DK179622B1 - afløbsfrit Pilerensningsanlæg - Google Patents

Abstract

Lavenergi beplantet biologisk renseanlæg til afløbsfri 100 % omsætning, rensning/deponering af sort spildevand. Hvor indhold af mikroplast, medicinrester, østrogener og vanskeligt nedbrydelige komponenter fra en knivpumpe Fig. 1 (15) i blendet tilstand, via et fleksibelt fordelerrør (13), hvis læber er lukket inden udpumpning Fig. 2 og åben under udpumpning til en biomasse i anlægget Fig. 3, afgiver det blendede spildevand til oversiden af biomassen, og derved igangsætter en biologisk opvarmning og nedbrydning af næringsstoffer, fra såvel spildevandet som biomassen, til føde for beplantningen i anlægget.

Description

Beskrivelse

Opfindelsen angår et lavenergi beplantet biologisk renseanlæg til afløbsfri omsætning/rensning/deponering af sort spildevand eller gylle. Rensningsanlægget er kendetegnet ved at omfatte en udgravning og ved ikke at være tilsluttet en bundfældningstank (septiktank), men via en pumpebrønd direkte fødet med blendet sort spildevand fra en knivpumpe, via et fordeler rør med elastiske selvlukkende langsgående læber, hvortil en biomasse placeret i anlægget på oversiden, får tilført det blendede spildevand.

Beplantede og afløbsfri rensningsanlæg er kendt, beskrevet og etableret flere steder som f.eks.

Holtze A & Backlund A 2001 Erfaringer fra undersøgelser af pilerenseanlægget i Tappernøje Økologi Byfornyelse af Spildevandsrensning Nr. 17 1-89 Miljøstyrelsen.

Stubsgaard A 2001 Danske Pileanlæg Økologisk Byfornyelse og Spildevandsrensning Nr. 5 196 Miljøstyrelsen.

Det er fra ovennævnte teknik kendt, at der etableres en udgravning af passende størrelse, der fores med en fibertekstil + vandtæt dug og fibertekstil, dræn lag og et antal plastic kassetter i anlæggets længderetning, indeholdende et fordelerrør med et antal cirkulære huller i røret udført med passende afstand i fordeler rørets længderetning, hvor tilført spildevand fra en pumpebrønd etableret efter en (Septiktank) bundfældningstank. Fordelerrøret er placeret i plastickassetterne nede i anlægget, som efterfølgende er dækket med fibertekstil og herefter tildækket med jord. Tilførslen af spildevandet etableres via en vandtæt gennemføring af føderøret til pumpebrønden, typisk i midten af anlægget.

På hver side af plastic kassetterne beplantes anlægget efterfølgende med 6 rækker pilekloner med forskellige egenskaber. Disse anlæg kendes i 4, 6, og 8 m bredde.

Det er endvidere kendt teknik at ovennævnte etableres uden geomembran og fiberdug, hvor pileklonernes rodnet også som førnævnte, optager og omsætter dele af spildevandet til træmasse og igennem bladmassen fordampes vandet til omgivelserne.

Pumpe med kniv er også kendt teknik, og er anvendt ved etablering af tryksatte spildevandsafledninger til centrale rensningsanlæg.

Der hvor opfindelsen adskiller sig ifølge krav 1 fra den kendte teknik er:

At det sorte spildevand eller gylle direkte via en knivpumpe uden bundfældningstank, tilføres et ifølge opfindelsen fleksibelt fordelerrør i anlæggets længde, der er udstyret med langsgående selvlukkende elastiske Fig. 2 læbeformede nedadvendte slidser/revner, i stedet for cirkulære huller, der ville blive forstoppet. Udformningen med elastiske læbeformede slidser i røret, betyder ifølge opfindelsen, at ikke blendede klumper som mikroplast, eller ikke helt findelte segmenter, ved ophobning i spalteåbningen, som følge af det leverede tryk fra pumpen, vil åbne den fleksible læbe Fig. 3, og indholdet således blive presset ud, og ifølge opfindelsen tilført oversiden, af den i anlægget anbragte biomasse, som ifølge opfindelsen omfatter halmballer. Når trykket fra pumpen ophører, og det blendede materiale er afleveret på halmballernes top, vil læben som følge af elasticiteten i slangevægen lukke sig igen Fig. 2. De langsgående læber/spalter har ifølge opfindelsen varierende længde og afstand imellem sig, afhængig af trykfaldet i fordelerledningen, således at samme mængde udpumpes pr. løbende meter i enderne, som i centrum af anlægget hvor pumpetrykket er størst.

En anden gevinst, der ifølge opfindelsen opnås ved at udføre det elastiske fordelerrør med de langsgående nedadvendte læber der efter udpumpningen lukker sig igen, er at beplantningens rødder fra pil og/eller rødel efter mange års drift kun meget vanskeligt kan trænge op og ind i røret.

Begrundelsen for ifølge opfindelsen, at anvende halmballer i midten af anlægget, i stedet for plastikkassetter, er prisen. Der opnås samtidigt ifølge opfindelsen en forskalling, hvortil såvel fiberdugen og rionettet i etableringsfasen kan støttes under opfyldningen af jord i resten af anlægget.

I modsætning til traditionelle anlæg med bundfældningstank, hvor indholdet fra en slamsuger med jævne mellemrum skal fjernes og køres til et centralt renseanlæg, hvor slammets indhold af mikroplast, der ofte uomsat udpumpes fra centrale rensningsanlæg, hvor det forurener havmiljøet. Så deponeres de uomsættelige mikroplasttyper medicinrester og østrogener ifølge opfindelsen i anlægget, og opblandes med anlæggets jordpartikler, hvor chancen for hel eller delvis nedbrydning som følge af langvarig biologisk aktivitet i anlæggets levetid er stor.

En anden gevinst ved halmballerne der opnås ifølge opfindelsen, er ved anlæggets opstart, at optimerer nedbrydeligheden af stoffer, nedsivningen igennem halmen og opblandingen at forbedre C/N forholdet, der tilfører anlægget 80 - 100 kulstof atomer for hvert 8 - 10 kvælstofatomer fra spildevandet. Pileklonernes rodnet transporterer ilt ned til processens nitrifikationen af ammonium, NH₄ ⁺ til nitrit (NO2^-) til Nitrat (NO3^-) kan forløbe. Rødel er i stand til at binde kvælstoffikserende bakterier og ved leghæmoglobin at ilte kvælstoffet til et for beplantningen omsættelige kvælstofforbindelser.

Endvidere opnås der ifølge opfindelsen det, at der ved den biologiske proces ved opblandingen af spildevandet og halmen, opstår en varme under nedbrydningen, der forplantes ud til pilestiklingernes rodnet (6), hvorved udviklingen af rodnettet får bedre vækstbetingelser, og dermed etableres langt hurtigere, end ved den i indledningen angivne kendte teknik med plastkassetter.

Endvidere opnås der ifølge opfindelsen, ved benyttelsen af et billigt biologisk nedbrydeligt kulstofholdigt materiale som halmballer, et stort porevolumen i anlægget fra begyndelse, og efterhånden som det nedbrydes vil rodnettet fra de i anlæggets plantning værende pilekloner/rødel arbejde sig ud i den mineraliserede formuldede masse, igennem en række lodrette gennemskæringer af fiberdugen (9) ind til halmballerne med passende mellemrum i hele anlæggets længde.

De i anlægget ifølge opfindelsen udlagte og med pløkke (16) fastholdte tæringsbeskyttede rionet, vil efterhånden som pileklonernes rodnet og pileklonerne etablerer sig, blive fastholdt i anlægget, så mængden af jord over rionettene kan forøges efterhånden som anlægget sætter sig.

Inspektionsbrøndene (21) i enderne kan eksempelvis påmonteres et T stykke (14) i passende afstand under rionettene ind i biomassen. Formålet med dette T stykke er at åbne mulighed for en udluftning af biomassen efterhånden som den er nedbrudt ved at ventilere anlægget igennem inspektionsbrøndene, hvis det evt. ønskes.

Beplantningen af anlægget med pilekloner/rødel kan eksempelvis mest hensigtsmæssigt udføres i 2x2 rækker på hver side af midteraksen. Det er således muligt maskinelt at høste hver side for eksempel hvert 3 - 4 år.

Udgravningens bredde er typisk 4 - 6 m, hvor rensekapaciteten således kan tilpasses ved tilsvarende en justering af længden, som for eksempel kan være 50 m langt, men ikke begrænset i længden.

Selve udgravningen (1) er foret som den kendte teknik med fiber dug, vandtæt membran og fiber dug (2), et lag jord eller sand er lagt tilbage i bunden (3), i stedet for plastik kasetterne ved den kendte teknik, er en række halmballer (4) komprimeret halm nedsænket på langs i udgravningens længderetning.

Når anlægget igangsættes er eksempelvis det volumen, som spildevandet kan fylde, 3 - 4 gange større som følge af halmen, der indeholder mere luft end jord, og dermed et større pore volumen.

Den biologiske opvarmning der ifølge opfindelsen startes af spildevandet i halmballerne kan opnå op til 70 grader celsius, vil ifølge opfindelsen, give en stærkt forbedret startvækst til jordstykket med pilekloner, hvor jorden vil komme op på 20 - 30 grader celcius, i stedet for de 8 - 10 grader i den kendte teknik.

Siderne af halmballerne (7) kan beklædes med fibertekstil eller et net, der inden tilbagefyldningen af jord er lagt over halmballernes halve side for at forhindre, at den omkringliggende jord med tiden bevæger sig ud i midten af anlægget.

I bunden (3), hvor jorden skal tilbagefyldes lægges fiber dugen ind over det afrettede jordlag. Der skæres nogle lodretgående slidser (9) i den nederste 50 cm med afstand imellem i hele længden, for at rødderne fra pilene også kan arbejde sig ind til midten af anlægget med tiden. Pilerøddernes aktivitet og transport af ilt ned i anlægget reduceres udviklingen af svovlbrinte, samtidigt bliver den biologiske nedbrydningsproces betydelig forbedret.

Herefter tilbagelægges jorden (10) indtil tilbagefyldningen er på højde med halmballerne, hvor det rettes af og den flap, der var lagt over halmballernes halvpart (11) lægges herefter ind over jorden (11), der er rettet af.

Et antal ifølge opfindelsen af overfladebehandlede rionet (12) nedlægges herefter over halmballer, afretningen og fibertekstilflappen.

Det ifølge opfindelsen fleksible fordelerrør (13) med de læbeformede langsgående udskæringer udlægges herefter på rionettene med disse vendende nedad på langs i anlægget med et samlepunkt i et T eller Y (14) på midten med afgangsrøret fra knivpumpen (15), der i en tæt gennemføring er ført ind i anlægget.

Fordelerrøret har ifølge opfindelsen en elastisk fleksibel væg, i modsætning til den kendte teknik der har en relativ hård væg med et antal cirkulære huller, dette fordelerrør har ifølge opfindelsen langsgående læber på undersiden, som ved udtømningen af det blendede spildevand, som følge af elastisiteten og pumpetrykket åbner sig og tillade større partikler at udtømmes ned i anlægget. Når pumpetrykket og udtømningen er fuldført, lukker læben sig igen.

Ifølge opfindelsen betyder beliggenheden og lukkefunktionen af udledningsrøret på toppen af rionnettet over halmballerne, at risikoen for at pilerødderne vil komme ind i udledningsrørets læber er meget lille, da det biologiske materiale ifølge opfindelsen, under udledningsrøret omsættes og svinder, hvorved der ifølge opfindelsen dannes et hulrum med luft op til dette.

Ved anlægget kan rionettene eksempelvis tøjres med et passende antal pløkke (16), eller enderne kan nedbukkes 90 grader (17) ned i det afrettede lag jord, en fiberdug (18) udlægges herefter over rionettene i hele længderetningen af anlægget.

Resten af den opgravede jord tilbagelægges herefter, således at midten af anlægget (19) er højere end ydersiden af anlægget.

En variant kunne ifølge opfindelsen (19) være en opblanding af leca eller styroporkugler i jorden på midten af anlægget for at mindske trykket på rionettet, når halmballerne er omsat/formuldet sammen med spildevandet.

Hele anlægget kan herefter enten tilplantes med en lavtvoksende græsart, der ville konkurrerer med ukrudt, det vil blive stimuleret af varmen fra den biologiske aktivitet i anlægget. Eller en sort biologisk nedbrydelig majsplast udlagt i tværgående strimler som stopper for ukrudtudviklingen, så regnvandet kan komme til pilestiklingerne.

Efterfølgende tilplantes de to sider med pilestiklinger/rødel, der i modsætning til den kendte teknik skal have en længde, der er dobbelt så lange, så den også gennembryder fibertekstilet i den inderste række.

For at sikre en drift ved evt. sygdomme, der kan rammer pil, beplantes enderne med rødel i stedet for pilekloner.

I hver ende monteres en inspektionsbrønd (21) med huller og fiber dug omkring, hvor fordelerrørets endepunkter føres ud til inspektionsbrønden og aflukkes med en passende hane (23), så fordelerrøret evt. kan gennemspules, hvis det imod forventning bliver forstoppet

Da anlægget fødes via det fleksible fordelerrør med spalteformede læber i stedet for det fra kendte teknik med cirkulære huller, vil et sådanne ifølge opfindelsen kunne rense fordampe og omsætte alt spildevandet fra en husstand uden brug af en bundfældningstank, med en tilført energi på <30W/m³. Endvidere vil risikoen for overløb i indkøringsfasens 1 - 2 år, som 5 følge af det meget store porevolumen i anlægget være næsten ikke eksisterende.

Claims (10)

1. Patentkrav

   1. Lavenergi, med pil og/eller rødel beplantet biologisk renseanlæg til afløbsfri omsætning/rensning af sort spildevand, hvilket renseanlæg omfatter en udgravning og ikke er tilsluttet en bundfældningstank, og hvori blendet spildevand tilføres oversiden af en biomasse placeret i anlægget via en pumpebrønd direkte fødet med blendet sort spildevand fra en knivpumpe, kendetegnet ved at spildevandet tilføres oversiden af biomassen via et fordelerrør med elastiske selvlukkende langsgående læber, og at biomassen omfatter halmballer.
2. 2. Biologisk renseanlæg ifølge krav 1 kendetegnet ved, at de langsgående læber er nedadvendte og åbnes af pumpetrykket og af den på bagsiden ophobede blendede masse og igen lukkes ved pumpetrykkets ophør.
3. 3. Biologisk renseanlæg ifølge ethvert af krav 1 og 2, kendetegnet ved at biomassen er halmballer.
4. 4. Biologisk renseanlæg ifølge ethvert af krav 1-3, hvori biomassen danner støtte til et eller flere riostålnet, der lægges over anlægget.
5. 5. Biologisk renseanlæg ifølge ethvert af krav 1-4, kendetegnet ved, at biologisk aktivitet i biomassen ved opstart af det biologiske renseanlæg opvarmer biomassen til 60 - 70 grader celsius, hvorved den omliggende jord ligeledes opvarmes.
6. 6. Biologisk renseanlæg ifølge ethvert af krav 1-5, hvori en fiberdug udlægges over rionettene i hele længderetningen af anlægget.
7. 7. Biologisk renseanlæg ifølge ethvert af krav 1-6, hvori beplantningen omfatter pil.
8. 8. Biologisk renseanlæg ifølge ethvert af krav 1-7, hvori kombinationen af biomassen, beplantningens rodnets transport af ilt og spildevandets sammensætning reducere udviklingen af svovlbrinte i anlægget, og hvori mikroplast fra spildevandet deponeres i jordpartiklerne i anlægget og opblandes med de under nedbrydningen frigivne næringsstoffer.
9. 9. Biologisk renseanlæg ifølge ethvert af krav 1-8, hvori medicinrester, østrogener og

   5 vanskeligt nedbrydelige dele af spildevandet nedbrydes meget intensivt.
10. 10. Biologisk renseanlæg ifølge ethvert af krav 1-9, hvori det samlede energiforbrug er mindre end 30 W/m³.