HU220664B1

HU220664B1 - Method for purifiing of water with biofilm

Info

Publication number: HU220664B1
Application number: HU9202377A
Authority: HU
Inventors: Hallvard Odegaard
Original assignee: Kaldnes Miljoteknologi A/S
Priority date: 1991-01-22
Filing date: 1991-01-22
Publication date: 2002-03-28
Also published as: HUT66837A

Abstract

A találmány tárgya eljárás víz biofilmes tisztítására, amelynél atisztítandó vizet, különösen szennyvizet a szennyeződések kívántátalakítását elősegítő biofilm megtelepedését biztosító, műanyagbóllévő hordozókat tartalmazó reaktoron engedik át, amely hordozókextrudálással gyártott csődarabokból állnak, amelyekben belsőfelületük mentén hosszanti irányú elválasztófalak vannak, és amelyhordozóknak a felülete legalább másfélszer nagyobb, mint egy azonosméretű sima test külső felülete, és anyaguknak sűrűsége 0,90–1,20kg/dm3, általában 0,92– 0,98 kg/dm3, különösen célszerűen 0,92–0,96kg/dm3 közötti tartományba esik. Az eljárás lényege, hogy a reaktort areaktor üres térfogatára számítva 55–70%-áig töltik meg hordozókkal,és a hordozókat (2) a rajtuk képződő biofilmmel a reaktorban (1) lévővízben szuszpendáltatják és folyamatosan mozgásban tartják. ŕThe present invention relates to a process for the biofilm purification of water, in which the water to be purified, in particular wastewater, is passed through a reactor containing plastic supports , as the outer surface of a smooth body of the same size and having a material density in the range of 0.90 to 1.20 kg / dm 3, generally 0.92 to 0.98 kg / dm 3, particularly preferably 0.92 to 0.96 kg / dm 3. The essence of the process is to fill the reactor with carriers up to 55-70% of the empty volume of the reactor, and the carriers (2) are suspended in the water in the reactor (1) with the biofilm formed on them and kept in constant motion. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás víz biofilmes tisztítására, amelynél a tisztítandó vizet, különösen szennyvizet a szennyeződések kívánt átalakítását elősegítő biofilm megtelepedését biztosító, műanyagból lévő hordozókat tartalmazó reaktoron engedjük át, amely hordozók extrudálással gyártott csodarabokból állnak, amelyekben belső felületük mentén hosszanti irányú elválasztófalak vannak, és amely hordozóknak a felülete legalább másfélszer nagyobb, mint egy azonos méretű sima test külső felülete, és anyaguknak sűrűsége 0,90-1,20 kg/dm³, általában 0,92-0,98 kg/dm³, különösen célszerűen 0,92-0,96 kg/dm³ közötti tartományba esik.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the biofilm purification of water, wherein the water to be purified, in particular waste water, is passed through a reactor containing plastic substrates, which contain extruded mirrors, which have a longitudinal separation along their inner surface carriers have a surface area of at least one and a half times the surface area of a smooth body of the same size and have a density of 0.90-1.20 kg / dm ³ , generally 0.92-0.98 kg / dm ³ , more preferably 0.92- It is in the range of 0.96 kg / dm ³ .

A szennyvizek tisztítására számos különböző eljárás és berendezés vált az elmúlt időben ismertté, különös tekintettel ana a tényre, hogy a probléma környezetvédelmi szempontból egyre nagyobb jelentőségűvé válik. Az eljárások egy része mechanikai jellegű, amikor a szennyvizet a benne levő szilárd szennyeződésektől ez utóbbiak leülepítésével vagy szűrővel történő elválasztásával megtisztítják, egy másik része vegyi jellegű, amikor a szennyvizet vegyszerekkel és/vagy különböző gázokkal, például klórral vagy ózonnal kezelik. Egy további lehetőséget a biológiai szennyvízkezelés jelent, amikor a szennyvizet mikroorganizmusok célszerűen választott kultúrájával beojtják, és ezzel a kultúrával a szennyezéseket a környezetre ártalmatlan és/vagy jól tovább kezelhető összetevőkké alakítják. A különböző lehetőségeket kombináló eljárások használata ugyancsak ismert.Many different methods and equipment for wastewater treatment have become known in the past, in particular the fact that the problem is becoming increasingly important from an environmental point of view. Some of the processes are mechanical when the wastewater is purified from the solid impurities present therein by sedimentation or filtration, while others are chemical when the wastewater is treated with chemicals and / or various gases such as chlorine or ozone. A further option is biological wastewater treatment, where the wastewater is inoculated with a well-selected culture of microorganisms, and this culture is used to convert the pollutants into components that are harmless to the environment and / or are more manageable. The use of methods that combine different options is also known.

A mikroorganizmusokat számos esetben biológiai vékonyréteg formájában alkalmazzák. Biológiai vékonyrétegen baktériumkultúra tenyésztésével létrejött olyan vékony bevonatot értünk, amelyet aerob, oxigénmentes vagy anaerob folyamatban részt vevő baktériumok alkotnak, attól függően, hogy a szennyvíztisztítás milyen típusát kívánják megvalósítani.In many cases, microorganisms are used as biological thin films. By biological thin-layer bacterial culture is meant a thin coating formed by bacteria that are aerobic, oxygen-free or anaerobic, depending on the type of wastewater treatment desired.

A biológiai víztisztítási eljárások elsősorban a szennyvizek esetében alkalmazhatók, de alkalmasak mezőgazdasági felhasználásra szánt víz, illetve ivóvíz előállítására is. A találmány alkalmazható minden területen, ahol szennyvíz és hulladékvíz tisztítására biológiai eljárásokat alkalmaznak, különösen aerob vagyis levegővel, illetve oxigénnel dúsított és kevert folyadékok tisztítási folyamatainál, de anaerob folyamatoknál is, amikor a reaktor tartalmát nem levegőztetjük, hanem keveijük mechanikai vagy hidrodinamikai eszközök segítségével.Biological water purification methods are primarily applicable to wastewater, but are also suitable for the production of agricultural and drinking water. The invention is applicable to all fields where biological processes are used for purification of wastewater and wastewater, in particular for the purification processes of aerobic or oxygenated and mixed liquids, but also for anaerobic processes where the reactor contents are not aerated but mixed by mechanical or hydrodynamic means.

A szennyvizek tisztításában egyre inkább terjednek a biológiai módszerek. A biológiai eljárások célja hagyományosan az, hogy a szennyvízben levő szerves anyagok mennyiségét lecsökkentsék, de különösen az elmúlt évek biotechnológiai eredményei tették lehetővé olyan eljárások megalkotását, amelyek megvalósítása során a mikroorganizmusokat már nemcsak a szerves szennyezők átalakítására, eltávolítására, hanem ammónium, nitrogén és foszfor eltávolítására is hasznosítják. Ez utóbbi eljárások a nitrit- és az ammóniumvegyületek, illetve a foszforvegyületek biológiai konverziójára épülnek.Biological methods are increasingly used in wastewater treatment. Biological processes have traditionally been aimed at reducing the amount of organic matter in wastewater, but in particular, recent biotechnological results have made it possible to develop microorganisms that not only convert, remove, but also remove ammonium, nitrogen and phosphorus is also utilized. These latter processes are based on the biological conversion of nitrite and ammonium compounds and phosphorus compounds.

A szennyvíztisztítás technológiáját tekintve fontos az aerob és az anaerob folyamatok megkülönböztetése.In terms of wastewater treatment technology, it is important to distinguish between aerobic and anaerobic processes.

Az aerob folyamatokban a mikroorganizmusok életfunkcióihoz oxigénre van szükség, míg az anaerob folyamatoknál biztosítani kell, hogy a mikroorganizmusok oxigénmentes környezetben tartózkodjanak. A leginkább elterjedt szennyvíztisztító berendezések és eljárások mindenekelőtt az aerob folyamatokat hasznosítják, de egyre nagyobb az érdeklődés az anaerob folyamatok iránt, mivel ezek alkalmasak a szennyvízből a nitrogént tartalmazó vegyületek eltávolítására, illetve a nagy koncentrációban szerves ipari szennyeződéseket tartalmazó szennyvizek hatékony tisztítására.In aerobic processes, the vital functions of microorganisms require oxygen, while in anaerobic processes, they must be kept in an oxygen-free environment. The most widespread wastewater treatment plants and processes primarily utilize aerobic processes, but there is growing interest in anaerobic processes as they are capable of removing nitrogenous compounds from wastewater and effectively treating wastewater containing high concentrations of organic industrial contaminants.

Az ismertté vált eljárásokat abban a tekintetben is megkülönböztethetjük egymástól, hogy egyik csoportjuk biológiailag aktív zagyot (eleveniszapot), másik csoportjuk biológiailag aktív mikroorganizmusokból álló vékonyréteget (biofilmet) alkalmaz. A biológiailag aktív zagyra támaszkodó elrendezéseknél a mikroorganizmusokat a tisztítandó vízben áramoltatják, azok nagyobb halmazokba tömörödnek össze és a bioreaktorban különálló szemcséket alkotnak. Az aerob folyamatokat megvalósító aktív zagyos elrendezéseknél az eleveniszap-részecskéket a reaktorból a tisztított vízzel együtt távolítják el, majd attól elválasztják és a reaktorba visszajuttatják. Ezzel a lehető legnagyobb mennyiségű biomasszát tartják a folyamatban.The known processes can also be distinguished in that one group uses a biologically active slurry (activated sludge) and another group uses a thin film (biofilm) of biologically active microorganisms. In systems based on biologically active slurry, the microorganisms are flushed in the water to be purified, compacted into larger clusters and form separate particles in the bioreactor. In active slurry arrangements for aerobic processes, activated sludge particles are removed from the reactor along with purified water, separated from the reactor and returned to the reactor. This will keep as much biomass as possible in the process.

A biológiai vékonyréteggel dolgozó, azaz biofilmes rendszereknél a mikroorganizmusok a reaktorban lévő rögzített felületeken szaporodnak. A vékonyréteg vastagsága a mikroorganizmusok terjedésének ütemében egyre nő, a vékonyréteg részben leválik a felületről és helyette új biológiai vékonyréteg keletkezik. Mivel ez esetben a biológiai vékonyréteg a helyén marad és csak a tisztítandó szennyvíz áramlik, az előállított biomasszát nem kell a mikroorganizmusokhoz visszajuttatni, mert a reaktorban elegendő új biológiai vékonyréteg keletkezik.In biological thin film systems, i.e., biofilm systems, microorganisms grow on fixed surfaces in the reactor. The thickness of the thin film increases with the rate of spread of microorganisms, the thin film is partially detached from the surface and replaced by a new biological thin film. Since in this case the biological thin film remains in place and only the waste water to be treated is flowing, the produced biomass does not have to be returned to the microorganisms, because enough new biological thin film is generated in the reactor.

Ismeretesek kombinált rendszerek, amelyekben a biológiai szennyvízkezelés teljesítményének a növelése a cél azáltal, hogy a térfogategységre eső biomassza mennyiségét növelik biofilm kialakításával, a vízben jelen lévő aktív zagy kiegészítéseként.Combined systems are known in which the efficiency of biological wastewater treatment is increased by increasing the volume of biomass per unit volume by forming a biofilm in addition to the active sludge present in the water.

A legutóbbi időben jól megfigyelhető az a tendencia, hogy az eleveniszappal megvalósított rendszereket alapvetően biológiai vékonyréteggel ellátott rendszerekkel helyettesítsék. Ennek okát a következőkben láthatjuk:Recently, there is a clear trend towards replacing systems with activated sludge with systems with a biological thin film. The reason for this is as follows:

a) a szennyvíztisztításhoz használt berendezés térfogategységére számítva a biomassza térfogata jelentős mértékben növelhető, aminek eredményeképpen a biofilmreaktor méretei csökkenthetők;(a) the volume of biomass per unit volume of waste water treatment plant can be significantly increased, resulting in a smaller biofilm reactor size;

b) a biofilmreaktorok a bevezetett szennyvíz szennyezőinek koncentrációjával és összetételével szemben nagy rugalmasságot mutatnak, vagyis a biológiai vékonyréteget hasznosító eljárások az eleveniszappal dolgozó eljárásokhoz képest sokrétűbben hasznosíthatók;(b) biofilm reactors have a high degree of flexibility in terms of concentration and composition of the pollutants introduced in the effluent, which means that biological thin film processes can be used in a more versatile way than activated sludge processes;

c) ha a biológiai folyamatban üzemzavar keletkezik, ennek következményei a biológiai vékonyrétegek alkalmazása esetén kevésbé kedvezőtlenek, mint az eleveniszapos eljárásnál, mivel a reaktoron kívül viszonylag kicsi a reaktorban létrejövő zagy koncentrációja.(c) if the biological process is disrupted, its consequences are less unfavorable for the application of biological thin films than for the activated sludge process because of the relatively low concentration of sludge generated outside the reactor.

HU 220 664 BlHU 220 664 Bl

A biológiai vékonyrétegeket hasznosító szennyvíztisztító berendezések számos változata vált az elmúlt években ismertté. Ezek közé kell sorolni a forgó biológiai érintkeztetőegységeket, a csepegtetőszűrőket és a fluid ágyas reaktorokat. A csepegtetőszűrős megoldásokat és a bennük használatos mozdulatlan elemeket, például az angol GB-A 2 2,197,308, az európai EP-A1 0,301,237 és a francia FR-A 2 185 437 lajstromszámú szabadalmi leírások ismertetik. Olyan biológiai szűrőket is kidolgoztak, amelyeknél a biológiai vékonyréteget hordozó közeget a tisztítandó szennyvízbe merítik, majd a vizet levegővel szellőztetik, de ezeknél a rendszereknél a hordozók olyan szilárd elemek, amelyek a reaktoron belül rögzített helyzetben vannak, vagy pedig olyan habosított anyagú rugalmas testek, amelyek az eleveniszappal működő reaktorban lebegnek.Many variations of biological thin film wastewater treatment plants have become known in recent years. These include rotary biological contact units, drip filters and fluidized bed reactors. Drip filter solutions and fixed elements used therein, for example, are described in British GB-A 2 2,197,308, European EP-A1 0,301,237 and French FR-A 2 185 437. Biological filters have also been developed in which the biological thin film carrier medium is immersed in the wastewater to be treated and then vented with air, but in these systems the carriers are solid elements that are fixed within the reactor or elastic bodies of foamed material which floating in a reactor operating on activated sludge.

Az eleveniszappal működő, tehát zaggyal dolgozó rendszereknek az a hátránya, hogy a zagy elválasztása adott esetben nehezen szabályozható folyamatot jelent, aminek következményeként a zagy egy része a rendszerből minden elővigyázatosság ellenére eltávozhat és ez a rendszer számára komoly veszélyt idézhet elő.The disadvantage of slurry-based systems, that is, slurry systems, is that the separation of slurry may be a difficult to regulate process, which may result in some of the slurry leaving the system, despite all precautions, and posing a serious threat to the system.

Ennek a rendszernek egy további hátránya, hogy a berendezés reaktorát nagy térfogatúra kell választani, mivel a reaktor térfogategységére eső biomassza aránya kicsi.A further disadvantage of this system is that the reactor of the plant has to be chosen for a large volume because the proportion of biomass per unit volume of the reactor is small.

A biológiai vékonyrétegekkel működő hagyományos rendszerekkel, tehát a forgó elrendezésekkel és a csepegtetőszűrőkkel szemben az eleveniszapos elrendezéseknek az az előnye, hogy nyitott bioreaktort képeznek, amely lényegében semmiféle módon sem tömődhet el.In contrast to conventional systems using biological thin films, i.e., rotary arrangements and drip filters, activated sludge arrangements have the advantage of forming an open bioreactor that is substantially non-clogged.

A forgó elrendezésekkel működő biológiai rendszerek hátránya, hogy az előre gyártott forgó elrendezés miatt a berendezés egésze kis flexibilitást mutat. A forgó elrendezések számos mechanikai problémát vetnek fel és ha a forgó rendszer meghibásodik, akkor nehéz a forgó elrendezést más rendszerbe beépíteni. Vannak olyan forgó reaktoros elrendezések, amelyeket létesítésük után biológiai szűrőkkel ellátott reaktorokká alakítottak át, de ez esetben a szűrők stabilan beépített elemek.A disadvantage of biological systems operating with rotary arrangements is that the whole unit exhibits little flexibility due to the prefabricated rotary arrangement. Rotating arrangements cause many mechanical problems and if the rotating system fails, it is difficult to incorporate the rotating arrangement into another system. There are rotary reactor arrangements that have been converted to reactors with biological filters after they have been set up, but in this case the filters are stable elements.

Az ismert felépítésű biológiai szűrőelrendezések (csepegtetőszűrők) alapvető hátrányát az jelenti, hogy a hordozókra, illetve az azokon kialakult biológiai vékonyrétegre a vizet csepegtetéssel kell eljuttatni, és mivel a szükséges mennyiségű oxigént a természetes légcsere biztosítja, a reaktort igen nagy térfogattal kell létrehozni. Ugyancsak komoly hátrányt jelent az a tény, hogy ezeknél a rendszereknél a bevezetett oxigén mennyiségét nem mindig lehet ahhoz a mennyiséghez igazítani, amelyre az adott biológiai folyamatban szükség van és amely a szerves anyagból származó terhelésnek megfelel. Jól ismert, hogy ezeknek a körülményeknek a következtében az ismert felépítésű biológiai szűrők (csepegtetőszűrők) sok esetben adott fajlagos szerves szennyezőanyag-terhelés mellett az egyéb biológiai vékonyréteges eljárásoknál kisebb hatékonyságot mutatnak.The basic disadvantage of the known biological filter arrangements (drip filters) is that the substrates and the biological thin film formed thereon have to be dripped with water and since the required amount of oxygen is provided by the natural air exchange, the reactor must be created in very large volumes. It is also a serious drawback that in these systems the amount of oxygen introduced can not always be adjusted to the amount needed in the particular biological process and corresponding to the load from the organic material. It is well known that, under these circumstances, biological filters (drip filters) of known design, in many cases, exhibit less efficiency than other biological thin-film processes with a given specific organic pollutant load.

A biológiai szűrők egy másik, időközben elteijedt típusát a merített szűrők jelentik. Ennek a megoldásnak az a lényege, hogy a stacionáriusán elrendezett biológiai szűrőanyagot a reaktorba merítik, míg a biomasszát levegő átfiivatásával hozzák oxigénnel érintkezésbe. A bemerített biológiai szűrőnek a mikroorganizmusok növekedésére szolgáló felülete nem mozog, az leginkább hullámosított műanyag pelyhekből tevődik össze, amelyeket kockák formájában ragasztanak össze. A kockákat ezt követően építőelemként egymásra helyezik, vagy egyedi elemekként, illetve granulátumokként véletlenszerűen rendezik el, azonban ezek a bemerített biológiai szűrők helyben maradnak a biológiai szűrő egész üzemelése alatt. A rögzített helyzetű bemerített biológiai szűrők legnagyobb hátránya, hogy a biológiai szűrő alsó oldalához rendkívül nehéz hozzáférni. Ha a biológiai szűrő alsó felülete vagy a szűrő alá helyezett szellőztetőelem eltömődik, a tisztításhoz az egész szűrőt ki kell venni. Egy további problémát jelenthet az is, hogy részleges eltömődés esetén előfordulhat, hogy a biológiai szűrő anyagában nagy légzsákok maradnak vissza, és így a szűrőelemek a felszínre feláramlanak.Another type of biological filter that has died in the meantime is immersion filters. The essence of this solution is that the stationary biological filter material is immersed in the reactor, while the biomass is contacted with oxygen by air blowing. The immersion biological filter has a non-motile surface for the growth of microorganisms, consisting mainly of corrugated plastic flakes which are glued together in cubes. The cubes are then placed on top of each other as building blocks or randomly arranged as individual elements or granules, but these immersed biological filters remain in place throughout the entire biological filter operation. The major disadvantage of fixed position immersed biological filters is that the bottom side of the biological filter is extremely difficult to access. If the bottom surface of the biological filter or the vent below the filter becomes clogged, the entire filter must be removed for cleaning. A further problem may be that in the event of a partial clogging, large air bags may remain in the biological filter material, causing the filter elements to flow up to the surface.

Egy további megoldását a szennyvizek tisztításának a fluid ágyas biológiai reaktorok nyújtják. Ezek alapelve az, hogy a biológiai reaktorba homokot öntenek, a szennyvizet elegendő sebességgel alulról felfelé áramoltatják és vele a homokot fluidizálják. A biológiai vékonyréteg ez esetben a homokszemcséken épül fel. Ezeknél a rendszereknél a reaktor térfogategységére számítva igen nagy mennyiségű biomasszát lehet létrehozni, mivel a homokszemcsék nagy fajlagos felületet biztosítanak a biológiai vékonyréteg kialakulásához.Another solution for wastewater treatment is provided by fluid bed biological reactors. The basic principle is to pour sand into the biological reactor, to stream waste water from the bottom upwards at a sufficient rate and to fluidize the sand. In this case, the biological thin layer is made up of sand particles. In these systems, very large quantities of biomass per unit volume of reactor can be generated, since the sand particles provide a large specific surface area for the formation of the biological thin film.

Az említett rendszer hátránya, hogy a térfogategységre számított szervesanyag-terhelés igen nagy. Ezért az aerob rendszer nem képes térfogategységenként megfelelő mennyiségű oxigént felvenni ahhoz, hogy a biomassza által elfogyasztott oxigénmennyiséget pótolja. A gyakorlatban az is problémát jelent, hogy az általában 0,4-0,6 mm átmérőjű (jellemző méretű) homokszemcsékről a biológiai vékonyréteg nehezen távolítható el.The disadvantage of this system is that the organic matter load per unit volume is very high. As a result, the aerobic system is unable to absorb enough oxygen per unit volume to replace the amount of oxygen consumed by the biomass. In practice, it is also a problem that the biological thin film is difficult to remove from sand particles (typical size), usually 0.4-0.6 mm in diameter.

Az elmúlt évek környezetvédelmi és kommunális problémái miatt az előzőekben említett eljárások szinte minden kombinációjával próbálkoztak. Mindezen próbálkozások egyik alapvető célja az volt, hogy a bioreaktor térfogategységére vonatkoztatott biomassza tömegét megnöveljék, és ezt a biológiai vékonyréteg kialakításával próbálták meg elérni.Due to environmental and communal problems in recent years, almost every combination of the above procedures has been attempted. One of the basic goals of all these attempts was to increase the mass of biomass per unit volume of the bioreactor, and this was achieved by developing a biological thin film.

Az említett rendszerek valamilyen módon a biológiai vékonyréteggel és az eleveniszappal működő rendszerek előnyeit próbálják egyesíteni. Ezeknél a megoldásoknál az iszapot, leválasztás után, a biológiai kezelésre szolgáló reaktorba vezetik vissza, hogy ily módon az eleveniszap hatása a reaktoron belül kiegészítse a biológiai vékonyréteg tisztító hatását. Ezzel megpróbálják, hogy „két legyet üssenek egy csapásra”.These systems are somehow trying to combine the advantages of biological thin film and activated sludge systems. In these embodiments, the sludge, after separation, is recycled to the biological treatment reactor so that the effect of the activated sludge inside the reactor complements the purification action of the biological thin film. They try to "strike two birds in one fell swoop."

A tetszetősnek tűnő intézkedéseknek számos hátránya van:There are a number of drawbacks to what looks good:

a) az eleveniszapot leválasztó medencében az iszap koncentrációja igen nagy értéket érhet el, ami az iszap esetleges elszökése esetén komoly veszélyekkel járhat;(a) the concentration of sludge in the sludge separating sludge can be very high, which could pose serious risks if the sludge escaped;

HU 220 664 Β1HU 220 664 Β1

b) az eleveniszap részecskéi szerves anyagból álló láncolatot képeznek a biológiai vékonyrétegen, amit számos kutatás és vizsgálat igazolt.(b) activated sludge particles form a chain of organic matter on the biological thin layer, which has been confirmed by numerous studies and studies.

Ha a rendszert úgy alakítjuk ki, hogy a biomassza a reaktorban lebegő habrészecskékben, illetve habrészecskéken növekszik, azzal az igen komoly hátránnyal kell számolni, hogy a habrészecskék a tisztítandó közegnél sokkal kisebb sűrűségük miatt a folyadék felszínén lebegnek, ezért a bioreaktorban a szennyvíz és a biomassza közötti érintkezés intenzitása alacsony marad. Ez a tisztítás hatásfokára kedvezőtlenül hat. Egy további jelentős hátrányt ad az a tény, hogy a biomassza a habrészecskék felületén növekszik, de annak pórusaiba lényegében nem hatol be. Ez annak következménye, hogy a külső felületen létrejövő biológiai vékonyréteg lényegében megakadályozza, hogy a víz és szennyeződés a habrészecskék belső részébejusson.If the system is designed so that the biomass increases in the foam particles or foam particles floating in the reactor, the very disadvantage is that the foam particles float on the surface of the liquid due to their much lower density than the medium to be cleaned. contact intensity remains low. This has a negative effect on the cleaning efficiency. A further major disadvantage is the fact that biomass grows on the surface of the foam particles but does not substantially penetrate its pores. This is due to the fact that the biological thin film formed on the outer surface essentially prevents water and dirt from entering the inner part of the foam particles.

Az irodalomból az előzőekben említetten túl számos szennyvíztisztító eljárás vált ismertté. Ezek közül találmányunkhoz legközelebb az EP-A 0 134,131 számú európai, illetve a JP-A 60,28 888 számú japán közzétételi iratokban bemutatott megoldások állnak. Ezek közül az első a folyamatos, a másik a szakaszos tisztítási eljárások közé tartozik. A biológiailag aktív mikroorganizmusokat az európai közzétételi irat szivacsos felépítésű műanyag hordozókon javasolja alkalmazni. Ezek a hordozók a berendezés reaktortérfogatának legfeljebb 50 térfogat%-át foglalják el, ami kívánt mértékű hatékonyság eléréséhez sok esetben nem elegendő. Ha azonban a hordozók mennyiségét növelik, jelenlétükkel a víz átáramlását nehezítik meg. A jelen találmány kidolgozása során próbálkoztunk granulált anyag hordozóként történő alkalmazásával, de ez tovább aprózódott és a próba teljes mértékben eredménytelen maradt. Az említett japán közzétételi irat a szennyvíz egy adott adagjának feldolgozását javasolja, és nem teszi lehetővé folyamatos üzemű eljárás megvalósítását.In addition to the above, many wastewater treatment methods have become known in the literature. The closest to the present invention are the solutions disclosed in EP-A-0 134,131 and JP-A-60,28,888. The first of these is one of continuous cleaning and the other one of batch cleaning. The European publication recommends the use of biologically active microorganisms on foamed plastic substrates. These carriers occupy up to 50% by volume of the reactor volume of the apparatus, which in many cases is not sufficient to achieve the desired efficiency. However, if the amount of carriers is increased, their presence will make the flow of water more difficult. In the practice of the present invention, attempts have been made to use granular material as a carrier, but this has been further reduced and the test has completely failed. The said Japanese publication discloses the processing of a certain portion of waste water and does not allow for a continuous operation.

Az US-A 4,122,011 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás javasolja fémből, illetve kerámiából készült térkitöltő elemek mint hordozók alkalmazását biológiai vékonyréteg megfogására. Ezeket csomagban (oszlopban) tartják együtt, aminek következménye az, hogy sok könnyen lezárható felület alakul ki, amelyek gyorsan eltömődnek és így kiegészítő intézkedés hiányában a szennyvíztisztítás hatékonysága fokozatosan leromlik.U.S. Patent No. 4,122,011, U.S. Patent No. 4,122,011, proposes the use of metal or ceramic spacers as substrates for gripping a biological thin film. They are kept together in a package (column), which results in many easily sealable surfaces which clog quickly, and in the absence of additional measures, the efficiency of wastewater treatment gradually deteriorates.

A találmány célja a fenti lényeges hátrányoktól mentes eljárás kidolgozása és egyúttal az ismert megoldások által nyújtott előnyök megtartása.It is an object of the present invention to provide a process that is free from the above-mentioned substantial disadvantages, while retaining the advantages of the known solutions.

A találmány feladata ezért olyan eljárás kidolgozása, amely a biológiai vékonyréteggel üzemeltetett szennyvíztisztító eljárások hatékonyságát javítja és környezetében az elszennyeződés veszélyét csökkenti.It is therefore an object of the present invention to provide a process that improves the efficiency of biological thin-film wastewater treatment processes and reduces the risk of contamination in its environment.

A kitűzött feladat megoldásaként tehát eljárást valósítottunk meg víz, mindenekelőtt szennyvíz, aerob, illetve anaerob kezelést igénylő szennyvíz biofilmes tisztítására, amely alkalmas ivóvíz vagy mezőgazdasági hasznosításra, például öntözésre szánt víz előállítására.Thus, in order to solve this problem, we have implemented a process for biofilm purification of water, in particular wastewater, wastewater requiring aerobic or anaerobic treatment, which is suitable for producing drinking water or water for agricultural use, such as irrigation.

Ezt a feladatot a találmány értelmében egy olyan eljárással oldjuk meg, amelynél a tisztítandó vizet, különösen szennyvizet a szennyeződések kívánt átalakítását elősegítő biofilm megtelepedését biztosító, műanyagból lévő hordozókat tartalmazó reaktoron engedjük át, amely hordozók extrudálással gyártott csodarabokból állnak, amelyekben belső felületük mentén hosszanti irányú elválasztófalak vannak és amely hordozóknak a felülete legalább másfélszer nagyobb, mint egy azonos méretű sima test külső felülete, és anyaguknak sűrűsége 0,90-1,20 kg/dm³, általában 0,92-0,98 kg/dm³, különösen célszerűen 0,92-0,96 kg/dm³ közötti tartományba esik, és amely eljárás lényege, hogy a reaktort a reaktor üres térfogatára számítva 55-70%-áig töltjük meg hordozókkal és hordozókat (2) a rajtuk képződő biofilmmel a reaktorban (1) lévő vízben szuszpendáltatjuk és folyamatosan mozgásban tartjuk.According to the present invention, this object is solved by a process wherein the water to be purified, in particular the waste water, is passed through a reactor containing plastic substrates, which contain extruded mirrors, which have a longitudinal shape along their inner surface, providing a biofilm for the desired conversion of impurities. and which carriers have a surface area of at least one and a half times the surface area of a smooth body of the same size and have a density of 0.90-1.20 kg / dm ³ , generally 0.92-0.98 kg / dm ³ , most preferably 0 In the range of 92-0.96 kg / dm ³ , the process comprising filling the reactor with 55 to 70% of the reactor empty volume with carriers and carriers (2) with the resulting biofilm in the reactor (1) suspended in water and kept in motion.

Előnyösen olyan hordozókat alkalmazunk, amelyeknek felülete legalább kétszer akkora, mint az azonos méretű sima test külső felülete.Preferably, carriers having at least twice the surface area of a smooth body of the same size are used.

A találmány hasznosítása szempontjából a hordozók mérete fontos, de az az igényeknek megfelelően megválasztható. Különösen célszerűnek bizonyult azonban, ha a találmány szerinti eljárás megvalósítása során olyan hordozókat alkalmazunk, amelyeknek lineáris méretei mintegy 0,2-3 cm, előnyösen mintegy 0,5-1,5 cm. A találmány lényege azonban alapvetően abban áll, hogy ezek a hordozók a reaktoron belül szuszpendált állapotban legyenek, a lineáris méreteket mindenekelőtt ezt a feltételt figyelembe véve kell meghatározni.The size of the carriers is important for the practice of the invention, but can be selected according to the needs. However, it has been found to be particularly advantageous when carrying out the process according to the invention with carriers having linear dimensions of about 0.2 to 3 cm, preferably about 0.5 to 1.5 cm. However, the essence of the invention is essentially that these carriers are in a suspended state within the reactor, and linear dimensions must be determined above all in this condition.

A biológiai vékonyréteg létrehozása és megtartása szempontjából a találmány szerinti eljárásnál a hordozókat lágy műanyagból, különösen újrahasznosított műanyagból, belső elválasztófalakkal ellátott csőből levágott darabokként készítjük, ahol a csövet általában extrudálással gyártjuk.For the purpose of forming and retaining the biological thin film, the process according to the present invention is prepared by cutting the pieces out of a soft plastic material, in particular recycled plastic material, with a tube having internal partitions, where the tube is generally manufactured by extrusion.

Különösen előnyös, ha a találmány szerinti eljárás megvalósítása során olyan hordozókat alkalmazunk, amelyek belső felületük mentén hosszanti irányban elválasztófalakkal és külső felületükön hosszanti irányban nyúló nyúlványokkal vannak ellátva, és egy extrudálással legyártott cső feldarabolásával készítjük. Az extrudálással legyártott cső előnyösebb, mintha a hordozókat darabonként külön-külön állítanánk elő. Ez esetben a csodarabok belső felületei és az elválasztófalak megfelelő helyet biztosítanak a biológiai vékonyrétegek kialakulásához, a kívánt baktériumkultúra növesztéséhez. Általában az elválasztófalak számát nem határozzuk meg, de célszerűen a lehető legnagyobb számú falat készítjük el, hogy ezzel a fajlagos felületet megnöveljük. Nyilvánvaló azonban, hogy vigyázni kell, az elválasztófalak közötti nyílások elegendően nagyok legyenek, mivel ellenkező esetben fennáll annak veszélye, hogy a biológiai vékonyrétegben fejlődő mikroorganizmusok, illetve a szennyezések ezeket a nyílásokat eltömik.It is particularly advantageous to carry out the process according to the invention on substrates which have longitudinal extensions along their inner surface and longitudinal projections on their outer surface and which are formed by cutting a tube formed by extrusion. The tube produced by extrusion is preferable to the production of substrates individually. In this case, the inner surfaces of the miracle pieces and the partition walls provide a suitable space for the formation of biological thin films and the growth of the desired bacterial culture. Generally, the number of partitions is not determined, but it is desirable to make as many walls as possible to increase the specific surface area. However, it is obvious that care must be taken to ensure that the openings between the partitions are large enough, otherwise there is a risk that these openings will be blocked by microorganisms that develop in the biological thin layer.

Ha a hordozót csodarabként készítjük el, amelynek belső elválasztófalai vannak, célszerű a csőfalakat belső hajításokkal ellátni, hogy a külső falak súrlódása a hordozókkal, illetve a reaktor falával való érintkezés során viszonylag kicsi legyen. Ezzel elkerülhető, hogy a hordozó külső felületéről a biológiai vékonyréteget aWhen the substrate is fabricated as a miracle having internal partition walls, it is desirable to provide the tubing walls with internal bends so that the friction of the outer walls upon contact with the substrates and the reactor wall is relatively small. This avoids that the biological thin film on the outer surface of the substrate is a

HU 220 664 Bl külső hatások lepusztítsák. A hordozó egy különösen célszerű kialakítása az, amikor a belső elválasztófalak egymást keresztezőén vannak elrendezve. Egy másik elrendezést a méhsejtszerű felépítés jelent, de ugyanígy további elrendezések is előnyösek lehetnek, ha általuk nagy fajlagos felület és jó áramlási feltételek érhetők el. Durva felületű szemcsék ugyancsak felhasználhatók, még ha ezek fajlagos felülete a csődarabokénál kisebb is.EN 220 664 Bl Exterminate external influences. A particularly preferred embodiment of the substrate is when the inner partition walls are arranged at intersection with one another. Another arrangement is the honeycomb structure, but other arrangements may also be advantageous if they have a high specific surface area and good flow conditions. Coarse-grained particles can also be used, even if their specific surface area is smaller than that of the pipe pieces.

Mint említettük, különösen célszerű a találmány szerinti eljárásnak az a változata, amikor a hordozókat extrudálással készített, belül és/vagy kívül tagolt felületű cső feldarabolásával állítjuk elő. Az extrudálás igen alkalmas arra is, hogy a cső külső felületén kiálló „tüskéket” készítsünk, amelyek gyártása nem okoz gondot, legalábbis extrudálás esetén. Szokványos öntészeti eljárásokkal ez a bonyolult alakzat nehezen készíthető el. Az extrudálás során folyamatosan nyerjük a csövet és ez a cső egyszerűen vágható fel a kívánt hosszúságú darabokra. Ez esetben az elválasztófalak longitudinális irányúak és a cső feldarabolási helyétől függetlenül a keresztmetszet állandóan ugyanolyan marad.As mentioned above, it is particularly advantageous to use a variant of the process according to the invention in which the carriers are formed by cutting up a tube formed by extrusion, which is internally and / or externally delimited. Extrusion is also very suitable for producing "spikes" protruding on the outer surface of the tube, which are easy to manufacture, at least in the case of extrusion. This complex shape is difficult to produce by conventional casting processes. During extrusion, the tube is continuously obtained and this tube can be simply cut to desired lengths. In this case, the partition walls are longitudinal and the cross-section remains the same regardless of where the pipe is cut.

Igen előnyös, ha a belső falak mellett külső falelemek is vannak, mivel ezek extrudálással egyszerűen állíthatók elő. Az extrudálás műveletével mind a külső, mind a belső szerkezet könnyen elkészíthető. Ebben az elrendezésben a hordozók viszonylag kis anyagmennyiség mellett nagy felületet adnak, a cső kerülete mentén mind a belső, mind a külső felület jelentős nagyságú lehet. A belső felületekhez képest a külső felületek is megfelelő védettséggel bírnak, ha azokon az említett tüskeszerű falakat létrehozzuk. Ez esetben a hordozó külső felszínéről ugyancsak nehéz a biológiai vékonyréteget lekoptatni, más módon lepusztítani.It is very advantageous to have external wall elements in addition to the inner walls as they can be easily produced by extrusion. By extrusion, both the outer and the inner structure are easily made. In this arrangement, the substrates provide a large surface area with relatively small amounts of material, and both the inner and outer surfaces of the tube circumference can be substantial. Compared to the inner surfaces, the outer surfaces are also well protected by providing said pin-like walls. In this case, it is also difficult to scrub or otherwise destroy the biological thin film from the outer surface of the substrate.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti megvalósítási módok és kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon azDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, with reference to exemplary embodiments and embodiments. In the drawing it is

1. ábra: a találmány szerinti eljárás megvalósításához szükséges hordozó egy célszerű kiviteli alakjának oldalnézete, aFigure 1 is a side view of a preferred embodiment of the carrier for carrying out the process of the invention, a

2. ábra: a találmány szerinti eljárás megvalósításához szükséges hordozó egy másik célszerű kiviteli alakjának oldalnézete, aFigure 2 is a side view of another preferred embodiment of the carrier for carrying out the process of the invention, a

3. ábra: a találmány szerinti eljárás megvalósításához szükséges hordozó egy további célszerű kiviteli alakjának oldalnézete, aFigure 3 is a side view of a further preferred embodiment of the carrier for carrying out the process of the invention, a

4. ábra: a javasolt, a találmány szerinti eljárás megvalósítására is alkalmas általános rendeltetésű berendezés vázlatos oldalnézeti keresztmetszete, azFigure 4 is a schematic side sectional view of the proposed general purpose apparatus suitable for carrying out the process of the present invention;

5. ábra: a 4. ábrán bemutatott berendezés felülnézete, aFigure 5 is a plan view of the apparatus of Figure 4, a

6. ábra: a találmány szerinti, szennyvíz aerob folyamatban történő tisztítását megvalósító berendezés egy célszerű kiviteli alakjának vázlatos oldalnézeti keresztmetszete, aFigure 6 is a schematic side cross-sectional view of a preferred embodiment of an apparatus for treating wastewater in an aerobic process,

7. ábra: a 6. ábrán bemutatott berendezés felülnézete, aFigure 7 is a plan view of the apparatus of Figure 6, a

8. ábra: a találmány szerinti, szennyvíz anaerob vagy oxigénmentes folyamatban történő tisztítását megvalósító, keverővei ellátott berendezés egy célszerű kiviteli alakjának vázlatos oldalnézeti keresztmetszete, aFigure 8 is a schematic side cross-sectional view of a preferred embodiment of a wastewater treatment apparatus according to the present invention for use in anaerobic or oxygen-free process;

9. ábra: a 8. ábrán bemutatott berendezés felülnézete, aFigure 9 is a plan view of the apparatus of Figure 8, a

10. ábra: a találmány szerinti, szennyvíz anaerob vagy oxigénmentes folyamatban történő tisztítását megvalósító, keringetőszivattyúval ellátott berendezés egy célszerű kiviteli alakjának vázlatos oldalnézeti keresztmetszete, míg aFigure 10 is a schematic side cross-sectional view of a preferred embodiment of an apparatus according to the invention for purifying wastewater in an anaerobic or oxygen-free process with a circulating pump;

11. ábra: a 10. ábrán bemutatott berendezés felülnézete.Figure 11 is a plan view of the apparatus shown in Figure 10.

A találmány szerinti eljárást, mint az előzőekben vázoltuk, szennyvíz levegőztetéses, tehát aerob, levegőztetés nélküli, oxigénmentes vagy anaerob folyamatban történő tisztítására dolgoztuk ki, de az kiválóan alkalmas szennyvizekből mezőgazdasági felhasználásra szánt víz előállítására továbbá viz ivóvíz minőségűvé való tisztítására. Az eljárás lényege, mint említettük, az, hogy megfelelő edényben, általában reaktorban a tisztítandó vizet olyan hordozókkal hozzuk kapcsolatba, amelyek a reaktorban levő vízben lebegnek és anyaguknál fogva alkalmasak mikroorganizmusok megtelepedéséhez megfelelő feltételeket biztosítani. A hordozók néhány célszerű kiviteli alakját az 1., 2. és 3. ábrán mutatjuk be. Az 1. ábra kiálló lapát- vagy tüskeszerű elemekkel ellátott csodarab felülnézetét mutatja, ugyanez a hordozó oldalnézetben négyszögletes alakú. Ez talán a legegyszerűbb alak. A hordozó egy másik célszerű kialakítására a 2. ábra mutat példát, ahol a hordozó mind oldalnézetben, mind keresztmetszetben négyszögletes alakú csőszakasz, amelyen belül több elválasztófal van kialakítva. A 2. ábrán bemutatott alakzat a 3. ábra szerint továbbfejleszthető, amikor is a belső elválasztófalakon kívül a külső felületen tüskeszerű elemek is jelen vannak. Ezek a lapátvagy tüskeszerű elemek lehetnek a belső elválasztó- és összekötő falak meghosszabbításai, de nem feltétlenül kell azokkal egy egyenesbe esniük, mint a 3. ábrán látható, azokhoz képest eltolhatóan ugyancsak elrendezhetők.The process of the present invention, as outlined above, has been developed for purification of wastewater by aeration, i.e. aerobic, aeration, oxygen-free or anaerobic processes, but also from wastewater for agricultural use and purification of drinking water. The essence of the process, as mentioned above, is to contact, in a suitable vessel, generally in a reactor, the water to be purified with carriers which float in the water in the reactor and which, by their nature, are suitable for the establishment of microorganisms. Some preferred embodiments of the carriers are illustrated in Figures 1, 2 and 3. Figure 1 is a top plan view of a miracle piece with protruding blade or spike-like elements, the same support being rectangular in side view. This is probably the simplest form. Another preferred embodiment of the substrate is illustrated in Figure 2, wherein the substrate has a rectangular tubular section, both in side view and in cross section, within which a plurality of partitions are formed. The shape shown in Fig. 2 can be further developed according to Fig. 3, in which, in addition to the inner partition walls, the outer surface also has pin-like elements. These blade or pin-like elements may be extensions of the inner partitioning and connecting walls, but need not be flush with them as shown in Figure 3 and may also be displaceably relative thereto.

Az előzőekben bemutatott vagy ahhoz hasonlóan felépített hordozókat megfelelő mennyiségben a reaktorba adagoljuk, és a tisztítandó vizet a reaktorban biofilmmel kezeljük, amely a hordozókon képződik és azokon növekszik, és a szennyeződések kívánt átalakítását létrehozza. A reaktor szokásos felépítésű reaktor, amelynél a tisztítandó vizet alulról vezetjük be, míg a tisztított víz felülről távozik, de ez nem feltétlenül szükséges, mert keverő- és keringetőegységek alkalmazásával a beömlés és kiömlés helye a körülményeknek megfelelően megválasztható. A reaktort célszerűen olyan szűrővel is ellátjuk, amelynek lyukbősége biztosítja, hogy a belső térből a hordozók közül a legkisebb méretű se távozhassák el. Ezzel megelőzhető, hogy a reaktorból a hordozók el tudjanak távozni. A hordozók könnyen be- és kiszivattyúzhatok a reaktorból, ezért karbantartás miatt a reaktor működését nem kell szüneteltetni.The supports described above or similarly constructed are added to the reactor in an appropriate amount, and the water to be purified is treated in the reactor with biofilm formed on and growing on the supports and producing the desired conversion of impurities. The reactor is a conventional reactor in which the water to be purified is introduced from below, while the purified water is discharged from above, but this is not necessary because mixing and circulation units can be selected according to the circumstances. Preferably, the reactor is provided with a filter whose aperture size ensures that the smallest of the substrates cannot escape from the interior. This prevents carriers from leaving the reactor. The media can easily be pumped in and out of the reactor, so the maintenance of the reactor does not have to be interrupted for maintenance.

A találmány szerinti eljárás az ismertekhez képest számos előnnyel rendelkezik. Ezek közül a legfontosabbak a következők:The process according to the invention has several advantages over known ones. The most important of these are:

HU 220 664 BlHU 220 664 Bl

- A reaktor belső tere teljes mértékben nyitott, a vékonyréteg növekedésére szolgáló felületeket képező, szilárd, nem porózus hordozók a bioreaktoron belül folyamatos mozgásban vannak, és sűrűségük közel 1,0 kg/dm³.- The reactor interior is fully open, solid non-porous substrates forming thin-layer growth surfaces are continuously moving within the bioreactor and have a density of approximately 1.0 kg / dm ³ .

- A biológiai reaktor szükség szerint teljes mértékben zárt lehet, a hordozók a tisztítandó vízbe merülnek, így a vízben lévő szennyeződések és a hordozókon lévő mikroorganizmusok között optimális mértékű érintkezés jöhet létre, és az esetleg felszabaduló kellemetlen szagú összetevők teljes mértékben ellenőrzés alatt tarthatók.- The biological reactor may be completely sealed as needed, the carriers will be immersed in the water to be purified, allowing optimal contact between the impurities in the water and the microorganisms on the carriers, and the full control of any odorous components that may be released.

- Ha szükség van erre, a biológiai reaktorba oxigén juttatható, például levegőztetéssel, így a mikroorganizmusok életfunkcióihoz szükséges oxigén kívánt mennyisége a belső térbe bevezethető. Ezért a szennyvíz szerves összetevőiből adódó terhelés mértéke hozzáilleszthető ahhoz a mennyiséghez, amit a biomassza felemészt.If needed, oxygen can be introduced into the biological reactor, for example by aeration, so that the desired amount of oxygen for the vital functions of the microorganisms can be introduced into the interior space. Therefore, the amount of load from the organic constituents of the wastewater can be adapted to the amount that is consumed by the biomass.

A biológiai vékonyrétegekkel kialakított ismert rendszerekkel szemben komoly előnye a találmánynak, hogy a létező eleveniszapos rendszereket lényegében nehézség nélkül úgy lehet átalakítani, hogy a találmány szerinti eljárás megvalósítása lehetővé válik. Más biológiai vékonyréteggel dolgozó rendszereknél az ilyen átalakítás komoly nehézségekkel jár.A major advantage of the present invention over known systems based on biological thin films is that existing activated sludge systems can be substantially modified without difficulty, so that the process of the invention can be carried out. For other biological thin-film systems, such conversion poses major difficulties.

További fontos különbséget jelent az ismert bementett biológiai szűrős elrendezésekkel szemben az, hogy a találmány szerinti eljárásnál a felület, amelyen a biológiai vékonyréteg kialakul, a reaktor belsejében kering, a levegőztetés vagy a hidrodinamikai folyamatok által okozott turbulencia következtében. Ezzel szemben a bemerített biológiai szűrőknél, mint azt már elmondtuk, a biológiai vékonyréteg növekedésére szolgáló felület rögzített, általában hullámos felületű műanyag pelyhekből áll össze, amelyeket kockákba állítanak össze és a kockákat építőelemekként egymásra helyezik, esetleg egyedi anyagdarabokként a reaktor belsejében véletlenszerűen eloszlatnak. Ezek azonban kialakításoktól függetlenül a reaktor működtetése során mindig egy helyben maradnak.Another important difference from the known inlet biological filter arrangements is that in the process of the invention, the surface on which the biological thin film is formed circulates inside the reactor due to turbulence caused by aeration or hydrodynamic processes. In contrast, for immersion biological filters, as has been said, the surface for biological thin film growth consists of fixed, generally wavy, plastic flakes, which are assembled into cubes and stacked as building blocks, possibly randomly distributed within the reactor. However, regardless of their configuration, they are always stationary during operation of the reactor.

A találmány szerinti eljárásnál a biológiai tisztítást lehetővé tevő közeg lényegében nem zárhatja el a reaktort, mivel ez a közeg nem áll egy helyben, hanem a reaktorban mozgó anyagokkal együtt áramlik. Ha a reaktoron belül a levegőztető eszköz eltömődik, a biológiai tisztításhoz alkalmazott hordozók egyszerűen szivattyúzással eltávolíthatók. Ugyanígy az eljárás megkezdése előtt a reaktorba szivattyúzással juttathatók be.In the process according to the invention, the biological purification medium cannot substantially shut off the reactor since this medium is not stationary but flows with the materials moving in the reactor. If the aeration device inside the reactor becomes clogged, the media used for biological purification can be simply removed by pumping. Likewise, they may be pumped into the reactor prior to the start of the process.

A találmány szerinti eljárásnál a hordozóknak a reaktor térfogategységére eső felülete jól meghatározható és ily módon az oxigén bevezetett mennyisége pontosan hozzáigazítható ahhoz a mennyiséghez, amelyre a tisztítás során a mikroorganizmusoknak igényük van. Az oxigénbevezetést egyébként nem kell feltétlenül tiszta oxigén bejuttatásával megoldani, hanem lehet levegőt is bevezetni. Az elemek, amelyeken a biológiai vékonyréteg növekszik viszonylag nagyok, azok nem merülnek le a tartály fenekére, hanem áramolnak vagy áramlásban tarthatók, ezért a sűrűségük úgy választható meg, hogy a reaktoron átfolyó szennyvíz mennyiségét nem kell figyelembe venni.In the process according to the invention, the surface area of the supports per unit volume of the reactor can be well determined and thus the introduced amount of oxygen can be precisely adjusted to the amount that the microorganisms need during purification. By the way, the oxygen supply does not have to be solved by supplying pure oxygen, but air can also be introduced. The elements on which the biological thin film grows relatively large are not submerged at the bottom of the tank, but are flowing or held in flow, so their density can be selected without taking into account the amount of wastewater flowing through the reactor.

A találmány szerinti eljárásnál nincs szükség arra sem, hogy a keletkezett iszapot a reaktorba a biomassza mennyiségének növelése céljából visszajuttassuk. Ez azonban nem jelenti azt, hogy például meglévő eleveniszapos elrendezéseknél az iszapot ne lehetne a rendszerbe visszavezetni.The process according to the invention also does not require that the sludge generated is returned to the reactor in order to increase the amount of biomass. However, this does not mean that, for example, in existing activated sludge arrangements, sludge cannot be recycled to the system.

Az ismert elrendezésekhez viszonyítva a találmány szerinti intézkedésekkel lehetővé válik a reaktor térfogategységére vonatkoztatva nagyobb mennyiségű szennyeződés lebontása, aminek révén a fajlagos költségek csökkenthetők.Compared to known arrangements, the measures of the present invention make it possible to decompose larger amounts of reactor per unit volume, thereby reducing specific costs.

Ezt az biztosítja, hogy a biológiai vékonyréteget olyan hordozókon növesztjük, amelyek egy reaktorban vannak elhelyezve, amelyen keresztüláramoltatjuk a tisztítandó vizet.This is ensured by the growth of the biological thin layer on substrates which are housed in a reactor through which the water to be purified is flushed.

A tisztítás aerob jellegű folyamatainál a reaktorban szükség van levegőztetésre, illetve oxigén bevezetésére. A levegőztetés révén a hordozókat a reaktor teljes térfogatában állandó keveredésben tarthatjuk, így a hordozókon létrejövő biológiai vékonyréteg és a szennyvízben jelen levő szennyezők között igen jó érintkezés hozható létre.Aerobic processes and purification of oxygen are required for aerobic purification processes. By means of aeration, the carriers can be kept in constant mixing throughout the reactor volume, so that a good contact between the biological thin film on the carriers and the impurities present in the effluent can be achieved.

Ha a találmány szerinti eljárást szennyezett víz anaerob folyamatban történő megtisztítására kívánjuk alkalmazni, a reaktorban levő keveréket nem kell levegőztetni. Ez esetben célszerű a reaktor tartalmának gondos keverése, amit megfelelő mechanikai keverőeszközzel (például keverőlapáttal, propellerrel) vagy a reaktorban levő folyadék folyamatos keringetésével lehet elérni.If the process of the present invention is to be used to purify contaminated water in an anaerobic process, the mixture in the reactor need not be aerated. In this case, it is desirable to mix the reactor contents carefully, which can be achieved by the use of a suitable mechanical stirring device (e.g., a stirring paddle, a propeller) or by continuous circulation of the liquid in the reactor.

A találmány szerinti eljárás megvalósításánál alkalmazott hordozókat a reaktorban lehet tartani, ha a reaktorból a vizet szűrőn (szitán) keresztül vezetjük el, amelynek lyukbősége elegendő a hordozók visszatartására. Ha a biológiai szennyvíztisztítást foszfor eltávolítása céljából hajtjuk végre, célszerű az a lehetőség, hogy a szűrőt nem a reaktoron belül helyezzük el, hanem a hordozókat hagyjuk a szennyezett vízzel együtt eltávozni, majd később azokat a víztől elválasztva visszajuttathatjuk a reaktorba. Ez azért történik, hogy a biológiai vékonyréteg a hordozókon mind aerob, mind pedig anaerob feltételek között kialakulhasson.The carriers used in carrying out the process of the present invention may be retained in the reactor by draining water from the reactor through a screen (sieve) having a mesh size sufficient to retain the carriers. If biological wastewater treatment is carried out to remove phosphorus, it is preferable that the filter is not placed inside the reactor, but that the carriers are allowed to leave with the contaminated water and subsequently returned to the reactor separated from the water. This is to allow the biological thin film to form on the substrates under both aerobic and anaerobic conditions.

A reaktorokat általában előre gyártott edények formájában létesítjük. Az edények maguk lehetnek teljes mértékben zártak, amire mind az aerob, mind az anaerob folyamatok esetében szükség lehet. Ez teszi lehetővé, hogy a kellemetlen szaganyagok kiszabadulását megelőzzük, azok a reaktoron belül maradjanak. Egyébként minden esetben, akár aerob, akár anaerob folyamatot valósítunk meg, a keletkező gázokat befogjuk és szükség szerint eltávolítjuk. Az aerob folyamatok esetében a keletkező gázok alapvetően szén-dioxidot tartalmaznak, és csak kisebb mennyiségben keletkeznek egyéb gázok. Ezek a gázkeverékek sok esetben mindenféle kezelés nélkül a környezetbe juttathatók, adott esetben a szagos vegyületeket kell csak belőlük leválasztani. Erre külön berendezések szolgálhatnak, amelyek felépítése és működése ismert. Az anaerob folyamatok esetében viszont az összetételt alapvetően a metán határozza meg, szén-dioxid és egyéb gázok kisebb mennyiségben fordulnak elő. Az így nyert biogáz adott esetbenThe reactors are generally constructed in the form of prefabricated vessels. The vessels themselves may be completely enclosed, which may be required for both aerobic and anaerobic processes. This makes it possible to prevent the release of unpleasant odors that remain inside the reactor. Otherwise, in all cases, whether aerobic or anaerobic, the resulting gases are captured and removed as necessary. In aerobic processes, the gases produced are essentially carbon dioxide and only a small amount of other gases are produced. In many cases, these gas mixtures can be released into the environment without any treatment, in which case only the odorous compounds have to be isolated. This may be done by means of separate devices of known construction and operation. In the case of anaerobic processes, however, the composition is essentially determined by methane, with less carbon dioxide and other gases. The biogas thus obtained is optionally

HU 220 664 Bl nagy futőértékű nyersanyagot jelent, és energiatermelésre hasznosítható.EN 220 664 Bl is a high performance raw material and can be used for power generation.

A találmány szerinti eljárás kiválóan alkalmas már működő létesítmények feljavítására. Ez esetben a reaktor általában nyitott berendezés, amihez a már létező ülepítőmedencék, például az eleveniszapos eljárásoknál alkalmazott levegőztetőtartályok csatlakoztathatók.The process of the invention is well suited for the improvement of existing facilities. In this case, the reactor is usually an open unit to which pre-existing sedimentation basins, such as aeration tanks used in activated sludge processes, can be connected.

A reaktorban alkalmazott hordozók mennyiségét mindenkor a tisztítási feladatnak és a reaktor térfogatának megfelelően választjuk meg. A gyakorlat azt bizonyította, hogy a hordozókat a reaktor üres térfogatához viszonyítva 55-70 térfogat% mennyiségben kell biztosítani. Ez azonban változó és a tisztítandó víz mindenkori minőségétől függ. A mennyiség ezért a reaktorba bevitt oxigén mennyiségének függvényében állapítható meg.The amount of carrier used in the reactor is always selected according to the purification task and the reactor volume. Practice has shown that carriers must be provided in an amount of 55-70% by volume relative to the reactor empty volume. However, this is variable and depends on the quality of the water to be treated. The amount can therefore be determined as a function of the amount of oxygen introduced into the reactor.

Amikor a találmány szerinti eljárás megvalósításánál szükséges, biológiai szennyvíztisztításra szolgáló reaktort méretezünk, három fontos jellemzőt kell meghatározni, mégpedig a reaktor térfogatát, a hordozó térfogategységre eső mennyiségét és aerob reaktor esetében a bevezetendő oxigén mennyiségét.When designing a reactor for biological wastewater treatment required in carrying out the process of the present invention, three important characteristics need to be determined, namely the volume of the reactor, the amount of carrier per unit volume and, in the case of an aerobic reactor, the amount of oxygen to be introduced.

Maga a reaktor ismert módon építhető fel, ehhez ismert anyagokat hasznosítunk. Az előre gyártott, zárt reaktorokat szokásosan acélból vagy más szerkezeti fémes anyagból készítik, míg a nyitott reaktoroknál szokásos a vasbetonból, illetve az acélból való kialakítás.The reactor itself can be constructed in a known manner using known materials. Pre-fabricated closed reactors are usually made of steel or other structural metallic material, whereas open reactors are typically made of reinforced concrete or steel.

A biológiai vékonyréteg anyaga zagyba megy át, amit a reaktor kiömlése után elrendezett megfelelő, ismert módon felépített berendezéssel lehet leválasztani. Erre a célra például ülepítéses, flotációs, szűréses vagy membránt hasznosító eljárások alkalmazhatók.The material of the biological thin film passes into a slurry which can be separated by a suitable, well-known device arranged after the reactor spill. For this purpose, for example, sedimentation, flotation, filtration or membrane utilization techniques may be used.

A fentiekben már ismertettük, hogy a találmány szerinti eljárás lényegében minden olyan esetben hasznosítható, amikor a tisztítás célja biológiailag leépíthető anyag kiválasztása. A szokásos felhasználási területek a következők:It has already been described above that the process of the present invention can be utilized in substantially all cases where the purpose of purification is to select a biodegradable material. Usual applications include:

- Szerves anyagok eltávolítása szennyvizekből aerob reakció révén.- Removal of organic matter from wastewater by aerobic reaction.

- Koncentrált szerves szennyvizekből szerves anyagok eltávolítása anaerob reakció révén.- Removal of organic matter from concentrated organic effluents by anaerobic reaction.

- Ammónium eltávolítása oldatból aerob reakcióban nitrit- és nitrátvegyületekké való oxidálással (nitrifikálás).- Removal of ammonium from solution by aerobic reaction by oxidation to nitrite and nitrate compounds (nitrification).

- Nitrogén eltávolítása nitrát-, illetve nitritvegyületekből, mégpedig redukció révén nitrogén felszabadításával, amihez anaerob (oxigénmentes) reakciókat hasznosítunk (denitrifíkálás).- Nitrogen removal from nitrate or nitrite compounds by reducing nitrogen by reduction, utilizing anaerobic (oxygen-free) reactions (denitrification).

- Foszfor eltávolítása szennyvizekből aerob és/vagy anaerob reakció révén.- Removal of phosphorus from waste water by aerobic and / or anaerobic reaction.

A találmány szerinti eljárás a következő jelentős előnyöket nyújtja:The process according to the invention provides the following significant advantages:

- Egy adott mennyiségű szennyező eltávolításához (akár szerves anyagról, akár ammóniumról stb. van szó) a létező elrendezésekhez viszonyítva kisebb reaktortérfogatot igényel, mivel a biomassza térfogategységre eső tömege nagyobb.- Removal of a given amount of impurity (organic, ammonium, etc.) requires a smaller reactor volume compared to existing layouts, as the mass per unit mass of biomass is higher.

- Előre gyártott, zárt reaktor alkalmazható, ami lehetővé teszi, hogy a hagyományos megoldáshoz képest a környezetre veszélyes vagy kellemetlen hatású gázok felszabadulását szabályozhassuk.- A prefabricated, closed reactor can be used, which allows us to control the release of gases that are hazardous or unpleasant to the environment compared to conventional solutions.

- Az eljárást aerob folyamatban megvalósítva az oxigén bevezetendő mennyiségét mindenkor nagyobb pontossággal lehet a szükséges mennyiséghez igazítani, mint az ismert berendezéseknél.By carrying out the process in an aerobic process, the amount of oxygen to be injected can always be adjusted more accurately to the amount required than in known equipment.

- Mivel a biomassza és a bevezetett levegő közötti érintkezési felület nagy, feltételezhető, hogy a bevezetett oxigént a találmány szerinti eljárás során a mikroorganizmusok a hagyományos eleveniszapos elrendezésekhez képest jobban hasznosítják. Ezért kisebb a levegőigény, tehát kisebb az energiaigény is, mint az ismert eleveniszapos rendszereknél.Because of the large contact area between the biomass and the introduced air, it is expected that the introduced oxygen will be better utilized by the microorganisms in the process of the invention compared to conventional activated sludge arrangements. Therefore, the demand for air is lower, and thus also less energy, than in the case of known activated sludge systems.

- A stacionárius növekedési felületet nyújtó és bemerített biológiai szűrőegységekkel összehasonlítva a biológiai vékonyrétegek növekedésére szolgáló felületet igen könnyen el lehet távolítani a reaktorból, ami megkönnyíti a tisztítást, egyszerűbbé teszi a karbantartást és a felügyeletet, mind a reaktornál, mind pedig a levegőztetőrendszeméi, és így a biomassza növekedésre szolgáló felületeknél az eltömődés veszélye minimális.Compared to immersed biological filtration units providing a stationary growth surface, the biological thin film growth surface can be very easily removed from the reactor, which simplifies cleaning, simplifies maintenance and monitoring of both the reactor and its aeration system, and thus the risk of clogging on surfaces for biomass growth is minimal.

- A találmány szerinti eljárás lehetőségei az eleveniszapos elrendezéseknél jól hasznosíthatók, így ez utóbbiak kapacitása jelentős mértékben növelhető, ha őket a találmány alapját képező elveknek megfelelően átalakítjuk.The possibilities of the process according to the invention can be well utilized in activated sludge arrangements, so that the capacity of the latter can be significantly increased if they are modified according to the principles underlying the invention.

- A találmány szerinti eljárással az ismert reaktoroknál a biofilm ragadozóival összefüggő problémákat teljes mértékben ki lehet küszöbölni a hordozók alakjának és méretének megválasztásával, főleg pedig a hordozók folyamatos és hatékony mozgatásával. A hordozók mérete és intenzív mozgása ugyanis a hordozók belsejét a jótékony hatású mikroorganizmusok tökéletes házává teszik, ugyanakkor a nagyobb, ragadozó organizmusok megmaradását nem teszik lehetővé.The process of the present invention can completely eliminate the problems associated with biofilm predators in known reactors by selecting the shape and size of the carriers, in particular by continuously and efficiently moving the carriers. The size and intense movement of the carriers make the inside of the carriers a perfect home for beneficial microorganisms, while not allowing the survival of larger predatory organisms.

A találmány szerinti eljárást megvalósító berendezés általános felépítését a 4. ábra mutatja. A berendezés legfontosabb részét 1 reaktor képezi, amely általában hengeres edény és benne biológiai vékonyrétegek növesztésére alkalmas 2 hordozók vannak. Az 1 reaktor alsó szintjén 4 beömlés van, míg felül 3 szűrőhöz (szitához) kapcsolódó 5 kiömlés csatlakozik. A tisztítandó szennyvizet a 4 beömlésen át juttatjuk az 1 reaktor belsejébe. Az 1 reaktor 6 felső résszel van kiképezve, amelyben cső szolgál a keletkező gázok eltávolítására. A 6 felső részben 7 szórófej rendezhető el, amelyen át vizet lehet az 1 reaktorban levő folyadék felszínére permetezni, és így a habosodási folyamatok megelőzhetők. A 4. ábrán bemutatott berendezés felülnézete az 5. ábrán látható.The general construction of the apparatus according to the invention is shown in Figure 4. The most important part of the apparatus is a reactor 1, which is generally a cylindrical vessel and supports 2 suitable for the growth of biological thin films. The lower level of the reactor 1 has an inlet 4, while the upper one has an outlet 5 connected to a filter (screen). The wastewater to be purified is fed into the reactor 1 through the inlet 4. The reactor 1 is provided with an upper part 6 in which a tube is used to remove the gases produced. In the upper part 6, a nozzle 7 can be arranged through which water can be sprayed onto the surface of the liquid contained in the reactor 1, thus preventing foaming processes. 4 is a plan view of the apparatus shown in FIG.

A 6. és 7. ábrán levegő bekeverésére szolgáló 8 levegőztetővei ellátott 1 reaktort mutatunk be, amely lényegében felépítését tekintve megegyezik a 4. és 5. ábrán bemutatott reaktoréval. A 8 levegőztető az 1 reaktor alsó részén helyezkedik el, 9 vezetékkel csatlakozik és ez utóbbi biztosítja a levegő bevezetését. A 6. és 7. ábrán látható berendezés alapvetően aerob folyamatok vitelére szolgál.Figures 6 and 7 show a reactor 1 provided with aeration aeration 8 for air mixing, which is essentially the same as the reactor shown in Figures 4 and 5. The aeration 8 is located at the bottom of the reactor 1 and is connected by a conduit 9 which provides air supply. The apparatus shown in FIGS. 6 and 7 is essentially for aerobic processes.

A 8. és 9., illetve a 10. és 11. ábra az 1 reaktorban levő anyag keverésére szolgáló elrendezésekkel kiegészített berendezéseket mutat, ahol az oxigénmentes, illetve az anaerob folyamatok vitele a cél. A felépítés lé7Figures 8 and 9, and Figures 10 and 11, respectively, show equipment with arrangements for mixing material in reactor 1, where oxygen and anaerobic processes are used. The structure is juice7

HU 220 664 Bl nyegében azonos a 4. és 5. ábrán bemutatott berendezés felépítésével, azzal a különbséggel, hogy az 1 reaktor belsejébe a 8. ábra szerint motorral hajtott 10 keverőcsavar nyúlik be, míg all. ábra tanúsága szerint az 1 reaktorhoz 12 elkerülő vezetékbe illesztett 11 keringetőszivattyú csatlakoztatható, amely az 1 reaktor felső részéből elvezetett szennyvizet az 1 reaktor alsó részébe juttatja vissza.It is identical to the construction of the apparatus shown in Figs. 4 and 5, except that a motor-driven agitator screw 10 as shown in Fig. 8 is inserted into the reactor 1 while all. As illustrated in FIG. 1B, a recirculating pump 11 may be connected to the reactor 1 in a bypass line 12 which returns the waste water from the top of the reactor 1 to the bottom of the reactor.

A találmány szerinti eljárás illusztrálására a következőkben példát mutatunk be.The following example illustrates the process of the present invention.

PéldaExample

Lillehammerben (Norvégia) egy előzőleg mechanikai és kémiai eljárások alapján működő 70 000 lakosegyenértékű kapacitású víztisztító üzemet a találmány szerinti hordozók befogadására alkalmas reaktorok sorozatává alakítottuk át, lehetővé téve a biológiai folyamatok lezajlását. A feladat szennyvíz feldolgozása volt, előzetes és utólagos nitrogéneltávolítással, figyelembe véve a téli körülményeket is. A létező berendezés alkotórészét képező hat reaktort hasznosítottuk. A tisztítandó szennyvízből ülepítéssel a szennyezések egy részét eltávolítottuk, majd a kapott folyadékfázist oxigénmentes kezelést biztosító anoxikus reaktorba vezettük, amelyben keverés mellett az oxid formájában jelen levő nitrogént biológiai úton felszabadítottuk. Az anoxikus reaktor után három, az ammónia formájában kötött nitrogént oxiddá (NO₃) alakító aerob reaktort iktattunk be, és ezek után két újabb anoxikus reaktor következett. A reaktorokat mintegy 8 mm hosszú és 10 mm átmérőjű hordozókkal töltöttük fel, amelyek az üres térfogat 67%-ában oszlottak el. Az aerob reaktorokban levegő alulról történő bevezetésével, az anoxikus reaktorokban keverővei a hordozókat folyamatos mozgásban tartottuk. Ezzel a befolyó szennyvízből 3 óra alatt az eltávolítandó nitrogén 70%-át sikerült kinyerni téli feltételek között is. A tartózkodási idő növelésével, amit a folyadéknak adott esetben az utolsó aerob reaktorból az első anoxikus reaktorba való visszatáplálásával biztosítunk, a nitrogén eltávolításának hatékonysága növekszik. A hordozókon levő biomasszát szükség szerint egy további tárolóban flokkulálással, illetve forgó ütköztetőberendezéssel távolítjuk el és ülepítés után iszap formájában nyerjük ki a folyamatból. A találmány szerinti eljárás hatékonyságát az ismert eljárásoktól eltérően a hőmérséklet jelentős mértékű csökkenése sem befolyásolja lényegesen.In Lillehammer (Norway), a water purification plant previously operating on mechanical and chemical processes with a capacity of 70,000 inhabitants has been transformed into a series of reactors capable of receiving the carriers of the present invention, allowing biological processes to take place. The task was to treat wastewater with prior and subsequent nitrogen removal, taking into account winter conditions. The six reactors forming part of the existing equipment were utilized. A portion of the impurities were removed from the wastewater to be treated, and the resulting liquid phase was transferred to an anoxic reactor for deoxygenation treatment, in which the nitrogen in the form of oxide was biologically liberated with stirring. After the anoxic reactor, three aerobic reactors for converting ammonia-bound nitrogen into oxide (NO ₃ ) were added, followed by two more anoxic reactors. The reactors were filled with carriers approximately 8 mm long and 10 mm in diameter, which were distributed in 67% of the empty volume. By introducing air from below in the aerobic reactors, stirring in the anoxic reactors kept the carriers in constant motion. This allowed 70% of the nitrogen to be removed from the incoming wastewater to be removed under winter conditions. By increasing the residence time, which is provided by feeding the liquid optionally from the last aerobic reactor to the first anoxic reactor, the efficiency of nitrogen removal increases. If necessary, the biomass on the supports is removed by flocculation in an additional container or by rotary impact equipment and, after settling, recovered from the process as a sludge. In contrast to the known processes, the efficiency of the process of the invention is not significantly affected by the significant reduction in temperature.

Claims

Patent Claim Point

A process for biofilm purification of water, wherein the water to be purified, in particular waste water, is passed through a reactor containing plastic substrates for settling biofilm to facilitate the desired conversion of impurities, which substrates consist of extruded mirrors having longitudinal divisions along their inner surface and at least one and a half times greater than the outer surface of a smooth body of the same size and having a density of 0.90 to 1.20 kg / dm ³ , generally 0.92 to 0.98 kg / dm ³ , most preferably 0.92 to 0.96 kg / dm ³ , characterized in that the reactor is filled with carriers up to 55-70% of the reactor empty volume, and the carriers (2) are suspended with the biofilm formed therein in water in the reactor (1) and continuously we. (Priority: 23.1.1990).