WZORU UŻYTKOWEGO PL Y , CZ, PUV TOPOL JAN, Praga, CZ BUP 19/12. JAN TOPOL, Praga, CZ

Transkrypt

1 PL Y1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS OCHRONNY WZORU UŻYTKOWEGO (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (19) PL (11) (13) Y1 (51) Int.Cl. C02F 3/12 ( ) (54) Domowa oczyszczalnia ścieków (30) Pierwszeństwo: , CZ, PUV (73) Uprawniony z prawa ochronnego: TOPOL JAN, Praga, CZ (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 19/12 (45) O udzieleniu prawa ochronnego ogłoszono: WUP 02/15 (72) Twórca(y) wzoru użytkowego: JAN TOPOL, Praga, CZ

2 2 PL Y1 Opis wzoru Dziedzina techniki Przedmiotem wzoru użytkowego jest domowa oczyszczalnia ścieków, w której oddziałuje się na ścieki aktywowanym szlamem w zawiesinie, w trybie nieciągłego przepływu ścieków. Dotychczasowy stan techniki Do oczyszczania ścieków z małych źródeł zanieczyszczeń, jakimi są domy jednorodzinne, grupy domów, pensjonaty, restauracje itp. stosowane są różnorodne typy oczyszczalni. Najbardziej rozpowszechnione są systemy, w których ścieki są oczyszczane aktywnym szlamem, czyli mieszaniną mikroorganizmów, które potrzebują do życia zanieczyszczeń organicznych ze ścieków oraz tlenu, dostarczanego do wody przez urządzenie napowietrzające. Do oczyszczania służy zbiornik aktywacyjny, do którego ścieki są doprowadzane zwykle po usunięciu większych zanieczyszczeń. Ścieki są w nim zatrzymywane na czas niezbędny ze względów technologicznych i mieszane z aktywnym szlamem przy jednoczesnym napowietrzaniu. Ciężar aktywowanego szlamu jest większy od ciężaru wody, dlatego po zakończeniu mieszania zawartości zbiornika aktywacyjnego dochodzi do oddzielenia oczyszczonej wody od szlamu i osadzenia szlamu na dnie zbiornika. W praktyce stosowane są dwa podstawowe typy oczyszczalni w zależności od sposobu oddzielenia szlamu od oczyszczonej wody. Ze zbiornikiem aktywacyjnym z przepływem ciągłym i ze zbiornikiem aktywacyjnym z przepływem nieciągłym. W wersji ze zbiornikiem aktywacyjnym z przepływem ciągłym za zbiornikiem aktywacyjnym umieszczony jest oddzielny nienapowietrzany zbiornik osadnikowy, do którego bez przerwy doprowadzana jest ze zbiornika aktywacyjnego mieszanina oczyszczonej wody ze szlamem. Szlam osadza się na dnie zbiornika osadnikowego, a oczyszczona woda już bez szlamu wycieka do odpływu z oczyszczalni. Oczyszczalnie z nieciągłym przepływem przez zbiornik aktywacyjny nie zawierają zbiornika osadnikowego. Proces biologicznego oczyszczania ścieków odbywa się w czasie napełniania zbiornika aktywacyjnego z poziomu minimalnego do poziomu maksymalnego, ewentualnie również po napełnieniu zbiornika aktywacyjnego. Następnie dochodzi do fazy sedymentacji, gdy zbiornik nie jest ani napowietrzany, ani mieszany, a następnie do fazy wypompowania oczyszczonej wody do odpływu. Znane są systemy ze zbiornikiem wyrównawczym na dopływie, gdzie ścieki są akumulowane przez czas sedymentacji szlamu przy dnie zbiornika aktywacyjnego i w czasie odpompowywania oczyszczonej wody, gdy niewskazane jest doprowadzanie ścieków do zbiornika aktywacyjnego. Znane są również rozwiązania bez zbiornika wyrównawczego, w których dopływ ścieków jest doprowadzony w okolicy dna zbiornika aktywacyjnego również w czasie sedymentacji, ewentualnie również w czasie odpompowywania oczyszczonej wody, przy czym odpompowywanie oczyszczonej wody jest rozwiązane w taki sposób, aby nie dochodziło do mieszania się surowej wody z wodą już oczyszczoną. Znane są również rozwiązania techniczne, gdzie ścieki ze zbiornika wyrównawczego są pompowane do dna zbiornika aktywacyjnego po fazie sedymentacji i w ten sposób wypychają od strony dna powierzchniową warstwę oczyszczonej wody do rynny odpływowej. Istnieją liczne rozwiązania techniczne dotyczące pompowania warstwy oczyszczonej wody do odpływu, przy czym obowiązuje zasada, że im mniejsza jest oczyszczalnia, tym trudniejsze jest skonstruowanie prostego, taniego i niezawodnego urządzenia odciągowego. Wymagane jest szybkie wypompowanie warstwy oczyszczonej wody bez wzruszania osadzonego szlamu. W większości przypadków warstwa szlamu sięga głębokości od 30% do 60% zawartości zbiornika aktywacyjnego. Wskazane jest wypompowywanie oczyszczonej wody z warstwy podpowierzchniowej, w ten sposób pływające zanieczyszczenia pozostają na powierzchni. Stosowane są zanurzeniowe pompy elektryczne umieszczone na pływaku, w których pływak z pompą opada i podnosi się wraz z poziomem wody w zbiorniku aktywacyjnym lub z elastyczną rurą zakończoną pływakiem. W innych rozwiązaniach pompy lub wloty pomp są osadzone na stałe na stałej wysokości nad warstwą osadzonego szlamu. Ogólnie obowiązuje zasada, że urządzenia odciągowe, gdzie dopływająca oczyszczona wody przemieszcza się wraz z poziomem w zbiorniku, są lepsze dzięki wyraźnemu skróceniu czasu sedymentacji i jednocześnie zapewniają lepsze zabezpieczenie przed zassaniem osadzonego szlamu do wpływu. Ich wadą bywa zwykle niska niezawodność eksploatacyjna ponieważ w ściekach znajdują się odpady, które przedostają się również do zbiornika aktywacyjnego, ale nie ulegają rozkładowi biologicznemu i gromadzą się, a przy napowietrzaniu zamulają elementy technologiczne w zbiorniku aktywacyjnym. Urządzenia ze stałym dopływem są dużo bardziej niezawodne, ale wymagają znacznie

3 PL Y1 3 dłuższego czasu sedymentacji i jeśli zbiornik aktywacyjny nie jest regularnie odszlamiany, poziom szlamu sięga wpływu pomp, a wówczas wraz z oczyszczoną wodą wypompowywany jest szlam. Kolejną poważną wadą wymienionych rozwiązań w małych oczyszczalniach ścieków jest skomplikowana regulacja wydajności w zależności od rzeczywistej ilości ścieków, ponieważ rzeczywiste obciążenie oczyszczalni tylko sporadycznie odpowiada projektowanej wydajności oczyszczalni i to zarówno jeśli chodzi o ilość ścieków, jak i o stężenie zanieczyszczeń organicznych. Regulacja stosowana w wielkich oczyszczalniach ścieków, przede wszystkim ze względów ekonomicznych, nie jest stosowana w małych oczyszczalniach. Stosowane są jedynie ustawiane ręcznie włączniki czasowe, które regulują czas działania dmuchawy na przykład w zależności od liczby osób korzystających z danego obiektu. W praktyce oznacza to jednak straty energii elektrycznej, a przy niedostatecznym obciążeniu organicznym oczyszczalni i nadmiarze dostarczanego tlenu, grozi nawet załamanie funkcji biologicznych oczyszczalni, szczególnie przy dłuższym okresie małego lub zerowego obciążenia oczyszczalni. Istota wzoru użytkowego Istota oczyszczalni ścieków według wzoru użytkowego polega na tym, że we wspólnej ścianie, pomiędzy usytuowaną za zbiornikiem szlamu komorą napływową a zbiornikiem aktywacyjnym, jest usytuowany przelotowy otwór, z wylotem w pionowej rurce, której wylot jest z kolei usytuowany w dolnej części zbiornika aktywacyjnego, z kolei urządzenie transportowe do odpompowywania oczyszczonej wody ze zbiornika aktywacyjnego do odpływu jest podłączone do oddzielnego zbiornika pompy oczyszczonej wody, połączonej swoim ujściem ze zbiornikiem oczyszczonej wody z pompą napełniającą, której wypływ jest połączony ze zbiornikiem pompy oczyszczonej wody, natomiast usytuowana w zbiorniku aktywacyjnym pompa cyrkulacyjna ma otwór wlotowy umieszczony nad dnem tego zbiornika, na wysokości 15-50% jego głębokości, przy maksymalnym poziomie, a ponadto w komorze napływowej znajduje się pierwsze urządzenie napowietrzające, które za pośrednictwem przewodu zasilającego oraz rozdzielacza jest przyłączone do dmuchawy powietrza, z kolei w zbiorniku aktywacyjnym znajduje się drugie urządzenie napowietrzające, które za pośrednictwem przewodu zasilającego oraz rozdzielacza jest również przyłączone do dmuchawy powietrza, przy czym przewód zasilający jest także przyłączony do urządzenia transportowego. Korzystnym jest gdy dmuchawa powietrza oraz czujnik poziomu wody są niezależnie podłączone do jednostki sterującej. Korzystnym jest także gdy pompa oczyszczonej wody, pompa napełniająca oraz pompa cyrkulacyjna są pompami elektrycznymi. Również korzystnym jest gdy pompa oczyszczonej wody, pompa napełniająca oraz pompa cyrkulacyjna są pompami pneumatycznymi. Skonstruowane w taki sposób oczyszczalnie mają prostą konstrukcję i są bezpieczne przy oszczędnej eksploatacji oraz wymagają tylko minimalnej obsługi, a zużycie energii elektrycznej odpowiada faktycznemu obciążeniu oczyszczalni. Ich kolejną zaletą jest prędkość wypompowywania oczyszczonej wody przy zachowaniu wymaganej jakości oczyszczonej wody. Wykaz figur rysunku Oczyszczalnia według wzoru użytkowego zostanie bliżej objaśniona na podstawie rysunku, na którym poszczególne figury przedstawiają: - fig. 1 - fazę napełniania reaktora oczyszczalni, - fig. 2 - fazę sedymentacji z wydzielonym zbiornikiem na szlam, - fig. 3, 4 - fazę wypompowywania oczyszczonej wody z domowej oczyszczalni ścieków. Przykłady wykonania rozwiązania technicznego Ścieki napływają przez dopływ 1 do komory napływowej 2, gdzie są zatrzymywane większe zanieczyszczenia, i dalej do dna 6 zbiornika aktywacyjnego 4. Jednocześnie trwa napowietrzanie zbiornika aktywacyjnego 4 przez drugie urządzenie napowietrzające 24 podłączone do dmuchawy 25 przez rozdzielacz 27 pierwszym przewodem zasilającym 32. Wysokość wody w komorze napływowej 2 i zbiorniku aktywacyjnym 4 ustala się od poziomu minimalnego 21 do poziomu maksymalnego 23. Na początku, ewentualnie przez cały czas napełniania zbiornika aktywacyjnego 4, trwa napowietrzanie za pomocą przewodu zasilającego 32 oraz urządzenia transportowego 12, tak aby nie przedostały się do niego zanieczyszczenia w trakcie napowietrzania zbiornika aktywacyjnego 4. Poziom wody w komorze 2 i zbiorniku 4 jest kontrolowany za pomocą czujnika ciśnienia 26, który zwykle znajduje się w zbiorniku aktywacyjnym 4 w rurce 5, ale może być również umieszczony w komorze napływowej 2, jeśli otwór 3 leży poniżej minimalnego poziomu 21. Jednocześnie pracuje

4 4 PL Y1 pompa cyrkulacyjna 18 do usuwania nadmiaru szlamu z odpływem 17, wyprowadzonym do komory napływowej 2. Poprzez mieszanie ścieków z aktywnym szlamem w zbiorniku aktywacyjnym 4, w obecności rozpuszczonego tlenu, dochodzi do biologicznego oczyszczenia ścieków. W trakcie napowietrzania zbiornika aktywacyjnego 4 część mieszanki aktywacyjnej jest pompowana ze zbiornika aktywacyjnego 4 do komory napływowej 2, gdzie miesza się z surową wodą i w ten sposób dochodzi do częściowej denitryfikacji, a następnie ta mieszanka wraca do zbiornika aktywacyjnego 4. Do zbiornika tego mieszanka wraca przez otwór 3 we wspólnej ścianie 9 komory napływowej 2 i zbiornika aktywacyjnego 4, usytuowany poniżej poziomu cieczy, jak przedstawiono na fig. 1, 2, 3 i 4. W celu zapewnienia bezawarynej pracy oczyszczalni konieczne jest, aby wylot dopływu ścieków do zbiornika aktywacyjnego 4 znajdował się zawsze pod poziomem 29 szlamu po jego osadzeniu się przy dnie 6 zbiornika aktywacyjnego 4. Po osiągnięciu maksymalnego poziomu 23 w zbiorniku aktywacyjnym 4 dochodzi natychmiast lub z ustawionym opóźnieniem do zakończenia procesu napowietrzania, które zostaje przekierowane do komory napływowej 2, gdzie rozpoczyna się intensywne mieszanie za pomocą pierwszego urządzenia napowietrzającego 30, podłączonego do rozdzielacza 27 przewodem zasilającym 33 co skutkuje rozbiciem większych zanieczyszczeń organicznych. Dzięki temu moc dmuchawy 25 jest efektywnie wykorzystywana również wówczas, gdy nie napowietrza się zbiornika aktywacyjnego 4. W zbiorniku aktywacyjnym 4 przebiega w tym czasie faza sedymentacji szlamu przy dnie 6. Maksymalny poziom 23 wody jest ustabilizowany lub nadal się podnosi w wyniku dalszego dopływu ścieków do komory napływowej 2. Aktywny szlam stopniowo osadza się na dnie 6 do poziomu 29 szlamu. Przez część lub przez cały czas sedymentacji odbywa się napełnianie zbiornika 10 pompy 11 oczyszczonej wody przez pompę napełniającą 14, jego wypływem 20, ze zbiornika 13 oczyszczonej wody. W ten sposób osiąga się podniesienie poziomu oczyszczonej wody w zbiorniku 10, powyżej poziomu maksymalnego 23 w zbiorniku aktywacyjnym 4, co jest konieczne uruchomienia następnej fazy pompowania oczyszczonej wody ze zbiornika aktywacyjnego 4 za pomocą pompy 11 oczyszczonej wody, a oczyszczalnia jest w ten sposób przygotowana do odpompowania oczyszczonej wody. Oczyszczalnia ma wydzielony zbiornik szlamu 8, do którego - za pośrednictwem pompy cyrkulacyjnej 18 z odprowadzeniem 7 - jest odprowadzany nadmiar szlamu. Pompa 18 ma wlot usytuowany powyżej dna 6 zbiornika aktywacyjnego 4, na wysokości 15-50% głębokości 22 zbiornika aktywacyjnego 4, przy maksymalnym poziomie 23 wody. Po zakończeniu sedymentacji następuje faza odpompowywania oczyszczonej wody. Przy stałym napowietrzaniu komory napływowej 2 włącza się pompa 11 oczyszczonej wody, która pompuje oczyszczoną wodę z warstwy podpowierzchniowej ze zbiornika aktywacyjnego 4 za pomocą urządzenia transportowego 12 do zbiornika 10, a następnie ujściem 19 do zbiornika 13 oczyszczonej wody. Po napełnieniu tego zbiornika do poziomu drugiego odpływu 15, oczyszczona woda wypływa do odpływu 16 z oczyszczalni i/lub do nieprzedstawionego na rysunku zbiornika doczyszczenia końcowego, który stanowi zwykle filtracja piaskowa lub membranowa. Ponieważ moc hydrauliczna pompy napełniającej 14 jest wyraźnie mniejsza niż moc hydrauliczna pompy 11 oczyszczonej wody, obie pompy mogą pracować jednocześnie. W razie potrzeby nadal działa pompa cyrkulacyjna 18. Ze względu na obciążenie hydrauliczne oczyszczalni korzystniej jest, gdy w fazie wypompowywania oczyszczonej wody pompa napełniająca 14 i pompa cyrkulacyjna 18 są już wyłączone. Ponieważ moc pompy 11 oczyszczonej wody umożliwia szybsze wypompowywanie oczyszczonej wody, niż wynosi ewentualny nowy napływ ścieków do oczyszczalni, w zbiorniku aktywacyjnym 4 poziom wody spada z maksimum 23 do poziomu minimalnego 21. Przy osiągnięciu minimalnego poziomu 21 zostanie wyłączona pompa 11 oczyszczonej wody, a jednostka sterująca 28 przekierowywuje napowietrzanie z komory napływowej 2 z powrotem do zbiornika aktywacyjnego 4, po czym ponownie rozpoczyna się napełnianie zbiornika aktywacyjnego 4. W domowych oczyszczalniach ścieków przemieszczane są małe ilości wody, dlatego z powodzeniem można wykorzystać pompy pneumatyczne, podłączone do centralnej instalacji powietrza z dmuchawy 25. Pompy pneumatyczne są sterowane przez nieoznaczone na rysunku zawory elektryczne z jednostki sterującej 28.

5 PL Y1 5 Zastrzeżenia ochronne 1. Domowa oczyszczalnia ścieków, złożona ze zbiornika szlamu, komory napływowej, urządzeń napowietrzających, zbiornika aktywacyjnego, w którym znajduje się pompa cyrkulacyjna z ujściem do zbiornika szlamu, czujnik poziomu wody, usytuowany w zbiorniku aktywacyjnym oraz urządzenie transportowe do odpompowywania oczyszczonej wody do odpływu, znamienna tym, że we wspólnej ścianie (9), pomiędzy usytuowaną za zbiornikiem szlamu (8) komorą napływową (2) a zbiornikiem aktywacyjnym (4), jest usytuowany przelotowy otwór (3), z wylotem w pionowej rurce (5), której wylot jest z kolei usytuowany w dolnej części zbiornika aktywacyjnego (4), z kolei urządzenie transportowe (12) do odpompowywania oczyszczonej wody ze zbiornika aktywacyjnego (4) do odpływu (16) jest podłączone do oddzielnego zbiornika (10) pompy (11) oczyszczonej wody, połączonej swoim ujściem (19) ze zbiornikiem (13) oczyszczonej wody z pompą napełniającą (14), której wypływ (20) jest połączony ze zbiornikiem (10) pompy (11) oczyszczonej wody, natomiast usytuowana w zbiorniku aktywacyjnym (4) pompą cyrkulacyjna (18) do usuwania nadmiaru szlamu ma otwór wlotowy umieszczony nad dnem (6) tego zbiornika, na wysokości 15-50% jego głębokości (22), przy maksymalnym poziomie (23), a ponadto w komorze napływowej (2) znajduje się pierwsze urządzenie napowietrzające (30), które za pośrednictwem przewodu zasilającego (33) oraz rozdzielacza (27) jest przyłączone do dmuchawy powietrza (25), z kolei w zbiorniku aktywacyjnym (4) znajduje się drugie urządzenie napowietrzające (24), które za pośrednictwem przewodu zasilającego (32) oraz rozdzielacza (27) jest również przyłączone do dmuchawy powietrza (25), przy czym przewód zasilający (32) jest także przyłączony do urządzenia transportowego (12). 2. Domowa oczyszczalnia według zastrz. 2, znamienna tym, że dmuchawa powietrza (25) oraz czujnik (26) poziomu wody są niezależnie podłączone do jednostki sterującej (28). 3. Domowa oczyszczalnia według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że pompa (11) oczyszczonej wody, pompa napełniająca (14) oraz pompa cyrkulacyjna (18) są pompami elektrycznymi. 4. Domowa oczyszczalnia według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że pompa (11) oczyszczonej wody, pompa napełniająca (14) oraz pompa cyrkulacyjna (18) są pompami pneumatycznymi.

6 6 PL Y1 Rysunki

7 PL Y1 7

8 8 PL Y1

9 PL Y1 9

10 10 PL Y1 Departament Wydawnictw UPRP