NL8001261A

NL8001261A - Installatie voor het reinigen van afvalwater.

Info

Publication number: NL8001261A
Application number: NL8001261A
Authority: NL
Original assignee: Boehnke Botho
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1980-09-04
Also published as: JPS637839B2; FR2450238B1; FR2450238A1; US4487697A; CA1144665A; DE2908134C2; JPS55159897A; ES489093A1; DE2908134A1; AR222859A1; GB2044746A; NL190063C; BE881963A; NL190063B; GB2044746B

Description

* N/29.507-Jb/hf - 1 -

Installatie voor het reinigen van afvalwater.

De uitvinding heeft betrekking op een installatie voor het reinigen van afvalwater, met een mechanische bezink- voor- inrichting voor de mechanische reiniging van het afvalwater, een actief slib-bassin voor een eerste actief slib-trap, een 5 tussenbezinkinrichting, een beluchtingstrap, een nabezink-bassin en een inrichting voor het afvoeren en eventueel behandelen van sliboverschot, waarbij het te reinigen afvalwater uit de mechanische bezinkinrichting het actief slib-bassin, uit het actief slib-bassin via de tussenbezinkinrich-10 ting de beluchtingstrap en uit de beluchtingstrap het nabezink-bassin bereikt en waarbij de "Biozönosen" van het actief slib-bassin en van de beluchtingstrap gescheiden zijn.

Onder afvalwater wordt gemeentelijk afvalwater of adequaat industrieel afvalwater, dat biologisch gereinigd kan 15 worden, verstaan. De uitdrukking bassin omvat steeds ook aggregaten, bestaande uit een aantal gescheiden, doch via leidingen of verbindingssloten functioneel verenigde, bassins. De behandeling van het sliboverschot vindt meestal in rottings-ruimten plaats.

20 Een dergelijke installatie is bekend uit het Duitse

Offenlegungsschrift 2.640.875. Bij deze bekende installatie bestaat de beluchtingstrap uit een beluchtingsbassin met oppervlak tebeluchters of dergelijke. De uitvoering en dimensio-nering is zodanig, dat het actief slib-bassin als hoogst be-25 laste trap met een ruimtebelasting van ongeveer 10 kg/BSB,-per kubieke meter en per dag wordt bedreven, met de tussenbezinkinrichting een scheiding van de "Biozönosen" wordt uitgevoerd en het slib uit de tweede actief slib-trap uitsluitend hierin wordt teruggevoerd of als sliboverschot wordt af-30 gevoerd. Het actief slib-bassin functioneert hierbij als ad-sorptiebassin, waarin een adsorptieve, zelf filtrerende en coagulerende verwijdering van moeilijk afbreekbare verbindingen plaatsvindt. Deze installatie heeft op zichzelf goed voldaan en kan ook met een beluchtingstrap worden uitgevoerd, 35 die voor een zuurstofbegassing is ingericht (Duitse.octrooiaanvrage P 28 03 759). In het algemeen worden eliminatie-percentages van 50 tot 70% bereikt. Dit geldt in het bijzonder in het geval, dat het gehalte van het te reinigen afval- 800 1 2 61 i» - 2 - water aan moeilijk afbreekbare verbindingen niet te hoog is.

Het actief slib-bassin wordt dan met een zuurstofgehalte van omstreeks 1 tot 2 mg/1 bedreven en werkt in het aerobe gebied.

De onderhavige uitvinding beoogt een installatie 5 van de in de aanhef genoemde soort zodanig verder te ontwikkelen, dat deze wat betreft de moeilijk afbreekbare verbindingen een groter reinigingseffect bezit, zodat deze in het bijzonder geschikt is voor het behandelen van te reinigen afvalwater, dat een aanzienlijk gehalte aan moeilijk afbreekbare verbindingen 10 bevat. Het kan hierbij gemeentelijk afvalwater of adequaat industrieel afvalwater, dat voor een biologische reiniging vatbaar is, betreffen^.. ,

Hiertoe wordt de installatie volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat het actief slib-bassin is ingericht 15 om te worden bedreven met een gereduceerd zuurstofgehalte van omstreeks nul mg/1 en facultatief anaëroob kan worden bedreven (zodat in het actief slib-bassin microbionten leven, die aëroob en facultatief anaëroob gericht zijn), terwijl de be-luchtingstrap is uitgevoerd als een druiplichaamtrap, welke 20 in het aerobe gebied werkt, waarbij voor het nabezinkbassin een onbelucht mengbassin is aangebracht, waarin, behalve het water uit de druiplichaamtrap sliboverschot uit het actief slib-bassin toevoerbaar is.

Het spreekt vanzelf, dat het zuurstofgehalte in de 25 druiplichaamtrap voldoende hoog moet liggen, bijvoorbeeld 1 tot 2 mg/1.

Volgens een gunstige uitvoering van de uitvinding is het sliboverschot uit het actief slib-bassin bovendien enerzijds weer in het actief slib-bassin terugvoerbaar en kan dit 30 voorts naar de inrichting voor het afvoeren en eventueel behandelen van het sliboverschot worden teruggevoerd.

Sliboverschot kan voorts achter het mengbassin uit het nabezinkbassin worden afgevoerd en wel via een verzamel-trechter, en kan enerzijds in het mengbassin worden terugge-35 voerd en anderzijds eveneens naar de inrichting voor het afvoeren en eventueel behandelen van sliboverschot worden toegevoerd .

Weliswaar kentmen (uit dé praktijk) bij het behandelen van gemeentelijk en adequaat industrieel afvalwater druip-40 lichaaminstallaties, doch deze hebben voor het oplossen van 80 0 1 2 61 f.

- 3 - ^ het probleem, waarmede de onderhavige uitvinding zich bezighoudt, tot nu toe niets bijgedragen.

Bij de installatie volgens de uitvinding vindt in het actief slib-bassin naast een gedeeltelijk biologische rei-5 niging een aanzienlijke ontsluiting van het uitgangssubstraat, met inbegrip van een eliminering, plaats, waarbij de moeilijk afbreekbare verbindingen verrassenderwijze gedeeltelijk in gemakkelijk afbreekbare organische verbindingen worden ontsloten. Veruit de grootste afbraak van de organische verbin-10 dingen vindt in de druiplichaamtrap plaats en wel bij een rijkelijk zuurstofaanbod in het zeer stabiele gebied, waarbij gelijktijdig bij een passende ruimtebelasting ook een nitrifi-sering wordt uitgevoerd. Indien het mengbassin voor een zuurstofgehalte van omstreeks nul mg/1 wordt ingericht en facul-15 tatief anaëroob wordt bedreven, dan vindt in het nageschakelde, onbeluchte mengbassin een denitrifisering plaats, die door toevoeging van sliboverschot uit het actief slib-bassin wordt ondersteund. Volgens de uitvinding werken in het actief slib-bassin aerobische prokaryonten als facultatief werkzame orga-20 nismen in het kader van een gistproces. Hiertegenover werken de bekende installaties met microbionten, die stabiel aëroob gericht zijn. Volgens de uitvinding verloopt de stofwissel-kringloop bij de werkzame microbionten in het actief slib-bassin over een substraatgebonden fosforylering. Volgens de 25 stand van de techniek wordt daarentegen in het actief slib-bassin met microbionten gewerkt, waarvan de stofwisselkring-loop over een oxylatief fosforyleringsproces verloopt.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de tekening, die een uitvoeringsvoorbeeld van een 30 installatie volgens de uitvinding op schematische wijze weergeeft.

De in de tekening weergegeven installatie voor het reinigen van afvalwater bestaat in principe uit een mechanische bezinkinrichting 1 voor de mechanische voorbezinking van 35 het te reinigen water, het actief slib-bassin 2 van een eerste actief slib-trap, een tussenbezinkinrichting 3, een belueh-tingstrap 4 en een nabezinkbassin 5.

Verder is een inrichting 6 toegevoegd voor het afvoeren en eventueel behandelen van sliboverschot. Het te rei-40 nigen afvalwater bereikt uit de mechanische bezinkinrichting 800 1 2 61 , - 4 - 1 het actief slib-bassin 2, uit het actief slib-bassin 2 via de tussenbezinkinrichting 3 de beluchtingstrap 4 en uit de beluchtingstrap 4 het nabezinkbassin 5.De Blözönosen van het actief slib-bassin 2 en van de beluchtingstrap 4 zijn geschei-5 den. Het actief slib-bassin 2 is ingericht om te worden be- . dreven met een zuurstofgehalte van omstreeks nul mg/1. Dit heeft tot gevolg, dat in het actief slib-bassin microbionten leven, die zowel aëroob als facultatief anaëroob zijn. De beluchtingstrap vormt een tweede biologische trap en is uitge-10 voerd als druiplichaamtrap 4. Deze kan een aantal evenwijdig of achter elkaar aangebrachte druiplichaamaggregaten omvatten en werkt in het aerobe gebied met voldoende zuurstofgehalte. Voor het nabezinkbassin 5 is een onbelucht mengbassin 7 aangebracht, waarin behalve het water uit de druiplichaamtrap 4, 15 sliboverschot uit het actief slib-bassin 2 kan worden to'ege-voerd. Het sliboverschot uit het actief slib-bassin 2 kan voorts in het actief slib-bassin 2 weer worden teruggevoerd en wel via de leiding 8. Het sliboverschot kan voorts worden toegevoerd naar de inrichting 6 voor het afvoeren en even-20 tueel behandelen van sliboverschot, welke inrichting in het uitvoeringsvoorbeeld met een rottingsruimte 9 is uitgevoerd. Verder kan sliboverschot tussen het mengbassin 7 en het nabezinkbassin 5 worden afgevoerd. Het sliboverschot kan via de leiding 10 in het mengbassin 7 worden teruggevoerd en via de 25 leiding 11 eveneens aan de inrichting 6 voor het afvoeren en eventueel behandelen van het sliboverschot worden toegevoerd. Uitvoeringsvoorbeeld;

Indien bij de weergegeven installatie wordt uitgegaan van een specifiek afvalwater van 200 1/E * d, een 30 meethoeveelheid afvalwater per uur van 13 1/E * h en een in-wonergelijkwaardigheidsbelasting van 60 g BSB5/E * d, dan wordt bij een reinigingseffect van Y\, = 95% en een BSB^-verloopwaarde van 15 mg/1 de volgende specifieke ruimtebehoefte verkregen:

35 a) een eentrappige nitrificatie-actief slibinstallatie (Βφ =0,15) V = 162 1/E

TS le b) een eentrappige conventione-druiplichaam- installatie met BR = 400 g/m^ V = 198 1/E.

en 800 1 2 61 - 5 - % c) bij de installatie volgens de uitvinding met een actief slib- en een druiplichaam-trap met een hoogste belasting van de actief slib-trap bij een facultatief an-5 aerobe wijze van bedrijven V = 107 1/E.

De energiebehoefte per inwoner is bij normale afval-wateromstandigheden bij de nitrificatieinstallatie ongeveer 15 kWh/E * a bij de conventionele druiplichaaminstallatie 10 ongeveer 9-10 kwh/E * a en bij de installatie volgens de uitvinding met een actief slib- en een dxu'i'jiichaamtrap ongeveer 9-10 kWh/E * a

Het volgens de tekening bij 1 mechanisch voorgerei-15 nigde afvalwater bereikt het actief slib-bassin 2. Bij een volume van 600 m en een verblijfstijd van 28' wordt in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld een organische ruimtebelas- 3 ting van 10 kg BSB,-/m * d verkregen. Bi] de hoge slibbelastmg van Βφσ = 6 en de geringe energiedichtheid van het actief lb 3 20 slib-bassin van ongeveer 25 W/m volume is weliswaar bi] een midden- tot grootblazige beluchting zowel een voldoende door-eenwerveling van het zich vormende actieve slib als een voldoende endogeen ademen van de "Biozönosen" (bij een gehalte aan droge substantie van 1,5 tot 2,0 g/1) gewaarborgd, doch 25 geenszins een voldoende zuurstofverzorging voor grond- en substraatademing gegarandeerd. Bij de opzettelijk gekozen energiedichtheid van 25 W/m kan gedurende een dag bij een elektrische arbeid van 0,6 kWh slechts een zuurstofhoeveelheid 3 van ongeveer 0,6 - 0,7 kg C^/m worden ingevoerd. Het resul-30 taat is een zuurstofgehalte van omstreeks nul mg/1. De plaatsvindende biologische processen moeten bij onvoldoende zuurstof aanbod facultatief anaëroob verlopen. Een oxydatieve afbraak is niet mogelijk. De stofwisselkringloop moet over een substraatgebonden fosforylering plaatsvinden, welke bij gist-35 processen te vinden is. Zeer veel bacteriën (prokaryonten) en gisten (eukaryonten), die normaal aëroob leven en hun energie via het optimaalste,wat energie betreft het meest economische afbraakproces (oxydatieve fosforylering) verkrijgen, hebben voor tijden van zuurstofgebrek dit gistproces ontwikkeld.

40 Het levert evenwel slechts 1/19 van de anders ter beschikking 800 1 2 61 a - 6 - komende energie op. Deze omstandigheden worden bedoeld, indien er bij de uitvinding sprake van is, dat het actief slib-bassin 2 facultatief anaëroob kan worden bedreven.

Bij het in het actief slib-bassin 2 aanwezige slib-5 gehalte en de vastgestelde aanmerkelijke groeitermijn moet bij dit extensieve benuttingsproces van de aangeboden organische verbindingen praktisch elke aanwezige verbinding worden aangegrepen. Terwijl bij een conventioneel aëroob actief slibproces de BSB^/CSB-verhouding bijvoorbeeld van - 300/600 = 10 0,5 bij uitgangswater ten gunste van de CSB naar 0,28 tot 0,11 wordt verschoven, blijft deze verhouding bij de installatie volgens de uitvinding bijna gelijk; bij ongeveer 30% van de voor het onderzoeken van de uitvinding uitgevoerde proefnemingen met verschillend afvalwater stelt zich zelfs een 15 verschuiving van de BSB^/CSB-verhouding ten gunste van de BSBj in. Deze omkering is bij de aanwezige afbraak slechts door een ontsluiten, respectievelijk een kraken van de moeilijk afbreekbare verbindingen te verklaren. Het op deze wijze verkregen uitgangssubstraat afvalwater kan nu belangrijk be-20 ter in de daaropvolgende aerobe biologische druiplichaamtrap 4 afgebroken worden.

In de druiplichaamtrap 4 treedt een nitrifisering van de aanwezige organische stikstofverbindingen op. Daar bij een doelmatige uitvoering van het druiplichaam een meervoudig 25 zuurstofaanbod aanwezig is dan de aerobe organismen nodig hebben, is bij dit rijkelijke zuurstofaanbod geen denitrifi-sering te verwachten. Het in de druiplichaamtrap 4 behandelde afvalwater vertoont bij een geringe ruimtebelasting een zeer goed reinigingseffect met geringe NH^-gehaltes, doch 30 hoge N03-gehaltes. Een verdere reiniging door strippen van "N" en een terugwinnen van de benutte energie vindt in het mengbassin plaats, dat gelijktijdig als denitrifiseringstrap werkt. Het mengbassin 7 met een verblijfstijd van ongeveer 3 een half uur en een inhoud van 600 m - zonder beluchting -35 is voor het nabezinkbassin 5 met een verblijfstijd van 2,5 3 uur en een aanwezige bassininhoud van V = 3250 m geschakeld. Het in de verzameltrechters van het nabezinkbassin 5 verzamelde facultatieve actieve slib wordt via de leiding 10 teruggepompt; het aanwezige sliboverschot bereikt via de leiding 11 40 de slibbehandelingsinrichting 9. Mengschoepen en de toevoer 80 0 1 2 61 - 7 - \ van sliboverschot uit de tussenbezinkinrichting 3 zorgen er voor, dat het actieve slib zich zeer snel tot vlokken concentreert en dat optimale omstandigheden door de toevoer van het facultatieve actieve slib voor het denitrifiseren van het ge-5 vormde NO^ worden verschaft. Aan het mengbassin kunnen voor een betere vlokwerking vlokvormende middelen en voor de adsorptie actiefkool, bijvoorbeeld bruinkool-actiefkool worden toegevoegd. De voortdurende kringloop van het facultatieve slib in het mengbassin 7, eventueel met toevoeging van bruin- 3 10 kool-actiefkool, zorgt in een klein mengbassin van 600 m in-houd voor een snelle denitrifisering en een verdere afbraak van nog aanwezige organische verbindingen. Daar over de tot nu toe gevolgde werkwijzeweg de gemakkelijk afbreekbare organische koolstofverbindingen in belangrijke mate zijn afge-15 broken, worden bij een facultatief anaerobe wijze van bedrijven nogmaals door de facultatief werkzame organismen de nog aanwezige moeilijk afbreekbare verbindingen aangegrepen. Het uit de druiplichaamtrap 4 ter beschikking komende actieve slib is zwaar en zet zich, na behandeling, in het mengbassin

V

20 7 zeer snel in het nabezinkbassin 5 af. De verblijfstijd in dit nabezinkbassin 5 kan derhalve in vergelijking tot gebruikelijk actief slib-werkwijzen tot ongeveer 50% verminderd worden.

Bij de installatie volgens de uitvinding werken in 25 de volgorde "actief slib-trap, druiplichaamtrap en mengtrap" facultatief anaerobe levende organismen, aerobe levende organismen en wederom facultatief anaerobe levende organismen.

Deze bewuste toepassing van verschillend werkende "Biozönosen" met de principieel verschillende stofwisselkring-30 lopen leidt tot een verandering van het uitgangssubstraat "uitgangsafvalwater" en ook tot een tweede verandering van het reeds in de druiplichaamtrap bewerkte afvalwater, zodat een verrassend goed reinigingseffect wordt bereikt.

De uitdrukking "zuurstofgehalte van omstreeks nul 35 mg/1" omvat "gelijk aan nul en weinig van nul verschillend".

Het begrip microbionten omvat de gehele levensgemeenschap . -½

De in de facultatieve trap levende microorganismen zijn aerobe organismen (aerobe prokaryonten), die, als het 40 ware in geval van nood, ook zonder zuurstof kunnen bestaan.

800 1 2 61 / - 8 -

De uitvinding is niet beperkt tot het in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld, dat op verschillende manieren binnen het kader der uitvinding kan worden gevarieerd.

800 1 2 61

Claims

1. Installatie voor het reinigen van afvalwater, met een mechanische bezinkinrichting voor de mechanische reiniging van het afvalwater, een actief slib-bassin voor een eerste actief slib-trap, een tussenbezinkinrichting, een be- 5 luchtingstrap, een nabezinkbassin en een inrichting voor het afvoeren en eventueel behandelen van sliboverschot, waarbij het te reinigen afvalwater uit de mechanische bezinkinrichting het actief slib-bassin, uit het actief slib-bassin via de tussenbezinkinrichting de beluchtingstrap en uit de beluch-10 tingstrap het nabezinkbassin bereikt en waarbij de "Biozöno-sen" van het actief slib-bassin en van de beluchtingstrap gescheiden zijn, met het kenmerk, dat het actief slib-bassin (2) is ingericht om te worden bedreven met een zuurstofgehalte van omstreeks nul mg/1 en facultatief an-15 aëroob kan worden bedreven, terwijl de beluchtingstrap is uitgevoerd als een drudplichaamtrap (4), welke in het aerobe gebied werkt, waarbij voor het nabezinkbassin (5) een onbelucht mengbassin (7) is aangebracht, waarin, behalve het water uit de druiplichaamtrap (4) sliboverschot uit het actief slib-20 bassin (2) toevoerbaa’r is.

2. Installatie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ook het mengbassin (7) voor een zuurstofgehalte van omstreeks nul mg/1 is ingericht en facultatief anaëroob kan worden bedreven.

3. Installatie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het mengbassin inrichtingen bezit voor het invoeren van vlokkenvormende middelen en/of actief-kool, in het bijzonder bruinkool-actiefkool.

4. Installatie volgens een der voorgaande conclu-30 sies, met het kenmerk, dat het sliboverschot uit het actief slib-bassin (2) bovendien enerzijds weer in het actief slib-bassin (2) terugvoerbaar is en voorts naar de inrichting (6) voor het afvoeren en eventueel behandelen van het sliboverschot kan worden toegevoerd.

5. Installatie volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het sliboverschot tussen het mengbassin (7) en het nabezinkbassin (5) afvoerbaar'is en enerzijds in het mengbassin (7) kan worden teruggevoerd en anderzijds naar de inrichting (6) voor het afvoeren en even- 800 1 2 61 /' - 10 - tueel behandelen van het sliboverschot toevoerbaar is. / 80 0 1 2 61 ' . _n_ „ , - Behoort bij O.A. t.n.v. Professor Dr.-Ing. N/29.50 / JD/ht Botho Böhnke, te Aken, Bondsrepubliek Duitsland. , -I w| ω| xb-i ^ j 9 ! ψ\ h co| | sl—r^-- C\l| K GO vs___ H 80 0 1 2 61