PL165350B1

PL165350B1 - Sposób biologicznego oczyszczania scieków i urzadzenie do biologicznego oczyszczania scieków PL

Info

Publication number: PL165350B1
Application number: PL91289891A
Authority: PL
Inventors: Norbert Paterok; Heinz Loosen
Original assignee: Palo Umwelttechnologien Gmbh U
Priority date: 1990-04-18
Filing date: 1991-04-15
Publication date: 1994-12-30
Also published as: ES2045978T3; ATE92442T1; DK0453881T3; DE4012300A1; EP0453881B1; EP0453881A1; DE59100239D1

Abstract

1. Sposób biologicznego oczyszczania scieków w zamknietym reaktorze w obiegu tworzacym petle, w któ- rym sa one razem z gazem zawierajacym tlen, przewaznie z powietrzem, wprowadzane dwuczynnikowa dysza do wnetrza rury przeplywowej, która opuszczaja w jej dol- nym koncu i przeplywaja do góry przez otaczajaca rure przestrzen o pierscieniowym przekroju poprzecznym, po czym pewna ich ilosc, która nie jest odprowadzana przez przelew, wnika ponownie w górny koniec rury przeply- wowej, znamienny tym, ze mieszanine, skladajaca sie ze scieków, biomasy i ewentualnie z zawracanego osadu, doprowadza sie, po uprzednim odgazowaniu, razem z gazem zawierajacym tlen do rury przeplywowej w obre- bie jej dolnego konca, a strumien czesciowy poddawa- nych oczyszczaniu scieków wprowadza sie w strumien scieków ,... 10. Urzadzenie do biologicznego oczyszczania scie- ków, skladajace sie z ustawionego pionowo reaktora pet- lowego z rura przeplywowa i otaczajacego ja zewnetr- znego plaszcza wyznaczajacego jednoczesnie przestrzen o pierscieniowym przekroju poprzecznym, i zawierajace usytuowana w rurze przeplywowej dwuczynnikowa dysze ze skierowanym ku dolowi wylotem, przeznaczo- nym do doprowadzania poddawanych oczyszczaniu scieków i gazu zawierajacego tlen, jak równiez zawiera- jace przelew do odprowadzania oczyszczonych scieków, usytuowany w plaszczu, powyzej górnej krawedzi otwar- tej od góry i od dolu rury przeplywowej, znamienne tym, ze dwuczynnikowa dysza (6) znajduje sie kazdorazowo w dolnym odcinku,... FIG.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób biologicznego oczyszczania ścieków w zamkniętym reaktorze w obiegu tworzącym pętlę, w którym są one razem z gazem zawierającym tlen, przeważnie z powietrzem, wprowadzane dwuczynnikową dyszą do wnętrza rury przepływowej, którą opuszczają w jej dolnym końcu i przepływają do góry przez otaczającą rurę przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym, po czym pewna ich ilość, która nie jest odprowadzana przez przelew wnika ponownie w górny koniec rury przepływowej.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków, składające się z ustawionego pionowo reaktora pętlowego z rurą przepływową i otaczającego ją zewnętrznego płaszcza, wyznaczającego jednocześnie przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym, i zawierające usytuowaną w rurze przepływowej dwuczynnikową dyszę ze skierowanym ku dołowi wylotem, przeznaczoną do doprowadzania poddawanych oczyszczaniu ścieków i gazu zawierającego tlen, jak również zawierające przelew do odprowadzania oczyszczanych ścieków, znajdujących się w płaszczu, powyżej górnej krawędzi otwartej od góry i od dołu rury przepływowej.

W sposobie takim, znanym z europejskiego opisu patentowego nr 0 130499, ścieki ze spodu zamkniętego kotła reaktorowego, zawierające wielką liczbę bakterii, odprowadza się za pomocą pompy i wprowadza ponownie do usytuowanej w górnym odcinku rury przepływowej dyszy miotającej. Dzieje się tak rónież w przypadku sposobu znanego z opisu patentowego RFN nr DE-OS 37 38 295, w którym ścieki poddawane są ostatecznej reakcji w drugiej, zewnętrznej, wyposażonej w przegrody, przestrzeni o pierścieniowym przekroju poprzecznym.

Z opisu patentowego DD-PS nr 27 4143 znane jest urządzenie do wielokrotnego przetłaczania mieszaniny wody z powietrzem przez osadniki z głębokim szybem, których szyb ma u góry rozszerzenie, w którym rura odpływowa, wyposażona przy jej górnym końcu w dyszę z dyfuzorem, otoczona jest rurą przepływową. Zakończenie rury odpływowej ma przy tym kilka zakrzywionych odprowadzeń, przenikających ściany rury przepływowej w obrębie jej dolnego zakończenia, tak, że poddawane oczyszczaniu ścieki są doprowadzane nie do rury przepływowej, ale do tych ścieków,

165 350 które przepływają ku górze przez otaczającą rurę przepływową przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym. To znane urządzenie wymaga do podtrzymania tworzącego pętlę obiegu znacznego nakładu energii, a na skutek występujących na wylotach dysz sił ścinających część bakterii ulega zniszczeniu i w związku z tym współczynnik sprawności procesu zmniejsza się.

Zdaniem, leżącym u podstaw wynalazku, jest poprawienie współczynnika sprawności znanych sposobów biologicznego oczyszczania ścieków w obiegu tworzącym pętlę.

Wynalazek wynika z przekonania, że z powodu wprowadzania dużej mocy, niezbędnej w znanych sposobach do przeprowadzania mieszaniny ścieków i powietrza przez dyszę miotającą, dla podtrzymania przez to tworzącego pętlę obiegu, na skutek występujących na wylocie dyszy sił ścinających, znaczne ilości znajdujących się w ściekach bakterii ulegają pęknięciu i przy tym zatracają swą skuteczność.

Okazało się niespodziewanie, że współczynnik sprawności znanych urządzeń można znacznie zwiększyć przez to, że wychodząc z opisanego na wstępie sposobu, mieszaninę składającą się ze ścieków, biomasy i ewentualnie z zawracanego osadu, doprowadza się, po uprzednim odgazowaniu, razem z gazem zawierającym tlen, do rury przepływowej, w obrębie jej dolnego końca, że strumień częściowy poddawanych oczyszczaniu ścieków wprowadza się do strumienia ścieków, przemieszczającego się ku górze w przestrzeni o pierścieniowym przekroju poprzecznym, i że część poddawanej oczyszczaniu mieszaniny przechodzi w sposób ciągły, wyłącznie poprzez przelew, do zbiornika do mieszania i odgazowywania, do którego wprowadzana jest również, zawierająca szkodliwe substancje, oczyszczana woda, i z którego pobierana jest mieszanina, przy czym zarówno gaz odlotowy, powstający podczas tego procesu, jak i poddawana oczyszczaniu mieszanina (odpływ) są odprowadzane z tego zbiornika.

Mieszanina może być według wynalazku wprowadzona w kilka połączonych równolegle rur przepływowych, usytuowanych symetrycznie w obrębie płaszcza reaktora.

W wynalazku przewiduje się również, że strumień częściowy poddawanej oczyszczaniu mieszaniny, dla uzyskania wtórnego rozproszenia i poddania biomasy oddziaływaniu dodatkowych sił ścinających, rozdziela się, wtryskuje w przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym na różnych wysokościach. Powstaje przy tym możliwość, przez odpowiednie ustawienie dysz, wymuszenia na mieszaninie, przemieszczającej się do góry w przestrzeni o pierścieniowym przekroju poprzecznym przepływu, skierowanego ukośnie ku górze. Do wspomnianej przestrzeni wprowadza sę strumień częściowy, stanowiący przeważnie około 10 do 20% mieszaniny poddawanej procesowi oczyszczania.

Korzystny przykład wykonania wynalazku przewiduje odprowadzanie z przewodu, doprowadzającego poddawaną oczyszczaniu mieszaninę, kolejnego strumienia częściowego, który może stanowić okoł 5% całkowitej ilości mieszaniny, i rozpylanie go w niezawierającej cieczy przestrzeni zbiornika do mieszania i odgazowywania. Powietrze doprowadzane do dwuczynnikowej dyszy miotającej może być według wynalazku pobierane we wspomnianej wyżej przestrzeni. Wynalazek przewiduje dalej, że do jednego lub kilku zbiorników tego rodzaju może być dołączony jeden lub kilka dodatkowych reaktorów pętlowych, które mogą być eksploatowane w połączeniu równoległym i/albo szeregowym.

Istota wynalazku w zakresie urządzenia do biologicznego oczyszczania ścieków polega na tym, że dwuczynnikowa dysza znajduje się każdorazowo w dolnym odcinku, korzystnie tuż nad dolną krawędzią rury przepływowej ewentualnie rur przepływowych, że od przewodu, którym doprowadzane są ścieki do dwuczynnikowej dyszy, odchodzi odgałązienie, którym strumień częściowy ścieków doprowadzany jest do jednej lub kilku dysz,usytuowanych w przestrzeni o pierścieniowym przekroju poprzecznym, i że przelew uchodzi do zbiornika do mieszania i odgazowywania, w którego dolny odcinek wprowadzane są przewodem doprowadzającym poddawane oczyszczaniu ścieki, i z dna którego, uformowanego korzystnie stożkowo, poddawane oczyszczaniu ścieki są razem z odgazowaną biomasą doprowadzane do dysz przewodem za pośrednictwem pompy. Według wynalazku, w obrębie wyznaczonym płaszczem reaktora, może być usytowanych kilka rur przepływowych, połączonych równolegle, wyposażonych w dwuczynnikowe dysze. Rury przepływowe winny być usytuowane zwłaszcza w taki sposób, że przeważnie trzy do pięciu takich rur otacza symetrycznie rurę przepływową, umieszczoną centralnie.

165 350

Uprzywilejowany przykład wykonania wynalazku przewiduje, że dysze, którymi do przestrzeni o pierścieniowym przekroju poprzecznym wprowadzany jest strumień częściowy, są usytuowane na różnych wysokościach, przy czym przewody, którymi poddawane oczyszczaniu ścieki są do tej przestrzeni wprowadzane, skierowane są ukośnie ku górze i stycznie do rury przepływowej.

Wynalazek przewiduje dalej, że od przewodu doprowadzającego ścieki, za pompą, odgałęzia się kolejny przewód, wiodący strumień częściowy, kończący się w zbiorniku do mieszania i odgazowywania, powyżej zwierciadła cieczy, i mający system dysz do rozpylania strumienia częściowego cieków na powierzchnię cieczy. Według kolejnego szczegółu wynalazku, wprowadzenie zawierającego tlen gazu następuje za pośrednictwem dwuczynnikowej dyszy poprzez kilka, usytuowanych centralnie w poprzecznym przekroju dyszy, rur lub otworów wylotowych, których średnica nie jest większa od 50 mm.

Okazało się, że dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku i właściwego do jego stosowania urządzenia, efektywność oczyszczania uległa znacznej poprawie. Tłumaczy się to tym, że w wyniku umieszczenia dwuczynnikowej dyszy w obrębie dołu rury przepływowej, pobór energii, niezbędnej do podtrzymania tworzącego pętlę obiegu, znacznie się zmniejszył tak, że przez jednoczesne zmniejszenie występujących na wylocie dysz sił ścinających, zawarte w ściekach bakterie zostają rozprowadzone i nie ulegają w tym obszarze zniszczeniu przez rozerwanie, co ma miejsce w znanych urządzeniach. W ten sposób dysponuje się znacznie większą liczbą bakterii, które chętnie pobierają przechowane pożywienie rozerwanych w niewielkiej liczbie bakterii, tak że istniejące bakterie rozmnażają się w znacznie większym zakresie i są do wykorzystania przy oczyszczaniu ścieków.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków w ujęciu schematycznym, fig. 2 -urządzenie według fig. 1 w widoku z góry, fig. 3 - przykład wykonania wynalazku z dwoma reaktorami pętlowymi i fig. 4 - urządzenie według fig. 3, w widoku z góry.

Urządzenie według wynalazku zawiera eksploatowany w szczególny sposób reaktor pętlowy 1 i zbiornik do mieszania i odgazowywania 2. Reaktor pętlowy składa się, jak zwykle, z cylindrycznego płaszcza 3 i z usytuowanej koncentrycznie wewnątrz niego rury przepływowej 4, otwartej od góry i od dołu, której górny koniec znajduje się poniżej zwierciadła cieczy, oznaczonego 5. Cylindryczny płaszcz 3 i zbiornik 2 są zamknięte pokrywami, stąd mowa jest o zamkniętym reaktorze pętlowym. Odnośnikiem 6 oznaczona jest dwuczynnikowa dysza, służąca zazwyczaj do doprowadzania gazu przez znajdującą się w jej środku rurkę, w omawianym przypadku służąca do doprowadzania tlenu, ewentualnie gazu zawierającego tlen, poprzez przewód 7, co odbywa się podczas wytryskiwania z niej oczyszczanych ścieków, doprowadzanych do dyszy 6 przewodem 8 przez otaczającą rurę 7 przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym, przy czym chodzi o mieszaninę składającą się ze ścieków, biomasy i ewentualnie zawracanego osadu. Wynalazek przewiduje, że dysza jest usytuowana w obrębie dołu rury, przeważnie tuż nad jej krawędzią, i że do doprowadzania gazu zawierającego tlen wykorzystywanych jest kilka, ściśle tuż przy sobie ułożonych rurek o średnicy nie większej niż 50 mm, a nie, jak zazwyczaj, pojedyncza rura o odpowiednio większej średnicy.

Od przewodu doprowadzającego 8 odgałęzia się przewodem 9 strumień częściowy, wprowadzany do przestrzeni o pierścieniowym przekroju poprzecznym 11 poprzez jednoczynnikową dyszę

10. strumień j est skierowany ukośnie do góry i w kii^ri^i^l^u stycznym względem ruty przepływowej 4, tak że wymusza się na ściekach ich ruch w przestrzeni 11, skierowany ukośnie do góry. Uprzywilejowana forma wykonania przewiduje wprowadzanie do tej przestrzeni kolejnego strumienia częściowego na innej wysokości, poprzez przewód 9a i dyszę 10a. Odnośnikiem 12 oznaczone są przegrody kierujące, które mogą być umocowane na powierzchni zewnętrznej rury przepływowej w obrębie jej górnego końca, w celu ułatwienia rozdzielania gazu i cieczy.

Oczyszczane w reaktorze ścieki wypływają przelewem 13, razem ze zbierającym się nad zwierciadłem cieczy 5 gazem, do zbiornika do mieszania i odgazowywania 2, z którego oczyszczona ciecz jest odprowadzana przez wypływ 14. Do zbiornika 2 poddawane oczyszczaniu ścieki wprowadzane są doprowadzeniem 15, którego ujście usytuowane jest w obrębie dna zbiornika. Z uformowanego stożkowato dna poddawana oczyszczaniu mieszanina jest odprowadzana przewodem 8 i za pośrednictwem pompy 16 jest doprowadzana do dyszy miotającej 6 i do dysz 10 i 10a.

165 350

Odnośnikiem 17 oznaczone jest odgałązienie przewodu 8 za pompą 16, którym część strumienia ścieków wprowadzana jest, przeważnie stycznie, do przestrzeni gazowej zbiornika 2 i zostaje tam rozpylona przez system dysz 17a, ażeby rozbić napływającą pianę i wymieszać ją z odgazowaną biomasą, zawracanym osadem i wprowadzonymi ściekami. Powietrze odlotowe odprowadzane jest przewodem 18; może być ono ewentualnie wprowadzone częściowo w przewód 7 i wprowadzone ponownie w proces jako gaz zawierający tlen albo, w celu uwolnienia aerozoli i dokuczliwych substancji zapachowych, może być poddane przetworzeniu w oddzielnych jednostkach.

W przypadku urządzenia przedstawionego na fig. 3 i 4 chodzi o uprzywilejowaną formę wykonania wynalazku, w której dwa reaktory pętlowe są dołączone do jednego wspólnego zbiornika do mieszania i odgazowywania 2. Reaktory pętlowe działają, jak to wynika bez wątpliwości z rysunku, w połączeniu równoległym. Budowa reaktorów odpowiada budowie reaktora przedstawionego na fig. 1, stąd, zasadniczo, te same części noszą te same odnośniki. Możliwe jest dobranie bez trudności takich wymiarów zbiornika do mieszania i odgazowywania, żeby do takiego zbiornika 2, usytuowanego centralnie mogło być dołączonych również więcej reaktorów pętlowych, np. trzy lub pięć, działających wówczas również równolegle. Może być również kilka reaktorów 1 połączonych szeregowo i dołączonych do jednego lub kilku zbiorników do mieszania i odgazowywania 2.

W obydwóch formach wykonania, mieszanina, odprowadzana przez wypływ 14, doprowadzana jest do nieprzedstawionego odstojnika. Osadzający się w nim szlam doprowadzany jest przewodem 19 z powrotem do zbiornika do mieszania i odgazowywania.

Istnieje również oczywiście możliwość eksploatowania urządzenia bez doprowadzania tlenu, kiedy rzecz idzie o mikroorganizmy, do rozkładu, których dochodzi przy braku tlenu (denitryfikacja).

16535«

FIG. 3

FIG. 4

4 13 17

FIG. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób biologicznego oczyszczania ścieków w zamkniętym reaktorze w obiegu tworzącym pętlę, w którym są one razem z gazem zawierającym tlen, przeważnie z powietrzem, wprowadzane dwuczynnikową dyszą do wnętrza rury przepływowej, którą opuszczają w jej dolnym końcu i przepływają do góry przez otaczającą rurę przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym, po czym pewna ich ilość, która nie jest odprowadzana przez przelew, wnika ponownie w górny koniec rury przepływowej, znamienny tym, że mieszaninę, składającą się ze ścieków, biomasy i ewentualnie z zawracanego osadu, doprowadza się, po uprzednim odgazowaniu, razem z gazem zawierającym tlen do rury przepływowej w obrębie jej dolnego końca, a strumień częściowy poddawanych oczyszczaniu ścieków wprowadza się w strumień ścieków, przemieszczających się ku górze w przestrzeni o pierścieniowym przekroju poprzecznym, i że część poddawanej oczyszczaniu mieszaniny przeprowadza się w sposób ciągły, wyłącznie przez przelew, do zbiornika do mieszania i odgazowywania, do którego wprowadza się również zawierające szkodliwe substancje oczyszczaną wodę, i z którego pobiera się mieszaninę, przy czym zarówno gaz odlotowy, powstający podczas tego procesu, jak i poddawaną oczyszczaniu mieszaninę, odprowadza się z tego zbiornika.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę wprowadza się w kilka połączonych równolegle rur przepływowych, usytuowanych symetrycznie w obrębie płaszcza reaktora.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że strumień częściowy poddawanej oczyszczaniu meiszaniny wtryskuje się w przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że strumień częściowy rozdziela się i wtryskuje w przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym na różnych wysokościach.
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że strumień częściowy wprowadza się w przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym w taki sposób, że wymusza się przepływ mieszaniny w ukośnym kierunku ku górze.
6. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako strumień częściowy wprowadza się w przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym 10 do 20% poddawanej oczyszczaniu mieszaniny.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z przewodu doprowadzającego poddawaną oczyszczaniu mieszaninę odprowadza się kolejny strumień częściowy, przeważnie około 5%, i rozpyla się go w przestrzeni zbiornika do mieszania i odgazowywania, która nie zawiera cieczy.
8. Sposób według zastrz. 1 do 7, znamienny tym, że powietrze doprowadzane do dwuczynnikowej dyszy odprowadza się ze zbiornika do mieszania i odgazowywania, z jego niewypełnionej cieczą przestrzeni.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do jednego lub kilku zbiorników do mieszania i odgazowywania dołącza się jeden lub kilka dodatkowych reaktorów pętlowych, eksploatowanych w połączeniu równoległym i/albo szeregowym.
10. Urządzenie do biologicznego oczyszczania ścieków, składające się z ustawionego pionowo reaktora pętlowego z rurą przepływową i otaczającego ją zewnętrznego płaszcza wyznaczającego jednocześnie przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym, i zawierające usytuowaną w rurze przepływowej dwuczynnikową dyszę ze skierowanym ku dołowi wylotem, przeznaczonym do doprowadzania poddawanych oczyszczaniu ścieków i gazu zawierającego tlen, jak również zawierające przelew do odprowadzania oczyszczonych ścieków, usytuowany w płaszczu, powyżej górnej krawędzi otwartej od góry i od dołu rury przepływowej, znamienne tym, że dwuczynnikową dysza (6) znajduje się każdorazowo w dolnym odcinku, przeważnie tuż nad dolną krawędzią, rury przepływowej (4) ewentualnie rur przepływowych, że od przewodu (8), którym doprowadzane są ścieki do dwuczynnikowej dyszy, odchodzi odgałęzienie (9), którym strumień częściowy ścieków doprowadzany jest do jednej lub kilku dysz jednoczynnikowych (10, 10a), usytuowanych w przestrzeni o pierścieniowym przekroju poprzecznym (11), i że przelew (13) uchodzi do zbiornika

165 350 do mieszania i odgazowywania (2), w którego dolny odcinek wprowadzane są przewodem doprowadzającym (15) poddawane oczyszczaniu ścieki, i z którego dna, uformowanego przeważnie stożkowo, poddawane oczyszczaniu ścieki są razem z odgazowaną biomasą odprowadzane do dysz (6,10, 10a) za pośrednictwem pompy (16) przewodem (8).
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że w obrębie wyznaczonym płaszczem reaktora usytuowanych jest kilka rur przepływowych, połączonych równolegle, wyposażonych w dwuczynnikowe dysze.
12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że wokół umieszczonej centralnie rury przepływowej usytuowanych jest symetrycznie kilka dalszych takich rur, przeważnie trzy do pięciu.
13. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że dysze (10, 10a), którymi w przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym (11) wprowadzany jest strumień częściowy, są usytuowane na różnych wysokościach.
14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że przewody, którymi strumień częściowy jest wprowadzany w przestrzeń o pierścieniowym przekroju poprzecznym (11), są skierowane ukośnie ku górze i stycznie do rury przepływowej (4).
15. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że od przewodu (8), doprowadzającego ścieki, za pomocą (16), odgałęzia się kolejny przewód (17), wiodący strumień częściowy, który to przewód kończy się w zbiorniku do mieszania i odgazowywania (2) powyżej zwierciadła cieczy i ma system dysz do rozpylania strumienia częściowego ścieków na powierzchnię cieczy.
16. Urządzenie według zastrz. 10 albo 15, znamienne tym, że wprowadzenie zawierającego tlen gazu następuje poprzez dwuczynnikową dyszę za pośrednictwem kilku, usytuowanych centralnie w przekroju poprzecznym dysz, rur lub otworów wylotowych, których średnica nie jest większa od 50 mm.