PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 C02F 3/ BUP 13/ WUP 07/00

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia (51) IntCl7. C 0 2 F 3/12 C02F 3/30 (54) Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 13/96 (73) Uprawniony z patentu: Grabska-Winmcka Dagmara, Jelenia Góra, PL Winnicki Tomasz, Wrocław, PL Modrzejewska Barbara, Jelenia Góra, PL Witkowski Waldemar, Jelenia Góra, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/00 (72) Twórcy wynalazku: Dagmara Grabska-Winnicka, Jelenia Góra, PL Tomasz Winnicki, Wrocław, PL Barbara Modrzejewska, Jelenia Góra, PL W aldemar Witkowski, Jelenia Góra, PL PL B1 (57) 1. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków, składająca się z części mechanicznej, zawierającej osadniki oraz z części biologicznej, wykonanej w postaci reaktora osadu czynnego albo reaktora ze złożem biologicznym, albo połączenia tych reaktorów, znamienna tym, że jest wyposażona w wielosekcyjny, membranowy zespół (4) o przełączalnych sekcjach, składający się z podzespołu (5) zatężania ścieków i z podzespołu (6) doczyszczania ścieków, przy czym wejście podzespołu (5) zatężania ścieków jest połączone z wyjściem wstępnego osadnika (1), a wejście podzespołu (6) doczyszczania ścieków jest połączone z wyjściem wtórnego osadnika (2), zaś wyjścia retentatu obu podzespołów (5, 6) są połączone z wnętrzem reaktora (3), a wyjścia permeatu obu podzespołów (5, 6) są wyprowadzone na zewnątrz oczyszczalni. Fig 1

2 Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków Zastrzeżenia patentowe 1. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków, składająca się z części mechanicznej, zawierającej osadniki oraz z części biologicznej, wykonanej w postaci reaktora osadu czynnego albo reaktora ze złożem biologicznym, albo połączenia tych reaktorów, znamienna tym, że jest wyposażona w wielosekcyjny, membranowy zespół (4) o przełączalnych sekcjach, składający się z podzespołu (5) zatężania ścieków i z podzespołu (6) doczyszczania ścieków, przy czym wejście podzespołu (5) zatężania ścieków jest połączone z wyjściem wstępnego osadnika (1), a wejście podzespołu (6) doczyszczania ścieków jest połączone z wyjściem wtórnego osadnika (2), zaś wyjścia retentatu obu podzespołów (5, 6) są połączone z wnętrzem reaktora (3), a wyjścia permeatu obu podzespołów (5, 6) są wyprowadzone na zewnątrz oczyszczalni. 2. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia według zastrz. 1, znamienna tym, że pomiędzy wyjściem wtórnego osadnika (2) a wejściem podzespołu (6) doczyszczania ścieków, znajduje się dodatkowy, anaerobowy albo anaerobowo-anoksyczny reaktor (7). * * * Przedmiotem wynalazku jest mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków, znajdująca zastosowanie zwłaszcza do oczyszczania ścieków komunalnych i ścieków pochodzących z zakładów przemysłu spożywczego. Znane ze stosowania mechaniczno-biologiczne oczyszczalnie ścieków zawierają część mechaniczną, wyposażoną między innymi w osadniki oraz część biologiczną, którą stanowi reaktor osadu czynnego albo reaktor ze złożem biologicznym, albo połączenie wymienionych reaktorów. W części mechanicznej są usuwane zanieczyszczenia pływające i wleczone, części ziarniste, zawiesiny łatwo opadające oraz nie zemulgowane oleje i tłuszcze. W części biologicznej zachodzi proces oczyszczania za pomocą mikroorganizmów w osadzie czynnym albo w złożu biologicznym. Usuwanie związków biogennych zachodzi w procesach anaerobowym oraz nitryfikacji-denitryfikacji, które mają miejsce w strefowym reaktorze osadu czynnego. W znanych mechaniczno-biologicznych oczyszczalniach ścieków, w wypadku niskiego stężenia związków organicznych w ściekach, występuje konieczność przewymiarowania oczyszczalni oraz zwiększenia zużycia energii elektrycznej, będącego wynikiem dużych obciążeń hydraulicznych. Ponadto przy oczyszczaniu ścieków metodą osadu czynnego bardzo niskie obciążenie osadu powoduje tak zwany stan głodu, w wyniku którego osad czynny jest zdyspergowany i źle sedymentuje w osadnikach wtórnych, powodując wtórne zanieczyszczenie ścieków oczyszczonych. Usunięcie związków biogennych wymaga rozbudowanej konstrukcji oczyszczalni oraz skomplikowanego i schemizowanego reżimu technologicznego, który jednocześnie wytwarza znaczne ilości osadu nadmiernego. Wynalazek dotyczy mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków, składającej się z części mechanicznej, zawierającej osadniki oraz z części biologicznej w postaci reaktora osadu czynnego albo reaktora ze złożem biologicznym, albo połączenia obu reaktorów. Istota wynalazku polega na wyposażeniu oczyszczalni w wielosekcyjny zespół membranowy o przełączalnych sekcjach, składający się z podzespołu zatężania ścieków i podzespołu doczyszczania ścieków, przy czym wejście podzespołu zatężania ścieków jest połączone z wyjściem osadnika wstępnego, a wejście podzespołu doczyszczania ścieków jest połączone z wyjściem osadnika wtórnego. Wyjścia strumienia zatężonego, czyli wyjścia retentatu, obu podzespołów są połączone z wnętrzem reaktora, natomiast wyjścia strumienia oczyszczonego, czyli wyjścia permeatu, obu podzespołów są wyprowadzone na zewnątrz oczyszczalni.

3 Korzystne jest wyposażenie oczyszczalni w dodatkowy reaktor anaerobowy albo anaerobowo-anoksyczny, włączony pomiędzy osadnik wtórny a podzespół doczyszczania ścieków wielosekcyjnego zespołu membranowego. Pozwala to na efektywniejsze działanie podzespołu doczyszczania, gdyż w dodatkowym reaktorze następuje zwiększenie wymiarów kłaczków osadu czynnego i powtórne wbudowanie fosforu w kłaczki osadu czynnego. Umożliwia to stosowanie membran o większych porach i zwiększa przepustowość podzespołu doczyszczania ścieków, przy mniejszych nakładach energetycznych. Wyposażenie mechanicznobiologicznej oczyszczalni ścieków w wielosekcyjny zespół membranowy o przełączalnych sekcjach umożliwia zatężanie ścieków na wejściu oczyszczalni, co pozwala na osiągnięcie redukcji ich objętości do wartości, przy której stężenie związków organicznych jest optymalne dla mikroorganizmów biodegradujących oraz stworzenie bariery na wyjściu oczyszczalni, dzięki czemu zatrzymywane są związki biogenne i zawiesiny osadu czynnego, które nie opadły w osadnikach wtórnych. W zależności od potrzeb, wielosekcyjny zespół membranowy można przełączać, ręcznie lub automatycznie, w wyniku czego zmienia się ilość sekcji stanowiących podzespół zatężania ścieków i podzespół doczyszczania ścieków. W skrajnych wypadkach zespół membranowy może pracować jedynie jako podzespół zatężania ścieków na wejściu oczyszczalni albo jako podzespół doczyszczania ścieków na wyjściu oczyszczalni. Taka elastyczność pracy zespołu membranowego jest szczególnie korzystna przy systemach małych i średnich, o dużej dobowej lub sezonowej nierównomiemości dopływu ścieków do oczyszczalni. Zasadniczą korzyścią techniczną oczyszczalni ścieków według wynalazku jest zmniejszenie jej wymiarów, w porównaniu ze znaną oczyszczalnią o identycznej przepustowości oraz stabilna praca osadu czynnego lub złoża biologicznego, zatrzymanie przeważającej części związków biogennych i innych mikrozanieczy szczeń, w tym zawiesin osadu czynnego do wymiarów koloidalnych włącznie, bakterii i wirusów. Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków z reaktorem osadu czynnego, wyposażonej w dwusekcyjny zespół membranowy, w widoku z góry, a fig. 2 - schemat ideowy mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków ze strefowym reaktorem osadu czynnego, wyposażonej w pięciosekcyjny zespół membranowy i w dodatkowy reaktor anaerobowo-anoksyczny, w widoku z góry. Przykład I. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia ścieków według wynalazku składa się z części mechanicznej, którą stanowi wstępny osadnik 1 i wtórny osadnik 2, z części biologicznej, którą stanowi reaktor 3 osadu czynnego oraz z dwusekcyjnego, membranowego zespołu 4 o przełączalnych sekcjach. Membranowy zespół 4 składa się z sześciu ultrafiltracyjnych modułów rurowych, z których cztery stanowią podzespół 5 zatężania ścieków, a dwa - podzespół 6 doczyszczania ścieków. Wejście podzespołu 5 zatężania ścieków jest połączone z wyjściem wstępnego osadnika 1, wyjście strumienia zatężonego, czyli wyjście retentatu podzespołu 5 zatężania jest połączone z wnętrzem reaktora 3 osadu czynnego, a wyjście strumienia oczyszczonego, czyli wyjście permeatu podzespołu 5 zatężania jest połączone z odbiornikiem wód powierzchniowych. Wejście podzespołu 6 doczyszczania ścieków jest połączone z wyjściem wtórnego osadnika 2, wyjście retentatu podzespołu 6 doczyszczania jest połączone z wnętrzem reaktora 3 osadu czynnego, a wyjście permeatu podzespołu 6 doczyszczania jest połączone z odbiornikiem wód powierzchniowych. W przykładowej oczyszczalni ścieków, surowe ścieki są doprowadzane do wstępnego osadnika 1 w ilości 100 m3/dobę. We wstępnym osadniku 1 następuje zatrzymanie zanieczyszczeń pływających i zawiesin, po czym ścieki są pompowane do podzespołu 5 zatężania ścieków, gdzie około połowy objętości ścieków przechodzi przez ultraflltracyjne membrany, uzyskując parametry ścieków oczyszczonych, które są odprowadzane do odbiornika wód powierzchniowych, a pozostała objętość ścieków, zatężonych w wewnętrznej części podzespołu 5, przepływa do reaktora 3 osadu czynnego. Ścieki, oczyszczone w reaktorze 3 osadu czynnego ze związków węgla i związków biogennych, przepływają do wtórnego osadnika 2, gdzie osad czynny ulega sedymentacji, a następnie są przepompowywane do podzespołu 6 doczyszczania ścieków. Oczyszczone ścieki przechodzą przez membrany ultraflltracyjne i są

4 odprowadzane do odbiornika wód powierzchniowych, a zatrzymane przez membrany mikrozawiesiny odprowadzane są do reaktora 3 osadu czynnego. Przykład II. Mechaniczno-biologiczna oczyszczalnia z osadem strefowym według wynalazku składa się z części mechanicznej, identycznej jak opisano w przykładzie pierwszym, ze strefowego reaktora 3 osadu czynnego, z pięciosekcyjnego, membranowego zespołu 4 o przełączalnych sekcjach oraz z dodatkowego, anaerobowo-anoksycznego reaktora 7. Membranowy zespół 4 zawiera 100 ultrafiltracyjnych modułów rurowych, zgrupowanych w dwa podzespoły: podzespół 5 zatężania ścieków i podzespół 6 doczyszczania ścieków. Ilość sekcji w poszczególnych podzespołach 5, 6 można przełączać w zależności od chwilowej objętości i stężenia ścieków dopływających do oczyszczalni. Podzespół 5 zatężania ścieków jest połączony identycznie jak opisano w przykładzie pierwszym, natomiast za wtórnym osadnikiem 2 znajduje się dodatkowy, anaerobowo-anoksyczny reaktor 7, z którego ścieki są doprowadzane do wejścia podzespołu 6 doczyszczania ścieków. Wyjście retentatu podzespołu 6 doczyszczania ścieków jest połączone z wnętrzem strefowego reaktora 3, a wyjście permeatu - z odbiornikiem wód powierzchniowych. Surowe ścieki, po zatężeniu w podzespole 5, przepływają do strefowego reaktora 3 osadu czynnego, gdzie zachodzi proces rozkładu związków węgla przez mikroorganizmy oraz proces denitryfikacji i nitryfikacji, z równoczesnym wbudowaniem fosforu w kłaczki osadu czynnego. Następnie we wtórnym osadniku 2 sedymentują zawiesiny osadu czynnego, a zdyspergowane kłaczki, które nie opadły we wtórnym osadniku 2, wraz z oczyszczonymi ściekami są kierowane do dodatkowego, anaerobowo-anoksycznego reaktora 7. W reaktorze 7 następuje ponowne wbudowanie fosforu w kłaczki osadu czynnego. Oczyszczone ścieki wraz z mikrozawiesiną osadu czynnego pompowane są do podzespołu 6 doczyszczania ścieków. Oczyszczone ścieki przechodzą przez membrany ultrafiltracyjne i są odprowadzane do odbiornika wód powierzchniowych, a zatrzymane przez membrany mikrozawiesiny są odprowadzane z wnętrza modułów do strefowego reaktora 3 osadu czynnego.

5 Fig. 2

6 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.