NL1009892C2

NL1009892C2 - Biological treatment plant for purifying water, contains closed system formed by a sealed reactor tank and a gas recirculation means

Info

Publication number: NL1009892C2
Application number: NL1009892A
Authority: NL
Inventors: Henricus Martinus Mari Bosgoed
Original assignee: Watec B V
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-02-21

Abstract

Biological treatment plant for purifying water. The reactor (2) comprises a tank sealed off from the surrounding atmosphere and at least partially filled with effluent. Gas recirculation means (16) forming a closed system with the tank are used to remove from the reactor and return at least some of it to the water in the tank. An installation for biologically purifying water comprises a reactor containing biologically active material (32), means for supplying contaminated water to the reactor, and means for removing it from the reactor. The reactor is a tank sealed off from the surrounding atmosphere and at least partially filled with contaminated water during operation. Gas recirculation means forming a closed system with the tank are used to remove gas from the reactor and return at least some of it to the water in the tank.

Description

Titel: Inrichting voor het biologisch zuiveren van verontreinigd waterTitle: Establishment for the biological purification of contaminated water

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het biologisch zuiveren van verontreinigd water, voorzien van een reactorruimte die biologisch actief materiaal omvat of wordt gevormd en middelen voor het toevoeren van het te zuiveren ! 5 water aan de reactorruimte, middelen voor het doseren van voedings- of hulpstoffen, middelen voor het inbrengen van een gas in de reactorruimte, middelen voor het meten en regelen van procesparameters en voor het afvoeren van gezuiverd water uit de reactorruimte.The invention relates to an apparatus for biologically purifying contaminated water, comprising a reactor space which comprises or is forming biologically active material and means for supplying it for purification. Water to the reactor space, means for dosing nutrients or auxiliary substances, means for introducing a gas into the reactor space, means for measuring and controlling process parameters and for discharging purified water from the reactor space.

10 Dergelijke inrichtingen zijn op zich bekend en worden gebruikt voor onder meer het zuiveren van afvalwater.Such devices are known per se and are used for, among other things, the purification of waste water.

Bij de bekende inrichtingen is de reactorruimte veelal uitgevoerd als een open reactorruimte die in verbinding staat met de atmosfeer. Een nadeel hiervan is dat gassen hieruit 15 kunnen ontsnappen, waardoor de omgevingslucht kan worden ver- ? ontreinigd. Bovendien is de processturing vaak complex en kostenintensief.In the known devices, the reactor space is often designed as an open reactor space which communicates with the atmosphere. A drawback of this is that gases can escape from this, whereby the ambient air can be lost. contaminated. In addition, process control is often complex and cost-intensive.

De uitvinding beoogt een inrichting te verschaffen die de S; bovengenoemde nadelen niet omvat en die bovendien instaat is ^ 20 op een beheersbare wijze de gewenste effluentkwaliteit te verkrijgen. Bovendien beoogt de uitvinding een inrichting te verschaffen die constructief eenvoudig, energiezuinig en kosten-effectief is. ^The object of the invention is to provide a device comprising the S; does not encompass the above-mentioned drawbacks and which is moreover able to obtain the desired effluent quality in a controllable manner. Moreover, the invention aims to provide a device that is structurally simple, energy-efficient and cost-effective. ^

De uitvinding is hiertoe gekenmerkt in dat de ~ 25 reactorruimte is uitgevoerd als een van de buitenlucht af te ^ sluiten reactortank die, in gebruik, althans gedeeltelijk wordt gevuld met het te zuiveren water, waarbij de inrichting verder is voorzien van gasrecirculatiemiddelen die tezamen met b de reactortank een gesloten systeem vormen voor het onttrekken i 30 van een gas dat zich, in gebruik, in het gesloten systeem 1 bevindt en voor het vervolgens toevoeren van ten minste een deel van het onttrokken gas aan het water dat zich, in 1 gebruik, in de reactortank bevindt.The invention is characterized for this purpose in that the reactor space is designed as a reactor tank which can be closed off from the outside air and which, in use, is at least partly filled with the water to be purified, the device further comprising gas recirculation means which, together with the reactor tank form a closed system for extracting a gas which is, in use, in the closed system 1 and for subsequently supplying at least a part of the extracted gas to the water which, in use, in the reactor tank.

1009892 : 21009892: 2

Doordat de inrichting, in gebruik, een de reactorruimte omvattend gesloten gasrecirculatiecircuit omvat, kan de atmosfeer niet of nauwelijks door een ontsnappend gas worden verontreinigd. Bovendien zorgen de gasrecirculatiemiddelen 5 (bacteriën) ervoor dat het water optimaal en snel wordt gezuiverd.Because the device, in use, comprises a closed gas recirculation circuit comprising the reactor space, the atmosphere can hardly be contaminated by an escaping gas. In addition, the gas recirculation means 5 (bacteria) ensure that the water is purified optimally and quickly.

Het verontreinigde water kan batchgewijs in de voor dit doel tijdelijk geopende reactortank worden gebracht, dat wil zeggen, dat telkenmale maximaal bijna één netto batch-volume 10 aan verontreinigd water kan worden gezuiverd. Na dit reinigingsproces wordt het gezuiverde water afgevoerd uit de wederom voor dit doel tijdelijk geopende reactorruimte en kan een nieuwe batch in de reactortank worden gepompt.The contaminated water can be introduced batchwise into the reactor tank temporarily opened for this purpose, that is to say, each time a maximum of almost one net batch volume of contaminated water can be purified. After this cleaning process, the purified water is discharged from the reactor space, which has again been temporarily opened for this purpose and a new batch can be pumped into the reactor tank.

In de praktijk zal veelal sprake zijn van twee, drie of 15 meerdere parallel geschakelde reactoren, waarin afwisselend verontreinigd water wordt gezuiverd. Terwijl bijvoorbeeld een eerste inrichting hiertoe in bedrijf is, kan een tweede inrichting worden geleegd om vervolgens wederom met verontreinigd water te worden gevuld. Hierna kan de tweede 20 inrichting worden gestart, terwijl de eerste inrichting wordt geleegd. Ook kan bijvoorbeeld tegelijkertijd een inrichting in bedrijf zijn, een tweede worden gevuld en een derde worden geleegd. Op de voornoemde wijze met drie reacto.ren kan continu water worden aangevoerd naar een van de inrichtingen volgens 25 de uitvinding.In practice, there will usually be two, three or 15 more reactors connected in parallel, in which alternately contaminated water is purified. For example, while a first device is in operation for this purpose, a second device can be emptied and then again filled with contaminated water. After this, the second device can be started, while the first device is emptied. For example, a device can also be in operation at the same time, a second can be filled and a third emptied. In the aforementioned three-reactor manner, water can be continuously supplied to one of the devices according to the invention.

Bij voorkeur is de reactortank voorzien van ten minste een gasuitlaat voor het onttrekken van gas uit de reactortank en ten minste een gasinlaat voor het toevoeren van ten minste een deel van het onttrokken gas aan de reactortank. Dit heeft 30 als voordeel dat het gas in opwaartse richting door het te zuiveren water van de reactortank stroomt. Het zuurstofhoudende gas stroomt dan optimaal langs het biologisch actieve materiaal, dat de zuurstof gebruikt om verontreinigingen in het water geheel of gedeeltelijk af te breken. In 35 het bijzonder is de reactor gesloten en is de uitlaat door middel van een recirculatieleiding met de inlaat verbonden. In de recirculatieleiding kan dan een gaspomp zijn opgenomen.Preferably, the reactor tank is provided with at least one gas outlet for extracting gas from the reactor tank and at least one gas inlet for supplying at least a portion of the extracted gas to the reactor tank. This has the advantage that the gas flows upwards through the water to be purified from the reactor tank. The oxygen-containing gas then flows optimally along the biologically active material, which uses the oxygen to completely or partially break down impurities in the water. In particular, the reactor is closed and the outlet is connected to the inlet by means of a recirculation pipe. A gas pump may then be included in the recirculation pipe.

1009892 31009892 3

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de inrichting verder voorzien van ten minste één sensor.voor het meten van het zuurstofgehalte van het gas of van het water in de installatie. Aan het verloop van het zuurstofgehalte van het 5 gas of het water kan worden bepaald in welke mate het water is gezuiverd. Op deze wijze kan ook het moment waarop de verontreiniging van het water beneden een vooraf bepaalde concentratie komt, worden bepaald. Op dat moment kan het water als gezuiverd worden betiteld. In het bijzonder staat de 10 sensor in fluïdum contact met de recirculatieleiding voor het meten van het zuurstofgehalte van het onttrokken gas. Voorts kan de inrichting verbonden zijn met een controle-eenheid waaraan bijvoorbeeld meetsignalen van de zuurstofsensor kunnen worden toegevoerd voor het regelen van het reinigingsproces.According to a preferred embodiment, the device is further provided with at least one sensor for measuring the oxygen content of the gas or of the water in the installation. The degree of purification of the water can be determined from the course of the oxygen content of the gas or the water. In this way, the moment when the contamination of the water falls below a predetermined concentration can also be determined. At that time, the water can be described as purified. In particular, the sensor is in fluid contact with the recirculation line to measure the oxygen content of the extracted gas. Furthermore, the device can be connected to a control unit to which, for example, measuring signals from the oxygen sensor can be supplied for controlling the cleaning process.

15 Volgens een andere voorkeursuitvoeringsvorm is de inrichting voorzien van systemen voor het meten van procesparameters in de waterfase, zoals 02, pH, temperatuur, 5 redoxpotentiaal, nitraat, ammonium, fosfaat en dergelijke. De Ξ meetsignalen van deze systemen kunnen eveneens worden 20 toegevoerd aan de controle-eenheid ten behoeve van de besturing van het proces.According to another preferred embodiment, the device is provided with systems for measuring process parameters in the water phase, such as O2, pH, temperature, redox potential, nitrate, ammonium, phosphate and the like. The measurement signals of these systems can also be supplied to the control unit for the control of the process.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de ^ hand van de tekening. Hierin toont: - lThe invention will now be further elucidated with reference to the drawing. Herein shows: - l

Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting 25 voor het biologisch zuiveren van verontreinigd water overeen- r komstig de uitvinding; figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting ïFigure 1 shows a first embodiment of a device 25 for biologically purifying contaminated water according to the invention; figure 2 shows a second embodiment of a device

voor het biologisch zuiveren van verontreinigd water overeen- Ifor the biological purification of contaminated water according to I

komstig de uitvinding; 30 figuur 3 een voorbeeld van het mogelijke tijdsverloop van de concentratie van verontreiniging; en figuur 4 het met figuur 3 corresponderende tijdsverloop van de zuurstofconcentratie in de gas- of in de waterfase. Ëaccording to the invention; Figure 3 shows an example of the possible time course of the concentration of contamination; and figure 4 shows the time course corresponding to figure 3 of the oxygen concentration in the gas or in the water phase. E

In figuur 1 is met referentienummer 1 een mogelijke uit-35 voeringsvorm van een inrichting voor het biologisch zuiveren i van water volgens de uitvinding getoond. = 1009392 4In figure 1 reference number 1 shows a possible embodiment of an apparatus for biologically purifying water according to the invention. = 1009392 4

De inrichting is voorzien van een afsluitbare reactortank 2 die kan worden gevuld met het te zuiveren water. De inrichting is hiertoe voorts voorzien van middelen voor het toevoeren van het te zuiveren water aan de reactorruimte en 5 voor het afvoeren van gereinigd water uit de reactorruimte. In het bijzonder bestaan deze middelen in dit voorbeeld uit een waterinlaat voor het gecontroleerd toevoeren van het te zuiveren water aan de reactortank.The device is provided with a closable reactor tank 2 which can be filled with the water to be purified. To this end, the device is also provided with means for supplying the water to be purified to the reactor space and for discharging purified water from the reactor space. In particular, these means in this example consist of a water inlet for the controlled supply of the water to be purified to the reactor tank.

De waterinlaat 4 is met behulp van een bestuurbare klep 6 ' 10 bestuurbaar uitgevoerd voor het gedoseerd toevoeren van het te zuiveren water aan de reactortank 2. In dit voorbeeld bevindt de waterinlaat zich aan of nabij de onderzijde van de reactortank, maar deze kan op iedere plaats op de reactor worden aangebracht. De inrichting is verder voorzien van een 15 wateruitlaat 8 voor het afvoeren van gereinigd water uit de reactortank 2. De wateruitlaat 8 is voorzien van een bestuurbare klep 10 voor het gecontroleerd afvoeren van het water uit de reactortank. De wateruitlaat bevindt zich in dit voorbeeld aan of nabij de onderzijde van de reactortank, voor 20 het in dit voorbeeld batchgewijs zuiveren van het water.The water inlet 4 is controllable by means of a controllable valve 6 '10 for the dosed supply of the water to be purified to the reactor tank 2. In this example, the water inlet is located at or near the bottom of the reactor tank, but it can be placed on any place on the reactor. The device is further provided with a water outlet 8 for discharging purified water from the reactor tank 2. The water outlet 8 is provided with a controllable valve 10 for the controlled discharge of the water from the reactor tank. The water outlet in this example is located at or near the bottom of the reactor tank, for the batch purification of the water in this example.

De reactortank is verder voorzien van een gasuitlaat 12 voor het onttrekken van gas uit de reactortank en ten minste een gasinlaat 14 voor het toevoeren van ten minste een deel van het uit de reactortank 2 onttrokken gas aan de ~ 25 reactortank. De gasuitlaat 12 bevindt zich in dit voorbeeld op een grotere hoogte dan de gasinlaat 14. De gasuitlaat 12 is door middel van een recirculatieleiding 16 met de gasinlaat 14 verbonden. Aldus is voorzien in gasrecirculatiemiddelen (11, 13, 16) die tezamen met de reactortank 2 een gesloten systeem 30 vormen. In de recirculatieleiding 16 is een gaspomp 18 opgenomen. De inrichting is verder voorzien van een beluch-tingsklep 20 voor het in geopende toestand van de beluch-tingsklep toevoeren van lucht uit de omgeving aan de inrichting. In dit voorbeeld is deze klep zo aangebracht in de 35 recirculatieleiding 16, maar deze kan op een willekeurige l plaats worden gemonteerd. In de reactortank is nabij de ] gasuitlaat 12 een druppelvanger of demister 22 aangebracht. In ï 1 00989? 5 dit voorbeeld is de lengterichting van de reactortank verticaal gericht. Bij voorkeur is de hoogte van de reactortank 2 gelijk aan een 0,1-100 maal en in het bijzonder ongeveer driemaal een diameter van de reactortank. In dit 5 voorbeeld is de reactortank cilindervormig uitgevoerd. Het is echter ook mogelijk de reactortank rechthoekig, zeshoekig of enige andere vorm te geven.The reactor tank further includes a gas outlet 12 for withdrawing gas from the reactor tank and at least one gas inlet 14 for supplying at least a portion of the gas withdrawn from the reactor tank 2 to the reactor tank. In this example, the gas outlet 12 is at a higher height than the gas inlet 14. The gas outlet 12 is connected to the gas inlet 14 by means of a recirculation pipe 16. Gas recirculation means (11, 13, 16) are thus provided, which together with the reactor tank 2 form a closed system 30. A gas pump 18 is included in the recirculation line 16. The device is further provided with an aeration valve 20 for supplying air from the environment to the device in the open position of the aeration valve. In this example, this valve is so arranged in the recirculation pipe 16, but it can be mounted at any 1 location. A drip catcher or demister 22 is arranged in the reactor tank near the gas outlet 12. In ï 1 00989? In this example, the longitudinal direction of the reactor tank is oriented vertically. Preferably, the height of the reactor tank 2 is equal to 0.1-100 times and in particular about three times the diameter of the reactor tank. In this example, the reactor tank is cylindrical. However, it is also possible to give the reactor tank a rectangular, hexagonal or any other shape.

De inrichting is verder voorzien van ten minste één sensor 24 voor het meten van het zuurstofgehalte van het gas 10 dat zich in de gesloten inrichting bevindt. De sensor 24 staat hiertoe via leiding 26 in fluïdum contact met de recirculatie-leiding 16 voor het meten van het zuurstofgehalte van gas dat aan de onderzijde van de reactortank via de gasinlaat 14 aan de reactortank 2 wordt toegevoerd. De zuurstofsensor kan 15 echter ook in de waterfase worden aangebracht.The device is further provided with at least one sensor 24 for measuring the oxygen content of the gas 10 contained in the closed device. To this end, the sensor 24 is in fluid contact via conduit 26 with the recirculation conduit 16 for measuring the oxygen content of gas which is supplied to the reactor tank 2 via the gas inlet 14 at the bottom of the reactor tank. However, the oxygen sensor can also be arranged in the water phase.

In de reactortank 2 kunnen voorts twee in verticale richting van elkaar gescheiden roosters 28, 30 worden aangebracht.Two grids 28, 30 separated vertically from one another can also be arranged in the reactor tank 2.

Tussen de roosters 28, 30 bevindt zich een biologisch actief materiaal 32. In dit voorbeeld omvat het biologisch actieve : 20 materiaal 32 een dragermateriaal waarop micro-organismen ~ kunnen zijn gehecht. Het biologisch actieve materiaal 32Between the grids 28, 30 is a biologically active material 32. In this example, the biologically active material 32 comprises a support material to which microorganisms may be attached. The biologically active material 32

bevindt zich tussen de roosters 28, 30. De gasuitlaat 12 Tis located between the grilles 28, 30. The gas outlet 12 T.

bevindt zich bij voorkeur boven de roosters 28} 30 en de gasinlaat 14 bevindt zich bij voorkeur beneden de roosters 28, 25 30.is preferably above the grids 28, 30 and the gas inlet 14 is preferably below the grids 28, 30.

De inrichting is verder nog voorzien van middelen 34 voor i: het toevoeren van een extra dosering zuurstof aan de reactor- Ü tank 2. Met behulp van de middelen 34 kan eventueel zuivere zuurstof, waterstofperoxide of een ander zuurstofhoudend 30 medium gedoseerd aan de reactortank 2 worden afgegeven. Ook “The device is furthermore provided with means 34 for supplying an additional dose of oxygen to the reactor tank 2. With the aid of means 34, optionally pure oxygen, hydrogen peroxide or another oxygen-containing medium can be dosed to the reactor tank 2. be issued. Also "

kunnen andere middelen in de reactortank aanwezig zijn om zuurstof in de reactor te doen ontstaan, bijvoorbeeld door Iother means may be present in the reactor tank to generate oxygen in the reactor, for example by I.

middel van elektrochemische ontleding van water.by means of electrochemical decomposition of water.

De inrichting is tevens voorzien van middelen 36 met 35 behulp waarvan voedingsstoffen, zoals stikstof, fosfor of andere chemicaliën zoals zuur of base ter controle van de pH gedoseerd aan de reactortank 2 kunnen worden afgegeven.The device is also provided with means 36 with the aid of which nutrients, such as nitrogen, phosphorus or other chemicals such as acid or base, can be metered into the reactor tank 2 to check the pH.

Ss 1 0 09892 6Ss 1 0 09892 6

De inrichting kan verder nog zijn voorzien van een sensor ten behoeve van het meten van het waterniveau in de inrichtingThe device can furthermore be provided with a sensor for measuring the water level in the device

Aa

zoals bijvoorbeeld een schakelcontact 38 dat een signaal i afgeeft wanneer de reactor tot boven het schakelcontact 38 met j 5 water wordt gevuld. Tevens is het mogelijk het vulniveau van de reactor te bepalen met behulp van een druksensor 40 diesuch as, for example, a switch contact 38 which gives a signal i when the reactor is filled to above the switch contact 38 with water. It is also possible to determine the filling level of the reactor with the aid of a pressure sensor 40 which

Aa

eveneens een gemeten druk representerend signaal I genereert. Ook kan het waterniveau worden gemeten met behulp van een eventuele niveausensor 42, welke aan de bovenzijde van de 10 reactortank 2 is aangebracht. Ook deze niveausensor genereertalso generates a measured pressure representative signal I. The water level can also be measured with the aid of an optional level sensor 42, which is arranged on the top of the reactor tank 2. This level sensor also generates

Aa

het meetresultaat representerend signaal i .signal representing the measurement result i.

De inrichting omvat voorts nog een controle-eenheid 44, : die bijvoorbeeld met de niveausensor 40 is verbonden. De controle-eenheid 44 stuurt, mede afhankelijk van de door de 15 druksensor afgegeven meetsignalen, het reinigingsproces.The device further comprises a control unit 44, which is connected, for example, to the level sensor 40. The control unit 44 controls the cleaning process, partly depending on the measuring signals issued by the pressure sensor.

Aa

Hiertoe genereert de controle-eenheid 44 stuursignalen s die in dit voorbeeld aan de gaspomp 18 en de beluchtingsklep 20 " worden toegevoerd. De controle-eenheid 44 kan evenzo de klep 6, de klep 10 en de middelen 34 en 36 voor het toevoeren van 20 de extra dosering zuurstof en het toevoeren van de voedingsstoffen en/of chemicaliën besturen. De door het schakelcontact 38, de niveausensor 40 en/of de niveausensor 42 gegenereerde signalen kunnen eveneens ter verwerking aan de controle-eenheid 44 worden toegevoerd.To this end, the control unit 44 generates control signals s which in this example are supplied to the gas pump 18 and the aeration valve 20 ". The control unit 44 can likewise supply the valve 6, the valve 10 and the means 34 and 36 for supplying 20. control the additional dosage of oxygen and the supply of the nutrients and / or chemicals The signals generated by the switching contact 38, the level sensor 40 and / or the level sensor 42 can also be fed to the control unit 44 for processing.

25 Uitgaande van een niet met water gevulde reactortank is de werking als volgt. De controle-eenheid 44 opent de klep 6 voor het via de inlaat 4 toevoeren van verontreinigd water aan de reactortank 2. Aldus wordt de reactortank 2 gevuld tot een voorafbepaalde gewenste vulhoogte. De vulhoogte kan worden ~ 30 gedetecteerd met behulp van het schakelcontact 38, de niveausensor 40 en/of de niveausensor 42. De beluchtingsklep " 20 is tijdens het vullen geopend, zodat lucht uit de j reactortank 2 kan ontsnappen. Zodra de gewenste vulhoogte is j bereikt, wordt dit in dit voorbeeld automatisch door de 35 controle-eenheid 44 gedetecteerd. De controle-eenheid 44 sluit vervolgens de klep 6 en de klep 20. Thans is een voor de omgeving afgesloten systeem verkregen. De vulhoogte is - 1009892 7 dusdanig dat zich bovenin de tank nog een open ruimte 46 bevindt. Vervolgens wordt de pomp 18 gestart, met als gevolg dat het zich boven in de open ruimte 46 van de tank bevindende zuurstofhoudende gas via de gasuitlaat 12 uit de reactortank 5 wordt onttrokken. Dit gas loopt via de recirculatieleiding 16 en de pomp 18 naar de gasinlaat 14. Het gas wordt vervolgens via de gasinlaat 14 aan het water in de tank toegevoerd waardoor menging van toegevoerd gas en water optreedt. De gasbelasting ligt hierbij tussen 1 en 50 m/u, bij voorkeur ca.Starting from a non-water-filled reactor tank, the operation is as follows. The control unit 44 opens the valve 6 for supplying contaminated water via the inlet 4 to the reactor tank 2. Thus, the reactor tank 2 is filled to a predetermined desired filling height. The filling height can be detected ~ 30 using the switching contact 38, the level sensor 40 and / or the level sensor 42. The aeration valve "20 is open during filling, so that air can escape from the reactor tank 2. As soon as the desired filling height is j in this example, this is automatically detected by the control unit 44. The control unit 44 then closes the valve 6 and the valve 20. An environmentally closed system has now been obtained. The filling height is - 1009892 7 such that there is another open space 46 at the top of the tank. Subsequently, the pump 18 is started, with the result that the oxygen-containing gas located at the top of the open space 46 of the tank is withdrawn from the reactor tank 5 via the gas outlet 12. This gas runs via the recirculation pipe 16 and the pump 18 to the gas inlet 14. The gas is then supplied via the gas inlet 14 to the water in the tank, whereby mixing of supplied gas and water occurs. ing lies between 1 and 50 m / h, preferably approx.

10 6 m/u. Via een beluchtingssysteem 48, dat zich onder in de tank 2 bevindt, wordt het gas in de reactortank gelijkmatig verdeeld teruggebracht. Het zuurstof omvattende gas zal vervolgens door het water heen opstijgen naar de eerder genoemde luchtruimte 46. De belletjes lucht zullen, eventueel 15 na opwaartse passage van het mogelijk aangebracht rooster 30, in aanraking komen met het biologisch actieve materiaal. Het biologisch actieve materiaal 32 zal de zuurstof in het gas opnemen om verontreinigingen in het water geheel of gedeeltelijk af te breken. Het gas dat aldus in de ruimte 46 20 arriveert, zal een verlaagd zuurstofgehalte hebben. Wanneer ^ dit gas vervolgens weer via de gasuitlaat 12 uit de tank 2 wordt onttrokken, betekent dit dat de sensor 24 een in de tijd verlopend dalende zuurstofconcentratie zal meten. Het ' mogelijke tijdsverloop van de door de sensor 24 gemeten : 25 zuurstofconcentratie is in figuur 4 getoond. Op het tijdstip t=0 wordt het hiervoor beschreven recirculatieproces gestart.10 6 m / h. The gas in the reactor tank is returned evenly distributed via an aeration system 48 located at the bottom of the tank 2. The oxygen-containing gas will then rise through the water to the aforementioned air space 46. The bubbles of air, possibly after upward passage of the possibly applied grid 30, will come into contact with the biologically active material. The biologically active material 32 will absorb the oxygen in the gas to completely or partially break down impurities in the water. The gas thus arriving in space 46 will have a reduced oxygen content. When this gas is subsequently withdrawn from the tank 2 via the gas outlet 12, this means that the sensor 24 will measure a decreasing oxygen concentration over time. The possible time course of the oxygen concentration measured by the sensor 24 is shown in Figure 4. At time t = 0 the recirculation process described above is started.

Hieruit blijkt dat vanaf het tijdstip t=0 de zuurstofconcentratie in het gas sterk daalt. Dit wordt ' veroorzaakt doordat zuurstof van het gas in de tank wordt 30 opgenomen ten behoeve van oxidatie van verontreinigingen in : het water door het biologisch actieve materiaal. Vanaf het ï tijdstip t=6 blijkt de zuurstofconcentratie vrijwel lineair af te nemen. Dit is een gevolg van de zogenaamde endogene ademhaling van het biologisch actieve materiaal. Met andere 35 woorden, vanaf het tijdstip t=6 is vrijwel alle 2 verontreiniging die in het water aanwezig was door het “ biologisch actieve materiaal geconsumeerd. Het zuurstofgebruik 1009892 8 van het biologisch actieve materiaal bevindt zich dan op het basisniveau en heeft alleen nog betrekking op de normale ademhaling van hét biologisch actieve materiaal. Een en ander betekent dat vanaf het tijdstip t=6 het water is gereinigd 5 omdat alle of in ieder geval veruit de meeste verontreiniging uit het water is verdwenen. Tevens blijkt dat er zich ook geen verontreiniging meer in de gasfase bevindt.This shows that from the time t = 0 the oxygen concentration in the gas drops sharply. This is due to the oxygen of the gas being taken up into the tank for oxidation of contaminants in the water by the biologically active material. From time t = 6, the oxygen concentration appears to decrease almost linearly. This is a result of the so-called endogenous respiration of the biologically active material. In other words, from the time t = 6, almost all the 2 contamination present in the water has been consumed by the biologically active material. The oxygen consumption 1009892 8 of the biologically active material is then at the basic level and only relates to the normal respiration of the biologically active material. All this means that from the time t = 6 the water has been cleaned because all or at least by far the most contamination has disappeared from the water. It also appears that there is no longer any contamination in the gas phase.

Figuur 3 toont het tijdsverloop van de concentratie van de verontreiniging. Hieruit blijkt inderdaad dat op tijdstip 10 t=6 de tweede concentratie nagenoeg gelijk is aan 0. Aan de hand van het verloop van de gemeten zuurstofconcentratie kan het biologisch reinigingsproces worden gecontroleerd en eventueel automatisch worden bijgestuurd.Figure 3 shows the time course of the contamination concentration. This indeed shows that at time 10 t = 6 the second concentration is virtually equal to 0. The biological cleaning process can be monitored and, if necessary, adjusted automatically, based on the course of the measured oxygen concentration.

Zodra de controle-eenheid 44 constateert dat de zuurstof-15 concentratie lineair in de tijd daalt, met andere woorden, dat er uitsluitend sprake is van endogene ademhaling, kan deze automatisch vaststellen dat de biologisch afbreekbare verontreiniging vrijwel volledig is verwijderd. De ; circulatiepomp 18 wordt dan door de controle-eenheid 44 20 uitgeschakeld. Tevens worden de kleppen 10 en 20 geopend, zodat het gereinigde water uit de tank 2 kan wegstromen.As soon as the control unit 44 finds that the oxygen-15 concentration decreases linearly over time, in other words, that only endogenous respiration is involved, it can automatically determine that the biodegradable contamination has been almost completely removed. The; circulation pump 18 is then switched off by the control unit 44. The valves 10 and 20 are also opened, so that the cleaned water can flow out of the tank 2.

Nadat de reactor is geledigd, kan deze opnieuw, zoals hiervoor omschreven, met verontreinigd water worden gevuld.After the reactor has been emptied, it can be refilled with contaminated water, as described above.

Het gehele proces van het zuiveren van het water kan zich dan 25 herhalen. Opgemerkt wordt dat door het openen van de klep 20 tijdens het recirculeren van het gas desgewenst verse lucht kan worden bijgemengd ter verhoging van de zuurstofconcentratie. Het is echter eveneens mogelijk dat met behulp van de middelen 34 verse zuurstof aan de reactortank 2 wordt toege-30 voegd. Ook is het mogelijk om met behulp van de middelen 36 extra voedingsmiddelen toe te voegen, teneinde het biologisch actieve materiaal optimaal te kunnen laten werken.The entire process of purifying the water can then be repeated. It is noted that by opening the valve 20 during recirculation of the gas, if desired, fresh air can be mixed in to increase the oxygen concentration. However, it is also possible that fresh oxygen is added to the reactor tank 2 by means of the means 34. It is also possible to add additional foodstuffs with the aid of the means 36, so that the biologically active material can function optimally.

De inrichting kan verder nog van twee afsluitbare, in verticale richting van elkaar gescheiden spoelwateropeningen 35 50, 52 zijn voorzien voor het door middel van een opwaarts gerichte waterstroom of een neerwaarts gerichte waterstroom ; 1CC9892 9 doorspoelen van de reactortank 2 wanneer deze zich niet in de procesfase bevindt.The device can further be provided with two closable, vertically separated rinsing water openings 50, 52 for the upward flow of water or a downward flow of water; 1CC9892 9 Flushing of the reactor tank 2 when it is not in the process phase.

Het dragermateriaal kan bijvoorbeeld structuren van kunststof, metaal, keramiek of gesteente omvatten. Het 5 dragermateriaal kan zijn aangebracht tussen de roosters 28 en 30. De roosters 28 en 30 vormen dan een barrière voor het dragermateriaal om uitspoeling en/of floteren van het materiaal tegen te gaan. en vormen een doorgang voor het water en het gas.The support material may comprise, for example, structures of plastic, metal, ceramic or rock. The support material can be arranged between the grids 28 and 30. The grids 28 and 30 then form a barrier for the support material to prevent leaching and / or flotation of the material. and form a passage for the water and the gas.

10 Het is eveneens mogelijk dat het biologisch actieve materiaal deeltjes omvat die in gebruik in het water zweven of zijn gedispergeerd. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan actief slib. In dat geval hebben de roosters 28 en 30 geen functie en hoeven derhalve niet te zijn aangebracht.It is also possible that the biologically active material comprises particles that float or are dispersed in use in the water. This could include, for example, activated sludge. In that case, the grids 28 and 30 have no function and therefore need not be provided.

15 In het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld is reactortank 2 bovendien voorzien van een venster 54 voor het nemen van monsters van het met micro-organismen begroeide : dragermateriaal.In the present exemplary embodiment, reactor tank 2 is additionally provided with a window 54 for taking samples of the support material, which is covered with microorganisms.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor : 20 geschetste uitvoeringsvormen. Zo kunnen alle handelingen die : met behulp van een controle-eenheid 44 automatisch worden uitgevoerd eveneens geheel of gedeeltelijk met de hand worden verricht. ' _ "The invention is by no means limited to the above-described embodiments. Thus, all actions which are automatically performed with the aid of a control unit 44 can also be carried out wholly or partly by hand. "_"

Zoals gezegd bevat de reactor bij voorkeur dragermate- IAs mentioned, the reactor preferably contains support mate

25 riaal waarop de micro-organismen, welke verantwoordelijk zijn voor de afbraak van de in het water aanwezige verontreinigingen, zich zullen hechten en derhalve min of meer in de reactor ' zijn gefixeerd. Dit materiaal heeft een specifiek oppervlak van doorgaans 50-4000 m2/m3. Ook kan de reactor drager- ξ 30 materiaal bevatten dat "los" in de reactor aanwezig is. Hier- = bij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan zwevende structuren ~ van kunststof (pur)schuimblokje of sponsje of zoals gezegd metaal, zand, keramiek en een vulkanisch gesteente. Naast het 1 gebruik van gesuspendeerd slib kan eventueel in combinatie met == 35 het gesuspendeerde slib, ook gefixeerd slib in de reactor __ worden toegepast. Dergelijke varianten worden alle geacht _ binnen het kader van de uitvinding te vallen.25 on which the micro-organisms responsible for the degradation of the pollutants present in the water will adhere and are therefore more or less fixed in the reactor. This material has a specific surface area of usually 50-4000 m2 / m3. The reactor may also contain support material "loose" in the reactor. This could include floating structures made of plastic (PUR) foam block or sponge or, as said, metal, sand, ceramic and a volcanic rock. In addition to the use of suspended sludge, it is also possible, in combination with the suspended sludge, to use fixed sludge in the reactor. All such variants are considered to fall within the scope of the invention.

1009892 101009892 10

Indien het gewenst is continu water te zuiveren, kunnen drie inrichtingen, zoals getoond in figuur 1, parallel worden geschakeld. Wanneer een eerste van deze drie inrichtingen in bedrijf is voor het zuiveren van water, kan verontreinigd i 5 water aan een tweede inrichting worden toegevoerd en kan gezuiverd water aan een derde inrichting worden onttrokken. Hierna kan de tweede inrichting worden ingeschakeld voor het zuiveren van het water, terwijl het gereinigde water uit de eerste inrichting kan worden onttrokken, zodat deze gereed kan 10 worden gemaakt voor hergebruik. Aan de derde inrichting wordt dan verontreinigd water toegevoerd. Op deze wijze kan continu water worden gezuiverd.If it is desired to purify water continuously, three devices, as shown in Figure 1, can be connected in parallel. When a first of these three devices is in operation for purifying water, contaminated water can be supplied to a second device and purified water can be withdrawn from a third device. After this, the second device can be switched on to purify the water, while the purified water can be extracted from the first device, so that it can be prepared for reuse. Contaminated water is then supplied to the third device. In this way, water can be purified continuously.

In figuur 2 is echter een alternatieve uitvoeringsvorm van de inrichting volgens figuur 1 getoond, die op zich 15 geschikt is voor het continu zuiveren van water. In figuur 2 zijn met figuur 1 overeenkomende onderdelen van eenzelfde referentienummer voorzien. Figuur 2 is bovendien nog voorzien van een tweede wateruitlaat 56 voor het afvoeren van gezuiverd water. De tweede uitlaat 56 is nog voorzien van een regelklep 20 58 die eveneens door de controle-eenheid 44 kan worden bestuurd. Bij de inrichting volgens figuur 2 kan via de water-inlaat 4 continu verontreinigd water aan de reactortank 2 worden toegevoerd. Dit water stroomt langzaam naar boven door het zich in dit voorbeeld tussen de roosters 28 en 30 bevin-25 dende biologisch actieve materiaal. Het water zal aldus worden gezuiverd. De stroomsnelheid van het water in de reactortank is dusdanig gekozen dat het water vrijwel is gezuiverd wanneer het in opwaartse richting het rooster 28 passeert. Het gezuiverde water kan dan via de tweede wateruitlaat 56 worden 30 afgevoerd waarbij klep 10 in de (eerste) afvoerleiding 8 gesloten is. Op deze wijze kan de reactortank continu worden ! gebruikt. Tijdens het zuiveringsproces is de klep 20 geopend j voor het toevoeren van verse zuurstof. Regelmatig kan de activiteit van de biologische reactor worden gemeten of 35 gecontroleerd door de kleppen 58 en 26 gedurende instelbare, bij voorkeur korte perioden te sluiten. Aan de hand van de optredende daling van het zuurstofgehalte dat door de sensor ? 1 00989 2 11 24 wordt gemeten, kan de biologische activiteit van de reactortank worden vastgesteld. Hiermee kan al dan niet automatisch het biologische zuiveringsproces worden bijgestuurd. Opgemerkt wordt dat de inrichting volgens figuur 5 2 eveneens te gebruiken is, zoals in relatie met figuur 1 is omschreven. Hierbij zal dan de klep 58 altijd gesloten zijn.In figure 2, however, an alternative embodiment of the device according to figure 1 is shown, which per se is suitable for the continuous purification of water. In Figure 2, parts corresponding to Figure 1 are provided with the same reference number. Figure 2 furthermore includes a second water outlet 56 for draining purified water. The second outlet 56 is further provided with a control valve 20 58 which can also be controlled by the control unit 44. In the device according to Figure 2, contaminated water can be continuously supplied to the reactor tank 2 via the water inlet 4. This water flows slowly upwards through the biologically active material contained in this example between the grids 28 and 30. The water will thus be purified. The flow rate of the water in the reactor tank is chosen such that the water is substantially purified as it passes through grate 28 in an upward direction. The purified water can then be discharged via the second water outlet 56, valve 10 in the (first) discharge pipe 8 being closed. In this way, the reactor tank can become continuous! used. During the purification process, valve 20 is opened to supply fresh oxygen. The activity of the biological reactor can be measured or monitored regularly by closing the valves 58 and 26 for adjustable, preferably short periods of time. On the basis of the occurring drop in the oxygen content generated by the sensor? 1 00989 2 11 24, the biological activity of the reactor tank can be determined. This may or may not automatically adjust the biological purification process. It is noted that the device according to figure 5 2 can also be used, as described in relation to figure 1. The valve 58 will then always be closed.

De uitvoeringsvorm volgens figuur 2 zal vooral worden gebruikt bij geldende minder strenge normen voor lozing van water en lucht. Door regelmatig de activiteit van het biologische 10 materiaal te meten, ka!n een zeer goede beheersing van de procesvoering worden verkregen. Eventueel kunnen beide uitvoeringsvormen onder verhoogde druk worden bedreven.The embodiment according to figure 2 will mainly be used with applicable less strict standards for discharge of water and air. By regularly measuring the activity of the biological material, a very good control of the process can be obtained. Optionally, both embodiments can be operated under elevated pressure.

Dergelijke varianten worden alle geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.All such variants are considered to fall within the scope of the invention.

1515

1 Π n pp Q O1 pp n pp Q O.

Claims

1. Apparatus for biologically purifying water, comprising a reactor space comprising biologically active material or being formed and means for supplying the water to be purified to the reactor space and for discharging purified water from the reactor space, characterized in that the reactor space is designed as a reactor tank to be closed off from the outside air which, in use, is at least partly filled with the water to be purified, the device further comprising gas recirculation means which together with the reactor tank form a closed system for withdrawing a gas which is in use in the closed system and subsequently supplying at least a portion of the extracted gas to the water which is in use in the reactor tank.

Device according to claim 1, characterized in that the reactor tank is provided with at least one gas outlet for extracting gas from the reactor tank and at least one gas inlet for supplying the extracted gas to the reactor tank, the gas outlet is at a greater height than the gas inlet.

Device according to claim 2, characterized in that the J gas outlet is connected to the gas inlet by means of a recirculation pipe.

4. Device according to claim 3, characterized in that a gas pump is included in the recirculation pipe.

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the device is further provided with at least one aeration valve for supplying air to the recirculation pipe and / or reactor space when the valve is open.

6. Device according to claims 1-5, characterized in that at least a part of the extracted gas is returned to the reactor. ! 1nnPRQ?

Device as claimed in any of the claims 2-6, characterized in that a drip catcher or demister is arranged in the reactor tank near the gas outlet.

8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device is provided with two closable, vertically separated, rinsing water openings for flushing the reactor tank by means of an upwardly directed water flow or a downwardly directed water flow.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal direction of the reactor tank is oriented vertically.

. 10. Device according to claim 9, characterized in that the height of the reactor tank is equal to 0.1-100 times and preferably about three times the diameter or the width of the reactor tank.

11. Device according to any one of the preceding claims, with the; characterized in that the device is further provided with an adjustable water inlet for the continuous and discontinuous dosing of the water to be purified to the reactor tank.

Device according to claim 11, characterized in that the water inlet is located on or near the bottom of the reactor tank.

13. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device further comprises an adjustable water outlet for discharging purified water from the reactor tank both continuously and discontinuously.

14. Device according to claim 13, characterized in that the controllable water outlet is located at or near the top, but possibly at any location below the water level of the reactor, for purifying the water in a continuous process or at or near the bottom of the reactor tank is for batch purifying the water. ^

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device is further provided with at least one sensor for measuring the oxygen content of the recirculating gas.

16. Device as claimed in claims 3 and 15, characterized in that the sensor is in fluid contact with the recirculation pipe for measuring the oxygen content of the extracted gas.

17. An apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the apparatus is further provided with at least one sensor for measuring the oxygen content of the water in the reactor space.

Device according to claims 3 and 15, characterized in that the device further comprises at least one sensor for measuring the oxygen content of the water.

19. Device as claimed in any of the claims 15-18, characterized in that the device is provided with a control unit to which measuring signals of the sensor are applied - for controlling the purification process.

20. Device according to claims 4, 5 and 19, characterized in that the gas pump and the aeration valve are controlled by the control unit in dependence on the measuring signals issued by the sensor.

21. Device as claimed in claims 12, 14 and 19, characterized in that the water inlet and the water outlet are controlled by the control unit in dependence on the measuring signals issued by the sensor.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device is further provided with means for controlling the filling and emptying level of the reactor tank.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the biologically active material comprises a carrier material on which micro-organisms are attached.

24. Device as claimed in claim 23, characterized in that the support material comprises structures of plastic, metal, sand or rock. 1009892

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the biologically active material comprises particles which, in use, are suspended in the water.

26. Device according to claim 25, characterized in that the biologically active material comprises activated sludge.

27. An apparatus according to any one of the preceding claims 1-24, characterized in that two grids separated in vertical direction from each other are arranged in the reactor tank, the biologically active material being situated between these grids.

28. Device according to claims 2 and 27, characterized in that the gas outlet is above the grates and the gas inlet is below the grates.

29. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device is further provided with means for supplying an additional dose of oxygen-containing gas or H2O2 solution or O3 to the reactor tank.

30. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device is further provided with means 20 for generating O2 in the device in an electro-chemical manner.

31. An apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the reactor is additionally provided with systems for controlling and controlling biological and / or chemical processes such as nitrification, denitrification, dephosphatization and precipitation.

32. An apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the reactor is provided with systems for controlling and controlling anoxic and / or anaerobic biological and / or chemical processes, in which the rheumatising gas can consist in mainly such cases. N2 and / or CO2 and / or CH4 and / or H2 and / or N20 and / or H2S.

33. Device according to claim 31 or 32, characterized in that means are located at any point in the device in the water and / or gas phase with which the redox potential, the pH, the temperature or another parameter can be measured in the water and / or in the gas phase. 1 0 0.989?