NL1012130C2

NL1012130C2 - Werkwijze voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een gering gehalte nutriÙnten bezit, alsmede inrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

Info

Publication number: NL1012130C2
Application number: NL1012130A
Authority: NL
Inventors: David Leo Joseph Vertegaal
Original assignee: Kwa Beheer B V
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-23
Also published as: WO2000071474A2; WO2000071474A3; AU4627900A

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een gering gehalte nutriënten bezit, alsmede 5 inrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een gering 10 gehalte nutriënten bezit. Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een inrichting voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een gering gehalte nutriënten bezit.

De werkwijze zoals vermeld in de aanhef is op zich bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0 893 413 waarbij tussen een 15 reservoir voor nog niet gezuiverd water en een reservoir voor slibwater al naargelang de behoefte een uitwisseling van vloeistof plaatsvindt zodat bij een langdurige onderbreking van de toevoer van afvalwater de micro-organismen in een biologische zuiveringsreactor in leven kunnen worden gehouden. Bovendien kan bij een piekbelasting, indien gedurende een korte 20 tijd de capaciteit van het reservoir voor nog niet gezuiverd afvalwater ten gevolge van een grote hoeveelheid toegevoerd, nog niet gezuiverd afvalwater wordt overstegen, een overmaat van het nog niet gezuiverde afvalwater in het slibreservoir worden opgeslagen. Dit nog niet gezuiverde afvalwater kan later als vloeistof voor het verschaffen van voedings-25 middelen voor de biologische omzetting worden toegepast indien gedurende een lange periode geen toevoer van ongezuiverd afvalwater plaatsvindt. Het betreft hier dus een nuttige toepassing van waterige stromen binnen hetzelfde proces om een periode zonder toevoer van nog niet gezuiverd afvalwater te overbruggen waarbij slibreductietechnieken niet worden 30 toegepast.

Een dergelijke werkwijze is ook bekend uit de internationale octrooiaanvrage WO 98/012397 waarbij binnen eenzelfde afvalwatersysteem een geactiveerde slibstroom wordt gevormd, welke slibstroom naar een aërobe reactor wordt geleid. In deze internationale 35 octrooiaanvrage is verder vermeld dat het terugvoeren van een organische koolstof bevattende vloeistof gunstig is omdat aldus van het toedienen van uitwendige kool stof/energiebronnen kan worden afgezien. Over het vereiste evenwicht van nutriënten is geen informatie gegeven.

1012130 2

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een gering gehalte nutriënten bezit waarbij het tekort aan nutriënten volgens een eenvoudige manier wordt opgeheven.

5 Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze en inrichting voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een gering gehalte nutriënten bezit waarbij het tekort aan nutriënten wordt opgeheven door het nuttig gebruikmaken van reststromen van waterzuiveringsinstallaties.

10 De werkwijze zoals vermeld in de aanhef wordt volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat een nutriëntenrijke waterige stroom aan het nutriëntenarme afvalwater wordt toegevoegd, welke nutriëntenrijke waterige stroom een andere herkomst bezit dan het nutriëntenarme afvalwater, in het bijzonder van slibverwerking voor het 15 vrijmaken van nutriënten.

Door het toepassen van een nutriëntenrijke waterige stroom van een andere herkomst dan het nutriëntenarme afvalwater worden op economisch verantwoorde wijze twee verschillende zuiveringsinstallaties aan elkaar gekoppeld. Door het toepassen van een nutriëntenrijke waterige 20 stroom van een andere herkomst is bovendien de onderhavige werkwijze minder gevoel ig voor storingen omdat geen interne recyclestromen worden toegepast. Hoewel in de praktijk in een zuiveringsinstallatie sprake zal zijn van recyclestromen, moet het duidelijk zijn dat de hieronder genoemde interne recyclestromen niet primair als stromingen voor het in evenwicht brengen 25 van de nutriëntenbalans moeten worden beschouwd.

Onder nutriënten moeten hoofdzakelijk stikstof- en fosfaatverbindingen worden verstaan. Deze stikstof- en fosfaatverbindingen zijn met name noodzakelijk voor de biologische omzettingsprocessen die zich in het afvalwater afspelen. De in de onderhavige uitvinding toegepaste 30 termen nutriëntenarm en nutriëntenrijk zijn gebaseerd op de verhouding tussen de in het nog niet gezuiverde afvalwater aanwezige organische verbindingen (volgens gebruikelijke standaard als chemisch zuurstofgebruik, te weten CZV gemeten) en de nutriënten (stikstof-(N) en/of fosfaat(P)-verbindingen. Als nutriëntenrijke waterige stroom geldt bij voorkeur een 35 verhouding CZV/N van < 5 en een verhouding CZV/P < 20. De hoeveelheid N (mg/1) bedraagt bij voorkeur > 100 mg/1, de hoeveelheid P (mg/1) > 10 mg/1.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze is het nutriëntenarme afvalwater door een industrieel tOt 2130 t 3 bedrijf geloosd. Onder industrieel afvalwater wordt verstaan afvalwater dat als gevolg van toegepaste productieprocessen in een bedrijf vrijkomt. De onderhavige werkwijze is echter niet beperkt tot industrieel afvalwater maar is gericht op het herstellen van de nutriëntenbalans in een waterige 5 stroom door de toepassing van een nutriëntenrijke waterige stroom van een andere herkomst. Dit aldus verkregen afvalwater wordt in het algemeen gekarakteriseerd door een laag gehalte nutriënten ten opzichte van de hoeveelheid organische verbindingen. Indien dergelijk afvalwater aan een biologische zuivering wordt onderworpen, zal ten gevolge van een 10 onevenwichtige samenstelling van dit afvalwater een instabiele procesvoering van de zuivering het gevolg zijn. In het algemeen leidt dit tot een laag zuiveringsrendement, uitspoeling van slib en plotselinge lozingen ten gevolge van de verstoring van het instabiele biologische milieu. Om dergelijk afvalwater in de praktijk toch te kunnen behandelen worden 15 volgens de stand van de techniek aanvullend nutriënten toegevoegd, welke nutriënten voor een kostentoename zorgen. Door het toedienen van dergelijke nutriënten wordt het evenwicht tussen organische verbindingen en de noodzakelijke nutriënten hersteld. De onderhavige werkwijze heeft een oplossing gevonden voor het op economisch verantwoorde wijze herstellen 20 van het nutriëntenevenwicht in afvalwaterinstallaties.

Het nutriëntenarme afvalwater wordt gezuiverd in een aërobe biologische zuiveringsinstallatie voor industrieel afvalwater of in een anaërobe biologische zuiveringsinstallatie voor industrieel afvalwater.

25 Het verdient verder de voorkeur dat de nutriëntenrijke waterige stroom afkomstig is van een zuiveringsinstallatie voor huishoudelijk afvalwater.

Dergelijk huishoudelijk afvalwater wordt in het algemeen ingezameld en gezuiverd in een communale rioolwaterzuiveringsinstallatie. 30 Dergelijk afvalwater wordt gekarakteriseerd door een relatief hoog gehalte nutriënten ten opzichte van de organische verbindingen (koolstofverbindin-gen zoals zetmeel, vetten, suikers en dergelijke), te weten een lage CZV/N-verhouding, in het bijzonder. De in het huishoudelijk afvalwater aanwezige verbindingen worden gedurende het biologische zuiveringsproces omgezet 35 in kooldioxidegas, stikstofgas en bacterieel slib. Het aldus gezuiverde afvalwater is ontdaan van de hiervoor genoemde verontreinigingen waarbij echter een deel van de verontreinigingen zich in het slib bevindt.

f01212n c 4

Om de hoeveelheid slib te verminderen verdient het de voorkeur een techniek toe te passen waarbij de organische verbindingen in het slib worden omgezet in gasvormige verbindingen. Het verdient in het bijzonder de voorkeur het slib te onderwerpen aan een anaërobe 5 behandeling, in het bijzonder een anaërobe vergisting waarbij de organische slibmassa wordt omgezet in methaangas en de nutriënten uit het slib worden vrijgemaakt. Na een dergelijke anaërobe behandeling wordt een mengsel van water, rests!ib en opgeloste stikstof- en fosfaatverbindingen verkregen.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige 10 uitvinding verdient het de voorkeur de hoeveelheid slib te verminderen door het toepassen van een natte oxidatie. Een dergelijke natte oxidatie onder toevoer van zuurstof leidt tot een afbraak van de organische slibmassa tot kooldioxide. Tijdens een dergelijke behandeling worden uit het slib nutriënten vrijgemaakt waarna een mengsel van water, restslib 15 en opgeloste stikstof- en fosfaatverbindingen wordt verkregen.

Het verdient verder de voorkeur het bij de anaërobe behandeling en/of natte oxidatie verkregen mengsel te ontwateren waarna het slib wordt afgevoerd voor eindverwerking. De waterfractie, ook bekend als supernatant, wordt vervolgens aan een biologische behandeling 20 onderworpen om de nutriënten uit deze stroom te verwijderen. Het wezen van de onderhavige uitvinding is dan ook gericht op de toepassing van deze supernatantstroom uit zui veringsinstall aties voor huishoudel ijk afvalwater als nutriëntenbron voor afvalwater dat door een industrieel bedrijf is geloosd, welk afvalwater een tekort aan nutriënten bezit.

25 Om hergebruik van de opgeloste nutriënten te vergemakkelijken kan de waterige fase van het resterende slib voor hergebruik worden gescheiden waarbij een nutriëntenrijke supernatantstroom ontstaat. Voor het uitvoeren van een dergelijke handeling kunnen verschillende indikkingstechnieken worden toegepast, te weten gravitatie-30 indikking, flotatie-indikking en bandindikking. Na een dergelijke indikbehandeling wordt een nutriëntenrijke waterfractie verkregen en een slibfractie die eveneens rijk aan nutriënten is. Om de nutriëntenopbrengst verder te maximaliseren kan het slib aanvullend aan een ontwaterings-behandeling worden onderworpen, bijvoorbeeld door centrifugatie, 35 handpersen, filterpersen en indampen en drogen. Hierdoor neemt de supernatantopbrengst toe. De aanwezigheid van slibresten in het dan resterende supernatant kan verder worden beperkt door het resterende slib 1012130 « 5 in het supernatant van de waterfractie te scheiden, bijvoorbeeld door bezinken, flotatie en filtratie.

Om de transportkosten van de nutriëntenrijke waterige stroom verder te beperken verdient het de voorkeur om vóór het vrijmaken 5 van de nutriënten uit het slib een voorontwateringsbehandeling van het slib uit te voeren. Aldus wordt eenzelfde hoeveelheid nutriënten in een kleiner volume vrijgemaakt hetgeen de transportkosten terugbrengt. De onderhavige werkwijze is echter niet beperkt tot een dergelijke voorbehandeling.

10 Het verdient verder de voorkeur het supernatant te concentreren waarna vervolgens de nutriënten in een gereduceerd volume kunnen worden getransporteerd. Het verdient aldus de voorkeur een dergelijke concentratie uit te voeren met behulp van een van de volgende technieken of een combinatie hiervan, te weten omgekeerde osmose, strippen 15 met loog en/of stoom, scrubben, of elektrodialyse.

De nutriëntenrijke waterige stroom wordt met name toegepast voor processen waarbij het afvalwater een onevenwichtige samenstelling bezit, in het bijzonder een tekort aan nutriënten vertoont. Een dergelijke situatie is met name van toepassing bij afvalwater dat door 20 een industrieel bedrijf is geloosd, waarbij echter moet worden opgemerkt dat elk afvalwater dat een tekort aan nutriënten bezit volgens de onderhavige werkwijze kan worden toegepast. De in een waterige stroom in een grote hoeveelheid aanwezige nutriënten worden vervolgens overgebracht naar een installatie waar een tekort is aan dergelijke nutriënten. Het 25 transport vindt bijvoorbeeld plaats door middel van transportleidingen, schepen en tankwagens.

In de praktijk zal de nutriëntenrijke waterige stroom via een leiding worden toegevoerd waarbij het verder de voorkeur verdient dat de nutriëntenrijke waterige stroom aan een buffervat wordt toegevoerd 30 waarbij al naar gelang de behoefte via een afvoerleiding de nutriëntenrijke waterige stroom wordt toegevoerd aan het nutriëntenarme afvalwater.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een geringe hoeveelheid nutriënten bezit, welke inrichting wordt gekenmerkt doordat 35 de leiding van afvalwater met een gering gehalte nutriënten is verbonden met een leiding van een nutriëntenrijke waterige stroom.

Het verdient verder de voorkeur dat de leiding van de nutriëntenrijke waterige stroom is verbonden met een buffervat, welk 1012130 6 buffervat via een afvoerleiding is verbonden met de leiding van afvalwater met een gering gehalte nutriënten. In een bijzondere uitvoeringsvorm is het bovendien gewenst dat de nutriëntenrijke waterige stroom direct aan de biologische zuiveringseenheid wordt toegevoerd, in welke zuiverings-5 eenheid het afvalwater met een gering gehalte nutriënten wordt behandeld.

J U ü 4= ü o 0

Claims

9

1. Werkwijze voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een gering gehalte nutriënten bezit, met het kenmerk, dat een 5 nutriëntenrijke waterige stroom aan het nutriëntenarme afvalwater wordt toegevoegd, wel ke nutriëntenrijke waterige stroom een andere herkomst bezit dan het nutriëntenarme afvalwater, in het bijzonder van slibverwerking voor het vrijmaken van nutriënten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 10 de verhouding CZV/N van de nutriëntenrijke waterige stroom < 5 is.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de verhouding CZV/P van de nutriëntenrijke waterige stroom < 20 is.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het nutriëntenarme afvalwater door een industrieel bedrijf is geloosd.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het nutriëntenarme afvalwater wordt gezuiverd in een aërobe biologische zuiveringsinstallatie voor industrieel afvalwater.

6. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het nutriëntenarme afvalwater wordt gezuiverd in een anaërobe biologische 20 zuiveringsinstallatie voor industrieel afvalwater.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de nutriëntenrijke waterige stroom afkomstig is van een zuiveringsinstallatie voor huishoudelijk afvalwater.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat 25 ter verkrijging van de nutriëntenrijke waterige stroom het in de zuiveringsinstallatie voor huishoudelijk afvalwater verkregen slib wordt onderworpen aan een anaërobe behandeling.

9. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat ter verkrijging van de nutriëntenrijke waterige stroom het in de 30 zuiveringsinstallatie voor huishoudelijk afvalwater verkregen slib wordt onderworpen aan een natte oxidatie.

10. Werkwijze volgens conclusies 1-9, met het kenmerk, dat de nutriëntenrijke waterige stroom aanvullend van slib wordt ontdaan.

11. Werkwijze volgens conclusies 1-10, met het kenmerk, 35 dat de nutriëntenrijke waterige stroom in volume wordt gereduceerd.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de reductie in volume wordt uitgevoerd door omgekeerde osmose. 1012130 »

13. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de reductie in volume wordt uitgevoerd door strippen met loog en/of stoom gevolgd door een zure scrubbing.

14. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat 5 de reductie in volume wordt uitgevoerd door elektrodialyse.

15. Werkwijze volgens conclusies 1-14, met het kenmerk, dat de nutriëntenrijke waterige stroom wordt toegevoerd aan het nutriëntenarme afvalwater via een of meer leidingen.

16. Werkwijze volgens conclusies 1-15, met het kenmerk, 10 dat de nutriëntenrijke waterige stroom wordt toegevoerd aan het nutriëntenarme afvalwater via schepen.

17. Werkwijze volgens conclusies 1-16, met het kenmerk, dat de nutriëntenrijke waterige stroom wordt toegevoerd aan het nutriëntenarme afvalwater via tankwagens.

18. Inrichting voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat een gering gehalte nutriënten bezit, met het kenmerk, dat de leiding van afvalwater met een gering gehalte nutriënten is verbonden met een leiding van een nutriëntenrijke waterige stroom.

19. Inrichting voor het biologisch zuiveren van afvalwater 20 dat een gering gehalte nutriënten bezit volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de leiding van de nutriëntenrijke waterige stroom is verbonden met een buffervat, welk buffervat via een afvoerleiding is verbonden met de leiding van afvalwater met een gering gehalte nutriënten.

20. Inrichting volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat 25 de leiding van een nutriëntenrijke waterige stroom direct uitmondt in een zuiveringsinstallatie waarin het afvalwater met een gering gehalte nutriënten wordt behandeld. 101 213o SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IDENTIPIKATIE VAN OE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk van de aanvrager oi van de gemachtigde 40968/AB/ravl Nederlandse aanvrage nr. Indieningsdalum 1012130 21 mei 1999 Ingeroepen voorrangsdatum Aanvrager (Naam) KWA Beheer B.V. Datum van het verzoek voor een onderzoek van internationaal type Door de Instantie voor Internationaal Onderzoek (ISA) aan het ver· zoek voor een onderzoek van internationaal type toegekend nr. SN 33154 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij toepassing van verschillende classificaties, alle classificatiesymbolen opgeven) Volgens de Internationale classificatie (IPC) Int.Cl.6: C 02 F 3/00 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK Onderzochte minimum documentatie Classificatiesysteem Classificatiesymoolen Int.Cl.6: C 02 F Onderzochte andere documentatie dan da minimum documentatie voor zover dergelijka documenten in de onderzochte gebieden zijn opgenomen ΙΠ. | | GEEN ONDERZOEK MOGELUK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerkingen op aanvullingsblad) IV. | } GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINOING (opmerkingen op aanvullingsblad) 'U form rCT/ISA/roi(j|OM979