DK147971B - Anlaeg til anaerob rensning af spildevand - Google Patents

Description

i o 147971

Opfindelsen angår et anlæg til anaerob rensning af spildevand, med en reaktionstank, der har en reaktionszone og mindst ét kammer til eftersedimentering og adskillelse af slam og væske anbragt oven på reaktionszonen, tilførselsor-5 ganer for tilførsel af spildevandet til reaktionszonen, adskillelsesorganer til adskillelse af gassen fra slammet og væsken, en tilførselsåbning for tilførsel af slam-væske-blan-dingen fra tankens reaktionszone til eftersedimenterings-kammeret, og en længere nede placeret, fra kammeret til reak-10 tionszonen førende udløbsåbning, hvorved det ved sedimentering i eftersedimenteringskammeret adskilte slam føres tilbage til reaktionszonen.

Ved et fra svejtsisk patentskrift nr. 340.198 kendt anlæg af denne art er reaktionszonen foroven helt lukket 15 af eftersedimenteringskammerets bund, og blandingen af slam og vand føres udvendigt igennem en ledning opefter fra reaktionszonen til eftersedimenteringskammeret, idet denne strømning foregår under indflydelse af tilførselen af væske, som skal behandles, til reaktionszonens nederste del, og bortled-20 ningen af renset vand over et overløb ved eftersedimenteringskammerets øverste del. Gassen fraskilles i reaktionszonens øverste del, og samles og bortledes separat, så at den holdes borte fra eftersedimenteringskammeret. Dette kammers bund har kun en ringe hældning, og derpå aflejret slam føres ved 25 hjælp af en rakel til en centralt i bunden anbragt udløbsåbning, igennem hvilken det kan bevæge sig nedefter ind i reaktionszoneni igennem en kontinuerligt arbejdende sluse, som tillader en gradvis passage af slam, men i alt væsentlige ingen passage af vand. Dette betyder, at der næppe fo-30 regår nogen cirkulation af væske igennem eftersedimenteringskammeret.

Fra dette anlæg adskiller anlægget ifølge opfindelsen sig ved, at reaktionszonens væskerum er ført opefter langs eftersedimenteringskammeret over et stykke, som i det 35 mindste svarer til højdeafstanden mellem tilførselsåbningen til eftersedimenteringskammeret og den længere nede placerede udløbsåbning fra kammeret, på en sådan måde, at opad- o 2 147971 strømmende gasser i nævnte opefter første del af reaktionszonen medbringer væske og slam opefter til tilførselsåbningen, at der både ved tilførselsåbningen og ved udløbsåbningen findes gasopfangende organer til at hindre gasser i at trænge 5 ind i eftersedimenteringskammeret og at kammerets udløbsåbning er udformet for nem nedadgående passage både af slam og af vand fra eftersedimenteringskammeret tilbage til reaktionszonen.

Herved tilvejebringes en kraftig cirkulation af 10 væske igennem eftersedimenteringskammeret uden anvendelse af ekstra energi udefra, men ved udnyttelse af den i reaktionszonen udviklede gas, hvorved der opnås en bedre indbyrdes styring af opholdstiderne i de forskellige zoner, en højere rensningsgrad, og en i alt forbedret effektivitet.

15 Underkravene angiver udførelsesformer for anlæg get, som er ejendommelige ved hensigtsmass sige foranstaltninger til sikker styring af de for opfindelsen ejendommelige bevægelser af medierne i forhold til hinanden. Specielt skal anføres, at gasserne fra det i krav 3 omhandlede opfang-20 ningskammer kan fjernes med et kontrollabelt overtryk, at krav 4 omhandler hensigtsmæssige foranstaltninger til opfang-ning af skum under anlæggets arbejde, og at der ved det i krav 7 angivne opnås, at højden af reaktionszonens tilførselsåbning kan varieres på nem kontrollerbar måde.

25 Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forkla ret under henvisning til tegningen, som skematisk viser udførelsesformer for anlægget ifølge opfindelsen, idet fig. 1 i radialt snit viser et cylindrisk anlæg, fig. 2 i skrå afbildning et reaktangulært anlæg, og 30 fig. 3 et længdesnit gennem en anden rektangulær udførelsesform for anlægget med en afløbskanal anbragt mellem to kamre af en eftersedimenteringscelle.

I figurerne er 1 en reaktionszone, 2 et eftersedimen-teringskammers væg, 3 ledninger, som danner eftersedimente-35 ringskammerets indløbsåbninger, 4 en zone til opsamling af . skum, 5 et skot under indløbsåbninger, 6 et skot under udløbs åbninger, 7 en gaspassage, 8 et udløbsdræn, 9 en gasopsam-

O

147971 3 lingszone, 10 og 11 vandrette planer, mellem hvilke væskesøjlerne 12 og 13 er anbragt, 12 en væskesøjle i eftersedi-menteringskammeret med stort slamindhold og uden gasbobler, og 13 en væskesøjle uden for eftersedimenteringskammeret med 5 ringere slamindhold, men med gasbobler.

Det i fig. 1 viste eftersedimenteringskammer har form som en cirkulær tragt eller keglestub med en hældningsvinkel f.eks. på 45° og med en åbning 14 nederst. I nævnte tragt kan der eksempelvis på fire steder være tilvejebragt 10 åbninger 15, i hvilke ledninger 3, i dette eksempel cylindriske rør, er fastgjort. I fig. 1 er der også i dette tilfælde valgt en hældningsvinkel på 45°, så at rørenes akse forløber vinkelret på nævnte tragts væg. Dette er dog ikke nødvendigt for, at anordningen skal kunne fungere. De fire 15 rør 3 når ind i en central zone 4, som er åben opadtil og nedadtil.

Under hvert rør 3 findes et skot 5, der eksempelvis kan bestå af et halvcylindrisk rørstykke, og som forhindrer opadstigende gasbobler i at nå ind i rørene 3, da nævnte 20 bobler under opstigningen ledes i en retning uden for rækkevidde af åbningerne 15 ved hjælp af den af skottet dannede skærm.

Under tragtens åbning 14 findes en af to koniske dele dannet formdel 6. Af denne formdel ledes opadstigende 25 gasbobler til siden uden for rækkevidde af åbningen 14. Desuden styres recirkulationen af slammet fra zonen 2 ind i reaktionszonen på kontrolleret måde.

Reaktionszonen 1 er i retning nedefter kun vist indtil skottet 5, men denne zone strækker sig to til fire 30 m længere nedad, nemlig i det mindste over en afstand svarende til eftersedimenteringskammeret 2's højde. Ved reaktionszonens bund findes et indløb for det spildevand, som skal behandles, og som eventuelt kunne gøres til genstand for en for-rensning, og yderligere findes der et udløb til 35 tømning og rengøring af anlægget. Dette udløb kan være lukket under anlæggets normale drift.

147971 o 4

Anlægget fungerer på følgende måde:

Vand indholdende aktivt slam til anaerobisk nedbrydning ledes ind i beholderens reaktionszone, og der tilsættes kontinuerligt spildevand, som skal renses. Ved fermenterings-5 reaktionen dannes der gasbobler i væsken, og urenhederne i spildevandet nedbrydes gradvis, idet der dannes methan og noget carbondioxid og vand. Gassen fungerer som en mammutpumpe, og rundt om eftersedimenteringskammeret 2 finder en opadrettet bevægelse sted i væsken. Som følge heraf flyder 10 nævnte væske med en del af slammet gennem åbningerne 15 ind i ledningerne 3 og derfra ind i skumopsamlingszonen 4, hvor skummet flyder på væsken og kan fjernes, enten ved hjælp af mekaniske skummeorganer eller over et særskilt, ikke vist overløb eller med kemiske midler. Vand og slam synker ned i ef-15 tersedimenteringskammerets tragt, og ved tragtens nederste del dannes en stærkere slamkoncentration. Blandingen forlader cellen 2 gennem åbningen 14.

De opadstigende gasbobler strømmer ikke med væsken ind i åbningerne 15, men ledes sammen med væske rundt om det 20 skærmende skot 5, så at væsken kan nå nævnte åbning, men gas-boblerne stiger op til zonen 9, hvorfra gassen bortledes gennem gasudløbet 7 under et vist overtryk, der er tilstrækkeligt højt til at lade en del gas forblive i zonen 9 uanset det højere væskeniveau i eftersedimenteringskammeret 2.

25 Den beskrevne væske- og slamcirkulation sker hoved sagelig som følge af forskellen i vægtfylde i blandingen af vand og slam og gasboblerne i zonen mellem niveaulinierne 10 og 11, dvs. over væskesøjlen 12 inden i eftersedimente·'·' ringskammeret 2 og søjlen 13 i reaktoren uden for denne cel-30 le. Inden i eftersedimenteringskammeret indtræder der ud over nævnte cirkulationsbevægelse en opadstigende væskestrømning, hvorved væsken i skumopsamlingszonen 4 flyder nedad og deler sig i to strømningsgrene ‘i den nederste del. Dette resulterer i en nedadrettet strømning til åbningen 14 med det kon-35 centrerede slam, som fortykkes, og en opadrettet strømning omkring zonen 4 til overløbet 8, og nævnte strømning kompenseres ved tilførsel forneden i anlægget af spildevand, som skal behandles.

* o 147971 5

Den strømning, som hidrører fra overløbet 8, vil bevæge sig ind i en zone, der gradvis udvider sig i retning opefter, hvorved strømningshastigheden aftager med det resultat, at væsken på effektiv måde vil blive befriet for 5 slampartikler.

I ledningsrørene 3 kan der på teleskoplignende måde indsættes indvendige rør 16, som kan skydes ind i ledningsrørene og tilbage med det formål at variere højden af indløbsåbningerne 18 ved disses nederste ende, så at en iboende 10 naturlig cirkulation som ovenfor beskrevet kan indstilles og styres.

Fig. 2 viser en rektangulær reaktionsbeholder. I denne figur er for- og bagvæggen såvel som reaktionsbeholderens nederste del udeladt med henblik på bedre forståelse 15 af opfindelsen.

I reaktionsbeholderens nederste del findes et indløb for spildevand, som skal behandles, og denne nederste del er omtrentligt lige så høj som den viste del af anlægget.

Som vist er i denne udførelsesform skotterne 5 og 20 6, der tjener til at lede gasboblerne, udført som retliniede, skråt forløbende legemer af plademateriale, og disse skotter afskærmer derover beliggende, rektangulære åbninger 14 og 15 mod opstigende gasbobler, så at nævnte bobler ikke kan nå zonen 9 og ikke kan stige op inden i åbningerne 14 og 15.

25 Et andet skot 19 danner en adskilllelse mellem overfladen af skumopsamlingszonen 4 og overfladen af den celle, hvorfra det rensede spildevand fjernes via overløbsrenden 8.

Lodret indstillelige skotter 20 og 21 benyttes til styring · af tilførselen til eftersedimenteringskammeret og udstrøm-30 ningen fra reaktionszonen gennem åbningen 15.

Fig. 3 viser to ved siden af hinanden anbragte eftersedimenteringskamre, der enten kan have cirkulær eller rektangulær tværsnitsform. Ved ydersiderne findes der lodret forløbende ledningsrør 3 og i det midterste område en fælles 35 ledning 3 for begge eftersedimenteringskamre. I øvrigt svarer dette anlæg i princippet i det væsentlige til de i fig.

1 og 2 viste.

O

147971 6

Ud over disse udførelsesformer kan der konstrueres andre, hvor samme arbejdsprincip som ovenfor omtalt anvendes, idet dette arbejdsprincip kan benyttes generalt i forskellige slags konstruktioner af eftersedimenteringsanlæg.

5 Nedenstående eksempel beskrives til nærmere for ståelse af en særlig udførelsesform for et sådant anlæg ifølge opfindelsen.

Eksempel 10 I en cylindrisk reaktionsbeholder med et rumindhold 3 på 6 m har man installeret en eftersedimenteringsanordning som den i fig. 1 viste. Afstanden mellem de to vandrette planer 10 og 11, som forårsagede den med slameftersedimenterings-anordningen opnåede virkning, var 25 cm. Til denne reaktor 15 blev der ved beholderens sump tilført spildevand med slamind- 3 hold med en strømningshastighed af 1 m /t. Det kemiske oxy- 3 genbehov (C.O.D.) for det tilførte fluidum var 3000 g pr. m .

Den periode, i hvilken spildevandet forblev i anlægget, var på 4 timer.

20 Indledningsvis var der til reaktoren som podnings materiale tilført et slam hidrørende fra en slamfermenteringsbeholder i et kommunalt renseanlæg for spildevand. Efter et kort tilpasningstidsrum androg den udviklede gasmængde 1 m /t, og den havde et methan- eller naturgasindhold på ca. 90 26 rumfangsprocent.

Tilvæksten eller forøgelsen af slam var ganske ringe, hvad der er et iboende træk ved anaerobisk nedbrydning.

Det syntes at være praktisk muligt at udskille slammet fra strømningen på en så effektiv måde, at der kunne opretholdes 30 en koncentration på 35-40 g organisk slammateriale pr. liter fluidum i reaktoren.

Der indtraf ingen forstyrrelser under kontinuerlig drift, og effektiviteten er bevist af den kendsgerning, at der ved 4 timers varighed af væskens ophold i anlægget blev kon-35 stateret en opholdstid for slammateriale på 25 dage.

o 147971 7

Der er således på særdeles økonomisk måde opnået en rensning af spildevand ved hjælp af et anlæg ifølge opfindelsen, mens der er genvundet methan, der kunne anvendes som energikilde.

5 Det rensede vand viste egenskaber svarende til milieu myndighedernes krav.

10 15 20 25 30 35

Claims (8)

1. Anlæg til anaerob rensning af spildevand, med en reaktionstank, der har en reaktionszone (1) og mindst ét kammer (2) til eftersedimentering og adskillelse af slam og væs-5 ke anbragt oven på reaktionszonen, tilføreselsorganer for tilførsel af spildevandet til reaktionszonen, adskillelsesor- . ganer (5, 6 og 9) til adskillelse af gassen fra slammet og væsken, en tilførselsåbning (15) for tilførsel af slam-væske--blandingen fra tankens reaktionszone til eftersedimenterings-10 kammeret, og en længere nede placeret, fra kammeret til reaktionszonen førende udløbsåbning (14), hvorved det ved sedimentering i eftersedimenteringskammeret adskilte slam føres tilbage til reaktionszonen, kendetegnet ved, at reaktionszonens (1) væskerum er ført opefter langs efter-15 sedimenteringskammeret (2) over et stykke, som i det mindste svarer til højdeafstanden mellem tilførselsåbningen (15) til eftersedimenteringskammeret (2) og den længere nede placerede udløbsåbning (14) fra kammeret, på en sådan måde, at opadstrømmende gasser i nævnte opefter første del 20 af reakitionszonen (1) medbringes væske og slam opefter til tilførselsåbningen (15), at der både ved tilførselsåbningen (15) og ved udløbsåbningen (14) findes gasopfangende organer (5 og 6) til at hindre gasser i at trænge ind i eftersedimenteringskammeret (2), og at kammerets udløbsåbning (14) er ud-25 formet for nem nedadgående passage både af slam og af vand fra eftersedimenteringskammeret (2) tilbage til reaktionszonen (1) .

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tilførselsåbningen (15) til eftersedimenteringskammeret 30 (2) er placeret over et ledende skot (5), som er indrettet til at styre de opadstigende gasser sideværts fra nævnte tilførselsåbnings (25) vandrette projektion og ind i et op-fangningskammer (9) for nævnte gasser, mens væsken med slam bringes til at flyde omkring skottet (5) ind i tilførsels-35 åbningen (15).

3. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der foroven ved skottet (5) er anbragt en lodret kanal, og at en i det væsentlige lodret væg af denne ved sin overkant ender i et overløb til eftersedimenteringskammeret (2), 147971 O hvilken væg sammen med eftersedimenteringskammerets væg og under overløbet afgrænser et opfangningskammer (9) for gasserne, hvilket opfangningskammer (9) er forbundet med et udløb (7) for gas, der står under noget overtryk.

4. Anlæg ifølge ét eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at udløbsåbningen (14) i efter-sedimenteringskammerets (2) sump er placeret over et skråt eller vandret, i reaktionszonen anbragt skot (6) eller en tilsvarende formdel, der er indrettet til at forhindre de 10 opadstigende gasbobler i at nå udløbsåbningen (14).

5. Anlæg ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at eftersedimenteringskammeret (2), som udvider sig opefter, ved den øverste del af sin inderside har et kammer (4) til opsamling af skum, hvilket kammer (4) er åbent 15 ved sin underside og er afgrænset af en opragende kant, i hvilken ét eller flere rør (3) udmunder, som fra eftersedimenteringskammeret (2) væg strækker sig skråt opad indtil den opragende kant, hvorved der dannes tilførselsåbninger, som er bestemt til at lede blandingen af slam og vand ind i efterse-20 - dimenteringskammeret (2).

6. Anlæg ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at det har indstillelige organer (20 og 21) til at variere højden af tilførselsåbningen til eftersedimenteringskammeret (2) for blandingen af slam og vand, som i 25 det væsentlige befries for gas’ og ledes ind i eftersedimente-ringkammeret (2).

7. Anlæg ifølge krav 6, kendetegnet ved, at en eller flere ledninger er teleskopisk bevægelige.i længderetningen for at variere højden af reaktionzonens 30 tilførselsåbning til eftersedimenteringskammeret ved enden af nævnte ledning, som rager ind i reaktionszonen (1).

8. Anlæg ifølge krav 5 og 7, kendetegnet ved, at de teleskopisk bevægelige ledninger er indskudt i faste ledninger, som strækker sig fra eftersedimenterings- 35 kammerets (1) væg til den opragende kant af kammeret (4) til indfangning af skum.