DK158893B - Fremgangsmaade og anlaeg til biologisk rensning af spildevand ved aktivslammetoden - Google Patents

Description

i

DK 158893 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til biologisk rensning af spildevand ved aktiv-slammetoden, hvorved spildevandet i to behandlingszoner bringes i kontakt med mikroorganismer, idet det skiftevis føres til dén ene og den anden behandlingszone og i disse 5 zoner behandles under alternerende anoxiske og aerobe betingelser, og det behandlede spildevand føres til en klaringszone til fraskillel se af slam, hvoraf i det mindste en del recirkuleres og blandes med ubehandlet spildevand og hvilken fremgangsmåde, hvis man ønsker at fjerne phosphat yderligere omfatter en anaerob behand-10 lingszone før den alternerende anoxiske og aerobe behandling.

En kendt fremgangsmåde af denne art er beskrevet i DK patentskrift nr. 131279. Ved denne kendte fremgangsmåde kan man med et forholdsvis ringe energiforbrug opnå en effektiv fjernelse af nitrogen.

15 Nitrogenfjernelsen er baseret på en nitrifikation efterfulgt af en denitrifikation.

Nitrifikationen, som sker under aerobe betingelser, består i, at der sker en oxidation af ammoniaknitrogen til nitrat. Nitrifikationen 20 kan illustreres med følgende reaktionsskema: NH3 + C02 + 02 b3ktene^ N03 + nye bakterier.

• ••••Deni tri f i kat-ionen,' som sker under, anoxiske betingelser, består -i -25 nedbrydning af organisk stof under anvendelse af nitrationer som oxidationsmiddel. Ved denne nedbrydningsproces reduceres nitratnitrogen til fri nitrogen, som afgår i gasform.

Denitrifikationen kan illustreres med følgende reaktionsskema: 30 N03 + organisk stof ^ί®Π®^>Ν2 (gas) + nye bakterier.

Herudover sker der under aerobe betingelser en oxidation af det organiske stof, som er indeholdt i spildevandet. Denne reaktion kan 35 illustreres som følger:

Organisk stof + 02 e>C02 + H20 + nye bakterier.

Ved nitrifikation under tilstedeværelse af organisk stof vil det

DK 158893 B

2 organiske stof således blive nedbrudt, hvilket er uhensigtsmæssigt eftersom det udgør en nødvendig forudsætning for gennemførelsen af den i tri fi kati onen.

5 Som det fremgår af ovenstående, er der tale om bakterielle processer, hvor bakterierne til deres formering anvender kulstof, hvilket ved nitrifikationen leveres af CO^ og ved de to øvrige processer af kulstof indeholdt i råspildevandet.

10 En videreudvikling af den ovenfor beskrevne biologiske rensningmetode er beskrevet i DK patentskrift nr. 149767. Ved sidstnævnte rensningsmetode bringes spildevandet i en første behandlingszone i kontakt med mikroorganismer under anaerobe betingelser inden det underkastes skiftende anoxiske og aerobe betingelser og slammet fra 15 klaringstanken recirkuleres til den første behandlingszone.

Ved denne behandlingsmetode opnås udover en effektiv nitrogenfjernelse en god phosphorfjernel se.

20 Phosphorfjernélsen skyldes indvirkning af to bakterietyper, nemlig (a) phosphorakkumulerende bakterier og (b) ikke-phosphprakkumulerende bakterier.

25 Under den anaerobe behandling af spildevandet optager de phosphorakkumulerende bakterier, som indeholder akkumuleret polyphosphat, lavmolekylært opløst organisk stof, som oplagres i form af f.eks. polyhydroxybutyrat (PHB), idet det relativt energirige polyphosphat anvendes som energikilde. Herved dannes 30 orthophosphationer, som frigøres til det væskeformige medium i den anaerobe behandlingszone.

Under den efterfølgende aerobe behandling af spildevandet sker der en oxidation af akkumuleret og hydrolyseret suspenderet organisk 35 stof og den herved frigjorte energi bruges dels til mikroorganis mernes vækst og dels til at akkumulere orthophosphationer fra det væskeformige medium i de phosphatakkumulerende bakterier i form af polyphosphat. Der sker således en fjernelse af opløst phosphat fra spildevandet.

DK 158893 B

3 Fælles for de ovenfor omtalte kendte processer er, at spildevandet, som tilføres klaringstanken bør hidrøre fra en aerob behandlingszone, idet tilledning fra en anoxiske zone vil resultere i et relativt stort indhold af NH3 i afløbet fra klaringstanken.

5

Ved praktisk udøvelse af de ovenfor omtalte kendte fremgangsmåder har det, for at holde NH3-koncentrationen i det rensede spildevand på et ønsket lavt niveau, været nødvendigt at anvende et forhold mellem nitrifikations- og denitrifikationstid på ca. 1,67:1 eller 10 derover.

Ved et sådant forhold mellem nitrifikations- og denitrifikationstid indtræder en relativ kraftig variation af ammoniak- og nitratkoncentration i den aerobe behandlingszone, således som det fremgår af 15 Fig. 1, der viser variationen af ammoniak- og nitratkoncentration i den aerobe behandlingszone i et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge DK patentskrift nr. 131279 over en cyklusperiode på 240 min og af Fig. 2, der viser variationen af såvel ammoniak- som nitrat-og phosphatkoncentrationen i den aerobe behandlingszone i et anlæg 20 til udøvelse af fremgangsmåden ifølge DK patentskrift nr. 149767 over en cyklustid på 240 min.

Som det fremgår af ovenstående, vil der ved gennem!uftning af en . . behandlingszone (aerob behandling af spildevandet) med,henblik på at 25 opnå en nitrifikation sideløbende ske en oxidation af organisk stof, hvilken oxidation ikke har nogen effekt for så vidt angår selve rensningen af spildevandet for nitrogen og phosphor. Denne oxidation af organisk stof er uheldig, idet den kan medføre at spildevandets indhold af organisk stof reduceres så meget, at der ikke vil være 30 tilstrækkeligt organisk stof tilstede til gennemførelse af den efterfølgende denitrifikation.

Opfindelsen er baseret på den erkendelse, at man ved at føre spildevandet, som har været underkastet alternerende anoxiske og aerobe 35 behandlinger gennem en yderligere behandlingszone, hvori det alene behandles aerobt inden det føres til klaringszonen, kan begrænse det tidsrum, hvori der foretages en aerob behandling af spildevandet under de alternerende anoxiske og aerobe behandlinger af spildevandet i de to behandlingszoner og derved opnå en række fordele, nemlig

DK 158893 B

4 primært en bedre udnyttelse af råspildevandets kul stofindhold og en mindre variation af ammoniak- og nitratkoncentration i det rensede spildevand.

5 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er således ejendommelig ved, at spildevandet efter de alternerende anoxiske og aerobe behandlinger i de to behandlingszoner føres til en yderligere behandlingszone, hvori det alene underkastes en aerob behandling inden det indføres i klaringszpnen.

10

Som det fremgår af ovenstående er denitrifikationen den proces, hvorved den egentlige fjernelse af nitrogen finder sted, nemlig ved at nitrat omdannes til frit nitrogen (Ng) som afgår i gasform.

15 Forudsætningen for nitrogenfjernelse er at der er nitrat tilstede, hvilket kræver en forudgående nitrifikation hvorved nitrogen i den form, som det normalt forekommer i spildevandet, nemlig som opløst ammoniak (NHgj, omdannes til nitrat.

20 Hvis der etableres iltrige (aerobe) betingelser til opnåelse af en kraftig nitrifikaion (nitratdannelse) vil der som nævnt samtidig ske en kraftig oxidation af organisk stof indeholdt i spildevandet og når der som ved den foreliggende fremgangsmåde senere skal gennemføres en. denitrifikation kander· opstå den situation, -at der -mangler ;· 25 organisk stof, hvorved dannelse af fri nitrogen går i stå og nitrogenfjernelsen udebliver.

Det er derfor ikke hensigtsmæssigt, at der samtidig med at der tilføres spildevand (indeholdende organisk stof) til en behand-30 lingszone foretages en nitrifikation i samme tank.

Ved at underkaste det delvist rensede spildevand en aerob behandling efter de alternerende anoxiske og aerobe behandlinger vil der uden problemer kunne gennemgøres en nitrifikation, hvorved spildevandets 35 restindhold af organisk stof fuldt udnyttes til denitrifikationen.

Denne nitrifikation vil resultere i et forholdsvis ringe og i det væsentlige konstant indhold af ammoniak i spildevandet, et noget højere, men mere ensartet indhold af nitrat. Dette fremgår af Fig 3,

DK 158893 B

5 der viser ammoni akindholdet og Fig 4, der viser nitratindholdet som funktion af tiden i afløb fra et anlæg ifølge patent nr. 149767 og et anlæg ifølge opfindelsen.

5 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen frembyder også den fordel, at forholdet mellem nitrifikations- og denitrifikationstid kan vælges frit, hvorved denitrifikationstiden kan udgøre mere end 50% af den samlede driftstid, som den maksimalt opnåelige denitrifikationstid ved de kendte fremgangsmåder. Ved at øge denitrifikationstiden kan 10 der opnås en maksimal udnyttelse af kulstof, samtidig med at der er afløb fra en aerob behandlingszone.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen frembyder den yderligere tekniske fordel, at der ved samtidig fjernelse af nitrogen og phosphor opnås 15 en væsentlig større reduktion af phosphorindholdet i det behandlede spildevand. Dette fremgår af Fig. 5, der viser phosphorindholdet (i form af orthophoSphat), som funktion af tiden i afløbet fra et anlæg ifølge patent nr. 149767 og et anlæg ifølge opfindelsen.

20 Etablering af aerobe betingelser i den yderligere behandlingszone kan ske på i og for sig kendt måde f.eks. ved indføring af luft under tryk i spildevandet eller ved at piske luft ned i dette.

r.-Opfindelsen, angår endvidere, et anlæg til udøvelse af den oven for 25 beskrevne fremgangsmåde.

Anlægget ifølge opfindelsen omfatter mindst to behandlingstanke, som har organer til transport af spildevand mellem tankene og som er således indrettet, at der i hver tank skiftevis kan etableres aerobe 30 og anoxiske tilstande, organer til skiftevis at føre spildevand til tankene og organer til skiftevis at føre vand fra tankene til en klaringstank samt organer til at recirkulere slam fra klaringstanken til spildevandet, der indføres i en behandlingstank, hvorhos anlægget eventuelt yderligere omfatter en tank, som har organer til 35 tilledning af spildevand og organer til skiftevis at føre spildevand fra tanken til en af de to behandlingstanke og som er således indrettet, at der heri kan etableres anaerobe tilstande og det ejendommelige ved dette anlæg er, at det yderligere omfatter en tank, som dels er forbundet med de to behandlingstanke og dels med

DK 158893B

6 klaringstanken og som er således indrettet, at der i tanken kan etableres aerobe tilstande.

Et særligt foretrukket anlæg ifølge opfindelsen, som er anvendeligt 5 til fjernelse af såvel nitrogen som phosphor fra spildevand er ejendommeligt ved at det yderligere omfatter en tank, som har organer til tilledning af spildevand til tanken og organer til skriftevis at føre spildevand fra tanken til en af de to behandlingszoner og som er således indrettet, at der heri kan etableres 10 anaerobe tilstande.

Opfindelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til Fig. 6 og Fig. 7, der skematisk viser foretrukne udførelsesformer for anlægget ifølge opfindelsen.

15

De i Fig. 6 og Fig 7 viste anlæg omfatter to behandlingstanke 1 og 2 med ledninger 3 og 4 til tilledning af spildevand samt ledninger 5 og 6 til bortledning af spildevand til en yderligere tank 7. Tanken 7 står gennem en ledning 8 i forbindelse med en klaringstank 9, som 20 har en udløbsledning 11 for renset spildevand og en recirkulationsledning 12. Behandlingstankene 1 og 2 er indbyrdes forbundne gennem ledninger 13 og 14.

Det i Fig.· 6 viste anlæg omfatter desuden et samleaggregat 15, som 25 er forbundet med ledningen 3 og 4 og en tilførselsledning 16 for ubehandlet spildevand. Recirkulationsledningen 12 er ligeledes forbundet med samleaggregatet 15.

Det i Fig. 7 viste anlæg omfatter en yderligere behandlingstank 17, 30 der som samlebeholderen 15 er forbundet med en tilførselsledning 18 for ubehandlet spildevand og som er forbundet med ledningerne 3 og 4 samt recirkulationsledningen 12.

Virkemåden af det i Fig. 6 viste anlæg er følgende: 35

Ubehandlet spildevand indføres gennem ledningen 16 i samlebeholderen 15, hvori det blandes med recirkuleret slam som tilføres gennem recirkulationsledningen 12. Det slamhol dige spildevand tilføres skiftevis tankene 1 og 2 gennem ledningerne 3 og 4. I fase 1 føres

DK 158893 B

7 spildevandet til tanken 1, hvori der er tilvejebragt anoxiske tilstande. Fra tanken 1 føres spildevandet gennem ledningen 13 til tanken 2, hvor der er tilvejebragt aerobe tilstande.

5 I fase 1 føres spildevand fra tanken 2 gennem ledningen 6 til tanken 7, hvori der konstant opretholdes aerobe tilstande. Fra tanken 7 stømmer det behandlede spildevand til klaringstanken 9, hvori der sker en adskillelse af renset spildevand, som bortledes gennem ledningen 11 og slam hvoraf i det mindste en del recirkuleres gennem 10 ledningen 12 til samleaggregatet 15.

I fase 2 føres spildevand fra samleaggregatet 15 gennem ledningen 4 til tanken 2, hvori der nu opretholdes anoxiske tilstande og herfra gennem ledningen 14 til tanken 1, hvori der opretholdes aerobe 15 tilstande. Fra tanken 1 føres spildevandet gennem ledningen 5 til tanken 7 og videre til klaringstanken 9 og underkastes i de nævnte tanke de ovenfor beskrevne behandlinger.

Virkemåden af anlægget der er vist i Fig 7, svarer til virkemåden af 20 anlægget ifølge Fig. 6, dog med den forskel, at spildevandet efter indføring i tanken 17 gennem ledningen 18 underkastes en anaerob behandling inden det ledes til tanken 1 (fase 1) eller til tanken 2 (fase 2) og viderebehandles som ovenfor beskrevet.

25 30 35

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til biologisk rensning af spildevand ved aktivslammetoden, hvorved spildevandet i to behandlingszoner bringes i 5 kontakt med mikroorganismer, idet det skiftevis føres til den ene og den anden behandlingszone under alternerende anoxiske og aerobe betingelser, og det behandlede spildevand føres til en klaringszone til fraskillelse af slam, hvoraf i det mindste en del recirkuleres og blandes med ubehandlet spildevand, og hvilken fremgangsmåde, hvis 10 man ønsker at fjerne phosphat, yderligere omfatter en anaerob behandlingszone før den alternerende anoxiske og aerobe behandling, kendetegnet ved, at spildevandet efter de alternerende anoxiske og aerobe behandlinger i de to behandlingszoner føres til en yderligere behandlingszone, hvori det alene underkastes en aerob 15 behandling inden det indføres i klaringszonen.

2. Anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 omfattende mindst to behandlingstanke, som har organer til transport af spildevand mellem tankene og som er således indrettet, at der i hver 20 tank skiftevis kan etableres aerobe og anoxiske tilstande, organer til skiftevis at føre spildevand til tankene og organer til skiftevis at føre vand fra tankene til en klaringstank samt organer til at recirkulere slam fra klaringstanken til spildevandet, der indføres i en behandlingstank, hvorhos anlægget eventuelt at dét yderligere 25 omfatter en tank, som har organer til tilledning af spildevand og organer til skiftevis at føre spildevand fra tanken til en af de to behandlingstanke og som er således indrettet at der heri kan etableres anaerobe tilstande, kendetegnet ved, at det yderligere omfatter en tank, som dels er forbundet med de to be-30 handlingstanke og dels med klaringstanken og som er således indrettet, at der i tanken kan etableres aerobe tilstande. 35