DK162937B - Fremgangsmaade og apparat til rensning af spildevand - Google Patents

Description

DK 162937 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til rensning af spildevand ved tilsætning af alun.

Normalt forbehandles spildevand først i damme eller bassiner til sedimentering af faste stoffer, hvorefter spildevandet ledes gennem 5 en første og en anden filtreringstank eller lignende, der søger at fjerne de tilbageværende faste stoffer. Spildevandet får derefter lov til at passere til bortledningsudløb, der kan være floder, vandløb eller lignende. Dette spildevand indeholder uheldigvis stadigvæk en relativ stor mængde urenheder, og metoden er tidskrævende, ligesom 10 der kræves relativt store landområder til dammene eller bassinerne.

Det er også velkendt inden for teknikken, at tilførselen af visse kemikalier, såsom kalk og soda til vand, der har uønskede faste stoffer opløst i sig, har den virkning, at de opløste faste stoffer bringes til at bundfælde sig og danne en suspension eller opslæmning 15 med vandet. Det er desuden kendt at tilføre rent vand og kemikalier til en opslæmning, der er dannet som beskrevet ovenfor, og at denne tilførelse forbedrer og fremskynder koaguleringen og rensningen af vandet. De faste stoffer, der udfældes af det rene vand, søger at aflejre sig ved sammenklumpning med partikler, der findes i opslæm-20 ningen, hvilket danner relativt stabile partikler, som let adskilles fra det rene og rensede vand.

Det er også kendt, at farvestoffer, uklarheder, organisk materiale og tilsvarende urenheder kan fjernes fra vand ved hjælp af koaguleringsmidler, fx alun, ferrisulfat eller lignende. Disse forbindelser 25 er sure og reagerer med alkaliteten i vandet eller med alkaliske forbindelser, fx kalk eller soda til dannelse af store uopløselige udfældninger (hydrater). Udfældningerne har et stort overfladeareal, på hvilket de opløste eller kolloidalt dispergerede urenheder absorberes. De opløste urenheder omsluttes af de gelatinøse hydrater 30 og bliver en del af udfældningen.

Der tilsættes normalt et koaguleringsmiddel, fx alun, natriumaluminat eller ferrisulfat under behandlingen for at hjælpe til ved separeringen af uklarheder og udfældningsprodukter, der dannes af 2

DK 162937 B

vand. Hvis der kræves sterilisation og reduktion af organisk materiale, benyttes der også chlor ved behandlingen.

Spildevand fra huse eller kloakvand og spildevand fra industrien kan renses ved en kemisk udfældningsproces, ved hvilken egnede kemikalier 5 (fx aluminiumsulfat, kalk, jernchlorid, polyelektrolyter eller kombinationer deraf) tilføres spildevandet, og spildevandet ledes til én eller flere flokkulations- eller koagulationstanke, der normalt er udstyret med langsomt roterende omrørere eller skovle, i hvilke tanke de kolloidale faste stoffer omformes til partikler af en størrelse og 10 vægt, der medfører udfældning. De kolloidale faste stoffer eller fnug separeres derefter fra væsken ved, at de får lov til at sedimentere i efterfølgende sedimentationstanke, hvorefter det rensede vand opsamles i en konstruktion, der er monteret ved vandets overflade, medens sedimentet, der består af fnug og slam, fjernes, normalt ved hjælp af 15 slamskrabere og/eller -pumper. Visse former for industrispildevand har i sig flokkulations- eller fnugdannelsestendenser, og det er derfor unødvendigt i forbindelse med sådant spildevand at tilsætte flokkulations- eller fnugdannelseskemikalier, da tilsvarende rensningsvirkninger kan opnås alene ved omrøring eller påvirkning af 20 væsken og ved at lade de frembragte fnug aflejre sig.

De forskellige patentskrifter, der vedrører fremgangsmåder til rensning af spildevand eller urent vand er følgende: 1. Australsk patentansøgning nr. 7365/81, der vedrører en fremgangsmåde til behandling af vand med et koaguleringsmiddel og et 25 flokkuleringsmiddel. Flokkuleringsmidlet kan være en anionisk, ikke- ionisk eller kationisk polyelektrolyt og doseres i vandet i mængder på flere ppm.

2. Canadisk patentskrift nr. 662.102 vedrører frembringelsen af en hurtig sedimentation af fnug i vand, som behandles med et koagule- 30 ringsmiddel, fx alun, ved tilsætning af en vandopløselig acrylamid-polymer i vandet.

3. Canadisk patentskrift nr. 662.534, der vedrører fjernelsen af suspenderede faste stoffer fra spildevand etc, hvilke suspenderede

DK 162937 B

3 faste stoffer frembringes ved benyttelse af et uorganisk flokdannelsesmiddel, fx alun, ved tilføjelse af en organisk polyelektrolyt, fx et acrylat eller methacrylat og derivater af samme.

4. Canadisk patentskrift nr. 695.871, der vedrører flokkulering i 5 spildevand eller urent vand ved benyttelse af organiske vandopløselige linære polymerer, der indeholder kationiske vandopløsende radikaler, fx en acrylat-/acrylamidcopolymer.

5. Canadisk patentskrift nr. 720.878, der vedrører forbindelser til behandling af spildevand eller urent vand, hvilke forbindelser om- 10 fatter en blanding af en kationisk polymer, fx et hydrofilt, syntetisk og organisk, kationisk polyelektrolytisk flokkuleringsmiddel og et vægtningsmiddel, fx bentonit.

6. Canadisk patentskrift nr. 724.705, der vedrører fjernelsen af rense- eller vaskemiddelrester fra spildevand eller urent vand ved be- 15 nyttelse af et koaguleringsmiddel, fx alun eller ferrisulfat og et polyelektrolytisk eller konditionerende middel, fx polysaccharider eller polyacrylamider og efterfølgende filtrering gennem et aktiveret carbonleje.

7. Canadisk patentskrift nr. 773.154, der vedrører rensningen af 20 spildevand ved benyttelse af et koaguleringsmiddel og en polyelektrolyt og efterfølgende ledning af spildevandet gennem et leje af granuleret materiale med gradvist aftagende størrelse.

8. Canadisk patentskrift nr. 880.600, der vedrører fjernelsen af phosphater fra spildevand ved bundfældning med alun og en kationisk 25 eller anionisk voksopløsning.

9. Canadisk patentskrift nr. 959.586, der vedrører en fremgangsmåde til rensning af spildevand eller urent vand ved benyttelse af et aluminiumsalt og bentonit samt en acrylsyre/acrylamidpolymer.

Ingen af de kendte anlæg udgør et vandrensningsanlæg, som er egnet 30 til brug i små samfunds vandanlæg, i rekreative områder eller på bygge- og arbejdspladserr placeret i fjerntliggende egne, som er let 4

DK 162937 B

at vedligeholde og drive af personer, der ikke er fagfolk, som kan tilpasses efter strømme fra ca. 900 til 18.000 liter pr. time og drives kontinuerligt hver dag, og som er let at flytte fra ét område til et andet afhængigt af behovene.

5 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den omfatter følgende trin:

Der foretages en intim blanding af 10-200 ppm alun med spildevandet eller det urene vand til tilvejebringelse af forbehandlet spildevand eller urent vand, der foretages intim blanding af en kationisk 10 polyelektrolyt i en mængde på 0,1-5 ppm med det forbehandlede spildevand eller urene vand til tilvejebringelse af midlertidigt forbehandlet spildevand eller urent vand, der foretages en intim blanding af en anionholdig overfladeaktiv forbindelse i en mængde på 0,1-5 ppm med det midlertidigt forbehandlede spildevand eller urene 15 vand til tilvejebringelse af kemisk behandlet spildevand eller urent vand, i en separationszone får det kemisk behandlede spildevand eller urene vand lov til at separere til tilvejebringelse af rent vand og slam, der foretages separat fjernelse af det rene vand og slammet fra separationszonen, og en del af slammet ledes tilbage til spildevandet 20 eller det urene vand.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes der også et apparat til udøvelse af den ovenfor beskrevne fremgangsmåde, hvilket apparat har pumpeorganer med et indløb og et udløb, et blandingskammeraggregat, der omfatter i det mindste tre med indbyrdes afstand placerede og 25 indbyrdes forbundne blandingskamre, hvilket blandingskammeraggregat har et indløb, som er forbundet til udløbet fra pumpeorganerne samt et udløb, en mangfoldighed af injektionsorganer til sekventiel injektion af et bestemt kemisk produkt i hvert blandingskammer, når det pågældende blandingskammer indeholder spildevand eller urent 30 vand, blandingsorganer til intim blanding af enhver injiceret kemisk forbindelse med spildevandet eller det urene vand før injektionen af en efterfølgende kemisk forbindelse, en separator med et indløb, som er forbundet til blandingskammeraggregatets udløb til separation af faste stoffer fra væsken og med første udløbsorganer til fjernelse af 35 væske som rent vand samt andre udløbsorganer til fjernelse af faste 5

DK 162937 B

stoffer som slam, samt en ledning, som er forbundet med de andre udløbsorganer, til at lede en del af det fjernede slam tilbage til pumpeorganernes indløb.

Udførelsesformer for opfindelsen udviser følgende træk: 5 A) I det forbedrede spildevandsrensningsanlæg: i) har pladerne i blandingskamrene skrå plader, der strækker sig delvis på tværs af kanalen til frembringelse af en sinusformet strømning omkring pladerne og danner en vinkel i forhold til den normale strømningsretning, 10 ii) har anlægget en slamfastholdelsestragt i bunden af separationskammeret, iii) har anlægget en slamfejedel i bunden af separationskammeret, iv) har anlægget en slamfjernelsesledning fra 15 fastholdelsestragten, v) har anlægget en ventil til styring af recirkulationsstrømmen af slam fra separatoren til pumpen, og vi) har anlægget en forbindelsesledning med en ventil mellem 20 spildevandsindløbsledningen og pumpespildevandsledningen til frembringelse af recirkulation fra pumpespildevandsledningen tilbage til pumpen.

B) I det forbedrede separationskammer: i) har indløbene kugleformede sidevægsfremspring, 25 ii) forsyner indløbene et retningskammer, der afgrænses af en dobbelt cylinder med åbne ender og med lodrette cylindriske vægge samt en udragende ringformet rand, ved hvilken cylinderen er fastgjort til indersiden af separationskammeret, og, 30 iii) føringskammeret frembringer en kontinuerlig nedadrettet udløbsåbning og en central opadrettet del.

C) Ved den forbedrede spildevandsrensningsfremgangsmåde: i) tilføres polyelektrolyten med stort kationindhold først kontinuerligt et første område af blandingszonen, og den 6

DK 162937 B

anionholdige overfladeaktive forbindelse tilføjes derefter kontinuerligt i et andet område af blandingszonen, ii) det kemisk behandlede spildevand fødes nedefter ringformet i en cylindrisk separationszone, 5 iii) strømningshastigheden gennem blandingszonen er ca. 20-180 1/min., iv) recirkulationsslammet strømmer med en hastighed på ca. 1-20%, fortrinsvis 5-7%, af den totale strømningshastighed gennem anlægget, og 10 v) pumperecirkulationshastigheden er ca. 1-20%, fortrinsvis ca. 5-7%, af den totale strømningshastighed gennem anlægget.

Ved opfindelsen opnås flere fordele.

De fordele, som opnås med den foreliggende opfindelse, er, at der 15 tilvejebringes en forbedret fremgangsmåde og et forbedret apparat, hvilken fremgangsmåde og hvilket apparat er simple og effektive til frembringelse af drikkevand fra spildevand, der er så rent, at der efter chloring ikke er behov for, at renset spildevand ledes gennem en første og en anden filtreringstank, og som tilvejebringer 20 spildevand, der opfylder kravene til menneskeforbrug af spildevand, på kortest mulig tid.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen på hvilken fig. 1 skematisk viser et anlæg og en fremgangsmåde til spildevands-25 behandling i overensstemmelse med én udførelsesform for opfindelsen °g fig. 2 et snit efter linjen II-II i fig. 1 gennem et separationskammer i en anden udførelsesform for opfindelsen.

Opfindelsen udøves bedst i et spildevandsbehandlingsanlæg 10 omfat-30 tende en spildevandsindløbsledning 11, der fører til en hovedstrømningsledning 12, som er forbundet til en pumpe 13's indløb. En udstrømningsledning 14 fra pumpen 13 har et injektionsorgan 15 til indføring af et forudbestemt kemikalie, fx alun, til ledningen.

7

DK 162937 B

I denne forbindelse betyder alun et hydreret dobbeltsulfat af aluminium og monovalente metaller, fx K, Na, NH4, såsom K2SO4 · AI2; (S04)3 · 24H20; (NH4)2S04 · A12(S04)3 24H20, KA1(S04)2 * 12H20; eller (NH4)2 S04 * Fe2(S04)3 · 24H2O. Det alunbehandlede råspildevand 5 tilføres et indløb 16 i et blandingskammer 17 og forlader kammeret fra et udløb 18, så at vandet via en ledning 19 føres til et indløb 20 på et fordelerkammer 21.

Blandingskammeret 17 omfatter to indbyrdes forbundne U-formede kamre, nemlig et første U-formet kammer 171 og et andet U-formet 10 kammer 172. Indløbet 16 er forbundet til den forreste gren 173 af det første U-formede kammer 171, og udløbet 18 er forbundet til den bageste gren 176 af det andet U-formede kammer 172. Det første U-formede kammer 171 er forbundet til det andet U-formede kammer 172 via en forbindelsesgren 186.

15 Det første U-formede kammer 171's forreste gren 173 er forbundet til det første U-formede kammer 171's bageste gren 174 via en forbindelsesledning 177, der har injektionsorganer 178 til injektion af behandlingskeraikalier i ledningen. Tilsvarende er det andet U-formede kammer 172's forreste gren 175 forbundet til det andet U-formede 20 kammer 172's bageste gren 176 via en forbindelsesledning 179, der igen har et injektionsorgan 180 til injektion af behandlingskemikalier i ledningen. Hver af de fire grene 173, 174, 175 og 176 har flere efter hinanden placerede plader 181, der er placeret skråt mod strømningsretningen for at bringe det kemisk 25 behandlede spildevand til at følge en sinusformet strømningsbane og dermed blive blandet omhyggeligt.

Fordelerkammeret 21 er en i alt væsentligt cylindrisk beholder med en indre diamantformet plade 22 til deling af den kemisk behandlede spildevandsstrøm i to turbulente strømninger, der adskilles af en 30 lodret uperforeret pladevæg 23 til udstrømning fra et første udløb 24 til en første udløbsledning 25 og til et udløb 26 til en anden udløbsledning 27. Den første udløbsledning 25 fører det kemisk behandlede spildevand til et første indløb 29 på et cylindrisk separationskammer 30, medens den anden udløbsledning 27 fører det 8

DK 162937 B

kemisk behandlede spildevand til et andet diametralt modsat placeret indløb 28 på separationskammeret 30.

Separationskammeret 30, der har form af en i hovedsagen lodret cylinder 301, har et ringformet skillevægsdannende og kugleformet 5 fremspring 302, der afgrænser et føringskammer 31 med en kugleformet væg, hvilket kammer forsynes via ledningerne 25 og 27 via indløbene henholdsvis 29 og 28, og hvilket kammer afgrænses af en cylinder 32, der har en åben ende, og som har lodrette cylindriske vægge 33 og en ringformet fastgøreisesrand 331, ved hjælp af hvilken cylinderen 32 10 er fastgjort til cylinderen 301's indervæg ved 332. Cylinderen 332 frembringer en kontinuerlig, ringformet og nedadrettet udløbsport 34 og en central åben opadrettet port 35. Udløbsporten 34 får det kemisk behandlede spildevand til at strømme nedefter i en ringformet strøm grænsende op til den lodrette cylinder 301's cylindriske sidevægge.

15 Den lodrette cylinder 301 er delt i et øverste rentvandskammer 36 og et neders te udfældningskammer 37. Det rene vand strømmer opefter gennem den lodrette cylinder 301's centrale kerne, passerer gennem den centrale port 35 og ind i det øverste rentvandskammer 36, fra hvilket det fjernes via en central udløbsledning 38 med en ventil.

20 Udfældningsslammet falder til bunden af udfældningszonen 37, hvorfra det ved hjælp af en fejeindretning 39, der bringes til at rotere drevet af en motor 40, skrabes ned i en slamopsamlingstragt 42.

Slammet drives fra slamopsamlingstragten 42 ved hjælp af en drivindretning 41, der drives af en motor 43, til en spildslamledning 25 44 og til en recirkulationsledning 442, der har en ventil 441, og som fører til hovedstrømledningen 12. Hovedstrømledningen 12 er forbundet til udløbsledningen 14 via en pumperecirkulationsledning 45, der har en ventil 451.

Under brug er hovedstrømningsmønsteret som følger. Råspildevandet 30 suges af pumpen 13 gennem ledningerne 11 og 12 og pumpes til blandingskammeret 17. Før råspildevandet føres til blandingskammeret 17 blandes det med recirkulations slam i ledningen 442, og der optræder en recirkulationsblandingsstrøm både til pumpen 13 og i recirkulationsledningen 45. Slamrecirkulationshastigheden udgør ca. 1-20%, 9

DK 162937 B

fortrinsvis ca. 5-7%, af den totale strømningshastighed gennem anlægget, hvilken hastighed varierer fra ca. 18,9-151,4 1/min. (5-40 US gallons pr. min). Der tilføres alun til pumpeudløbsledningen 14 i en mængde på ca. 10-200 ppm, fortrinsvis ca. 20-50 ppm, efter vægt.

5 I blandingskammeret 17 tilsættes kemikalier til frembringelse af det kemisk behandlede råspildevand. Kemikalierne tilsættes fortrinsvis kontinuerligt, men i den primære rækkefølge som følger: Først tilsættes der via en dyse 178 polyelektrolyt med stort kationindhold, fortrinsvis en acrylamidbaseret copolymer, typisk copolymer af de 10 typer, der kendes som HERCULOC® 855, HERCULOC® 849 eller HERCULOC® 848. Andre polyelektrolyter, der kan benyttes med varierende grader af succes, omfatter elektrolyter med stor molekylvægt og af enten naturlig oprindelse (fx proteiner eller polysaccharider) eller af syntetisk oprindelse (fx alkylhalogenadditivprodukter af polyvinyl-15 pyridin). Det tredje væsentlige kemikalie, som tilsættes via en dyse 180, er et anionholdigt overfladeaktivt middel, fx en polyacrylamid-base, fx den, der kendes som DOW® A 23. Andre sådanne polyacryl-amidbaser, der kan benyttes, er de, der kendes som DOW® A 23P, DOW® A 25 og DOW® A 27.

20 Den specielle form af blandingskammeret 17 medfører grundig behandling af råspildevandet med alle kemikalierne.

En vigtig variant af fremgangsmåden er, at der frembringes en recirkulation af pumpespildevand tilbage til pumpen via ventilen 451. Pumperecirkulationshastigheden udgør 1-20%, fortrinsvis 5-7%, af den 25 totale strømningshastighed gennem anlægget. Det grundigt blandede og kemisk behandlede spildevand passerer til forgreningskammeret 21, og forgreningsstrømmene føres til separationskammeret 30. Slammet sedimenteres i bunden og føres til slamfjernelse via ledningen 44 eller i en mængde på 1-20% til slamrecirkulationsledningen 442, 30 medens det rene drikkevand fjernes via udløbsledningen 38.

Ved industriel anvendelse af opfindelsen forbehandles råspildevandet og/eller det industrielle spildevand til frembringelse af koagulation ved sekventiel brug af tre forskellige kemiske midler af faste stoffer både før spildevandet indføres i og medens det er i 10

DK 162937 B

blandingszonen, hvor der sekventielt blandes bestemte kemikalier til vasken fortrinsvis via flere injektionsdyser. Den kemisk behandlede væske, fx spildevandet, føres sluttelig til separationskammeret. Kemikalierne og mængderne benyttes i korrekt rækkefølge til 5 frembringelse af de ønskede resultater. De benyttede kemikalier, mængderne og rækkefølgen afhænger af konstruktionsparametrene. De samvirker til dannelse af fnug, krystaller og andre faste stoffer af de opløste komponenter i det spildevand, som behandles, og det er disse faste stoffer, som fjernes i separationskammeret. Når først 10 vandet er behandlet, begynder de kemiske reaktioner, og slammet konverteres til koaguleret spildevand. Når det behandlede spildevand passerer gennem separationskammeret, sedimenteres reaktionsslammet og fjernes, hvorefter det rene vand regenereres. Både det rene vand og det vundne koagulerede spildevand kan udnyttes industrielt.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til rensning af spildevand eller urent vand ved tilsætning af alun, kendetegnet ved, at fremgangsmåden omfatter: 5 der foretages intim blanding (15) af 10-200 ppm alun med spildevandet eller det urene vand til tilvejebringelse af forbehandlet spildevand eller urent vand, der foretages intim blanding (178) af en kationisk polyelektrolyt i en mængde på 0,1-5 ppm med det forbehandlede spildevand eller urene vand til tilvejebringelse af 10 midlertidigt forbehandlet spildevand'eller urent vand, der foretages intim blanding (180) af en anionholdig overfladeaktiv forbindelse i en mængde på 0,1-5 ppm med det midlertidigt forbehandlede spildevand (18) eller urene vand til tilvejebringelse af kemisk behandlet spildevand eller urent vand, i en separationszone (30) får det kemisk 15 behandlede spildevand eller urene vand lov til at separere til tilvejebringelse af rent vand og slam, der foretages separat fjernelse af det rene vand (36) og slammet (37) fra separationszonen, og en del af slammet ledes tilbage (442) til spildevandet eller det urene vand, 20

2, Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at spildevandet eller det urene vand strømmer med en hastighed på 20-180 1/min, at alun, den kationiske polyelektrolyt og den anionholdige overfladeaktive forbindelse hver især tilføres separat til strømmen af spildevand eller urent vand, og 25 at slammet ledes tilbage til spildevandet eller det urene vand, så at det udgør 1-20% af den resulterende strøm af spildevand eller urent vand og slam.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der ved hjælp af pumpeorganer (13) 30 frembringes en strøm af spildevandet eller det urene vand, og at 1-20% af den afgivne strøm fra pumpeorganerne (13) ledes tilbage til samme. DK 162937 B

4. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst af de foregående krav og til behandling af spildevand eller urent vand, kendetegnet ved, at apparatet har pumpeorganer (13) med et 5 indløb (12) og et udløb (14), et blandingskammeraggregat (17), der omfatter i det mindste tre med indbyrdes afstand placerede og indbyrdes forbundne blandingskamre (171, 172), hvilket blandingskammeraggregat har et indløb (16), som er forbundet til udløbet (14) fra pumpeorganerne, samt et udløb (18), en mangfoldighed af in-10 jektionsorganer (178, 180) til sekventiel injektion af et bestemt kemisk produkt i hvert blandingskammer (171, 172), når det pågældende blandingskammer (171, 172) indeholder spildevand eller urent vand, blandingsorganer til intim blanding af enhver injiceret kemisk forbindelse med spildevandet eller det urene vand før injektionen af 15 en efterfølgende kemisk forbindelse, en separator (30) med et indløb (28, 29), som er forbundet til blandingskammeraggregatets (17) udløb (24, 26) til separation af faste stoffer fra væsken og med første udløbsorganer (38) til fjernelse af væske som rent vand samt andre udløbsorganer (44) til fjernelse af faste stoffer som slam (37), samt 20 en ledning (442), som er forbundet med de andre udløbsorganer, til at lede en del af det fjernede slam tilbage til pumpeorganernes indløb (12).

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at det har en ledning (45), som er 25 indkoblet mellem en tilførselsledning til indløbet (12) for pumpeorganerne (13) og udløbet (14) fra pumpeorganeme (13) til tilvejebringelse af en pumperecirkulationsstrøm.