NL1017009C2 - Werkwijze en inrichting voor het reinigen van afvalwater. - Google Patents

Description

·* ,β

Werkwijze en inrichting voor het reinigen van afvalwater.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het reinigen van afvalwater, omvattende het aan een waterzuiveringsinrichting toevoeren van vervuild water, het in de waterzuiveringsinrichting 5 reinigen van het water onder vorming van een gereinigd effluent, en het afvoeren van het effluent, onder gebruikmaking van warmte uit verbrandingsgassen.

In de praktijk zijn dergelijke werkwijzen algemeen bekend. Het water is bijvoorbeeld afkomstig van rioolstelsels 10 van steden, of van andere oorsprong, en wordt op biologische wijze in de waterzuiveringsinrichting gereinigd. In de inrichting vinden in het algemeen biologische processen plaats. Ook zijn daarnaast bezinkingsprocessen en eventueel filtratiestappen voorzien. Een algemeen nadeel van dergelijke 15 werkwijzen is dat zij afhankelijk zijn van de temperatuur. De temperatuur is afhankelijk van het jaargetijde. Dit betekent, dat in de winter meer tijd nodig is vanwege de dan heersende lagere temperatuur dan in de zomer. Omdat de waterzuiveringsinrichting moet worden gedimensioneerd op 20 basis van de laagste reactiesnelheid, dient de wintertemperatuur als uitgangspunt te worden genomen.

Voorts is uit de Russische octrooipublicatie SU 1.834.864 een werkwijze bekend, waarbij de biologische processen bij de afbraak van slib in een waterzuiverings-25 inrichting worden versneld door de temperatuur van het slib te verhogen. Daartoe worden verbrandingsgassen welke een verhoogde temperatuur hebben, gemengd met een secundair slib, dat uit een vergister afkomstig is, waardoor het secundaire 1017009 \ '«' 2 slib gedeeltelijk wordt afgebroken. Dit gedeeltelijk afgebroken slib wordt toegevoerd aan een beluchtingstank van een rioolwaterzuiveringsinrichting. Hoewel deze bekende werkwijze het voordeel verschaft dat actief slib gedeeltelijk 5 wordt afgebroken door middel van warmte dat afkomstig is uit verbrandingsgassen, heeft deze werkwijze toch een aantal nadelen. De verbrandingsgassen worden, nadat deze in contact zijn gebracht met het slib, direct in de atmosfeer afgelaten.

De uitvinding heeft nu tot doel om een verbeterde 10 werkwijze te verschaffen. Met name heeft de uitvinding tot doel een werkwijze te verschaffen waarbij afvalstoffen uit de verbrandingsgassen kunnen worden verwijderd en waarbij tevens een uitstekende versnelling van de waterzuivering wordt verkregen.

15 Voorts heeft de uitvinding tot doel om de werkwijze zodanig te verbeteren, dat deze sneller kan worden uitgevoerd. Met name heeft de uitvinding tot doel de reactiesnelheid te allen tijde te verhogen. In het bijzonder heeft de uitvinding daarmee tot doel de reactiesnelheid te 20 verhogen door het verhogen van de temperatuur van het te reinigen water. Tevens heeft de uitvinding tot doel een inrichting te verschaffen waarmee de hiervoor beschreven doelen kunnen worden verkregen.

Teneinde de hiervoor genoemde doelen te verkrijgen, 25 verschaft de uitvinding een werkwijze als in de aanhef genoemd, welke wordt gekenmerkt doordat ten minste een deel van het gevormde effluent in contact wordt gebracht met verbrandingsgassen uit een verbrandingsproces, teneinde door middel van warmteoverdracht de temperatuur van het effluent 30 te verhogen, en waarbij het opgewarmde effluent wordt toegevoegd aan de toevoer van de waterzuiveringsinrichting.

Met de term "in contact wordt gebracht" wordt zowel rechtstreeks contact bedoeld, als indirect contact. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt het effluent in een 1017009

' ' I

3 gaswasser in tegenstroom met de verbrandingsgassen in direct contact gebracht. Indien een direct contact niet gewenst is, kan de warmteoverdracht plaatsvinden met bijvoorbeeld een platenwarmtewisselaar of een buiswarmtewisselaar.

5 Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm wordt het opgewarmde effluent eerst gemengd met vervuild water, waarna het verkregen mengsel aan de waterzuiveringsinrichting wordt toegevoerd. Daardoor wordt verkregen dat het aan de waterzuiveringsinrichting toegevoerde te reinigen mengsel 10 reeds vanaf het begin de verhoogde temperatuur heeft.

Volgens nog een verdere voorkeur wordt het effluent met de verbrandingsgassen van een afvalverbrandingsinrichting in contact gebracht. Met name heeft het de voorkeur dat het effluent in een laatste stap, voor het aflaten van de 15 verbrandingsgassen via een schoorsteen, met de verbrandingsgassen in contact wordt gebracht. Dit heeft als voordeel dat de restwarmte die nog in de verbrandingsgassen aanwezig is, en anders via de schoorsteen zou worden afgelaten, nu wordt aangewend voor het verhogen van de 20 temperatuur van het effluent.

Als onverwacht voordeel wordt verkregen dat verontreinigingen die zich in de verbrandingsgassen van de afvalverbrandingsinrichting bevinden, door het direct met de verbrandingsgassen in contact gebrachte effluent worden 25 opgenomen. Deze stoffen worden vervolgens in de waterzuiveringsinrichting afgebroken en omgezet in hoofdzakelijk onschadelijke stoffen. Eventuele niet-afbreekbare verontreinigingen die door het effluent zijn opgenomen, worden geadsorbeerd aan het in de 30 waterzuiveringsinrichting aanwezige slib. Dit slib kan, na ontwatering, worden toegevoerd aan bijvoorbeeld de afvalverbrandingsinrichting. Deze verontreinigingen worden daardoor omgezet in onschadelijke reststoffen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt 35 rioolwater toegevoerd aan een waterzuiveringsinrichting.

Rioolwater heeft in de winter een temperatuur van ongeveer 11 °C en in de zomer een temperatuur van ongeveer 22 °C. Bij een 1017009 4 I 1 hogere temperatuur zal een waterzuiveringsinrichting beter functioneren, doordat de biologische processen worden versneld. Met name geldt dit voor de nitrificatie en de denitrificatie. Hierdoor kan bij een gelijk blijvende 5 effluentkwaliteit in de zomer worden volstaan met een kleiner reactievolume, respectievelijk kan bij een gelijk systeemvolume een hoger debiet worden gecreëerd. Een stijging van de rioolwatertemperatuur van 11 °C naar ongeveer 25 °C, zal leiden tot een systeemvolume dat tot 25% van het 10 oorspronkelijke volume kan worden gereduceerd. Bij een temperatuurstijging van 11 °C naar ongeveer 18 °C, zal een halvering van het systeemvolume kunnen worden verkregen. Het heeft derhalve de voorkeur dat de temperatuur van het aan de waterzuiveringsinrichting toe te voeren water een zo hoog 15 mogelijke temperatuur heeft, en waarbij de noodzakelijke processen nog kunnen verlopen.

Volgens de uitvinding wordt een deel van het effluent toegevoerd aan de verbrandingsgassen van een verbrandingsinrichting. Bijvoorbeeld kan dit deel van het 20 effluent worden toegevoerd aan de verbrandingsgassen van een afvalverbrandingsinrichting. Hiertoe kan het effluent in een gaswasser met de verbrandingsgassen in contact worden gebracht. In de wasser zal het effluent een deel van de warmte van de verbrandingsgassen opnemen (ervan uitgaande dat 25 de temperatuur van de verbrandingsgassen hoger is dan de temperatuur van het effluent), het zal een deel van het in de verbrandingsgassen aanwezige gasvormige water opnemen door middel van condensatie, en tevens zal het een deel van de verontreinigingen in de verbrandingsgassen absorberen.

30 Vervolgens kan het opgewarmde effluent worden teruggevoerd naar de toevoer van de waterzuiveringsinrichting.

Voorts wordt gewezen op de Japanse octrooiaanvrage nr. JP 61.188.056, welke in het nieuwheidsonderzoek wordt genoemd. Deze aanvrage heeft echter in het geheel geen 35 betrekking op een werkwijze voor het bedrijven van een waterzuiveringsinrichting volgens de onderhavige uitvinding.

De Europese octrooiaanvrage EP-A 0.040.986 beschrijft een werkwijze waarbij, middels een (bio) 1017 0 ü 3 s' ' 5 gasbrander zuiveringsslib wordt verbrand en de daarbij ontstane warmte indirect wordt teruggevoerd naar een vergistingstank. De werkwijze volgens die publicatie maakt echter geen gebruik van warmte van verbrandingsgassen die aan 5 het effluent van een waterzuiveringsinrichting wordt toegevoerd. Derhalve is die aanvrage van geen belang voor de onderhavige uitvinding.

In de figuur is een schematische weergave van een waterzuiveringsinrichting in combinatie met een 10 afvalverbrandingsinrichting getoond. Van de afvalverbrandingsinrichting is slechts het laatste gedeelte dat de verbrandingsgassen doorlopen, schematisch weergegeven.

De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van een voorbeeld van de werkwijze volgens de 15 uitvinding.

De temperatuur van de verbrandingsgassen die de gaswasser binnentreden is in het onderhavige voorbeeld 61 °C. De relatieve vochtigheid van de verbrandingsgassen is 100%.

Na het passeren van de gaswasser zal de temperatuur van de 20 verbrandingsgassen bijvoorbeeld 30 °C zijn, terwijl de relatieve vochtigheid nog steeds 100% is. Een deel van het water in de verbrandingsgassen zal derhalve in het effluent zijn gecondenseerd.

De waterzuiveringsinrichting 1 heeft een toevoer 2 25 en een afvoer 3. Zoals weergegeven in de figuur heeft de waterzuiveringsinrichting tevens een tweede toevoer 4. De toevoer 2 voedt de waterzuiveringsinrichting met bijvoorbeeld rioolwater, terwijl de tweede toevoer 4 opgewarmd effluent aan de waterzuiveringsinrichting toevoert. Eventueel kan de 30 tweede toevoer 4 op een positie zijn voorzien zoals weergegeven door middel van de stippellijn, wat ertoe leidt dat in feite nog slechts één toevoer 2 bestaat. In de waterzuiveringsinrichting worden de in de praktijk gebruikelijke processen uitgevoerd om het water te zuiveren. 35 Een deel van het effluent wordt bij 5 afgetakt en toegevoerd aan een gaswasser 6, waarin het effluent op een in de techniek bekende wijze wordt gesproeid. Aan de gaswasser 6 worden verbrandingsgassen 7 op een positie 8 onderin de 1017009 S' ’ 6 gaswasser toegevoerd en op een positie 9 bovenin de gaswasser weer afgevoerd. Het effluent wordt toegevoerd op een positie 10 bovenin de gaswasser en afgevoerd op een positie 11 onderin de gaswasser. In ieder geval dient het effluent op 5 een zodanige positie te worden toegevoerd dat het in contact komt met de verbrandingsgassen.

Doordat de gaswasser tegenstrooms wordt bedreven, wordt een goed contact verkregen tussen effluent en verbrandingsgassen. De verbrandingsgassen 7 hebben bij 10 toevoer aan de gaswasser 6 een temperatuur van in het algemeen 61 °C. Bij een "steady state" toestand zal het effluent dat aan de gaswasser wordt toegevoerd een temperatuur van ongeveer 18,2 °C hebben. In een als voorbeeld, in de praktijk gebruikelijk geval, zal ongeveer 15 600 ton per uur (droge basis) verbrandingsgas aan de gaswasser worden toegevoerd. De hoeveelheid effluent die aan de gaswasser wordt toegevoerd zal ongeveer 5.000 m3 per uur kunnen bedragen. Dan zal het effluent worden opgewarmd tot 30 °C, waarbij het 85 m3 per uur water aan de rookgassen 20 onttrekt. De verbrandingsgassen zullen bij uittreden uit de gaswasser een temperatuur van ongeveer 30 °C hebben. Bij een influent debiet aan de waterzuiveringsinrichting, bestaande uit bijvoorbeeld rioolwater, met een temperatuur van 11 °C, van 7800 m3 per uur, zal het mengsel waaraan de 25 waterzuiveringsinrichting wordt toegevoerd de totale resulterende temperatuur van 18,2 °C hebben.

Dit betekent dat de waterzuiveringsinrichting in de winter kan worden bedreven op een temperatuur van 18,2 °C (in plaats van 11 °C) , terwijl de temperatuur in de zomer 29,2 °C 30 (in plaats van 22 °C) kan bedragen. Met een influent debiet van 7800 m3 per uur, zoals hiervoor genoemd, betekent dit dat het systeemvolume met 50% kan afnemen van 125.000 m3 naar 62.500 m3 vanwege de verhoogde systeemtemperatuur, en de daardoor verhoogde snelheid van de biologische processen.

35 De verontreinigingen die door de gaswasser uit het verbrandingsgas zijn verwijderd, worden opgenomen door het effluent. Omdat dit effluent nogmaals door de waterzuiveringsinrichting wordt geleid, zullen de uit de 1 o i ?ooa »' .r 7 verbrandingsgassen opgenomen componenten, zoals organische bestanddelen, (CxHy en PCDD/F), evenals metalen en de overeenkomstige metaalsulfiden, fluoride in de vorm van calciumfluoride, en in de gassen aanwezig stof, in grote mate 5 in de waterzuiveringsinrichting neerslaan en worden geadsorbeerd aan het slib- Dit slib wordt op gebruikelijke wijze afgescheiden van de waterfase. Na ontwatering kan het slib worden toegevoerd aan de afvalverbrandingsinrichting. De genoemde organische bestanddelen worden daarbij verbrand.

10 Omdat in een afvalverbrandingsinrichting de rookgassen reeds zeer grondig worden gereinigd, waarbij bovendien gelijk een reststoffenscheiding plaatsvindt, wordt vrijwel al het, via het slib aan de afvalverbrandingsinrichting toegevoerde, resterende materiaal uit de verbrandingsgassen verwijderd.

15 Enig overgebleven materiaal wordt vervolgens weer in de gaswasser, op de hiervoor beschreven wijze, door middel van het effluent uit de rookgassen opgenomen.

Bovendien zal het ammoniak dat in de rookgassen aanwezig was en door het effluent werd opgenomen in de gas- 20 wasser, in de waterzuiveringsinrichting worden omgezet in N2. De overige componenten, zoals chloride- en sulfaat-verbindingen, zullen met het effluent worden geloosd.

Voorbeelden van de mate van onttrekking van verontreinigingen uit de verbrandingsgassen is als volgt: 25 ___ Vóór Na

Bestanddeel Gaswasser gaswasser __(ug/Nm3)__(ug/Nm3) HF 4 < 1 HCI 190 <20 S02 2800 < 300 NH3 83 < 10

CxHy 380 < 250 PCDD/F 46-1 O'6 < 10 10’6

Stof 550 < 100

Cd 0,32 < 0,05

Hg 1,79 <0,5

Zn 23,4 < 5

Overige zware metalen_ 23,5 <J>_ 101-Ό09' *χ* 8

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm kan via de gaswasser ook N0X, respectievelijk CO, uit rookgassen door middel van oxidatie naar nitraat resp. C02 worden verwijderd. In de waterzuiveringsinrichting kan het nitraat vervolgens op 5 biologische wijze worden omgezet in stikstof.

De verbrandingsgassen die vervolgens vanuit de gaswasser worden afgelaten, bevatten in dat geval ongeveer 10 volume % C02. Deze verbrandingsgassen zijn zeer goed toepasbaar voor de productie van biomassa. Bijvoorbeeld kan 10 het worden toegevoerd aan kassen voor de productie van planten. Aflaat van de verbrandingsgassen via een schoorsteen kan dan in het geheel komen te vervallen.

De uitvinding is niet beperkt tot de uitvoeringsvorm zoals die in het hiervoor weergegeven voorbeeld is 15 beschreven. Het is bijvoorbeeld mogelijk om verbrandingsgassen met een andere temperatuur dan de hier genoemde waarden aan de gaswasser toe te voeren of daaraan te onttrekken. Ook kan de temperatuur van het effluent een andere temperatuur hebben dan hier is weergegeven. Overige 20 aanpassingen zullen een deskundige duidelijk zijn.

1 ύ i / ü ü 'ó

Claims (12)

1. Werkwijze voor het biologisch reinigen van afvalwater, omvattende het aan een waterzuiveringsinrichting toevoeren van vervuild water, het in de waterzuiverings- 5 inrichting reinigen van het water onder vorming van gereinigd effluent, en het afvoeren van het effluent, onder gebruikmaking van warmte uit verbrandingsgassen, met het kenmerk, dat ten minste een deel van het gevormde effluent in contact wordt gebracht met verbrandingsgassen uit een verbrandings-10 proces teneinde door middel van warmteoverdracht de temperatuur van het effluent te verhogen, en waarbij het opgewarmde effluent wordt toegevoerd aan de toevoer van de waterzuiveringsinrichting.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 15 dat het opgewarmde effluent wordt gemengd met het vervuilde water, waarna het mengsel aan de waterzuiveringsinrichting wordt toegevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het effluent in een gaswasser in tegenstroom met 20 de verbrandingsgassen in contact wordt gebracht.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat het vervuilde water rioolwater is.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de verbrandingsgassen uit een 25 afvalverbrandingsinrichting afkomstig zijn.

6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat het effluent in een laatste stap, vóór aflaten van de gassen via een schoorsteen, met de verbrandingsgassen in contact worden gebracht.

7. Werkwijze volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat het effluent in een laatste stap, vóór aflaten van de gassen naar een biomassa-productie-eenheid, met de verbrandingsgassen in contact worden gebracht.

8. Werkwijze volgens conclusie 1-7, met het 35 kenmerk, dat in de gaswasser waterdamp uit de verbrandingsgassen wordt gecondenseerd in het effluent. 1017009

9. Werkwijze volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat in de gaswasser in water oplosbare stoffen worden opgelost in het effluent.

10. Werkwijze volgens conclusie 1-9, met het 5 kenmerk, dat slib uit de waterzuiveringsinrichting aan het verbrandingsproces wordt toegevoerd.

11. Waterzuiveringsinrichting, omvattende een toevoer voor te zuiveren water en een afvoer voor gereinigd effluent alsmede een reinigingsgedeelte voor het biologisch 10 reinigen van afvalwater, met het kenmerk, dat deze tevens omvat een tweede afvoer, voor het toevoeren van een deel van het effluent aan een contacteerinrichting om het deel van het effluent in contact te brengen met verbrandingsgassen van een verbrandingsproces, teneinde het deel van het effluent op te 15 warmen, alsmede een tweede toevoer welke is geplaatst op een positie bovenstrooms van de tweede afvoer, voor het toevoeren van het opgewarmde effluent aan de waterzuiveringsinrichting.

12. Waterzuiveringsinrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de tweede toevoer aan het begin van de 20 waterzuiveringsinrichting is geplaatst, en de tweede afvoer aan het eind van de waterzuiveringsinrichting is geplaatst. 10170CS