DK143064B - Fremgangsmaade til fjernelse af organiske forureninger fra industrisiildevand - Google Patents

Description

VRbl/ (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1^306*4· ---- DANMARK wmt.a> o 02 f o/oo • (21) Ansøgning nr. 5585/75 (22) Indleveret døn 28. jun. 1975 (24) Løbedag 28. jun. 1975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremleeggelsesskriftet offentliggjort den 23* Π1&Γ. 1981

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET (3°) Pr'°ntet begæret fra den

28. jun. 1972, 267231, US

(71) ESSO RESEARCH AND ENGINEERING COMPANY, Linden, New Jersey, US.

(72) Opfinder: Ronald Victor Trense, 66 Clive Street, Metuchen, New Jersey, US: Allen Clamen, 131 CoTtage Place, Westfield, New Jersey, US: John Matthew Ferrib acher, 1701 Lobdell Avenue, Baton Rouge, Louisiana, US* (74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree. _____ (54) Fremgangsmåde til fjernelse af organiske forureninger fra industri* spildevand.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fjernelse af suspenderede og opløste organiske forureninger fra industrispildevand, hvorved spildevandet forbehandles for at fjerne suspenderede forureninger derfra og derefter ledes gennem et lag af aktiveret kul for at fjerne opløste organiske forureninger, idet gennemledningen gennem laget af aktiveret kul, hvis det findes ønskeligt, periodevis afbrydes af ef-terskylninger af kullaget ved at lede vand op gennem laget med tilstrækkelig 3tor hastighed til at formindske den mængde biologisk vækst, der er akkumuleret på det aktive kul.

Den til fjernelse af urenheder fra spildevand mest almindelige metode består først af en primær bundfældning, hvori en stor del af de i spildevandet suspenderede, faste stoffer fjernes med eller 2 143064 uden kemiske flokkuleringsmidler. Et andet behandlingstrin, hvor de tilbageblevne, suspenderede faste stoffer, som sædvanligvis er til stede i en mængde fra ca. 50 til ea. 150 ppm,nedbrydes, kan derefter gennemføres. Andet behandlingstrin omfatter endvidere sædvanligvis kraftig beluftning for yderligere at nedbryde de opløste organiske materialer ved bakteriel virkning. Udgangsstrømmen fra dette biologiske behandlingstrin bundfældes for at fjerne bakterierne i form af slam. Slammet recirkuleres derefter til anden behandlingszone. Denne biologiske behandling af spildevand blev primært udviklet til behandling af toilet- eller husholdningsspildevand. Ved behandling af toileteller husholdningsspildevand, som typisk indeholder affaldsstoffer, som findes i en offentlig spildevandsledning, har processen almindeligvis virket ganske tilfredsstillende. I den seneste tid har industrianlæg imidlertid udledt deres spildevand i offentlige kloakeringsanlæg. Dette er resulteret i alvorlige vanskeligheder i betragtning af, at industrielt spildevand også indeholder en betydelig mængde ikke-bioned-brydelige forureninger. Disse ikke-bionedbrydelige forureninger giver ofte, sammen med andre toxiske materialer i industrielt spildevand, anledning til drab af bakterierne i de ovennævnte sekundære biologiske behandlingstrin, hvilket gør behandlingsanlægget uvirksomt i det tidsrum, hvor systemet renses for de toxiske materialer og ny bakterievækst etableres. Hertil kommer, at konventionel biologisk oxidation ikke har udvist evne til at danne udløbsstrømme af ensartet høj kvalitet ved behandling af spildevand fra råolieraffineringsprocesser og petrokemiske fabrikationsprocesser.

Ved bestemmelse af mængden af forureninger i en spildevandsstrøm er der udviklet visse anerkendte angivelser. Disse omfatter: Biokemisk oxygen krav (BOD), hvilket er mængden af oxygen i milligram pr. liter eller parts per million, som anvendes til biokemisk oxidation over en periode på 5 dage ved 20° af det i vandet indeholdte, organiske stof; og kemisk oxygen krav (COD), som er mængden af oxygen, udtrykt i milligram pr. liter, der er forbrugt under specifikke oxidationsbetingelser med stærke kemiske oxidationsmidler, såsom natrium chromit (se Method of Examination of Water and Waste Water, 12th Edition, Public Health Association, New York (1965), pp. 510-51**·) Almindeligvis er den akceptable minimalstandard udtrykt henholdsvis som BODej og COD, for en renset spildevandsstrøm, henholdsvis ca. 0 og ca. 100 mg pr. liter.

3 14306/(

Der er følgelig et behov for at behandle udgangsstrømmen fra sådanne biologiske sekundære behandlingsanlæg, ligesom der er behov for en forbedret fremgangsmåde til behandling af industrispil-devand med henblik på at fjerne bionedbrydelige såvel som ikke-bio-nedbrydelige forureninger, d.v.s. bio-resistente forureninger, fra dette vand for at undgå de ovennævnte uønskede resultater.

Por at fjerne de organiske forureninger fra spildevand, specielt industrispildevand, er det i den senere tid blevet foreslået at behandle industrispildevandet såvel som udløbsstrømmen fra det sekundære biologiske behandlingstrin med aktiveret kul. F.eks. er der beskrevet fremgangsmåder i U.S. patentskrifterne nr. 3.244.621, 3.455.820 og 3.658.697 til fjernelse af organiske, opløselige forureninger fra spildevand ved gennemføring af spildevandet gennem et leje af aktiveret kul. Det er imidlertid også blevet beskrevet (se Hopkins, C.B, Weber, W.J., Jr., Bloom, R., Jr., U.S. Department of Interior Federal Water Pollution Control Administration Report No. TWRC-2, Dec. 1968), at ved behandling af offentligt og industrielt spildevand med granu-lært,aktiveret kul optræder der biologisk aktivitet i kulstof lej erne ved forlænget drift, hvilket medfører en betydelig opbygning af slam i kulstoflejet. Dannelsen af dette aerobe, biologiske slam resulterer, ud over at give anledning til et problem med hensyn til fjernelse og anbringelse af slammet, i tilstopning af kulstoflejerne således, at hyppig efterskylning for at genoprette og således regenerere absorptionskapaciteten af det aktiverede kul, nødvendiggøres. Denne biologiske aktivitet, som findes i det aktiverede kulstofleje, resulterer også i uønsket dannelse af hydrogensulfid, som strømmer ud fra kulstoflejet (se U.S. patentskriftet nr. 3.658.697)·

Disse mangler ved de hidtil anvendte fremgangsmåder afhjælpes imidlertid ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, som er ejendommelig ved, at spildevandet ledes gennem laget af aktiveret kul sammen med oxygen i en sådan mængde, at der opnås en kontrolleret aerob biologisk oxidation af de forureninger, der er adsorberet på det aktiverede kul, hvorhos denne oxygenmængde er 0,09-0,15 kg pr. kg COD-foru-reninger fjernet fra spildevandet, med mindre laget af aktiveret kul i forbindelse med efterskylningerne behandles med en oxygenholdig gasstrøm, i hvilket tilfælde den sammen med spildevandet gennemledte mængde oxygen er 0,05-0,12 kg pr. kg COD-forureninger fjernet fra spildevandet.

4

14306A

Når den oxygenmængde, som tilsættes til og forbruges i lejet af aktiveret kulstof holdes indenfor de ovenfor angivne kritiske grænser, tilvejebringes en afbalancering af anaerob og aerob biologisk nedhrydning af de forureninger, som er adsorberet på det aktiverede kul. Således undertrykkes den udvikling af hydrogensulfid, der ville finde sted som resultat af ukontrolleret, anaerob biologisk vækst på kulstoffet. Endvidere minimeres den slammængde, som ifølge sagens natur dannes under den aerobe, biologiske oxidation, således at der undgås tilstopning af kontaktsystemet, d.v.s. lejet/lejerne af aktiveret kul. Hertil kommer, at den kontrollerede aerobe oxidation, som opnås ved udøvelse af opfindelsen, resulterer i en betydelig forøgelse af det aktiverede kulstofs effektive kapacitet med hensyn til fjernelse af organiske forureninger i forhold til den kapacitet, som opnås alene ved fysisk adsorption.

Ved en anden udføreisesform for opfindelsen har det overraskende vist sig, at anvendelse af en koagulant af aktiveret ler i forbehandlingen af spildevandet med henblik på at fjerne den suspenderede olie og de suspenderede faste stoffer, der er tilbage efter sedimentation, forhindrer forureningen af det aktiverede kul i lejet, hvilken forurening vides at optræde ved anvendelse af opløselige, uorganiske koagulanter. Ved en anden foretrukken udførelsesform for opfindelsen, er det blevet opdaget, at ledning af spildevandet op gennem et ikke-afgræn-set leje af aktiveret kul foretrækkes frem for konventionel nedadrettet strømning af spildevandet i et pakket leje med aktiveret kul, på grund af, at teknikken med strømning op gennem et ekspanderet leje kræver mindre efterskylning og opretholder et konstant trykfald over lejet, således at bedre kontrol med koncentrationen af opløst oxygen i lejet gøres mulig.

Spildevandet, som behandles ifølge opfindelsen, klares først ved bundfældning, inden det bringes i kontakt med det aktiverede kul i de til kontakt med kulstoffet beregnede søjler eller zoner. Det spildevand, som kan renses ifølge opfindelsen, omfatter toilet-, kommunale eller industrielle spildevandsstrømme, som indeholder opløste organiske forureninger såsom alifatiske, aromatiske og fenoliske kulbrinter. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er særlig anvendelig til fjernelse af bio-resistente forureninger såsom aromatiske forbindelser, halogenerede og nitrerede kulbrinter og lignende, hvilke bio-resistente forureninger er karakteristiske for spildevand fra raffinering af råolie og fabrikation af organiske kemikalier. Disse bio-resistente forureninger, som 5 1Α306Λ almindeligvis giver recipienterne en meget tydelig smag og lugt, fjernes i alt væsentligt fuldstændigt ved den aktiverede kulstofadsorption ifølge opfindelsen, skønt de i alt væsentligt ikke påvirkes ved konventionel biologisk behandling. Medens den ubehandlede spildevandsstrøm normalt forbehandles indledningsvis for at fjerne suspenderede faste stoffer og olier, må det bemærkes, at det aktiverede kul forårsager en filtrering ved fysisk adsorption af de tilbageværende, suspenderede faste stoffer i spildevandet ud over at fjerne opløst.organisk materiale ved adsorption og sideløbende nedbryde forureningerne på det aktiverede kul biologisk.

Koagulerende polymerer kan anvendes i bundfældningstrinet for at øge den totale fjernelse af suspenderede faste stoffer og olier. Normalt indeholder det ubehandlede spildevand, som skal renses, f.eks. fra et olieraffinaderi, væsentlige mængder olie og andre suspenderede faste stoffer. Disse suspenderede, små oliedråber og faste stoffer kan med fordel fjernes i den primære bundfældningszone ved hjælp af koagulanter. Ud over anvendelse af såvel organiske som uorganiske koa-gulanter, som vides at være egnede til at øge den totale fjernelse af suspenderede faste stoffer og olier, kan andre teknikker, såsom flotation under anvendelse af opløst luft, klaring ved kontakt med faste stoffer og filtreringsteknikker ved hjælp af to eller flere medier ligeledes være nyttige til at skille de suspenderede faste stoffer og olier fra det ubehandlede spildevand. Medens alle disse teknikker kan anvendes ved udøvelse af opfindelsen, har man overraskende fundet, at anvendelse af aktiveret ler, specielt i forbindelse med filtrering ved hjælp af to medier som en afsluttende forbehandlingsproceB er en effektiv forbehandlingsmetode for det omtalte kuladsorptionssystem. Brugen af opløselige, uorganiske koagulanter såsom alun med en polyelektrolyt i forbindelse med flotation under anvendelse af opløst luft fører ofte i løbet af et stykke tid til forurening af lejet af aktiveret kul. Dette antages at skyldes, at de opløste aluminiumsforbindelser, der er tilbage i udløbsstrømmen, udfælder på det aktiverede kul, hvilket fænomen forårsager alvorlige tilstopningsproblemer, når spildevandet ledes enten op eller ned gennem lejet af aktiveret kul, og hvilket fænomen også i væsentlig grad reducerer effektiviteten af det aktiverede kul med hensyn til fjernelse af organiske forureninger fra spildevandet efter termisk regenerering. Det aktiverede ler, som man overraskende har fundet, er egnet til den indledende primære behandling af det ubehandlede spildevand, og som består af et natrium montmorillonitler i forbindelse med et orga- 6 143064 nisk kationisk middel, såsom en amin eller en glycol, afværger de førnævnte tilstopningsproblemer og den permanente kulstofdeaktivering. Natrium montmorillonitleret kan aktiveres med en række kationiske midler omfattende primære, sekundære og tertiære aminer, såvel som de såkaldte ethylenaminer, såsom tetraethylen pentamin. De aktiverede ler-koagulanter, som er egnede til anvendelse i denne behandlingsform, omfatter alle sådanne lertyper, der specielt er beskrevet i U.S. patentskriftet nr. 3.487.928. En flocculerings-koaguleringsopløsning, der indeholder natrium montmorillonitler i forbindelse med et kationisk aktiveringsmiddel, tilsættes fortrinsvis til spildevandet i en mængde af størrelsesordenen fra ca. 10 - 50 ppm ler i forbindelse med 1 til 5 ppm af aktiveringsmidlet med henblik på at fremme udfældning af suspenderede olier og faste stoffer i den primære behandlingszone.

Man har endvidere opdaget, at den kritiske mængde af det oxygen, som skal tilsættes og forbruges, påvirkes af den specielle efter-skylningsteknik, der anvendes. Efterskylning kræves, når ophobning af faste stoffer forårsager en forøgelse af trykfaldet, når spildevandet ledes ned gennem lejet af aktiveret kul, eller når der optræder en særligt stor ekspansion af lejet, når spildevand ledes op gennem lejet af aktiveret kul. Når efterskylningsteknikken, som gennemføres ved enten af pumpe den forbehandlede udløbsstrøm eller den kulstofbehandlede udløbsstrøm fra spildevandsbehandlingsprocessen op gennem lejet af aktiveret kul med en hastighed fra ca. 400 til ca. 800 liter pr. minut pr. kvadratmeter, med mellemrum afbrydes for at lede en gasstrøm, såsom luft, gennem lejet af aktiveret kul med henblik på at "luftrense" det aktiverede kul, har man opdaget, at den kritiske oxygenmængde, som skal tilsættes til lejet/lejerne af aktiveret kul for at opnå de ovennævnte resultater, ligger i området fra ca. 0,05 til ca. 0,12 kg oxygen pr. kg COD-forureninger, der er fjernet fra spildevandet. Det må antages, at nedsættelse af tilsætning og forbrug af den kritiske oxygenmængde fra ca. 0,09 kg oxygen pr. kg COD-forureninger, der er fjernet fra spildevandet, til ca. 0,05 kg oxygen pr. kg COD-forureninger, der er fjernet fra spildevandet, skyldes, at luftrensningen nedsætter tykkelsen af det biologiske slamlag på de aktiverede kulkugler effektivt, således at den mængde oxygen, der kræves til at opretholde en aerob-anaerob balance i lejet/lejerne af kul, nedsættes. Endvidere er denne reduktion af oxygenkravet også forårsaget af, at oxygen absorberes af det aktiverede kul under luftrensningen.

143064 7

Tilføring af denne kritiske mængde oxygen til lejet af aktiveret kul kan udføres ved enten at tilsætte luft, en gasstrøm, der indeholder oxygen, eller oxygen i en mængde, der er tilstrækkelig til at kontrollere den aerobe biologiske oxidation af de forureninger, som er adsorberet på kullet, og derved såvel undertrykke udviklingen af hydrogensulfid fra lejet/lejerne af aktiveret kul som minimere det aerobe biologiske slam, som nødvendigvis dannes på grund af tilsætningen af oxygen til lej et/lej erne. De ovennævnte kritiske oxygenmængder kan tilsættes direkte til lejet eller til spildevandsstrømmen, som skal føres ind i lej et/lejerne. Hvis sidstnævnte metode anvendes, kan den oxygen-holdige gas bobles ind i spildevandet ved indløbet til lej et/lej erne, således at oxygen gradvis opløses i det vand, der strømmer op gennem lej et/lejerne. Denne metode gør en kontrolleret mængde oxygen tilgængelig for alle dele af lejet, toppen inkluderet, hvor biologisk slam kan være til stede. Den kapacitet af det aktiverede kul, der opnåedes ved udøvelse af opfindelsen, var omtrent 3 gange den kapacitet, som kunne opnås ved ren fysisk-kemisk adsorbtion, d.v.s. 1,0 kg COD pr. kg kul mod 0,3 kg COD pr. kg kul.

Når det ubehandlede spildevand ledes gennem et leje med aktiveret kul, der jævnligt efterskylles uden luftrensning, er mængden af oxygen, som tilføres lejet, følgelig af størrelsesordenen ca. 0,09 til ca. 0,15 kg pr. kg COD-forureninger, der er fjernet fra spildevandsstrømmen. Hvis det påtænkes at luftrense kulstoffet under efterskyl-ningstrinnet, som nævnt ovenfor, er det afgørende, at den oxygenmængde, som tilføres lejet, er beliggende i området fra ca. o,05 til ca. 0,12 kg pr. kg COD-forureninger, der er fjernet fra spildevandet.

Mange forskellige typer aktiveret kul kan anvendes ved udøvelse af opfindelsen. Det aktiverede kul har fortrinsvis et stort overfladeareal, fortrinsvis i området fra ca. 300 til ca. 1200, eller bedre i området fra ca. 400 til ca. 1000 m^ pr. g. På grund af, at det foretrækkes at lede spildevandet op, d.v.s. strømning i opadgående retning gennem lejet af aktiveret kul, foretrækkes det ydermere, at det anvendte aktiverede kul har en lav gnidningsmodstand for at forhindre, at der dannes store mængder meget fine partikler ved drift med opadgående strømning under dannelse af et ekspanderet leje. Ydermere foretrækkes det også at undgå aktiveret kul, som lejrer sig til gasbobler, der er dannet i det ekspanderede leje af aktiveret kul under anvendelse af den ved opadrettet strømning kendetegnede teknik, i betragtning af, 8 143064 at sådant kul, der lejrer sig til gasbobler, transporteres ud af kontaktzonen, som udgøres af det aktiverede kulleje.

De mest foretrukne typer af aktiveret kul, som kan anvendes ved udøvelsen af opfindelsen, er sammensætninger af aktiveret, fluid koks som beskrevet i dansk pat.ans.nr. 3586/73. Disse nye sammensætninger af aktiveret, fluid koks er ejendommelige ved, at de har et overfladeareal på i det mindste 400 m pr. gram og et porevolumen på i det mindste 0,20 cnr pr. gram. Det aktiverede, fluide koks fremstilles ved at bringe fluid råoliekoks i kontakt med en gasblanding, som indeholder damp ved en temperatur på i det mindste 8l5°C i en sådan tid, at i det mindste 35 vægtprocent af kokspartiklerne omdannes til gasformige produkter, hvorved en ny aktiveret kokssammensætning dannes, som udviser virkelig gode egenskaber som absorbent.

Der skal nu gives en nærmere beskrivelse af en foretrukken udførelsesform for opfindelsen, idet der henvises til den medfølgende tegning, hvor der er vist et skematisk arbejdsdiagram over apparatur, der er egnet til anvendelse ved udøvelse af opfindelsen.

Ubehandlet industrispildevand med et COD på niveauet ca. 800 mg pr. liter og som indeholder forureninger, der kan adsorberes, såsom aromatiske, aliphatiske og fenoliske kulbrinter, o.s.v,,såvel som suspenderede olier og faste stoffer ledes gennem rørledning 1 ind i forbehandlingszone 2. I forbehandlingszonen 2 fjernes suspenderet materiale, hvormed der menes materiale, som ikke kan passere gennem et 0,45μ Millipore® filter,således at en koncentration mindre end 25 ppm på vægtbasis, fortrinsvis mindre end 15 ppm på vægtbasis, opnås. De forbehandlingsprocesser, der kan anvendes, kan være meget forskellige og omfatter, men er ikke begrænset til, følgende: flotation under anvendelse af opløst luft, sedimentation, klaring ved kontakt med faste stoffer, filtrering ved hjælp af to eller flere medier samt sandfiltrering under anvendelse af opadrettet strømning. Den foretrukne forbehandlingsproces omfatter anvendelse af en aktiveret lerkoagulant, som ovenfor beskrevet, i forbindelse med filtrering ved hjælp af to medier, hvorved suspenderet materiale reduceres til mindre end 15 ppm på vægtbasis.

Det forbehandlede spildevand ledes herefter via rørledning 3 ind i en lagertank 4, for at tilvejebringe ensartet fødning til kuladsorbtionslejerne og efterskylningsvand til filtrene og kuladsorb-tionslejerne. Derefter ledes det forbehandlede spildevand via rørledning 5 ind i bunden af de første aktiverede kulbehandlings-zoner 7 via rørledning 8. I de til aktiveret kulbehandling anvendte be- 9 14306Λ holdere 7, 9 og 11 findes et leje med aktiveret kul, fortrinsvis aktiveret, fluid koks som ovenfor beskrevet. Spildevandet ledes via rørledning 8 op gennem kontaktbeholder 7 med aktiveret kul, hvorved en ekspansion af det aktiverede kulleje forårsages. Det aktiverede kulleje har sådanne fysiske egenskaber, at adsorptionslejernes volumen ekspanderes i det mindste 10#, men ikke mere end 100# ved strømningshastigheder for spildevandet mellem 163 og 285 liter pr. minut pr. kvadratmeter af lejets tværsnitsareal.

Det er væsentligt, at de ovennævnte kritiske oxygenmængder tilsættes til kontaktzonerne 7, 9 og 11 med aktiveret kul. Dette kan gennemføres ved forskellige fremgangsmåder, hvilke fremgangsmåder omfatter, men ikke er begrænset til, følgende: injektion af luft, oxygen-beriget luft eller oxygen i rørledning 8, injektion af luft, oxygen-be-riget luft eller oxygen i kontaktzone 7 med aktiveret kul og/eller injektion af luft, oxygen-beriget luft eller oxygen i det fri rum over kontaktzone 7 med aktiveret kul. Den foretrukne teknik består i at tilføre luft, oxygen-beriget luft eller oxygen gennem rørledning 13 ind i det spildevand, som føres gennem rørledningerne 8, 10 eller 12, for at opnå maksimal udnyttelse af den oxygenholdige gas, at minimere omkostninger for materiel til tilføring af den oxygenholdige gas og at opnå tilfredsstillende fordeling af oxygen over kulkontaktzonerne 7, 9 og 11.

Økonomisk drift af behandlingsprocessen med aktiveret kul kræver ofte, at kulstoffet kontaktes trinvis med spildevandet. Udøvelse af opfindelsen omfatter drift af kulkontaktområderne eller -lejerne under anvendelse af et ved opadrettet strømning fremkommet ekspanderet leje som ovenfor beskrevet, hvorhos kritiske oxygenmængder tilsættes til hver af kontaktzonerne 7, 9 og 11 med en hastighed, der svarer til den hastighed, hvormed COD fjernes i hver af de serieforbundne kontaktzoner. P.eks. tilsættes og forbruges ca. 45 ppm oxygen i kuladsorbtionslejet 7, hvor spildevandets COD nedsættes fra 800 til 300. Den delvis behandlede udgangsstrøm, som har en COD-koncentration på ca. 300, fjernes fra kul-kontaktbeholderen 7 via rørledning 10 og føres til bunden af kulkontakt-beholder 9 via rørledning 10. En tilstrækkelig mængde oxygen føres derefter via rørledning 13 ind i rørledning 10, således at 18 ppm oxygen forbruges i kulstofadsorbtionslejet 9» medens COD-koncentrationen af spildevandet nedsættes fra 300 til ca. 100. Derefter ledes udgangsstrømmen fra beholder 9 til kulkontaktbeholder 11 via rørledning 12, hvori 143064 ίο ca. 9 ppm oxygen indføres via rørledning 13, medens det resterende COD i spildevandet fjernes i kulkontaktbeholder 11. Udgangsstrømmen af hehandlet spildevand fjernes fra kontaktzonen 11 af aktiveret kul via rørledning 14. I alle de tre aktiverede kullejer 7, 9 og 11 blev den til lejet tilsatte mængde oxygen holdt på 0,09 kg oxygen forbrugt pr. kg COD-forureninger, som blev fjernet fra det spildevand, der blev behandlet i hvert leje af aktiveret kul. Strømningen af industrielt spildevand mellem serieforbundne kontaktbeholdere kan enten gennemføres ved at anvende pumper eller ved at indrette kontaktzonerne, således at strømning under anvendelse af tryngdekraften mellem trinnene gøres mulig. Trykket i lejet/lejerne holdes i området fra ca. 100 til ca. 310 kPa abs., og fortrinsvis omkring atmosfæretryk. Bestemmelse af det økonomisk mest fordelagtige antal kulbehandlingstrin er indlysende for en fagmand på området spildevandsbehandling med aktiveret kul.

Med mellemrum bevirker opbygning af biologisk slam på det aktiverede kul, at der optræder for kraftig ekspansion af det aktiverede kulleje. En efterskylningsteknik anvendes for delvis at fjerne det slam, der lejrer sig til kulstofkornene, ved at lede fra ca. 400 til ca. 800 liter pr. minut pr. kvadratmeter af udgangsstrømmen fra forbehandlingen gennem rørledning 15, som er markeret med en stiplet linie, op gennem kontaktbeholderne 7, 9 og 11. Det foretrækkes at afbryde gennemledningen af denne forbehandlede udgangsstrøm med mellemrum ved via rørledning 16 at lede en oxygenholdig gasstrøm såsom luft op gennem det aktiverede kulleje/kullejerne med henblik på at rense kornene af aktiveret kul og formindske tykkelsen af det biologiske slamlag, som ophobes på det aktiverede kul. Almindeligvis efterskylles hver absorbtionssøjle med kul ca. hver anden dag, hvorhos den til ef-terskylningen nødvendige tid er fra ca. \ til ca. 1 time. Efterskylnin-gen afbrydes typisk omkring 3 eller 4 gange for at luftrense det aktiverede kul, fortrinsvis under tryk, ved i en periode på fra ca. 10 til ca. 30 sekunder at lede luft op gennem kullejet.

I de følgende eksempler 1-5 blev raffinaderispildevand med et COD-forureningsniveau i området fra ca. 400 til 1500 mg pr. liter ledt gennem et filter bestående af to medier, f.eks. antracit og sand, hvilket filter fjerner suspenderede olier og faste stoffer, således at der fremkommer et filtrat med et COD-forureningsniveau fra 300 til 1400 mg pr. liter. Dette filtrat blev med en hastighed på 0,25 liter pr. minut kontinuert ledet gennem 12 på hinanden følgende søjler med diameteren 5 cm og højden 1,8 meter, hvor hver søjle indeholdt en fyldning 11 143064 af aktiveret kul. Strømningen af spildevandet var rettet op gennem hver vertikal søjle, og udgangsstrømmen fra toppen af hver søjle blev indført i bunden af næste søjle. Med en strømningshastighed på 0,25 liter pr. minut (eller 122 liter pr. minut pr. kvadratmeter) ekspanderede lejerne med aktiveret, granulært kul ca. 10¾ i højden. Oxygen tilførtes det aktiverede kulleje ved indføring af den oxygenholdige gasstrøm i det spildevand, der indførtes i første søjle, og ligeledes i toppen af de aktiverede kullejer i 2., 4., 6., 8. og 10. søjle. Bestemmelser af opløst oxygen blev foretaget på det vand, der strømmede ud fra hver søjle, og bestemmelse af den totale mængde organisk carbon blev foretaget ved toppen af hver anden søjle, startende med 2. søjle. COD-bestemmelser blev foretaget på udgangsstrømmen fra sidste søjle.

Den i hver søjle forbrugte oxygenmængde varieredes ved at berige den luft, der indførtes i søjlerne 2, .4, 6, 8 og 10, med oxygen.

Eksempel 1 I eksempel 1 blev luft indført i søjlerne som ovenfor beskrevet, uberiget og ved 1 atmosfære. I alle fem søjler, d.v.s. søjlerne 2, 4, 6, 8 og 10 var den totale mængde oxygen, som blev tilsat til spildevandet og forbrugt, således 35 mg pr. liter. Udgangsstrømmen fra sidste søjle viste en fjernelse af COD, som til stadighed lå på ca. 90% i en periode på 2 uger, hvor disse betingelser blev opretholdt. Under denne periode på 2 uger var dannelsen af biologisk slam lav, uden besværlig akkumulering i nogen af kolonnerne. Efterskylning krævedes kun ca. 1 gang hver fjerde dag. Efter en uges drift konstateredes tilstedeværelse af hydrogensulfid såvel ved lugt og kemisk analyse af udgangsstrømmen fra toppen af den forreste søjle og bestemtes til at ligge i området fra ca. 20 til ca. 50 ppm hydrogensulfid. Efter 2 ugers drift blev hydrogensulfid ligeledes bestemt i udgangsstrømmen fra sidste søjle i en mængde i området fra ca. 2 ppm.

Eksempel 2 I eksempel 2 blev oxygen tilsat til lejet med aktiveret kul på samme måde som beskrevet i eksempel 1, med undtagelse af, at luften blev beriget til et indhold af oxygen på 60¾, og trykket i søj U3064 12 lerne blev Øget til 207 kPa overtryk, hvilket medførte en koncentration af opløst oxygen på ca. 40 ppm på de steder, hvor det indførtes i spildevandet. Fjernelsen af GOD, som påvistes ved bestemmelser på udgangsstrømmen fra sidste søjle, var i størrelsesordenen ca. 90% over den periode på 2 uger, hvor dette forsøg løb. Dannelsen af slam øgedes kraftigt, hvilket nødvendiggjorde hyppigere efterskylning for at undgå for stor forurening og ekspansion af lejet. Tilstedeværelse af hydrogensulfid kunne imidlertid hverken bestemmes ved lugt eller kemisk analyse på de forreste søjler eller udgangsstrømmen fra den sidste søjle under forsøget.

Eksempel 3 I eksempel 3 blev oxygen tilført på samme måde som beskrevet i eksemplerne 1 og 2. Koncentrationen af tilført oxygen blev imidlertid nedsat til 35% ved 138 kPa overtryk, så at koncentrationen af opløst oxygen på indføringsstederne var ca. 12 ppm, hvorved den totalt forbrugte oxygenmængde blev ca. 50 ppm. Fjernelsen af COD holdt sig på 90%-niveauet over den syvdages periode, hvor dette forsøg løb. Ydermere påvistes der ikke hydrogensulfid, hverken i de forreste søjler eller i udgangsstrømmen fra sidste søjle. Hertil kommer, at det i løbet af denne syvdages periode dannede rumfang biologisk slam blev nedsat betydeligt. Der benyttedes luftrensning af kullejet under efter-skylningen for under denne cyklus delvis at fjerne det slam, der hæftede til kulstofkornene.

Eksempel 4 I eksempel 4 blev oxygen indført i systemet på samme måde som beskrevet i eksemplerne 1-3, idet uberiget luft ved et tryk på 1 atmosfære blev indført i systemet, således at den totale mængde oxygen, der tilsattes til vandet og forbrugtes, i alle søjlerne var ca. 35 mg pr. liter. Under den treugers periode, hvor dette forsøg løb, var fjernelsen af COD i middel ca. 75$. Dannelsen af biologisk slam var lav, og efterskylning var kun nødvendig ca. hver sjette dag i denne periode. Udviklingen af hydrogensulfid var imidlertid ukontrolleret og var utilfredsstillende i betragtning af, at der påvistes hydrogensulfid i udgangsstrømmen i koncentrationer af størrelsesordenen fra ca. 4 til 50 ppm efter tre ugers drift.

14 3 O 6 Λ 13

Eksempel 5 I eksempel 5 blev oxygen igen indført i alt væsentligt på samme måde som beskrevet i de foregående eksempler 1 til 4, idet oxygen blev indført som uberiget luft ved et svagt forøget tryk, således at det spildevand, der førtes gennem kulstofsøj lerne, oxygeneredes. COD-fjernelsen var under dette forsøg i middel ca. 90%. Efterskylning udførtes ca. hver anden dag og omfattede luftrensningsteknikken. Under dette forsøg var dannelsen af biologisk slam ikke voldsom, og der var intet bemærkelsesværdigt indhold af hydrogensulfid i de forreste søjler eller i udgangsstrømmen fra den sidste søjle.

Eksempel 6 I eksempel 6 anvendtes aktiveret, fluid koks som ovenfor beskrevet som det aktiverede kulmateriale. Det raffinaderispildevand, som blev behandlet, havde en CQD-koncentration på i middel 700 mg. pr. liter. Spildevandet blev med en hastighed på ca. 61 liter pr. minut pr. kvadratmeter ledt kontinuert gennem seks på hinanden følgende kolonner med diameteren 5 cm og med lejer bestående af aktiveret, fluid koks, som havde højden 60 cm, efter at materialet havde sat sig. Der indførtes oxygen i systemet ved at indføre den oxygenholdige gasstrøm i spildevandet på samme måde som beskrevet ovenfor i eksempel 1. Der anvendtes luft til oxygenering af spildevandet på samme måde som beskrevet i de tidligere eksempler, idet spildevandet blev mættet med oxygen i ligevægt med luft ved et tryk, som varierede fra atmosfæretryk til 207 kPa overtryk på den måde, der svarede til den for kommercielt aktiveret kul beskrevne i eksempel 1. I middel tilsattes pr. liter 50 mg oxygen til spildevandet og blev i alle søjlerne forbrugt i de fire uger, som dette forsøg varede. Fjernelsen af COD ved hjælp af dette system var i middel ca. 80$. Der anvendtes luftrensningsteknik under efterskylningsoperationen for delvis at fjerne den biologiske vækst, som akkumuleredes på det aktiverede, fluide koks. I de fire uger, som dette forsøg forløb over, var der intet tegn på udvikling af hydrogensulfid i udløbsstrømmen fra sidste søjle på noget tidspunkt under forsøget. Endvidere lå den af det biologiske slam frembragte modstand indenfor acceptable grænser, da der ikke forekom overvælden- 14

14306A

de voldsom akkumulation i lejet/lejerne.

En oversigt over de driftsbetingelser, der anvendtes i de ovenfor beskrevne eksempler,samt over totalvirkningerne er angivet i nedenstående Tabel 1.

15 143064

-p O

ep o o σ\ ko 3 vo in o ed cd cd cd |J in · 1-3 1-3 >~3 ko i-1 ·Ρ o <m o ir\ cm aj in ft cr\ -=t- i—i cd cd cd cd £ J ΚΊ *1-3 h) ^ h)

SP

CD

rP

ft

S

CD

m -p °o ,¾ <M O in ·Γ-3 -Γ-3 -t-3 <D 33- ft m m C3 Φ φ cd Φ [-3 ·=Γ * 25 l"P 25 β O ep

U CM

(D O

+3 I O

cd k\ ^¾. o o co +3 in m m o cd cd cd cd rH mco · h> h> h> m

(D

H β

CM

J bC O

Μ O I b- rn CM^OOin-r-3 *P> ·ρ>

<0 £ OOrHiHCDCdCDCD

£h (D M3 C iP · £5 *”D 1¾ S

CQ »-1 0 M C •H

-p +3 in φ ep O in 00 -r-J *r-D '1-3 η H ft H m O Φ CD Cd 03

m PI -=r .2 2 i-3 S

43 ep

•H

β T3 I c β Q3 ft ° 03 Ό 8J Ή

> C 43 -P

o cd m ^ &0

43 43 Ό ft C

43 03 -P i—I TZJ *H

bfl β cd P o g •p β <h ^ CQ 43 03 S Pi ^

β 03 ·ι-3 O bQ S *H

Φ CO C 43 0-1 G -P ^ > > cd G Cd bO ·Η 10 Η rp O · bOCPedQC^Oe-1^®®1

β CQ -ip rP O βΓ"Ι G Ρ*ί β -P

C hD en .H O c ·Η ·Η 43 Η O

β 43 Η β > β Φ 43

r-ι ·ρρ μ >)“ ·ΰ φ A

Φ βΟ cu.M-yCSOcdbO

ft 4300^ CQ Φ Τ3 β 43 ·Η 0 Oh cm β β ί-ι ft -Ρ Φ ft Η rP Ο 03 43 0η Φ 03 CQ rp ^ ’— 43 0-4 i—I bO C3 β χ Φ bObObO'PP5 ft-H ° 3 Μ (D g Β X ω Η 03 Ό < Ο

Claims (2)

16 163064 Som det ses af resultaterne i Tabel 1, er den forbrugte oxygenmængde pr. kg fjernet COD kritisk i henseende til at kontrollere den aerobe biologiske oxidation af de på det aktiverede kul adsor-berede kontaminanter for således at forhindre en for voldsom slamproduktion, der vil bevirke tilstopning af lejet, og på samme tid undertrykke udviklingen af hydrogensulfid. Når luftrensning under efter-skylningen ikke anvendes, viser forsøgene 1 og 2 tydeligt, at det er væsentligt at holde mængden af tilført oxygen til lejerne på et niveau fra ea. 0,09 til ca. 0,15 kg oxygen pr. kg COD fjernet, for såvel at undertrykke udvikling af hydrogensulfid fra lejet som at minimere dannelsen af biologisk slam på det aktiverede kulmateriale. Yderligere kan det ses, at når luftrensning anvendes i efterskylningsteknikken, som f.eks. i forsøgene 3, 5 og 6, kan mindre mængder oxygen anvendes, d.v.s. 0,05 til ca. 0,12 kg forbrugt oxygen pr. kg fjernet COD, og fortrinsvis i området fra ca. 0,08 til ca. 0,12 kg oxygen pr. kg COD fjernet for at opnå fordelene ved opfindelsen. Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til fjernelse af suspenderede og opløste organiske forureninger fra industrispildevand, hvorved spildevandet forbehandles for at fjerne suspenderede forureninger derfra og derefter ledes gennem et lag af aktiveret kul for at fjerne opløste organiske forureninger, idet gennemledningen gennem laget af aktiveret kul, hvis det findes ønskeligt, periodevis afbrydes af efterskylnin-ger af kullaget ved at lede vand op gennem laget med tilstrækkelig stor hastighed til at formindske den mængde biologisk vækst, der er akkumuleret på det aktive kul, kendetegnet ved, at spildevandet ledes gennem laget af aktiveret kul sammen med oxygen i en sådan mængde, at der opnås en kontrolleret aerob biologisk oxidation af de forureninger, der er adsorberet på det aktiverede kul, hvorhos denne oxygenmængde er 0,09-0,15 kg pr. kg COD-forureninger fjernet fra spildevandet, med mindre laget af aktiveret kul i forbindelse med efterskylningerne behandles med en oxygenholdig gasstrøm, i hvilket tilfælde den sammen med spildevandet gennemledte mængde oxygen er 0,05-0,12 kg pr. kg COD-forureninger fjernet fra spildevandet.