DK153224B - Fremgangsmaade til oxidativ biologisk rensning af spildevand - Google Patents

Description

, I

DK 153224B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til oxidativ biologisk rensning af spildevand/ som hidrører fra husholdning eller især fra industri, hvilken fremgangsmåde er anvendelig ved en fra 5 til 8 va-5 rierende pH-værdi i oxidationsrummet, og ved hvilken man sender spildevandet opad gennem et oxidationsrum, der indeholder slam fæstnet til en uopløselig bærer (f.eks. sand), idet man fuldstændigt og kontinuerligt skiller det rensede spildevand, der forlader oxidations-10 rummet, fra slammet og recirkulerer det fraskilte slam til oxidationsrummet.

Selv om den ikke omfatter fæstnelse af aerobt aktiveret slam til uopløselige bærerpartikler, er en fremgangsmåde, som er forbundet med i det væsentlige 15 konstant slamkoncentration i oxidatiansrummet og med fuldstændig recirkulering af fraskilt slam til oxidationsrummet, i det væsentlige kendt fra britisk patentskrift nr. 1.341.107.

Ifølge dette patentskrift indføres spildevand fra industri-20 er, der forarbejder landbrugsprodukter, eller fra fødevareindustrier, d.v.s. stærkt forurenet spildevand med et COD (Chemical Oxygen Demand = kemisk iltforbrug), der tilmed kan andrage mere end 3 16 kg/m , med konstant hastighed i et oxidationsrum, hvori der holdes en temperatur mellem 12 og 40°C, og 25 hvori vandet holdes i turbulent bevægelse ved injektion af luft i en mængde på 0,2-2 m /m vand pr. minut, således at de faste stoffer og det aerobt aktiverede slam fordeles homogent i spildevandet. Med en luftstrømningshastighed i oxidationsrummet mellem de anførte grænser 30 og med fuldstændig recirkulering af ikke-fæstnet aerobt aktiveret slam, der er skilt fra det rensede spildevand ved centrifugering, filtrering eller afsætning, og ved en rumbelastning pr. dag mellem de anførte grænser, opnås der således stabile betingelser med 35 en forholdsvis høj, i det væsentlige konstant slamkoncentration i oxidationsrummet, under hvilke betingelser den energi, der frigøres ved oxidation af de COD-leveren-de stoffer, benyttes til opretholdelse af den aerobe

DK 153224B

2 biomasse, og der opnås en betydelig reduktion af spildevandets COD.

Eksemplet i nævnte britiske patentskrift beskri- ver rensningen af spildevand fra en sukkerfabrik, 3 5 hvilket spildevand med et COD på 5,4 kg/m med konstant 3 hastighed på 2 m /time sendes gennem en reaktor med en 3 højde på 8 m og en diameter på 1, 6 m (rumfang 16 m ), hvori der opretholdes en temperatur på 20°C, og hvori der, ved hjælp af en cylinderkappe,der er anbragt kon- 10 centrisk omkring aksen ved reaktorens bund,og ved in- 3 3 jektion af luft i en mængde på 0,55 m /minut/m ikke-ekspanderet spildevand, opnås en intensiv cirkulation af spildevand.

Med en opholdstid på 4 timer i reaktoren og ved.

15 fuldstændig recirkulation af det aerobt aktiverede slam opnås en slamkoncentration i oxidationsrummet på 40 g/ liter tørstof og en COD-reduktion for spildevandet på 5 kg/m^ (92% af det oprindelige COD).

Nævnte fremgangsmåde er ganske velegnet til rens-20 ning af spildevand med væsentlig konstant COD, f.eks. spildevand fra en sukkerfabrik, for hvis vedkommende der på simpel måde kan opnås en konstant spildevands-strømningshastighed eftersom også den mængde spildevand, der produceres pr. time, er i det væsentlige kon-25 stant, men fremgangsmåden er ikke særlig praktisk.

Fraskillelse af aerobt aktiveret slam fra renset vand ved centrifugering eller filtrering kræver en stor energimængde, medens fraskillelse af slam, der er dispergeret homogent i spildevandet, ved afsætning er 30 en langsom proces, der kræver en meget stor afsætningstank.

Endvidere er spildevand med konstant COD ikke sædvanligt i praksis, og desuden varierer de mængder 35 spildevand, der er til rådighed for rensning,! almindelighed stærkt.

I princippet kan disse betydelige problemer, der opstår i praksis ved fraskillelse og recirkulering af ikke-fæstnet biomasse, omgås i det mindste i nogen grad 3

DK 153224B

ved anvendelse af såkaldte fluid-bed reaktorer, hvori mikroorganismerne vokser og formerer sig, medens de fæstner sig til uopløselige bærerpartikler af passende dimensioner.

5 Et eksempel på anvendelse af dette alternativ, også vedrørende oxidativ biologisk behandling af spildevand, er givet med fremgangsmåden ifølge US-patent-skrift nr. 4.009.099, der omhandler nitrifikation af ammoniakholdigt spildevand, hvilken fremgangsmåde i 10 teknologisk henseende ret meget ligner fremgangsmåden ifølge US-patentskrift nr. 4.009.098, der beskriver biologisk aerob fjernelse af COD.

En anden anvendelse af fluid-bed metoden vedrørende anvendelsen af biologisk overgroede uopløselige 15 bærerpartikler er kendt fra US-patentskrift nr.

4.032.407, der ikke angår en fremgangsmåde til aerob biologisk rensning af spildevand, men konstruktionen af en konisk reaktor til forskellige katalyserede biologiske omdannelser, hvori det er muligt, når det er nødven-20 digt, at skabe meget høje strømningshastigheder til afslidning in situ af i alt for høj grad overgroede partikler ved hjælp af forskydningskræfter, som hovedsagelig udøves af den hurtige strømning af væsken.

Det har nu vist sig, at man ved fremgangsmåden 25 ifølge opfindelsen, selv når spildevandets COD varierer mellem ca. 300 g/m (husholdningsspildevand) og 20 kg/m (en værdi der kan forekomme i spildevand fra gæringsindustrien), og selv når spildevandet tilføres i varierende mængder, opnår en pålidelig spildevandsrensning med 30 en glat fraskillelse af det fæstnede aerobt aktiverede slam fra det rensede vand. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at man renser spildevand med stærkt variabelt COD ved hjælp af aktiveret slam, idet spildevandet ledes gennem oxidationsrummet med en 35 sådan hastighed, at der ved anvendelse af en opholdstid i området fra 0,3 til 20 timer opnås rumbelastninger af COD på 4-50 kg/m pr. dag og af nitrogen på højst 2,5 kg/m pr. dag, og at man recirkulerer alt fraskilt

DK 153224B

4 aktiveret slam til oxidationsrummet.

Bærerpartiklerne med det vedhæftende aerobt aktiverede slam er så tunge, at de bundsættes hurtigt og glat; overvågning af afsætningen fra øvet personales 5 side er praktisk talt ikke nødvendig.

Der kan benyttes forskellige hensigtsmæssige udførelsesformer for fremgangsmåden ifølgé opfindelsen som angivet i krav 2-6.

Medens de afsætningstanke, der blev benyttet ved 10 fremgangsmåden ifølge britisk patentskrift nr. 1.341.107, som følge af det dispergerede slams natur måtte være så store, at de nødvendigvis måtte anbringes på eller i bunden, og medens de afsætningstanke, der antageligt er regnet med til de ovenfor nævnte fluid-bed fremgangs-15 måder ifølge de anførte tre US-patentskrifter, stadig kræver anbringelse på det samme niveau, og sådanne afsætningstanke almindeligvis må indrettet med særlige foranstaltninger (f.eks. recirkulationsledninger med pumper) til tilbageføring til oxidationsrummet af en 20 del af det ikke-fæstnede slam eller af afslidte bærerpartikler og/eller til yderligere, ekstern behandling af sikret ikke-fæstnet slam, kan dimensionerne af afsætningstanken ved anvendelse af slam på en bærer ifølge foreliggende opfindelse være så små, at tanken kan an-25 bringes på toppen af oxidationstrummet. Der opnås således en "besparelse af gulvplads', og det afsatte slam -kan desuden recirkuleres til oxidationstrummet ved tyngdekraftens hjælp.

Som bærer, hvortil slammet fæstnes, kan der be- 30 nyttes et vilkårligt kornformet materiale med en vægt- 3 fylde på mere end 1000 kg/m . Sand med en gennemsnitskornstørrelse fra 0,1 til 2 mm foretrækkes som bærer.

Sådant sand er let tilgængeligt og billigt, har gode mekaniske egenskaber (desintegrerer ikke) og en gunstig 35 vægtfylde, og aerobt aktiveret slam hæfter godt til sand.

Kornstørrelsen på 0,1 til 2 mm giver partikler dækket med aktiveret slam med optimal effektiv overflade. Partikler mindre end 0,1 mm er ikke egnede,

DK 153224B

5 fordi sådanne partikler overgroet med slam afsættes temmelig dårligt. Partikler med en diameter på mere end 2 mm har en så lille specifik overflade for vedhæftning af slam dertil, at den slamkoncentration,, der 5 kan opnås i oxidationsrummet, er utilstrækkelig.

I oxidationsrammet fremmes fordelingen caf bærerpartiklerne med det vedhæftende aerobt aktiverede slam hensigtsmæssigt, som det er kendt fra britiskgpatent-skrift nr. 1.341.107, ved injektion af luft. Det inji-10 cerede luft tilvejebringer også den oxygen, der kræves til oxidation af spildevandets COD.

Den oxidative biologiske rensning af spildevand ifølge foreliggende opfindelse kan udføres ved den temperatur, der automatisk opnås i oxidations-15 rummet. For husholdningsspildevand, der sædvanligvis har en temperatur på 10 til 2Q°C»betyder dette, at rensningen udføres ved en temperatur mellem 10 og 20°C.

I almindelighed har industrispildevand en højere temperatur, nemlig en temperatur mellem 10 og 60¾. Der-20 for sker rensningen fortrinsvis ved en temperatur mellem 10 og 60°C, især mellem 30 og 50°C, fordi mikroorganismernes aktivitet ved en sådan temperatur er optimal. En sådan temperatur opnås i almindelighed let for industrielt spildevand, da industrielt spilde-25 vand sædvanligvis er varmt og har et højt COD„ der be- 4 virker en vis stigning af temperaturen ved den aerobe rensning.

Som følge af den gode fordeling af bærerpartiklerne med det vedhæftende aerobt aktiverede slam i 30 oxidationsrummet, kan selv spildevand med stærkt varie-rende sammensætning renses uden videre; det jer ikke nødvendigt at træffe særlige forholdsregler til udjævning af variationer i COD-indhold og nitrogeniindhold eller anvende pH-korrektioner i det tilstrømmende spil-35 devand.

Selv når spildevandets pH varierer mellem 3 og 11, synes pH-værdien i oxidationsrummet at stabiliseres

DK 153224 B

6 mellem 5 og 8.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærmere i eksemplet under henvisning til tegningen, der skematisk viser et oxidationsrum i form af en lodret kolonne 5 til rensning af spildevand, der sendes gennem kolonnen i opadgående retning, ved hjælp af fæstnet aerobt aktiveret slam, idet der er anbragt en afsætningstank på toppen af oxidationsrummet, i hvilken tank det aktiverede slam, der er fæstnet til en bærer, skilles fra renset 10 spildevand og recirkuleres direkte til oxidationsrummet.

Eksempel

Dette eksempel beskriver den oxidative biologiske rensning af spildevand i en kolonne som vist på 15 tegningen.

Kolonnen 11 har en højde på 6,5 m, en diameter på 25 cm og et nyttigt rumfang på 300 liter. På toppen af kolonnen 11 findes en afsætningstank 12 med en højde på 75 cm forsynet med et overløb med udløb for 20 renset vand 13 og med et afgasningsrør 14. Ved bunden af kolonnen er der et indløb 15 for spildevand samt et luftindløb 16 forsynet med en stjerneformet fordeler. Gennem en dampledning 17 kan der indledes damp til kontrollering af temperaturen i kolonnen.

25 Kolonnen blev fyldt med 80 kg sølvsand med en partikelstørrelse på 0,1 til 0,3 mm, en vægtfylde på 2,6 g/cm og en vægtfylde i løs vægt på 1,65 g/cm .

Der blev derefter indført spildevand med et COD på 300 mg/liter i kolonnen med en hastighed på 790 li-30 ter/time (opholdstid i kolonnen 0,38 time), og gennem 3 ledning 16 blev der indført 20 Nm /time luft i kolonnen (lufthastighed beregnet på basis af tværsnittet af den tomme kolonne 11 cm/sek.).

Temperaturen af spildevandet i kolonnen blev 35 holdt ved 40°C ved indføring af damp via ledning 17, og pH-værdien blev kontrolleret til mellem 6 og 8.

Efter 1 uges forløb var sølvsandkornene overgroet med et lag af aktiveret slam (slamkoncentration

Claims (6)

10 Dette betyder, at alt omdannet COD var iforbrændt til CO2.

1. Fremgangsmåde til oxidativ biologisk rens-15 ning af spildevand, som hidrører fra husholdning eller især fra industri, hvilken fremgangsmåde er anvendelig ved en fra 5 til 8 varierende pH-værdi i oxidationsrummet, og ved hvilken man sender, spildevandet opad gennem et oxidationsrum, der indeholder 20 slam fæstnet til en uopløselig bærer (f.eks. sand), idet man fuldstændigt og kontinuerligt skiller det rensede spildevand, der forlader oxidationsrummet, fra slammet og recirkulerer det fraskilte slam til oxidationsrummet, kendetegnet ved, at man renser 25 spildevand med stærkt variabelt COD ved hjælp raf aktiverer slam, idet spildevandet ledes gennem oxidationsrummet med en sådan hastighed, at der ved anvendelse af en opholdstid i området fra 0,3 til 20 timer opnås rumbelastninger af COD på 4-50 kg/m pr. dag O 30 og af nitrogen på højst 2,5 kg/m pr. dag, og at man recirkulerer alt fraskilt aktiveret slam til oxidationsrummet.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fraskillelsen af det rensede spiilde- 35 vand fra medført aktiveret slam finder sted i en afsætningstank anbragt på toppen af oxidationsrummet.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2,!k e n -detegnet ved, at kontinuerligt anvendte røre- DK 153224B bevægelser i oxidationsruminet frembringes alene ved indføring af luft eller en anden gasformig oxygenkilde og af spildevand.

4. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de 5 foregående krav, kendetegnet ved, at rensningen udføres ved en temperatur på 10 til 60°C.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at rensningen finder sted ved en temperatur på 30 til 50°C.

6. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de foregående krav, kendetegnet ved, at spildevandet fødes til oxidationsrummet uden pH-korrektion og uden udjævning af toppene i COD- og nitrogenindhold.