BE1024467B1 - Afvalwaterbehandelingsinstallatie - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een afvalwaterbehandelingsinstallatie, omvattende ten minste een meerstaps waterbehandelingsreactor (1; 101) die gerangschikt is voor het ontvangen van binnenvloeiend afvalwater, voor het uitvoeren van ten minste een biologische stap en een sedimentatiestap en voor het verschaffen van zuiver afvoerwater, door middel van een afvoergoot (4; 41, 42, 43), met het kenmerk, dat er worden verschaft - middelen voor het verhogen van de sedimentatiesnelheid (6), en - middelen voor het verhinderen dat drijvende elementen (10) in de afvoergoot (8; 81, 82, 83) komen.

Description

Afvalwaterbehandelingsinstallatie Achtergrond van de uitvinding

Afvalwater dat alledaags door huishoudelijke of industriële activiteiten wordt geproduceerd dient van zowel organische als anorganische materialen te worden gezuiverd. Deze zuiveringsactiviteit wordt in het algemeen in grote installaties, afvalwaterbehandelingsinstallaties, in afzonderlijke locaties gecentraliseerd. Het principe van deze zuivering wordt in het algemeen in verscheidene stappen georganiseerd, waarvan: - een biologische stap van het mengen van het afvalwater met een geactiveerde massa mi-cro-organismen (geactiveerd slib), onder aerobe, anaerobe of zuurstofloze omstandigheden, die door middel van de verontreinigingen worden ioegevoerd, die in water, kooldioxide en constitutief organisch materiaal worden afgebroken voor de groei en voortplanting van de micro-organismen; - een stap van decantatie/sedimentatie van de massa van micro-organismen om verzameling van het gezuiverde water als supernatant mogelijk te maken.

Van oudsher worden deze stappen in afzonderlijke tanks uitgevoerd, met een complex netwerk van buizen en kleppen, dat gewoonlijk ondergronds wordt geïnstalleerd. Dit type afvalwaterbe-handelingsinstallatie heeft een zeer hoge opperviaktebeslag (of oppervlak), aangezien de sedi-mentatietanks gewoonlijk grote cirkelvormige tanks zijn, en het grote netwerk van buizen en kleppen een extensief onderhoud vereist.

Er is enige jaren geleden een nieuw ontwerp voor afvalwaterbehandelingsinstallaties ontworpen, dat het mogelijk maakt om al de stappen van waterbehandeling in een enkele reactor uit te voeren of in een meervoudige reactor-inrichting waarbij elke reactor (of compartiment) in staat is om al de stappen van de werkwijze uit te voeren, in het bijzonder de stappen van de reactie met mi-cro-organismen en sedimentatie. Dit wordt in het Europese octrooischrift 1 259 465 beschreven. Dit type installatie is veel compacter dan traditionele installaties met wijde cirkelvormige sedimen-tatietanks.

Het onderhoud is ook veel eenvoudiger, hetgeen in veel lagere exploitatiekosten resulteert.

Het systeem volgens het Europese octrooischrift 1 259 465 werkt langs verschillende fasen, met actieve fasen en tussenliggende fasen in een meerstaps waterbehandelingsreactor. Een reactor kan bijvoorbeeld op zijn beurt een sedimentatiereactor en een biologische reactor zijn, waarbij eik van deze functies met een actieve fase overeenkomt. De periode tussen twee actieve fasen is, terwijl de functie van de reactor wordt omgeschakeld, een tussenliggende fase. De afwisseling van fasen maakt het mogelijk dat een continue cyclus van zuivering verloopt. Zoals in dit document in alinea [0102] wordt vermeld, wordt de duur van een tussenliggende fase altijd geminimaliseerd, en de benodigde tijd is afhankelijk van de snelheid van massasedimentatie. Des te beter de sedimentatiecapaciteit, des te korter de tussenliggende fase en des te hoger de actieve tijd van het systeem.

Er wordt echter vaak waargenomen dat vanwege de compacte configuratie van de reactoren (kiein oppervlakte, hoge diepte), de sedimentatietijd niet optimaai is. Er is bijgevoig behoefte om de capaciteit van de sedimentatiestap te verbeteren.

Het is bekend dat kruislameiien de turbuientie in een vioeistofreactor vermindert en de oppervlakte van de afscheider met een factor van twee tot drie verhoogt, en derhalve de sedimentatiesnel-heid bij waterbehandelingsprocessen verhoogt. Vergeleken met standaard lamellenafscheiders (één richting lamellen, bezinkbakken), heeft de kruislameSlenafscheider het voordeel dat deze stabieler en resistent tegen de waterturbulentie is, hetgeen betekent dat deze niet door middel van een stroming van water in een bepaalde horizontale richting wordt geduwd en dat deze de stroomopwaartse verticale lucht-./waterkracht gedurende de aëraiiefase kan ondersteunen. Dit resulteert eveneens in een hogere efficiëntie bij sedimentatieprocessen, terwijl het tankoppervlak wordt verminderd.

Vanwege de kruisiamellen neemt de concentratie van drijvende elementen echter toe, dit is op de een of andere wijze reeds het geval met standaard lamellen. Aldus is bij het oplossen van een probleem --- met de lamellen, een ander probleem erger aan het worden - de drijvende elementen.

De doelstelling van de uitvinding is om beide problemen gelijktijdig op te lossen.

Oplossing van de uitvinding

Voor dit doel heeft de uitvinding betrekking op een afvalwaterbehandeiingsinstaliatie, omvattende ten minste een meerstaps waterbebandelingsreactor die voor het ontvangen van binnenvloeiend afvalwater is opgesteld, voor het uitvoeren van ten minste een biologische stap en een sedimentatiestap en voor het verschaffen van zuiver afvoerwater, door middel van een afvoergoot, met het kenmerk, dat de lamellen voor het verhogen van de sedimentatiesneiheid binnen de reactor worden verschaft en de afvoergoot met een bedekking wordt gecombineerd voor het verschaffen van een schot, waarbij wordt verhinderd dat drijvende elementen er door gaan en niet het zuivere water.

Er zijn middelen anders dan lamellen voor het verhogen van de sedimentatiesneiheid en er zijn middelen anders dan het schot voor het verhinderen dat de drijvende elementen door de afvoergoot uit de reactor gaan, aldus wenst de aanvrager de beschermingsomvang uit te breiden tot een waterbehandelingsinstallatie, omvattende ten minste een meerstaps waterbehandelingsreac-tor die is gerangschikt voor het ontvangen van binnenvloeiend afvalwater, voor het uitvoeren van ten minste een biologische stap en een sedimentatiestap en voor het verschaffen van zuiver afvoerwater, door middel van een afvoergoot, met het kenmerk, dat - middelen voor het verhogen van de sedimentatiesneiheid, en - middelen voor het verhinderen dat drijvende elementen in de afvoergoot komen, worden verschaft.

Bij één uitvoeringsvorm kan de reactor een enkelvoudig biologisch/sedimentatie-compartiment omvatten.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de reactor in verscheidene verbonden compartimenten verdeeld, waarbij elk compartiment is gerangschikt voor het uitvoeren van een biologische stap en/of een sedimentatiestap en een schot omvat, waarbij de compartimenten in het bodemdeel van de reactor zijn verbonden.

Bij een voordelige configuratie kan eik compartiment met middelen worden verschaft voor het onder gasdruk houden van het schot ervan om stroming van de afvoer uit het compartiment te vermijden.

Deze gasdruk garandeert dat gedurende de biologische stappen geen drijvende elementen of verontreinigingen de afvoergoot verontreinigen, wanneer turbulenties in de reactor aanwezig zijn. Met deze eigenschap is er geen behoefte om de afvoergoot gedurende de tussenliggende fase vóór het verzamelen van het heldere afvoerwater te spoelen. Dit participeert eveneens bij het verminderen van de duur tussen twee actieve fasen.

Bij een andere uitvoeringsvorm hebben de afvoergoot en de bedekking eik een L-vormige gekruiste sectie die van boven naar beneden is gerangschikt.

De lamellen zijn bij voorkeur kruislamelien.

De uitvinding wordt beter begrepen met de volgende beschrijving van verschillende voorbeelden, die naar de begeleidende tekeningen verwijzen, waarbij:

Figuur 1 een compartiment illustreert van een meerstaps waierbehandelingsreacior volgens de uitvinding die een biologische stap uitvoert;

Figuur 2 een compartiment illustreert van een meerstaps waterbehandelingsreactor volgens de uitvinding die de sedimentatiestap uitvoert en

Figuur 3 een meerstaps waterbehandeiingsreactor voigens de uitvinding iiiustreert, waarbij ver-schiiiende bioiogische/sedimentatiecompartimenten worden gecombineerd.

Met verwijzing naar figuur 1 heeft de meerstaps waterbehandeiingsreactor 1 een compartiment 2 met een binnenvloeiende iniaatbuis 3 voor afvalwater die voorzien is van een controiekiep 13 en een afvoergoot 4 die met afvoerbuis 5 is verbonden, die van een controiekiep 15 is voorzien. Een reeks kruisiameiien 6 wordt binnen het compartiment 2 verschaft en de bedekking 7 overiapt de afvoergoot 4, waarbij een schot 8 wordt gevormd en een gasdruk 16 wordt binnen de afvoergoot 4 aangebracht. Bij deze configuratie is het compartiment in een biologische stap. Compartiment 2 is met water gevuid, micro-organismen 24 zijn in kleine fracties verstrooid en drijvende elementen 10 zijn vaak bij het oppervlak 9 van het water aanwezig.

Met verwijzing naar figuur 2 is het compartiment 2 dat door middel van figuur 1 wordt geïllustreerd thans in een sedimentatiestap, is een massa micro-organismen 14 op de bodem van de reactor aanwezig en stroomt gereinigd water van reactor 2 door schot 8 en in afvoergoot 4, zoals door middel van de pijl 12 wordt geïllustreerd.

Binnenvloeiend afvalwater is water (organische en anorganische materialen), gewoonlijk afgegeven door huishoudelijke of industriële activiteiten en met oplosbare verontreinigingen, waarvan de aanwezigheid niet in het watercircuit is gewenst. De verontreinigingen worden gedurende het waterbehandeiingsproces verwijderd, waarbij zuiver afvoerwater wordt verkregen.

Een afvoergoot is een type groef of geui die is opgenomen in of gehecht aan het compartiment van een reactor en zodanig is ontworpen dat alieen de boveniaag van het water in het compartiment in de afvoergoot kan overiopen. De afvoergoot grenst gewooniijk aan de zijwand van het compartiment, maar kan overal op het wateroppervlak in het compartiment zijn gelokaliseerd. De afvoergoot is met afvoerbuizen verbonden. Normaliter wordt de afvoerdam afvoergoot gedurende of bij het eind van de sedimentatiestap bij het waterbehandeiingsproces gebruikt, om het mogelijk te maken dat het zuivere afvoerwater, dat vrij van de micro-organismen is die bij het sedimenta-tieproces zijn afgescheiden, uit de reactor stroomt.

Drijvende elementen zijn onoplosbare materialen met een laag soortelijk gewicht die zich gedurende het waterbehandeiingsproces bij het oppervlak van het water in de reactor ophopen. De drijvende elementen worden niet gericht gevangen bij de biologische stappen van het waterbehandeiingsproces, zij kunnen zelfs ten minste gedeeltelijk gedurende de biologische stap worden geproduceerd, dode micro-organismen kunnen bijvoorbeeld drijvende elementen vormen, in het bijzonder kan, hoewel gemeentelijk afvalwater door middel van een verwijderingsinrichting voor zand en vet wordt voorbehandeld, iets gedeeltelijk opgelost vet nog steeds de biologische reactoren binnenkomen. Daar heeft het vet de neiging zich aan vlokken micro-organismen te hechten en ongewenste drijvende deeltjes vormen. De luchtbellen die gedurende de aëratiefase in de tank circuieren verhogen zelfs de toename naar het oppervlak van deze complexen van vet met micro-organismen. Gewoonlijk zijn scheidingsmiddelen, zoals afschuiminrichtingen, betrokken om deze elementen te verwijderen.

Een massa micro-organismen of geactiveerd slib bestaat hoofdzakeiijk uit een massa bacteriën. De exacte aard van de micro-organismen kan worden aangepast om de aard van de verontreinigingen te verwijderen, evenais de omstandigheden die werkzaam zijn in de reactor (aëroob, anaëroob of zuurstofloos).

In de praktijk wordt het compartiment 2 met binnenvioeiend afvalwater gevuid door middel van het openen van de klep 13 op buis 3. Een biologische stap wordt uitgevoerd om dit binnenvioeiend afvalwater door middel van de werking van micro-organismen 24 onder roeren (niet weergegeven) te zuiveren. Extra ventilatie kan eveneens worden toegepast in het geval waarbij de micro-organismen onder aërobe omstandigheden werken. Gedurende deze stap wordt een aantal drijvende elementen 10 vaak op het oppervlak 9 van het water in het compartiment opeengehoopt. Vanwege de afgenomen verhouding oppervlak/volume heeft de aanwezigheid van de kruislame! 6 bij deze stap de neiging de hoeveelheid van zulke drijvende elementen 10, die worden belemmerd om door middel van het schot 8 in de afvoergoot 4 te gaan, die tussen de afvoergoot 4 en de bedekking 7 ervan is gevormd, te verhogen.

Gedurende deze stap kan een gasdruk 16 in de afvoergoot 4 worden aangebracht, die verder verhindert dat water door het schot 8 stroomt en de afvoergoot met verontreinigingen verontreinigt. Dit is vooral geschikt wanneer roeren en/of ventilatie turbulentie in het compartiment 2 veroorzaken.

Aan het einde van de biologische stap wordt het roeren, en in zo’n gevai de ventilatie, gestopt en, indien nodig na een tussenliggende fase van het omschakelen van de activiteiten, begint een sedimentatiestap: de micro-organismen 24 bewegen onder invloed van de zwaartekracht naar de bodem van compartiment 2 en vormen een massa van micro-organismen 14. De reeks kruislamellen 6 verhoogt de sedimentatiesneiheid.

De sedimentatiesneiheid is de snelheid waarmee de sedimentatie plaatsvindt. Sedimentatie is het proces van scheiding door middel van de zwaartekracht van de massa van micro-organismen 14 uit het water. De massa accumuleert op de bodem, terwijl het zuiverste water bij de top van het reactorcompartiment is.

Indien toegepast, wordt de druk van gas 16 vervolgens opgeheven en is de klep 15 open, waardoor het mogelijk wordt gemaakt dat het zuivere water naar het oppervlak 9 ervan door het schot 8 in de afvoergoot 4 en in de afvoerbuis 5 stroomt, terwijl de drijvende elementen 10 worden belemmerd om langs de bekleding 7 te stromen, die zich onder het niveau van het oppervlak 9 van het water uitstrekt.

Een dergelijke configuratie van de afvoergoot 4 die een schot 8 met bedekking 7 vormt is zeer geschikt om een afvoerkanaal te isoleren, waarin een gasdruk, gewoonlijk lucht, kan worden aangelegd, waarbij aldus verontreiniging van de afvoergoot door middei van zowe! de drijvende elementen alsook uitsteeksels van afvalwater verontreinigd met micro-organismen wordt verhinderd, die kunnen plaatsvinden met de turbulenties die door middel van het roeren en/of ventilatie kunnen plaatsvinden. In reactoren waar een dergeiijk afvoerkanaal niet aanwezig is, is het noodzake-iijk de afvoergoot tussen een biologische stap en een sedimentatiestap te spoelen om te garanderen dat zuiver afvoerwater niet verontreinigd wordt. Het schot 8 maakt het bijgevolg extra mogelijk om hulpbronnen, namelijk tijd en spoelmiddelen, te sparen.

Het compartiment 2 kan hetzij afzonderlijk functioneren, hetzij met andere soortgelijke compartimenten zijn verbonden, waarbij een biologische of sedimentatiestap die yan buizen met controle-kleppen zijn voorzien, zoals bijvoorbeeld in het Europese octrooischrift 1 259 465 is beschreven, wordt uitgevoerd. Figuur 3 illustreert een reactor 101 waarbij 3 compartimenten 201, 202 en 203 alle met elkaar zijn verbonden door middel van een systeem van buizen die van kleppen 204, 205 en 206 in hun bodemgedeeite zijn voorzien. Eik compartiment 201, 202 en 203 omvat respectievelijk een pijp 31, 32 en 33 voor binnenvloeiend afvalwater, die van respectievelijk regelkleppen 131, 132 en 133 zijn voorzien, een afvoergoot 41, 42 en 43, die met respectievelijk afvoerbuizen 51, 52 en 53 zijn verbonden, die van respectievelijk afvoerkieppen 151, 152 en 153 zijn voorzien. Compartimenten 201 en 202 voeren hier een biologische stap uit en een gasdruk 16 wordt op de afvoergoten 41 en 42 uitgeoefend. Compartiment 203 voert een sedimentatiestap uit en zuiver water stroomt, zoals door middel van de pijl 12 wordt geïllustreerd, door schot 83 In afvoergoot 43.

In de actieve fase, geïllustreerd door middel van figuur 3, stroomt binnenvloeiend afvalwater door buis 31 en kiep 131 is open. Water wordt onder roeren en ventilatie (niet weergegeven) in compartiment 201 biologisch behandeld. Kleppen 204 en 205 zijn open, aldus stroomt water van compartiment 201 in compartiment 202, waar het verder door middel van de micro-organismen wordt behandeld, en vervolgens in compartiment 203 waar sedimentatie plaatsvindt. Het gezuiverde water, vrij van micro-organismen, wordt in staat gesteld door schot 83 in de afvoergoot 43 en buis 53 naar het oppervlak van het water in compartiment 203 te stromen, de klep 153 is dan open. Een gasdruk kan op de afvoergoten 41 en 42 worden uitgeoefend, en de kleppen 151 en 152 worden gesloten om te verhinderen dat water door hun respectieve afvoergoten 41 en 42 uit de compartimenten 201 en 202 stroomt.

Bij zulke reactoren, waarbij verscheidene compartimenten worden gecombineerd, stroomt binnenvloeiend water continu in actieve fasen, en tussenliggende fasen maken het mogelijk om de functie van een of meer compartimenten tussen de biologische en sedimentatiestappen om te schakelen.

Om dit te doen dient in de tussenliggende fase, wanneer een biologische reactor een sedimenta-tiereactor wordt, er enige tijd nodig te zijn voor sedimentatie voordat een nieuwe actieve fase begint. De lamellen verminderen deze tijd aanzienlijk, ondanks het feit dat hun aanwezigheid tot een grotere vorming van drijvende elementen zal leiden. Deze drijvende elementen worden echter gehinderd om tezamen met het zuivere water in het afvoerkanaal te stromen, dat door middei van de bedekte afvoergoten met een schot wordt gevormd. Zulke afvoerkanalen hebben het extra voordeel om het mogelijk te maken dat een gasdruk wordt uitgeoefend, waarbij aldus verder verontreiniging van de afvoergoot door middel van hetzij verontreinigd water hetzij drijvende elementen wordt verhinderd gedurende de biologische stappen en de noodzaak de afvoergoot te spoelen wordt geëlimineerd. De lamellen en de bedekking van de afvoergoot combineren bijgevolg hun effecten om de duur van tussenliggende fasen te verminderen en verhogen bijgevolg de efficiëntie van de reactor. De drijvende elementen worden door middel van scheidingsmiddelen van het oppervlak van het compartiment verwijderd. Van oudsher wordt bij ronde klaarbakken een afscheppend schot gebruikt, dat aan een bewegende brug is gehecht - dezelfde brug die wordt gebruikt voor het uitkammen van de bodem van de klaartank om de micro-organismen naar de recirculatiebuizen te drijven - om de drijvende elementen te verwijderen. Evenzo kan bij de installatie yolgens de uitvinding een afscheppend schot, dat is aangepast voor een vierkante of rechthoekige tank, worden gekoppeld aan een brug die langs een iaterale richting met regelmatige tijdsintervallen beweegt om verwijdering van de drijvende elementen tot stand te brengen. Op het oppervlak roterende schoepen kunnen eveneens worden gebruikt, die in het water een oppervlak-testroming zouden induceren, die de drijvende elementen naar een specifieke afvoergoot duwen, die met een scheidingssysteem is verbonden, zoals een ontwateringstrommel, een fiotatiesys-teem of een ander filtratiesysleem.

Vertalen van tekst bij de figuren.

Figure 1: Figuur 1 Figure 2: Figuur 2 Figure 3: Figuur 3

Claims (6)

Conclusies

1. AfvalwaterbehandelingsinstaNatie, omvattende ten minste een meerstaps waterbehande-iingsreactor (1; 101) die is gerangschikt voor het ontvangen van binnenvloeiend afvalwater en waarin een continue cyclus van zuivering verloopt, voor het uitvoeren van ten minste afwisselend een biologische stap met een geactiveerde massa rrtlcro-organisrrten en een sedimentatlestap en voor het verschaffen van zuiver afvoerwater, door middel van een af-voergoot (4; 41,42, 43), met het kenmerk, dat er worden verschaft - middelen voor het verhogen van de sedimentatiesnelheid (6) omvattende kruislamellen, en - middelen voor het verhinderen dat drijvende elementen (10) in de afvoergoot (8; 81, 82, 83) komen waarin de afvoergoot (4; 41,42, 43) met een bedekking (7) wordt gecombineerd voor het verschaffen van een schot (8; 81, 82, 83), waardoor wordt verhinderd dat drijvende elementen (10) er doorheen gaan en het zuivere water niet, tijdens de sedimentatlestap.

2. Installatie volgens conclusie 1, waarbij de reactor (1) een enkelvoudig biolo-gisch/sedirnentatiecompartiment (2) omvat.

3. Installatie volgens conclusie 1 en 2 waarbij de reactor (101) in verscheidene verbonden compartimenten (201, 202, 203) is verdeeld, waarbij elk compartiment is gerangschikt voor het uitvoeren van een biologische stap en/of een sedimentatiestap en omvattende een schot (81, 82, 83), waarbij de compartimenten in het bodemgedeelte van de reactor zijn verbonden.

4. Installatie volgens een van de conclusies 2-3, waarbij elk compartiment (2; 201, 202, 203) van middelen wordt verschaft voor het houden van het schot ervan onder gasdruk (16) om te vermijden dat afvoer uit het compartiment stroomt tijdens een biologische stap.

5. installatie volgens een van de conclusies 2-4, waarbij de afvoergoot (4) en de bedekking (7) elk een L-vormig gekruist gebied hebben dat van boven naar beneden is gerangschikt.

6. installatie volgens een van de conclusies 2-5, verder omvattende middelen om de drijvende elementen (10) te verwijderen.