FI70566C - Tvaostegs aktivslamfoerfarande foer rening av avloppsvatten - Google Patents

Description

ΓΒ1 kuulutusjulka.su 70566 •$3n? (11) utlAggningsskrift /uood C Patentti ay3r:::etty

^¾¾] (45) Patent rnc lcciat 24 C3 130G

(51) Kv.ik.*/lnt.ci.* c 02 F 3/12, 3/30 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 772657 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 07.09.77 (F») (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 07-09-77 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 1 1 . 03.78

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväks ipanon ja kuul.julkaisun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 10.09-76

Saksan 1i i ttotasavalta-Förbundsrepubl iken Ty sk! and (DE) P 26*40875.3 (71) Mach inefabr iek W. Hubert ε Co. B.V., Franekervaart 1, Sneek, Alankomaat-Nederländerna(NL) (72) Rotho Böhnke, Aachen, Bernd Diering, Aachen, Saksan 1iittotasava1ta-Förbundsrepubl iken Tyskland(DE) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Kaksivaiheinen aktiivi1ietemetelmä jäteveden puhdistamiseksi - Tvästegs aktivs 1amförfarande för rening av av 1oppsvatten

Keksinnön kohteena on kaksivaiheinen aktiivilietemenetelmä jäteveden puhdistamiseksi.

Aktiivilietemenetelmät muodostavat jäteveden biologisen puhdistuksen erään erityisen muodon. Asuintalojen ja teollisuuslaitosten jäteveden on aiemmin annettu joko valua maapohjaan, sitä on käytetty viljelmien kasteluun tai syötetty paikallisiin vesistöihin joko mekaanisesti puhdistettuna tai puhdistamattomana. Jäteveden puhdistuslaitoksia on vasta viime aikoina laajennettu biologisella vaiheella. Jäteveden puhdistuksen tarkoituksena on alentaa minimiin riittämättömään puhdistukseen liittyvät ihmisten ja eläinten terveyttä ja elämää uhkaavat vaarat. Aktiivilietemenetelmän avulla tapahtuvassa jäteveden puhdistuksessa luonnollisten vesistöjen biologisen itsepuhdistuksen vaiheet on tiivistetty mahdollisimman pieneen tilaan, mikä lyhentää huomattavasti niiden aikataulua. Ilmastusaltaissa tapahtuvan keinotekoisen ilmastuksen ja aktivoidun lietteen (palautuvan lietteen) samanaikaisen toiminnan ansiosta alun alkaen kolloidisesti liuenneet 2 70566 aineet osaksi agglomeroituvat osaksi orgaanisen ja osaksi epäorgaanisen suspendoidun aineen ympärille ja valinnaisesti minkä tahansa saostuvan aineen ympärille, jolloin muodostuu hiutaleita. Osaksi ilmastuksen vaikutuksesta tapahtuu kuitenkin liuenneiden ja puoliksi liuenneiden aineiden koaguloitumista ja flokulointia, jolloin nämä aineet muodostavat hyvän ravinteen bakteereille ja mikro-organismeille. Oletetaan, että bakteerien ja mikro-organismien voimakkaasta toiminnasta johtuen jäteveden liuenneisiin ja kolloidisiin orgaanisiin epäpuhtauksiin kohdistuu eräänlainen imuvaikutus, jota voidaan kutsua biogeeniseksi adsorptioksi. Biologinen puhdistusvai-kutus saadaan siten aikaan hiutaleiden pintatoiminnan ja mainittujen organismien läpi adsorboitujen aineiden hapettumisen vuorovaikutuksen ansiosta entsyymien avulla hapen läsnäollessa. Ilmastusaltaasta yhdessä aktivoidun lietteen kanssa virtaava vesi erotetaan lietteestä toisessa saostusaltaassa, minkä jälkeen se tavalliseen tapaan virtaa biologisesti puhdistettuna vetenä viemäriojaan, ts. luonnolliseen tai keinotekoiseen vesiväylään. Osa lietteestä on palautettava palautuvana lietteenä ilmastusaltaaseen, jossa se suorittaa loppuun jäteveden mätänevien orgaanisten aineiden mädättämisen. Jäämäliete joko stabiloidaan mädätysaltaassa, sekoitetaan esisel-keytyslietteeseen tai syötetään lietteen poistolaitokseen, mikäli se sattuu olemaan stabiloitua lietettä. Altaan sisältöä on jatkuvasti pyöritettävä, niin etteivät mainitut hiutaleet pääse laskeutumaan ilmastusaltaan pohjalle, missä ne hapen puutteessa kuolisi vat.

Aktivoidun lietenemetelmän suorittamiseen on ennestään tunnettua käyttää yksi- tai kaksivaiheisia aktivoituja lietelaitoksia. Tällaisen laitoksen yksinkertaisimman muodon toimintaperiaatteena on jäteveden esisaostus ja sitä seuraava yksivaiheinen tehokas ilmastus. Tämä menetelmä on kuitenkin erittäin herkkä jäteveden määrän äkillisille, voimakkaille nousuille ja teollisen jäteveden vaikutuksille, koska kaikki biologisesti puhdistettava jätevesi syötetään ilmastusaltaaseen, niin että kaikki aktivoitu liete voidaan tuhota. Jäteveden määrän nousut ja teollisen jäteveden vaikutukset voidaan hoitaa luotettavammin ainoastaan yksivaiheisissa aktivointi-laitoksissa alemman lietekuormituksen ja pidempien oloaikojen avulla.

Pyrittäessä tekemään aktivoitu lietemenetelmä vähemmän herkäksi ja samalla kuitekin. lyhentämään ilmastusaikaa on jouduttu kehittämään menetelmiä, joihin kuuluu kaksivaiheinen ilmastus.

Il 70566 3

On tunnettua suorittaa biokenoosin erotus kahdessa vaiheessa (DE-kuulutusjulkaisu 2 321 722 ja US-patenttijulkaisu 3 764 524). On kuitenkin kysymys menetelmästä, jossa ympäristön ilmaa ei käytetä hyväksi, vaan käsitellään eri vaiheet vähintään 50 tila-vuus-% happea sisältävällä kaasulla. Ylimääräinen liete poistetaan välittömästi lietekierrosta ilman kierrätystä toisesta käsittelyvaiheesta jossa lietekuormitus on alueella 0,15 kg BOD^/kg kuiva-ainetta ja päivä. Tässä tunnetussa biokenoosierotuksessa on kuitenkin kysymys menetelmästä, joka ei olennaisesti eroa menetelmistä joissa ei tapahdu biokenoosien erottamista. Tässä tekniikan tason mukaisessa biokenoosierotuksessa ei myöskään energiankulutus vähene, koska tässäkin tapahtuu kaikkien epäpuhtauksien biologinen hajottaminen eivätkä suurimolekulaariset epäpuhtaudet tai niiden poistot sitoudu adsorptiivisesti ensimmäisessä käsittelyvaiheessa.

4 70566

Viimeisten havaintojen perusteella tällaisella kaksivaiheisella biologisella menetelmällä saavutetaan optimaaliset tulokset seuraa-valla tavalla menettelemällä: ensimmäisen biologisen vaiheen aktivoitua lietettä käytetään kaikkien biologiseen mädättämiseen tarvittavien erillisten prosessien suorittamiseen. Näitä prosesseja ovat mm. liuenneiden orgaanisten aineiden adsorptio lietehiutalei-siin, niiden diffuusio soluun ja substraattiin ja valinnaisesti endogeeninen hengitys. Liete syötetään erittäin aktiivisessa tilassa osaksi puhdistettuun jäteveteen sekoitettuna välipuhdistusjärjestelmään. Lietteen erotuksen jälkeen osaksi puhdistettu jätevesi johdetaan toiseen biologiseen vaiheeseen, jota käytetään alemmalla tilavuus- ja lietekuormituksella. Tämän vaiheen tehtävänä on pääasiassa poistaa jäljellä oleva orgaaninen aine pitkän oloajan ja syötetyn suuren happomäärän avulla. Biomassapitoisuus alenee lisäksi huomattavasti itseabsorptiosta johtuen. Tämän jälkeen seuraavat tavanomaiset menetelmätoimenpiteet, kuten toinen saostus yms. Seuraavat ovat tärkeitä prosessiparametrejä: B0D5-lietekuormitus 0,5- 1,0 kg BODr/kg TS ensimmäisessä biologisessa vaiheessa ja alhainen 3 3 BOD^-tilavuuskuormitus alle 0,5 kg/m /vrk ja samalla alhainen lie-tekuormitus n. 0,05 kg BOD^/kg TS. Käyttämällä näitä parametrejä ja käyttämällä hyväksi toisen vaiheen jäämälietteen biologista aktiviteettia syöttämällä jäämäliete ensimmäiseen aktivointivaiheeseen pyritään molemmissa biologisissa vaiheissa saavuttamaan korkea BOD^-mädätysteho, jolloin ensimmäisen vaiheen mädätys on yli 85 %, jotta päästäisiin poistokonsentraatioon alle 40 mg BOD^/l.

Tunnettujen edellä mainitunlaisten menetelmien haittana on erittäin huomattava energian kulutus. Saadut puhtausasteet ovat jatkuvasti epätyydyttäviä, koska aktivoitu liete voi erittäin helposti pilaantua johtuen toisen vaiheen alikuormituksesta ja toisen vaiheen jäämälietteen palauttamisesta ensimmäiseen vaiheeseen. On myös pelättävissä, etteivät tunnetut menetelmät täytä tulevaisuuden vesiensuo jelumääräyksiä, jotka tulevat jatkuvasti entistä tiukemmiksi.

Keksinnön tehtävänä on sen tähden saada aikaan kaksivaiheinen aktivoitu lietemenetelmä jäteveden puhdistamiseksi, jolloin menetelmän avulla saavutetaan entistä paremmat ja pysyvämmät puhtausasteet. Samalla energiakustanukset alenevat huomattavasti, jolloin pääomakustannukset eivät nouse yhtä suuriksi kuin vastaavassa tavanomaisessa lietteen aktivointilaitoksessa.

li 5 70566 Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että kaikki jätevesi syötetään ensimmäiseen ilmastettuun aktivointivaiheeseen, jota käytetään huippukuormitusvaiheena, jonka tilavuuskuormitus Br on n. 10 kg BOD^/m /vrk ja lietekuormitus BTS ainakin 2 kg BOD5/kg kuiva-ainetta/vrk. Ensimmäisestä vaiheesta poistetun jäte-vesi-lieteseoksen välisaostuksen avulla varmistetaan kahden aktivoin-tivaiheen biokenoosien tarkka erotus, jolloin välisaostusvaiheesta poistetaan jäämälietettä riittävästi, niin että lietteen ikä pidetään alhaisena. Lopuksi välisaostettu jätevesi syötetään toiseen ilmastettuun aktivointivaiheeseen, jota käytetään alhaisena kuormi-tusvaiheena.

Keksinnön mukaisen menetelmän lisätunnusmerkkinä on se, että verrattuna tunnettuihin kaksivaiheisiin aktivointimenetelmiin ei puhdista-mattoman jäteveden sivujohtoon tarvitse lisäksi syöttää toisen ak-tivointivaiheen biokenoosia, koska polaarisia, helposti mätäneviä orgaanisia yhdisteitä syötetään tässä menetelmässä riittävässä määrin toiseen aktivointivaiheeseen.

Termiä jätevesi käytetään esillä olevan keksinnön puitteissa sen laajimmassa merkityksessä. Yleisesti se on vesipitoinen järjestelmä, johon on dispergoitu orgaanisia aineita myös liuenneiden tai suspen-doitujen epäorgaanisten aineiden läsnäollessa. Dispergoidun faasin hiukkaset voivat olla todella liuenneita, emulgoituneita kolloidiseen ja/tai suspendoituun muotoon. Erotettavien hiukkasten dispersio-aste ei yleensä ole kovin tärkeä. Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän toteuttaminen ei myöskään riipu siitä, saostuvatko aineet vai eivät. Esim. hiekka ja lieju saostuvat, kun taas liuenneet aineet ja kolloidit, jotka tekevät jäteveden sameaksi, eivät saostu. Se, että jätevesi usein sisältää sekä mätänemättömiä että mätäneviä aineita, ei myöskään yleensä ole tärkeä menetelmän toteuttamisen kannalta.

Seuraavassa esitetään useita keksinnön mukaisen menetelmän suori-tusesimerkkejä, jotka eivät rajoita keksintöä. Menetelmä voidaan niin ollen käyttää kotitalouksissa pesun, huuhtelun ja kylvyn yhteydessä sekä W.C:issä muodostuneen jäteveden puhdistukseen, kunnallisen jäteveden puhdistukseen, joka myös sisältää sadevettä teiltä, katoilta ja pihoilta, sekä puhtaasti teollisen jäteveden puhdistukseen. Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä on eri- tyisen tärkeä teollisen jäteveden puhdistuksen yhteydessä. Keksinnön mukainen menetelmä sopii myös yhdistettäväksi muihin puhdistusmene telmiin, jolloin se on sovitettava kyseisen tapauksen mukaisesti.

6 70566

Keksinnön mukaisen menetelmän kaksi aktivointivaihetta ilmastetaan joko paineilman avulla tai rikkomalla tai pirskottamalla veden pintaa nopeasti pyörivien tankotelojen, esim. Kessener-harjojen, tai Simplex-linkojen, Vortair-sekoittimien, Simcar-puhaltimien tai muiden tunnettujen pintapuhaltimien avulla. Erilaisia ilmastusvälinei-tä voidaan myös tarvittaessa yhdistää keskenään.

Alan ammattimies voi myös keksinnön antamien suuntaviivojen perusteella valita sopivimman ilmastusaltaan menetelmän suorittamiseksi. Seuraavassa luetellaan ainoastaan joitakin esimerkkejä ilmastusaltaista, ja luetteloa voidaan tarpeen mukaan laajentaa. Esimerkiksi paineilma-altaat on todettu edullisiksi. Edullisesti voidaan myös käyttää ns. Haworth-kanavia, jotka ilmastetaan siipirattailla, jotka samanaikaisesti liikuttavat vettä eteenpäin. Samoin voidaan käyttää Kessener-altaita, sekoitusaltaita ja altaita, jotka toimivat Simplex-, Inka- ja Aero-Accelerator-menetelmien mukaisesti.

Ilmastuksen ja ilmastusaltaiden ei tarvitse olla laadultaan samanlaisia keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisessä ja toisessa aktivointi- eli ilmastusvaiheessa. Sen tähden on esimerkiksi erityisen edullista, jos ensimmäinen aktivointivaihe (huippukuormitus-vaihe) käsittää suurilla kuplilla tapahtuvan ilmastuksen, kun taas hienoja kuplia käytetään toisen aktivointivaiheen ilmastukseen. Erityisen hyviä tuloksia voidaan myös saavuttaa, jos toinen aktivointivaihe vointivaihe suoritetaan perusteellisesti sekoitetulla ojitusjärjestelmällä, joka ei ole riippuvainen ensimmäisen aktivointivaiheen ilmastusaltaan rakenteesta. Tällainen järjestelmä edustaa Haworth-kanavan vähäistä muunnosta. Ilmaa ja/tai happea syötetään esim. roottorien avulla. Korkea hyötysuhde saavutetaan yleensä esim. alhaisesti kuormitetuilla hapetusojilla (kiertokulku-laitoksilla) . Lisäetuna on se, että tällaisten laitosten rakennuskustannukset ovat n. 30 % alhaisemmat kuin vastaavan mädätystehon omaavissa tunnetuissa laitoksissa.

Jäteveden esisaostusta ei yleensä tarvita. Ainoastaan kun jätevesi sisältää hankalia aineksia kuten kuituja yms., voi lietteen esi- 7 70566 poisto olla tarpeen eikä se tällöinkään ole aikaa vievä (aika äo, 5 h). Väli- ja loppusaostus suoritetaan tavanomaisilla menetelmillä.

Keksinnön mukaisen menetelmän päättäminen suodatus- tai flokulointi-suodatusmenetelmällä saattaa olla tarpeen BOD^-arvon edelleen alentamiseksi. Tämä aleneminen voi olla yli 50 %. Jos tällainen suodatus suoritetaan, lopullinen saostusjärjestelmä voidaan tehdä pienemmäksi ATV-ohjeista poiketen, koska suodatusprosessi pidättää mahdollisesti eroavat lietehiukkaset. Kun otetaan huomioon pienempi lopullinen saostusjärjestelmä, suodatus ei aiheuta merkittäviä lisära-kennuskustannuksia. Verrattuna tavanomaiseen jäteveden puhdistus-laitokseen (BTS = 0,15) esillä oleva menetelmä on vieläkin halvempi ja sen teho on paljon suurempi.

Väli- ja loppusaostusvaiheista tuleva liete on osaksi palautettava palautuslietteenä ao. aktivointivaiheisiin, kun taas lietteen loppuosa kuljetetaan jäämälietteenä lietteen mädätysaltaaseen, esim. sakeuttimen kautta. Tällaisten palautuslietteiden kohdalla on varmistettava, että niille on suoritettu alkuerotus. Tämä johtaa kahden aktivointivaiheen biokenoosien edulliseen erotukseen ja varmistaa lisäksi, ettei käyttövaikeuksia esiinny heti lyhyen ajan kuluttua, kuten tunnetuissa menetelmissä on asianlaita.

Asiantuntija voi keksinnön puitteista poikkeamatta muunnella sen mukaista menetelmää suorittamalla sitä ennen, sen jälkeen tai sen välillä tavanomaisia, aktivoitua lietettä koskevan teknologian mukaisia toimenpiteitä. Esimerkiksi ensimmäisen aktivointivaiheen adsorptiota voidaan niin ollen parantaa flokulointiainetta lisäämällä, kun taas järjestelmän yleinen stabilointi voidaan saada aikaan polyelektrolyyttien avulla.

Tiettyjen entsyymien lisäys toiseen aktivointivaiheeseen voi olla edullista, jolloin entsyymit on sovitettava kulloisenkin jätevesi-tyypin mukaan.

Seuraavassa selitetään lähemmin keksinnön mukaisen menetelmän teknologisia perussuhteita.

Aluksi voidaan olettaa, että helposti adsorboituvilla aineilla on suurempi affiniteetti adsorbenttiin kuin liuottimiin, esillä ole 8 70566 vassa tapauksessa veteen. Tämä merkitsee sitä, että vaikeammin veteen liukenevat, ts. suuremman molekyylipainon omaavat eli vaikeammin mätänevät aineet pidätetään ensimmäisessä aktivointi- eli huip-pukuormitusvaiheessa, kun taas helposti veteen liukenevat ja niin ollen helposti mätänevät aineet syötetään toiseen aktivointivaihee-seen, jossa ne mädätetään biologisesti.

Keksinnön mukaisen menetelmän onnistunut ja luotettava käyttö perustuu oleellisesti tietoon siitä, että huippukuormitusvaiheen liete on pidettävä jatkuvasti ns. sisääntyöstövaiheessa, jossa substraatin hengittäminen alkaa. Tämä liete on rakenteeltaan hienohiutaleis-ta, ja sillä on hyvin suuri ominaispinta, joka on tärkeä adsorptio-toiminnan kannalta. Lieteindeksi on yleensä alhainen. Ensimmäisessä aktivointivaiheessa tapahtuvat reaktiot ovat pääasiassa fysikaalis-kemiallisia luonteeltaan, kun taas tunnetuissa menetelmissä etualalla olevat biologiset prosessit ovat tässä taka-alalla. Korkeasta puhdistusvaikutuksesta huolimatta (yli 60 %) hapen kulutus ja niin ollen energian tarve ovat suhteellisen alhaiset.

Keksinnön mukaista menetelmää suoritettaessa on kuitenkin varmistettava hyvä perinpohjainen sekoitus ja korkea lietteen kuormitus sekä alhainen lietteen ikä ensimmäisessä aktivointivaiheessa. Täi-löin on havaittu, että tilavuuskuormitus BR n. 10 kg BOD^/m /vrk ja lietekuormitus BTg vähintään 2 kg BOD^/kg TS/vrk takaavat toivotun teknisen tuloksen.

Keksinnön mukainen menetelmä eroaa tunnetuista puhdistusmenetelmistä siten, että kokeet ovat osoittaneet, että vaikka ensimmäiseen huippukuormitusaktivointivaiheeseen ei lisätäkään saostus- eikä neultralointiaineita, niin toisessa aktivointivaiheessa korkea pH-arvo alenee ja johtavuus laskee biokenoosien kannalta vaarattomalle tasolle.

Keksinnön mukainen menetelmä eroaa tunnetuista menetelmistä tietyssä määrin myös puhdistusvaiheiden järjestyksen suhteen. Nykyisissä tavanomaisissa biologisissa puhdistusmenetelmissä koko biologisiin prosesseihin syötetty lietekuorma muutetaan biologisesti korkea-asteiseksi aktivoiduksi lietteeksi. Seuraavaa puhdistusjärjestystä noudatetaan: 9 70566 a) molekyylipainoltaan suurempien yhdisteiden adheesio (adsorptio) hiutaleisiin ja molekyylipainoltaan pienempien (helpommin mätänevien) yhdisteiden mädätys, b) molekyylipainoltaan suurempien yhdisteiden absorptio vastaavan valmistelun jälkeen entsyymitoiminnan vaikutuksesta soluun, c) epäpuhtauksien hapetus energian tuotantoa varten ja muuttaminen uudeksi soluaineeksi sekä aineenvaihduntatuotteiden erotus.

Tähän verrattuna suuri osa suuremman molekyylipainon omaavia yhdisteitä ei mätäne esillä olevan keksinnön huippukuormitusvaiheessa/al-haisen kuormituksen vaiheessa. Sen sijaan ne poistetaan huippukuor-mitusvaiheen adsorption jälkeen vähän ajan kuluttua nuoren lietteen kanssa, jolloin ne eivät enää kuormita molekyylipainoltaan pienempien ja erityisesti polaaristen yhdisteiden puhdistusprosessia toisessa aktivointivaiheessa. Tämä johtaa huomattavaan energian säästöön. Tämä käy ilmi vertailemalla keksinnön mukaisen menetelmän ja tunnettujen menetelmien hapen kulutusta. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää hapen tarpeen kaavaa OVR =0,5n.BR+0,l· TSR /g 02/m3 d? jossa eri symboleilla on seuraavat merkitykset: OVR hapen tarve η puhdistusteho eli mädäntyneen aineen määrä, B orgaaninen tilavuuskuormitus/m3/vrk κ λ TSD % kiiteitä aineita/m x\

Ottaen huomioon substraatin ja maaperän hengitys sekä nitrifikaatio-ja denitrifikaatiovaiheiden hapen tarve päädytään seuraavaan taulukkoon : 10 70566

Stabi- Nitrifi- Jäämä-BOD^ Jäämä-BOD^ loitu kaatio 20 mg/1 30 mg/1 BTS 0,05 0,15 0,30 0,60

Maaperän ja

substraatin 0,42 0,56 0,78 1,18 OVR

hengitys

Nitrifikaatio ja denitrifi- 0,05 0,23 0,34 0,26 kaatio

0VV0VR

OVR 0,47 0,79 1,12 1,44 + Ni + Den.

Maaperän ja substraatin nitrifi- kaatiosta ja de— -ιλ-ίο. -i α „ mtrifikaatiosta johtuva hengityksen lisäys x Den. = denitrifikaatio

Energian kulutus K on funktionaalisesti yhteydessä hapen tarpeeseen OV^ seuraavan yhtälön mukaisesti:

m · OV

K = -? k jossa k on kWh:a kohti syötetyn hapen määrä, joka keskikokoisilla kuplilla tapahtuvassa ilmastuksessa on 1800 g C^a.

Varsinainen tehon kokonaiskulutus KG = + K^m apulaitteisto mukaan lukien saadaan seuraavasta taulukosta soveltamalla ATV-oh-jeita: BTS 0,05 0,15 0,30 0,60 1,0 TS 5 3,3 3,3 3,3 3,3 g/1

K 21 15 11 9 8 kWH/T

X ♦ et I = asukas Tässä energian kulutus on annettu kilowattitunteina asukasta ja vuotta kohti.

Energian kokonaiskulutus, joka on yhteydessä OV -arvoon, voidaan

R

saada seuraavasta kaavasta: ·,! 7 0 5 6 6 a KG = KN + 0,1014 · m · η · a + 0,0203 · m · $ BTg jonka uusilla symboleilla on seuraavat merkitykset: KN apulaitteiston erityiset energian tarpeet, ilm.laitos B^g = 0,05 - KN = 2,5 kWh/I*a, ilm.laitos BTg 0,10 - KN = 3,0 kWh/I*a, m nitrifikaation ja denitrifikaation aiheuttama lisäkulutus η biologisen puhdistusasteen määrä, β orgaanisen aineen puhdistus, ja a orgaanisen mätänevän aineen ominaiskuormitus g BOD^/I-vrk.

Eri aktivointivaiheiden tekijät voidaan saada esim. seuraavasta taulukosta: BTS 0,05 0,15 0,30 0,60 1,00 Dim.

m 1,12 1,41 1,44 1,22 1,10 n 96 94 91 86 81 % a 57 48 45 42 42 g/]. · d 8 0,50 0,60 0,60 0,70 0,70 BOD5(dec,) 10 15 20 30 40 mg/1 Näiden laskelmien perusteella saadaan keksinnön mukaiselle kaksivaiheiselle aktivoidulle lietemenetelmälle (ilman suodatinta) seuraavat tulokset: KN = 3,00 kWh/Ι*a KH = (1,10 + 0,09) = 1,19 kWh/I·a

Ks = (2,27 + 2,16) = 4,43 kWh/1-a KN tarkoittaa apulaitteiston energian kulutusta. KH tarkoittaa keksinnön mukaisesti toteutetun huippukuormitusvaiheen energian kulutusta ja Kg alhaisen kuormitusvaiheen energian kulutusta, jolloin kahden aktivointivaiheen energian kokonaiskulutus on 8,6 kWh/Ia.

Jos oletetaan, että sekä yksivaiheinen vertailumenetelmä, jossa BTS = 0fl5, että keksinnön mukainen menetelmä toimivat loppuvaiheessa BTg-arvolla 0,15, saadaan energian säästöksi I = (15,0 - 8,6=) 6,4 kWh/I*a (ilman suodatinta) 12 705 6 6

Tavanomaisessa menetelmässä, joka lopussa toimii Bm -arvolla 0,15, saadaan keskimäärin BOD5-jäämäarvoksi 15 mg/1. Samaan tulokseen päästään keksinnön mukaisella menetelmällä. Jos keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään suodatusasemaa, BOD^-arvo alenee 8-10 mg:aan/l. Yhteenlasketulle luvulle 300 000 I ja IE (asukkaiden/asuk-kaisiin verrattavien lukumäärä) saadaan niin ollen seuraavat arvot:

Menetelmä Tosiasiallisesti Oloaika käytetty tilavuus aika tunteina

Ihanteellinen käytetty tilavuus*

O

Tavanomainen 77 000 m° 14 BTS = 0,15 80 000 m3

Keksinnön mukainen 60 300 m^ 3 9fl

Ilman suodatusasemaa 68 300 m o

Keksinnön mukainen 56 000 m 7,6

Suodatusaseman kanssa 74 500 m + suodatin χ Käytetty ihanteellinen tilavuus määrättiin suhteuttamalla kunkin käsittely-yksikön käyttökelpoinen tilavuus yksikköhintaan DM 300.-/m3. Ihanteelliset tilavuudet edustavat siten myös jäteveden puhdistuslaitoksen päävksiköiden arvioitua kustannusvertailua.

Tavanomainen menetelmä toimii alhaisella kuormitusvaiheella, jota seuraa lopullinen saostus. Keksinnön mukaisessa menetelmässä on huippukuormitusvaihe, alhainen kuormitusvaihe, välisaostus ja lop-pusaostus, jolloin menetelmä voidaan haluttaessa päättää suodatus-vaiheella .

Kuten edellä olevista laskelmista voidaan päätellä, keksinnön mukainen menetelmä on huomattava edistysaskel tällä alalla, erityisesti tehon kulutuksen ja tilan käytön kannalta, samalla kun puhdistus-teho on yhtä hyvä tai parempi kuin tunnetuissa menetelmissä.

Keksinnön avulla saavutetaan se etu, että sen mukaista menetelmää voidaan käyttää laitoksissa, joita voidaan käyttää paljon alhaisemmalla energian kulutuksella kuin tavanomaisilla menetelmillä käy- 11 13 70566 tettyjä laitoksia, mutta rakennuskustannuksiin ei kuitenkaan vaikuteta epäedullisesti. Itse asiassa keksinnön mukaisella menetelmällä käytettävän laitoksen tilan tarve on paljon pienempi kuin tunnetuissa laitoksissa. Lopuksi keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan suodatusvaiheeseen yhdistettynä erittäin korkeat puhdistusteho (B0D^< 10 mg/1) . Keksinnön mukaisella menetelmällä käytetyt laitokset eivät ole lainkaan herkkiä jäteveden määrän äkillisille ja jyrkille nousuille. Toinen tärkeä etu on se, että keksintöä voidaan käyttää vanhempien tai ylikuormitettujen jäteveden puhdistuslaitosten laajennukseen. Kytkemällä etukäteen huippukuormituslaitos, joka olisi rakennettava, ja muuttamalla esisaostusjärjestelmä välisaostus-järjestelmäksi, voidaan jo olemassa olevan aktivointivaiheen kuormitusta huomattavasti alentaa. Lisäksi loppusaostusjärjestelmää on myös laajennettava. On kuitenkin huomattava, että keksinnön ajatusta käytettäessä voidaan jäteveden puhdistuslaitoksen vanhoja osia jatkuvasti käyttää.

Keksinnön mukaisen menetelmän erästä suoritusmuotoa selitetään seu-raavassa lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen.

Jätevesi tulee laitokseen tulojohdon 1 kautta, ja sitä syötetään pumpun 2 avulla putken 11 kautta lietteen esipoistolaitteeseen 3.

Kun hankalat aineosat, kuten kuidut yms. on poistettu, jätevesi kullee putken 12 kautta ensimmäiseen ilmastusaltaaseen eli ensimmäiseen aktivointivaiheeseen 4, jota kävtetään huippukuormitusvaiheena. Sen jälkeen ilmastettu aine joutuu putken 13 kautta välisaostuslait-teeseen 5. Selkeytetty faasi johdetaan putken 14 kautta toiseen ilmastusaltaaseen eli toiseen aktivointivaiheeseen 6, jota käytetään alhaisena kuormitusvaiheena. Laitteesta 5 poistetaan liete väli-saostusta varten. Tämä liete syötetään putken 22 ja pumpun 23 kautta putkiin 24 ja 25. Putken 24 tehtävänä on palauttaa liete ensimmäiseen vaiheeseen, kun taas putken 25 tehtävänä on poistaa jäämäliete järjestelmästä esim. sakeuttimen avulla lietteen mädätysaltaaseen. Samoin käy alkuperäiselle lietteelle, joka on poistettu putken 27 kautta. Laitteessa 6 tapahtuneen biologisen mädätyksen lopussa ve-sifaasi joutuu loppusaostimeen 7, josta liete poistetaan putken 18 ja pumpun 19 kautta. Tämä liete joko palautetaan putken 20 avulla toiseen vaiheeseen palautuslietteenä tai poistetaan järjestelmästä jäämälietteenä putken 21 avulla. Selkeytetty vesifaasi syötetään putken 16, pumpun 8 ja putken 26 avulla pikasuodattimeen 9, josta selkeytetty vesi johdetaan poistoputken 10 kautta vesistöön. Huuhteluvettä voidaan syöttää putkien 28 ja 27 avulla pikasuocfettimesta 9 toisen vaiheen järjestelmään.

Claims (11)

70566 14

1. Kaksivaiheinen aktiivilietemenetelmä jäteveden puhdistamiseksi, jolloin jätevettä syötetään ensimmäiseen aktivointi-vaiheeseen (4), ja että siinä käsitellylle jätevedelle suoritetaan saostus (5), josta poistetaan jäämälietettä (25) ja ensimmäiseen aktivointivaiheeseen palautettavaksi tarkoitettua palautuslietettä (24), minkä jälkeen jätevesi syötetään toiseen aktivointivaiheeseen (6), ja että siinä käsitelty vesi johdetaan lisäsaostusvaiheeseen (7), josta poistetaan jäämälietettä (21) ja toiseen aktivointivaiheeseen palautettavaksi tarkoitettua palautuslietettä (20) , jolloin puhdistettu vesi poistetaan 1isäsaostusvaiheesta ja johdetaan pois järjestelmästä, tunnettu siitä, että ensimmäistä aktivointi-vaihetta (4) käytetään oleellisesti biogeenisena flokkulointi-ja adsorptiovaiheena käyttäen hyväksi ilmalla käsittelyä sekä tilavuuskuormitusta BR = noin 10 kg BHK^/m ja vrk ja liete-kuormitusta B^ = yli 2 kg BHK^/kg kuiva-ainetta ja vrk, että ensimmäisestä aktivointivaiheesta saatava jäteveden ja lietteen seos erotetaan ja saostetaan ensiksi mainitussa saostusvaiheessa (5), kunnes jäteveden puhtausaste on vähintään 60 %, jolloin molempien aktivointivaiheiden (4, 6) biokenoosit pysyvät toisistaan erillään ja että riittävästi jäämälietettä poistetaan ensik-simainitusta saostusvaiheesta (5), jotta ensimmäisessä aktivointi-vaiheessa oleva liete on ikänsä puolesta jatkuvasti sisääntyöstö-vaiheessa, eli endogeenisen hengityksen alkuvaiheessa, jolloin toiseen aktivointivaiheeseen (6), joka on oleellisesti biologinen puhdistusvaihe, jonka kuormitus on noin 0,15 kg BHK^/kg kuiva-ainetta ja vrk, viedään biokenoosien erillään pitämiseksi em. puhtausasteen omaava vesi ensiksimainitusta saostusvaiheesta (5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että flokkulointi- tai saostusainetta lisätään huippukuormitusvaiheeseen adsorption edistämiseksi.

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen aktivointivaiheen (4) ilmastuksessa käytetään suuria kuplia. 70566 15

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viimeisen saostusvaiheen jälkeen käytetään loppusuodatusta tai flokkulointia ja suodatusta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodattimen huuhteluliete palautetaan ainoastaan toiseen vaiheeseen.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen aktivointivaihe suoritetaan rengas-kanavissa .

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu esisaostusvaiheesta ennen ensimmäistä aktivointivaihetta.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä käsitellään erittäin suuren saastumis-asteen omaavaa jätevettä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätevesi on pääasiassa orgaanisten aineiden saastuttama.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen aktivointivaiheen ilmastus tapahtuu hienoilla kuplilla.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alhaiseen kuormitusvaiheeseen lisätään entsyymejä biologisen mädätyksen edistämiseksi. ie 70566 TT ------------