NL7811999A - Werkwijze en inrichting voor het anaeroob omzetten van organisch materiaal in een waterig medium. - Google Patents

Description

‘1 785158/vdV/mvd \...

Aanvraagter: Stork Amsterdam B.V. te Amsterdam

Titel : Werkwijze en inrichting voor het anaëroob omzetten van organisch materiaal in een waterig medium.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het anaëroob omzetten van organisch materiaal in een waterig medium.

De zuivering van afvalwater door middel van anaerobe zuivsing 5 biedt grote voordelen, daar men bij deze werkwijze enerzijds een waardevol en milieuvriendelijk gas verkrijgt in de vorm van methaan en anderzijds een slibmassa die gebruikt kan worden als veevoer, vanwege het feit dat het daarbij verkregen slib vergelijkbaar is met de zogenaamde eencellige eiwitten.

10 Deze anaerobe zuivering heeft echter het nadeel dat de ver blijftijd van de te zuiveren afvalvloeistof zeer lang is zodat de werkwijze in de praktijk niet toepasbaar is.

Volgens een meer recent voorstel, kan men de minimale verblijftijden van de te zuiveren afvalvloeistof bij de anaerobe zuivering 15 met maximaal een factor 100.terugbrengen wanneer men een tweetraps-systeem toepast., bestaande uit een verzuringstrap en een gistingstrap waarin de uiteindelijke eindzuivering plaats>indt.

De verzuring is daarbij een zeer snel verlopende werkwijze, die met een snelheid verloopt van ongeveer 1 kg chemische zuurstof 20 behoefte (C0D)/kg slib.uur, bij een bacterie-concentratie van 5% ofwel 50 kg C0D/m3. uur bij 35°C en 70 kg C0D/m3. uur bij 50°C.

Voor moeilijk hydrolyseerbare substraten zoals eiwitten,is dit een factor 10 kleiner. De omzetting van celluloseligrinecomplexen daarentegen verloopt veel beter bij ongeveer 50°C.

25 In elk geval worden bij deze werkwijze suikers en zetmeel, die het voornaamste milieuvervuilingsprobleem vormen, zeer snel omgezet.

78 1 1 9 9 9 '9r 2

In de verzuringstrap treedt het bezwaar op, dat de zuurgraad tijdens de verzuring meestal tot een te lage waarde daalt, waardoor deze verzuring niet optimaal verloopt.

In de tweede trap van het hierboven genoemde voorstel, 5 vindt de methaangisting plaats, in een methaangistingsreactor, waaruit van onderen op gezette tijden het methaanvormend slib afgevangen wordt, dat men als initiator voor andere reactoren kan gebruiken, terwijl anderzijds aan de bovenzijde van de reactor het gevormde methaan afgevoerd wordt alsmede gezuiverd afvalwater. Het bezwaar is, dat 10 tijdens de anaerobe zuivering de vloeistof in de reactor sterk geroerd wordt, door het tijdens dd anaerobe gisting gevormde gas,waardoor zonder bepaalde maatregelen de bacteriënconcentratie in de reactor overal, en derhalve ook bij de reactorafvoer, gelijk is, zodat teveel waardevol bacteriënmateriaal met de afgevoerde vloeistof meegesleept 15 wor.dt en verloren gaat.

Om dit bezwaar te ondervangen heeft men wel voorgesteld om boven in het gistingsvat een bezinkruimte te vormen die van onderen naar boven doorstroomd wordt, waardoor slib kan nabezinken. Deze maatregelen zijn echter in de praktijk onvoldoende gebleken.

20 De uitvindng beoogt nu een werkwijze en inrichting te ver schaffen waarbij deze bovengenoemde nadelen niet optreden.

Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat een werkwijze voor het anaëroob omzetten van organisch materiaal in een waterig', medium in een gistingszone, waarbij men gevormd gistingsgas 25 en de gegiste afvalvloeistof onder toepassing van een slibbezinking afvoert, gekenmerkt is doordat men de te zuiveren vloeistof als een propstroom door meerdere achter elkaar liggende bezinkzones voert, waarbij men uit elke bezinkzone het gevormde gas en het slib afvoert.

Op deze wijze bereikt men een zeer belangrijke vergroting van 30 de afscheiding van slib uit de af te voeren vloeistof, waardoor de 78 1 1 9 9 9 3 ** na de zuivering afgevoerde afvalvloeistof vrijwel geen slib bevat en derhalve het tijdens de anaerobe zuivering gevormde slib in waardevolle toestand uit de bezinkzones in het gistingsvat terugstroomt.

5 Met bijzonder voordeel leidt men het gevoerde' gas uit de bezinkzones in/Het organisch materiaal bevattende waterig medium massa^naast de bezinkzones ligt.

Op deze wijze zorgt het uit de bezinkzones afkomstige gistingsgas tesamen met het andere gistingsgas uit de mediummassa 10 voor een zeer sterke roering van het aan de gistingszone of het gistingsvat toegevoerde organisch materiaal bevattende waterige medium, wat met zich meebrengt dat de verblijftijden van de afvalvloeistof in het gistingsvat aanzienlijk verminderd kunnen worden.

Met bijzonder voordeel onderwerpt men het zuiveren waterige .

15 medium· vóór de gistingszone of voor de toevoer aan het gistingsvat eventueel aan een verzuring onder regeling van de pH, wat met voordeel geschiedt door toevoegen van een zuurneutraliserende stof tijdens de verzuring, in het bijzonder calciumcarbonaat. Hierdoor kan tijdens de anaerobe gisting een neutrale pH gehandhaafd worden binnen de; 20 grenzen van 5,5 tot 8. Toevoegen van calciumcarbonaat biedt bovendien het bijkomende voordeel, dat bij fosfaatrijke afvalvloeistoffen calciumammoniumfosfaat afgescheiden wordt.

Bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding fcan men maximale bacteriënconcentraties in de verzuringstrap verkrijgen 25 en in de gistingszone. -

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het anaëroob omzetten van organisch materiaal in een waterig medium tenminste omvattende een gistingsvat voorzien van tenminste een gistingsvattoevoer, een gistingsvatafvoer, een slibafvoer, een 30 gashoofdafvoer voor het afvoeren van gas uit het gistingsvat en een op bezinkingsruimte waar/de gistingsvatafvoer aangesloten is, welke 78 1 1 9 9 9 , 1 c 4 gekenmerkt is doordat het gistingsvat meerdere, achter elkaar door-stroombare bezinkruimten omvat, waarvan tenminste meerdere bezinkruim-ten elk een bezinkruimtegasafvoer en een bezinkruimteslibafvoer · bezitten.

5 Met bijzonder voordeel is de gistingsvattoevoer verbonden met een verzuringsvatafvoer van een verzuringsvat. Dit verzuringsvat is met voordeel voorzien van een pH-meetorgaan voor het meten van de pH, welk pH-meetorgaan inwerkt op een regelorgaan voor het regelen van de toevoer van een zuurneutraliserende stof aan het verzurings-10 vat, met bijzonder voordeel calciumcarbonaat.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een uiivoeringsvoorbeeld met behdp van de tekening, waarin schematisch een inriching volgens de uitvinding is veergegeven.

In de figuur is een gistingsvat 1 weergegeven, voorzien van 15 tenminste een gistingsvattoevoer 2, een gistingsvatafvoer 3, een vatslib- .en afvoer /een gashoofdafvoer 4 voor het afvoeren van gas uit het gistingsvat 1. De gistingsvat^afvoer is aangesloten op een binnen het vat 1 gelegen bezinkingsruimte 5.

Voor het verkrijgen van een regelmatige toevoer van anaëroob 20 om te zetten organisch materiaal en een waterig medium, zoals afval-vloeistoffen, aan het gistingsvat 1, is dit gistingsvat 1 voorzien van meerdere regelmcüg over de omtrek van het gistingsvat 1 verdeelde gistingsvattoevoeren Ί die op verschillende hoogten kunnen uitmonden.

Ook kunnen meerdere regelmatig over de omtrek verdeelde 25 gistingsvatafvoeren aawezig zijn. Eén en ander is afhankelijk van de grootte van de inrichting.

Volgens de uitvinding omvat het gistingsvat 1 meerdere achter elkaar doorstroombare bezinkruimten 5, 5a, 5b, 5c, waarbij elke bezink-ruimte 5, 5a, 5b, 5c is voorzien van een bezinkruimtegasafvoer 6 en een 30 bezinkruimte-slibafvoer 11.

78 1 1 9 9 9

I H

ft 5

De doorstroombare bezinkruimten 5, 5a, 5b, 5c, zijn boven elkaar in het gistingsvat 1 aangebracht.

De bezinkruimtegasafvoeren 6 monden via gassloten uit in een naast de bezinkruimten gelegen eerste gistingsvatruimte 9, waarin een 5 gistingsvattoevoer 2 uitmondt.

De eerste gistingsvatruimte 9 is concentrisch om de doorstroom-bare bezinkruimten 5 aangebracht, en staat hiermee in verbinding via een aan de onderzijde van de bezinkruimte 5c gelegen vloeistoftoevoer 7.

De andere bezinkruimten 5b, 5a en 5 zijn eveneens voorzien van vloei-10 stoftoevoeren 7.

Voor het verkrijgen van de gass&en waarmee het in de bezink-ruimten/5a, 5b, 5c gevormde gas afgevoerd kan worden, is elke bezinkruimte voorzien van gasgeleidingsschotten 12 in de vorm van een rondlopende mantel 12, die hellend in de richting van de bodem van 15 het gistingsvat 1 verloopt.

Gebleken is,dat men met een dergelijk gistingsvat volgens de uitvinding een zeer goede anaerobe gisüng verkrijgt bij bacteriënconcentraties van ongeveer 8% tot 10%

Om te voorkomen dat in een bezinkingsruimte 5,5a, 5b en 5c 20 gevormd gas door de slibafvoeren 11 in de daarboven gelegen bezinkruimte zou stromen zijn onder de slibafvoeren 11 gasverspeidings-organen 26 geplaatst*

Het gistingsvat 1 kan geplaatst zijn op poten 26, teneinde slib af te kunnen voeren via slibafvoer 8, die voorzien is van een 25 afsluiter. Het zal echter duidelijk zijn dat men grote vaten ook direkt op een fundeiiig kan plaatsen met een methaangistingsslib^afvoer die aan de zijkant van het vat is bevestigd.

De hoofdafvoer 4 bevindt zich in het hoogste punt van het gistingsvat 1.

30 De gistingsvattoevoer 2 kan via leiding 25 verbonden zijn met een verzuringsvatafvoer 15, welke één geheel vormt met een 7811999 . ί«-5· 6 verzuringsvat 16. Dit verzuringsvat 16 is voorzien van een verzurings-vattoevoer 17 wélke zich aan de onderzijde van het verzuringsvat bevindt en een slibafvoersluis 18, alsmede een sluis 19 voor de toevoer van zuurneutraliserende sbf, in het bijzonder calciumcarbonaat 5 uit een calciumcarbonaatvoorraad vat 23.

Om de pH in het verzuringsvat 16 op een optimale wijze te regelen is in het verzuringsvat een pH-meetregelorgaan 20 aangebracht, dat samenwerkt met een regelorgaan 22 dat inwerkt op de sluis 19 en de toevoer van calciumcarbonaat aan het verzuringsvat regelt. Het regel- 10 orgaan 22 werkt ook in op sluis 18 voor de afvoer van slib waardoor men ervoor kan zorgen dat geen vrij calciumcarbonaat tegelijk met het slib verwijderd kan worden.

In het verzuringsvat bedraagt de bacteriënconcentratie bijvoorbeeld 6%, 15 In het verzuringsvat 16 gevormd gas, kan via een gasafvoer- leiding 14 toegevoerd worden aan de eerste gistingsvatruimte 9, waarin de genoemde leiding 14 uitmondt via mondig 13.

Via een toevoer 25, kan men aan het verzuringsvat ook sbffen toevoegen voor het verwijderen van in de afvalvloeistof aanwezige 20 zware metalen in de vorm van sulfiden. Bij overmaat zware metalen in de afvalvloeistof voegt men via de toevoer 25 calciumsulfaat toe, terwijl bij overmaat sulfaat in de afvalvloeistof de verwijdering van de zware metalen in de vorm van sulfi den kan plaatsvinden door toevoegen van ijzerionen of calciumcarbonaat.

25 Bij voorkeur voert men echter de afscheiding van de zware metalen uit in een voorbewerkingstrap, zodat de sulfiden in geconcentreerde vorm verkregen worden.

Met behulp van de hierboven beschreven tweetraps anaerobe zuivering verkrijgt men zeer grote omzetsnelheden, waardoor met zeer * 30 kleine installaties grote hoeveelheden afvalvloêistoffen gezuiverd kunnen worden.

781 1 9 9 9 . Ac 7 *

Voor de zuivering van afvalvloeistof gaat men bijvoorbeeld als volgt te werk.

In het verzuringsvat 16 brengt men een sliblaag 24 aan van bacteriën, die moeten dienen voor de anaerobe zuivering.

5 Tijdens het inleiden van de te zuiveren afvalvloeistof via verzuringsvattoevoer 17, wordt de pH van de vloeistof gemeten met behulp van pH-meter 20/een regelorgaan 22 bedient, die inwerkt op een sluis 19 voor toevoer van calciumcar-bonaat uit calciumcarbonaatvoorraadvat 23.

10 Op deze wijze kan men een zeer nauwkeurige pH-regeling bereiken.

Tijdens de verzuring gevormd slib kan afgevoerd worden via sluis 18, die de verzuringsvatslibafvoer vormt. Deze sluis 18 wordt ook bediend door regelorgaan 22 ,^ia bedien!ngsorgaan 21.

15 De^vloeistof stroomt uit het verzuringsvat 16 via verzurings-< vatvloeistofafvoer 15 en leiding 25 naar de gistingsvattoevoeren 2, meestal vier, die regelmatig over de omtrek van het gistingsvat 1 verdeeld zijn.

Deze afvalvloeistof komt terecht in de eerste gistingsvat-20 ruimte 9, waarin deze vloeistof krachtig geroerd wordt met behulp van gas dat in deze vloeistof geleid wordt via gassloten 6 naast de roering die reeds optreedt in deze ruimte door tijdens anaerobe gisting gevormd gas. Dit gas is afkomstig uit de afzonderlijke achter elkaar doorstroombare, bezinkruimten 5c, 5b, 5a, 5. In elk 25 van deze bezinkruimten krijgt de via de vloeistof-toevoer 7 toegevoerde vloeistof gelegenheid te bezinken, waarbij slib afgevoerd kan worden via slibafvoer 11 en gas, zoals reeds vermeld, afgevoerd via gasslot 6.

Op deze wijze verkrijgt men een zeer homogene concentratie aan bacteriën in de ringvormige eerste gistingsvatruimte 9, waardoor 30 een optimale gisting kan plaatsvinden.

781 1 9 9 9 €Γ * 8

Anderzijds kan de roering in deze ruimten nog bevorderd worden door het uit het verzuringsvat afkomstige methaangas via leiding 14, en monding 13 te leiden in de eerste gistingsvatruimte 9.

Het^via de gassloten 6 ontwijkende gas, dat zoals vermeld, 5 de vloeistof in de ringvormige ruimte 9 krachtig roert, verdwijnt via gasafvoer 4, terwijl behandelde afvalvloeistof, vdjwel zonder slib, verdwijnt via gistingsvatafvoer 3, welke uitmondt in de bovenste bezinkingsruimte 5.

In het bijzonder verkrijgt men door toepassing van enerzijds 10 de achter elkaar doorsiroombare en boven elkaar geplaatste bezinkruimten 5c, 5b, 5a, 5 en de hierom gelegen ringvormige ruimten 9, een hoge bacteriën concentratie die tot een krachtige anaerobe gisting leidt, waardoor men met zeer kleine verblijftijden in het gistingsvat 1 kan volstaan." 15 Om eventueel in de afvalvloeistof aanwezige zware metalen .

neer te slaanr verdient het aanbeveling om deze heer te slaan in de vorm van metaalsulfiden. Dit kan geschieden door toevoeging van calciumsulfaat bij overmaat zware metalen, of door toevoeging van ijzerionen of Calcium-carbonaat bij overmaat sulfaat, welke toevoe-20 gingen kunnen geschieden via toevoer 25, doch het verdient de voorkeur deze afscheiding vande zware metaalsulfiden uit te voeren in een afzonderlijke trap, zodat men de schadelijke sulfiden in geconcentreerde vorm verkrijgt.

De minimale grootte van de bezinkingsruimten binnen het 25 gistingsvat wordt bepaald door de toelaatbare oppervlaktebelasting, / welke maximaal de bezinksnelheid van het slib of minder bedraagt, t in kubieke meter toegevoerde afvalvloeistof per vierkante meter bezinkingsruimteoppervlak per uur.

De pH-meter 20 bedient eveneens via regelorgaan 22 een 30 bedieningsorgaan 21, voor de sluis 18, waar de in het verzuringsvat gevormde slibmassa 24 door afgevoerd wordt.

78 1 1 9 9 9

Claims (25)

10- Werkwijze voor het anaëroob omzetten van organisch materiaal in een waterig medium in een gistings? waarbij men gevormd gistings-gas en de gegiste afvalvloeistof onder toepassing van een slibbezinking afvoert, met het kenmerk, dat men de te zuiveren vloeistof als een propstroom door meerdere achter elkaar liggende bezinkzones ^ voert waarbij men uit elke bezinkzone het gevormde gas en het slib afvoert.

2. Werkwijze volgens anclusie 1, met het kenmerk, dat men het in de bezinkzones gevormde gas leidt in een organisch materiaal bevattende waterige mediummassa die naast de bezinkzones 20 li9t·

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het te behandelen waterig medium voor de gistingszone aan een verzuring onderworpen wordt onder regeling van de pH*

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de pH tijdens de gisting en/of verzuring op ongeveer neutraal gehouden wordt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de pH geregeld wordt door toevoegen van een zuurneutraliserende stof tijdens de verzuring.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de zuurneutralisererie stof calciumcarbonaat is* 781 1 9 9 9 10 · >r

7 Werkwijze volgens conclusie 3-6, met het kenmerk, dat slib uit de verzuringszone verwijderd wordt zonder meeslepen van zuurneutraliserende stof.

8. Werkwijze volgens conclusie 1-7, met het ken- 5 merk, dat men de zware metalen als metaalsulfiden uit de afval-vloeistof verwijdert.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat men de sulfiden afscheidt in een voorbewerkingstrap.

10 Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, 10 dat men de zware metaalsulfiden verkrijgt door toevoegen van calciumsulfaat bij overmaat zware metalen of door toevoegen! van ijzer-ionen of calciumcarbonaat bij overmaat sulfaat.

11. Werkwijze volgens conclusie 1-10, m e t het kenmerk, dat men het in de verzuringszone afgescheiden gas leidt in de waterige 15 mediummassa die naast de bezinkzones gelegen is. ·

12. Inrichting voor het anaëroob omzetten van organisch materiaal in een waterig medium tenminste omvattende een gistingsvat voorzien van tenminste een gistingsvat-toevoer, een gistingsvatafvoer, een slibafvoer een gashoofdafvoer voor het afvoeren van gas uit het gistingsvat, 20 en een bezinkingsrüimte waarop de gistingsvatafvoer aangesloten is, met het kenmerk, dat het gistingsvat meerdere achter elkaar doorstroombare bezinkruimten (5, 5a, 5b, 5c) omvat, waarvan tenminste meerdere bezinkruimten elk*een bezinkruimtegasafvoer (6) en een bezinkruimteslibafvoer (11) bezitten.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de doorstroombare bezinkruimten (5, 5a, 5b, 5c, )boven elkaar in / een gistingsvat aangebracht zijn.

14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat de bezinkruimtegasafvoeren via gassloten uitmonden in 30 een naast de bezinkruimten gelegen eerste gistingsvatruimte (9) 78 1 1 9 9 9 waarin een gistingsvattoevoer (2) uitmondt.

15. Inrichting volgens conclusie 12-14 niet het kenmerk, dat de eerste gistingsvatruimte (9) concentrisch om de doorstroombare bezinkruimten (5) is aangebracht.

16. Inrichting volgens conclusie 12-15, ipe t het ke n-m e r k, dat de bezinkruimten (5, 5a, 5b, 5c) bestaan uit een mantel (9) verbonden met een trechtervormige bodem (10) voorzien van een slibafvoer (lissen bezinkruimtevloeistoftoevoer (7)

17. Inrichting volgens conclusie 12-16, met het kenmerk, 10 dat de bezinkruimten voorzien zijn van gasgeleidingsschotten (12) die zich. uitstrekken in de eerste gistingsvatruimte (9). 18Inrichting volgens conclusie 12-17, met het kenmerk, dat de gasgeleidingsschotten (12) een in de richting van de bodem hellende rondlopende mantel vormen.

19. Inrichting volgens conclusie 12-18, met het kenmerk, dat het gistingsvat meerdere, op regelmatige afstanden over de gistingsvatomtrek verdeelde gistingsvattoevoeren (2) omvat.

20. Inrichting volgens conclusie 12-19, met het kenmerk, dat de gashoofdafvoer (4) in het bovenste gedeelte van het gistings-20 vat gelegen is.

21 Inrichting volgens conclusie 12-20, met hetken- m e r k, dat het gistingsvat voorzien is van een gastoevoer (13).

22. Inrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de gastoevoer (13) verbonden is met verzuringsvat-gasafvoer (14).

23. Inrichting volgens conclusie 21 of 22, met het ken merk, dat het verzuringsvat (16) een verzuringsvattoevoer (17) en een verzuringsvat slibafvoer (18) omvat, fctj voorkeur in de vorm van een sluis.

24. Inrichting volgens conclusie 21-23, met kenmerk, 30 dat het verzuringsvat voorzien is van tenminste een zuurneut raliserende 7.811999 stoftoevoer (19), bij voorkeur calciumcarbonaat.

25. Inrichting volgens conclusie 21-24, met het ken- m e r k, dat het verzur'ingsvat voorzien is van een pH meetorgaan (20).

26. Inrichting volgens conclusie 21-25, met het k-e n- 5 merk, dat het pH meetorgaan verbonden is met regelorgaan (22) dat de toevoer van zuurneutraliserende stof en/of afvoer van slib regelt. » / 78119 99