NL8900494A - Werkwijze voor het uitvoeren van een gecombineerde lucht- en waterzuivering, alsmede werkwijze voor het bedrijven van een dergelijke zuivering. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het uitvoeren van een gecombineerde lucht- en waterzuive- *van, ring, alsmede werkwijze voor het bedrijverP'een dergelijke zuivering.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van een gecombineerde lucht- en waterzuivering bestaande uit een of meer compartimenten, voorzien van toe- en afvoeren en gedeeltelijk gevuld met biologisch actief materiaal.

Het is algemeen bekend, water en lucht van organische verontreiniging te zuiveren met behulp van een filtratie met actieve kool. Een dergelijk systeem is echter zeer duur in het gebruik.

Vluchtige componenten kunnen ook door strippen uit de waterfase worden verwijderd. De striplucht die daarbij vrijkomt moet dan nog wel worden behandeld. Dit kan bijvoorbeeld samen met de te zuiveren lucht door middel van een filtratie met actieve kool.

De niet-vluchtige komponenten in de waterfase dienen dan nog op een andere manier te worden verwijderd, bijvoorbeeld door middel van een filtratie met actieve kool. Dit leidt echter tot een uitgebreid systeem dat weer aanzienlijke kosten met zich meebrengt.

Een andere mogelijkheid is het water biologisch te behandelen in een inrichting met actief slib, en de lucht door middel van actieve kool te behandelen. In lage concentraties is het proces met actief slib echter niet voldoende stabiel, terwijl de behandeling van lucht met actieve kool duur is. Ook is het mogelijk het verontreinigde water biologisch of fysisch/chemisch te zuiveren, terwijl de verontreinigde lucht (bijvoorbeeld benzinedampen bij bodemluchtonttrekking) wordt verbrand. Dit vereist echter weer uitgebreide veiligheidsmaatregelen.

Gevonden werd nu een inrichting van het in de aanhef beschreven type, die is gekenmerkt, doordat de inrichting zodanig is uitgevoerd, dat de te zuiveren lucht en het te zuiveren water al dan niet aangevuld met extra lucht tegelijkertijd door een aëroob biologisch systeem wordt geleid, waarin bacteriën aanwezig zijn, die de als verontreiniging aanwezige organische verbindingen als energie- en/of koolstofbron kunnen benutten.

Doelmatig is het een inrichting toe te passen die uit meer dan een compartiment bestaat, waarbij in het eerste compartiment toevoer voor te behandelen water en de te behandelen lucht aan de onderzijde zijn aangebracht. Bij toepassing van een inrichting uit meer compartimenten is het mogelijk bij het na verloop van tijd dalen van de belasting met verontreinigingen, één of meer compartimenten minder te gebruiken en deze eventueel op een andere plaats in te zetten.

Het is doelmatig de inrichting volgens de uitvinding te voorzien van een orgaan voor het toevoeren van extra lucht aan de onderzijde. Dit maakt het mogelijk een gunstige verhouding tussen zuurstof en organische verontreinigingen te handhaven en een gunstige verhouding tussen lucht en water te handhaven voor een goede doorstroming van het systeem.

Doelmatig wordt de inrichting aan de bovenzijde voorzien van overloop, waardoor het water naar een volgende compartiment wordt geleid, waar het weer op een zodanig punt wordt toegevoerd dat het daar opwaarts doorheen stroomt en daar een afvoerleiding voor lucht is aangebracht, zodat de lucht onderin het volgende compartiment wordt gevoerd. Met een dergelijke uitvoering bereikt men een goede doorstroming. Water en lucht kunnen afzonderlijk via twee aparte leidingenstelsels, naar het volgende kompartiment worden gevoerd, of gezamenlijk door één leidingensysteem.

Voor een goede werking is het gunstig als in het opwaarts doorstroomde gedeelte dragermateriaal is aangebracht waarop de bacteriën die de omzetting moeten uitvoeren kunnen hechten.

Door het aanbrengen van een rooster in het of de compartimenten aan de bovenzijde kan men voorkomen dat het dragermateriaal met het doorstromende water wordt meegesleurd. Hierdoor verkrijgt men derhalve een goede scheiding tussen het doorstromende water en lucht enerzijds, en het dragermateriaal anderzijds.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het zuiveren van lucht en water waarbij men de inrichting volgens de uitvinding gebruikt. Volgens een voordelige uitvoeringsvorm worden naar behoefte nutriënten zoals stikstof, fosfaat en/of andere sporenelementen toegevoegd.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding worden water en lucht in één reaktorruimte gezuiverd. De verontreinigingen kunnen zowel vluchtige, semi-vluchtige als niet-vluchtige verbindingen betreffen, die zowel in de te behandelen lucht als in het te behandelen water aanwezig kunnen zijn. Door de te zuiveren lucht en het te zuiveren water tegelijkertijd door een aëroob biologisch systeem te leiden, waarin bacteriën aanwezig zijn, die deze organische verbindingen kunnen benutten als energie- en/of koolstofbron, kan worden bewerkstelligd, dat de verontreiniging uit de water- en luchtfase in één reactor worden verwijderd. Een installatie volgens dit systeem kan uit verscheidene compartimenten bestaan die in serie achter elkaar zijn opgesteld. In het eerste compartiment wordt het te behandelen water en de te behandelen lucht aan de onderzijde ingevoerd. Dëamaast kan desgewenst extra lucht op dit punt worden ingevoerd om voldoende zuurstof in het systeem te brengen voor aerobe afbraak van de verontreinigingen en tevens een juist water/luchtverhouding te creëren. De waterstroom door het systeem is in figuur 1 weergegeven.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de figuren 1 tot 7, die echter niet beperkend dienen te worden uitgelegd.

Figuur 1 is een weergave van een inrichting volgens de uitvinding, die uit vijf compartimenten bestaat. Het zal duidelijk zijn dat ook een ander aantal komponenten kan worden toegepast. De water- en luchttoevoer zijn onderaan het eerste compartiment gemonteerd (respectievelijk (1) en (2). Het water wordt via een overstort (3) naar het volgende compartiment geleid, waar de uitmonding weer aan de onderzijde is aangebracht. Tevens is dit compartiment aan de onderzijde van een luchttoevoer (4) voorzien. De overstort kan uit een buis bestaan maar in geval van hogere debieten kan de overstort over de gehele wand van het compartiment zijn aangebracht. Het laatste compartiment is voorzien van een afvoer voor behandeld water (5) en een luchtafvoer (6).

Figuur 2 geeft een bovenaanzicht van de toevoerleidingen met verdeelmonden weergegeven in fig. 1.

In figuur 3 wordt een uitvoeringsvorm weergegeven waarbij de overstort over de gehele wand van het compartiment is aangebracht, terwijl de uitmonding en toevoer van lucht en water in het volgende compartiment via een aantal toevoeren (7) geschiedt.

Fig. 4 is hier weer een bovenaanzicht.

Figuur 5 illustreert het verloop van de luchtstroom. De luchttoevoer verloopt via pomp (8), die voor de nodige druk zorgt, en leidingen (4 en 8), waarbij tevens eventueel benodigde extra lucht, nodig om voldoende zuurstof in te brengen en de juiste lucht-/waterverhouding te bereiken kan worden toegevoerd.

Deze verhouding moet ten minste 3 en ten hoogste 40 zijn. Boven in het eerste compartiment wordt de lucht opgevangen en door middel van een leiding (9) overgebracht naar de onderzijde van het volgende compartiment. Op deze manier doorloopt de luchtstroom alle compartimenten. Het water wordt toegevoerd via leiding (1), die desgewenst van een pomp (12) kan zijn voorzien. (Desgewenst kan elk compartiment van pompen zijn voorzien).

Figuur 6 geeft een andere mogelijkheid weer, waarbij lucht en water gezamenlijk door een buizensysteem naar het volgende compartiment worden geleid. Hierbij is tevens een rooster (10) aangegeven voor de scheiding van dragermateriaal enerzijds en water-lucht anderzijds.

Onderin is een spleetrooster (11) voor de doorstroming van water en lucht weergegeven.

Fig. 7 is hier een bovenaanzicht van de in fig. 6 weergegeven inrichting.

j Figuur 8 geeft een uitvoeringsvorm weer die voordelig is bij de toepassing van los dragermateriaal. Hierbij wordt boven in elk compartiment een rooster (10) aangebracht, dat bijvoorbeeld bestaat uit een grof rooster (versterkend) met daaronder een fijn rooster (voor de scheiding van enerzijds dragermateriaal en anderzijds water en lucht).

I In figuur 8 geeft 12 het fijne rooster aan en 13 het grove rooster. Het dragermateriaal met biomassa wordt aangegeven met 14.

Figuur 9 geeft een voordelige uitvoeringsvorm weer waarbij voor het geval van afzonderlijke lucht- en waterdoorstroming de luchtinvoer (2) onder de waterinvoer (1) is aangebracht om een goede vloeistofverdeling in elk compartiment te verkrijgen.

Door de serieschakeling van verscheidene compartimenten wordt in de installatie een propstroom gecreëerd. Met name voor de verwijdering van de verontreiniging uit de luchtfase is dit van belang, in de eerste compartimenten zullen vooral verontreingingen in de waterfase worden afgebroken maar naarmate de concentratie in de waterfase daalt treedt stofoverdracht op van de vluchtige verontreingigingen van de luchtfase naar de waterfase waardoor deze dan ook worden afgebroken.

In de compartimenten is in het opwaarts doorstroomde gedeelte dragermateriaal aangebracht waarop bacteriën zich kunnen hechten. Hierdoor is het systeem ook in staat relatief laag geconcentreerde lucht- en waterstromen (kleiner dan 1 mg per liter) te behandelen.

Om een optimaal zuiveringsrendement te bereiken kan het nodig zijn nutriënten aan de installatie toe te voegen, zoals stikstof, fosfaat en/of andere sporenelementen.

De gecombineerde water- en luchtzuivering volgens de uitvinding kan onder andere worden toegepast bij sanering van verontreinigingen van benzinestations. Door grondwateronttrekking en bodemluchtonttrekking kunnen vluchtige en niet-vluchtige componenten aan de bodem worden onttrokken, zodat ontgravingstechnieken kunnen worden vermeden. De onttrokken bodemlucht en het onttrokken grondwater dienen dan wel gezuiverd te worden voor lozing. Het systeem volgens de uitvinding biedt een goede mogelijkheid om de lucht en het water tegelijkertijd te zuiveren.

Ook de sanering van terreinen van voormalige gasfabrieken kan (deels) via dit systeem geschieden. Met name naftaleen en fenolen en deels de polycyclische aromatische koolwaterstoffen, kunnen uit de bodem worden verwijderd door grondwateronttrekking, terwijl vluchtige aromaten (benzeen, tolueen, ethylbenzeen en xyleen) door onttrekking van bodemlucht kunnen worden verwijderd. De water- en luchtstroom kunnen dan tegelijkertijd biologisch worden gezuiverd door de werkwijze volgens de uitvinding.

De werkwijze volgens de uitvinding vermijdt verder het ontstaan van nieuwe afvalstromen, zoals verzadigde kool die bij actieve koolfil-tratie wordt verkregen. Voorts biedt de combinatie van biologische lucht- en waterzuivering de mogelijkheid vluchtige en minder vluchtige componenten in één systeem te behandelen.

Door de toepassing van een aantal compartimenten in serie wordt tevens de vorming van een propstroming bevorderd, die in het bijzonder van belang is voor de zuivering van lucht.

De werkwijze volgens de uitvinding kan verder van groot nut zijn voor de chemische industrie waar veel met biologisch afbreekbare oplosmiddelen wordt gewerkt, waarbij naast bodemsaneringswerkzaamheden ook aan beschermingsmaatregelen kan worden gedacht. Het toepassen van een inrichting volgens de uitvinding kan door het afzuigen van lucht en water ook verontreinigingen onschadelijk maken voordat deze de nabije ondergrond en grondwater contamineren.

Een mogelijke uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding wordt in het onderstaande toegelicht aan de hand van de onderstaande voorbeelden.

Voorbeeld I

De reinigiging van met benzine en olie verontreinigde grond wordt gestart met een vacuum bemaling van 50 m3/uur. De hoeveelheid verontreiniging bedraagt 1 mg/1.

Voor de daarna volgende grondwatersanering wordt 10 tot 15 m3 grondwater per uur onttrokken met een hoeveelheid verontreiniging van meer dan 1 mg/1 en een hoeveelheid bodemlucht van 400 m3 per dag is gelijk 17 m3 per uur. De hoeveelheid verontreiniging in de onttrokken bodemlucht bedraagt dan 150 tot 200 g/m3 en daalt snel (in 1 a 2 dagen) naar 10 g/m3. Het geeft een stofbelasting van de reactor via het water 50 m3/uur met ongeveer 1 g/m3 is 50 g/uur en via de lucht 17 m3/uur met ongeveer 10 g/m3 is gelijk 170 g/uur. De totale belasting van het biologische systeem is dan 220 g/uur.

Hierbij kan men uitgaande van de omzetting -CH2- + 1,5 02 geeft C02 + H20 berekenen dat voor 1 g benzine 3,5 g zuurstof is vereist. Met een stofbelasting van de reactor van 220 g/uur is dan 770 g 02 per uur nodig. Lucht bevat ongeveer 250 g 02 per m3. Het minimaal vereiste ^ Λ » A / € beluchtingsdebiet van de reactor is dan 3,1 m3/uur.

Het reactorsysteem volgens de uitvinding is gebaseerd op het lucht/lift reactorsysteem waarbij polyurethaansponsjes als dragermateriaal voor de biomassa kunnen worden toegepast. Het influent (de waterstroom), wordt onder in de reactor gebracht, tezamen met de te behandelen lucht en de beluchtingslucht.

Het totale reactorvolume moet minimaal 10 m3 bedragen bij een toegepaste hydraulische belasting van 50 m3 per uur. De verblijftijd bedraagt dan minimaal 12 minuten.

De lucht-waterverhouding moet tenminste 10 bedragen. Bij een waterdebiet van 50 m3/uur dient het beluchtingsdebiet 500 m3/uur te zijn.

De reactor moet zoveel mogelijk een propstroomkarakter hebben, daarmee wordt bereikt, dat eerst afbraak van de benzinecomponenten, aanwezig in het water, plaatsvindt. Vervolgens treedt overdracht op van benzinecomponenten uit lucht naar de waterfase en worden dan ook deze afgebroken.

De reactor moet bij voorkeur compact van bouw zijn en op meer dan een plaats kunnen worden ingezet (dus moet transporteerbaar zijn) en moet flexibel genoeg zijn om ook andere debieten en stofbelastingen te kunnen behandelen.

Bij de uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding worden de water- en luchtstroom in twee deelstromen gesplitst, die ieder een zuiveringsstraat doorlopen. Elke zuiveringsstraat bestaat uit bijvoorbeeld vijf compartimenten in serie. Hiermee wordt bereikt dat het systeem flexibel is (twee straten) en een propstroom ontstaat (vijf compartimenten in serie). Het principe wordt in figuur 7 weergegeven. De opbouw per zuiveringsinstallatie is dan als volgt: iedere zuiveringsstraat bestaat uit vijf compartimenten, die elk een oppervlak hebben van 1 x 1 m2 en een hoogte van 2 m. Zowel het waterdebiet (5-25 m3/uur) als het luchtdebiet (via luchtonttrekking 8 m3/uur en via beluchting 250 m3/uur) komen onderin het eerste compartiment binnen.

Het verdient de voorkeur dat de compartimenten zodanig uitgevoerd zijn dat zij door middel van een mangat bovenop ieder compartiment toegankelijk zijn. Voorts wordt bij voorkeur ieder compartiment voorzien van een mogelijkheid voor slibafvoer. Ook wordt elk compartiment bij voorkeur voorzien van een voorziening om polyurethaansponsjes te verwijderen of aan te vullen zonder dat scheidingsrooster bovenin het compartiment moet worden verwijderd.

Claims (11)

1. Inrichting voor het uitvoeren van een gecombineerde lucht- en waterzuivering bestaande uit één of meer compartimenten, voorzien van toe- en afvoeren en gedeeltelijk gevuld met een biologisch actief materiaal, gekenmerkt, doordat de inrichting zodanig is uitgevoerd dat de te zuiveren lucht en het te zuiveren water al dan niet aangevuld met extra lucht tegelijkertijd door een aëroob biologisch systeem worden geleid, waarin bacteriën aanwezig zijn, die de als verontreiniging aanwezige organische verbindingen als energie- en/of koolstofbron kunnen benutten.

2. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat deze uit meer dan een compartiment bestaat, waarbij in het eerste compartiment de toevoer voor het te behandelen water en de te behandelen lucht aan de onderzijde zijn aangebracht.

3. Inrichting volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat tevens een orgaan voor het toevoeren van extra lucht/zuurstof aan de onderzijde is aangebracht.

4. Inrichting volgens conclusie 1-3, gekenmerkt doordat deze aan de bovenzijde voorzien is van een overloop, waardoor het water naar een volgende compartiment wordt geleid waar het weer op een zodanig punt wordt toegevoerd dat het daar opwaarts doorheen stroomt en waar een afvoerleiding voor de lucht is aangebracht zodat ook de lucht onderin het volgende compartiment onderin wordt toegevoerd.

5. Inrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt, doordat deze aan de bovenzijde is voorzien van een overloop waardoor water en lucht naar een volgende compartiment worden geleid, waarbij de toevoer van water en lucht naar het volgende compartiment zodanig is dat dit daar opwaarts doorheen stroomt.

6. Inrichting volgens conclusie 1-5, gekenmerkt, doordat de toevoer van de te behandelen lucht en toevoer van extra lucht op meer dan een compartiment is aangesloten.

7. Inrichting volgens conclusie 1-6, gekenmerkt, doordat in het opwaarts doorstroomde gedeelte dragermateriaal is aangebracht waarop speciaal geadapteerde bacteriën zijn gehecht, of doordat de inrichting zodanig is uitgevoerd dat dergelijke bacteriën tijdens de bedrijfsvoering kunnen worden toegevoegd.

8. Inrichting volgens conclusie 1-7, gekenmerkt, doordat in het opwaarts doorstroomde gedeelte dragermateriaal is aangebracht waarop bacteriën kunnen hechten. *

9. Inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt, doordat boven in het (de) compartiment(en) een rooster is aangebracht waardoor het dragermateriaal van het doorstromende water en de doorstromende lucht worden gescheiden.

10. Werkwijze voor het zuiveren van lucht en water, met het kenmerk, dat men daarbij een inrichting volgens conclusie 1-9 gebruikt.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat men naar behoefte nutriënten zoals stikstof, fosfaat en/of andere sporenelementen toevoegt. *****