NL7905923A - Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van afval- water. - Google Patents

Description

795108/vdT/ap ^ - — —

Aanvraagster t ¥afilin B.Y, te Zwolle.

Titel : Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van afval water.

Door Aanvraagster worden als uitvinders genoemd J.C. van den Heuvel R^J. Zoetemeyer en J. Aufderheyde.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het zuiveren τηη afvalwater met lagere concentraties aan onzuiverheden, in het bijzonder huishoudelijk afvalwater, onder toepassing van ten minste een anaerobe zuivering.

5 Zoals bekend, wordt huishoudelijk afvalwater op grote schaal gezuiverd door aerobe zuivering, waarbij door middel van het actief slibproces ongeveer 90% van de oxideerbare organische verbindingen microbiologisch afgebroken en onder intensieve beluchting grotendeels omgezet worden in een biomassa, die men afscheidt en 10 verder verwerkt.

Het daarbij verkregen gezuiverde produkt bevat het grootste gedeelte van de oorspronkelijke hoeveelheden anorganische i verbindingen in de vorm van 70% van de stikstofverbindingen, 60%.

van de fosfaatverbindingen en verder alle andere zouten. Yoordat dit 15 op het oppervlaktewater wordt geloosd, kan het eventueel nog worden gezuiverd om de fosfaten die* de algengroei bepalen te verwijderen.

de

Deze werkwijze is duur door/energie voor beluchting.

Anderzijds is het ook bekend om afvalwater te zuiveren door anaerobe zuivering, waarbij het organisch materiaal uit het af-20 valwater door anaerobe afbraak verwijderd.wordt. Deze werkwijze kan vooral toegepast worden voor de afbraak van vast organisch materiaal zoals bij de stabilisatie van secundair slib.

Anaerobe waterzuivering heeft voordelen ten opzichte van de aerobe methode doordat: 25 a) geen energie verbruikt wordt voor de beluchting, doch.* juist nuttige energie vrijkomt in de vorm van methaan 0,5 W m^/kg BOD; b) een hogere slibconcentratie, waardoor hogere volume-belastingen mogelijk zijn dan bij de aerobe zuivering, t.w. 10 tot —15 hg B0D/m3.d in plaats van 2 tot 2,5 kg B0D/m3.d bij de aerobe \ 79 0 5 923 -2 - zuivering. Hierdoor kan een verlaging aan bouwkosten bereikt worden die kunnen gaan tot 30% van de kosten van een anaerobe inrichting.

c) Het slib, verkregen bij de anaerobe zuivering, opbrengst 0,1 kg/kg BOD, heeft een hoog droge stof gehalte, is ge-5 stabiliseer! en vereist derhalve geen intensieve nabehandeling.

Deze werkwijze heeft echter het nadeel, dat zij betrekkelijk instabiel is, met kans op verzuring van de reactor, en bovendien een temperatuur vereist van 30°C.

Het anaerobe proces kan namelijk in twee trappen verlopei 10 en wel een eerste trap waarbij een groep zuurvormende micro-organismea de hydrolyse en de verzuring van het substraat bewerkstelligt, terwijl vervolgens de methaanvormende micro-organismen de tussenprodukten omzetten tot methaan. Instabiliteit en falen van de anaerobe werkwijze kan veroorzaakt worden door substraatremming, waardoor de door ïe 15 snelgroeiende zuurvormers gevormde grote hoeveelheden zuren -de stofwi 3-seling van de langzaam groeiende methaanvormers kunnen remmen.

De vereiste opwarming van het afvalwater, waarvoor een deel van het ontstane gas moet worden gebruikt, en’de uitspoeling van de methaanvormers bij korte vloeistofverblijftijden, brengen met 20 zich mee, dat deze anaerobe zuivering alleen geschikt is voor geconcentreerde afvalwaterstromen.

Huishoudelijk afvalwater bezit echter lage concentraties aan organische onzuiverheden, waardoor deze anaerobe werkwijze, welke op zich zelf bijzondere voordelen bezit, niet bruikbaar, voor dit 25 doel.

De uitvinding beoogt nu een werkwijze te verschaffen waarbij dit nadeel ondervangen wordt en huishoudelijk afvalwater met •lage concentraties aan organische onzuiverheden door anaerobe zuivering gezuiverd kan worden.

30 Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat men het afvalwater aan een wateronttrekking onderwerpt tot tenminste 50%, bij voorkeur tenminste 75% water, onttrokken is. Met voordeel onderwerpt men het afvalwater aan een wateronttrekking tot tenminste 80 tot 90% van het aanwezige water verwijderd is* men 35 Hoewel/het water op velerlei wijzen kan onttrekken, past «en hiervoor bij voorkeur een hyperfiltratie toe.

Ό 790 5 9 23 '-'V...

- 3 - *

Op deze wijze verkrijgt men enerzijls een permeaat bij de hyperfiltratie, welk permeaat direkt toegevoerd kan worden aan een drinkwaterbereidingssysteem en anderzijds een veel grotere concentratie aan onzuiverheden bevattende waterige vloeistof, die men 5 doelmatig anaëroob kan zuiveren.

volgens

In het bijzonder heeft men/oe werkwijze volgens de uitvinding een veel kleiner methaangistingsreactor nodig dan bij direkt anaëroob behandelen van huishoudelijk afvalwater, terwijl bovendien na de vateronttrekking de slibuitspoeling bij de anaerobe 10 werkwijze veel minder kritisch wordt, aanzienlijk minder vloeistof op de voor de anaerobe gisting vereiste temperatuur moet worden gebracht en veel minder zuurstof in de methaangistingsreactor meegesleept.- wordt. .

Bovendien treedt er na een dergelijke concentrering nog 15 geen remmende werking op van zouten, niet afbreekbare en eventueel toxische verbindingen die zich in het afvalwater bevinden.

Yooral in verband met het feit, dat in de toekomst vrijwel alle afvalwateren, in het bijzonder huishoudelijke afvalwateren, gezuiverd -rullen moeten worden, en de vraag naar systemen voor het 20 verschaffen van drinkwater, is het duidelijk;, dat de werkwijze volgens de uitvinding belangrijke voordelen biedt.

Boor eerst uit het afvalwater door hyperfiltratie 75% van het aanwezige water te verwijderen, behoeft men slechts een kwart van de normale hoeveelheid afvalwater anaëroob te behandelen.

25 Onder hyperfiltratie wordt hier verstaan een omgekeerde osmose-, uitgevoerd onder bijvoorbeeld een druk van 1 tot 6 MPa, bij voorkeur 2 tot 4. Boelmatig werkt men met membranen met een permeaat--6 -5 / flux van 10 tot 10 m/sec.

Daar het na de hyperfiltratie verkregen aan onzuiverheden 30 geconcentreerde waterige medium een grote hoeveelheid drukenergie bevat, verdient het aanbeveling om deze drukenergie terug te winnen, bijvoorbeeld met behulp van een turbine, bij de drukreductie van het concentraat.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding werkt men doelmatig 35 met buisvormige membranen, die men zuivert met elastische reinigings--liehamen, bijvoorbeeld kunststofsponsmateriaal. Bij de hyperfiltratie 7S05923 " T — A — zullen zich namelijk in het afvalwater aanwezige onzuiverheden af zetten op het membraanoppervlak, waardoor de door1aathaarhe id van het membraan voor vrat er achteruit zou gaan. Dit bezwaar kan dan gemakkelijk opgeheven worden.

5 Het geïnstalleerd membraanoppervlak voor buisvormige membranen bedraagt bij een installatie bijvoorbeeld 150 m2/m3 zodat een produktie van 13 tot 130 m3/m3 dag kan worden verkregen.

Ter verwijdering van fosfaten, kan men het na de anaerobe zuivering verkregen waterige medium aan een defosfatering onderwerpen. 10 De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met behulp van de tekening, waarin: -Fig. 1 schematisch een installatie weergeeft voor het uitvoeren vpi de werkwijze volgens de uitvinding; -Fig. 2 een detail van de inrichting voor het uitvoeren 15 van de hyperfiltratie.

In Fig. 1 is een afvalwater-verzamelingsvat 1 weergegeven, waaraan voorbezonken stedelijk huishoudelijk afvalwater toegevoerd wordt via vattoevoer 2.

Door middel van een koelelement 3 wordt het afvalwater 20 op een bepaalde temperatuur gebracht, bijvoorbeeld 17°C.

In het afvalwatervat 1 mondt een leiding 4 uit, die aangesloten is op een hoge druk pomp 5 voor het toevoeren van het afvalwater aan een hyperfiltratieinstallatie met membranen, geplaatst in druksteunbuizen, waarbij tussen membraan en druksteunbuis een per-25 meaatvezelvliesafvoerlaag aangebracht is. Dergelijke opstellingen vac membranen zijn.algemeen uit de literatuur bekend.

ïïit de hyperfiltratieinrichting 6 verkrijgt men via permeaatafvoer 7 produktwater 8, dat toegevoerd kan worden aan een drinkwaterzuiveringsbereidingssysteem 9· 30 Het uit de hyperfiltratie-inrichting 6 verkregen, aan : onzuiverheden meer geconcentreerde waterige medium wordt gedeeltelijk via terugvoerleiding 10 gevoerd aan afvalwatervat 1. Een gedeelte van het aan onzuiverheden geconcentreerde afvalwater wordt via af-takleiding 11 toegevoerd aan een concentraatverzamelvat 12, waarin 35 het aan onzuiverheden geconcentreerde vloeibare concentraat geroerd _wordt met behulp van roerder 13, terwijl anderzijds stikstof ingeleid 790 5 9 23 - 5- s wordt via stikstof toevoer 14. Met "behulp van een ander koelelement 15 wordt de temperatuur van de vloeistof in het vat 12 op 4°C gehouden.

Met "behulp van leiding 16 en doseerpomp 17» wordt het 5 geconcentreerde vloeibare concentraat toegevoerd aan een verzurings reactor 18, welke gehouden wordt op een temperatuur van 30°C met behulp van een verwarmingssysteem 19. hoor middel van een pH-regelinrichting 20 houdt men de pi in è verzuringsreactor beneden 7» bij voorkeur op 6,5.

10 hit de verzuringsreactor ontwijkt via gasafvoer 21 gas, terwijl anderzijds in de verzuringsreactor nog een roerder 22 aanwezig is voor het roeren van het vloeibare medium.

hoor verzuringsvatafvoer 23 wordt het aangezuurde concentraat toegevoerd aan opslagvat 24» van waaruit het via een do-15 seerpomp 25 en leiding 26 in een methaangistingsreactor voor het uitvoeren van<fe anaerobe gisting stroomt. Deze methaangistingsreactor 26, is eveneens voorzien van een roerder 27 en een methaan-gasafvoer 28. Met behulp van een verwarmingssysteem 29 wordt de tempertuur in de methaangistingsreactor op 30°G gehouden terwijl de 20 pH geregeld wordt via pH-regelsysteem 30.

ïïit de methaangistingsreactor verkrijgt men een effluenb via leidng 31» welk effluent toegevoerd wordt aan een defosfaterings-installatie 32, waar fosfaat afgevoerd wordt via afvoer 33 en het no 5 aanwezige vloeibare medium geloosd op het oppervlakte water via 25 afvoer 34.

Yoor het opwekken van de benodigde druk in de hyperfil-tratieinrichting 6, is een afsluiter 35 aanwezig. Met flowmeter 36 wordt de werking van de hyperfiltratieinrichting gecontroleerd.

Het is noodzakelijk om het afvalwater in vat 1 en in va; 30 12 op een temperatuur van 17 resp. 4°C te houden om vroegtijdige af braak van organische verbindingen tegen te gaan.

Tijdens de hyperfiltratle in de hyperfiltratie-inrich-ting 6 wordt het afvalwater geconcentreerd tot 80% of meer van het water onttrokken is.

35 Fig. 2 toont ook schematisch hoe men de membranen rei- -nigt en spoelt. Men spoelt om aantasting van de membranen te voorko- 790 5 9 23 :'> ' men met een oplossing van.50 mg NaOCI per liter water.

In Fig. 2 is de hyperfiltratieinrichting 6 overigens meer in detail weergegeven waarbij men ziet, dat deze membraanin-. richting 6 een hyperfiltratieinïichtingstoevoer 38» ©en hyperfiltra-5 tieinrichtingsafvoer 39 en een permeaatafvoer 7» omvat die aangesloten zijn op een vat 37 waarin op de binnenzijde van elke buis 40 een vezelvlieslaag 4-1 is aangebracht, waarop zich een membraan 42 bevindt, voor het uitvoeren van de hyperfiltratie.

Het door de druksteunbuizen heen tredende permeaat 10 wordt aan de buitenzijde afgevoerd via permeaatafvoer 7·

Voor het reinigen van de membranen kan een reinigings-lichamenvoorraadvat 43 aanwezig zijn, waarin sponsachtige reinigings·· lichamen 44‘zijn opgenomen. Via toevoer 45 kan spoelvloeistof door dit vat geleid worden, waardoor de sponsachtige lichamen 44 door de 15 buisvormige membranen stromen en hierbij de membranen reinigen.

Opgemerkt wordt, dat men de werkwijze' ook continu kan uitvoeren waarbij dan het vat 12 als buffervat fungeert,

In het voorgaande is steeds gesproken over wateront-trekking aan huishoudelijk afvalwater door hyperfiltratie, doch het 20 zal duidelijk zijn dat men ook andere wijze (bijvoorbeeld door verdampen) de gewenste hoeveelheid water kan onttrekken.

v 790 5 9 23

Claims (13)

1. Werkwijze voor het zuiveren van afvalwater met lagere concentraties aan onzuiverheden, in het "bijzonder huishoudelijk afvalwater, onder toepassing van tenminste een anaerobe zuivering, met het kenmerk, dat men het afvalwater onderwerpt aan 5 een waterontrekking tot tenminste 50% water onttrokken is.

2. Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat men tenminste 75% water onttrekt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het ken- m e r t, dat men het afvalwater onderwerpt aan een wateronttrekking 10 tot tenminste 80% van het aanwezige water onttrokken is.

4. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men het afvalwater onderwerpt aan een wateronttrekking tot tenminste 90% van het aanwezige water onttrokken is. 15 5- Werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men het water onttrekt door hyper-filtratie. * o. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat men het onttrokken water, in het 20 "bijzonder het door hyperfiltratie verkregen permeaat, aan een drink-water"bereidingssysteem toevoert.

7. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men uit het door hyperfiltratie verkregen geconcentreerde afvalwater drukenergie terugwint. 25 8» Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de pH van het afvalwaterconcentraat voor de omgekeerde osmose op een waarde beneden pH 7 gehouden wordt.

9. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat men de anaerobe zuivering uitvoert 30 in twee trappen.

10. Werkwijze volgens conclusie 9» & e t het kenmerk, dat de eerste trap een verzuringstrap en de tweede trap een methaangistingstrap is.

11. Installatie voor het uitvoeren van een werkwijze vol- 79 0 5 9 2.3 _ 8 _ Λ r gens de -uitvinding, omvattende een vat voor anaerobe waterzuivering, voorzien van een mediumtoevoer, een mediumafvoer en een methaangas-afvoer,m et het kenmerk, dat de .installatie een inrichtir g omvat voor wateronttrekking.

12. Installatie volgens conclusie 11, met het k en merk, dat de installatie een inrichting voor hyperfiltratie omvat.

13· Installatie volgens conclusie 12, met het ken merk, dat de installatie een drukenergie terugwin systeem omvat, 10 aangebracht tussen de hyperfiltratieinrichtingsafvoer voor het afvoeren van concentraat.

14· Installatie volgens conclusie 12 of 13, m e t het kenmerk, dat de permeaatafvoer van de hyperfiltratieinrich-ting verbonden is met een drinkwaterbereidingssysteem. 15 15· Installatie volgens één of meer der voorgaande conclu sies 11-14, met het kenmerk, dat de installatie een af-valwatervoorraadvat 1 omvat, voorzien van een koelsysteem.

16. Installatie volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de installatie voorzien is 20 van een vat (12) voor het opnemen van uit de hyper filtratie inrichting verkregen concéntraat voorzien van een koelsysteem (15).

17. Installatie volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting voor de anaerobï zuivering een verzuringsreactor omvat en een methaangistingsreactor, 790 5 9 23