NL1017614C2

NL1017614C2 - Biological treatment of wastewater by contacting the wastewater with particulate bed containing microbes, introducing gas/air into draft tube, and segregating the particulate bed from the solid product

Info

Publication number: NL1017614C2
Application number: NL1017614A
Authority: NL
Inventors: Ajit Haridas; Swachcha Majumdar
Original assignee: Council Scient Ind Res
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-17

Abstract

Wastewater is biologically treated by passing it into a vessel; contacting it with a particulate bed containing microbes to convert some constituents to solid products; introducing gas/air into a draft tube to provide an upward flow of the liquid through the tubes; and segregating the particulate bed from the solid product to allow removal of the treated water. Biological treatment of wastewater involves passing the wastewater to be treated into a vessel. The wastewater (12) is then contacted with a particulate bed (9) containing microbes to convert some constituents to solid products. Gas/air is introduced into a draft tube (7) through gas nozzles to form an upward flow of the liquid through the tubes. The particulate bed is segregated from the solid product by buoyancy action, thus removing the treated water from the vessel. The particulate solid product is then removed from the bottom of the vessel. An Independent claim is included for a device, i.e. reverse fluidized loop reactor, for carrying the above method comprising a reaction vessel (1) having inlet(s)/nozzle(s) (2) for influx of wastewater, outlet(s)/nozzle(s) for purified water, draft tube(s), inlet(s)/nozzle(s) for input gas/air capable of raising bubbles inside the draft tube, and a particulate bed attached with a microbial film.

Description

Werkwijze voor het zuiveren van afvalwater en een inrichting voor het uitvoeren daarvan.Method for purifying waste water and a device for carrying it out.

GEBIED VAN DE UITVINDINGFIELD OF THE INVENTION

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een biologische werkwijze voor het continu zuiveren van afvalwater door omzetten van 5 de bestanddelen daarin in een vaste vorm die gemakkelijk afgescheiden kan worden onder toepassen van te behouden biologische katalysatoren. De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een nieuwe reactor, hierna aangeduid als "omgekeerde gefluidiseerde lusreactor" (RFLR) voor het uitvoeren van bovengenoemde werkwijze.The present invention relates to a biological process for the continuous purification of waste water by converting the components therein into a solid form that can be easily separated using biologic catalysts to be retained. The present invention also relates to a new reactor, hereinafter referred to as "reverse fluidized loop reactor" (RFLR) for carrying out the above process.

1010

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING EN BESCHRIJVING VAN DE STAND VAN DE TECHNIEKBACKGROUND OF THE INVENTION AND DESCRIPTION OF THE PRIOR ART

Micro-organismen zijn gedurende lange tijd toegepast voor het behandelen van water alsmede afvalwater. Enige van de nieuwere 15 toepassingen van micro-organismen omvatten oxidatie van sulfide en opgeloste ijzerzouten tot elementaire zwavel en ijzerzouten in geoxideerde vormen die resp. verwijderd kunnen worden door neerslaan [zie bijvoorbeeld: Buisman, C.J.N., et al., Biotechnol. andMicroorganisms have been used for a long time to treat water and wastewater. Some of the newer uses of microorganisms include oxidation of sulfide and dissolved iron salts to elemental sulfur and iron salts in oxidized forms that are respectively. can be removed by precipitation [see, for example: Buisman, C.J.N., et al., Biotechnol. and

Bioengineering, 35, 50-56, (1990)]. Dergelijke toepassingen zijn ook 20 mogelijk in het geval van opgelost mangaan. Het biologisch verwijderen van sulfide in hoofdzaak als elementair zwavel, dat in hoofdzaak onoplosbaar is in water, vindt zijn toepassing bij het behandelen van sulfidebevattend afvalwater afkomstig van een verscheidenheid aan industrieën, in het bijzonder de pulp- en 25 papierfabriekuitstroom en raffinaderij- en petrochemie uitstromen. Sulfide wordt eveneens opgewekt tijdens de anaerobische behandeling van afvalwater dat sulfaten bevat zoals uitstromen uit destilleerderijen en farmaceutische uitstromen. Verwijderen van waterstofsulfide uit gassen door wassen met water of alkalische of 30 carbonaatabsorptiemiddelen leidt eveneens tot een sulfidebevattende vloeistof die behandeld en teruggewonnen kan worden door biologische sulfideoxidatiewerkwij zen.Bioengineering, 35, 50-56, (1990)]. Such applications are also possible in the case of dissolved manganese. The biological removal of sulphide mainly as elemental sulfur, which is substantially insoluble in water, finds its application in the treatment of sulphide-containing waste water from a variety of industries, in particular the pulp and paper mill outflow and refinery and petrochemical outflows . Sulphide is also generated during the anaerobic treatment of waste water containing sulphates such as outflows from distilleries and pharmaceutical outflows. Removing hydrogen sulfide from gases by washing with water or alkaline or carbonate absorbers also leads to a sulfide-containing fluid that can be treated and recovered by biological sulfide oxidation processes.

Opgelost ijzer is aanwezig in afvalwater van koolmijnen en andere mijnafvoeren. Deze watertypen zijn in hoge mate zuur en 35 vereisen een behandeling. Biologische oxidatie zet opgelost - 2 - ferroijzer om in hydroxide of carbonaatferri-ion neerslagen die gemakkelijk uit water verwijderd kunnen worden. Een dergelijke werkwijze is toegepast voor het behandelen van zure mijnafvoer [zie bijvoorbeeld: Nakamura, K. et al., Water Research 20,1, 73-77 5 (1986)]. Een andere toepassing voor het biologisch verwijderen van ijzer is voor het behandelen van drinkwater in het bijzonder grondwater dat in bepaalde gebieden onaanvaardbare gehalten aan opgelost ijzer bevat. Mangaan is eveneens aanwezig in het grondwater uit bepaalde gebieden, industriële uitstromen uit staal- en 10 mangaanfabrieken en in de afvoer van water uit steenkool en ijzerertsmijnen. Verwijderen van mangaan is eveneens mogelijk door biologisch oxideren van mangaan om onoplosbaar mangaandioxide- en hydroxideneerslagen te vormen. Hoewel dergelijke werkwijzen tegenwoordig alleen toegepast worden in de vorm van natuurlijke 15 oxidatie in systemen zoals aangelegde wet-lands, is het denkbaar dat reactorsystemen die werken met een hogere snelheid voor een gecontroleerd verwijderen van mangaan door biologische oxidatie ontwikkeld kunnen worden. Opgemerkt dient te worden dat al deze systemen leiden tot de vormen van onoplosbare neerslagen.Dissolved iron is present in waste water from coal mines and other mine drains. These water types are highly acidic and require treatment. Biological oxidation converts dissolved - 2 - ferrous iron into hydroxide or carbonate ferric ion deposits that can be easily removed from water. Such a method has been used for treating acid mine drainage [see, for example: Nakamura, K. et al., Water Research 20.1, 73-77 (1986)]. Another application for the biological removal of iron is for the treatment of drinking water, in particular groundwater, which contains unacceptable levels of dissolved iron in certain areas. Manganese is also present in groundwater from certain areas, industrial outflows from steel and manganese factories and in the drainage of water from coal and iron ore mines. Manganese removal is also possible by biological oxidation of manganese to form insoluble manganese dioxide and hydroxide deposits. Although such processes are currently only used in the form of natural oxidation in systems such as land-based lands, it is conceivable that reactor systems operating at a higher speed for controlled removal of manganese by biological oxidation can be developed. It should be noted that all of these systems lead to the forms of insoluble deposits.

2 0 Een andere toepassing die leidt tot een vast neerslag is de biologisch sulfaatreductie wanneer dit toegepast wordt voor het verwijderen van metalen uit afvalwater. De reductie van sulfaat tot sulfide wordt uitgevoerd door organismen die bekend staan als "sulfaatreducerende bacteriën". Deze bacteriën vereisen een 25 energiebron of elektronendonor die kan bestaan uit eenvoudige organische verbindingen zoals methanol of gassen die waterstof zoals generatorgas bevatten. Het toepassen van gas als energiebron wordt als meer economische optie op grotere schaal beschouwd. Hier vindt men opnieuw een situatie waarin de gewenste bacteriën, sulfaat-30 reducerende bacteriën, binnen de reactor bewaard dienen te blijven en voorzien worden van een nauwelijks oplosbaar gasvormig reagens en het uiteindelijke vaste product doeltreffend uit de reactor verwijderd moet worden.Another application that leads to a solid precipitate is the biological sulfate reduction when this is used for removing metals from waste water. The reduction of sulfate to sulfide is performed by organisms known as "sulfate-reducing bacteria." These bacteria require an energy source or electron donor that can consist of simple organic compounds such as methanol or gases that contain hydrogen such as generator gas. The use of gas as an energy source is considered to be a more economic option on a larger scale. Here again a situation is found in which the desired bacteria, sulphate-reducing bacteria, must be kept within the reactor and be provided with a barely soluble gaseous reagent and the final solid product must be effectively removed from the reactor.

Gewoonlijk zijn in de beluchte reactoren twee technieken 35 gebruikt voor het handhaven van een hoge concentratie micro-organismen in de reactor. In de wijdverbreid toegepaste geactiveerd-slibreactoren (zie bijvoorbeeld Metcalf en Eddy Inc. "Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse", Tata McGraw-HillUsually two techniques have been used in the aerated reactors to maintain a high concentration of microorganisms in the reactor. In the widely used activated sludge reactors (see for example Metcalf and Eddy Inc. "Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse", Tata McGraw-Hill

Publishing Co., New Delhi), wordt slib na afscheiden door 40 sedimentatie uit de uitstroomvloeistof teruggevoerd. De hoge - 3 - concentratie micro-organismen in de reactor neemt de vorm aan van vaste vlokken die in suspensie gehouden worden door roeren of beluchten in de reactor. De gemengde en turbulente aard van de suspensie garandeert een doeltreffend contact van de biokatalysator -5 d.w.z. de micro-organismen met de reagerende stoffen d.w.z. zuurstof en verontreinigende materialen. Wanneer deze systemen toegepast worden op werkwijzen die vaste afvalproducten geven kunnen deze producten in een gebruikelijke sedimentiatieafscheiding niet van de actieve biokatalysatoren gescheiden worden. Derhalve zou er een 10 ophoping van de producten in de reactor plaatsvinden wat leidt tot een lagere doeltreffendheid en mogelijk tekort schieten daarvan. Het is denkbaar dat kostbare nabehandelingsmaatregelen om selectief de vaste afvalproducten te verwijderen uit de werkzame biokatalysatoren het functioneren van het systeem mogelijk zouden maken.Publishing Co., New Delhi), sludge is recycled from the effluent after separation by 40 sedimentation. The high - 3 - concentration of microorganisms in the reactor takes the form of solid flakes that are kept in suspension by stirring or aerating in the reactor. The mixed and turbulent nature of the suspension guarantees effective contact of the biocatalyst -5, i.e. the microorganisms, with the reactants, i.e., oxygen and contaminating materials. When these systems are applied to processes that give solid waste products, these products cannot be separated from the active biocatalysts in a conventional sedimentation separation. Therefore, an accumulation of the products would take place in the reactor, leading to a lower efficiency and possibly a failure thereof. It is conceivable that expensive after-treatment measures to selectively remove the solid waste products from the active biocatalysts would allow the system to function.

1515

Het is eveneens gebruikelijk om micro-organismen als een film op stationaire inerte pakkingsmaterialen binnen de reactor te behouden. Een dergelijke inrichting wordt een "biofilmreactor" genoemd. Deze systemen zijn beter ingericht voor de anaërobe 20 werkwijze die geen zuurstof of beluchting behoeft en een intrinsiek langzame reactiesnelheid hebben in vergelijking met aërobe systemen. Indien toegepast op een beluchte werkwijze, is de langzame massaoverdracht aan reagerende stoffen naar de stationaire biofilm niet behulpzaam bij het verbeteren van de prestatie.It is also common to retain microorganisms as a film on stationary inert packing materials within the reactor. Such a device is called a "biofilm reactor". These systems are better equipped for the anaerobic process that requires no oxygen or aeration and have an intrinsically slow reaction rate compared to aerobic systems. When applied to an aerated method, the slow mass transfer of reactants to the stationary biofilm is not helpful in improving performance.

2525

In een beluchte werkwijze neemt het biofilmsysteem de vorm aan van druppelfliters waar de vloeistof op de bovenkant van de reactor gedruppeld wordt die gevuld is met een natuurlijke willekeurige pakking van stenen of synthetisch vervaardigde media in de vorm van 30 een willekeurige of een gestructureerde pakking In dit systeem is op te merken dat de vloeistof aanwezig is als discontinue fase en lucht als continue fase. Het is eveneens duidelijk dat dergelijke reactoren niet geschikt zijn wanneer vaste producten ontstaan tijdens de reactie daar deze producten zich op de media zullen ophopen. In feite 35 worden deze systemen om dezelfde redenen niet aanbevolen zelfs niet wanneer uitzakbare inerte vaste stof aanwezig is in het ruwe afvalwater.In an aerated process, the biofilm system takes the form of droplets where the liquid is dripped onto the top of the reactor filled with a natural random packing of stones or synthetically produced media in the form of a random or structured packing. system can be noted that the liquid is present as a discontinuous phase and air as a continuous phase. It is also clear that such reactors are not suitable when solid products arise during the reaction as these products will accumulate on the media. In fact, these systems are not recommended for the same reasons even when settable inert solid is present in the raw waste water.

Er zijn bepaalde systemen - "beluchte filters" - waarin een synthetische pakking, ondergedompeld in de vloeistofvoorraad, van 40 onderaf belucht wordt onder toepassen van een verspreide — ï - - 4 - beluchtingsinrichting. Dergelijke systemen hebben alle de nadelen van zuurstofmassa-overdracht van biofilmsystemen maar hebben het voordeel van het behoud van de biofilm waardoor na-uitzakken vermeden wordt, en die minder aangetast worden door een verscheidenheid in de 5 afvalwatereigenschappen zoals schokbelasting of tijdelijke toxische belastingen. Het is duidelijk dat een doeltreffend verwijderen van vaste producten in het ondergedompelde beluchte filter niet mogelijk is.There are certain systems - "aerated filters" - in which a synthetic gasket, immersed in the liquid supply, is aerated from below 40 using a dispersed aerator. Such systems all have the disadvantages of oxygen mass transfer from biofilm systems, but have the advantage of preserving the biofilm, thereby avoiding post-settling, and being less affected by a variety of waste water properties such as shock load or temporary toxic loads. It is clear that effective removal of solid products in the submerged aerated filter is not possible.

10 Een ander biofilmsysteem is de gefluidiseerde-bed bioreactor.Another biofilm system is the fluidized bed bioreactor.

Hier is de biofilm op een dragermateriaal aanwezig dat in de reactor in suspensie gehouden wordt onder benutten van de vloeistofsnelheid in opwaartse richting. De constante mate van beroering van de dragerdeeltjes waarborgt dat de massa-overdrachtsbeperkingen van 15 stationaire biofilmreactoren geminimaliseerd worden. De aangelegde snelheid is in het fluidisatieregime d.w.z. de opwaartse sleepkracht die aangebracht wordt op het biodragerdeeltje, is gelijk en tegengesteld aan het zwevend gewicht van het deeltje. In vast-vloeistof gefluidiseerde-bed reactoren is er een smal snelheidsgebied 20 waarin dit doeltreffend is. De situatie wordt gecompliceerd door toepassen van beluchten. Aan de bovenkant van de gefluidiseerd-bed reactor is er een ontkoppelingsgedeelte waar gas, vloeistof en vaste stoffen die overgevoerd worden, gescheiden worden. De vloeistofsnelheid die aangelegd moet worden is nogal groot en 25 derhalve is het energieverbruik van gefluidiseerde-bed reactoren gewoonlijk hoger dan die voor andere typen reactoren. De gefluidiseerd-bed reactor is toegepast voor anaërobe afvalwaterbehandelingstoepassingen maar voor beluchte systemen is een dergelijke toepassing zeldzaam door de hydrodynamische complicatie 30 van het bewaren van de stabiliteit in een driefase gefluidiseerd bed. Het verwijderen van vaste producten is eveneens problematisch daar dit toepassen van snelheden vereist die het vaste product af zouden voeren onder waarborgen van vasthouden van de biodragerdeeltjes. Dit zou verder de stabiliteit van het werkregime verminderen.Here, the biofilm is present on a support material that is kept in suspension in the reactor while utilizing the liquid velocity in the upward direction. The constant degree of agitation of the carrier particles ensures that the mass transfer limitations of stationary biofilm reactors are minimized. The applied speed is in the fluidization regime, i.e. the upward drag force applied to the bio-carrier particle, is equal and opposite to the floating weight of the particle. In solid-fluid fluidized-bed reactors, there is a narrow velocity range 20 in which this is effective. The situation is complicated by applying aeration. At the top of the fluid bed reactor there is a decoupling section where gas, liquid and solids that are being transferred are separated. The fluid velocity to be applied is quite large and therefore the energy consumption of fluidized bed reactors is usually higher than that for other types of reactors. The fluidized bed reactor has been used for anaerobic wastewater treatment applications, but for aerated systems, such an application is rare due to the hydrodynamic complication of preserving stability in a three-phase fluidized bed. The removal of solid products is also problematic since this requires the use of velocities that would dispose of the solid product while guaranteeing the retention of the bio-carrier particles. This would further reduce the stability of the work regime.

35 Het concept van de luchtstijgingsfermentator past een stijgbuissysteem met beluchting toe om een circulatiestroming op gang te brengen. Dit systeem is ontwikkeld en toegepast voor het uitvoeren van een biologische reactie zonder de aanwezigheid van biodragers. Een uitbreiding van de luchtstijgingsreactor die de biofilmlucht 40 stijgingsreactor genoemd wordt, onder toepassen van biodragers, is - 5 - ontwikkeld voor de behandeling van afvalwater [Heijnen, J.J. et al., Chem.Eng.Technol., 13,202-208 (1990)]. Dit is commercieel in verscheidene installaties gerealiseerd. De biodragers in deze reaktoren bevinden zich in gefluidiseerde toestand of circuleren. De 5 biofilmluchtstijgreactoren hebben een breder gebied van hydrodynamische werkbaarheid in vergelijking met de 3 fasen gefluidiseerd-bed reactor.The concept of the air rise fermenter uses a riser pipe system with aeration to initiate a circulation flow. This system has been developed and applied to perform a biological reaction without the presence of biodegraders. An extension of the air rise reactor called the biofilm air 40 rise reactor, using biodegraders, has been developed for the treatment of waste water [Heijnen, J.J. et al., Chem.Eng.Technol., 13,202-208 (1990)]. This has been achieved commercially in various installations. The biodegraders in these reactors are in a fluidized state or circulate. The biofilm air rise reactors have a wider range of hydrodynamic workability compared to the 3 phase fluid bed reactor.

Het concept van de omgekeerde gefluidiseerde bedreactor 10 verwijst naar het toepassen van biodragerdeeltjes die een soortelijk gewicht hebben dat lager is dan die van de vloeistof (gewoonlijk afvalwater). Het bed van biodragerdeeltjes vormt een drijvend bed aan de bovenkant van de reactor. Het fluidiseren wordt verkregen door het toepassen van een vloeistofsnelheid in benedenwaartse richting. Het 15 basisvoordeel van een dergelijk systeem is het vermogen om vaste producten te verwijderen door de gecombineerde actie van neerslaan en een gelijktijdige stroming van de vloeistof. Dit systeem is echter zeer moeilijk te realiseren met beluchting vanwege de instabiliteit en het zeer nauwe gebied van naar · beneden gerichte 20 fluidiseringssnelheden.The concept of the inverted fluidized bed reactor 10 refers to the use of bio-carrier particles that have a specific gravity lower than that of the liquid (usually waste water). The bed of bio-carrier particles forms a floating bed at the top of the reactor. Fluidization is achieved by applying a fluid velocity in the downward direction. The basic advantage of such a system is the ability to remove solid products through the combined action of precipitation and simultaneous flow of the liquid. However, this system is very difficult to realize with aeration because of the instability and the very narrow range of downward fluidization rates.

Verder vertegenwoordigt het gelijkmatig verdelen van vloeistof aan de bovenkant van de reactor om fluidisatie zonder kanaalvorming mogelijk te maken en het tegelijkertijd verwijderen van stijggassen zoveel technische problemen dat de omgekeerde gefluidiseerde 25 bedreactor in generlei praktische toepassing gerealiseerd is. Beluchten is slechts praktisch mogelijk in een uitwendige lus naar de reactor en legt verdere beperkingen op aan de capaciteit van de reactor.Furthermore, the even distribution of liquid at the top of the reactor to allow fluidization without channel formation and the simultaneous removal of risers represent so many technical problems that the inverted fluidized bed reactor is not realized in any practical application. Aeration is only practically possible in an external loop to the reactor and imposes further limitations on the capacity of the reactor.

30 Verwezen kan worden naar Garcia-Calderon, D. et al., WaterReference may be made to Garcia-Calderon, D. et al., Water

Res., 32(12), 3593-3600, 1998 en Garcia-Bernet, D. et al., Water Sci. Technol., 38(9-9), 393-399, 1998 waarin de naar beneden stromende gefluidiseerde-bed reactor of de omgekeerde gefluidiseerde-bed reactor beschreven is voor het toepassen bij het anaëroob behandelen 35 van afvalwater. In hun beschrijving van een naar beneden stromende fluidisering, worden deeltjes met een soortelijk gewicht kleiner dan de vloeistof naar beneden toe gefluidiseerd door een meestromende vloeistofstroom. Het artikel beschrijft het toepassen van de naar beneden stromende (of inverse) fluidisatietechnologie voor het 40 anaërobe verteren van afvalwater uit rode-wijn destilleerderijen. De - 6 - toegepaste drager was gemalen perliet en geexpandeerde vulkanische steen. De biofilmvorming en het effect daarvan op de hydrodynamica van de omkeer gefluidiseerde bedreactor is beschreven [Garcia-Calderon, D. et al., Biotechnol. Bioengineering, 57(2), 136-144, 5 1998]. Opgemerkt dient te worden dat al dit werk uitgevoerd is voor een anaërobe systemen en niet voor beluchte systemen.Res., 32 (12), 3593-3600, 1998 and Garcia-Bernet, D. et al., Water Sci. Technol., 38 (9-9), 393-399, 1998, wherein the down-flowing fluidized bed reactor or the reverse fluidized-bed reactor is described for use in anaerobically treating waste water. In their description of a downflowing fluidization, particles with a specific gravity smaller than the fluid are fluidized downward by a co-flowing fluid stream. The article describes the application of the down-flowing (or inverse) fluidization technology for anaerobic digestion of waste water from red wine distilleries. The carrier used was ground perlite and expanded volcanic stone. The biofilm formation and its effect on the hydrodynamics of the reversed fluidized bed reactor has been described [Garcia-Calderon, D. et al., Biotechnol. Bioengineering, 57 (2), 136-144, 1998]. It should be noted that all this work has been done for anaerobic systems and not for aerated systems.

Het toepassen van inverse fluidisatie bij de behandeling van afvalwater van bioreaktoren van laboratorium- tot volle schaal is 10 beschreven in een publicatie van Karamanev, D.G. en Nikolov, L.N.; Environ.Prog., 15(3), 194-196, 1996. Hier is de inverse gefluidiseerde-bed biofilmreactor zodanig ontworpen dat de biofilmdikte geregeld kan worden om intrabiofilm diffusiebeperkingen te vermijden. De basis van de reactor bestaat uit een stijgbuis 15 luchtstijginrichting. De circulerende vloeistof doet het bed van drijvende deeltjes in de ring uitzetten. Aanvankelijk bevindt de onderste grens van het bed zich duidelijk boven de laagste buisopening. De biofilm, die groeit op het oppervlak van de dragerdeeltjes, vergroot de totale diameter van het biodeeltje 20 (dragerdeeltje plus biofilm). Dit leidt tot uitzetten van het bed en een zeer langzame beweging van het onderste bedniveau naar beneden totdat het niveau van het onderste deel van het bed de laagste stijgbuisopening bereikt en enige van de biodeeltjes de stijgbuis met de vloeistofstroom binnengaan. Door de sterke afschuifspanning wordt 25 een deel van de biofilm verwijderd en vermindert de biofilmdikte. Eventueel verlaten deze biodeeltjes de stijgbuis en gaan de bovenkant van de ring binnen waar het proces zich herhaalt. Dit regelt de dikte van de biofilm. In deze beschrijving werkt het inverse gefluidiseerde-bed primair als een geexpandeerd gefluidiseerd-bed, en 30 de lusrondgang van biodragers in hoofdzaak voor het verwijderen van de overmaat biofilm van de zwaardere deeltjes. Het is niet de bedoeling om het reactorsysteem voor het vormen en verwijderen van vaste producten bij biologische sulfideoxidatie, ijzeroxidatie of mangaanoxidatie toe te passen.The use of inverse fluidization in the treatment of waste water from bioreactors from laboratory to full scale is described in a publication by Karamanev, D.G. and Nikolov, L.N .; Environ.Prog., 15 (3), 194-196, 1996. Here, the inverse fluidized bed biofilm reactor is designed such that the biofilm thickness can be controlled to avoid intrabiofilm diffusion limitations. The base of the reactor consists of a riser 15 air riser. The circulating fluid expands the bed of floating particles in the ring. Initially, the lower boundary of the bed is clearly above the lowest pipe opening. The biofilm, which grows on the surface of the carrier particles, increases the total diameter of the bio-particle (carrier particle plus biofilm). This leads to expansion of the bed and a very slow movement of the lower bed level downwards until the level of the lower part of the bed reaches the lowest riser opening and some of the bio-particles enter the riser with the liquid flow. Due to the strong shear stress, part of the biofilm is removed and the biofilm thickness is reduced. These bio-particles may leave the riser and enter the top of the ring where the process is repeated. This controls the thickness of the biofilm. In this description, the inverse fluidized bed acts primarily as an expanded fluidized bed, and the loop cycle of biodegraders primarily for removing the excess biofilm from the heavier particles. It is not intended to use the reactor system for forming and removing solid products in biological sulfide oxidation, iron oxidation or manganese oxidation.

3535

Een inrichting voor het biologisch behandelen van afvalwater op een naar beneden stromende wijze is beschreven door Shimodaira; US-A-4 454 038; uitgifte, indieningsdata: 12 juni 1984/31 oktober 1980.A device for biologically treating waste water in a down-flowing manner has been described by Shimodaira; U.S. Patent No. 4,454,038; issue, submission dates: 12 June 1984/31 October 1980.

Een eerder octrooischrift van dezelfde uitvinders US-A-4 256 573 40 beschrijft werkwijzen voor het biologisch behandelen van afvalwater - 7 - waarin een naar beneden stromend gefluidiseerd bed toegepast wordt voor de aërobe en anaërobe afvalwaterbehandeling. De beschreven basisinrichting bestaat uit een naar beneden stromend gefluidiseerd bed met een biodrager die lichter is dan water en dat voorzien is van 5 een verdeler voor een gelijkmatige verdeling van de vloeistof aan de bovenkant van het reactorvat. De inrichting is beschreven voor het toepassen bij het nitrificeren, de-nitrificeren en het verwijderen van BOD. Voor een verbetering op de basisinrichting worden uitsluitende rechten gevraagd waarbij een stijgbuis voorzien is van 10 een beluchtingssysteem waarbij de beluchting een circulatie op gang brengt voor het verschaffen van de fluidisering. De functie van de stijgbuis volgens de conclusies is eerder voor het verschaffen van een inwendige stromingslus van de vloeistof voor het beluchten dan een externe vloeistofstromingslus door verpompen. Er zijn 15 aanzienlijke en cruciale verschillen tussen de onderhavige uitvinding en die die beschreven zijn door Shimodaira. Deze worden hieronder opgenoemd: 1. De eerder genoemde inrichting is niet ontworpen of bedoeld voor het verwijderen van vaste stoffen. De onderhavige 20 uitvinding is specifiek voor de vorming en de verwijdering van vaste stoffen waardoor een behandeling bewerkstelligd wordt. Derhalve vindt de onderhavige uitvinding speciaal toepassing bij het biologisch verwijderen van sulfide, ijzer en mangaan uit afvalwater.An earlier patent from the same inventors US-A-4 256 573 40 describes methods for the biological treatment of waste water in which a down-flowing fluidized bed is used for the aerobic and anaerobic waste water treatment. The described basic device consists of a down-flowing fluidized bed with a bio-carrier which is lighter than water and which is provided with a distributor for an even distribution of the liquid at the top of the reactor vessel. The device has been described for use in nitrification, de-nitrification, and BOD removal. For an improvement on the basic device, exclusive rights are requested in which a riser is provided with an aeration system in which the aeration initiates a circulation to provide the fluidization. The function of the riser according to the claims is rather to provide an internal flow loop of the fluid for aeration than an external fluid flow loop by pumping. There are significant and crucial differences between the present invention and those described by Shimodaira. These are listed below: 1. The aforementioned device is not designed or intended for the removal of solids. The present invention is specific to the formation and removal of solids thereby effecting a treatment. Therefore, the present invention finds particular application in the biological removal of sulfide, iron and manganese from waste water.

25 2. De in de eerdere uitvinding beschreven inrichting is oorspronkelijk een echt gefluidiseerd bed d.w.z. dat de bedoelde werking bestaat uit het expanderen van het bed met een in hoofdzaak constante lengte terwijl de onderhavige uitvinding bestemd is voor een gefluidiseerd circulerend 30 bed. Van het handhaven van een constante bedexpansie wordt gezegd dat deze bevorderd wordt door inspuiten of door gasvorming in het bed. Het is voor een inrichting die bedoeld is voor reacties die leiden tot de vorming van vaste stoffen cruciaal dat het bed circuleert om een adequaat 35 verwijderen van inerte materialen te verkrijgen.2. The device described in the previous invention is originally a real fluidized bed, i.e. the intended operation consists of expanding the bed with a substantially constant length while the present invention is intended for a fluidized circulating bed. Maintaining a constant bed expansion is said to be promoted by injection or gas formation in the bed. For a device intended for reactions leading to the formation of solids, it is crucial that the bed circulates to obtain adequate removal of inert materials.

3. De in de eerder genoemde uitvinding beschreven inrichting voorziet alleen dragermateriaal in de ringvormige ruimte tussen de stijgbuis en de reactorwand en er is derhalve geen aanzienlijk gedeelte van de reactie binnen de stijgbuis. De 40 onderhavige uitvinding heeft daarentegen een aanzienlijk - 8 - gedeelte van de drager binnen de stijgbuis in opwaartse beweging en een aanzienlijk deel van de reactie vindt plaats binnen de stijgbuis. Het is eveneens opmerkelijk dat de onderhavige uitvinding in een voorkeursuitvoeringsvorm een 5 stijgbuis toepast met een zodanige diameter toegepast dat de dwarsdoorsnede van de stijgbuis groter is dan de dwarsdoorsnede van de ringvormige ruimte tussen de stijgbuis en de reactorwand.3. The device described in the aforementioned invention provides support material only in the annular space between the riser and the reactor wall and therefore there is no significant portion of the reaction within the riser. The present invention, on the other hand, has a substantial portion of the support within the riser in upward movement and a substantial portion of the reaction takes place within the riser. It is also noteworthy that in a preferred embodiment the present invention uses a riser with a diameter used such that the cross-section of the riser is larger than the cross-section of the annular space between the riser and the reactor wall.

4. De inrichting die in de eerdere uitvinding beschreven is 10 behoeft een speciaal ontworpen vloeistofverdeling om vloeistof gelijkmatig te verdelen aan het oppervlak van het bed en verscheidene opstellingen daarvoor zijn beschreven. Gezien het feit dat de onderhavige uitvinding bestaat uit een circulerend gefluidiseerd-bed, vereist deze geen 15 speciaal vloeistofverdelingsmechanisme.4. The device described in the previous invention requires a specially designed liquid distribution to evenly distribute liquid on the surface of the bed and various arrangements for it have been described. In view of the fact that the present invention consists of a circulating fluidized bed, it does not require a special liquid distribution mechanism.

5. De aangelegde circulatiesnelheid is kwalitatief hoger dan de fluidiseringssnelheid.5. The applied circulation speed is qualitatively higher than the fluidization speed.

6. De onderhavige uitvinding en zijn uitvoeringsregime is speciaal geschikt voor het uitvoeren van biologische 20 reacties die vaste producten geven zoals elementair zwavel, ijzeroxiden en mangaanoxiden die anorganisch zijn, en in het algemeen een soortelijk gewicht hebben dat aanzienlijk hoger is dan die van de biomassa en fijnverdeeld zijn.6. The present invention and its implementation regime is especially suitable for carrying out biological reactions that give solid products such as elemental sulfur, iron oxides and manganese oxides that are inorganic, and generally have a specific gravity considerably higher than that of the biomass and are finely divided.

25 In US-A-5 019 268; publicatie en indieningsdata: 28 mei 1991/15 juni 1989, is een inrichting beschreven voor het aëroob behandelen van biologisch afvalwater, welke inrichting gefluidiseerde bedden omvat die lichter zijn dan water in een in hoofdzaak naar boven stromende opstelling maar die periodiek gespoeld moeten worden door 30 benedenwaarts gerichte fluidisering voor het verwijderen van ingevangen vaste stoffen die in het afvalwater aanwezig kunnen zijn. De onderhavige uitvinding heeft een volledig verschillende opstelling en doel.U.S. Patent No. 5,019,268; publication and submission dates: 28 May 1991/15 June 1989, an apparatus is described for the aerobic treatment of biological waste water, which apparatus comprises fluidized beds that are lighter than water in a substantially upwardly flowing arrangement but which must be periodically flushed by 30 downwardly directed fluidization for removing entrapped solids that may be present in the waste water. The present invention has a completely different arrangement and purpose.

35 Oh, Kwang-Joong; et al., Korean J. Chem. Eng., 15(2), 177-181 (1998) Korean Institute of Chemical Engineers, beschrijft een werkwijze voor het verwijderen van waterstofsulfide door biologische oxidatie in een drie fasen gefluidiseerde-bed bioreactor. Thiobacillus sp., werd onbeweeglijk gemaakt op biozand.35 Oh, Kwang-Joong; et al., Korean J. Chem. Eng., 15 (2), 177-181 (1998) Korean Institute of Chemical Engineers, describes a process for removing hydrogen sulfide by biological oxidation in a three-phase fluidized bed bioreactor. Thiobacillus sp., Was immobilized on bio sand.

- 9 -- 9 -

De problemen bij het toepassen van dragerdeeltjes en gefixeerde bedden voor het oxideren van sulfide zijn beschreven in octrooischrift (C.J.N. Buisman, US-A-5 637 220; 10 juni 1997) waarin beschreven is dat zwavel zelf dat vastgehouden wordt in de reactor 5 kan dienen als biodrager. Deze opstelling met de grote voorraad zwavel die vastgehouden wordt binnen de reactor is onderhevig aan instabiliteit door de intense en snelle omgekeerde reactie om sulfide uit zwavel te vormen wanneer er een fout in de beluchting optreedt of tijdens stopzetten. De onderhavige uitvinding overwint deze nadelen 10 door waarborgen van nagenoeg verwaarloosbaar vasthouden van zwavel in de reactor. De onderhavige uitvinding handhaaft de uitstekende werkzaamheid van de biokatalysatoren in vergelijking met de besproken uitvinding vanwege het gebrek aan verontreiniging van de biomassa met zwavel. Een verder voordeel van de onderhavige uitvinding is dat de 15 zuiverheid van het zwavelproduct uitstekend is daar deze niet verontreinigd is met biologische middelen die in hoofdzaak in de gehechte biofilm vastgehouden worden.The problems with the use of carrier particles and fixed beds for oxidizing sulphide have been described in patent (CJN Buisman, US-A-5 637 220; June 10, 1997) wherein it is described that sulfur itself retained in the reactor 5 can serve as a bio carrier. This arrangement with the large supply of sulfur retained within the reactor is subject to instability due to the intense and rapid reverse reaction to form sulphide from sulfur when an aeration error occurs or during shutdown. The present invention overcomes these drawbacks by ensuring substantially negligible sulfur retention in the reactor. The present invention maintains the excellent efficacy of the biocatalysts in comparison with the discussed invention due to the lack of contamination of the biomass with sulfur. A further advantage of the present invention is that the purity of the sulfur product is excellent as it is not contaminated with biological agents that are substantially retained in the adhered biofilm.

Het bij voorkeur toepassen van synthetisch materiaal zoals kunststoffen als PVC in plaats van keramiek of zand of geactiveerd 20 koolstof in de drie fasen gefluidiseerde-bed bioreactoren is niet gewoon. Opgemerkt wordt dat hier opnieuw het dragermateriaal een soortelijk gewicht heeft dat hoger is dan dat van vloeistof. Micro-organismendragers met een specifieke vorm en met een soortelijk gewicht dat lager is dan dat van water voor toepassen bij een 25 gefluidiseerd-bed en de bereiding daarvan is beschreven in octrooischriften bijvoorbeeld [JP 11 000 682 A2 6 januari 1999].The preferred use of synthetic material such as plastics such as PVC instead of ceramic or sand or activated carbon in the three-phase fluidized bed bioreactors is not common. It is noted that here again the carrier material has a specific gravity that is higher than that of liquid. Micro-organism carriers with a specific shape and with a specific gravity lower than that of water for use in a fluidized bed and the preparation thereof is described in patents for example [JP 11 000 682 A2 January 6, 1999].

Micro-organismendragers die gemaakt zijn uit kunststof met een variabel soortelijk gewicht en een combinatie van een gefluidiseerde bedreactor met een flotatiescheidingssysteem is beschreven in 30 octrooischrift [JP 10 192 878 A2 28 juli 1998] . Opgemerkt dient echter te worden dat het aanzienlijke voordeel van dragers om omkeerfluidisatie in een lusstroomconfiguratiesysteem te verkrijgen niet eerder geclaimd is. Verder is de essentie van de onderhavige uitvinding dat deze toegepast kan worden voor het uitvoeren van 35 biologische reacties die leiden tot vaste producten en dat deze doeltreffend is bij het verwijderen van vaste afvalstoffen onder behouden van werkzame biokatalysatoren in de reactor.Microorganism carriers made of plastic with a variable specific gravity and a combination of a fluidized bed reactor with a flotation separation system is described in patent [JP 10 192 878 A2 July 28, 1998]. It should be noted, however, that the significant benefit of carriers to obtain reverse fluidization in a loop flow configuration system has not been previously claimed. Furthermore, the essence of the present invention is that it can be used to carry out biological reactions leading to solid products and that it is effective in removing solid waste while maintaining effective biocatalysts in the reactor.

Voor het toepassen van een zandgefluidiseerd bed voor de 40 oxidatie en het verwijderen van ijzer wordt uitsluitende rechten - 10 - gevraagd in een octrooiaanvrage [PCT Int.Appl. WO 9 406 717 Al 31 maart 1994]. De moeilijke stap van het scheiden van oxideneerslagen wordt verkregen door toepassen van een hoge snelheid en dus met hoge energiekosten. In de onderhavige uitvinding wordt de scheiding 5 doeltreffend tegen lagere kosten verkregen door het toepassen van dragerdeeltjes die lichter zijn dan water.For the use of a sand fluidized bed for the oxidation and removal of iron, exclusive rights are requested in a patent application [PCT Int.Appl. WO 9 406 717 A1 March 31, 1994]. The difficult step of separating oxide deposits is achieved by applying a high speed and thus with high energy costs. In the present invention, the separation is effectively obtained at lower costs by using carrier particles that are lighter than water.

De onderhavige uitvinding is derhalve duidelijk en specifiek verschillend van de uitvindingen die in de hiervoor aangeduide octrooischriften beschreven zijn.The present invention is therefore clearly and specifically different from the inventions described in the aforementioned patents.

1010

Het is derhalve in hoge mate wenselijk om te werken met een reactor die hoge reactiesnelheden voor bovenstaande werkwijzen bereikt om de gewenste populatie aan micro-organismen binnen de reactor te behouden; binnen de reactor zal ten alle tijd een voldoend 15 hoog aantal langzaam groeiende biologische middelen beschikbaar zijn om de gewenste reacties uit te voeren en de zuiverheid van de uitstroom en de producten zal verbeterd worden zonder door een aparte fase voor het verwijderen organismen te gaan. De reactor moet een beter vermogen hebben tot het verdragen van schokbelastingen of 20 uitputtingsfasen die de neiging hebben de organismen te inactiveren.It is therefore highly desirable to work with a reactor that achieves high reaction rates for the above processes to maintain the desired population of microorganisms within the reactor; a sufficiently high number of slow-growing biological agents will be available at all times within the reactor to carry out the desired reactions and the purity of the outflow and the products will be improved without going through a separate phase for removing organisms. The reactor must have a better capacity to withstand shock loads or depletion phases that tend to inactivate the organisms.

De onderhavige uitvinding kan gezien worden als een synergistische combinatie van de door de lucht omhoog bewogen biofilmmiddelen met een naar beneden stromend gefluidiseerd bed wat leidt tot verrassende en doeltreffende resultaten in het bijzonder 25 wanneer dit toegepast wordt voor het uitvoeren van biologische afvalwaterbehandelingswerkwijzen waarin vaste deeltjes als gevolg van de reactie verkregen worden.The present invention can be seen as a synergistic combination of the air-raised biofilm means with a down-flowing fluidized bed, which leads to surprising and effective results, in particular when used for carrying out biological waste water treatment processes in which solid particles such as result of the reaction.

Onderwerp van de uitvinding 30 Het belangrijkste onderwerp van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het zuiveren van afvalwater door uitvoeren van biologische reacties die betrekking hebben op de bereiding van vaste stoffen door het toepassen van biologische middelen en tenminste een gasvormig reagerend middel.Subject of the invention The main subject of the present invention is to provide a process for purifying waste water by carrying out biological reactions involving the preparation of solids by using biological agents and at least one gaseous reactant.

3535

Een ander onderwerp van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze die doeltreffend biologische middelen af kan scheiden van andere vaste stoffen die aanwezig zijn in de vloeistof of die opgewekt worden tijdens het uitvoeren van de reactie 40 voor het zuiveren van vloeistof.Another subject of the present invention is to provide a method that can effectively separate biological agents from other solids that are present in the liquid or that are generated during the liquid purification reaction 40.

- 11 -- 11 -

Nog een ander onderwerp van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze die een continu invoeren van reagerende stoffen en een continu afvoeren van vloeibare producten mogelijk maakt onder 5 behouden van biologische katalysatoren voor continu hergebruik.Still another subject of the invention is to provide a method that allows continuous introduction of reactants and continuous removal of liquid products while maintaining biological catalysts for continuous reuse.

Nog een ander onderwerp van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze die een zeer doeltreffend continu afvoeren van vaste producten uit de zuiveringsreactie mogelijk maakt 10 onder behouden van actieve biologische katalysatoren voor continu hergebruik.Yet another subject of the present invention is to provide a method that allows highly efficient continuous removal of solid products from the purification reaction while retaining active biological catalysts for continuous reuse.

Nog een onderwerp van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze die mengen van de gasvormige en 15 vloeibare reagerende stoffen en biologische katalysatoren mogelijk maakt om omstandigheden te creëren voor het doeltreffend uitvoeren van de reactie.A further subject of the present invention is to provide a method that allows mixing of the gaseous and liquid reactants and biological catalysts to create conditions for performing the reaction effectively.

Nog een ander onderwerp van de onderhavige uitvinding is het 20 verschaffen van een werkwijze waarin de werkzaamheid van de biologische katalysatoren behouden en beschermd kan worden tegen verontreiniging door vaste producten waardoor vermindering van de reactiesnelheid als gevolg van de massa-overdracht van reagerende stoffen, vermeden wordt.Yet another subject of the present invention is to provide a process in which the activity of the biological catalysts can be maintained and protected against contamination by solid products, thereby avoiding a reduction in the reaction rate due to the mass transfer of reactants .

2525

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

Derhalve heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een biologische werkwijze voor het continu zuiveren van afvalwater onder toepassen van vastgehouden biologische katalysatoren. De onderhavige 30 uitvinding heeft eveneens betrekking op een nieuwe reactor die hierna aangeduid wordt als "omkeer gefluidiseerde lusreactor" (RFLR) voor het uitvoeren van bovengenoemde werkwijze.Therefore, the present invention relates to a biological process for the continuous purification of waste water using retained biological catalysts. The present invention also relates to a new reactor which is hereinafter referred to as "reverse fluidized loop reactor" (RFLR) for carrying out the above process.

Korte beschrijving van de begeleidende tekening 35 In deze beschrijving begeleidende tekening steltBrief description of the accompanying drawing 35 In this description accompanying drawing states

Fig 1 schematisch de uitvinding in statische omstandigheden, enFig. 1 schematically shows the invention in static conditions, and

Fig. 2 schematisch de uitvinding tijdens de uitvoering voor.FIG. 2 schematically illustrates the invention during implementation.

Nauwkeurige beschrijving van de uitvinding - 12 -Detailed description of the invention - 12 -

Derhalve verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het biologisch behandelen van afvalwater door omzetten van zijn bestanddelen in vaste vormen die gemakkelijk afgescheiden kunnen worden onder toepassen van vastgehouden biologische katalysatoren 5 waarbij de werkwijze omvat: (a) doorvoeren van het te behandelen afvalwater naar een reactievat met een of meer invoeren/mondstukken voor de instroom van afvalwater, een of meer uitvoeren/mondstukken voor het verwijderen van het gezuiverde water, een of meer 10 stijgbuizen, een of meer invoeren/mondstukken voor het invoeren van gas/lucht, en een deeltjesvormig bed waaraan een microbiële film gehecht is; (b) in aanraking brengen van het te behandelen afvalwater met het deelt j esvormige bed dat de microben bevat om een 15 gedeelte van de bestanddelen van het afvalwater om te zetten in vaste producten; (c) inbrengen van gas/lucht in de stijgbuis door gasmondstukken om een opwaartse stroom van de vloeistof door de stijgbuizen te vormen; 20 (d) afscheiden van het deeltjesvormige bed van het verontreinigende product door drijfwerking; verwijderen van het behandelde water uit het vat, desgewenst op continue wijze en (e) verwijderen van het deeltjesvormige vaste product aan de 25 onderkant van het reactievat, desgewenst op continue wij ze.Therefore, the present invention provides a method for biologically treating wastewater by converting its components into solid forms that can be easily separated using retained biological catalysts, the method comprising: (a) passing the wastewater to be treated to a reaction vessel with one or more inlets / nozzles for waste water inflow, one or more outlets / nozzles for removing the purified water, one or more risers, one or more inlets / nozzles for gas / air entry, and a particulate bed to which a microbial film is attached; (b) contacting the waste water to be treated with the particulate bed containing the microbes to convert a portion of the components of the waste water into solid products; (c) introducing gas / air into the riser through gas nozzles to form an upward flow of the fluid through the risers; (D) separating the particulate bed from the contaminating product by buoyancy; removing the treated water from the vessel, optionally in a continuous manner and (e) removing the particulate solid product at the bottom of the reaction vessel, optionally in a continuous manner.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bevat het gas/de lucht tenminste een reagerend bestanddeel.In an embodiment of the present invention, the gas / air contains at least one reacting component.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding 30 zijn de reagerende bestanddelen gekozen uit de groep die zuurstof en waterstof omvat.In another embodiment of the present invention, the reactants are selected from the group comprising oxygen and hydrogen.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn de stijgbuizen zodanig geconstrueerd dat zij aan beide uiteinden 35 open zijn en op afstand van de bodem van het vat aangebracht zijn en een verticale lengte hebben die beperkt is tot onder het niveau van de vloeistof in het reactievat.In yet another embodiment of the present invention, the risers are constructed such that they are open at both ends and are spaced apart from the bottom of the vessel and have a vertical length limited to below the level of the liquid in the vessel. reaction vessel.

- 13 -- 13 -

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is een mechanisme aangebracht om een constant vloeistofniveau binnen de reactor te handhaven.In yet another embodiment of the present invention, a mechanism is provided to maintain a constant liquid level within the reactor.

5 In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bestaat het mechanisme om een constante vloeistofniveau te handhaven uit een klep of een verhoogde uitvoerbuis die verhoogd is tot het niveau van de vloeistof die in de reactor aanwezig is.In yet another embodiment of the present invention, the mechanism for maintaining a constant liquid level consists of a valve or an elevated outlet tube that is raised to the level of the liquid present in the reactor.

10 In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt het gas gemengd met een deel van de afvoergassen die aan de bovenkant van het reactievat uittreden en rondgeleid wordt naar de gasmondstukken.In yet another embodiment of the present invention, the gas is mixed with a portion of the exhaust gases which exit at the top of the reaction vessel and are circulated to the gas nozzles.

15 In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding kan een gedeelte van het behandelde water dat door het bed van de deeltjesvormige drager gegaan is, teruggevoerd worden naar het reactievat.In an embodiment of the present invention, a portion of the treated water that has passed through the bed of the particulate support can be returned to the reaction vessel.

20 In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bevindt een turbulentievrij gebied zich onder het bodemoppervlak van de stijgbuis en onder het niveau waarbij lucht ingebracht wordt aan de bodem van het reactorvat en uitzakken van de vaste producten uit de zuiveringswerkwijze of van inerte materialen die zwaarder zijn dan 25 water of van de overmaat microben die aan de drager gehecht is en die afgevoerd wordt door uitoefenen van schuifspanningen op de drager met microben, onder gelijktijdig scheiden van het deeltjesvormige bed door door drijfkracht geïnduceerd vlotten, mogelijk maakt.In another embodiment of the present invention, a turbulence-free region is located below the bottom surface of the riser and below the level at which air is introduced at the bottom of the reactor vessel and sagging of the solid products from the purification process or of inert materials that are heavier then water or from the excess microbes which is adhered to the support and which is discharged by exerting shear stresses on the support with microbes, while simultaneously separating the particulate bed by buoyancy-induced rafts.

30 In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding worden de vaste producten van de zuiveringswerkwijze of de inerte materialen die zwaarder zijn dan water of de overmaat microbe die gehecht is aan het deeltjesvormige bed afgeslagen door uitoefenen van schuifspanning.In yet another embodiment of the present invention, the solid products of the purification process or the inert materials heavier than water or the excess microbe attached to the particulate bed are repelled by exerting shear stress.

3535

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn de microben gekozen uit de groep die sulfide-oxiderende bacteriën, ijzer-oxiderende bacteriën, mangaan-oxiderende bacteriën en sulfaat-reducerende bacteriën omvat.In yet another embodiment of the present invention, the microbes are selected from the group comprising sulfide-oxidizing bacteria, iron-oxidizing bacteria, manganese-oxidizing bacteria, and sulfate-reducing bacteria.

40 - 14 -40 - 14 -

In een volgende uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bestaan de genoemde microben uit sulfide-oxiderende bacteriën en bevat het gas zuurstof.In a further embodiment of the present invention, the said microbes consist of sulfide-oxidizing bacteria and the gas contains oxygen.

5 In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn de microben ijzer-oxiderende bacteriën en bevat het gas zuurstof.In yet another embodiment of the present invention, the microbes are iron-oxidizing bacteria and the gas contains oxygen.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn de 10 microben mangaan-oxiderende bacteriën en bevat het gas zuurstof.In an embodiment of the present invention, the microbes are manganese-oxidizing bacteria and the gas contains oxygen.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn de microben sulfaat-reducerende bacteriën en bevat het gas waterstof en het vaste produkt metaalsulfiden.In another embodiment of the present invention, the microbes are sulfate reducing bacteria and the gas contains hydrogen and the solid product metal sulfides.

1515

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding heeft het deeltjesvormige bed een soortelijk gewicht dat lager is dan dat van het te behandelen afvalwater.In yet another embodiment of the present invention, the particulate bed has a specific gravity that is lower than that of the waste water to be treated.

20 In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding heeft het deeltjesvormige bed een soortelijk gewicht tussen 0,90 en 0,99.In yet another embodiment of the present invention, the particulate bed has a specific gravity between 0.90 and 0.99.

In een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bestaat het deeltjesvormige bed uit polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) 25In a further embodiment of the present invention, the particulate bed consists of low density polyethylene (LDPE)

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bevat het deeltjesvormige bed filtermateriaal.In another embodiment of the present invention, the particulate bed contains filter material.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het 30 filtermateriaal kaolien.In an embodiment of the present invention, the filter material is kaolin.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bestaat het deeltjesvormige bed uit polyethyleen van lage dichtheid dat kaolien als filtermateriaal bevat.In another embodiment of the present invention, the particulate bed consists of low density polyethylene containing kaolin as a filter material.

3535

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bestaat het deeltjesvormige bed uit deeltjes met een afmeting tussen 1 en 10 mm.In yet another embodiment of the present invention, the particulate bed consists of particles with a size between 1 and 10 mm.

- 15 -- 15 -

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding brengt het stijgen van lucht een opwaartse vloeistofstroming binnen de stijgbuis(buizen) en een neerwaartse stroming in de ringvormige ruimte tussen de reactor en de stijgbuis(buizen) op gang.In yet another embodiment of the present invention, the rising of air triggers an upward liquid flow within the riser (s) and a downward flow in the annular space between the reactor and the riser (s).

55

In een verdere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt de circulatiesnelheid, die op gang gebracht wordt door de werking van het stijgende gas binnen de stijgbuis(buizen) ingesteld door regelen van de beluchtingssnelheid, de diameter van de stijgbuis en de 10 binnendiameter van het reaktorvat.In a further embodiment of the present invention, the circulation speed, which is triggered by the action of the rising gas within the riser (s), is set by controlling the aeration speed, the diameter of the riser, and the inner diameter of the reactor vessel.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is de circulatiesnelheid hoger dan de fluidisatiesnelheid.In another embodiment of the present invention, the circulation rate is higher than the fluidization rate.

15 In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, wordt de fluidisatiesnelheid gedefinieerd als de kracht, die op het biodeeltje aangelegd wordt om de opwaartse sleepkracht gelijk en tegengesteld te maken aan het drijfgewicht van het deeltje.In an embodiment of the present invention, the fluidization rate is defined as the force applied to the bio particle to make the upward drag force equal and opposite to the buoyancy weight of the particle.

20 In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding kan het afvalwater uitgegoten worden door openen van het deksel bovenop het vat.In another embodiment of the present invention, the waste water can be poured out by opening the lid on top of the vessel.

De onderhavige uitvinding verschaft verder een werkwijze voor 25 het continu zuiveren van afvalwater waarbij de werkwijze omvat: (i) doorvoeren van het te behandelen afvalwater, desgewenst op continue wijze, naar een reactievat dat in staat is een geschikt vloeistofniveau te handhaven en dat een of meer invoeren/mondstukken heeft voor het invoeren van 30 afvalwater en een of meer uitvoeren/mondstukken voor verwijderen van de reactieproducten, (ii) verschaffen van een of meer stijgbuizen binnen het reactievat, waarbij de stijgbuizen aan beide uiteinden open zijn en vrij van de bodem van het vat aangebracht 35 zijn met een verticale lengte die beperkt wordt beneden het niveau van de vloeistof in het reactievat, (iii) verschaffen van een of meer gasinvoeren/mondstukken voor het invoeren van lucht of gas die zich binnen het reactievat bevinden om opstijgende bellen binnen de 40 stijgbuizen op te sluiten, - 16 - (iv) binnen het reaktievat verschaffen van een deeltjesvormig bed uit materialen met een soortelijk gewicht dat lager is dan dat van het te behandelen afvalwater, om het reactievat gedeeltelijk te vullen en dat in hoofdzaak 5 drijft ondergedompeld in de vloeistof in het reactievat, (v) mogelijk maken dat microben, die vaste producten kunnen vormen uit de onzuiverheden die aanwezig zijn in het afvalwater, zich hechten aan dit deeltjesvormige bed.The present invention further provides a method for continuously purifying waste water wherein the method comprises: (i) passing the waste water to be treated, optionally in a continuous manner, to a reaction vessel capable of maintaining a suitable liquid level and which one or has more inlets / nozzles for introducing waste water and one or more outlets / nozzles for removing the reaction products, (ii) providing one or more risers within the reaction vessel, the risers being open at both ends and free from the bottom of the vessel are arranged with a vertical length limited below the level of the liquid in the reaction vessel, (iii) providing one or more gas inputs / nozzles for introducing air or gas located within the reaction vessel to cause rising bubbles to be confined within the 40 risers, - 16 - (iv) providing a particulate bed of materials within the reaction vessel n with a specific gravity lower than that of the waste water to be treated, to partially fill the reaction vessel and which floats substantially submerged in the liquid in the reaction vessel, (v) allow microbes, which can form solid products from the impurities present in the waste water adhere to this particulate bed.

10 (vi) inbrengen van gas in de stijgbuis(buizen) door de gasmondstukken om een opwaartse stroming van de vloeistof door de stijgbuizen te vormen op een zodanige wijze dat het drijvende deeltjesvormige bed verstoord wordt en de deeltjes die het bed vormen in verticale 15 lussen binnen de reactor circuleren, (vii) in aanraking brengen van het te behandelen afvalwater met het deeltjesvormige bed waardoor bepaalde van de opgeloste verontreinigingen in het afvalwater omgezet worden in vaste producten, 20 (viii) afscheiden van het deelt jesvormige bed van de vaste reactieproducten door de drijfwerking en verwijderen van het behandelde water uit het reaktievat, desgewenst op continue wijze en (ix) verwijderen van de vaste reactieproducten uit het 25 reactievat en behouden van het deeltjesvormige bed met de daaraan gehechte microbiële film binnen het reactievat, desgewenst op continue wijze.(Vi) introducing gas into the riser (s) through the gas nozzles to form an upward flow of the fluid through the risers in such a way that the floating particulate bed is disturbed and the particles forming the bed in vertical loops circulating within the reactor, (vii) contacting the waste water to be treated with the particulate bed whereby certain of the dissolved impurities in the waste water are converted into solid products, (viii) separating the particulate bed from the solid reaction products by the buoyancy and removal of the treated water from the reaction vessel, optionally in a continuous manner and (ix) removal of the solid reaction products from the reaction vessel and retention of the particulate bed with the microbial film attached thereto within the reaction vessel, optionally in a continuous manner.

De onderhavige uitvinding verschaft eveneens een inrichting die 30 toegepast wordt voor het biologisch behandelen van afvalwater door omzetten van zijn bestanddelen in vaste vormen die gemakkelijk afgescheiden kunnen worden onder sparen van de biologische katalysatoren, waarbij deze inrichting een verticaal langwerpig reactievat omvat dat voorzien is van een of meer invoeren/mondstukken 35 voor het toevoeren van afvalwater, een of meer uitvoeren/mondstukken voor het afvoeren van het behandelde afvalwater, een of meer invoeren/mondstukken voor het invoeren van gas/lucht, een of meer stijgbuizen die aan beide uiteinden open zijn en op afstand van de bodem van het vat aangebracht zijn en een verticale lengte hebben die 4 0 minder is dan het waterniveau in het vat, en een deeltjesvormig bed -- 17 - met een daaraan gehechte microbiële film om de vaste deeltjes die aanwezig zijn in het afvalwater te verwijderen.The present invention also provides a device used for biologically treating waste water by converting its components into solid forms that can be easily separated while saving the biological catalysts, this device comprising a vertically elongated reaction vessel provided with a or more waste water inlet / nozzles 35, one or more outlet / outlet for treated waste water, one or more gas / air inlet / outlet, one or more risers open at both ends and are spaced apart from the bottom of the vessel and have a vertical length that is less than the water level in the vessel, and a particulate bed with a microbial film attached thereto around the solid particles present in remove the waste water.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding 5 wordt door inrichting hierna aangeduid als "omkeer gefluidiseerde lusreactor" (RFLR).In a preferred embodiment of the present invention, device is hereinafter referred to as "reverse fluidized loop reactor" (RFLR).

In een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding omvat de inrichting verder een trechtervormige bodem, een uitvoer/mondstuk 10 voor het verwijderen van uitgezakt materiaal, een deksel met een of meer uitvoeren/mondstukken voor het verwijderen van afvoergassen, een mechanisme om een constant vloeistofniveau in de reactor te handhaven, een pomp voor het rondpompen van de afvoergassen en een of meer schotten voor het verbeteren van de afscheiding van vaste 15 producten uit de vloeistofuitstromen.In an embodiment according to the present invention, the device further comprises a funnel-shaped bottom, an outlet / nozzle 10 for removing sagged material, a cover with one or more outlet / nozzles for removing exhaust gases, a mechanism for maintaining a constant liquid level in the reactor, a pump for circulating the exhaust gases and one or more baffles for improving the separation of solid products from the liquid outflows.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding heeft de uitvinding betrekking op een nieuw reactorsysteem voor het uitvoeren van een klasse van waterbehandelingsreacties die microbiële 20 middelen die dienen als katalysatoren vereist onder verschaffen van beluchting en verwijderen van vaste producten uit de reactie. De uitvinding maakt het behoud van biodragers met een daaraan gehechte biofilm van werkzame microbiële middelen,die in een geroerde en beluchte suspensie gehouden worden mogelijk onder waarborgen van een 25 doeltreffende en continue verwijdering van vaste producten, die producten met kleine afmetingen uit biologische werkwijzen omvatten. Het systeem dat hierna aangeduid wordt als "omkeer gefluidiseerde lusreactor" (RFLR) heeft biodragerdeeltjes met een dichtheid die lager is dan die van de vloeistof (in het bijzonder afvalwater). De 30 reactor bestaat uit een vat of tank met een cilindrische of, indien met dat wenst, andere dwarsdoorsnede. De reactor is voorzien van een of meer "stijgbuizen" die bestaan uit cilindrische buizen die aan beide uiteinden open zijn. De stijgbuislengte is bij voorkeur beperkt tot binnen de vloeistofmengvoorraad van de reactor. 35 Beluchtingsmondstukken zijn onder of in de stijgbuizen aangebracht om lucht te bevatten en toe te voeren en de ingespoten lucht alleen door de stijgbuizen omhoog te laten stijgen. Het opstijgen van de lucht brengt een opwaartse stroming van vloeistof binnen de stijgbuizen en een neerwaartse stroming in de ringvormige ruimte tussen de reactor 40 en de stijgbuis (buizen) op gang. De circulatiesnelheid die op gang - 18 - gebracht wordt door de werking van het opstijgende gas binnen de stijgbuis kan in een wijd gebied ingesteld worden door het kiezen van de beluchtingssnelheid, de diameter van de stijgbuis en de diameter van het reactorvat. De circulatiesnelheid voor de werking van de RFLR 5 wordt zodanig gekozen dat naar beneden meeslepen van de biodragerdeeltjes in het gebied buiten de stijgbuis mogelijk gemaakt wordt. Een circulatiesnelheid kan gekozen worden op elke waarde boven de fluidiseringssnelheid en derhalve bestaat er een breed gebied aan snelheden waar een stabiele werking van het systeem mogelijk is. De 10 te reageren vloeistof kan het reactorvat door opening(en) in de zijkant van het vat binnengaan of kan door de open bovenkant van het vat ingegoten worden. Er is geen noodzaak voor enigerlei speciaal vloeistofverdelingssysteem. Een reactievat is voorzien van een ontkoppelingsgedeelte en een vloeistof uitvoermondstuk onder het 15 niveau van de beluchtingsmondstukken. De afmeting van het ontkoppelingsdeel is zodanig gekozen dat de snelheid van de vloeistofstroom in dit gebied lager is dan de fluidisatiesnelheid van de biodragerdeeltjes. In de praktijk wordt dit in de meeste praktische toepassingen gemakkelijk verkregen door gewoonweg 20 verlengen van het reactievat zonder veranderen van de dwarsdoorsnede onder het beluchtingsmondstukniveau. De bodem van het reactievat kan geschikt schuin aflopen om alle uitgezakte vaste stoffen te verwijderen. In de praktijk zal een sterk hellende conische bodem uitstromen van neergeslagen vaste stoffen mogelijk maken. Het is 25 denkbaar dat het bodemdeel van het vat ontworpen kan worden voor het scheiden door neerslaan van de vaste producten uit de vloeistofuitstroom.In another embodiment of the present invention, the invention relates to a new reactor system for carrying out a class of water treatment reactions that requires microbial agents that serve as catalysts while providing aeration and removal of solid products from the reaction. The invention enables the preservation of biodegraders with an attached biofilm of active microbial agents, which are kept in a stirred and aerated suspension, while ensuring efficient and continuous removal of solid products comprising small-sized products from biological processes. The system hereinafter referred to as "reverse fluidized loop reactor" (RFLR) has bio-carrier particles with a density lower than that of the liquid (in particular waste water). The reactor consists of a vessel or tank with a cylindrical or, if desired, other cross section. The reactor is provided with one or more "risers" that consist of cylindrical tubes that are open at both ends. The riser length is preferably limited to within the liquid mixing stock of the reactor. Aeration nozzles are provided under or in the risers to contain and supply air and to cause the injected air to rise only through the risers. The ascent of the air triggers an upward flow of liquid within the risers and a downward flow in the annular space between the reactor 40 and the riser (s). The circulation speed initiated by the action of the ascending gas within the riser can be adjusted in a wide range by choosing the aeration rate, the diameter of the riser and the diameter of the reactor vessel. The circulation speed for the operation of the RFLR 5 is chosen such that dragging down the bio-carrier particles in the area outside the riser is made possible. A circulation speed can be selected at any value above the fluidization speed and therefore there is a wide range of speeds where stable operation of the system is possible. The liquid to be reacted can enter the reactor vessel through opening (s) in the side of the vessel or can be poured through the open top of the vessel. There is no need for any special liquid distribution system. A reaction vessel is provided with a disconnection portion and a liquid outlet nozzle below the level of the aeration nozzles. The size of the decoupling part is chosen such that the velocity of the fluid flow in this area is lower than the fluidization velocity of the bio-carrier particles. In practice this is easily achieved in most practical applications by simply extending the reaction vessel without changing the cross-section below the aeration nozzle level. The bottom of the reaction vessel can be suitably sloped to remove all settled solids. In practice, a strongly sloping conical bottom will allow outflows of precipitated solids. It is conceivable that the bottom part of the vessel can be designed for separating the solid products from the liquid outflow by precipitation.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding 30 bestaat het mechanisme om een constant vloeistofniveau binnen de reactor te handhaven uit een klep of een verhoogde uitvoerbuis die verhoogd is tot het niveau van de in de reactor aanwezige vloeistof.In yet another embodiment of the present invention, the mechanism for maintaining a constant liquid level within the reactor consists of a valve or an elevated outlet tube that is raised to the level of the liquid present in the reactor.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding worden de invoermondstukken direct onder het onderste open uiteinde 35 van de stijgbuis of binnen het onderuiteinde beëindigd.In yet another embodiment of the present invention, the input nozzles are terminated directly below the lower open end 35 of the riser or within the lower end.

In nog een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding gaat de gas/luchtstroom die uit het mondstuk komt in opwaartse richting.In yet another embodiment of the present invention, the gas / air stream exiting the nozzle goes upward.

- 19 -- 19 -

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is de gas/luchtstroom die uit het mondstuk komt beperkt tot alleen de stijgbuis.In another embodiment of the present invention, the gas / air flow coming from the nozzle is limited to the riser only.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bevat het 5 gas/de lucht tenminste een reagerend bestanddeel.In an embodiment of the present invention, the gas / air contains at least one reacting component.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het reagerende gas gekozen uit de groep die zuurstof en waterstof omvat.In another embodiment of the present invention, the reacting gas is selected from the group comprising oxygen and hydrogen.

1010

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn de microben gekozen uit de groep die sulfide-oxiderende microben, ijzer-oxiderende microben, mangaan-oxiderende microben en sulfaat-reducerende microben omvat.In yet another embodiment of the present invention, the microbes are selected from the group comprising sulfide-oxidizing microbes, iron-oxidizing microbes, manganese-oxidizing microbes, and sulfate-reducing microbes.

1515

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn de microben sulfide-oxiderende bacteriën en bevat het gas zuurstof.In yet another embodiment of the present invention, the microbes are sulfide-oxidizing bacteria and the gas contains oxygen.

20 In nog een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding zijn de microben ijzer-oxiderende bacteriën en bevat het gas zuurstof.In a further embodiment of the present invention, the microbes are iron-oxidizing bacteria and the gas contains oxygen.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding 25 zijn de microben mangaan-oxiderende bacteriën en bevat het gas zuurstof.In yet another embodiment of the present invention, the microbes are manganese-oxidizing bacteria and the gas contains oxygen.

In een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding zijn de microben sulfaat-reducerende bacteriën en bevat het gas waterstof 30 en het vaste product metaalsulfiden.In an embodiment of the present invention, the microbes are sulfate reducing bacteria and the gas contains hydrogen and the solid product is metal sulfides.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bestaat het deeltjesvormige bed uit materialen met een soortelijk gewicht dat lager is dan dat van het te behandelen afvalwater.In another embodiment of the present invention, the particulate bed consists of materials with a specific weight that is lower than that of the waste water to be treated.

3535

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding ligt het soortelijk gewicht van het deeltjesvormige bed tussen 0,90 en 0,99.In yet another embodiment of the present invention, the specific gravity of the particulate bed is between 0.90 and 0.99.

- 20 -- 20 -

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het deelt j es vormige bed gemaakt uit polyethyleen met een lage dichtheid (LDPE).In yet another embodiment of the present invention, the partially shaped bed is made of low density polyethylene (LDPE).

5 In een verdere uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding bestaat de inrichting verder uit een filtermedium.In a further embodiment according to the present invention, the device further consists of a filter medium.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het filtermedium kaolien.In another embodiment of the present invention, the filter medium is kaolin.

1010

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het deeltjesvormige bed vervaardigd uit polyethyleen met lage dichtheid dat kaolien als filtermateriaal bevat.In one embodiment of the present invention, the particulate bed is made of low density polyethylene containing kaolin as a filter material.

15 In een andere uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding is het deeltjesvormige bed vervaardigd uit polyethyleen met lage dichtheid dat kaolien als filtermateriaal bevat.In another embodiment of the present invention, the particulate bed is made from low density polyethylene containing kaolin as a filter material.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding 20 drijft het deeltjesvormige bed ondergedompeld in de vloeistof binnen het vat.In yet another embodiment of the present invention, the particulate bed floats submerged in the liquid within the vessel.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het deeltjesvormige bed vervaardigd uit deeltjes met een afmeting 25 tussen 1 en 10 mm.In yet another embodiment of the present invention, the particulate bed is made of particles with a size between 1 and 10 mm.

In nog een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding drijft het deeltjesvormige bed ondergedompeld in de vloeistof binnen het vat.In another embodiment of the present invention, the particulate bed floats submerged in the liquid within the vessel.

3030

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het drijvende deeltjesvormige bed verdeeld.In yet another embodiment of the present invention, the floating particulate bed is divided.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding worden de 35 deeltjes in verticale lussen binnen de reactor gecirculeerd door het gas/de lucht die uit het mondstuk komt.In an embodiment of the present invention, the particles are circulated in vertical loops within the reactor through the gas / air coming from the nozzle.

In een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt het deelt jesvormige bed gescheiden van de vaste 40 reactieproducten door de stijgwerking.In another embodiment of the present invention, the particulate bed is separated from the solid reaction products by the rise action.

5 - 21 -5 - 21 -

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding laat men de vaste reactieproducten uitzakken en verwijdert men deze van het mondstuk.In yet another embodiment of the present invention, the solid reaction products are allowed to settle and removed from the nozzle.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt de overmaat microben of vaste producten of inerte materialen die zwaarder zijn dan water afgeslagen door uitoefenen van spanning.In yet another embodiment of the present invention, the excess microbes or solid products or inert materials that are heavier than water are repelled by applying stress.

10 In nog een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding is de inrichting verdeeld in een drijvend deeltjesvormig biodragergebied, een ontkoppelingsgebied en een neerslaggebied.In a further embodiment of the present invention, the device is divided into a floating particulate bio-carrier area, a decoupling area, and a precipitation area.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding 15 kan een gedeelte van het behandelde water dat door het bed van de deeltjesvormige drager gegaan is teruggevoerd worden naar het reactievat.In another embodiment of the present invention, a portion of the treated water that has passed through the bed of the particulate support can be returned to the reaction vessel.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bevindt 20 zich een turbulentie vrij gebied onder het bodemniveau van de stijgbuis en onder het niveau waarbij lucht ingebracht wordt aan de onderkant van het reactorvat wat uitzakken mogelijk maakt van de vaste producten uit de zuiveringswerkwijze of van inerte materialen die zwaarder zijn dan water of van de overmaat microbe die gehecht is 25 aan de drager en afgeslagen is door uitoefenen van schuifspanning aan de drager gehechte microbe mogelijk maakt onder gelijktijdig afscheiden van het deeltjesvormige bed door drijven opgewekte flotatie.In an embodiment of the present invention, a turbulence-free area is located below the bottom level of the riser and below the level at which air is introduced at the bottom of the reactor vessel allowing sagging of the solid products from the purification process or of inert materials that be heavier than water or from the excess microbe attached to the support and repulsed by exerting shear stress on the support allows microbe attached while simultaneously separating the particulate bed from float-generated flotation.

30 Door toepassen van de werkwijze en de inrichting volgens deze uitvinding is het mogelijk reacties voor het zuiveren van afvalwater uit te voeren onder toepassen van biologisch versterkte aërobe reacties die leiden tot bereiden of neerslaan van vaste producten. Een goed voorbeeld van een dergelijke reactie is het biologisch 35 partieel oxideren van sulfide tot zwavel. Een ander voorbeeld is de biologische oxidatie van opgelost ijzer in de ferrotoestand tot de ferritoestand dat neerslaat in de vorm van oxiden en hydroxiden. Een verschillend voorbeeld is de reductie van zwaar metaalsulfaat bevattend afvalwater tot sulfideneerslagen om onder toepassen van 40 sulfaatreducerende bacteriën waarin het reducerende middel een - f t i · · - 22 - waterstofbevattend gas is. Dergelijke afvalproduct vaste stoffen kunnen gemakkelijk tezamen met het behandelde water voor een daaropvolgende scheiding uit de inrichting verwijderd worden terwijl de biologische middelen die de reacties katalyseren binnen het 5 reactievat behouden blijven. De werkwijze volgens deze uitvinding maakt het uitvoeren van bovenstaande werkwijzen met hoge reactiesnelheden mogelijk door behouden van de gewenste populatie aan micro-organismen binnen de reactor onder voorkomen van afzetten en verontreiniging door inerte producten.By applying the method and the device according to this invention, it is possible to carry out reactions for purifying waste water using biologically enhanced aerobic reactions that lead to the preparation or precipitation of solid products. A good example of such a reaction is the biological partial oxidation of sulphide to sulfur. Another example is the biological oxidation of dissolved iron in the ferrous state to the ferritic state that precipitates in the form of oxides and hydroxides. A different example is the reduction of heavy metal sulphate-containing waste water to sulphide deposits, using 40 sulphate-reducing bacteria in which the reducing agent is a hydrogen-containing gas. Such waste product solids can easily be removed from the device together with the treated water for subsequent separation while the biological agents that catalyze the reactions are retained within the reaction vessel. The process of this invention allows for the performance of the above processes at high reaction rates by maintaining the desired population of microorganisms within the reactor while preventing deposits and contamination from inert products.

1010

Nauwkeurige beschrijving van de tekeningenAccurate description of the drawings

In fig. 1 wordt het reactievat getoond als 1. Het vat kan gewoonlijk uit een verlengde cilindrische structuur bestaan, maar kan enigerlei andere gewenste vorm aannemen afhankelijk van de 15 geschiktheid. Het vat is in de wand voorzien van een mondstuk 2 voor het invoeren van vloeibare reagerende stoffen die in hoofdzaak bestaan uit te behandelen afvalwater (materiaalstroompij1 A) .In FIG. 1, the reaction vessel is shown as 1. The vessel can usually consist of an elongated cylindrical structure, but can take any other desired form depending on suitability. The vessel is provided in the wall with a nozzle 2 for introducing liquid reacting substances which mainly consist of waste water to be treated (material flow pipe 1 A).

De positie van mondstuk 2 is arbitrair. Het vat (1) is voorzien van een mondstuk (3) voor het verwijderen van gereageerd hebbende 20 vloeistof die in hoofdzaak bestaat uit behandeld afvalwater (materiaalstroompij 1 B) . De positie van mondstuk 3 ligt bij voorkeur in gebied 8 en moet een bepaald mechanisme hebben om een constant vloeistofniveau in vat 1 te handhaven. Een dergelijk mechanisme kan een eenvoudige verhoogde uitvoer zijn met een sifon zoals weergegeven 25 in 12 zijn. Het vat heeft inwendig daarin bevestigd een of meer stijgbuizen 7. Deze zijn buizen die aan beide uiteinden open zijn. De stijgbuis bevindt zich op afstand van de bodem van het vat af en wordt begrensd tot het vloeistofniveau in het vat. De stijgbuis is eveneens bij voorkeur beperkt tot het gebied tot ruim boven de 30 onderkant van het vat om een gebied 11 en gebied 8 te vormen. Het vat is voorzien van een ander mondstuk, 4, voor het invoeren van gas of lucht (materiaalstroompij1 C). Dit mondstuk loopt door binnen het vat om te eindigen in een positie binnen of direct onder het onderste open uiteinde van de stijgbuis 7. Het vat kan bij voorkeur voorzien 35 zijn van een conische bodem, 10, voor het verzamelen van uitgezakte vaste stoffen. Een ander mondstuk 5 dat opnieuw eventueel aangebracht is, bevindt zich aan de bodem van het vat voor het verwijderen van uitgezakte vaste stoffen (materiaalstroompijl D) . Het vat kan eventueel voorzien worden van een deksel en een mondstuk 6 voor het 40 geleiden van afvoergassen (materiaalstroompij1 E). Deze gassen kunnen - 23 - rondgeleid worden (materiaalstroompij1 G) door middel van pomp 14 naar mondstuk 4. Het vat wordt gevuld met biodragerdeeltjes die een afmeting hebben van 0,1 tot 10 mm en die vervaardigd zijn uit materiaal dat drijft in de vloeistof die in het vat aanwezig is.The position of nozzle 2 is arbitrary. The vessel (1) is provided with a nozzle (3) for the removal of reacted liquid which mainly consists of treated waste water (material flow pipe 1 B). The position of nozzle 3 is preferably in region 8 and must have a certain mechanism to maintain a constant liquid level in vessel 1. Such a mechanism can be a simple raised output with a trap as shown in 12 in 12. The vessel has internally mounted therein one or more riser tubes 7. These are tubes that are open at both ends. The riser is spaced from the bottom of the vessel and is limited to the liquid level in the vessel. The riser is also preferably limited to the area well above the bottom of the vessel to form an area 11 and area 8. The vessel is provided with a different nozzle, 4, for introducing gas or air (material flow pipe 1 C). This nozzle extends within the vessel to terminate in a position inside or directly below the lower open end of the riser 7. The vessel may preferably be provided with a conical bottom, 10, for collecting settled solids. Another nozzle 5, which may be re-fitted, is located at the bottom of the vessel for removing settled solids (material flow arrow D). The vessel can optionally be provided with a lid and a nozzle 6 for guiding exhaust gases (material flow pipe E). These gases can be circulated (material flow pipe 1 G) by means of pump 14 to nozzle 4. The vessel is filled with bio-carrier particles which have a size of 0.1 to 10 mm and which are made of material that floats in the liquid that is present in the vessel.

5 Zodoende vormen de deeltjes een drijvend bed 9.The particles thus form a floating bed.

Fig. 2 beschrijft diverse stromingsrichtingen binnen de reactor tijdens de werking. Bij het doorleiden van gas in het vat door mondstuk 4 stijgt het gas als bellen door stijgbuis 7 omhoog, om uit de vloeistof en door 6 uit het vat te ontsnappen. Het opstijgen van 10 de bellen brengt een circulatiestroom in de vloeistof die aanwezig is in het vat op gang in de richtingen zoals weergegeven zijn met pijlen F. De snelheid van de vloeistofstroom hangt af van de snelheid van de gassen en de relatieve dwarsdoorsneden van de stijgbuis en het vat. In de inrichting volgens de uitvinding heeft de vloeistofstroom een 15 voldoende snelheid om het bed van biodragerdeelt jes mee te nemen dat daarna uitzet om tot onder het niveau van de stijgbuis te geraken. Wanneer dit zich bevindt onder het niveau van de stijgbuis bevindt verandert de vloeistofsnelheid van richting en wordt naar boven gericht tezamen met de gasstroom door de stijgbuis. Als resultaat 20 veranderen de biodragerdeeltjes eveneens van richting in gebied 11, wat het ontkoppelingsgebied wordt genoemd, en vormt een circulerend bed door opwaarts bewegen door de stijgbuis. Het vat strekt zich uit tot onder gebied 11 om gebied 8 te vormen waar product vaste stoffen neerslaan. Indien vereist kunnen schotten zoals weergegeven is als 13 25 aangebracht zijn om afscheiden van de product vaste stoffen van de vloeistofuitstroom te verbeteren.FIG. 2 describes various flow directions within the reactor during operation. When gas is passed through the nozzle 4 through the nozzle 4, the gas rises as bubbles through riser pipe 7, to escape from the liquid and through 6 from the vessel. The ascent of the bubbles triggers a circulation flow in the liquid present in the vessel in the directions as shown by arrows F. The speed of the liquid flow depends on the speed of the gases and the relative cross-sections of the riser and the barrel. In the device according to the invention, the liquid flow has a sufficient speed to carry the bed of bio-carrier particles which then expands to get below the level of the riser. When it is below the level of the riser, the fluid velocity changes direction and is directed upwards together with the gas flow through the riser. As a result, the bio-carrier particles also change direction in region 11, which is called the decoupling region, and form a circulating bed by moving up through the riser. The vessel extends below area 11 to form area 8 where product solids precipitate. If required, baffles as shown when 13 may be provided to improve separation of the product solids from the liquid outflow.

De uitvinding wordt verder in de volgende voorbeelden beschreven die gegeven worden bij wijze van verduidelijking en derhalve niet beschouwd moeten worden als enigerlei beperking van de 30 uitvinding.The invention is further described in the following examples, which are given by way of explanation and, therefore, should not be construed as limiting the invention in any way.

Voorbeeld 1Example 1

Biokatalysatoren, gewoonlijk levensvatbare micro-organismen, worden als biofilm op de biodragerdeeltjes die lichter zijn dan water 35 vastgehouden. De groei van de biofilm wordt op natuurlijke wijze verkregen door gedurende een bepaalde tijdsduur in de reactor behouden van de biodragerdeeltjes met een suspensie van de vereiste organismen en onder verschaffen van de juiste omstandigheden voor groei daarvan. In een andere uitvoering van deze uitvinding kunnen 40 biodragers waarop de biofilm reeds gekweekt is ingebracht worden in - 24 - het reactorvat. De cruciale eigenschap van de biodragerdeeltjes is dat het soortelijk gewicht lager is dan dat van de vloeistof in het reactorvat, wat de vorming van een drijvend bed van deeltjes veroorzaakt. Enigerlei roering van het bed zal veroorzaken dat 5 verontreinigde deeltjes die zwaarder zijn dan de vloeistof ontkoppeld worden van het bed en neerslaan op de bodem van het vat. Het inbrengen van. gas in het vat op zodanige wijze dat stijgende gasbellen tot binnen de stijgbuis beperkt worden, leidt tot een circulatiestroom van vloeistof in een opwaartse richting binnen de 10 stijgbuis en een benedenwaartse richting buiten de stijgbuis. Deze circulerende beweging is het gevolge van een hydrostatisch drukverschil tussen de binnen en buitenzijde van de stijgbuis als gevolg van het inleiden van gas. De rondgaande beweging sleept, wanneer deze voldoende sterk is, het drijvende biodragerbed met zich 15 mee. Dit maakt een goed mengen van beddeeltjes met gasbellen en de vloeistofstroom mogelijk. Het maakt eveneens het loskoppelen van de inerte deeltjes of vaste deeltjes die aanwezig zijn in de vloeistof of gevormd worden als een resultaat van de reactie mogelijk. In praktisch alle voorziene toepassingen zijn de vaste deeltjes zwaarder 20 dan de vloeistof binnen de reactor en hebben derhalve de neiging uit te zakken terwijl de biodragerdeeltjes de neiging hebben om te drijven. De biodragers zelf in geroerde toestand zijnde, worden constant afgeschaafd door kontakt tussen elkaar en dit is het mechanisme voor het voorkomen van de groei van de biofilm in een 25 zodanige mate dat deze de massaoverdracht van de reagerende stoffen naar de binnenzijde van de biofilm of producten naar de buitenzijde van de biofilm vertraagt. Het constant roeren is eveneens behulpzaam bij het verwijderen van vaste producten van de biofilm. De reactor kan voorzien zijn van invoer en uitvoermondstukken voor het continu 30 in- en uitvoeren van vloeistof evenals voor het afvoeren van enigerlei uitgezakte vaste stoffen. Derhalve is de uitvinding in staat te voldoen aan het hier ingestelde doel.Biocatalysts, usually viable microorganisms, are retained as biofilm on the bio-carrier particles that are lighter than water. The growth of the biofilm is obtained naturally by maintaining the bio-carrier particles in the reactor for a certain period of time with a suspension of the required organisms and providing the correct conditions for their growth. In another embodiment of this invention, 40 biodegraders on which the biofilm has already been grown can be introduced into the reactor vessel. The crucial characteristic of the bio-carrier particles is that the specific gravity is lower than that of the liquid in the reactor vessel, which causes the formation of a floating bed of particles. Any stirring of the bed will cause contaminated particles heavier than the liquid to be disconnected from the bed and settle on the bottom of the vessel. Inserting. gas in the vessel in such a way that rising gas bubbles are limited to within the riser, leads to a circulation flow of liquid in an upward direction within the riser and a downward direction outside the riser. This circulating movement is the result of a hydrostatic pressure difference between the inside and outside of the riser tube as a result of the introduction of gas. The circular movement, when sufficiently strong, drags the floating bio-carrier bed with it. This allows good mixing of bed particles with gas bubbles and the liquid flow. It also allows the separation of the inert particles or solid particles that are present in the liquid or are formed as a result of the reaction. In practically all anticipated applications, the solid particles are heavier than the liquid within the reactor and therefore tend to sag while the bio-carrier particles tend to float. The biodegraders themselves being in a stirred state are constantly abraded by contact between each other and this is the mechanism for preventing the growth of the biofilm to such an extent that it allows the mass transfer of the reactants to the inside of the biofilm or products. to the outside of the biofilm. Constant stirring is also helpful in removing solid products from the biofilm. The reactor can be provided with input and output nozzles for the continuous introduction and output of liquid as well as for the discharge of any sagged solids. The invention is therefore capable of satisfying the purpose set here.

Een omkeer gefluidiseerde lusreactor (RFLR) met de onderstaande 35 afmetingen werd opgesteld en het gedrag voor de biologische oxidatie van een sulfidebevattend afvalwater om zwavel neer te slaan, werd onderzocht.A reversed fluidized loop reactor (RFLR) of the following dimensions was set up and the behavior for the biological oxidation of a sulfide-containing waste water to precipitate sulfur was investigated.

Het afvalwater had de onderstaande samenstelling. De 40 stroomsnelheid naar de reactor werd vastgesteld op diverse niveaus om - 25 - een van tevoren bepaalde sulfidebelastingsnelheid gedefinieerd als gram sulfide per dag die toegevoerd werd aan een reactor van 1 liter te bepalen. Men liet de stroomsnelheid toenemen toen een gelijkmatige doeltreffendheid van de sulfideomzetting verkregen was. Het doel van 5 de proef was het bepalen van de maximale sulfidebelastingsnelheid die men in de werkwijze kan verkrijgen.The waste water had the following composition. The 40 flow rate to the reactor was determined at various levels to determine a predetermined sulfide loading rate defined as grams of sulfide per day that was supplied to a 1 liter reactor. The flow rate was increased when uniform sulfide conversion efficiency was achieved. The purpose of the test was to determine the maximum sulfide loading speed that can be obtained in the process.

Stof conc. mg/1Substance conc. mg / l

Natriumsulfide (zuiver) 584,1 10 Natriumbicarbonaat 67,01Sodium sulfide (pure) 584.1 Sodium bicarbonate 67.01

Dikaliumwaterstoffosfaat 92,3Dipotassium hydrogen phosphate 92.3

Kaliumdiwaterstoffosfaat 92,3Potassium dihydrogen phosphate 92.3

Magnesiumsulfaat, 7 H20 18,4Magnesium sulfate, 7 H 2 O 18.4

Ingestelde pH van de media voor 15 de proefneming zonder actieve pH controle van de reactor 7,5Adjusted pH of the media for the test without active pH control of the reactor 7.5

SporenelementenoplossingTrace element solution

De reactorspecificati.es worden hieronder gegeven 20 1. Vloeistofvolume in de reactor: 550 ml 2. Diameter: 50 mm 3. Hoogte van de vloeistofniveau in de reactor: 480 ram 4. Stijgbuisdiameter: ID 156 mm, OD 25 mm 5. Stijgbuislengte: 460 mm 25 6. Volume van de biodragerdeeltjes in statische toestand: 125 ml 7. Statische bedlengte bij beëindigen (deze bedlengte is niet gekoppeld aan het massavolume daar de bedlengte binnen de stijgbuis niet dezelfde zal zijn als in de ringvormige 30 ruimte. Deze bedlengte geeft echter een betere schatting van het actieve reactorvolume onder aanname dat de statische bedlengte een maximum van 50% van het totale volume van de reactor kan zijn): 150 mm 8. Gemiddelde afmeting van de biodragerdeeltjes: 2 mm 35 9. Luchtstroomsnelheid voor het opwekken van de lusstromingThe reactor specifications are given below 1. Liquid volume in the reactor: 550 ml 2. Diameter: 50 mm 3. Height of the liquid level in the reactor: 480 ram 4. riser diameter: ID 156 mm, OD 25 mm 5. riser length: 460 mm 25 6. Volume of the bio-carrier particles in the static state: 125 ml 7. Static bed length at termination (this bed length is not linked to the mass volume as the bed length within the riser will not be the same as in the annular space. however, a better estimate of the active reactor volume on the assumption that the static bed length can be a maximum of 50% of the total volume of the reactor): 150 mm 8. Average size of the bio-carrier particles: 2 mm 9. Air flow rate for generating the loop flow

De specificaties van de biodragerdeeltjes worden hieronder gegeven: 1. Materiaal: LDPE met 25 gew.% kaolien vulmiddel 40 2. Dichtheid van de deeltjes 990 g/ml (0,990 g/ml bew. ) - 26 - 3. Bereid door extrusie in lange strengen en op afmeting fijngehaktThe specifications of the bio-carrier particles are given below: 1. Material: LDPE with 25% by weight kaolin filler 40 2. Density of the particles 990 g / ml (0.990 g / ml edit) - 26 - 3. Prepared by extrusion in long strands and chopped to size

Tijdens de werking werden de deeltjes gefluidiseerd en als 5 gevolg van het insproeien van gas in de luscirculatie gehouden. Deze reactor maakt een verhoogde oxidering mogelijk wanneer dit nodig is. Het werkingsregime wordt niet beperkt door de noodzaak overslepen van deeltjes te voorkomen.During operation, the particles were fluidized and kept in the loop circulation as a result of gas injection. This reactor allows for increased oxidation when required. The operating regime is not limited by the need to prevent particle dragging.

Het controlesysteem handhaaft de redoxpotentiaal door 10 controleren van de toevoerpomp. Wanneer de redoxpotentiaal te laag is wordt de toevoerpomp gestopt. De redoxelektrode bevindt zich op een zodanige plaats dat deze beschermd wordt tegen beluchtingsbellen die fluctuerende aflezingen veroorzaken. Een pH controlesysteem werd toegepast voor het automatisch regelen van de pH binnen de reactor 15 die toeneemt als gevolg van de omzetting van sulfide in zwavel tijdens bepaalde onderzoeken. De pH elektrode werd aangebracht direct binnen de reactor.The control system maintains the redox potential by checking the supply pump. If the redox potential is too low, the supply pump is stopped. The redox electrode is in such a place that it is protected against aeration bubbles that cause fluctuating readings. A pH control system was used to automatically control the pH within the reactor 15 which increases due to the conversion of sulfide to sulfur during certain studies. The pH electrode was applied directly within the reactor.

RFLR vertoont het volgende gedrag: 20 1. Een sulfidebelasting hoger dan 20 kg/m3/d zelfs bij reactor pH > 9,5 2. De doeltreffendheid bij het verwijderen van sulfide was groter dan 99% 3. Zwavelopbrengst: kan hoger zijn dan 80% maar moet in een 25 groter systeem geverifieerd worden 4. Werkingsstabiliteit - hydrodynamische stabiliteit - zeer goed 5. Werkingsstabiliteit - werkwijzestabiliteit, kan gecontroleerd worden onder toepassen van redox 30 6. Opstarten van het systeem - gemakkelijk 7. Produkt-zwavel: gemakkelijk uit het systeem verwijderdRFLR exhibits the following behavior: 1. A sulphide load higher than 20 kg / m3 / d even at reactor pH> 9.5 2. The efficiency in removing sulphide was greater than 99% 3. Sulfur yield: may be higher than 80 % but must be verified in a larger system 4. Operating stability - hydrodynamic stability - very good 5. Operating stability - process stability, can be checked using redox 30 6. Starting up the system - easy 7. Product sulfur: easy from it system removed

Dit voorbeeld toont het verbeterde gedrag van de werkwijze vanwege de hoge sulfidebelastingssnelheid en een doeltreffendheid van 35 de sulfideomzettings. De vakman zal opmerken dat sulfidebelastingssnelheid met hoge omzetting hoger dan 5 kg/m3/d als gebruikelijke praktijk niet praktisch is. Dit voorbeeld toont het bereiken van de doelstellingen van het reactorsysteem.This example shows the improved behavior of the process due to the high sulfide loading speed and the efficiency of the sulfide conversions. Those skilled in the art will note that high conversion sulfide loading rate higher than 5 kg / m3 / d is not practical as usual practice. This example shows the achievement of the objectives of the reactor system.

- 27 -- 27 -

De onderhavige uitvinding heeft de volgende voordelen boven andere systemen: 1. Een breed gebied aan werkingsomstandigheden waaronder biodragerdeeltjes binnen het reactorvat behouden blijven 5 2. Een goed gedefinieerd stromingspatroon binnen het reactorvat dat schaalvergroting en vervaardigen om geschikt te zijn voor diverse toepassingen mogelijk maakt 3. Doeltreffend verwijderen van alle vaste reactieproducten uit de reactor en terugwinnen van de vaste stoffen wanneer 10 dez waarde hebben.The present invention has the following advantages over other systems: 1. A wide range of operating conditions under which bio-carrier particles are retained within the reactor vessel 2. A well-defined flow pattern within the reactor vessel that allows scaling and manufacturing to be suitable for various applications 3. Effectively removing all solid reaction products from the reactor and recovering the solids when they have a value of 10.

4. Geen behoefte aan een speciaal ontworpen vloeistofverdelingssysteem voor het mogelijk maken van een gelijkmatige fluidisering.4. No need for a specially designed fluid distribution system to enable even fluidization.

5. De beluchtingsintensiteit en de zuurstofinvoer kunnen 15 verhoogd worden zonder beperkingen door de hydrodynamica van de reactor.5. The aeration intensity and the oxygen input can be increased without limitations due to the hydrodynamics of the reactor.

6. Er is geen uitwendige pomplus nodig.6. No external pump plus is required.

7. Een hoge energie-efficiëntie in vergelijking met gefluidiseerde bedreactoren.7. High energy efficiency compared to fluidized bed reactors.

20 8. De biodragermaterialen en afmetingen kunnen gekozen worden uit een breed gebied van drijvende materialen zonder door de hydrodynamica van de reactor opgelegde beperkingen 9. Een grotere tolerantie voor niet gelijkmatigheid in deeltjesafmeting van de biodragerdeeltjes 25 10. Zuiveren van water tot een aanvaardbare kwaliteit op een continue basis.8. The bio-carrier materials and dimensions can be selected from a wide range of floating materials without limitations imposed by the hydrodynamics of the reactor 9. A greater tolerance for non-uniformity in particle size of the bio-carrier particles 25 10. Purification of water to an acceptable quality on a continuous basis.

Claims

A method for biologically treating waste water by converting its components into solid forms that can be easily separated using biologically acceptable catalysts, the method comprising: (a) passing the waste water to be treated to a reaction vessel with a or more inlets / nozzles for waste water inflow, one or more outlets / nozzles for removing the purified water, one or more risers, one or more inlets / nozzles for entering gas / air to cause bubbles to rise within the riser, and a particulate bed to which a microbial film has attached; (b) contacting the waste water to be treated with the particulate bed comprising the microbes to convert any of the components of the waste water into solid products; (c) introducing gas / air into the riser through the gas nozzles to form an upward flow of the fluid through the risers; (D) separating the particulate bed from the solid product by buoyancy; removing the treated water from the vessel, optionally in a continuous manner, and (e) removing the particulate solid product from the bottom of the reaction vessel, optionally in a continuous manner. 25

The method of claim 1 wherein the gas / air comprises at least one reacting component.

3. A method according to claim 1 wherein the reacting components are selected from the group comprising oxygen and hydrogen.

4. Method as claimed in claim 1, wherein the risers are constructed such that they are open at both ends and are fixed at a distance from the bottom of the vessel and have a vertical length which is limited to below the level of the liquid in the reaction vessel . - 29 -

The method of claim 1 wherein a mechanism is provided to maintain a constant liquid level within the reactor.

The method of claim 1 wherein the mechanism for maintaining a constant fluid level consists of a valve or an elevated outlet tube that extends to the level of the fluid present in the reactor.

The method of claim 1 wherein the gas is mixed with a portion of a vent gas that emerges from the top of the reaction vessel and circulates to the gas nozzles.

8. Method according to claim 1, wherein a part of the treated water that has passed through the bed of the particulate support can be returned to the reaction vessel.

9. Method according to claim 1, wherein a turbulence-free zone is located below the bottom level of the riser and below the level where air is introduced to the bottom of the reactor vessel, and which deposits the solid products from the purification process or inert materials that are heavier then water or the excess microbes attached to the support that are shed by exerting shear stress on the support microbe attached to the support becomes possible while simultaneously separating the particulate bed by buoyancy-generated flotation.

10. The method of claim 1, wherein the solid products of the purification process or the inert materials heavier than water or the excess microbes attached to the particulate bed is shed by exerting shear stress.

11. The method of claim 1 wherein the microbes are selected from the group comprising sulfide-oxidizing bacteria, iron-oxidizing bacteria, manganese-oxidizing bacteria, and sulfate-reducing bacteria.

The method of claim 1 wherein the microbes are sulfide-40 oxidizing bacteria and the gas comprises oxygen. -sols. The method of claim 1 wherein the microbes are iron-oxidizing bacteria and said gas comprises oxygen.

The method of claim 1 wherein the microbes are manganese-oxidizing bacteria and the gas comprises oxygen.

15. The method of claim 1 wherein the microbes are sulfate reducing bacteria and the gas contains hydrogen and the solid product 10 metal sulfides.

The method of claim 1 wherein the particulate bed has a specific gravity lower than that of the waste water to be treated. 15

The method of claim 1 wherein the particulate bed has a specific gravity between 0.90 and 0.99.

18. Method according to claim 1, wherein the particulate bed is made up of low density polyethylene (LDPE).

The method of claim 1 wherein the particulate bed contains filter material.

The method of claim 1 wherein the filter material is kaolin.

21. Method according to claim 1, wherein the particulate bed is made up of low density polyethylene containing kaolin as a filter material.

The method of claim 1 wherein the particulate bed is formed from particles with a size between 1 mm and 10 mm.

The method of claim 1, wherein the ascent of air initiates an upward flow of the liquid within the risers and a downward flow in the annular space between the inner wall of the reactor and the riser (s). - 31 -

24. The method of claim 1 wherein the speed of circulation generated by the action of the ascending gas within the riser (s) is adjusted by adjusting the aeration rate, the diameter of the riser, and the inner diameter of the reactor vessel.

The method of claim 1 wherein the circulation rate is greater than the fluidization rate.

The method of claim 1 wherein the fluidization rate is defined as the force applied to the bio-carrier particle to make the upward drag force equal and opposite to the floating weight of the particle.

The method of claim 1 wherein the waste water can be poured out by opening the lid on top of the vessel.

28. A method for the continuous purification of waste water wherein the method comprises: (i) passing, optionally in a continuous manner, the waste water to be treated to a reaction vessel capable of maintaining a suitable level of liquid and introducing one or more / has nozzles for the inflow of waste water and one or more outlets / has nozzles for removing the reaction products, (ii) providing one or more risers within the reaction vessel, the risers being open at both ends, and arranged remotely of the bottom 30 of the vessel and have a vertical length that is limited to below the level of the liquid in the reaction vessel, (iii) providing one or more gas inlets / nozzles for the introduction of air or gas that are within 35 the reaction vessel to limit rising bubbles within the risers, (iv) providing a particulate bed formed from material with a specific weight that is lower than the waste water to be treated within the reaction vessel 40 to partially fill and drive the reaction vessel while it is substantially immersed in the liquid in the reaction vessel, (v) allowing microbes to adhere to the particulate bed which can form solid products from the impurities present in the waste water, (vi) introducing gas into the riser (s) through the gas nozzles to form an upward flow of the liquid through the risers in such a way that it floats particulate bed is disrupted and the particles forming the bed circulate within the reactor in vertical loops, (vii) contacting the waste water to be treated with the particulate bed whereby certain contaminants dissolved in the waste water are converted into solid products, ( viii) separating the particulate bed from the solid reaction products by floatation and removal of treated water from the reaction vessel, optionally in a continuous manner, (ix) removal of the solid reaction products, optionally in a continuous manner, keeping the particulate bed with the microbial film adhered thereto from the reaction vessel and within the reaction vessel.

29. Device used for biologically treating waste water by converting its components into solid forms that can be easily separated using sustainable biological catalysts, the device comprising a vertically elongated reaction vessel provided with one or more inlets / waste water supply nozzles, one or more outlets / treated waste water outlets, one or more inlets / gas / air inlets, one or more risers open at both ends and remote from the bottom of the vessel are attached, and have a vertical length that is less than the level of the water in the vessel and a particle-shaped bed to which a microbial film is attached, to remove the solid particles present in the waste water . - 33 -

The device of claim 29 wherein the device is referred to as "reverse fluidized loop reactor" (RFLR).

Device as claimed in claim 29, wherein the device further comprises a funnel-shaped bottom, an outlet / nozzle for removing settled material, a lid with one or more outlet / nozzles for removing exhaust gases, a mechanism for maintaining a constant liquid level in the reactor, a pump for circulating the exhaust gases and one or more baffles for improving the separation of solid products from the liquid outflows.

32. Device as claimed in claim 29, wherein the mechanism for maintaining a constant liquid level within the reactor consists of a valve or an elevated outlet tube that is raised to the level of the liquid present in the reactor.

An apparatus according to claim 29, wherein the inserts / nozzles end either directly below the open lower end 20 of the riser or within the lower portion of the riser%.

The apparatus of claim 29 wherein the gas / air stream emerging from the nozzle travels in an upward direction. 25

The device of claim 29 wherein the gas / air flow coming from the nozzle is limited to the riser only.

The device of claim 29 wherein the gas / air 30 comprises at least one reacting component.

The device of claim 29 wherein the reacting gas is selected from the group comprising oxygen and hydrogen.

The device of claim 29 wherein the microbes are selected from the group comprising sulfide-oxidizing microbes, iron-oxidizing microbes, manganese-oxidizing microbes, and sulfate-reducing microbes. - 34 -

The method of claim 29 wherein the microbes are sulfide-oxidizing bacteria and the gas contains oxygen.

The method of claim 29 wherein the microbes are iron-oxidizing bacteria and the gas comprises oxygen.

The method of claim 29 wherein the microbes are manganese-oxidizing bacteria and the gas comprises oxygen.

The method of claim 29 wherein the microbes are sulfate reducing bacteria and the gas contains hydrogen and the solid product metal sulfides.

43. Device as claimed in claim 29, wherein the particulate bed consists of materials with a specific weight that is lower than that of the waste water to be treated.

The method of claim 29, wherein the particulate bed has a specific gravity between 0.9 and 0.99. 20

The method of claim 29 wherein the particulate bed consists of low density polyethylene (LDPE).

46. The method of claim 29 wherein the particulate bed contains filter material.

The method of claim 29 wherein the filter material is kaolin.

The method of claim 29 wherein the particulate bed consists of low density polyethylene containing kaolin as a filter material.

49. A method according to claim 29, wherein the particulate bed consists of particles with a size between 1 and 10 mm.

The apparatus of claim 29 wherein the particulate bed, immersed in the liquid, floats within the vessel. - 35 -

The device of claim 29, wherein the floating particulate bed is divided.

52. Device as claimed in claim 29, wherein particles in 5 vertical loops circulate within the reactor through the gas / air coming from the nozzle.

The apparatus of claim 29 wherein the particulate bed is separated from the solid reaction products by float.

The device of claim 29 wherein the solid reaction products are allowed to settle and remove from the nozzle.

The device of claim 29 wherein the excess microbes or solid products or inert materials heavier than water is repelled by the application of force.

The device of claim 29 wherein the device 20 is divided into a floating bio-carrier particle zone, a decoupling zone, and a settling zone.

57. Device as claimed in claim 29, wherein the gas is mixed with a part of the exhaust gas that comes out of the top of the reaction vessel and is returned to the gas nozzles.

The apparatus of claim 29, wherein a portion of the treated water that has passed through the bed of the particulate support can be returned to the reaction vessel. 30

59. Device as claimed in claim 29, wherein a turbulence-free area is located below the bottom level of the riser and below the level where air is introduced at the bottom of the reactor vessel and allows deposition of the solid products of the purification process or inert materials that are heavier then water or the excess microbes attached to the support shed by exerting the shear stress on the support attached to the microbes while simultaneously separating the particulate bed by buoyancy generated.