HU227187B1 - Method for biological effluent treatment - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás kommunális vagy ehhez hasonló szennyvíz eleveniszap segítségével történő biológiai tisztításához, amelynek során a szennyvizet először egy levegőztethető eleveniszapos medencébe (B medencébe) és ezután váltakozva ezzel a medencével hidraulikusan állandóan összekötött több ülepítő- és recirkulációs medence (SU medence) egyikébe bevezetjük, amelyekben naponta több üzemi ciklust hajtunk végre, amely üzemi ciklus egy keverési fázist (R fázist), egy előülepítő fázist (V fázist) és egy ürítő fázist (A fázis) tartalmaz, amelynek során sorrendben a R fázis után az eleveniszapot a vízzel ismét elkeverjük, a V fázisban az eleveniszapot ülepítjük és az A fázisban a tisztított vizet leszívjuk és a ciklusok az SU medencében fázisban el vannak csúsztatva egymáshoz képest és az A fázisok egymással határosak és csak az A fázisban történik átáramlás az SU medencén, továbbá a vízszint közel állandó, és ezáltal a berendezésből elfolyó kezelt víz térfogatára azonos a berendezésbe beömlő tisztítandó víz tömegáramával (átfolyó rendszer).

Az EP 0968965 A1 számú európai szabadalmi bejelentésből eljárás ismerhető meg szennyvíznek eleveniszap segítségével történő biológiai tisztítására, amelynek során a szennyvizet először egy szellőztethető eleveniszapos medencébe, majd ezután egy ülepítőmedencébe vezetik, ahol az eleveniszapot a tisztított víztől elválasztják, majd leválasztás után az eleveniszapot visszavezetik az eleveniszapos medencébe, és a tisztított vizet elvezetik. Az ülepítőmedencében, naponta több üzemi ciklus zajlik le, amely üzemi ciklus keverési fázist, előülepítő fázist és egy elvezető fázist tartalmaz, és a keverési fázis során az eleveniszapot a vízzel újból összekeverik, továbbá az előülepítő fázisban az eleveniszapot ülepítik, majd az elvezetési fázisban a tisztított vizet leszívják. A technika állásából ismert fenti eljárás során a tisztítás egy biológiai kétmedencés rendszerben, nevezetesen az eleveniszapos és az ülepítőmedencében történik, ahol a befolyás állandó és az elfolyás szakaszos. Az elfolyás nélküli időben a befolyás következtében a víz szintje növekszik (duzzasztórendszerű tisztítás). Ezen eljárásra a szabadalmi igénypont szerint az jellemző, hogy az előülepítő fázis után és a keverési fázis előtt a leülepedett eleveniszapot a „duzzasztóüzemben működő kétmedencés rendszer” eleveniszapos medencéjébe visszavezetik. Az a körülmény, hogy ezen eljárás során egy úgynevezett duzzasztórendszerű üzemelés valósul meg, a dokumentum leírásából (a 14. és 15. oldalból) derül ki, ahol a következő áll: „az első tartományba állandóan vizet vezetünk be, ahonnan az a második tartományba ömlik át. A tisztított szennyvíz innen kizárólag a harmadik eljárási lépés során folyik el. A többi eljárási lépés során a szennyvíz mindkét tartományban felgyülemlik, vagy pedig - egy anaerob előzetes kezelés megvalósítása esetében - az erre szolgáló tartományban is”. A dokumentum 13. igénypontjából is világosan felismerhető, hogy egy „duzzasztórendszerű kétmedencés rendszert” alkalmaznak, amelyek „párhuzamosan vannak kapcsolva és időben egymáshoz képest elcsúsztatva üzemelnek”. A technika állásából ismert ezen eljárás jól alkalmazható kisebb tisztítólétesítmények esetében. Közepes vagy nagy tisztítóberendezések esetében azonban sokkal jobb az átfolyó elven működő berendezés alkalmazása. Ilyenkor a tisztítóberendezés elfolyó tömegárama megegyezik a tisztítóberendezésbe befolyó szennyvíz tömegáramával.

AWO 97/08104 jelű dokumentumból egy ehhez hasonló eljárás ismerhető meg, amelynek során az eleveniszapos és az ülepítőmedencékben minden egyes ciklus megkezdése előtt ugyanakkora iszapkoncentrációt állítanak be, és a le nem ülepedett eleveniszapot a keverési fázis során vezetik vissza. A leülepedett és jól besűrűsödött eleveniszapot a keverési fázis előtt nem vezetik vissza.

Az EP 0670817 B1 jelű dokumentumból ugyancsak egy ehhez hasonló eljárás ismerhető meg, amely eljárás során a szennyvizet két cellában kezelik, és amelynek során a szennyvizet a kezelő-ürítő cellában levegőztetik és keverik, és az eleveniszapot a kezelő-ürítő cellából a keverési fázis (B és R fázis) vezetik vissza az első kezelőcellába. Ezen eljárás során lényeges, hogy a kezelő-ürítő cellát levegőztetik és keverik, és visszavezetéshez nem ülepedett és besűrített eleveniszapot használnak, ami miatt a visszavezetésre hosszabb időre van szükség, továbbá az első kezelőcellában a szárazanyag-tartalom csekély, és ezáltal a többi fázis időkésést szenved (lásd a hivatkozott dokumentum 1. igénypontját).

Az EP 0339013 jelű dokumentum szennyvízkezelő berendezést ismertet, amelyben nagyobb mennyiségű szennyvizet tárolnak (lökésszerű terhelés kiegyenlítése céljából) lehetőség szerint a legegyszerűbb módon. Ezt úgy oldják meg, hogy az aktiváló tartály kimenetét lezáró eszköz egy mozgatható záróelemet tartalmaz, amely rugalmasan deformálható fóliából van készítve. Az aktiváló tartályból érkező folyadék egy második tisztítótartályba jut egy sűrített levegős emelő segítségével. Mindkét tartály fenekén zárható nyílás van kiképezve, amely arra szolgál, hogy a leülepedett iszapot a második tisztítótartályból az aktiváló tartályba lehessen átjuttatni, és ezek a nyílások csak rövid ideig vannak nyitva. Ezáltal a két tartály közötti hidraulikus összeköttetés megszakad, aminek következtében a két tartályban levő vízszint más és más lesz. Ezen berendezést aktiválásos módszerrel üzemeltetik, amely duzzasztórendszerű elven működik, és amelynek során szakaszosan, rövid idő alatt vezetik vissza a második tisztítómedencéből az aktiválómedencébe, vagyis ez az eljárás eltér a bevezetőben említett átáramlásos módszertől, vagyis átfolyórendszertől.

A találmánnyal célunk a szennyvíz biológiai úton történő tisztítására szolgáló és a bevezetőben ismertetett eljárás oly módon való továbbfejlesztése, hogy az átfolyó elv alkalmazása révén lehetővé váljon közepes és nagy tisztítóberendezésekben történő alkalmazásra, ugyanakkor rövidebb visszavezetési idő alatt nagyobb iszapkoncentrációt lehessen elérni az eleveniszapos medencében azáltal, hogy ülepített és jól besűrített eleveniszapot vezetünk vissza. A kitűzött célt

HU 227 187 Β1 az 1. igénypont jellemzőivel összhangban azáltal oldjuk meg, hogy a V fázisok után, de még a R fázisok előtt ülepített és besűrített eleveniszapot vezetünk vissza az SU medencéből a B medencébe (S fázis).

A találmány szerinti megoldásnak az a jellegzetessége, hogy az átfolyó rendszerű üzemmód eléréséhez az eleveniszapos medence (B medence) hidraulikusan állandóan több ülepítő- és recirkulációs medencével (SU medencével) van összekapcsolva, és az SU medencékben naponta több üzemi ciklust hajtunk végre, amely üzemi ciklus egy keverési fázist (R fázist), egy előülepítő fázist (V fázist) és egy leszívó fázist (A fázist) tartalmaz. Az R fázisban az eleveniszapot a vízzel újra összekeverjük, a V fázisban az eleveniszapot ülepítjük és az A fázisban a tiszta vizet leszívjuk. Az SU medencében a ciklusok fázisai egymáshoz képest úgy vannak eltolva, hogy az A fázisok egymással határosak és ezáltal a berendezésből elfolyó víz tömegárama megegyezik a befolyó víz tömegáramával (átfolyó elv). Ezzel kapcsolatban lényeges, hogy a leülepedett és jól besűrűsödött eleveniszapot még az R fázis előtt vezetjük vissza a B medencébe (S fázis). Előnyösen a B medencében nagy iszapkoncentrációt és rövid visszavezetési időt érünk el akkor, ha a visszavezetést csak a tisztított víz A fázisban történő leszívásának befejezése után hajtjuk végre.

A visszavezetendő eleveniszap elvételét célszerűen az SU medence fenekéről hajtjuk végre, mivel itt a legnagyobb az iszap koncentrációja.

A leülepedett iszapnak a B medencébe történő visszavezetése következtében onnan víz szorul ki, amelyet a felszín közelében levő nyíláson át újra visszavezetünk az SU medencébe. Ez a víz is tartalmaz eleveniszapot, azonban kisebb koncentrációban, mint a visszavezetett, ülepített iszap. Annak érdekében, hogy az eleveniszapos medencéből minél kevesebb iszap jusson vissza az ülepítőmedencébe, a találmány értelmében célszerűen az eleveniszap visszavezetésének megkezdése előtt az eleveniszapos medence levegőztetését megszakítjuk vagy lecsökkentjük. Ezáltal a levegő által felkevert eleveniszap lesüllyed a felszín közelében levő nyílás szintje alá, és ezáltal a kiszorított vízben az iszap koncentrációja lecsökken.

A felszín közelében levő nyílásokat csappantyúkkal látjuk el, amelyek automatikusan nyílnak és a V és A fázisban záródnak.

Az ülepített iszap visszavezetése történhet villamos készülékek (szivattyúk, keverőművek) vagy sűrített levegős emelők (buborékszivattyúk) segítségével.

Az SU medence keverése (R fázis) többféle módon hajtható végre. Megvalósíthatjuk levegő befúvásával, alkalmazhatunk villamos hajtású keverőműveket és alkalmazhatunk sűrített levegővel működő emelőket, buborékszivattyúkat.

Mind az iszap visszavezetéséhez, mind az SU medence keveréséhez a 2. ábra szerinti kombinált sűrített levegős emelő (kettős emelő) alkalmazható. Amennyiben a B medencében apró buborékos levegőztetést alkalmazunk, akkor ez leállítható, és az ilyenkor rendelkezésre álló sűrített levegő használható fel a kettős emelő működtetéséhez. Ennek során fontos, hogy a keveréshez egy olyan erős vízsugár keletkezzen, amely a lerakódott eleveniszapot felkeveri, az SU medence tartalmát homogenizálja és az esetleg képződő úszó iszapot a B medencébe szállítja, ahol ismét beledolgozható az eleveniszapba.

Egy B medence például két SU medencével kapcsolható össze hidraulikusan, és körülbelül 140 perc ciklusidőből kiindulva az S fázis körülbelül 5 perc, az R fázis körülbelül 5 perc, a V fázis körülbelül 60 perc és az A fázis körülbelül 60 perc értékű lesz, vagyis A=S+R+V.

Három SU medence alkalmazása esetén a ciklus időtartama körülbelül 105 perc értékre adódik, amelyből az S fázis körülbelül 5 perc, az R fázis körülbelül 5 perc, a V fázis körülbelül 60 perc, az A fázis körülbelül 30 perc, vagyis A=(S+R+V):2.

A tisztított víz leszívásához egy állandóra szerelt sűrített levegős vagy légpárnás szelep jól alkalmazható (4. ábra). A fölösleg és az úszó iszap elvezetéséhez automatikusan működő sűrített levegős emelők is alkalmazhatók.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példaként! megvalósítások kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:

az 1. ábra egy ciklus egyes fázisainak vázlata, a 2. ábra kétirányú folyadékszállításra alkalmas kettős emelő vázlata, a 3. ábra egy ciklus egyes fázisainak vázlata egy dupla emelő alkalmazása esetén és a 4. ábra tisztítottvíz-elvezető (sűrített levegős szelep) vázlata.

Az 1 a—1 d. ábrák vázlatosan szemléltetik az S, R, V és A fázisokat. Az áramlási irányban függőleges metszetben látható a B medence és a legalább két SU medence egyike. Az állandó befolyással szemben az A fázisban csupán egyetlen elfolyás áll szemben. Az S és R fázisokban ezen megvalósítás esetében keverőművek végzik a műveleteket. A felszínhez közeli nyílások a V és A fázisokban be vannak zárva. Az eleveniszapos medencét B, az ülepítő és recirkulációs medencét SU jelöli. Az 1a. ábra vázlatosan az S fázist mutatja. A besűrített Q_R ebben az esetben keverőmű segítségével a fenékhez közeli állandóan nyitott nyíláson át áramlik az SU medencéből a B medencébe és ugyanekkora Q_s mennyiség áramlik át a felszínhez közeli nyílásokon a B medencéből vissza az SU medencébe. A keverőmű helyett alkalmazható például egy sűrített levegős emelő is. Az 1 b. ábra a keverési fázist szemlélteti. Ebben az esetben egy keverőmű segítségével egy erős Q_r folyadékáramot hozunk létre, amely az SU medence tartalmát felkeveri és homogenizálja. Ugyanekkora áram jut át a felszínhez közeli nyílásokon az SU medencéből a B medencébe. Az 1c. ábra szemlélteti a V fázist. Miközben az SU medencében az iszap ülepszik, és egy zárt iszaptükör képződik, a B medencében ezen esetben sűrített levegővel és apró buborékokkal levegőztetést végzünk. A felszínhez közeli nyílások ilyenkor le vannak zárva. Végül az 1d. ábra mutatja az A fázist, amikor a befolyó Q_zu tömegárammal azonos

HU 227 187 Β1 kifolyó Q_ab elfolyás alakul ki. A felszínhez közeli nyílások ilyenkor le vannak zárva. Eközben a fenékhez közeli és állandóan nyitott hidraulikus kapcsolaton át a befolyó Q_zu tömegárammal azonos folyadékmennyiség áramlik át, amely iszapból és vízből áll, és ez az SU medencébe folyik át.

A 2. ábra kettős emelőt szemléltet vázlatosan. A 2a. ábra az S fázisban, míg a 2b. ábra az R fázisban mutatja a kettős emelő működését. A 2a. ábra esetében az SU medencéből Q_L sűrített levegő bejuttatása útján (az ábrán buborékokkal szemléltettük) Q_s mennyiségű folyadékot szállítunk az SU medencéből a B medencébe. A 2b. esetében ellenkező irányú folyadékáramot hozunk létre, amely a B medencéből az SU medencébe irányul, és amelynek Q_R mennyisége nagyobb, mint Q_s mennyiség. Lényeges azonban, hogy az áramló folyadék Q_R mennyisége olyan nagy áramlási sebességgel lépjen az SU medencébe (v=2,0 m/s), hogy az iszaplerakódás a fenékről fölkeveredjen és az SU medence tartalma homogenizálódjon.

A 3a-3d. ábrák a 2. ábra kapcsán ismertetett kettős emelő alkalmazása esetén szemléltetik vázlatosan az S, R, V és A fázisokat. Az ábrákon oldalt felszínhez közeli nyílásokhoz társított csappantyúk mindenkori állapotát tüntettük fel. A 3a-3d. ábrákra egyebekben ugyanaz vonatkozik, mintáz 1a-1d. ábrákra.

A 4. ábra a tiszta víz lehetséges elvezetési módját szemlélteti sűrített levegős szelep vagy légpárnás elzáró felhasználásával. Egy vízszintes állású csövön körülbelül 1 m távolságban függőlegesen lefelé irányuló beszívócsonk van kialakítva. A zárás létrehozásához Q_l sűrített levegőt préselünk a vízszintes csőbe. A 4a. ábra a sűrített levegős szelepet zárt állapotban mutatja, amihez állandóan kis mennyiségű Q_L sűrített levegőt nyomunk be, amely egy állandó értékű ΔΗ vízszintkülönbség fenntartásához egy kis csövön át távozik. Az SU medencében a maximális folyadékszintet „max.wl” jelölés mutatja, míg a tisztított víz elvezetésére szolgáló oc csatornában a víz szintjét „wl-oc” jelölés mutatja. A sűrített levegős szelepben a levegő nyomása megfelel a ΔΗ szintkülönbségnek. A 4b. ábra a sűrített levegős szelepet nyitott állapotban mutatja. Ilyenkor a sűrített levegős szelepen Q folyadékáram folyik át. Az elfolyó oc csatorna ebben az esetben egy nyitott árok, azonban ehelyett nyomócső is alkalmazható. Ebben az állapotban a sűrített levegős szelepen belül és kívül ugyanakkora a légnyomás.

Claims (10)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás szennyvíznek eleveniszap segítségével, biológiai úton történő tisztítására, amelynek során a szennyvizet először egy levegőztethető, eleveniszapos medencébe (B medence), majd ezzel hidraulikusan állandóan összekapcsolt több ülepítő és recirkulációs medence (SU medence) egyikébe vezetjük, amelyekben naponta több üzemi ciklust hajtunk végre, amely üzemi ciklus egy keverési fázist (R fázist), egy előülepítő fázist (V fázist) és egy elvezető fázist (A fázist) foglal magában és sorrendben az R fázis után az eleveniszapot a vízzel újra összekeverjük, a V fázisban az eleveniszapot ülepítjük és az A fázisban a tiszta vizet elvezetjük, és az SU medencékben a ciklusok fázisai egymáshoz képest el vannak csúsztatva, mikor is az A fázisok egymással határosak és az SU medencében átáramlás csak az A fázis során történik, továbbá a vízszint közelítőleg állandó, és ezáltal a medencéből elfolyó tömegáram megegyezik a berendezésbe befolyó tömegárammal (átfolyó rendszer), azzal jellemezve, hogy a V fázisok után, de még az R fázisok előtt a leülepedett, besűrűsödött eleveniszapot az SU medencéből a B medencébe visszavezetjük (S fázis).
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a leülepedett eleveniszapot az A fázis alatt vagy célszerűen az A fázis után vezetjük vissza.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az S fázis során a B medencéből kiszorított és a bevezetett, ülepített eleveniszapnál kisebb szárazanyag-tartalmú térfogatot a felszínhez közeli nyílásokon át az SU medencébe visszavezetjük és a felszínhez közeli nyílásokon át csak az S és R fázisban engedünk meg átfolyást, és az átfolyást a V és A fázisokban lezárjuk.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az SU medencében a keverést (R fázis) levegő befúvásával, villamosán hajtott keverőművekkel vagy sűrített levegős emelővel hajtjuk végre.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a leülepedett eleveniszap visszavezetéséhez és az SU medencében történő keveréshez (a S és R fázisban) kombinált sűrített levegős emelőt (kettős emelőt) alkalmazunk, amely kétirányú folyadékszállításra van kiképezve, továbbá a B medence és az SU medence között a V és A fázisok során a fenékhez közeli hidraulikus összeköttetést képezi, és az SU medencében a keverőhatást erőteljes vízsugár létrehozásával valósítjuk meg, amellyel a fenékre lerakodott eleveniszapot felkeverjük, és amellyel homogenizáló hatású vízkeringést állítunk elő, és az esetlegesen keletkező úszó iszapot a felszínhez közeli nyílásokon át a B medencébe továbbítjuk.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az R fázisokban, az S fázisokban, illetve mindkét fázisban a B medence levegőztetését megszakítjuk.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy B medencét hidraulikusan két SU medencével kötünk össze, amelybe körülbelül 140 perc hosszúságú ciklusidőt állítunk be (amelyben az S fázis körülbelül 5 perc, az R fázis körülbelül 5 perc, a V fázis körülbelül 60 perc, az A fázis körülbelül 70 perc és A=S+R+V) vagy a B medencét hidraulikusan három SU medencével kötünk össze, amelybe körülbelül 105 perc hosszúságú ciklusidőt állítunk be (amelyben az S fázis körülbelül 5 perc, az R fázis körülbelül 5 perc, a V fázis körülbelül 60 perc, az A fázis körülbelül 35 perc és A=(S+R+V):2.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elvezetést egy vízszintesen

   HU 227 187 Β1 fekvő csőből és legalább egy lefelé irányuló szívócsonkkal kiképzett sűrített levegős szeleppel valósítjuk meg, amelyben a vízszintesen fekvő csőbe sűrített levegőt nyomunk.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, 5 azzal jellemezve, hogy V fázis végén a víz felszíne alatt előírt körülbelül 1,0 és 1,5 m közötti mélységben mérjük az iszap koncentrációját, és ha az iszap koncentrációjának mérése a mérési hely fölött levő iszapszintet mutat, akkor az A fázis végén a besűrűsödött feles mennyiségű iszapot rövid ideig (néhány percig) leszívjuk.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a B medencét és az SU meden10 cét a középső tartományban (körülbelül a vízmélység felénél) egymással egy vagy több nyíláson hidraulikusan állandóan összekötjük és az S fázisban a besűrűsödött iszapot a SU medence fenekéről a B medence felső (felszínhez közeli) tartományába vezetjük, és a B medence ezáltal kiszorított tartalmát a medencék középső tartományában levő nyílásokon át vezetjük vissza, továbbá az R fázisban az SU medence tartalmát felkeverjük és homogenizáljuk anélkül, hogy a B medencében keringő áramlást hoznánk létre, továbbá az A fázisban a B medencéből az SU medencébe történő áramlást ugyancsak a középső tartományban levő nyílásokon vezetjük át.