa ilosc rozpuszczonego tlenu okolo 0,8 mg/l.Tabela A Natezenie wyplywu doprowadzanych scieków (1min) 37,9 Temperatura doprowadzanych scie¬ ków*(°C) 20,25 Zawartosc zawiesin w doprowadza¬ nych sciekach (mg/l) 15017 80971 18 scieków (mg 02/l) Czas przebywania w kazdej komorze (min) srednia zawartosc zawiesin we wszystkich czterech komorach (g/m3) Srednia zawartosc lotnych zawiesin organicznych we wszystkich czte¬ rech*komorach (g/m3) Stosunek natezenia recyrkulowanego osadu czynnego do natezenia do¬ prowadzanych scieków Natezenie recyrkulowanego osadu czynnego (l/min) Zawartosc zawiesin w recyirkulowa- nym osadzie czynnym (g/m3) Zawartosc lotnych zawiesin orga¬ nicznych w recyrkulowanym osa¬ dzie czynnym (g/m3) BZT odplywu (mg 02/l) *) Zawartosc zawiesin w odplywie (mg/l) Szybkosc sedymentacji zawiesiny (m/godz) Sredni indeks osadu w zawiesinie Obciazenie osadu g BZTs/g dn ***) Zawartosc rozpuszczonego tlenu (mg/l) komora 1 komora 2 komora 3 komora 4 BZT (mg/l) komora 1 komara 2 komora 3 komora 4 Zawartosc 02 w doprowadzanym ga¬ zie napowietrzajacym 0Vo objetos¬ ciowo) komora 1 komora 2 komora 3 komora 4 Zawartosc 02 w gazie odprowadza¬ nym z komory 4 (°/o objetosciowo) 225 39 5500 3800 0,16/1 6,1 36500 25500 22 20 2,0 50 0,5 3 0,8 4 7 50 33 30 25 99,5 90 **) 85 **) 77 **) 65 **) 10 15 20 30 35 *) oznaczenie dokonane na próbce pobranej znad osadu po sedymentacji trwajacej 30 min. **) szacunkowo ***) BZTK dotyczy pomiaru dokonanego na próbce leza- 40 kowanej przez 5 dni.Przez okres czternastodiniowy osad czynny nie byl w ogóle usuwany z calego ukladu. Cala ilosc osadu czynnego z osadnika byla recyrkiulowana do pierwszej komory napowietrzania. Chociaz odbudo¬ wa osadu czynnego miala miejsce to nadmiar od¬ budowanego osadu wyniósl tylko 35 do 60% nad¬ miaru jaki powstawal przy stosowaniu dotychczas znanych sposobów zakladajac jako sitale wartosci a i b w znanym równaniu: S=a L —BZ gdzie S — przyrost osadu czynnego (kg/dzien) a — obciazenie osadu czynnego (g BZTs/g dzien) L — obnizka BZT5 (kg/dzien) b — wspólczynnik asymilacji Z — zawartosc osadu czynnego w komorach napowietrzania (kg) Tak wiec przyrost osadu czynnego w oparciu o obliczenia dokonane na podstawie danych zesta¬ wionych w tabeli w przykladowym zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku wynosi 36,9 kg podczas gdy przy zastosowaniu dotychczasowych wysoko- sprawnych sposobów uzyskuje sie przyrost osadu 45 50 56 w granicach 56 do 87,5 kg. Przyrost rzedu 56 kg wystepuje przy a=0,534 i b=0,015 a przyrost rzedu 87,5 kg przy a=0,729 i b=0,003.Nalezy zwrócic uwage, ze srednie obciazenie osa¬ du podane w tabeli A i wynoszace 0,5 g BZT5/g dzien jest oparte na zawartosci zawiesin osadu czynnego we wszystkich strefach oczyszczania spo¬ sobem wedlug wynalazku wlaczajac w to równiez strefe autooksydacji. Srednia wartosc obciazenia osadu czynnego w sposobie wedlug wynalazku od¬ powiada wairtosci uzyskiwanej przy sposobach wy- sokosprawnych i nie wskazuje wyraznie na efekt niniejszego wynalazku. W sposobie wedlug wyna¬ lazku rozklad BZT nie jest jednakowy w calym ukladzie oczyszczania i jest ograniczony przez zastosowanie przegród do strefy napowietrzania.Tak wiec w czterostopniowym systemie oczyszcza¬ nia omówionym przykladowo równomierny roz¬ klad BZT nastepuje poczatkowo tylko w V4 obje¬ tosci calego systemu oczyszczania a zatem obciaze¬ nie osadu czynnego w strefie, do której doprowadza sie scieki jest czterokrotnie wieksze od sredniego obciazenia a zatem wynosi 2,0.W strefie tej zawartosc komory napowietrzania jest bogata w pozywke bakteryjna poniewaz za¬ wartosc zawiesin jest bardzo duza a obficie roz¬ puszczony tlen ulatwia szybka sorpcje i asymi¬ lacje zanieczyszczen organicznych. W efekcie tego BZT w strefie autooksydacji jest praktycznie zre¬ dukowane do zera i obciazenie osadu czynnego wynosi w tej strefie tylko okolo 0,2 czyli 1/10 obciazenia osadu w strefie doprowadzania scieków.W takich warunkach obciazenia osadu przy jedno¬ czesnie duzej zawartosci rozpuszczonego tlenu au- tooksydacja osadu jest znacznie ulatwiona.Obnizenie przyrostu osadu o 18,9 kg w okresie 13 dni pracy eksperymentalnej oczyszczalni scie¬ ków stanowi o znacznej obnizce kosztów inwesty¬ cyjnych i eksploatacyjnych oczyszczalni. Zaklada¬ jac, ze ten przyrost osadu jest usuwany w postaci zawiesiny o stezeniu 30000 g/m3 objetosc tej za¬ wiesiny odpowiadajaca 18,9 kg osadu czynnego wy¬ nosi okolo 630 litrów. Wychodzac z tych danych liczbowych dla doswiadczalnej oczyszczalni o wy¬ dajnosci 37,9 litrów/min. i przeliczajac to na wa¬ runki oczyszczalni przemyslowej dla scieków miej¬ skich majacej wydajnosc 18 900 ms/dzien uzyskuje sie przy 13-dniowym cyklu pracy oczyszczalni ob¬ nizke przyrostu osadu czynnego wynoszaca okolo 218 m3.W zwiazku z tym rozmiary urzadzen do tleno¬ wego unieszkodliwienia zawiesin osadu czynnego o zageszczeniu rzedu 30 000 g/m3 zostaja zmniejszone w znacznie wiekszym stopniu niz przyrost osadu czynnego. Na przyklad calkowite zmniejszenie wy¬ miarów urzadzenia do unieszkodliwiania osadu czynnego droga fermentacji dwufazowej przy okre¬ sie napowietrzania trwajacym 30 dni moze wyniesc okolo 10O0i m3. Obnizeniu ulegaja równiez inne koszty zwiazane z unieszkodliwieniem nadmiaru osadu czynnego takie jak odwadniania i spopielania.Porównanie danych z tabeli A z wymaganiami sposobu wedlug wynalazku dla poszczególnych eta¬ pów oczyszczania to jest napowietrzania, stabili¬ zacji osadu i autooksydacji wskazuje, ze pierwsza19 80971 20 komora napowietrzania pracuje w warunkach na¬ powietrzania kontaktowego a komory druga i trze¬ cia w warunkach umozliwiajacych stabilizacje osa¬ du. Zawartosc rozpuszczonego tlenu w pierwszej komorze napowietrzania zmienia sie znacznie w granicach od 0,5 do 3,0 mg/l podczas gdy w drugiej i trzeciej komorze jest zasadniczo stala i wynosi odpowiednio 3 i 4 co wskazuje na stopniowa ob¬ nizke BZT. Stosunkowo wysoka zawartosc roz¬ puszczonego tlenu w czwartej komorze wynoszaca 7 mg/l oraz bardzo niskie BZT rzedu 25 mg/l stwa¬ rzaja warunki sprzyjajace autooksydacji. To znaczy, ze zanieczyszczenia stanowiace pozywke dla bak¬ terii wystepuja w tej komorze w tak niewielkiej ilosci, ze bakterie zaczynaja stanowic pozywke dla samych siebie i same sie unicestwiaja.Wracajac do wyzej przytoczonego równania u- mozliwajacego obliczenie przyrostu osadu czynnego S, z równania tego widac, ze wielkosc przyrostu osadu czynnego ulega zmniejszeniu nie tylko przez zwiekszenie wspólczynnika asymilacji b ale równiez dodatkowo przez zmniejszenie obciazenia osadu czynnego a.Zmniejszenie obciazenia a osadu czynnego ozna¬ cza, ze znaczna czesc zanieczyszczen zostala zasor- bowana i zasymilowana przez bakterie, które dzieki istnieniu tej pozywki mogly sie rozmnazac i w zwiazku z tym powstaje mniej nowych komó¬ rek bakteryjnych. Pozywka zuzywana przez bak¬ terie dla ich utrzymania w stanie czynnym jest utleniana bezposrednio na C02 i H20 i w zwiazku z tym nie nastepuje wzrost zawartosci substancji stalej w osadzie. Oczywistym jest, ze warunki pracy osadu w sposobie wedlug wynalazku nie tylko zwiekszaja wspólczynnik asymilacji b ale równiez zmieniaja sklad bakteryjny osadu oraz/lub metabolizm komórek bakteryjnych tak, ze naste¬ puje zmniejszenie wspólczynnika obciazenia a osadu czynnego.Zatem, sposób wedlug wynalazku umozliwa uzys¬ kanie duzej szybkosci autooksydacji osadu i znacz¬ nie mniejszego przyrostu osadu czynnego. Ponadto przy napowietrzaniu zawiesiny scieków i osadu czynnego, przy stabilizacji osadu oraz przy auto¬ oksydacji wymagane sa znacznie krótsze okresy czasu przetrzymania zawiesiny w poszczególnych strefach. Cechy te wplywaja z kolei na znaczne zmniejszenie wymaganych pojemnosci komór na¬ powietrzania, obnizke kosztów eksploatacyjnych oczyszczalni oraz eliminacje przynajmniej czesci czynnosci zwiazanych z unieszkodliwianiem osadu czynnego.Chociaz szczególowo opisano tylko przyklad wy¬ konania sposobu wedlug wynalazku to jednak w ramach wynalazku mozliwe sa rózne modyfikacje odbiegajace od tego przykladowego opisu. PL