FI90856C - Menetelmä jäteveden tai sentapaisen epäpuhtaan veden käsittelemiseksi sekä menetelmässä käytettävä saostuksen apuaine - Google Patents

Description

90856

Menetelma jateveden tai sentapaisen epapuhtaan veden kfisit-telemiseksi seka menetelmassa kaytettava saostuksen apuaine

Esilia olevan keksinndn kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelma jateveden tai sentapaisen epapuhtaan veden kasittelemiseksi.

Tailaisen menetelman mukaan kasiteltavaan veteen lisataan sekoitusvydhykkeessa orgaanisen aineen saostumista aikaan-saavaa komponenttia, sekoituksesta saatava seos johdetaan erotusvydhykkeeseen, jossa saostuva aine erotetaan nestees-ta, minka jaikeen kasitelty neste-effluentti poistetaan erotusvydhykkeesta ja viedaan mahdolliseen jatkokasittelyyn.

Keksinndn mukainen menetelma soveltuu etenkin sellu- ja pa-periteollisuuden jatevesien kasittelyyn, mutta sita voidaan myds kayttaa muiden teollisten jatevesien, kuten Oljyn-jalostuksesta ja muovien valmistuksesta peraisin olevien jatevesien, sekM kunnallisten jatevesien puhdistamiseen.

Keksintd koskee myds jateveden tai sentapaisen epapuhtaan veden kasittelyssa kaytettavaa saostuksen apuainetta.

Sellu- ja paperiteollisuuden jatevesien orgaanisen aineen poistossa aktiivilietemenetelmaiia muodostuu 0,4 - 0,6 kg biolietetta jokaista poistettua BOD7 kg (BOD = biological oxygen demand; biologinen hapenkulutus) kohti. T3ma orgaani-nen aines sisaitaa elavia ja kuolleita mikrobeja. Lisaksi siina on sellaista hienojakoista orgaanista ja epaorgaanista kiintoainetta, jota on kulkeutunut biologiseen puhdistamoon kasiteltavan jateveden mukana. Biomassen osuus sellu- ja paperiteollisuuden aktiivilietteesta on 50 - 80 %.

Suomessa muodostuu jo nykyiseliaan suuria maaria aktiivilie-tetta,· lietteen maara on suuruusluokaltaan noin 30.000 - 40.000 tonnia kuiva-ainetta vuodessa. MMar3n odotetaan viela kasvavan niin, etta se vuosikymmenen lopulla on suu-ruusluokkaa 80.000 - 100.000 t/a.

2

Biolietteelle ei ole olemassa taloudellisesti kiinnostavaa hyOtykSyttea. Nykyiseliaan se joko kuivataan ja poltetaan yhdessa kuitulietteen kanssa tai kuljetetaan 13jitysalueel-le. Myfiskaan aktiivilietteen mikrobiosaa ei jatevedenpuhdis-tuksessa toistaiseksi juuri ole osattu kayttaa hyvaksi. ErMissM tapauksissa siita on vapautettu sitoutunutta fosfo-ria ja typpea, joita aineita on voitu kayttaa uudelleen bio-logisessa puhdistuksessa.

Esilia oleva keksintfi lahtee siita ajatuksesta, etta aktiivi-lietetta voitaisiin kayttaa saostuksen apuaineena jateveden puhdistuksen etuselkeytyksessa. Talla hetkelia aktiiviliete usein poistetaan prosessista yhdessa etuselkeytyksen liet-teen kanssa johtamalla bioliete tulevan veden mukana etusel-keytykseen. Taildin kuitenkin osa biolietteesta voi nousta pintaan anaerobisen jateveden tai muiden syiden takia. Tu-loksena on useimmiten se, etta myCs etuselkeytyksen kiinto-aineen poistoteho huononee alkuperaisesta.

Keksintfimme yhteydessa tehdyissa mittauksissa ja kokeissa on nyt todettu, etta hajottamalla ainakin osa biolietteen mik-robisoluista ja asettamalla lietteen pH korkeintaan arvoon 3, edullisesti pH-alueelle 2-3, saadaan etuselkeytykseen lisatylia biolietteelia aikaan laskeutumiskelpoisia flokkeja.

Tasmailisemmin sanottuna keksinndn mukaiselle menetelmaile jatevesien kasittelemiseksi on paaasiallisesti tunnusomaista se, mika on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki-osassa.

Kuten ylia esitettiin tarkoitetaan tam3n hakemuksen puit-teissa termilia "bioliete" sellaista proteiinipitoista lie-tetta, joka on peraisin jatevesien puhdistuslaitoksesta, kuten aktiivilietelaitoksesta tai ilmastetusta lammikosta, ja joka sisaitaa eiavia ja kuolleita mikrobeja.

Termeilia "saostaa" ja "saostua" tarkoitetaan puolestaan sellaista prosessia, jossa liuosfaasissa oleva aine muuttuu

II

3 90856 kiinteSan muotoon, jolloin se eroaa liuoksesta. Saostuksen yhteydessa syntyva kiintea aine saattaa koaguloitua muodos-taen hiutaleita tai flokkeja, jotka prosessiolosuhteiden mu-kaan joko laskeutuvat pohjaan tai - flotaatiossa eli vaahdo-tuksessa - nousevat pintaan. Niinpa "saostus"-termi kattaa myOs ne prosessit, joissa tapahtuu hiutaleiden ja flokkien muodostumista ja koaguloitumista.

KeksinniJn mukaisessa menetelmassa voidaan pH-arvon saatddn kayttaa sopivaa happoa, etenkin mineraalihappoa, kuten suola-, typpi- tai rikkihappoa. On kuitenkin myiis mahdollis-ta kayttaa hapanta jatevesijaetta, kuten kemianteollisuuden ferrosulfaattipitoista jatevetta. Koska naiden pH-arvo usein on varsin alhainen, jopa < 1, sopivat ne erityisen hyvin sellun valkaisun alkalivaiheen jatevesien pH-arvon saatami-seen haluttuun arvoon.

Keksinndn mukaan pH-arvon tulee olla alle noin 3, jotta liete saostuisi. Kuten myohenunin esitettåvista esimerkeista kåy ilmi, ei menetelmM tuota haluttua tulosta pH-arvon ol-lessa noin 4. Taloudellisista syista on harvoin mielekasta laskea pH-arvo alle kahden, vaikka menetelma kuitenkin toimii naissåkin pH-arvoissa.

Bioliete lisataan jateveteen sekoitusvydhykkeessa, jossa jatevetta sekoitetaan esim. perakkaisissa sekoitussailiOissa. Keksinndn eraassa edullisessa suoritusmuodossa lietteen ja veden muodostamaa seosta sekoitetaan kahdessa vaiheessa, en-sin nopeasti ja senjaikeen hitaasti. Vaiheet suoritetaan eri sekoitusastioissa.

jateveteen lisattavan biolietteen sakeus on noin 0,2 %, mut-ta se voidaan tiivistamaiia korottaa noin 2-3 %:iin. Sen mikrobisoluista ainakin osa, edullisesti ainakin noin 50 %, erityisen edullisesti ainakin noin 60 %, on murskattu sopi-valla murskauskasittelylia. Eraan edullisen suoritusmuodon mukaan biolietetta kasiteliaan sonikaattorilaitteessa ultra-aanelia. Toisen edullisen suoritusmuodon mukaan biolietteen 4 mikrobisoluja murskataan kayttamaiia korkeaa painetta ja sen nopeaa alentamista (rSjSytystekniikkaa).

Saostumisen aikaansaarniseksi tarvittavan saostuskemikaalin maarS vaihtelee liuenneiden ja suspendoituneiden yhdisteiden mukaan. Tavallisesti on lisattavan biolietteen kuiva-aine-maara noin 0,2 - 1,5 g/1 jatevetta.

Biolietteen lisaksi voidaan etuselkeytyksessa kayttaa sinansa tunnettuja saostuskemikaaleja, kuten ferro- ja ferrisulfaattia ja alumiinisulfaattia, jotka voidaan esim. lisata sellaisen vesiliuoksen muodossa, joka sisaitaa ferro-, ferri- tai alumiini-ioneja, kuten edelia mainittu kemian-teollisuuden rautapitoinen jatevesi.

Menetelmassa voidaan biolietteen ja mahdollisten saostuske-mikaalien ohella viela kayttaa jotain sinansa tunnettua flokkauksen tehostamiskemikaalia, jona jateveden koostumuk-sen mukaan voidaan kayttaa erilaisia kationisia polymeereja, anionisia polymeereja seka polyelektrolyytteja. Flokkauksen tehostamiskemikaali tuodaan jateveteen ennen biolietteen lisaysta, sen jaikeen tai samanaikaisesti sen kanssa.

Saostuneen aineen ja liuoksen erottamiseksi jatevesi-liete-seos johdetetaan esim. aktiivilietelaitoksen tasausaltaaseen tai ilmastusosaan, joissa saostunut aine erotetaan sinansa tunnetuilla menetelmilia.

Keksinndn avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpa menetelmaiia saadaan aikaan varsin hyva jateveden kiintoai-nereduktio. Mikali jatevedessa on hienojakoista, muuten laskeutumatonta kiintoainetta se saostuu samalla. Menetelma soveltuu seka mekaanisen etta kemiallisen selluvalmistuksen jatevesien kasittelyyn. Kyseeseen tulevat esim. kuorimo- ja valkaisimovedet. Koska myOs eraat orgaaniset, IShinnå suur-molekyyliset aineet, kuten hapot ja klooratut yhdisteet, saostuvat menetelmån yhteydessa, voidaan myos oljynjalostuk-sessa ja muovien valmistuksessa syntyvia jStevesiå kasitella. Keksinndn avulla voidaan perinteisten saostuskemikaalien

II

5 90856 maaraa huomattavasti vahentaa, ne voidaan jopa kokonaan kor-vata keksinndn mukaisella biolietteelia.

Seuraavassa keksintda ryhdytaan lahemmin tarkastelemaan oheisen piirustuksen ja muutaman suoritusesimerkin avulla. Piirustuksen kuviossa on esitetty menetelman yksikertaistet-tu prosessikaavio.

Keksinndn mukaisessa menetelmassa kaytetaan etuselkeytyksen saostuksen apuaineena biolietetta, joka koostuu aktiivilie-teprosessin ylijaamaiietteesta, jota murskataan murskaus-laitteessa 1. Murskaus suoritetaan kayttaen hyvaksi esimer-kiksi korkeaa painetta ja sen nopeaa alentamista (rajaytys-tekniikkaa) tai ultraaanta. K3siteltavaan jateveteen lis3-taan murskattua biolietetta ensimmaisessa sekoitusastiassa 2. Lietetta sydtetaan kasiteltavaan jateveteen niin, etta sen maara kuiva-aineena (haihdutusjaannOkselia) mitaten on 0,2 - 1,5 g/1 selkeytykseen menevassa vedessa. jateveden pH saadetaan lisaamaiia hapanta jatevesijaetta tai mineraali-happoa (rikkihappoa tai vastaavaa) niin, etta se on alueella 2-3. Ensimmaisessa sekoitusastiassa vallitsevaa pH-arvoa mitataan ja saadeliaan saatClaitteistolla 3, joka koostuu pH:n nayttd-, rekisterdinti- ja saatdlaitteesta (QIRC) ja sydtettavan happaman aineen virtaus-, rekisterdinti- ja saatdlaitteesta (FIRC).

K3siteltya jatevetta sekoitetaan aluksi nopeasti 1-2 mi-nuuttia ensimmaisessa sekoitusastiassa 2 ja sitten hitaasti 6-10 minuuttia toisessa sekoitusastiassa 4. Taildin tapah-tuu biolietteen koagulaatio ja liete ja jateveden liuenneet orgaaniset aineet alkavat saostua.

Lietevesiseos sydtetaan selkeyttamtidn tai flotaatiolaitteis-toon 6. Mikali lietteen ja veden erotuslaitteisto sisaitaa betoni- tai muuta happoindusoidulle korroosiolle alttiita osia, on seoksen pH nostettava alueelle 4,0 - 5,3 esimerkik-si kalkilla (kalsiumhydroksidin vesiliuoksella), joka sydte-taan vaiiastiaan 5. Selkeyttimeen tulevan seoksen pH-arvoa saadeliaan edelia esitetylia tavalla saatdlaitteistolla 3.

6

Selkeytyksesså erotukseen tarvitaan tavanomaisesti seilu- ja paperiteollisuuden jåtevesien selkeytykseen mitoitettu sei-keytin 6 (pintakuorma 0,6 - 1,2 m3/m2 h, viipymå 3-5 tun-tia) .

Flotaatiota kåvtettåesså pintakuorma voi olla suuruusluokkaa 3-5 m3/m2 h ja ns. dispersioveden måårå 10 - 20 % kåsiteltå-vån veden mååråstå.

Selkeytyksestå 6 jåtevesi menee biologiseen puhdistusvaihee-seen. Liete ohjataan lietteenkåsittelyyn ja kåsitellåån muiden jåtevedenkåsittelyn lietteiden kanssa tavanomaisin menetelmin.

Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksintoa sita mitenkåån rajoittamatta esimerkkien yksityiskohtiin.

Esimerkki 1 Kåsiteltåvå jåtevesi oli kemitermomekaanisen (CTMP) tehtaan etuselkeytykseen tulevaa jåtevettå kuusiajon ajalta. Kokeessa kåytetty bioliete oli saman tehtaan aktiiviliet^laitoksen biolietettå.

Bioliete hajoitettiin ultraåånellå (sonikoitiin) ja jåljelle jåånyt kiintoaine poistettiin sentrifugoimalla. Sentrifugoin-nin suodosta lisåttiin vakiomåårå kåsiteltåvåån jåteveteen. pH

såådettiin laimealla rikkihapolla eri nåytteisså eri suurui-seksi. Nåytteitå sekoitettiin happolisåyksen jålkeen va-kionopeudella noin 10 minuuttia ja nåytteiden annettiin laskeutua noin 30 minuuttia. Tåmån jålkeen otettiin nåytteet vesiosasta ja mååritettiin kiintoaine kåyttåen GF/A suodinta. Tulokset on esitetty oheisessa taulukossa 1.

7 90856

Taulukko 1 pH:n muutoksen vaikutus kiintoaineen poistoon kåytettåesså saostuksen apuaineena murskattua aktiivilietettå.

Lisåtty pH kiinto- kiintoai- aktiivi- aine nereduktio lietemåårå 1) mg/1 % ml/1 Kåsittelemåton vesi 0 5,8 1700 1A vertailu 0 2,0 540 68 IB koe 50 2,0 140 92 1C koe 100 2,0 82 95 2A koe 0 4,0 570 66 2B koe 50 4,1 650 62 2C koe 100 4,0 740 56

Kiintoainereduktio on laskettu vertaamalla sitå alkuperåisen veden kiintoainemååråån.

Esimerkki 2

Sulfaattimenetelmållå kappaan 31 keitettyå havusellua val-kaistiin laboratoriomitassa kåyttåen sekvenssiå C/D E1DE2D. Tavoitteena oli vaaleus ISO 90. Alkalivaiheen jåtevesi (vai heesta El), hapan jåtevesi (vaiheesta C/D), jossa C = kloori ja D = klooridioksidi) sekå sonikoimalla murskatun ja suo-datetun biolietteen suodos sekoitettiin keskenåån. Sanottu lietesuodos sekoitettiin yhtåaikaisesti happaman jåteveden kanssa alkaaliseen jåteveteen. Seosta sekoitettiin 5 minuut-tia, minkå jålkeen seoksen annettiin laskeutua noin yksi tunti. Vedestå otettiin nåyte, josta mååritettiin våri vakio pH:ssa. Tulokset on esitetty oheisessa taulukossa 2. Mååråti-lavuussuhteet olivat alkaalinen vesi:hapan vesi:bioliete = 1:2:0,2 8

Taulukko 2 Vårireduktio lisåttåesså murskattua biolietettå alkaalisen ja happaman jåteveden seokseen.

Våri Vårireduktio mg Pt/1 %

Hapan jåtevesi 320

Alkaalinen jåtevesi 6600

Bioliete 1500 Kåsitelty jåtevesi 690 71

Tekemissåmme muissa puhdistuskokeissa on todettu mm., ettå murskatun biolietteen lisåys etuselkeytykseen ei nosta etu-selkeytyksestå poistuvaa liuennutta orgaanista ainemååråå CODrllå mitattuna. Puhdistustulos kiintoaineen saostuksessa ei oleellisesti huonontunut, vaikka murskatusta biolietteestå ei sentrifugoimalla poistettukaan murskaantumatonta bioliete-osaa.

li

Claims (12)

90856

1. Menetelmå jåteveden tai sentapaisen epåpuhtaan veden kåsittelemiseksi, jonka menetelmån mukaan - veteen lisåtåån sekoitusvyohykkeesså (2, 4) orgaanisen aineen saostumista aikaansaavaa komponenttia, - saatu seos johdetaan erotusvyohykkeeseen (7), jossa saostuva aine erotetaan nesteestå, ja - kåsitelty neste-effluentti poistetaan erotusvyohyk-keestå ja viedåån mahdolliseen jatkokåsittelyyn, tunnettu siitå, ettå - saostumista aikaansaavana komponenttina kåytetåån aina-kin osittain proteiinipitoista biolietettå, jonka sisåltåmille mikrobisoluille on suoritettu murskauskå-sittely, ja - sekoitusvyohykkeen (2, 4) pH såådetåån arvoon korkein-taan noin 3.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kåytetåån aktiivilietelaitoksesta tai ilmastetus-ta lammikosta saatavaa biolietettå, jonka mikrobisoluista ainakin noin 50 %, edullisesti noin 60 - 90 %, 5n murskattu.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå pH såådetåån noin arvoon 2...3.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå pH-arvon sååtoon kåytetåån ha-panta jåtevesijaetta tai mineraalihappoa.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå sekoitusvyohykkeesså (2, 4) lisåtåån kuiva-aineena laskettuna noin 0,2...1,5 g biolietet-tå/1 vettå.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå lietteen ja veden muodostamaa seosta sekoitetaan kahdessa vaiheessa, ensin nopeasti ja senjålkeen hitaasti.

7. Etenkin jåteveden tai sentapaisen epåpuhtaan veden kå-sittelyyn tarkoitettu saostuksen apuaine kåytettåvåksi pH-arvoilla korkeintaan noin 3, tunnettu siitå, ettå se koostuu oleellisesti proteiinipitoisesta biolietteestå, jota on kåsitelty siten, ettå ainakin osa biolietteen mikrobien soluista on murskattu.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen saostuksen apuaine, tunnettu siitå, ettå ainakin noin 50 %, edullisesti ainakin 60 % biolietteen mikrobisoluista on murskattu.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen saostuksen apuaine, tunnettu siitå, ettå bioliete on saatu aktiiviliete-laitoksesta tai ilmastetusta lammikosta.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen saostuksen apuaine, tunnettu siitå, ettå biolietteen sakeus on noin 0,2...3 %.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen saostuksen apuaine, tunnettu siitå, ettå biolietettå on kåsitelty ultraåånellå mikrobisolujen murskaamiseksi.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen saostuksen apuaine, tunnettu siitå, ettå biolietteen mikrobi-soluja on murskattu alistamalla bioliete ensin korkealle paineelle, jota senjålkeen on nopeasti alennettu. Il 90856