NL1007114C2

NL1007114C2 - Inrichting voor het zuiveren van afvalwater.

Info

Publication number: NL1007114C2
Application number: NL1007114A
Authority: NL
Inventors: Arnold Mulder; Dirk Hijlke Eikelboom; Renze Tjeert Van Houten
Original assignee: Tno
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-03-26

Description

Inrichting voor het zuiveren van afvalwater

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het zuiveren van afvalwater met behulp van biologisch actief slib, omvattende een reactorruimte met een 5 toevoer en een afvoer voor afvalwater, alsmede ten minste een gastoevoer voor de toevoer van zuurstofhoudend gas aan de reactorruimte en een gasafvoer voor de afvoer van zuurstofarm gas.

Een dergelijke inrichting is bekend en kan worden toegepast bij de zuivering van 10 afvalwater dat stikstofverbindingen bevat. De zuivering vindt daarbij plaats met behulp van de in de slib op dragermateriaal aanwezige nitrificerende en denitrificerende micro-organismen. Veelal omvat een dergelijke inrichting ten minste twee reactorruimten, waarin respectievelijk aërobe en anoxische omstandigheden heersen. Hierbij is de aërobe reactorruimte voorzien van een gastoevoer voor zuurstofhoudend gas, om zowel 15 aërobe omstandigheden als, zo mogelijk, ideale mengomstandigheden in de reactorruimte te creëren. De anoxische reactorruimte wordt gewoonlijk gevoed met een vloeistofstroom vanuit de aërobe reactorruimte.

Een nadeel van de bekende inrichting is dat de stroomsnelheid in het anoxische gedeelte 20 veelal te laag is waardoor het menggedrag tussen het ingevoerde afvalwater en het in de inrichting aanwezige slib nadelig wordt beïnvloed. Bovendien kan dit leiden tot een ontmenging van het dragermateriaal met de daarop aanwezige micro-organismen.

De onderhavige uitvinding beoogt bovengenoemde nadelen te vermijden en voorziet 25 hiertoe in een inrichting volgens de aanhef die gekenmerkt wordt doordat de inrichting tevens voorzien is van een gastoevoer voor zuurstofarm gas aan de reactorruimte, een en ander zodanig dat zuurstofhoudend en zuurstofarm gas alternerend aan de reactorruimte kunnen worden toegevoerd.

30 Door de afwisselende toevoer van - zuurstofrijk, dan wel zuurstofarm - gas aan de reactorruimte, kunnen in één reactorruimte afwisselend aërobe en anoxische omstandigheden worden gecreëerd, waarbij zowel in de aërobe als in de anoxische toestand ideale mengomstandigheden worden bereikt tussen de in de inrichting

1 ΠΠ 7 'i Ί A

I Vj w J j NL971000NL1 -2- aanwezige componenten, in hoofdzaak afvalwater, toegevoerd gas en slib op dragermateriaal. Hierdoor wordt de werkzaamheid van de inrichting vergroot en kan deze compacter worden uitgevoerd. Tevens wordt voorkomen dat een bezinking van het dragermateriaal met daarop het slib dat micro-organismen bevat, plaatsvindt. Doordat 5 zuurstofrijk en zuurstofarm gas alternerend aan de reactor kunnen worden toegevoegd, kan volstaan worden met één reactor waarin afwisselend anoxische en aërobe omstandigheden heersen.

In het bijzonder omvat de inrichting voor het zuiveren van afvalwater met behulp van 10 biologisch actief slib volgens de onderhavige uitvinding ten minste twee met elkaar gekoppelde inrichtingen zoals beschreven in het bovenstaande.

Een dergelijke uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, waarbij twee met elkaar gekoppelde inrichtingen parallel worden bedreven, biedt het 15 belangrijke voordeel dat het reeds bekende “bio-denitro” proces in een compact systeem met een hoog slibgehalte kan worden toegepast.

Het “bio-denitro” proces volgens de stand van de techniek wordt uitgevoerd in twee parallel geschakelde tanks, die afwisselend worden gevoed en belucht. Het basisprincipe 20 van het proces is dat optimale groeicondities voor de nitrificerende en de denitrificerende bacteriën worden gecreëerd. In de basisuitrusting omvat een “bio-denitro” inrichting twee identieke beluchtingstanks en een bezinkbak. De procescyclus omvat vier fasen, waarbij in elk van de tanks aërobe dan wel anoxische omstandigheden heersen. De voeding van afvalwater komt in één van de tanks in de inrichting, wordt na 25 een verblijftijd in de tank naar de andere tank gestuwd en verlaat laatstgenoemde door in de bezinkbak te stromen. De voedingsdoorloop is hierbij zodanig dat de afvalwatervoeding gedurende de daartoe geschikte tijdsperiode zowel aan anoxische als aërobe omstandigheden is blootgesteld zodat een zo optimaal mogelijke stikstofverwijdering plaatsvindt.

1007114 -3-

Hoewel de stikstofverwijdering in bovengenoemd “bio-denitro” proces zeer efficiënt bewerkstelligd wordt, heeft de praktische uitvoering van dit proces als belangrijk nadeel dat de benodigde reactorruimten, tanks, waarin het afvalwater behandeld wordt, zeer omvangrijk zijn.

5

Door nu twee inrichtingen volgens de onderhavige uitvinding met elkaar te koppelen en parallel te bedrijven, kan bovengenoemd “bio-denitro” proces echter in een zeer compact systeem worden uitgevoerd.

10 In het bijzonder zijn de gastoevoer voor zuurstofhoudend gas en de gastoevoer voor zuurstofarm gas zodanig opgesteld dat de respectievelijke gassen aan de onderzijde van de reactorruimte in de reactorruimte worden gevoerd.

Door een dergelijke toevoer, waarbij de stroming in opwaartse richting plaatsvindt, 15 worden zowel in de aërobe als in de anoxische toestand optimale mengomstandigheden tot stand gebracht.

In een voordelige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding omvatten de gastoevoer voor zuurstofhoudend gas en de gastoevoer voor zuurstofarm 20 gas één toevoerorgaan.

Door gebruik te maken van slechts één toevoerorgaan dat zowel kan worden voorzien van zuurstofarm als van zuurstofhoudend gas, kan de inrichting op eenvoudige wijze worden samengesteld en bestaat de mogelijkheid dat op eenzelfde positie in een 25 reactorruimte afwisselend zuurstofarm en zuurstofhoudend gas worden toegevoerd.

De toevoer voor zuurstofarm gas kan gekoppeld zijn aan de afvoer van zuurstofarm afgas vanuit de inrichting. In een voorkeursuitvoeringsvorm is de toevoer voor zuurstofarm gas echter gekoppeld aan een externe zuurstofarme gasbron. Deze 30 zuurstofarme gasbron wordt zodanig gekozen dat in het anoxische deel een zo volledig mogelijke denitrificatie plaatsvindt.

1 0 0 7 1 1 4 -4-

De onderhavige uitvinding zal in het navolgende nader worden toegelicht aan de hand van de bijgesloten tekening, waarin: figuur 1 schematisch een inrichting voor het zuiveren van afvalwater volgens de onderhavige uitvinding weergeeft.

5

De figuur is zuiver schematisch en niet op schaal getekend. Met name zijn ter wille van de duidelijkheid sommige dimensies sterk overdreven weergegeven.

Figuur 1 toont schematisch een inrichting 1 voor het zuiveren van afvalwater met 10 behulp van biologisch actief slib. De inrichting 1 omvat een reactorruimte 2 die voorzien is van een toevoer 3 om afvalwater aan de reactorruimte 2 van de inrichting 1 toe te voeren, alsmede een afvoer 4 om afvalwater vanuit de reactorruimte 2 van de inrichting 1 af te voeren.

15 De inrichting 1 omvat voorts een gastoevoer 5 voor het toevoeren van gas aan de reactorruimte 2, alsmede een gasafvoer 6 voor het afvoeren van afgas vanuit de reactorruimte 2. Verwijzingscijfer 7 toont een compressor waardoor gas vanuit de gastoevoer 5 tot in de reactorruimte 2 wordt geleid. Dit laatste vindt plaats via een gasleiding 8 die zich in de reactorruimte 2 bevindt en die uitmondt in een gasverdeler 9, 20 van waaruit het toegevoerde gas, bij voorkeur in opwaartse richting, in de reactorruimte wordt verspreid. Het gas dat via de gastoevoer 5 aan de reactorruimte 2 wordt toegevoerd, kan zowel zuurstofrijk als zuurstofarm gas zijn. In de getoonde uitvoeringsvorm kunnen beide gassen, vanuit afzonderlijke bronnen, via dezelfde toevoer 5 aan de inrichting 1 worden toegevoerd. Een andere mogelijkheid is om de 25 inrichting te voorzien van twee afzonderlijke gastoevoeren die elk kunnen worden aangesloten op de gasverdeler 9. Het zuurstofarme gas kan in beide gevallen afkomstig zijn van de gasafvoer 6. Een andere mogelijkheid, die met name in het geval van een ongunstige koolstof-stikstof-verhouding van voordeel is, is dat methaan vanuit een externe gasbron wordt toegepast als zuurstofarm gas. Van belang is in elk geval dat 30 eenzelfde reactorruimte alternerend kan worden voorzien van zuurstofrijk, dan wel zuurstofarm gas.

i -5-

In de in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm zijn de buitenwanden van de reactorruimte in hoofdzaak cilindervormig en is in de reactorruimte een cilindervormige wand 10 geplaatst. Deze wand 10 strekt zich niet over de volledige hoogte van de buitenwand van de reactorruimte uit. Door de wand 10 wordt in de reactorruimte een binnendeel 11 5 en een buitendeel 12 gevormd. In de getoonde uitvoeringsvorm zijn de buitenwand van de reactorruimte en de daarbinnen geplaatste wand 10 concentrisch ten opzichte van elkaar.

De werking van de inrichting 1 volgens de onderhavige uitvinding is als volgt. Tijdens 10 bedrijf is in de inrichting in hoofdzaak te zuiveren afvalwater, slib op dragermateriaal en toegevoerd gas aanwezig. Het slib omvat microörganismen die zowel een nitrificerende als een denitrificerende werking hebben. Het te zuiveren afvalwater wordt via toevoer 3 in de reactorruimte 2 van de inrichting 1 gebracht. Via gastoevoer 5, compressor 7, gasleiding 8 en gasverdeler 9 wordt gas in opwaartse richting in het binnendeel 11 van 15 de reactorruimte 2 verspreid. Hierdoor treedt een circulatie in de reactorruimte op, waarbij het afvalwater, gas en de aanwezige slib op dragermateriaal mengen. Dit mengsel zal in opwaartse richting door het binnendeel 11 stromen en na het bereiken van de bovenzijde van de wand 10 overstromen naar het buitendeel 12 van de reactor, alwaar de stroom neerwaarts zal zijn. Vervolgens zal het mengsel onder invloed van het 20 opwaarts stromende gas weer in opwaartse richting stromen. Via toevoer 3 toegevoerd afvalwater zal in deze circulerende stroom worden meegevoerd.

Door via de gastoevoer 5 alternerend zuurstofrijk en zuurstofarm gas aan de reactorruimte 2 toe te voeren, worden in eenzelfde reactorruimte 2 afwisselend aërobe 25 en anoxische omstandigheden gecreëerd, en vindt een effectieve verwijdering van stikstofverbindingen vanuit het afvalwater plaats.

Door twee inrichtingen 1, zoals getoond in figuur 1, met elkaar te koppelen, wordt een compact systeem met een hoog slibgehalte verschaft, waarin het reeds bekende “bio-30 denitro” proces kan worden toegepast.

-6-

Zoals beschreven in het bovenstaande wordt in het “bio-denitro” proces afvalwater gedurende de daartoe geschikte tijdsperiode zowel aan anoxische als aërobe omstandigheden blootgesteld opdat een zo optimaal mogelijke stikstofverwijdering plaatsvindt. Door twee inrichtingen volgens de onderhavige uitvinding met elkaar te 5 koppelen en parallel te bedrijven, kan bovengenoemd “bio-denitro” proces, in plaats van in een zeer omvangrijk en ruimteverslindend systeem, volgens de onderhavige uitvinding in een zeer compact systeem worden uitgevoerd.

Claims

1. Inrichting (1) voor het zuiveren van afvalwater met behulp van biologisch actief slib, omvattende een reactorruimte (2) met een toevoer (3) en een afvoer (4) voor 5 afvalwater, alsmede ten minste een gastoevoer voor een toevoer van zuurstofhoudend gas aan de reactorruimte (2) en een gasafvoer (6) voor de afvoer van zuurstofarm gas, met het kenmerk dat de inrichting tevens voorzien is van een gastoevoer (5) voor zuurstofarm gas aan de reactorruimte (2), een en ander zodanig dat zuurstofhoudend en zuurstofarm gas althans alternerend aan de reactorruimte (2) kunnen worden toegevoerd. 10

2. Inrichting voor het zuiveren van afvalwater met behulp van biologisch actief slib, met het kenmerk dat deze ten minste twee met elkaar gekoppelde inrichtingen (1) volgens conclusie 1 omvat.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de gastoevoer voor zuurstofhoudend gas en de gastoevoer voor zuurstofarm gas zodanig zijn opgesteld dat de respectievelijke gassen aan de onderzijde van de reactorruimte in deze ruimte worden gevoerd.

4. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-3, met het kenmerk dat de gastoevoer voor zuurstofhoudend gas en de gastoevoer voor zuurstofarm gas één toevoerorgaan (9) omvatten.

5. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-4, met het kenmerk dat de 25 toevoer voor zuurstofarm gas gekoppeld is aan een externe zuurstofarme gasbron. 1 0 0 7 1 1 4