BE1005820A3

BE1005820A3 - Inrichting voor het behandelen van slib in afvalwater.

Info

Publication number: BE1005820A3
Application number: BE9200452A
Authority: BE
Inventors: Wit Hubert De
Original assignee: Engineering De Wit Afgekort E
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1994-02-08
Also published as: NL9300747A

Abstract

Inrichting voor het behandelen van slib in afvalwater met een in de nabijheid van de bodem van een tank (1) geplaatste dompelpomp (2) waarvan de inlaat (9) vrij in de tank (1) uitmondt en de uitlaat (4) aansluit op een straalpijp op een straalpijp (5) met een diffusor (6) die op zijn beurt vrij uitmondt in de tank (1), waarbij tussen de uitlaat (4) van de dompelpomp (2) en de diffusor (6) een aanvoerleiding (7) op de straalpijp (5) aansluit, en waarbij verder voorzien zijn om de volumeverhouding tussen te zuiveren afvalwater en een zuurstofhoudend gas, zoals lucht, die door genoemde straalpijp (5) stsroomt, te regelen, zodanig dat zowel enkel afvalwater, zuiver zuurstofhoudend gas of een mengsel van beide in een vooraf bepaalde verhouding in de straalpijp (5) gebracht worden.

Description

"Inrichting voor het behandelen van slib in afvalwater"
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het behandelen van slib in afvalwater met een in de nabijheid van de bodem van een tank geplaatste dompelpomp waarvan de inlaat vrij in de tank uitmondt en de uitlaat aansluit op een straalpijp met een diffusor die op zijn beurt vrij uitmondt in de tank, waarbij tussen de uitlaat van de dompelpomp en de diffusor een aanvoerleiding op de straalpijp aansluit.

De uitvinding heeft tot doel een inrichting voor te stellen die vooral zijn toepassing vindt in de aerobe biologische zuiveringstechnologie voor afvalwater. Het betreft hier m. b. een inrichting die niet alleen eenvoudig wat betreft installatie en bedrijfszekerheid is maar ook zuinig is in verbruik en installatiekosten, zodanig dat deze zeer geschikt is voor kleinere bedrijven waar geloosd afvalwater dient gezuiverd te worden.

Daarenboven wordt er naar gestreefd een inrichting te verschaffen met een soepele werking zodanig dat op een gunstige wijze ingewerkt kan worden op de aanwezige zwevende stoffen, m. b. de slibvorming en bezinkbaarheid van de vaste deeltjes, op de BOD, die een maat is voor de biologische afbreekbaar koolstofverbindingen, en op de stikstofverbindingen, m. b. de organische ammoniumverbindingen.

Tot dit doel vertoont de inrichting volgens de uitvinding middelen om via genoemde aanvoerleiding de volumeverhouding tussen het te zuiveren afvalwater en een zuurstofhoudend gas, m. b. lucht, die in genoemde mengkamer aangezogen wordt, te regelen en dit zodanig

dat zowel enkel afvalwater, zuiver zuurstofhoudend gas, of een mengsel van beide in een voorafbepaalde verhouding aangezogen kan worden.

Doelmatig, mondt de dompelpomp in de straalpijp uit via een conisch convergerend aansluitstuk, waarvan de hellingshoek begrepen is tussen 10 en 300 en bij voorkeur tussen 15 en 200.

In een meer bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding mondt genoemde aanvoerleiding uit in genoemde mengkamer volgens een scherpe hoek, zodanig dat de richting van een via deze aanvoerleiding in de mengkamer geintroduceerd gas en/of vloeistof een componente vertoont volgens de as van genoemd aansluitstuk welke gericht is volgens de stromingszin van de door de dompelpomp in de mengkamer gestuwde slibsuspensie.

Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van enkele bijzondere uitvoeringsvormen van de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte van de uitvinding niet ; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.

Figuur 1 is een schematische voorstelling van een vertikale doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 2 is een schematische voorstelling van een bovenaanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een belangrijk onderdeel van de inrichting volgens de uitvinding.

In deze beide figuren, hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analogue

elementen.

Het betreft hier dus een inrichting die bestemd is om toegepast te worden in het biologisch zuiveren van afvalwater en welke toelaat het aanwezige en/of gevormde slib op een efficiente wijze te behandelen en aldus op een gunstige wijze een invloed uit te oefenen op de in het afvalwater aanwezige zwevende deeltjes, op de BOD en de aanwezige of op gevormde stikstofverbindingen.

Het is immers zo dat de lozingsnormen voor oppervlakte water een bijzondere aandacht schenkt aan deze drie parameters in het effluent. Deze zullen dan ook hierna summier besproken worden.

- De "zwevende stof" is een parameter die bepaald wordt door de mate waarin de actief-slibvlokken bezinken in een bezinkingsinstallatie. De bezinkbaarheid hangt af van de grootte en de dichtheid van deze vlokken, terwijl de aard van deze laatste afhangt van de aard van de microorganismen die door selectie worden verkregen.

De gemiddelde grootte van de vlokken wordt verhoogd door het ontwikkelen van bacterie-vretende protozoen. Het zijn deze protozoën die zieh voeden met de uiterst kleine en bijgevolg traag bezinkende microorganismen zodat het effluent een grote helderheid verkrijgt. Protozoen ontwikkelen bij gunstige zuurstofconcentraties, zodanig dus dat het van belang is een goede beluchting in de bezinkingstank te bewerkstelligen.

- De BOD is een parameter die een maat is voor de biologisch afbreekbare koolstofverbindingen in het afvalwater. De afbraak geschiedt door actief-slib micro-organismen die het afval omzetten in eigen substraat en daarvoor zuurstof verbrulken. Deze zuurstof wordt opgenomen uit het water door overdracht.

In een actief-slib installatie komt het er dan ook op aan de organismen zo direct mogelijk van zuurstof te voorzien, hetzij met een minimum aan verliezen door bijvoorbeeld de overdrachtsweerstanden te beperken.

Volgens de uitvinding wordt er dan ook naar gestreeft een beluchtingssysteem voor te stellen dat toelaat de afgebroken BOD per verbruikte kWh te maximaliseren.

Voor wat de stikstofparameter betreft is vooral de concentratie van organische ammoniumverbindingen belangrijk in verband met het probleem van eutrofiering of overbemesting van het oppervlakte water dat thans zeer kritisch geworden is. De denitrificatie, d. w. z. de tertiaire zuivering, vormt dan ook hoe langer hoe meer een belangrijke fase in de zuivering van afvalwater.

Dit veronderstelt dat men in tijd en/of ruimte micro-organismen laat gedijen die de stikstofvervuiling kunnen verminderen in het afvalwater. Deze organismen worden nitrificerende en denitrificerende baeterien genoemd. Het kenmerk van deze bacterien is dat zij langzaam groeien en dus hoge slibleeftijden veronderstellen en dat zij bovendien slechts doeltreffend werken in anoxische omstandigheden, d. w. z. bij lage zuurstofconcentratie.

Aldus is de inrichting volgens de uitvinding zodanig geconcipieert dat zij niet alleen in de mogelijkheid is om een intens contact tussen het slib en de zuurstof te bewerkstellingen maar eveneens toelaat anaerobe condities te creeren op een zodanige wijze dat dus een denitrificatie in het afvalwater plaats heeft.

In tegenstelling met de meest bekende conventionele beluchtingssystemen is het, volgens de uitvinding, de bedoeling bij voorrang het actief-slib dat in hiet afvalwater aanwezig is en/of tot stand

gebracht wordt te beluchten en slechts subsidiair het afvalwater zelf.

Hiertoe omvat de inrichting volgens de uitvinding, zoals voorgesteld werd in figuur 1, een in de nabijheid van de bodem van een tank 1 geplaatste dompelpomp 2 waarvan de inlaat 3 naar onder gericht is en vrij in de tank 1 uitmondt, terwljl de uitlaat 4 ervan aansluit op een straalpijp 5 met een diffusor 6 die op zijn beurt vrij uitmondt in de tank l. Tussen de uitlaat 4 van de dompelpomp 2 en de diffusor 6 sluit een aanvoerleiding 7 aan op de straalpijp 5.

Deze inrichting is aldus geKenmerkt door het feit dat middelen voorzien zijn om via genoemde aanvoerleiding 7 de volume verhouding tussen te zuiveren afvalwater en een zuurstofhoudend gas, dat in het algemeen door gewone omgevingslucht gevormd wordt, te regelen, zodanig dat zowel enkel afvalwater, enkel zuurstofhoudend gas of een mengsel van beide in een voorafbepaalde verhouding aangezogen kan worden in de straalpijp 5. In de specifieke uitvoeringsvorm die in figuur 1 voorgesteld werd omvatten genoemde middelen bijvoorbeeld een op zichzelf bekende driewegkraan 8 die op de aanvoerleiding 7 gemonteerd is boven het afvalwaterniveau 9 in de tank 1. Deze aanvoerleiding vertrekt van een aanvoergoot of collector 10 waarin het aangevoerde afvalwater verzameld wordt.

Door het regelen van de stand van de kraan 8 kunnen zich een van de volgende toestanden voordoen : 1) De rechtstreekse verbinding met de omgevingslucht wordt afgesloten en enkel afvalwater vanaf de aanvoergoot of collector kan aangezogen worden. Afhankelijk van de toevoer van afvalwater heeft men in de aanvoerleiding nagenoeg enkel afvalwater of een mengsel van lucht en afvalwater in zeer uiteenlopende verhouding.

2) De verbinding met de aanvoergoot of collector wordt volledig afgesloten terwijl de rechtstreekse luchtaanvoer open blijft. In dit geval wordt dus enkel lucht in de straalpijp 5 via de aanvoerleiding 7 aangezogen.

3) Zowel de verbinding met de aanvoergoot of collector 10 als deze met de buitenlucht wordt afgesloten, zodanig dat dus geen enkele doorstroming naar de straalpijp 5 via de aanvoerleiding mogelijk is. In dit geval wordt dus enkel afvalwater en slib via de dompelpomp 2 in de straalpijp 5 gebracht. Volgens een variante zou men ervoor kunnen zorgen dat in deze stand een rechtstreekse verbinding gemaakt wordt tussen het op de bodem van de tank 1 aanwezige slib en de toevoerleiding 7 waardoor een grotere slibstroom zou teweeg gebracht worden.

4) Zowel de rechtstreekse luchtaanvoer als de verbinding met de aanvoergoot of collector 10 zijn gedeeltelijk open zodanig dat, afhankelijk van de stand van de kraan 8, de verhouding tussen de via de aanvoerleiding 7 aangevoerde lucht en afvalwater geregeld kan worden.

Volgens de uitvinding werd vastgesteld dat een efficiente werking van de inrichting volgens de uitvinding in deze vier verschillende standen gerealiseerd kan worden door gebruik te maken van een speciaal ontwikkelde straalpijp 5, die toelaat een maximale onderdruk te scheppen ter hoogte van de plaats waar de aanvoerleiding 7 in de straalpijp 5 uitmondt.

Aldus werd op een voordelige wijze vastgesteld dat zeer goede resultaten verkregen worden wanneer de dompelpomp 2 uitmondt in de straalpijp 5 via een conisch convergerend aansluitstuk 11 waarvan de hellingshoek 0 (begrepen is tussen 10 en 300 en bij voorkeur tussen 15 en 200.

Verder is bij voorkeur de verhouding tussen de lengte L van het conisch convergerend aansluitstuk 11 en de grootste diameter ervan, t. t. z. deze aan de uitlaat 4 van de pomp 2, begrepen is tussen 1, 5 en 3.

In deze specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding dringt dit conischvormig stuk 11 in een mengkamer 12 die deel uitmaakt van de straalpijp 5 en waarop de aanvoerleiding 7 aansluit nagenoeg ter hoogte van de uitlaatopening 13 van het conischvormig stuk 11.

Verder is de mengkamer 12 door middel van een convergerende aansluiting 14 verbonden met een buisstuk 15 dat coaxiaal met het conischvormig stuk 11 gemonteerd is en een constante dwarsdoorsnede vertoont die kleiner is dan deze van een evenwijdige dwarsdoorsnede van de mengkamer 12.

Meer bepaald stemt de diameter van het buisstuk 15 nagenoeg overeen met deze van de inlaatopening van het conischvormig aansluitstuk 11, die dus samenvalt met de uitlaat 4 van de pomp 2. Ook is het zo dat in deze specifieke uitvoeringsvorm de mengkamer 12 een cilindervormige binnenwand vertoont die coaxiaal is met het conischvormig aansluitstuk 11 en dus eveneens met het buisstuk 15.

Ook de diffusor 6 is coaxiaal met het buisstuk 15.

In een tweede uitvoeringsvorm, zoals schematisch voorgesteld werd in figuur 2, mondt genoemde aanvoerleiding 7 in de mengkamer 12 uit volgens een scherpe hoek en dit zodanig dat de richting van een via deze aanvoerleiding 7 in de mengkamer geintroduceerd gas en/of vloeistof een componente vertoont volgens de as van genoemd aansluitstuk 11 welke gericht is volgens de door een pijl 16 aangeduide stromingszin van de door de dompelpomp 2 in de mengkamer gestuwde slibsuspensie.

Ten einde een zo homogeen mogelijke en snelle menging in de straalpijp te bewerkstelligen kan het nuttig zijn volgens de uitvinding gebruik te maken van een aanvoerleiding 7 die zich in minstens twee takken 7a en 7b splitst en die nagenoeg op gelijkmatig verdeelde plaatsen in de wand van de mengkamer 12 uitmonden. In figuur 2 splitst de aanvoerleiding in twee takken die langs weerszijden in de wanden van de mengkamer 12 uitmonden en te gelijkertijd een scherpe hoek met de stromingszin 16 vormen.

Zoals voorgesteld werd in figuur 1 is de pomp 2 met de straalpijp 5 en de diffusor 6 gemonteerd op een laag chassis 18 dat rust op de bodem van de tank 1, zodanig dus dat de slibsuspensie 18 die zich in ingedikte toestand in de nabijheid van de bodem bevindt rechtstreeks aangezogen kan worden via de inlaat 3 van de pomp 2. Aldus dient dit ingedikt slib 18 als drijfvloeistof in de speciaal ontwikkelde straalpijp 5 waarin, onder meer dank zij het conisch stuk 11, dit slib een aanzienlijke versnelling ondergaat in de mengkamer 2 en aldus een belangrijke onderdruk in deze laatste schept. Dit heeft als gevolg dat zowel lucht als afvalwater met een relatief belangrijk debiet via de aanvoerleiding 7 in de straalpijp 5 aangezogen kan worden.

Op deze manier wordt eventuele aangezogen lucht met de slibsuspensie intens in contact met elkaar gebracht in de mengkamer. Wegens de grote snelheid waaraan de slibsuspensie in de straalpijp 5 onderworpen wordt ondergaat deze in feite een soort uitrekking en een verpulvering tot microscopische uitgerokken vlokken die met luchtzuurstof verzadigd worden. Dit geschiedt vooral in het buisstuk 15 waar dus een samendrukking plaats heeft.

Op een voordelige wijze is de diameter van de

mengkamer 12 nagenoeg 1, 3 tot 2 maal deze van het buisstuk 15.

Vastgesteld werd dat de gemiddelde onderdruk in de mengkamer 12 bij afgesloten luchtaanvoer van de orde van grootte van 4 mWk is. Dit heeft als gevolg dat in deze kamer een enorme turbulentie ontstaat waardoor de in deze laatste gepompt slibvlokken totaal verpulverd worden en een intense grensvlakvernieuwing gebeurt die dus gunstig is voor de diffusie van luchtzuurstof in de bacterlenmassa. via bovengenoemde convergerende aansluiting 14 wordt de slibsuspensie die dus eventueel intens met luchtzuurstof vermengd is in het buisstuk 15, dat de compressiekamer vormt, gebracht.

In deze kamer 15 wordt opnieuw druk opgebouwd en gaat een deel van de in de slibsuspensie aanwezige zuurstof in oplossing.

Deze opgeloste zuurstof is van aard om een betere zuurstof-overdracht naar de micro-organismen te bewerkstelligen dan de niet opgeloste zuurstof die zieh onder vorm van microbellen in de slibsuspensie bevindt.

Vervolgens dringt de zuurstofrijke slibsuspensie in de diffusor 6 waarin de snelheid geleidelijk afgeremd wordt tot nagenoeg een snelheid 0 en dit op een zo veel mogelijk laminaire wijze, waardoor de uitstroomverliezen zo klein mogelijk gehouden worden.

Na de diffusor 6 mondt de met zuurstof aangerijkte slibsuspensie uit in de tank 1 zelf.

Op dit ogenblik beginnen de gasbellen 19 te sti) gen,

zoals bij conventionele bodembeluchtingssystemen.

Op deze manier onstaat dus in zekere zin een kolom van stijgende gassen en water waarrond dan een turbulente dalende waterstroom ontstaat die onderaan het slib naar de voet van deze kolom transporteert, zoals schematisch aangeduid werd door de pijlen 20. Dit heeft dus als bijkomend gevolg dat een verdere menging tussen het slib en de aangevoerde zuurstof plaats heeft.

Zoals hierboven reeds vermeld werd ligt het in de bedoeling van de uitvinding vooral geconcentreerd slib in contact te brengen met een maximum aan zuurstof.

Om dit effect te accentueren kan het in sommige gevallen nuttig zijn de werking van de pomp 2 op regelmatige tijdstippen te onderbreken om aldus, tijdens deze rustperiode, de slibsuspensie te laten te bezinken. Op deze manier ontstaat dus op de bodem een verhoogde slibconcentratie die dan via de inlaat 3 in de pomp 2 opgezogen wordt bij een eerstvolgende start van deze laatste.

De inrichting volgens de uitvinding kan op een voordelige wijze eveneens aangewend worden voor het omwoelen van de slibsuspensie zonder zuurstof aanvoer.

Dit geschiedt dus zoals hierboven reeds vermeld werd door het volledig afsluiten van de aanvoerleiding 7 bij middel van de kraan 8.

In dit geval ontstaat in de mengkamer 12 een onderdruk van nagenoeg 4 mWK.

Wanneer bovendien een niet voorgestelde rechtstreekse slibtoevoer naar de mengkamer 12 zou voorzien worden

dan kan dus de slibsuspensie rechtstreeks in deze kamer opgezogen worden dankzij genoemde belangrijke onderdruk.

Op deze manier is het verpompte debiet slibsuspensie de som van het via de pomp in de mengkamer ingebracht debiet vermeerderd met het rechtstreeks aangezogen debiet.

De menging gebeurt op dit ogenblik aan de uitgang van de diffusor 6 louter hydraulisch wegens de afwezigheid van stijgende gassen.

Volgens de uitvinding is het doel hiervan ervoor te zorgen dat de slibsuspensie voortdurend in beweging blijft om aldus het contact tussen de denitrifiserende bacterien en de in de suspensie aanwezige nitraten zoveel mogelijk te bevorderen en aldus de denitrificatie in de hand te werken.

Als andere mogelijke toepassing voor de inrichting volgens de uitvinding kan men ondermeer vermelden : de rookgaszuivering, het ontgeuren van omgevingslucht in werkruimte, enz.

De uitvinding is natuurlijk geenzins beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen en binnen het raam van de uitvinding kunnen meerdere veranderingen overwogen worden ondermeer wat betreft de middelen die aangewend kunnen worden om van het ene regime op het andere over te schakelen, meer bepaald om van het regime zuurstof-contact over te schakelen op anaerobe omwoeling van de slibsuspensie voor het realiseren van een denitrificatie bijvoorbeeld. Aldus kan de klassieke driewegkraan 8 vervangen worden door de zogenoemde

"denikleppen"in de aanvoerleiding 7. Derglijke kleppen sluiten de luchttoevoer af en openen een waterinlaat bijvoorbeeld.

Claims

CONCLUSIES 1. Inrichting voor het behandelen van slib in afvalwater met een in de nabijheid van de bodem van een tank (1) geplaatste dompelpomp (2) waarvan de inlaat (9) vrij in de tank (1) uitmondt en de uitlaat (4) aansluit op een straalpijp (5) met een diffusor (6) die op zijn beurt vrij uitmondt in de tank (1), waarbij tussen de uitlaat (4) van de dompelpomp (2) en de diffusor (6) een aanvoerleiding (7) op de straalpijp (5) aansluit, met het kenmerk dat middelen voorzien zijn om de volumeverhouding tussen te zuiveren afvalwater en een zuurstofhoudend gas, zoals lucht, die door genoemde straalpijp (5) stroomt, te regelen, zodanig dat zowel enkel afvalwater, zuiver zuurstofhoudend gas of een mengsel van beide in een vooraf bepaalde verhouding in de straalpijp (5) gebracht worden.
2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de dompelpomp (2) uitmondt in de straalpijp (5) via een conisch convergerend aansluitstuk (11), waarvan de hellingshoek ( ) begrepen is tussen 10 en 300 en bijvoorkeur tussen 15 en 200.
3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de verhouding tussen de lengte (L) van het convergerend conisch aansluitstuk (11) en de grootste diameter ervan begrepen is tussen 1, 5 en 3.
4. Inrichting volgens een van de conclusies 2 of 3, met het kenmerk dat genoemd conischvormig stuk (11) minstens gedeeltelijk dringt in een mengkamer (12), waarop genoemde aanvoerleiding (7) zijdelings aansluit, nagenoeg ter hoogte van de uitlaatopening (13) van dit conischvormig stuk (11).
5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat genoemde aanvoerleiding (7) uitmondt in genoemde mengkamer (12) volgens een scherpe hoek, <Desc/Clms Page number 14> zodanig dat de richting van een via deze aanvoerleiding (7) in de mengkamer (12) geintroduceerd gas en/of vloeistof een componente vertoont volgens de as van genoemd aansluitstuk (11) welke gericht is volgens de stromingszin (16) van de door de dompelpomp (2) in de mengkamer (12) gestuwde slibsuspensie.
6. Inrlchting volgens een van de conclusies 1 tot 5, met het kenmerk dat de aanvoerleiding (7) zieh in minstens twee takken (7a, 7b) splitst die nagenoeg op de gelijkmatig verdeelde plaatsen in de wand van de mengkamer (12) uitmonden.
7. Inrichting volgens een van de conclusies 4 tot 6, met het kenmerk dat de mengkamer (12) door middel van een convergerende aansluiting (14) verbonden is met een buisstuk (15), dat coaxiaal met het conischvormig stuk (11) gemonteerd is en een nagenoeg constante dwarsdoorsnede vertoont die kleiner is dan deze van een evenwijdige dwarsdoorsnede van de mengkamer (12).
8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de diameter van genoemd buisstuk (15) nagenoeg overeenstemt met deze van de inlaatopening (4) van het conischvormig aansluitstuk (11).
9. Inrichting volgens een van de conclusies 4 tot 8, met het kenmerk dat de mengkamer (12) een cilindervormige binnenwand vertoont die coaxiaal is met het conischvormig aansluitstuk (11).
10. Inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 9, met het kenmerk dat genoemde diffusor (6) aansluit op genoemd buisstuk (15) en zieh coaxiaal met dit laatste uitstrekt.