RO120840B1

RO120840B1 - Procedeu pentru purificarea biologică a apelor reziduale

Info

Publication number: RO120840B1
Application number: ROA200200872A
Authority: RO
Inventors: Kurt Ingerle
Original assignee: Kurt Ingerle
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2006-08-30
Also published as: CN1277763C; PL364733A1; WO2001046075A3; US20030164331A1; EP1244604B1; CZ301190B6; US6802975B2; CZ20022162A3; HU227187B1; UA73330C2; HUP0204007A3; EE200200340A; SK287560B6; RS49788B; EP1110916A1; EA003629B1; BG106858A; CA2393636C; BG65888B1; EP1244604A2

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu pentru purificarea biologică a apelor reziduale, cu ajutorul nămolului activat, în care apele reziduale sunt introduse, mai întâi, într-un bazin aerat, cu nămol activat (B) şi, după aceea, sunt introduse, pe rând, într-unul din cele câteva bazine de sedimentare şi recirculare (SU), care sunt legate hidraulic, permanent, cu bazinul (B) menţionat şi în care se produce o separare a nămolului activat de apa limpede,iar după separare, nămolul activat este returnat la bazinul (B) şi apa limpede este evacuată; de câteva ori pe zi, în bazinele (SU) se efectuează un ciclu de funcţionare, care cuprinde o fază de agitare R, o fază de presedimentare V şi o fază de descărcare A. În faza R, nămolul activat este reamestecat cu apa, în faza V, nămolul activat se sedimentează şi în faza A, se scoate apa limpede. Ciclurile din bazinele (SU) sunt decalate unul faţă de altul şi fazele A sunt adiacente una cu cealaltă, astfel că, numai în fazele A, bazinele SU sunt străbătute prin curgere, realizându-se un nivel al apeiaproximativ constant şi determinând o evacuare din instalaţia de purificare, care corespunde cu alimentarea acesteia, pe baza principiului de străbatere prin curgere. Înainte de faza R, nămolul activat, sedimentat şi îngroşat, este reintrodus din bazinul (SU), în bazinul (B).

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu pentru purificarea biologică a apelor reziduale municipale sau asemănătoare lor, cu ajutorul unui nămol activat.

Din cererea de brevet european EP 968 965 este cunoscut un procedeu pentru purificarea biologică a apelor reziduale cu ajutorul nămolului activat, în care apele reziduale sunt introduse mai întâi într-un bazin de activare aerat și apoi într-un bazin de sedimentare, în care se produce o separare a nămolului activat de apa limpede și, după separare, nămolul activat este returnatîn bazinul de activare, iar apa limpede este evacuată. De câteva ori pe zi se efectuează un ciclu de operare care cuprinde o fază de agitare, o fază de presedimentare și o fază de descărcare, când în faza de agitare nămolul activat este reamestecat cu apa, în faza secundară de sedimentare nămolul activat se depune jos și în faza de descărcare se evacuează apa limpede. Conform cu acest procedeu, din stadiul tehnicii, purificarea este efectuată într-un sistem biologic cu două bazine - bazinele de activare și de sedimentare cu alimentare continuă și cu evacuare intermitentă. în intervalele de timp în care nu se evacuează apa, nivelul apei crește, din cauza alimentării (principiul ecluzării). Revendicarea din brevetul de invenție având ca obiect acest procedeu constă în aceea că, după faza de presedimentare și înainte de faza de agitare, nămolul activat sedimentat este returnat în bazinul de activare al sistemului cu două bazine cu funcționare tip ecluză. Faptul că procedeul se referă la o funcționare de tip ecluză se poate deduce și din descrierea invenției (paginile 14 și 15), unde se menționează că “apa este introdusă permanent în prima regiune și de acolo ea se revarsă în a doua regiune a instalației. O descărcare a apelor reziduale purificate se realizează aici numai în timpul celei de-a treia etape a procedeului. în timpul celorlalte etape, apele reziduale se acumulează în ambele regiuni sau - în cazul unui pretratament anaerobic - și în această regiune. De asemenea, din revendicarea 13 rezultă clar că ea se referă la sisteme cu două bazine cu funcționare în ecluză, care sunt conectate în paralel și funcționează cu decalaj de timp. Acest procedeu din stadiul tehnicii este corespunzător pentru instalațiile mici de purificare. însă, pentru instalațiile medii sau mari de purificare este cu mult mai bine să se folosească principiul de trecere prin instalație, prin curgere. Atunci, cantitatea evacuată din instalația de purificare corespunde cu cantitatea introdusă.

Un procedeu asemănător este cunoscut din WO 97/08104, în care, la începutul fiecărui ciclu, se stabilește aceeași concentrație de nămol în bazinele de activare și de sedimentare, reintroducerea nămolului activat nesedimentat producându-se în timpul fazei de agitare. Nu este prevăzută o reintroducere a nămolului activat depus și bine îngroșat.

Un alt procedeu similar este cunoscut din brevetul european EP 0670817, unde apele reziduale sunt tratate în două celule, în care apele reziduale sunt aerate și amestecate în celula de tratament și descărcare și în care reintroducerea nămolului din celula de tratament și descărcare în prima celulă de tratament are loc în timpul perioadei de amestecare (faza B și R). Aici este esențial faptul că aerarea și amestecarea se fac în celula de tratament și descărcare și că nu se reintroduce deloc nămol activat sedimentat și îngroșat, de aceea fiind nevoie de mai mult timp pentru reintroducere și se realizează un conținut mai mic de substanță uscată în prima celulă de tratament, astfel că apare o pierdere de timp pentru celelalte faze.

Un procedeu asemănător este cunoscut din cererea de brevet european EP 1110916. într-o instalație de purificare care funcționează conform principiului cu trecere prin ea, prin curgere și care exploatează tehnologia cu un bazin, nămolul activat sedimentat și îngroșat este returnat după fazele V și înainte de fazele R în primul bazin de tratament. Reintroducerea nămolului se realizează într-un timp relativ scurt, care face necesară returnarea unei cantități mari.

RO 120840 Β1

EP 0399013 se referă la o facilitate pentru prelucrarea apelor reziduale, prin care 1 este posibilă amortizarea unor cantități mai mari de ape reziduale (impacturi ale apelor reziduale) într-un mod simplu; aceasta se realizează prin aceea că dispozitivul de închidere la 3 ieșirea din bazinul de activare conține un corp de închidere mobil făcut dintr-o folie deformabilă elastică. Fluidul din bazinul de activare este transportat în al doilea bazin de limpezire 5 cu ajutorul unui sifon cu jet de aer. La fundul ambelor bazine este prevăzut câte un orificiu ce se poate închide, care servește pentru transportarea nămolului sedimentat din bazinul al 7 doilea de limpezire în bazinul de activare și care este deschis numai pentru scurt timp. Astfel, legătura dintre cele două bazine este întreruptă hidraulic și determină poziții diferite ale nive- 9 lului apei în cele două bazine. Procedeul care subliniază această facilitate este un procedeu de activare care lucrează bazat pe principiul ecluzării, cu reintroducerea intermitentă, într-o 11 perioadă scurtă de timp, a nămolului din bazinul de post-limpezire în bazinul de activare, ceea ce este diferit de procedeul bazat pe trecerea prin curgere menționat mai sus. 13

Problema pe care o rezolvă invenția este de a realiza un procedeu care să permită aplicarea la instalații medii și mari de purificare, prin utilizarea principiului de trecere prin 15 instalație prin curgere, și, în același timp, realizarea unei concentrații mai mari de nămol în bazinul de activare într-un timp de reintroducere mai scurt, prin reintroducerea nămolului acti- 17 vat depozitat și bine îngroșat. Această problemă este rezolvată prin elementele din revendicarea 1, conform cu care, după fazele V și înainte de fazele R, nămolul activat depus și 19 îngroșat este reintrodus în bazinul B din bazinele SU (faza S).

Prezenta invenție elimină dezavantajele de mai sus prin aceea că, în scopul de a se 21 realiza principiul trecerii prin curgere, bazinul de activare B este permanent conectat hidraulic cu câteva bazine de sedimentare și recirculare SU, iar în bazinele SU, de câteva ori pe zi, 23 se efectuează un ciclu de operare, care cuprinde o fază de agitare R, o fază de presedimentare V și o fază de descărcare faza A, în faza R nămolul activat fiind reamestecat cu apa, în 25 faza V nămolul activat se depune la fund și în faza A se evacuează apa limpede, ciclurile din bazinele SU fiind decalate ca faze, astfel încât fazele A să fie adiacente una cu alta, determi- 27 nând o evacuare din instalația de purificare care corespunde cu alimentarea instalației pe baza principiului de străbatere prin curgere, înainte de faza R nămolul activat depus și bine 29 îngroșat fiind reintrodus în bazinul B, realizând faza S.

Se realizează astfel în mod avantajos o concentrație mare de nămol în bazinul B și 31 un timp de returnare scurt, în cazul în care reintroducerea se face numai după terminarea fazei de scoatere a apei limpezi(faza A) 33

Preluarea nămolului activat care trebuie reintrodus se efectuează eficient de la fundul bazinului SU, pentru că acolo se găsește cea mai mare concentrație de nămol. 35

La reintroducerea nămolului depozitat apa este dislocată din bazinul B, iar această apă este returnată la bazinul SU printr-ο deschidere aproape de suprafață. Această apă mai 37 conține nămol activat, însă într-o concentrație mai mică în comparație cu nămolul depus returnat. în scopul de a reduce la minimum această returnare de nămol, este adecvat 39 conform prezentei invenții să se întrerupă sau să se reducă mult aerarea în bazinul de activare înainte de începerea reintroducerii nămolului activat. Prin această măsură nămolul 41 activat, care prin aerare este învârtejit, se scufundă până sub nivelul deschiderii aflate aproape de suprafață, și concentrația de nămol din apa evacuată se reduce. 43

Deschiderile aflate aproape de suprafață sunt prevăzute cu clapete care se deschid automat și care sunt închise în fazele V și A. 45

Reintroducerea nămolului depozitat se poate face cu aparate electrice (pompe, aparate de agitare) sau prin sifonare cu aer comprimat. 47

RO 120840 Β1

Agitarea în bazinele SU (faza R) se poate efectua de asemenea în câteva feluri. Se poate injecta în interior aer, se poate întrebuința un aparat de agitare acționat electric sau un aparat cu aer comprimat.

Pentru reintroducerea nămolului și agitarea în bazinele SU se poate întrebuința un sifon cu aer comprimat conform fig. 2 (sifon dublu). în cazul prezenței unei aerări cu bule fine pentru bazinul B, această aerare poate să fie întreruptă și aerul sub presiune astfel disponibil poate să fie utilizat pentru funcționarea sifonului dublu. în acest caz, este important să se genereze un jet de apă pentru agitare atât de puternic, încât acesta să învolbureze nămolul activat sedimentat pe fundul bazinului, să omogenizeze conținutul bazinului SU și să transporte nămolul plutitor eventual format în bazinul B, unde el poate fi reprelucrat în nămol activat.

Un bazin B poate, de exemplu, să fie conectat hidraulic cu două bazine SU și timpii ciclului sunt de aproximativ 140 min: faza S aproximativ 5 min, faza R aproximativ 5 min, faza V aproximativ 60 min, faza A aproximativ 70 min; A = (S + R + V).

Cu trei bazine SU se obține un ciclu de aproximativ 105 min: faza S aproximativ 5 min, faza R aproximativ 5 min, faza V aproximativ 60 min, faza A aproximativ 35 minte; A = (S + R + V): 2.

Pentru evacuarea apei limpezi s-a dovedit adecvată o închidere sub presiune de aer montată fix (fig. 4). Pentru evacuarea surplusului și a nămolului care plutește se poate întrebuința, de asemenea, un sifon cu aer comprimat cu funcționare automată.

Se prezintă în continuare mai detaliat invenția, în legătura și cu fig. 1...4, care reprezintă:

- fig. 1, o reprezentare schematică a fazelor individuale în timpul unui ciclu;

- fig. 2, o reprezentare schematică a unui sifon dublu pentru transportul fluidelor în ambele direcții;

- fig. 3, o reprezentare schematică a fazelor individuale în timpul unui ciclu cu utilizarea unui sifon dublu;

- fig. 4, o reprezentare schematică a unei evacuări de apă limpede (închidere sub presiune de aer).

în fig. 1 a la 1 d sunt reprezentate schematic fazele S, R, V și A. Secțiunea verticală de-a-lungul direcției de curgere trece prin bazinul B și prin unul din cele cel puțin două bazine SU. Alimentarea continuă este opusă unei evacuări numai în faza A. în această reprezentare fazele S și R sunt realizate cu aparate de agitare. Deschiderile situate aproape de suprafață sunt închise în fazele V și A. Bazinul de activare este notat cu B, iar bazinele de sedimentare și de recirculare sunt notate cu SU. Faza S este ilustrată schematic în fig. 1 a. Nămolul îngroșat Q_s este transportat din bazinul SU în bazinul B, în acest caz, cu ajutorul unui aparat de agitare, printr-o deschidere care este permanent deschisă, situată aproape de fund și aceeași cantitate Q_s curge înapoi printr-o deschidere situată aproape de suprafață din bazinul B în bazinul SU. în locul aparatului de agitare se poate folosi de asemenea, de exemplu, un sifon cu aer comprimat. Fig. 1b repezintă faza de agitare. în acest caz, cu ajutorul unui aparat de agitare, se generează un curent puternic de fluid Q_r, care învârtește și omogenizează conținutul bazinului SU. Un curent de mărime egală vine din bazinul SU în bazinul B prin deschiderile din apropierea suprafeței. în fig. 1 c se poate vedea faza V. în timp ce în bazinul SU nămolul se sedimentează și formează un strat de nămol definit s1, bazinul B este aerat în acest caz, cu bule mici de aer sub presiune. De asemenea, deschiderile situate aproape de suprafață sunt închise. în final, fig. 1 d prezintă faza A, în care se produce o evacuare de fluid Q_ab care corespunde cu intrarea de fluid Q_zu. Deschiderile din apropierea

RO 120840 Β1 suprafeței sunt închise. O cantitate de fluid corespunzătoare cu fluidul intrat Q_IU și care 1 constă din apă și nămol curge spre bazinul SU prin conexiunea hidraulică permanent deschisă la fundul bazinului. 3 în fig. 2 este reprezentat schematic un sifon dublu. Fig. 2a prezintă operațiunea din faza S și fig. 2b pe cea din faza R. în fig. 2a, prin introducerea de aer comprimat Q, (sunt 5 reprezentate bulele de aer), o cantitate de fluid Q, este transportată din bazinul SU în bazinul B. în fig. 2b se produce o curgere de fluid opusă din bazinul B în bazinul SU, când Q_r este 7 mai mare decât Q_s. De asemenea, este foarte important ca, curentul de fluid Q_r să intre în bazinul SU cu o viteză atât de mare (v ~ 2,0 m/s) încât sedimentele de nămol de la fund să 9 fie răscolite în sus și conținutul din bazinul SU să fie omogenizat.

Fig. 3a la 3d arată schematic reprezentările fazelor S, R, V și A, cu utilizarea sifonului 11 dublu redat în fig. 2. în partea laterală se poate vedea situația respectivă a deschiderilor aflate aproape de suprafață cu clapetele. Pentru fig. 3a la 3d se aplică aceeași descriere ca 13 pentru fig. 1a la 1d.

în final, fig. 4 prezintă o posibilă evacuare de apă limpede cu închizător cu aer corn- 15 primat (includere cu pernă pneumatică). La distanțe de aproximativ 1 m sunt amplasate stuțuri de drenaj orientate vertical în jos, de-a lungul unui tub montat orizontal. Pentru reali- 17 zarea închiderii, în tubul orizontal este introdus aer sub presiune Q|.Fig. 4a prezintă un închizător cu aer comprimat care este închis, în care o cantitate mică de aer presurizat Q_h injectat 19 continuu, scapă printr-o mică conductă în scopul de a menține o diferența constantă a nivelului apei ΔΗ. Nivelul maxim al apei în bazinul SU este notat cu max.wl și nivelul apei 21 în canalul de evacuare OC este notat cu w1-0C. în închizătorul cu aer sub presiune este prezentă o presiune de aer corespunzătoare diferenței ΔΗ. în fig. 4b este redat un închizător 23 cu aer comprimat deschis. Cantitatea de material evacuat este Q. Canalul de evacuare OC este, în acest caz, un canal de scurgere deschis; el poate fi realizat, de asemenea, ca o con- 25 ductă de presiune. în interiorul și în exteriorul închizătorului cu aer comprimat este prezentă aceeași presiune de aer. 27

Claims

Revendicări 29

1. Procedeu pentru purificarea biologică a apelor reziduale cu ajutorul nămolului 31 activat, în care apele reziduale sunt introduse mai întâi într-un bazin aerat, cu nămol activat (B) și după aceea sunt introduse pe rând într-unul din cele câteva bazine de sedimentare și 33 recirculare (SU), care sunt legate hidraulic permanent cu bazinul (B) și în care, de câteva ori pe zi, se efectuează un ciclu de funcționare care cuprinde o fază de agitare R, o fază de pre- 35 sedimentare V și o fază de descărcare A, în care pe rând în faza R nămolul activat este reamestecat cu apa, în faza V nămolul activat se sedimentează și, în faza A, se scoate apa 37 limpede și în care ciclurile din bazinele (SU)sunt decalate unul față de altul, fazele A fiind adiacente una cu alta, astfel că numai în fazele A bazinele (SU)sunt străbătute prin curgere, 39 realizându-se un nivel al apei aproximativ constant, și determinându-se astfel o evacuare din instalația de purificare, corespunzătoare cu alimentarea acesteia, pe baza principiului de 41 străbatere prin curgere, caracterizat prin aceea că, după fazele V și înainte de fazele R nămolul activat sedimentat și îngroșat, este reintrodus din bazinul(SU) în bazinul (B) repre- 43 zentând faza S.
2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că reintroducerea 45 nămolului activat sedimentat se produce în timpul sau de preferință după faza A.

RO 120840 Β1
3. Procedeu conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că volumul dislocuit din bazinul (B) în timpul fazei S, care are mai puțină substanță uscată decât nămolul activat sedimentat introdus, este returnat prin deschiderile aflate aproape de suprafață, în bazinele (SU) și deschiderile aproape de suprafață permit trecerea prin ele numai în fazele S și R și sunt închise în fazele V și A.
4. Procedeu conform cu oricare din revendicările 1 la 3, caracterizat prin aceea că faza R, respectiv agitarea în bazinele (SU) se face prin injectare de aer, cu aparatură de agitare acționată electric sau cu ajutorul sifoanelor cu jet de aer.
5. Procedeu conform cu oricare din revendicările 1 la 4, caracterizat prin aceea că, pentru reintroducerea nămolului activat sedimentat și pentru agitarea în bazinele (SU) fazele S și R se utilizează un sifon combinat cu jet de aer, care permite un transport al fluidului în ambele direcții și asigură o legătură hidraulică permanentă între bazinul (B) și bazinele(SU)în fazele V și A, efectul de agitare în bazinele (SU)fiind produs prin generarea unui puternic jet de apă care răscolește în sus nămolul activat, sedimentat pe fundul bazinelor, se generează o rostogolire a apei cu efect de omogenizare și se transportă posibilul nămol plutitor antrenat prin deschiderile aflate aproape de suprafață în bazinul (B).
6. Procedeu conform cu oricare din revendicările 1 la 5, caracterizat prin aceea că aerarea bazinului (B)este intermitentă în fazele R, în fazele S, sau în ambele.
7. Procedeu conform cu oricare din revendicările 1 la 6, caracterizat prin aceea că un bazin (B) este conectat hidraulic cu două bazine (SU) și timpii ciclului sunt aleși bazat pe aproximativ 140 min: faza S aproximativ 5 min, faza R aproximativ 5 min, faza V aproximativ 60 min, faza A aproximativ 70 min, A = (S + R + V), sau bazinul (B) este conectat cu trei bazine (SU)și timpii ciclului sunt aleși bazat pe aproximativ 105 min: faza S aproximativ 5 min, faza R aproximativ 5 min, faza V aproximativ 60 min, faza A aproximativ 35 min, A = (S + R + V): 2.
8. Procedeu conform cu oricare din revendicările 1 la 7, caracterizat prin aceea că evacuarea se realizează printr-o închidere pneumatică care are un tub orizontal și cel puțin un ștut de drenaj orientat în jos, iar în tubul orizontal se poate injecta aer presurizat.
9. Procedeu conform cu oricare din revendicările 1 la 8, caracterizat prin aceea că, la sfârșitul fazei V, concentrația nămolului este măsurată la o adâncime prestabilită de aproximativ 1,0 până la 1,5 m sub nivelul apei și, la sfârșitul fazei A, surplusul de nămol îngroșat este scos afară în scurt timp, în câteva minute, dacă măsurarea concentrației nămolului a arătat un nivel al nămolului situat deasupra poziției de măsurare.
10. Procedeu conform cu oricare din revendicările 1 la 9, caracterizat prin aceea că bazinul (B) este permanent conectat hidraulic cu bazinele (SU)prin una sau mai multe deschideri în zona de mijloc, la aproximativ jumătate din adâncimea apei, în faza S nămolul îngroșat este scos de la fundul bazinului (SU)și introdus în partea superioară a bazinului (B), aproape de suprafață, iar conținutul bazinului (B)astfel dislocuit este returnat prin deschiderile din zona de mijloc ale bazinelor, în faza R conținutul bazinului (SU) este răscolit și omogenizat fără să se producă un curent circulant asupra bazinului (B), iar în faza A, curgerea din bazinul (B)în bazinele (SU) se face, de asemenea, prin deschiderile din zona de mijloc.