NL2002336C2 - Inrichting en werkwijze voor het zuiveren van water, en gebruik van biogas. - Google Patents

Description

Inrichting en werkwijze voor het zuiveren van water, en gebruik van biogas.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting en op een werkwijze voor het zuiveren van water. De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van 5 biogas.

Het zuiveren van verontreinigd water wordt op grote schaal toegepast, terwijl de vraag naar gezuiverd water toeneemt en de mate van verontreiniging van het te zuiveren water eveneens is toegenomen. Het gezuiverde water kan voor hoogwaardige toepassingen 10 worden gebruikt, in het bijzonder voor productieprocessen of voor verdere zuivering voor irrigatie of consumptie.

Een belangrijk proces in de waterzuivering is een anaërobe behandeling, waarbij het verontreinigde water in contact wordt gebracht met actieve biomassa. De actieve 15 biomassa zet organische verontreinigingen via verschillende tussenstappen om in biogas, waarvan het belangrijkste bestanddeel methaan is. Andere producten die kunnen ontstaan zijn onder anderen waterstofgas, koolstofdioxide en waterstofsulfide. Voor de verschillende stappen in de omzetting zijn veelal verschillende soorten micro-organismen verantwoordelijk. Bij het op deze wijze zuiveren van water, dient het te 20 zuiveren water vooraf geconditioneerd tc worden, waarbij bijvoorbeeld dc concentratie van verontreinigingen, temperatuur en de zuurgraad (pH) van het water worden afgestemd op de gebruikte typen micro-organismen. Voor de meeste organismen houdt dit in dat potentieel giftige stoffen tot een voor de biomassa tolerabele concentratie moet worden teruggebracht, en dat de pH moet worden geneutraliseerd omdat de biomassa 25 slecht functioneert in te zure of te basische oplossingen.

De reactiestappen in het anaërobe degradatieproces van organisch materiaal wordt onderverdeeld in hydrolyse, verzuring, acetogenese en methanogenese. Elke stap wordt normaliter uitgevoerd door verschillende bacteriën; de in het proces gebruikte biomassa is dus een mengsel van verschillende soorten bacteriën. Bij de hydrolyse worden 30 polymeren zoals polysacchariden en eiwitten afgebroken tot kleinere moleculen. Deze kleinere moleculen worden vervolgens in de verzuring geoxideerd tot vetzuren, waterstofgas en carbonaat. Langere vetzuren en suikers worden in de acetogenese omgezet in azijnzuur, waarbij eveneens waterstofgas en carbonaat ontstaat. In methanogenese wordt waterstofgas, dat bij de diverse reacties ontstaat, in reactie met 2 carbonaat omgezet in methaangas. In een tweede methanogenese-reactie wordt methaan gemaakt uit azijnzuur. Het aldus geproduceerde biogas bestaat in hoofdzaak uit methaan, waarbij kleine hoeveelheden waterstofgas en koolstofdioxide aanwezig kunnen zijn.

5

Bekende inrichtingen voor het door biomassa anaëroob zuiveren van water omvatten doorgaans een conditioneringstank voor het conditioneren van verontreinigd water, een met de conditioneringstank verbonden reactor voor het door biomassa zuiveren van geconditioneerd verontreinigd water, waarbij de reactor is ingericht voor het door 10 biomassa zuiveren van verontreinigd water onder productie van biogas, schcidingsmiddclcn voor het onderling scheiden van biomassa, door de biomassa verkregen biogas en ten minste gedeeltelijk gezuiverd water, ten minste één gasafvoer voor het uit de reactor afvoeren van biogas, ten minste één waterafvoer voor het uit de reactor afvoeren van ten minste gedeeltelijk gezuiverd water.

15

Een nadeel van dergelijke bekende inrichtingen is dat de inrichting slechts beperkt voorziet in middelen voor het doelmatig conditioneren van te zuiveren water alvorens het te zuiveren water naar de reactor wordt gevoerd. Bijvoorbeeld voor de zuurgraad worden aan het te conditioneren water zuren of basen toegevoegd, afhankelijk van de 20 pH van het aangevoerde water cn de pH tolerantie van dc gebruikte soorten biomassa. Als gevolg van dergelijke maatregelen dienen additionele maatregelen te worden genomen om het te zuiveren water geschikt te maken cn/of te houden voor het doelmatig door biomassa zuiveren van water; bijvoorbeeld het toevoegen van zuren of basen kan weer leiden tot een verhoogde concentratie van bepaalde bestanddelen in het 25 gezuiverde water, die in een later stadium voor sommige toepassingen met een extra behandelingsstap dienen te worden verwijderd. De inrichting en de werkwijze voor het zuiveren van water is hierdoor in veel gevallen relatief complex,tijdrovend en duur.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting alsmede 30 een werkwijze voor het op een meer doelmatige wijze zuiveren van water dan volgens de stand der techniek.

De uitvinding verschaft daartoe een inrichting voor het anaëroob zuiveren van water, omvattende: een conditioneringstank voor het conditioneren van verontreinigd water, 3 een met de conditioneringstank verbonden reactor voor het door biomassa zuiveren van geconditioneerd verontreinigd water, waarbij de reactor is ingericht voor het door biomassa zuiveren van verontreinigd water onder productie van biogas, scheidingsmiddelen voor het onderling scheiden van biomassa, door de biomassa 5 verkregen biogas en ten minste gedeeltelijk gezuiverd water, ten minste één gasafvoer voor het uit de reactor afvoeren van biogas, en ten minste één waterafvoer voor het uil de reactor afvoeren van ten minste gedeeltelijk gezuiverd water, waarbij de reactor ten minste een terugvoer omvat voor het tot in de conditioneringstank terugvoeren van ten minste gedeeltelijk gezuiverd water. Door ten minste gedeeltelijk gezuiverd water terug 10 te voeren naar de conditioneringstank kan dit gebruikt worden voor het conditioneren van verontreinigd te zuiveren water. Hiermee wordt een eenvoudige inrichting verschaft, doordat op eenvoudige wijze ten minste gedeeltelijk gezuiverd water door een terugvoer naar de conditioneringstank wordt teruggevoerd. Tevens kan door deze maatregelen op goedkopere wijze water worden gezuiverd dan volgens de stand der 15 techniek, doordat geen gezuiverd water van hogere kwaliteit hoeft te worden gebruikt voor het conditioneren van te zuiveren water. In het bijzonder wordt ten minste gedeeltelijk gezuiverd water naar de conditioneringstank teruggevoerd waarbij de zuiveringsgraad (hoeveelheid ongewenste verontreinigingen per volume) in de orde van 80% - 95% van de gewenste zuiveringsgraad is. Tevens is het gewenst dat de inrichting 20 middelen omvat voor het mengen van zich in de conditioneringstank bevindend water, zoals een pomp en dergelijke. Met name indien de gasproductie laag blijkt te zijn, wat met behulp van bekende detectiemiddelen eenvoudig gedetecteerd kan worden, is het gebruik van een dergelijke pomp voordelig.

25 Het conditioneren van te zuiveren water kan verder op diverse wijze worden verbeterd. Bij voorkeur mondt tevens de ten minste ene gasafvoer uit in de conditioneringstank. Het door de biomassa verkregen biogas kan door deze maatregel doelmatig gebruikt worden voor het verder conditioneren van het te zuiveren water. Doorgaans heeft het aan de conditioneringstank vers aangevoerde water een relatief lage pH als gevolg van 30 een hoog koolstofdioxidegehalte. Koolzuurdioxide ontstaat bij de oxidatie van organische stoffen in het water, zoals vetzuren, suikers en eiwitten. Het zich in het te zuiveren water bevindende CO2 gas wordt verwijderd met behulp van het biogas dat in hoofdzaak uit methaan bestaat, zodat een gewenste, meer neutrale pH-waarde kan worden bereikt. Wanneer het verwijderen van C02 met behulp van biogas een 4 onvoldoende neutraal resultaat geeft, kan eventueel nog base worden toegevoegd; het moge echter duidelijk zijn dat het verwijderen met behulp van biogas de hoeveelheid benodigde base ten minste zal verminderen, en in het meest gunstige geval zelfs overbodig maken. Het zuiveren van water wordt door de uitvinding vergemakkelijkt, 5 doordat minder of geen maatregelen en/of hulpstoffen zoals zuren en/of basen benodigd zijn voor het neutraliseren van het door biomassa te zuiveren water.Overigens kan in het minder voorkomende geval van overwegend basisch water in de conditioneringstank ook gebruik worden gemaakt van het feit dat biogas een relatief kleine hoeveelheid koolstofdioxide bevat. Wanneer dit biogas met koolstofdioxide door een relatief 10 basische oplossing wordt geleid, zal het zure koolstofdioxide de basische oplossing ten minste gedeeltelijk neutraliseren. Ook in het basische geval geldt dat de uitvinding het gebruik van toegevoegde zuren bij het neutraliseren kan verminderen.

De gasafvoer kan op diverse locaties in de conditioneringstank uitmonden. In het 15 bijzonder mondt de gasafVoer onder een beoogd watemiveau uit in de conditioneringstank. Door deze maatregel kan een betere menging met het te conditioneren water worden verkregen met een vergroot contactoppervlak tussen het met het biogas te conditioneren water en het biogas. In het bijzonder wordt het te zuiveren water hierbij dusdanig geneutraliseerd dat te zuiveren water wordt verkregen 20 met een pH-waardc die ligt tussen van tevoren bepaalde grenzen. Indien het verontreinigd te zuiveren water een pH-waarde heeft die lager respectievelijk hoger is dan de van tevoren bepaalde grenzen, wordt te zuiveren water dusdanig geneutraliseerd dat het te zuiveren water meer basisch respectievelijk meer zuur maakt zodat de pH-waarde binnen de de van tevoren bepaalde grenzen valt. Zo kan bijvoorbeeld een 25 vergrote hoeveelheid CO2 gas worden afgevangen, waardoor een gewenste pH-waarde van het te zuiveren water doelmatig kan worden behouden.

Het is voordelig indien de terugvoer voor ten minste gedeeltelijk gezuiverd water en de gasafvoer zijn geïntegreerd. Hierdoor is de inrichting relatief compact en eenvoudig.

30 Bovendien kunnen hierdoor zowel het aangevoerde gedeeltelijk gezuiverde water als het biogas eenvoudig en gelijktijdig met het vers aangevoerde te zuiveren water worden vermengd. De integratie kan worden bereikt door een aparte leiding voor het gas en een aparte leiding voor het water samen te bouwen. Het heeft echter de voorkeur in dien het water en het gas door dezelfde leiding worden gevoerd. Het meest bij voorkeur zijn de 5 geïntegreerde gasafvoer en terugvoer voor water ingericht voor het terugvoeren van het gas gemengd met het water. Hierdoor wordt een optimale vermenging in de conditioneringstank bewerkstelligd.

5 In een praktische uitvoeringsvomi omvatten de scheidingsmiddelen afvangmiddelen voor het afvangen van biogas en is de ten minste ene gasafvoer met de afvangmiddelen verbonden voor het afvoeren van afgevangen biogas. Door deze maatregelen kan op verschillende locaties doelmatig biogas worden afgevangen, in het bijzonder op verschillende locaties onder het watemiveau van ten minste gedeeltelijk gezuiverd 10 water. Bij voorkeur omvatten de afvangmiddelen een mimte, welke voor het biogas toegankelijk is cn waarin het biogas gevangen wordt. In het bijzonder mondt de ten minste ene gasafvoer uit in de mimten van de afvangmiddelen waardoor afgevangen biogas op eenvoudige wijze door de gasafvoer naar de conditioneringstank kan worden gevoerd.

15

In een voorkeursuitvoeringsvorm is de ten minste ene gasafvoer ingericht voor het bepalen van de hoogte van het watemiveau in de afvangmiddelen. In het bijzonder omvat de ten minste ene gasafvoer een waterslot voor het bepalen van de hoogte van het watemiveau in de afvangmiddelen. Indien de gasafvoer uitmondt tot onder een gewenst 20 watemiveau in de conditioneringstank cn in open verbinding met dc mimte in dc afvangmiddelen staat, zal de door het water uitgeoefende druk daar waar de gasafvoer een opening omvat in de conditioneringstank gelijk zijn aan de druk in de mimten in de afvangmiddelen. De locatie van de opening in de conditioneringstank bepaalt hierbij de druk en daarmee het watemiveau in de mimten in de afvangmiddelen.

25

In nog een uitvoeringsvorm omvat de inrichting afVoermiddelen voor het afVoeren van een op een wateroppervlak gelegen drijflaag. Hierdoor wordt het risico van een eventuele onderbreking van de inrichting verkleind. Indien de drijflaag de scheidingsmiddelen, een waterafvoer, de terugvoer en/of een gasafvoer dreigt te 30 verstoppen, dient immers bij inrichtingen volgens de stand van techniek het zuiveren van het water tijdelijk te worden onderbroken. Bij de inrichting volgens de uitvinding kan het verwijderen van de drijflaag tijdens bedrijf worden uitgevoerd, zodat minder vaak grootschalig onderhoud aan de inrichting nodig is en de inrichting efficiënter gebmikt kan worden. In het bijzonder zijn de afvoermiddelen geïntegreerd met de ten 6 minste ene gasafvoer. Indien bijvoorbeeld de gasafvoer uitmondt in de ruimte van de afvangmiddelen kan een op een wateroppervlak binnen de ruimte gelegen drijflaag eenvoudig worden afgevoerd. Door de druk in de gasafvoer te verlagen, zal de drijflaag richting de gasafvoer worden gedrongen en door de gasafvoer worden afgevoerd. Ook 5 kan de gasafvoer een van een afsluiter voorziene vertakking omvatten, waarbij, indien de afsluiter wordt geopend, een eventuele drijflaag door de vertakking worden afgevoerd.

In een nog andere uitvoeringsvorm omvat de ten minste ene gasafvoer een koppeling 10 voor het met een spoelleiding koppelen van de gasafvoer. Niet alleen door het gebruik van de inrichting kan zich op de gasafvoer verontreiniging afzcttcn, met name kan dit gebeuren indien de gasafvoer ook wordt gebruikt voor het afvoeren van een eventuele drijflaag. Door het met de gasafvoer koppelen van een spoelleiding kan de gasafvoer eenvoudig worden gereinigd.

15

Het is voordelig indien de scheidingsmiddelen ten minste een eerste scheidingszone en een met de eerste scheidingszone verbonden tweede scheidingszone omvatten, waarbij de eerste scheidingszone is ingericht voor het scheiden van biomassa bij een relatief hoge opstroomsnelheid, en waarbij de tweede scheidingszone is ingericht voor het 20 scheiden van biomassa bij een relatief lage opstroomsnelheid. Door gebruik van twee in serie geschakelde scheidingszones wordt een verbeterde scheiding van biomassa, water en biogas verkregen. Door het in ten minste twee stappen scheiden van biomassa, door de biomassa verkregen biogas en ten minste gedeeltelijk gezuiverd water kan een hogere zuiveringsgraad worden verkregen en doordat in een opvolgende scheidingsstap 25 het te zuiveren geconditioneerde water zich met een lagere stromingssnelheid verplaatst verkrijgt het biomassa niet alleen langere inwerktijd maar kan ook een groter deel van de biomassa zich richting de bodem van de reactor verplaatsen en aldus bezinken. Aldus wordt voorkomen dat biomassa met gezuiverd water uit de reactor wordt gevoerd.

In een voorkeursuitvoering is de tweede scheidingszone in verticale richting boven de 30 eerste scheidingszone gepositioneerd. De scheidingszones zijn bij voorkeur gescheiden door in hoofdzaak horizontaal gepositioneerde scheidingselementen. De relatief hoge opstroomsnelheid in de eerste scheidingszone is bij voorkeur tussen 3 en 8 meter per uur (m/u); de relatief lage opstroomsnelheid in de tweede scheidingszone is bij voorkeur tussen 0,2 en 2 m/u.

7

In een voorkeursuitvoering is de tweede scheidingszone verbonden met een bezinkingszone, waarbij de opstroomsnelheid in de bezinkingszone lager is dan in de tweede scheidingszone. De bezinkingszone maakt het mogelijk de hoeveelheid 5 biomassa die uit de reactor wordt afgevoerd met het gezuiverde water te minimaliseren.

Bij voorkeur dekken de scheidingsmiddelen in hoofdzaak het horizontale oppervlak van de reactor af. Aldus wordt het horizontale oppervlak van de reactor optimaal benut en wordt een optimale scheidingscapaciteit bewerkstelligd. Voor het opvangen van biogas 10 wordt het hierdoor mogelijk een optimale opbrengst te krijgen en de hoeveelheid door biogas mccgcvocrdc biomassa te minimaliseren.

De uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor het door biomassa zuiveren van water, omvattende de stappen van: A) het verschaffen van een hoeveelheid te zuiveren 15 verontreinigd water, B) het conditioneren van het te zuiveren verontreinigd water, C) het door biomassa in biogas omzetten van verontreinigingen in het geconditioneerde water, D) het ten minste gedeeltelijk onderling scheiden van biomassa, biogas en ten minste gedeeltelijk gezuiverd water, en E) het afvoeren van ten minste gedeeltelijk gezuiverd water en biogas, waarbij ten minste een deel van in stap D) afgescheiden ten 20 minste gedeeltelijk gezuiverd water wordt gebruikt voor het conditioneren in stap B).

In een eerste uitvoeringsvorm wordt ten minste een deel van in stap D) afgescheiden biogas gebruikt voor het conditioneren in stap B).

25 In nog een uitvoeringsvorm wordt het biogas door ten minste een deel van het in stap B) te conditioneren water geleid.

In nog een andere uitvoeringsvorm vindt tijdens stap D) het ten minste gedeeltelijk onderling scheiden van biomassa, biogas en ten minste gedeeltelijk gezuiverd water in 30 ten minste twee scheidingsstappen plaats, waarbij de stromingsnelheid van gedeeltelijk gezuiverd water in een opvolgende scheidingsstap lager is dan in een voorgaande scheidingsstap.

8

De uitvinding verschaft tevens het gebruik van biogas voor het conditioneren van water, in het bijzonder het ten minste gedeeltelijk neutraliseren van de pH van water, meer in het bijzonder het verwijderen van koolstofdioxidegas uit water. Biogas, dat in hoofdzaak uit methaan bestaat, biedt een relatief goedkope manier om de zuurgraad 5 (pH) van verzuurd water te neutraliseren door het verwijderen van koolstofdioxidegas, en bespaart daarmee het gebruik van relatief dure basische chemicaliën bij het neutraliseren. Ook biedt het gebruik van biogas, dat naast methaan tevens relatief kleine hoeveelheden van het zure koolstofdioxide bevat, de mogelijkheid om van basische oplossingen de pH te verlagen, waardoor bij het neutraliseren van de basische oplossing 10 minder zuur uit een externe bron hoeft te worden toegevoerd.

Bij voorkeur wordt het biogas gebruikt voor het verwijderen van koolstofdioxidegas uit water. Dit kan door het leiden van biogas over het wateroppervlak, waardoor koolstofdioxide wordt afgevoerd. Het heeft echter de voorkeur indien het biogas door het te conditioneren water wordt geleid. De bellen van het biogas vergroten het 15 effectieve uitwisselingsoppervlak met het water en zorgen voor een betere menging.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de in de navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. In de figuren worden identieke onderdelen aangeduid met dezelfde referentiecijfers. Hierin toont: 20 figuur 1: een uiterst schematische weergave van een inrichting volgens de stand der techniek voor het zuiveren van water; figuur 2: een uiterst schematische weergave van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding voor het zuiveren van water; 25 figuur 3: een uiterst schematische weergave van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding voor het zuiveren van water; figuur 4: een detail aanzicht van een andere uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding voor het zuiveren van water; figuur 5: een detail aanzicht van nog een andere uitvoeringsvorm van een 30 inrichting volgens de onderhavige uitvinding voor het zuiveren van water;

Figuur 1 toont een uiterst schematische weergegeven inrichting 1 voor het door biomassa zuiveren van water onder productie van biogas volgens de onderhavige 9 uitvinding. De inrichting 1 omvat een conditioneringstank 2 waaraan een als leiding uitgevoerde aanvoer 3 is verbonden voor het naar de conditioneringstank 2 aanvoeren van verontreinigd water 4. De inrichting 1 omvat tevens een reactor 5, welke met de conditioneringstank 2 is verbonden middels een doorvoer 6, voor het vanuit de 5 conditioneringstank 2 naar de reactor 5 voeren van geconditioneerd water. De reactor 5 omvat scheidingsmiddelen 7 voor het scheiden van niet weergegeven biomassa, gedeeltelijk gezuiverd water 8 en niet weergegeven door de biomassa verkregen biogas. Dergelijke scheidingsmiddelen zijn bekend, een hier toepasbaar type scheidingelement is beschreven in US 6,309,553 BI. Boven de scheidingsmiddelen 7 is een terugvoer 9 10 gelegen, welke met de conditioneringstank 2 is verbonden voor het naar de conditioneringstank 2 terugvoeren van een gedeelte van gescheiden gedeeltelijk gezuiverd water 8. Met de scheidingsmiddelen 7 is tevens een eerste gasafvoer 10 verbonden voor het afvoeren van door biomassa verkregen biogas. De bodem van de reactor en de eerste scheidingsmiddelen 7 definiëren een eerste scheidingszone met een 15 relatief hoge opstroomsnelheid. Boven de eerste scheidingsmiddelen 7 is een waterafvoer 11 gelegen voor het afvoeren van gezuiverd water 12. Boven de waterafvoer 11 en boven het watemiveau 13 is een tweede gasafvoer 14 gelegen voor het afvoeren van door biomassa verkregen biogas. Het watemiveau 15 in de conditioneringstank 2 is in hoofdzaak gelijk aan het watemiveau 13 in de reactor 5.

20 Verder bevindt zich binnen de conditioneringstank 2 een niet weergegeven pomp voor het mengen van te zuiveren verontreinigd water 4 en gedeeltelijk gezuiverd water 8. In de doorvoer 6 bevindt zich een pomp 16 voor het binnen de inrichting 1 verplaatsen van het water 4,8. De aanvoer 3, de doorvoer 6, de terugvoer 9, de waterafvoer 11 en de eerste en tweede gasafvoer 10,14 zijn voorzien van afsluiters 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 25 17f'voor het regelen van de stromingsnelheid van het water en/of biogas. Tevens kan door gebruikmaking van de afsluiters 17a, 17b, 17e de verplaatsing van het water geheel worden onderbroken.

De werking van de inrichting 1 is als volgt. Overeenkomstig pijl PI wordt verontreinigd 30 water 4 door de aanvoer 3 naar de conditioneringstank 2 gevoerd, waar het overeenkomstig pijl P2 wordt gemengd met uit de reactor 5 temggevoerd gescheiden ten minste gedeeltelijk gezuiverd water 8. Nabij een bodem 2a van de conditioneringstank 2 wordt het gemengde water overeenkomstig pijl P3 door de doorvoer 6, welke uitmondt in een bodem 5a van de reactor 5, tot in de reactor 5 10 gevoerd. Tijdens het zuiveren van het water wordt hierbij gebruik gemaakt van de pompmiddelen 16. Een typische stromingssnelheid waarmee het te zuiveren geconditioneerde water nabij de bodem 5a van de reactor 5 in opwaartse richting stroomt is 1 - 20 meter per uur (m/u). Niet weergegeven biomassa verwerkt 5 verontreiniging in het te zuiveren geconditioneerde water 8, waarbij niet weergegeven biogas wordt geproduceerd. Het gedeeltelijk gezuiverde water 8 stroomt hierbij in opwaartse richting overeenkomstig pijl P4, richting de scheidingsmiddelen 7 en zal hierbij biomassa mee verplaatsen richting de scheidingsmiddelen 7. In de scheidingstap wordt door de scheidingsmiddelen 7 biomassa, gedeeltelijk gezuiverd water 8 en biogas 10 onderling gescheiden, waarna biomassa, wat een hogere dichtheid (gram per kubieke centimeter) bezit dan water, zich weer neerwaarts richting de bodem 5a verplaatst. Een deel van het gescheiden gedeeltelijk gezuiverde water 8 wordt door de terugvoer 9 overeenkomstig pijl P5 richting de conditioneringstank 2 teruggevoerd. Het resterende deel van het gescheiden gedeeltelijk gezuiverde water 8 stroomt opwaarts voorbij de 15 scheidingsmiddelen 7, richting de waterafvoer 11. De stromingssnelheid van het resterende deel gedeeltelijk gezuiverde water 8 is lager, typisch 1-5 m/u, als gevolg van het naar de conditioneringstank 2 terugvoeren van een deel van ten minste gedeeltelijk gezuiverd water 8. Boven de scheidingsmiddelen 7 kan eventueel meegevoerde biomassa door de lagere opstroomsnelheid in dit gedeelte bezinken. Het 20 daarmee verkregen voordeel is dat dc biomassa een langere inwerktijd heeft om dc zich in het ten minste gedeeltelijk gezuiverde water 8 bevindende verontreinigingen te verwerken en dat de biomassa goed kan bezinken, waardoor een groot deel van de biomassa neerwaarts richting de bodem 5a verplaatst, wat de zuiveringsgraad (hoeveelheid verontreiniging per volume) verhoogt. Indien gewenst kan de 25 stromingssnelheid van het water tot een minimum worden beperkt, waardoor de bezinking van biomassa wordt verbeterd. Het door de scheidingsmiddelen 7 gescheiden biogas wordt door de eerste gasafvoer 10 overeenkomstig pijl P6 uit de reactor 5 afgevoerd. Gezuiverd water 12 wordt door de waterafvoer 11 uit de reactor 5 afgevoerd overeenkomstig pijl P7. Eventueel na de scheidingsstap geproduceerd biogas wordt 30 door een zich boven het watemiveau 13 in de reactor 5 door een tweede gasafvoer 14 overeenkomstig pijl P8 uit de reactor 5 afgevoerd. Het proces kan worden beïnvloedt door verscheidene parameters, zoals de aard van de biomassa, de snelheid waarmee het water door de inrichting wordt verplaatst, de temperatuur enzovoorts. De 11 stromingssnelheid kan worden geregeld door de pomp 16 en voornamelijk de afsluiters 17a, 17b, 17e.

Figuur 2 toont een uiterst schematische weergegeven inrichting 1 voor het zuiveren van 5 water volgens de onderhavige uitvinding. De inrichting 1 wijkt af van de in figuur 1 weergegeven inrichting doordat de met de scheidingsmiddelen 7 verbonden eerste gasafvoer 10 uitmondt in de conditioneringstank 2. Hierdoor wordt biogas tot in het zich in de conditioneringstank 2 bevindende gemengde te zuiveren water 4,8 teruggevoerd, aangezien de gasafvoer 10 onder het watemiveau 15 in de 10 conditioneringstank 2 uitmondt. Met het biogas wordt CO2 uit het te zuiveren water 4,8 afgcvocrd. Het doorbubbclcn van het biogas is efficiënter dan het over op vloeistofoppervlak leiden van het biogas. Voor het verkrijgen van de benodigde druk bij doorbubbelen kan optioneel een pomp met de gasafvoer 10 worden verbonden.

15 Figuur 3 toont een uiterst schematische weergave van een uitvoeringsvorm van de inrichting 1 volgens de onderhavige uitvinding voor het zuiveren van water. De inrichting 1 wijkt af van de in figuur 2 weergegeven inrichting 1 doordat zich binnen dc reactor 5 eerste scheidingsmiddelen 7 en tweede scheidingsmiddelen 19 zijn gelegen voor het in twee scheidingsstappen scheiden van ten minste gedeeltelijk gezuiverd 20 water. Verder omvat de inrichting 1 een tweede terugvoer 20, voorzien van een afsluiter 17g, voor het overeenkomstig pijl P9 terugvoeren van gescheiden ten minste gedeeltelijk gezuiverd water 8 en een tweede gasafvoer 21, voorzien van een afsluiter 17h, voor het overeenkomstig pijl P10 tot in de conditioneringstank 2 voeren van biogas. Zowel de eerste gasafvoer 10 als de tweede gasafvoer 21 monden onder het 25 watemiveau 15 uit in de conditioneringstank 2. Dit leidt tot een verbeterde conditionering van het te zuiveren verontreinigde water 4. Dc eerste scheidingsmiddelen 7 en tweede scheidingsmiddelen 19 definiëren een tweede zone met een relatief lage opstroomsnelheid. In de zone boven de tweede scheidingsmiddelen 19 is de opstroomsnelheid nog lager en kan eventueel meegevoerde biomassa bezinken.

30

Figuur 4 toont een detail aanzicht van een inrichting 1, waarbij de scheidingsmiddelen 7 afvangsecties 22 omvatten, voor het afvangen van biogas. Het afgevangen biogas verzamelt zich in door de afvangsecties 22 gevormde mimten 23. De gasafvoer 10 is middels verbindingen 24 met de mimten 23 verbonden. Hierdoor kan vanuit de mimten 12 23 biogas door de gasafVoer 10 worden afgevoerd naar de conditioneringstank 2. Tevens omvat de gasafvoer 10 een als een zich in neerwaartse richting uitstrekkende gasafvoerdeel 10a. Hierdoor kan de hoogte van de watemiveaus 26 in de afVangsecties 22 worden ingesteld.

5 Tevens omvat de gasafVoer een vertakking 27, voorzien van een afsluiter 17i. Door het sluiten van de afsluiter 17d van de gasafvoer 10 en het openen van de afsluiter 17i van de vertakking 27 kan er een atmosferische druk in de mimten 23 worden verkregen. Hierdoor zal er water gedeeltelijk door de gasafvoer 10 en door de vertakking 27 worden geleid. Een eventueel op het wateroppervlak in de ruimten 24 gevormde 10 drijflaag kan hierdoor worden verwijderd. Tevens is het mogelijk op de vertakking 27 een niet weergegeven spocllciding worden aangesloten voor het spoelen van de vertakking en ten minste een deel van de gasafvoer 10.

De in figuur 5 weergegeven inrichting 1 wijkt af van de in figuur 4 weergegeven 15 inrichting doordat de vertakking 27, voorzien van een afsluiter 17i uitmondt in de conditioneringstank 2. Hierbij mondt de vertakking 27 op een hoger niveau uit in de conditioneringstank 2 dan de gasafvoer 10. Door nu de afsluiter 17d van de gasafvoer 10 te sluiten en de afsluiter 17i van de vertakking 27 juist te openen zal, indien het watemiveau 15 in de conditioneringstank 2 gelijk is aan het watemiveau 13 in de 20 reactor 5, het tenminste gedeeltelijk gezuiverde water 8 door de vertakking 27 vloeien tot in de conditioneringstank 2. Een eventueel op het wateroppervlak in de mimten 24 gevormde drijflaag kan hierdoor worden verwijderd en afgevoerd naar de conditioneringstank 2. Het hiermee verkregen voordeel is dat zeer eenvoudig een drijflaag kan worden verwijderd, zonder dat extra middelen benodigd zijn voor het 25 buiten de conditioneringstank 2 opvangen en afvoeren van de drijflaag. Dit vindt immers geheel plaats binnen de conditioneringstank 2.

Claims (18)

1. Inrichting voor het anaëroob door biomassa zuiveren van verontreinigd water, omvattende: 5. een conditioneringstank voor het conditioneren van verontreinigd water; - een met de conditioneringstank verbonden reactor voor het door biomassa zuiveren van geconditioneerd verontreinigd water, waarbij de reactor is ingericht voor het door biomassa zuiveren van verontreinigd water onder productie van biogas; 10. scheidingsmiddelen voor het onderling scheiden van biomassa, door de biomassa verkregen biogas cn ten minste gedeeltelijk gezuiverd water; - ten minste één gasafvoer voor het uit de reactor afvoeren van biogas; en - ten minste één waterafvoer voor het uit de reactor afvoeren van ten minste gedeeltelijk gezuiverd water; 15 waarbij de reactor ten minste een terugvoer omvat voor het tot in de conditioneringstank temgvoeren van ten minste gedeeltelijk gezuiverd water.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de ten minste ene gasafvoer uitmondt in de conditioneringstank.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat dc gasafvoer onder ccn beoogd watemiveau uitmondt in de conditioneringstank.

4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de terugvoer voor ten minste gedeeltelijk gezuiverd water en de gasafVoer zijn 25 geïntegreerd.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de scheidingsmiddelen afvangmiddelen omvatten voor het afvangen van biogas en dat de ten minste ene gasafvoer met de afvangmiddelen is verbonden voor het afvoeren van 30 afgevangen biogas.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de ten minste ene gasafvoer is ingericht voor het bepalen van de hoogte van het watemiveau in de afvangmiddelen.

7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk dat de ten minste ene gasafvoer een waterslot omvat voor het bepalen van de hoogte van het watemiveau in de afvangmiddelen. 5

8. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inrichting afvoermiddelen omvat voor het afvoeren van een op een wateroppervlak gelegen drijflaag.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de afvoermiddelen geïntegreerd zijn met dc ten minste ene gasafvoer.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk dat de ten minste ene gasafvoer een koppeling omvat voor het met een spoelleiding koppelen van de 15 gasafvoer.

11. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de scheidingsmiddelen ten minste een eerste scheidingszone en een met de eerste scheidingszone verbonden tweede scheidingszone omvatten, 20 waarbij dc eerste scheidingszone is ingcricht voor het scheiden van biomassa bij een relatief hoge opstroomsnelheid, en waarbij de tweede scheidingszone is ingericht voor het scheiden van biomassa bij een relatief lage opstroomsnelheid.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk dat de tweede scheidingszone is verbonden met een bezinkingszone, waarbij de opstroomsnelheid in de bezinkingszone lager is dan in de tweede scheidingszone.

13. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de 30 scheidingsmiddelen in hoofdzaak het horizontale oppervlak van de reactor afdekken.

14. Werkwijze voor het door biomassa zuiveren van water, omvattende de stappen van: A) het verschaffen van een hoeveelheid te zuiveren verontreinigd water; B) het conditioneren van het te zuiveren verontreinigd water; C) het door biomassa in biogas omzetten van verontreinigingen in het geconditioneerde water; D) het ten minste gedeeltelijk onderling scheiden van biomassa, biogas en ten 5 minste gedeeltelijk gezuiverd water; en E) het afvoeren van ten minste gedeeltelijk gezuiverd water en biogas; waarbij ten minste een deel van in stap D) afgescheiden ten minste gedeeltelijk gezuiverd water wordt gebruikt voor het conditioneren in stap B).

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk dat ten minste een deel van in stap D) afgescheiden biogas wordt gebruikt voor het conditioneren in stap B).

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk dat het biogas door ten minste een deel van het in stap B) te conditioneren water wordt geleid.

17. Werkwijze volgens een der conclusies 14 -16, met het kenmerk dat tijdens stap D) het ten minste gedeeltelijk onderling scheiden van biomassa, biogas en ten minste gedeeltelijk gezuiverd water in ten minste twee scheidingsstappen plaatsvindt, waarbij de stromingsnelheid van gedeeltelijk gezuiverd water in een opvolgende 20 schcidingsstap lager is dan in ccn voorgaande schcidingsstap.

18. Gebruik van middels een anaërobe waterzuivering geproduceerd biogas voor het conditioneren van water, in het bijzonder het ten minste gedeeltelijk neutraliseren van de pH van water, meer in het bijzonder het verwijderen van koolstofdioxidegas uit 25 water.