RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)186772 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 325201 (2 2 ) Data zgłoszenia: 13.08.1996 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego. 13.08.1996, PCT/AT96/00144 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego- 06.03.1997, W097/08104, PCT Gazette nr 11/97 (51) IntCl7 C02F 3/12 (54) Sposób i urządzenie do oczyszczania ścieków (30) Pierwszeństwo: 06.10.1995,AT,A1658/95 01.12.1995,AT,GM655/95 (73) Uprawniony z patentu: Ingerle Kurt, Innsbruck, AT (43) Zgłoszenie ogłoszono: 06.07.1998 BUP 14/98 (72) Twórcy wynalazku: Kurt Ingerle, Innsbruck, AT (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 27.02.2004 WUP 02/04 (74) Pełnomocnik: Szlagowska-Kiszko Teresa, POLSERVICE (57) PL 186772 B1 1. Sposób oczyszczania ścieków za pomocą osadu czynnego, w którym przeznaczone do oczyszczania ścieki wprowadza się najpierw do napowietrzanego zbiornika z osadem czynnym i następnie do zbiornika sedymentacyjnego, w którym oddziela się osad i wodę klarowaną, po czym osad odprowadza się z powrotem do zbiornika z osadem czynnym i odciąga się wodę klarowaną, znamienny tym, że kilkakrotnie w ciągu dnia osad miesza się ponownie z czystą wodą w fazie mieszania (R), i faza odciągania (A) cyklu obróbkowego jest oddzielona, stanowiącą fazę wstępnego osiadania (V) przerwą, od fazy mieszania (R). 8. Urządzenie do oczyszczania ścieków za pomocą osadu czynnego ze zbiornikiem z osądem czynnym i dołączonym do niego zbiornikiem sedymentacyjnym oraz urządzeniem do odprowadzania osadu ze zbiornika sedymentacyjnego do zbiornika z osadem czynnym, znamienne tym, że oba zbiorniki, zbiornik sedymentacyjny (2) i zbiornik (1) z osadem czynnym sąsiadują ze sobą 1 w strefie dna są połączone otworem (6). Fig. 1
Sposób i urządzenie do oczyszczania ścieków Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób oczyszczania ścieków za pomocą osadu czynnego, w którym przeznaczone do oczyszczania ścieki wprowadza się najpierw do napowietrzanego zbiornika z osadem czynnym i następnie do zbiornika sedymentacyjnego, w którym oddziela się osad i wodę klarowaną, po czym osad odprowadza się z powrotem do zbiornika z osadem czynnym i odciąga się wodę klarowaną, znamienny tym, że kilkakrotnie w ciągu dnia osad miesza się ponownie z czystą wodą w fazie mieszania (R), i faza odciągania (A) cyklu obróbkowego jest oddzielona, stanowiącą fazę wstępnego osiadania (V) przerwą, od fazy mieszania (R). 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w fazie mieszania (R) homogenizuje się zawartość zbiornika sedymentacyjnego (2). 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że w fazie mieszania (R) odprowadza się do zbiornika (1) tyle osadu, że istniejąca tam substancja sucha (TS) ma w przybliżeniu taką samą gęstość jak w zbiorniku sedymentacyjnym (2). 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że w fazie mieszania (R) zawartość zbiornika z osadem czynnym (1) miesza się z zawartością zbiornika sedymentacyjnego (2) aż do daleko posuniętej homogenizacji. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że faza wstępnego osiadania (V) trwa dotąd, aż poziom osadu obniży się co najmniej o 50 cm. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odciąganie nadmiernego osadu trwa każdorazowo na przykład dwie minuty przy końcu fazy wstępnego osiadania (V), przy czym pompa tłoczy mieszankę woda klarowana/osad do zasobnika osadu, a nadmiar wody oddzielającej się z osadu odprowadza się do instalacji oczyszczania. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że odciąganie nadmiernego osadu odbywa się w zależności od ustalonej gęstościomierzem zawartości substancji suchej w zbiorniku sedymentacyjnym (2). 8. Urządzenie do oczyszczania ścieków za pomocą osadu czynnego ze zbiornikiem z osądem czynnym i dołączonym do niego zbiornikiem sedymentacyjnym oraz urządzeniem do odprowadzania osadu ze zbiornika sedymentacyjnego do zbiornika z osadem czynnym, znamienne tym, że oba zbiorniki, zbiornik sedymentacyjny (2) i zbiornik (1) z osadem czynnym sąsiadują ze sobą i w strefie dna są połączone otworem (6). 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że zbiornik sedymentacyjny (2) ma umieszczony co najmniej około 20 do 30 cm poniżej powierzchni wody odpływ (10), z którym łączy się kanał tłoczny (11) z zasuwą odcinającą (12) i stałym przelewem (13). * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do oczyszczania ścieków. Chodzi tu zwłaszcza o sposób i urządzenie do oczyszczania ścieków za pomocą osadu czynnego, w których przeznaczone do oczyszczania ścieki wprowadza się najpierw do napowietrzanego zbiornika z osadem czynnym i następnie do zbiornika sedymentacyjnego, w którym następuje oddzielenie osadu i wody klarowanej, po czym osad odprowadza się z powrotem do zbiornika z osadem czynnym i odciąga się wodę klarowaną. W sposobie tego rodzaju, znanym na przykład z austriackiego opisu patentowego AT-B 395 413, w reaktorze biologicznym, czyli zbiorniku z osadem czynnym, bakterie rozkładają organiczne związki węgla przy dopływie tlenu i przekształcają je w osad czynny. Ponadto następuje nitiyfikacja, denitryfikacja i usuwanie fosforu. W dołączonym osadniku wtórnym osiada osad czynny i można odciągać wodę klarowaną. Celem podtrzymania proce-
186 772 3 su trzeba przepompować osad czynny z powrotem do zbiornika osadu czynnego. Codziennie usuwa się z układu 5-10% osadu jako osad nadmierny. Wadą tej znanej metody jest to, że osadnik wtórny służy tylko do oddzielania osadu i wody klarowanej, natomiast przebiegające tam procesy biochemiczne nie mają praktycznego znaczenia. Sposób oczyszczania ścieków za pomocą osadu czynnego, w którym przeznaczone do oczyszczania ścieki wprowadza się najpierw do napowietrzanego zbiornika z osadem czynnym i następnie do zbiornika sedymentacyjnego, w którym oddziela się osad i wodę klarowaną, po czym osad odprowadza się z powrotem do zbiornika z osadem czynnym i odciąga się wodę klarowaną, odznacza się według wynalazku tym, że kilkakrotnie w ciągu dnia osad miesza się ponownie z czystą wodą w fazie mieszania, i że faza odciągania tego cyklu jest oddzielona, stanowiącą fazę wstępnego osiadania przerwą, od fazy mieszania. Korzystnie w fazie mieszania homogenizuje się zawartość zbiornika sedymentacyjnego. Korzystnie w fazie mieszania odprowadza się do zbiornika tyle osadu, że istniejąca tam substancja sucha ma w przybliżeniu taką samą gęstość jak w zbiorniku sedymentacyjnym. Korzystnie w fazie mieszania zawartość zbiornika z osadem czynnym miesza się z zawartością zbiornika sedymentacyjnego aż do daleko posuniętej homogenizacji. Korzystnie faza wstępnego osiadania trwa dotąd, aż poziom osadu obniży się co najmniej o 50 cm. Korzystnie odciąganie nadmiernego osadu trwa każdorazowo na przykład dwie minuty przy końcu fazy wstępnego osiadania, przy czym pompa tłoczy mieszankę woda klarowana/osad do zasobnika osadu, a nadmiar wody oddzielającej się z osadu odprowadza się do instalacji oczyszczania. Korzystnie odciąganie nadmiernego osadu odbywa się w zależności od ustalonej gęstościomierzem zawartości substancji suchej w zbiorniku sedymentacyjnym. Urządzenie do oczyszczania ścieków za pomocą osadu czynnego ze zbiornikiem z osadem czynnym i dołączonym do niego zbiornikiem sedymentacyjnym oraz urządzeniem do odprowadzania osadu ze zbiornika sedymentacyjnego do zbiornika z osadem czynnym, charakteryzuje się według wynalazku tym, że oba zbiorniki, zbiornik sedymentacyjny i zbiornik z osadem czynnym sąsiadują ze sobą i w strefie dna są połączone otworem. Korzystnie zbiornik sedymentacyjny ma umieszczony co najmniej około 20 do 30 cm poniżej powierzchni wody odpływ, z którym łączy się kanał tłoczny z zasuwą odcinającą i stałym przelewem. Zgodnie z wynalazkiem przewidziano, że w zbiorniku sedymentacyjnym przebiega kilkakrotnie w ciągu dnia cykl obróbkowy, w którym osad miesza się ponownie z wodą (faza mieszania), i że faza odciągania tego cyklu jest oddzielona przerwą (fazą wstępnego osiadania) od fazy mieszania. Przedmiot wynalazku objaśniono bliżej w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie widziane z góry urządzenie do oczyszczania ścieków według wynalazku z zaznaczonymi trzema różnymi fazami działania, fig. 2 - urządzenie według fig. 1 w powiększonym przekroju, fig. 3 - powiększony szczegół z fig. 2 w przekroju. Urządzenie według wynalazku w przedstawionym przykładzie wykonania posiada usytuowane obok siebie, zbiornika 1 z osadem czynnym i zbiornik sedymentacyjny 2. Przegroda 14 między tymi zbiornikami jest wyposażona w dolny otwór 6 rozciągający się na - całej szerokości zbiorników, tak że zbiorniki 1, 2 zachowują się jak naczynia połączone. W zbiorniku 1 z osadem czynnym znajduje się napowietrznik 3 do wprowadzania tlenu. W zbiorniku sedymentacyjnym nie zainstalowano urządzenia do napowietrzania oraz również nie doprowadza się tlenu w celu wytworzenia środowiska aerobowego. W odróżnieniu od tego zbiornik w przypadku technologii jednozbiomikowej posiada urządzenie do napowietrzania i rozciągniętą fazę napowietrzania. Zgodne z wynalazkiem podnoszenie osadu w zbiorniku sedymentacyjnym 2 umożliwia śmigło 4, które jednocześnie wytwarza przepływ homogenizujący zawartość zbiorników 1 i 2, tak, że oba zbiorniki mają w przybliżeniu jednakową zawartość substancji suchej i jednakowy wiek osadu czynnego.
4 186 772 W urządzeniu według fig. 1 śmigło 4 wytwarza cyrkulację wokół wystającej pionowo z dna na środku zbiornika ścianki kierującej 5, przy czym cyrkulacja ta utrzymuje się tylko w fazie mieszania, w której dochodzi do ujednorodnienia zawartości zbiorników i do zwrotnego przemieszczenia osadu do zbiornika 1 zasadem czynnym. Jak wynika z fig. 1, za fazą mieszania R występuje przerwa (faza wstępnego osiadania V), podczas której w zbiorniku sedymentacyjnym 2 osiada osad, ale nie ma jeszcze odciągania wody klarowanej. Aby w tej fazie napowietrznik 3 w zbiorniku 1 nie zakłócał osiadania osadu, ustawia się celowo ściankę odbojową 7 przed otworem 6, dzięki czemu w strefie między ścianką 7 i przegrodą 14 pęcherzyki powietrza uchodzą do góry, tak że - pomijają: fazę mieszania - do zbiornika sedymentacyjnego 2 może dostać się tylko osad pozbawiony pęcherzyków powietrza. W fazie V poziom osadu obniża się na tyle (> 50 cm), że można odciągać wodę klarowaną w następnej fazie odciągania A. Tylko w fazie A może nastąpić odpływ z układu złożonego ze zbiorników 1 i 2. Natomiast dopływ może być ciągły we wszystkich trzech fazach albo też tylko w jednej lub dwóch fazach. Przepływ przez układ odbywa się na zasadzie swobodnego spadku, gdy dopływ i odpływ ma miejsce tylko w fazie A i ma identyczną wielkość (Qzu = Qab). Kilka układów może pracować z przesunięciem fazowym w taki sposób, że zawsze jest do dyspozycji przynajmniej faza A. Odpływ z instalacji oczyszczania odpowiada wtedy dopływowi do tej instalacji. Na fig. 3 pokazano możliwe odciąganie wody klarowanej. W fazie A, gdy poziom osadu 8 znajduje się już ponad 50 cm poniżej lustra wody 9, woda klarowana jest odciągana przez okrągłe, rozmieszczone w odstępie 1,0 m, położone około 30 cm poniżej lustra wody, przykrywane klapami otwory spustowe 10 o średnicy około 8 cm. Woda klarowana dostaje się potem do kanału tłocznego 11 zamykanego elektryczną zasuwą 12. Nasuwając i odsuwając tę zasuwę reguluje się odpływ ze zbiornika sedymentacyjnego 2, przy czym za zasuwą istnieje stały przelew 13 utrzymujący wymagany poziom wody w zbiornikach. Celem obliczenia dopuszczalnego spustu ze zbiornika sedymentacyjnego 2 (Qab) założono, że w całej fazie A poziom osadu ma zawsze znajdować się przynajmniej 50 cm poniżej lustra wody. W przybliżeniu i dla pewności można przyjąć, że powstającą w fazie A ilość wody klarowanej można też odciągać. Faza V służy potem do stworzenia potrzebnej przy odciąganiu warstwy wody klarowanej o grubości przynajmniej 50 cm, przy czym ma tu wpływ prędkość obniżania się poziomu osadu 8, którą można przyjąć w przybliżeniu jako stałą. Przy ciągłym dopływie lustro wody w zbiornikach podnosi się w fazie R i V. W takim przypadku można pracować z dwuczęściową fazą wstępnego osiadania, przy czym początkowo lustro cieczy podnosi się w zbiornikach a następnie stały przelew stabilizuje poziom cieczy. Dzięki temu zmniejsza się ilość odciąganej cieczy w następnej fazie A i można skrócić czas odciągania. Szczególna zaleta wynalazku polega na tym, że ujednorodnienie zawartości zbiorników 1 i 2 umożliwia pomiar zawartości substancji suchej w zbiorniku sedymentacyjnym, z którego odciąga się osad nadmierny. Przy końcu fazy V, przed rozpoczęciem fazy A, poziom osadu musi być na tyle niski (na przykład około 75 cm), aby można było odciągać w fazie A wodę klarowaną pozbawioną substancji stałych. W tym czasie włącza się na krótko pływająca pompa nadmiarowa (na przykład automatyczne odciąganie osadu nadmiernego przez około 1 do 2 minut). Gdy poziom osadu jest jeszcze za wysoki, odciąga się stężony osad nadmierny, a gdy jest on już za niski, odciągana jest przeważnie woda klarowana. Odciągana mieszanka osadu i wody klarowanej dostaje się do zasobnika osadu, gdzie następuje osiadanie osadu. Oddzielająca się z osadu woda bez substancji stałych kierowana jest odpływem z powrotem do zbiornika z osadem czynnym. Osad zagęszczający się w zasobniku trzeba co pewien czas odciągać i usuwać. Inna możliwość automatycznego odciągania osadu nadmiernego polega na tym, że mierzy się odpowiednim miernikiem poziom osadu przy końcu fazy V i odciąga się nadmiar osadu w zależności od jego poziomu. Metodę tę można zrealizować na przykład za pomocą pływającego gęstościomierza i umieszczonego na dnie zbiornika przewodu osadowego wyposażonego w zasuwę elektryczną. Gdy przykładowo przy końcu fazy V poziom osadu znajduje się więcej niż 75 cm poniżej lustra wody, to nie ma odciągania osadu, a gdy poziom ten jest
186 772 5 wyższy, zaczyna się odciąganie osadu. Metoda ta - przydatna głównie w dużych instalacjach oczyszczania - ma tę zaletę, że odciąga się tylko już zagęszczony osad i nie jest potrzebny zasobnik osadu do oddzielania osadu i wody klarowanej. Przed urządzeniem do oczyszczania ścieków według wynalazku można włączyć zasobnik ścieków lub wody procesowej, separator kratowy lub sitowy, oddzielacz piasku i tłuszczu, osadnik wstępny, zbiornik anaerobowy albo tylko niektóre z tych urządzeń. Za urządzeniem można dołączyć filtr do dalej posuniętego oczyszczania. Zaletą sposobu według wynalazku jest wysoka sprawność oczyszczania, bardzo mała objętość zbiorników i ograniczone do minimum zapotrzebowanie na urządzenia mechaniczne, co nadaje instalacji wysoką efektywność. Urządzenia napowietrzające są potrzebne tylko w zbiorniku z osadem czynnym i pracują praktycznie ciągle sterując doprowadzaniem tlenu. Proste mieszadła unoszą osad powstający w obiegu i zbiorniku sedymentacyjnym. Ponadto układ może pracować z bardzo dużym udziałem substancji suchej (5,0 do 8,0 g/l). Wreszcie wykorzystuje się optymalnie zbiornik sedymentacyjny, ponieważ przy małym obciążeniu hydraulicznym (pogoda sucha TW) mogą być preferowane procesy biochemiczne a przy wysokim obciążeniu hydraulicznym (pogoda deszczowa RW) można preferować procesy hydrauliczne.
186 772 Fig. 1 F ig. 2 Fia. 3 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.