FI97218C - Jäteveden puhdistusprosessi - Google Patents

Description

97218 f Jäteveden puhdistusprosessi - Process för rening av avloppsvatten Tämä keksintö kohdistuu kemo- ja/tai termomekaanisen selluloosan valmistuksessa syntyvän jäteveden puhdistusmenetelmään, joka käsit-5 tää jäteveden saattamisen seuraavaan käsittely sarjaan: karkeampien ainesten sedimentointi jäähdytys aerobinen myrkyn poisto 10 - anaerobinen hydrolyysi ja esihappamointi käsittäen ravinne- suolojen lisäyksen ja redox-potentiaalin säädön metaanin tuotto metaanireaktorissa aerobinen puhdistus ja biologisen lietteen erotus, jolloin liete ainakin osittain kierrätetään myrkynpoistovaiheeseen.

15 Tällainen prosessi on esitetty eurooppalaisessa patenttihakemuksessa n:o 0133846. Tunnettu prosessi on tarkoitettu termomekaanisen selluloosan (TMP) tai kemomekaanisen selluloosan (CMP) valmistuksessa syntyvää jätevettä varten.

20

Tunnetussa prosessissa hydrolyysivaihetta seuraa lietteen sedimentointi, ja lietettä kierrätetään osittain hydrolyysi vaiheeseen, kun taas lieteylimäärä syötetään metaanireaktoriin. Metaanireaktorin jälkeen liete sedimentoidaan jälleen, ja tämä liete kierrätetään osittain metaani-25 reaktoriin, kun taas ylimäärä poistetaan. Tällä prosessilla on se haitta, että hydrolyysireaktorin jälkeen poistettava lieteylimäärä, joka voi olla huomattava, on anaerobista eikä sitä voida helposti käsitellä edelleen. Lisäksi lietteen haju on epämiellyttävä, mikä on vahingollista ympäristölle.

30

Huomattavien lietemäärien poistolla hydrolyysireaktorin jälkeen on lisäksi se haitta, että mainittu liete sisältää myös ravinnesuolat, jotka syötetään hydrolyysivaiheessa hydrolyysiprosessin ja metaanikäymisen optimoimiseksi. On luonnollisesti järkevää käyttää hyväksi mainittuja 35 ravinnesuoloja mahdollisimman paljon puhdistusprosessissa ja niitä tulisi poistua yhdessä lietteen mukana mahdollisimman vähän.

* 2 97218 Tämän keksinnön tarkoituksena on parantaa tunnettua prosessia, mitä tarkoitusta varten lietteen sedimentointi tapahtuu ennen hydrolyysi- ja metaaninmuodostusvaiheita. Tällä on se etu, että laskeutunut liete on aerobista ja sitä voidaan käsitellä edelleen tunnetulla tavalla sen jäi-5 keen, kun se on sakeutettu. Lisäksi hydrolyysivaiheeseen syötettävät ravinnesuolat syötetään veteen, jossa on pienempi lietepitoisuus, joten ravinnesuolojen määrä voi olla pienempi ja nämä säilyvät melkein täydellisesti puhdistusprosessia varten.

10 Keksinnön tarkoituksena on parantaa tunnettua prosessia muissakin kohdin. On osoittautunut, että jätevesi sisältää joko ylimäärän H202:a tai ylimäärän Na2S03:a. Molemmat ainesosat ovat ei-toivottuja, koska sekä H202 että Na2S03 ovat myrkyllisiä bakteereille metaanireaktoris-sa.

15 Tämän vuoksi määritetään edullisesti mahdollisimman aikaisin puhdistusprosessissa, esiintyykö joko H202:n tai Na2S03:n ylimäärää, minkä jälkeen edellisessä tapauksessa H202 neutralisoidaan tunnetulla tavalla lisäämällä biologista lietettä jäteveteen, ja jälkimmäisessä tapauk-20 sessa syötetään lisää H202:a sulfiitin muuttamiseksi sulfaatiksi. Tämä prosessi, jossa joko H202:n tai Na2S03:n vaikutus poistetaan, on täysin automaattinen jäteveden redox-potentiaalin ja pH:n mittaamisen avulla.

Keksinnön lisätarkoituksena on tehdä jätevedessä vielä mahdollisesti 25 esiintyvä sulfiitti tai sulfaatti vaarattomaksi bakteereille metaanireakto-rissa. Tämän saavuttamiseksi syötetään edullisesti FeCI3:a vaiheeseen, joka edeltää metaanireaktoria, jolloin mainittu FeCI3 kykenee neutraloimaan hydrolyysivaiheessa ja metaanireaktorissa sulfiitista tai sulfaatista muodostuvan H2S:n muodostamalla FeS:a, joka saostuu ja 30 on myrkytön metaanibakteereille.

CTMP-prosessista (CTMP = kemotermomekaaninen selluloosa) tuleva jätevesi, jota on esikäsitelty näin muodostaa yllättäen metaanireaktorissa raemaista lietettä, jolla on erinomaiset laskeutusominaisuudet. 35 Tämän johdosta voidaan käyttää edullisella tavalla sinänsä tunnettua metaanireaktoria, joka on tyyppiä "Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB)". Lietteen erinomaiset laskeutusominaisuudet yhdistyneenä 3 r972T8 UASB-reaktorin valintaan johtavat siihen, että prosessissa voidaan toteuttaa tilakuorma, joka on suuruudeltaan 15—20 kg COD/m3/päivä, mikä tilakuormitus tavallisessa metaanireaktorissa on 4 kg COD/m3/päivä (COD = kemiallinen hapenkulutus). UASB-tyypin me-5 taanireaktorin käyttö on sinänsä tunnettu paperitehtaan jäteveden puhdistusprosessissa. Kuitenkin tässä on kysymys paperinvalmistuksesta, jossa lähtömateriaalina on joko jätepaperi tai kaupallinen selluloosa. Tällaisesta paperinvalmistusprosessista tuleva jätevesi on paljon vähemmän saastunutta kuin paperinvalmistukseen tarkoitetun kemoter-10 momekaanisen selluloosan valmistuksessa muodostuva jätevesi. Tämä jätevesi sisältää kaikki ne ainesosat, jotka sisältyvät myös puuhun, josta selluloosa tehdään, sekä ne ainesosat, jotka on lisätty selluloosan valmistuksen aikana. Tämän johdosta jätevesi on erittäin saastunutta ja ainoastaan edellä mainitun prosessin avulla on mahdollista riittävä 15 puhdistus käyttämällä UASB-reaktoria.

UASB-tyypin reaktorissa jätevesi johdetaan reaktorin pohjasta ja se kulkee tämän jälkeen lietekuoren läpi, jossa jäteveden hajonneet epäpuhtaudet muuttuvat 95—90 %:sesti kaasuiksi, pääasiassa metaaniksi, 20 ja 5—10%:sesti lietteeksi. Liete, puhdistettu vesi ja kaasu erotetaan reaktorin yläosassa ja liete vajoaa takaisin reaktorin pohjassa sijaitsevaan lietekuoreen osallistumaan puhdistusprosessiin.

Kuvio esittää kaavamaisesti jäteveden puhdistuslaitosta, jonka avulla 25 keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa.

Puhdistettava jätevesi johdetaan linjan 1 kautta ensimmäiseen tankkiin 2, jossa veden pH-arvoa ja redox-potentiaalia mitataan jatkuvasti sen määrittämiseksi, sisältääkö vesi joko ylimäärän H202:a tai ylimäärän 30 Na2S03:a. Mitatuista arvoista riippuen H202:a syötetään Na2S03-yli- määrän neutraloimiseksi. Jos kuitenkin esiintyy ylimäärä H202:a, tämä ylimäärä neutraloidaan myöhemmässä vaiheessa biologisen lietteen avulla. Mittaus ja tarvittava kemikaalien annostus ovat jatkuvia ja täysin automatisoituja.

Jätevesi johdetaan tankista 2 tankkiin 3, jossa saadaan aikaan jäteveden suspendoituneen materiaalin ja anaerobisille bakteereille myrkyllisten komponenttien, kuten hartsihappojen flokkulaatio. Tämä flokkulaatio 35 4 97218 voidaan saada aikaan sinänsä tunnetulla tavalla syöttämällä alunaa, kalsiumhydroksidia ja polyelektrolyyttiä. Tankissa 3 myös jäteveden pH-arvo voidaan sovittaa puhdistusprosessin loppuosalle sopivaan arvoon syöttämällä joko emästä tai happoa.

5 Jätevesi johdetaan tankista 3 ensimmäiseen laskeutustankkiin 4, jossa karkeammat ainesosat voivat laskeutua jätevedestä ja ne voidaan poistaa linjan 5 kautta.

10 Jätevesi johdetaan laskeutustankista 4 lämmönvaihtimen 6 kautta sen lämpötilan laskemiseksi lämpötilaan, jossa orgaanisten epäpuhtauksien konversio metaaniksi metaanireaktorissa on optimissaan. Tämä lämpötila riippuu käytetystä metaanibakteerityypistä, mikä seikka on alan ammattimiesten tiedossa.

15 Lämmönvaihtimen 6 kautta jätevesi johdetaan esikäsittelytankkiin 7, jossa edelleen suoritetaan jäteveden myrkyttömäksi tekeminen kierrättämällä puhdistusprosessin lopussa muodostunutta biologista lietettä linjan 15 kautta tankkiin 7. Tämä liete kykenee neutraloimaan H202:a.

20

Tankista 7 jätevesi johdetaan toiseen laskeutustankkiin 8, jossa jäteveden sisältämät epäpuhtaudet voivat laskeutua ja ne voidaan poistaa linjan 9 kautta aerobisena lietteenä, esim. sakeuttimeen, minkä jälkeen se poistetaan tunnetulla tavalla. Osa laskeutustankissa 8 laskeutunees- 25 ta lietteestä voidaan kierrättää tankkiin 7, mikä on esitetty katkoviivalla. Vastaavasti linjan 15 kautta syötettyä biologista lietettä voidaan käyttää optimaalisesti hyväksi, erityisesti suurien H202-määrien tullessa jäteveden mukana lämmönvaihtimesta.

30 Sen jälkeen, kun liete on erotettu tankissa 8 jätevesi johdetaan reaktoriin 10, jossa suoritetaan jäteveden hydrolyysi ja esihappamointi. Tähän reaktoriin lisätään fosforia ja typpeä sisältäviä ravinnesuoloja. Reaktorissa 10 jäteveden suurimolekyyliset yhdisteet hydrolysoituvat bakteerien vaikutuksesta ja muuttuvat etikkahapoksi, jota metaanibakteerit 35 voivat hajottaa metaanireaktorissa 11. Lisäksi rikkiä pelkistävien bakteerien vaikutuksesta tapahtuva hydrolyysi reaktorissa 10 aiheuttaa sulfaatin/sulfiitin konversion sulfidiksi ja rikiksi. Lopuksi redox-poten-tiaali lasketaan metaanibakteerien toiminnan vaatimalle tasolle.

; : . ait-t Mb I I I M

5 97218

Reaktoriin 10 lisätään edullisesti FeCI3:a, joka kykenee neutraloimaan H2S:n muodostamalla FeS.a, joka H2S muodostuu hydrolyysisekoitus-säiliössä 10 ja metaanireaktorissa 11 jäteveden sulfaatti- ja sulfiitti-5 jäämistä.

Jätevesi, jonka ominaisuudet ovat nyt optimaaliset metaanibakteerien toimintaa ajatellen, johdetaan reaktorista 10 metaanireaktoriin 11, joka on edullisesti em. UASB-tyyppiä.

10

Perinpohjaisesti puhdistettu jätevesi johdetaan metaanireaktorista 11 perinteiseen aerobiseen puhdistusvaiheeseen, jota kuviossa on merkitty vaiheella 12, ja laskeutustankkiin 13. Aerobisesti puhdistettu vesi poistetaan linjan 14 kautta esim. pintavesistöön ja laskeutettu biologi-15 nen liete kierrätetään tankkiin 7 linjan 15 kautta.

Esimerkki

Keksinnön mukaisessa prosessissa em. laitosta käyttäen anaerobises-20 sa vaiheessa puhdistetun jäteveden, t.s. metaanireaktorista 11 tulevan jäteveden COD-arvo (kemiallinen hapenkulutus) oli 40% linjan 11 kautta syötetyn jäteveden COD-arvosta. Puhdistuksessa poistuneesta 60%:sta 10%-yksikköä poistui sedimentaatiossa ja 50%-yksikköä konvertoitui metaanireaktorissa.

25

Claims (4)

6 97218

1. Menetelmä kemo- ja/tai termomekaanisen selluloosan valmistuk-5 sessa syntyvän jäteveden puhdistamiseksi, mikä menetelmä käsittää jäteveden saattamisen ainakin seuraa vien käsittelyvaiheiden Saijaan: sedimentointi karkeampien aineosien poistamiseksi jätevedestä, 10. näin saadun jäteveden jäähdytys, aerobinen myrkkyjen poisto näin saadusta jäähdytetystä jätevedestä, anaerobinen hydrolyysi ja esihappamointi käsittäen ravinne-suolojen lisäyksen ja redox-potentiaalin säädön, 15. metaanikäyminen metaanin tuottamiseksi metaanireaktoris- sa, aerobinen puhdistus ja näin saadun biologisen aerobisen lietteen erotus, mikä liete kierrätetään takaisin myrkkyjen-poistovaiheeseen, 20 tunnettu siitä, että aerobinen liete erotetaan ennen edellä mainittua anaerobista hydrolyysivaihetta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa jätevesi sisältää 25 ylimäärän H202:a tai ylimäärän Na2S03:a, tunnettu siitä, että H202:a lisätään Na2S02-ylimäärän pienentämiseksi tai biologista lietettä lisätään H202-ylimäärän pienentämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että FeCI3:a lisätään ennen anaerobista hydrolyysiä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metaanireaktori on nousuvirtauksella varustettu anaerobisen lietepeit-teen sisältävä reaktori (UASB, Upflow Anaerobic Sludge Blanket). 35 7 97218