NL9101678A

NL9101678A - DEVICE FOR CLEANING SOIL.

Info

Publication number: NL9101678A
Application number: NL9101678A
Authority: NL
Original assignee: Te Pas Milieutechniek B V
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-05-03
Also published as: WO1993006951A1; EP0609308A1

Description

Inrichting voor het reinigen van grondDevice for cleaning soil

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het reinigen van grond, waarbij micro-organismen worden toegepast. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het reinigen van grond, waarbij tenminste een deel van de verontreinigingen worden opgenomen in water en vervolgens met behulp van micro-organismen worden afgebroken in een bioreactor, welke bio-reactor bij voorkeur is uitgerust met een membraanfilter-eenheid teneinde gezuiverd, waterig permeaat af te scheiden.The present invention relates to a soil cleaning device in which micro-organisms are used. More particularly, the invention relates to an apparatus for cleaning soil, wherein at least a part of the impurities are taken up in water and subsequently broken down with the aid of micro-organisms in a bioreactor, which bio-reactor is preferably equipped with a membrane filter unit to separate purified aqueous permeate.

Bekend is een inrichting voor het reinigen van grond, waarbij de grond wordt gepercoleerd met water en eventueel wordt belucht, opdat in de grond aanwezige micro-organismen de verontreiniging afbreken, dan wel uitloogbaar maken. De percolatievloeistof wordt afgescheiden en de gereinigde grond is in principe voor hergebruik beschikbaar.A device for cleaning soil is known, in which the soil is percolated with water and possibly aerated, so that micro-organisms present in the soil break down the contamination or make it leachable. The percolation liquid is separated and the cleaned soil is in principle available for reuse.

De onderhavige uitvinding beoogt een inrichting van de hiervoor beschreven soort te verschaffen, waarbij het verwijderen, dan wel afbreken van de in de grond aanwezige verontreinigingen versneld op gang komt en/of versneld plaatsvindt. Bij voorkeur worden gebruikte vloeistof en lucht zodanig hergebruikt of nagezuiverd, dat lozing in het milieu toelaatbaar is.The object of the present invention is to provide a device of the type described above, wherein the removal or degradation of the impurities present in the ground is started up and / or accelerated. Preferably used liquid and air are reused or purified in such a way that discharge into the environment is permissible.

Dit wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt met de zogenaamde "BIOPAS"-methode, waarvoor een inrichting omvat: i) tenminste één van de omgeving afgeschermd bassin voor het opnemen van de verontreinigde grond dat is voorzien van vloeistof-toevoermiddelen, vloeistof-drainage-middelen, lucht-afvoermiddelen en middelen voor het toevoegen van micro-organismen; ii) tenminste één bioreactor die is aangesloten op de vloeistof-drainagemiddelen; en iii) tenminste één membraanfiltereenheid die met de bioreactor een kringloop vormt.This is achieved according to the invention by the so-called "BIOPAS" method, for which a device comprises: i) at least one basin shielded from the environment for receiving the contaminated soil provided with liquid supply means, liquid drainage means, air exhaust means and means for adding micro-organisms; ii) at least one bioreactor connected to the liquid drainage means; and iii) at least one membrane filter unit which forms a cycle with the bioreactor.

Door gebruik te maken van een bioreactor wordt enerzijds bereikt dat de in de vloeistof aanwezige, uit de grond afkomstige verontreinigingen onder optimale condities worden afgebroken, terwijl de daarbij gevormde surplus aan biomassa, die zich optimaal heeft aangepast aan de verontreinigingen, tenminste ten dele kan worden gebruikt als toe te voegen micro-organismen. Doordat de bioreactor een kringloop vormt met de membraanfiltereenheid, waarin van micro-organismen ontdane vloeistof wordt afgescheiden, kan op efficiënte wijze een maximale hoeveelheid filtraat worden afgescheiden.By using a bioreactor, on the one hand, it is achieved that the impurities present in the liquid from the soil are broken down under optimal conditions, while the surplus of biomass formed thereby, which has optimally adapted to the impurities, can be at least partly used as microorganisms to be added. Since the bioreactor forms a cycle with the membrane filter unit, in which the microorganisms liquid is separated, a maximum amount of filtrate can be separated efficiently.

Een optimale filtraatafscheiding, door middel van crossflow-filtratie, wordt verkregen indien verder bij voorkeur de membraanfiltereenheid een microfilter in de vorm van een vezelbundel omvat.Optimal filtrate separation, by means of cross-flow filtration, is obtained if the membrane filter unit further preferably comprises a microfilter in the form of a fiber bundle.

Voor het tegenhouden van de micro-organismen heeft het verder voorkeur dat de poriegrootte van het microfilter kleiner is dan 0,5 μιη, meer bij voorkeur kleiner dan 0,3 μιη. Hierbij is bij voorkeur de kringloopverhouding van het vloeistofdebiet in de kringloop ten opzichte van het filtraatdebiet 20-100:1. Meer bij voorkeur bedraagt de kringloopverhouding 30-90:1, en onder optimale condities 40-80:1. Dit houdt in, dat bijvoorbeeld 40-80 m3 vloeistof uit de bioreactor de membraanfiltereenheid passeert en uit dit volume slechts 1 m3 filtraat wordt afgescheiden.Furthermore, to retain the microorganisms, it is preferred that the pore size of the microfilter is less than 0.5 µm, more preferably less than 0.3 µm. Preferably, the recycle ratio of the liquid flow rate in the circuit to the filtrate flow rate is 20-100: 1. More preferably, the cycle ratio is 30-90: 1, and under optimal conditions 40-80: 1. This means that, for example, 40-80 m3 of liquid from the bioreactor passes through the membrane filter unit and only 1 m3 of filtrate is separated from this volume.

Voor een optimale afbraak van verontreinigingen in de bioreactor en voor een optimale vorming van biomassa heeft het verder voorkeur dat het drogestofgehalte aan biomassa in de vloeistof in de bioreactor kleiner is dan 10 gew.%. In het algemeen is hij kleiner dan 5 gew.%, onder praktische condities bedraagt het drogestofgehalte meestal 0,5-4 gew.%.For optimal degradation of contaminants in the bioreactor and for optimal biomass formation, it is further preferred that the dry matter content of biomass in the liquid in the bioreactor is less than 10% by weight. Generally it is less than 5% by weight, under practical conditions the dry matter content is usually 0.5-4% by weight.

Bij voorkeur is de bioreactor voorzien van een uitlaat voor het afvoeren van een surplus aan gevormde biomassa. Dit teneinde de continue beschikbaarheid en toevoegmogelijkheid van biomassa aan het bassin voor de afbraakcontinuïteit te verzekeren en voor de processnelheid te waarborgen. Deze biomassa kan of worden gebruikt als ent bij het starten van een nieuwe reinigingscyclus ter verkoop worden aangeboden. In dit laatste geval is de uitlaat voor micro-organismen aange sloten op de middelen voor het toevoegen van micro-organismen aan het bassin.The bioreactor is preferably provided with an outlet for discharging a surplus of biomass formed. This is to ensure the continuous availability and possibility of adding biomass to the basin for the degradation continuity and to ensure the process speed. This biomass can either be used as a graft and offered for sale when starting a new cleaning cycle. In the latter case, the microorganism outlet is connected to the microorganism addition means to the basin.

Teneinde een optimale temperatuur te kunnen instellen in de grond die in het bassin aanwezig is en wordt gereinigd door daarin aanwezige micro-organismen, heeft het voorkeur dat een warmtewisselaar is opgenomen in de vloeistof-toevoer-leiding naar de bioreactor en/of naar het bassin. De temperatuur van de vloeistof ligt in het algemeen beneden 40°C en heeft een van de omgevingstemperatuur afhankelijke temperatuur, opdat de temperatuur van de grond in het bassin ligt in een temperatuurgebied van 20-30°C, meer bij voorkeur 23-27°C, bijvoorbeeld 25°C. Een ander belangrijk aspect is, dat de warmte die wordt ontwikkeld door de middelen voor het onderhouden van de kringloop, beschikbaar is voor de bioreactor en het bassin.In order to be able to set an optimum temperature in the soil which is present in the basin and is cleaned by micro-organisms present therein, it is preferred that a heat exchanger is included in the liquid supply line to the bioreactor and / or to the basin . The temperature of the liquid is generally below 40 ° C and has an ambient temperature dependent temperature, so that the temperature of the soil in the basin is in a temperature range of 20-30 ° C, more preferably 23-27 ° C , for example, 25 ° C. Another important aspect is that the heat generated by the cycle maintenance means is available to the bioreactor and basin.

Teneinde een optimaal functionerende biomassa in het bassin te handhaven, heeft het voorkeur dat aan de biomassa nutriënten worden toegevoegd, zoals stikstofverbindingen en fosfaatverbindingen. De behoefte aan nutriënten is afhankelijk van de C/N-verhouding van de verontreinigingen in het bassin alsook in de bioreactor. De nutriënten kunnen worden toegevoegd aan de verontreinigde grond, dan wel aan het water dat aan de verontreinigde grond wordt toegevoegd. Verder kunnen oppervlakte-actieve stoffen worden toegevoegd teneinde de verontreinigingen gemakkelijker bereikbaar te maken voor microbiële afbraak, dan wel voor uitlogen met het percolatie-water.In order to maintain an optimally functioning biomass in the basin, it is preferred that nutrients are added to the biomass, such as nitrogen compounds and phosphate compounds. The nutrient requirement depends on the C / N ratio of the impurities in the basin as well as in the bioreactor. The nutrients can be added to the contaminated soil or to the water added to the contaminated soil. In addition, surfactants can be added to make the contaminants more readily accessible for microbial degradation or leaching with the percolation water.

Indien verder de lucht-afvoermiddelen zijn aangesloten op bij voorkeur een biologisch luchtfilter, wordt ervoor zorg gedragen dat de af te voeren lucht wordt ontdaan van milieubelastende verbindingen. Een dergelijk biologisch luchtfilter kan bijvoorbeeld bestaan uit een zogenaamd compostfilter, dat bijvoorbeeld uit meerdere, in serie geschakelde bedden kan bestaan.Furthermore, if the air discharge means are connected to preferably a biological air filter, care is taken to ensure that the air to be discharged is stripped of environmentally harmful compounds. Such a biological air filter can for instance consist of a so-called compost filter, which for instance can consist of several beds connected in series.

Indien verder bij voorkeur de inrichting twee of meer bassins omvat, kan in deze bassins grond worden gereinigd, waarbij de fase van de grondreiniging tussen de bassins onderling zodanig verschilt, dat een optimaal gebruik wordt gemaakt van de biomembraanreactor. Bijvoorbeeld kan veront reinigd percolatiewater afkomstig zijn uit het éne bassin en gereinigd worden met een in de bioreactor aanwezige biomassa, die oorspronkelijk verontreinigingen uit een ander bassin heeft afgebroken. Gevormd surplus aan biomassa kan worden gebruikt in een derde bassin om daarin de grondreiniging met behulp van de als ent optredende biomassa adequaat op te starten.Furthermore, if the device preferably comprises two or more basins, soil can be cleaned in these basins, the phase of the soil cleaning between the basins differing from each other such that optimum use is made of the biomembrane reactor. For example, contaminated percolation water can come from one basin and be cleaned with a biomass present in the bioreactor, which originally decomposed contaminants from another basin. Formed surplus of biomass can be used in a third basin in order to adequately start up the soil purification using the biomass acting as graft.

Genoemde en andere kenmerken van de inrichting volgens de uitvinding zullen hierna worden verduidelijkt aan de hand van een bij wijze van voorbeeld gegeven uitvoeringsvoorbeeld, terwijl wordt verwezen naar de bijgevoegde tekening.Mentioned and other features of the device according to the invention will be elucidated hereinbelow on the basis of an exemplary embodiment, while reference is made to the appended drawing.

In de tekening is figuur 1 een stroomdiagram van een inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 een perspectivisch, deels weggebroken aanzicht van een inrichting volgens de uitvinding die is uitgerust met twee bassins; figuur 3 op grotere schaal een doorsnede over de lijn III-III uit figuur 2; en figuur 4 op grotere schaal een doorsnede door een lucht afvoerende pijp aanwezig in het bassin uit figuur 3.In the drawing, figure 1 is a flow chart of a device according to the invention; figure 2 shows a perspective, partly broken away view of a device according to the invention, which is equipped with two basins; figure 3 is a larger-scale section along the line III-III from figure 2; and figure 4 is a larger-scale section through an air-discharging pipe present in the basin of figure 3.

Figuur 1 toont een inrichting 1 volgens de uitvinding voor het reinigen van grond 2 die is opgenomen in een bassin 3 dat van de omgeving is afgeschermd. Deze afscherming kan worden gerealiseerd door middel van een gebouw 4 dat is getoond in figuur 2.Figure 1 shows a device 1 according to the invention for cleaning soil 2, which is accommodated in a basin 3 which is shielded from the environment. This shielding can be realized by means of a building 4 shown in figure 2.

Het bassin 3 is voor voorzien van vloeistof-toevoér-middelen 5 die een groot aantal sproeiers 6 omvatten, waarmee vloeistof 7 kan worden gesproeid op de te reinigen grond 2.The basin 3 is provided with liquid supply means 5 comprising a large number of nozzles 6, with which liquid 7 can be sprayed on the soil 2 to be cleaned.

Het sproeivolume bedraagt in het algemeen 1-30 cm bedhoogte per dag, meer bij voorkeur 5-10 cm bedhoogte per dag. Subsidiair kan de grond tijdelijk van onderaf worden geïnundeerd.The spray volume is generally 1-30 cm bed height per day, more preferably 5-10 cm bed height per day. Alternatively, the land can be flooded temporarily from below.

Het bassin 3 is verder voorzien van vloeistof-drainage-middelen 8, waarmee de overmaat water die is toegevoegd aan de verontreinigde grond wordt afgevoerd. Het drainagewater bevat uit de verontreinigde grond geloogde verontreinigingen, en verontreinigingen of afbraakprodukten daarvan die zijn vrijgemaakt uit de grond met behulp van micro-organismen.The basin 3 is further provided with liquid drainage means 8, with which the excess water added to the contaminated soil is discharged. The drainage water contains contaminants leached from the contaminated soil, and impurities or degradation products thereof that have been released from the soil using micro-organisms.

Deze micro-organismen worden toegevoerd via de lijn 9. In de praktijk kan dit bestaan uit het toevoegen van biomassa, die vervolgens wordt gemengd met de verontreinigde grond 2.These microorganisms are supplied via line 9. In practice, this may consist of adding biomass, which is then mixed with the contaminated soil 2.

Tenslotte is het bassin 3 voorzien van een lucht-afvoerleiding 10, waarmee vluchtige componenten uit de ruimte en uit de grond worden afgevoerd. Op deze wijze wordt zuurstof toegevoegd naar de micro-organismen in de grond, en wordt emissie van vluchtige componenten vermeden.Finally, the basin 3 is provided with an air discharge pipe 10, with which volatile components are discharged from space and from the ground. In this way, oxygen is added to the micro-organisms in the soil, and emission of volatile components is avoided.

De verontreinigingen en eventueel micro-organismen bevattende vloeistof die wordt afgevoerd via de vloeistof-drainage 8 passeert een warmtewisselaar 11, waarmee de drainagevloeistof wordt gebracht op een temperatuur (verwarmen of koelen, afhankelijk van de omgevingscondities) die optimaal is voor een afbraak van de in de vloeistof aanwezige verontreinigingen in de bioreactor 12. Eventueel kunnen via een toevoerleiding 13 extra water, nutriënten en dergelijke worden toegevoegd.The impurities and any liquid containing micro-organisms which is removed via the liquid drainage 8 passes through a heat exchanger 11, with which the drainage liquid is brought to a temperature (heating or cooling, depending on the ambient conditions) that is optimal for a breakdown of the the impurities present in the liquid in the bioreactor 12. Optionally, additional water, nutrients and the like can be added via a supply line 13.

Indien noodzakelijk, kan de vloeistof alvorens via de inlaat 14 de bioreactor 12 te bereiken, worden geleid door een zandafscheider en/of olie-benzine-scheider, opdat in hoofdzaak slechts een waterige fase de bioreactor 12 bereikt.If necessary, before reaching bioreactor 12 via inlet 14, the liquid may be passed through a sand separator and / or oil-gasoline separator so that substantially only an aqueous phase reaches bioreactor 12.

De van een intensieve beluchting voorziene bioreactor 12 vormt met een membraanfiltereenheid 15 een van een pomp 38 voorziene kringloop 16. In de kringloop 16 zijn verder een pomp 17 en een kortsluitleiding 37 opgenomen, zodat met een zeer groot debiet (4 0-8Om3 per uur) vloeistof door de membraanfiltereenheid wordt geleid, terwijl afhankelijk van het permeaatdebiet vloeistof wordt toegevoerd vanuit de bioreactor 12. De kringloopverhouding van het vloeistofdebiet in de kringloop ten opzichte van het filtraatdebiet, dat wordt afgevoerd via de van een warmtewisselaar 16 voorziene filtraatleiding 18 bedraagt 40-80. De gebruikte membraanfiltereenheid omvat een vezelbundel, waarvan de filterporie-grootte 0,2 μια bedraagt. Aldus wordt een filtraat gevormd dat in hoofdzaak vrij is van verontreinigingen en van micro-organismen. Op deze wijze wordt een optimale temperatuur-instelling in de bioreactor en in het bassin mogelijk.The bioreactor 12, provided with an intensive aeration, forms, with a membrane filter unit 15, a circuit 16 provided with a pump 38. The circuit 16 furthermore comprises a pump 17 and a short-circuit line 37, so that at a very high flow rate (40-8m3 per hour). liquid is passed through the membrane filter unit, while liquid is supplied from the bioreactor 12 depending on the permeate flow rate. 80. The membrane filter unit used comprises a fiber bundle, the filter pore size of which is 0.2 μια. A filtrate is thus formed which is substantially free of impurities and of micro-organisms. In this way, an optimum temperature setting in the bioreactor and in the basin is possible.

Een surplus aan biomassa die is gevormd in de bioreactor 12 kan worden afgevoerd via een uitlaat 19, en tenminste een deel daarvan kan worden toegevoerd via de recirculatieleiding 20 aan de entinlaat 9 van het bassin 3.A surplus of biomass generated in the bioreactor 12 can be discharged through an outlet 19, and at least part of it can be fed through the recirculation line 20 to the graft inlet 9 of the basin 3.

De uit het bassin 3 afkomstige lucht die wordt afgevoerd via de afvoer 10, wordt gezuiverd in een biologisch luchtfilter 21, bijvoorbeeld een compostfilter met twee in serie geschakelde filterbedden. Een uitlaat 22 van het luchtfilter 21 omvat bij voorkeur een sensor 23 die het' verontreinigingsniveau in de uitlaat meet. Is dit niveau aanvaardbaar laag, dan wordt een klep 24 zodanig aangestuurd, dat de lucht via een spui 25 wordt afgelaten in het milieu. Bevat de lucht een verhoogd niveau aan vluchtige verontreinigingen, dan wordt de klep 24 zodanig aangestuurd, dat via een leiding 26 deze lucht wordt teruggevoerd naar het bassin voor nieuwe reiniging door de grond 2, waarna de lucht opnieuw het bassin 3 verlaat via de luchtafvoer 10.The air from the basin 3, which is discharged via the discharge 10, is purified in a biological air filter 21, for example a compost filter with two filter beds connected in series. An outlet 22 of the air filter 21 preferably includes a sensor 23 that measures the level of contamination in the outlet. If this level is acceptably low, a valve 24 is actuated such that the air is discharged into the environment through a blowdown 25. If the air contains an increased level of volatile impurities, the valve 24 is controlled in such a way that this air is returned via a pipe 26 to the basin for new cleaning through the ground 2, after which the air leaves the basin 3 again via the air outlet 10. .

Figuur 2 toont een inrichting 27 volgens de uitvinding, die twee naast elkaar opgestelde bassins 3 omvat, die elk in een andere fase van het reinigingsproces verkeren, zodat de niet getoonde bioreactor een in de tijd in geringere mate wisselende belasting aan verontreinigingen ondervindt. Tevens kan entmateriaal dat is gevormd bij het reinigen van de grond uit het éne bassin worden toegepast voor het opstarten van het reinigingsproces in het andere bassin.Figure 2 shows a device 27 according to the invention, comprising two juxtaposed basins 3, each of which is in a different phase of the cleaning process, so that the bioreactor (not shown) is subject to a varying load of contaminants over time. Inoculation material formed when cleaning the soil from one basin can also be used to start the cleaning process in the other basin.

Figuur 3 toont op grotere schaal een bassin 3. Dit bassin wordt gevormd door een in de bodem 28 gevormde sleuf 29, waarin vloeistof-ondoorlatend folie 30 is aangebracht. Onderin de sleuf bevindt zich een water-doorlaatbare zandlaag 31, waarin op een laagste niveau vloeistof-drainagebuizen 32 en op een daarboven gelegen niveau lucht-drainagebuizen 33 zijn aangebracht.Figure 3 shows on a larger scale a basin 3. This basin is formed by a slot 29 formed in the bottom 28, in which liquid-impermeable foil 30 is arranged. At the bottom of the trench is a water-permeable sand layer 31, in which liquid drainage pipes 32 are arranged at a lowest level and air drainage pipes 33 at an upper level.

Teneinde te vermijden dat via de lucht-drainageleiding •teveel vloeistof verdwijnt, is een luchtleiding 33 slechts aan zijn onderste deel 34 voorzien van luchtinlaten 35.In order to avoid that too much liquid disappears via the air drainage pipe, an air pipe 33 is provided with air inlets 35 only at its lower part 34.

Met de inrichtingen volgens de uitvinding is het mogelijk sneller en in verregaande mate verontreinigde grond te reinigen. De verontreinigingen die kunnen worden verwijderd met de inrichting volgens de uitvinding omvat voornamelijk biologisch afbreekbaar, eventueel fysisch/ chemisch voorbehandeld materiaal, dat bijvoorbeeld afkomstig is van motorbrandstofinstallaties, en bevat daardoor oliën, aromaten, koolwaterstoffen en dergelijke.With the devices according to the invention it is possible to clean contaminated soil more quickly and to a great extent. The impurities that can be removed with the device according to the invention mainly comprise biodegradable, possibly physically / chemically pretreated material, which for instance comes from motor fuel installations, and therefore contains oils, aromatics, hydrocarbons and the like.

**********

Claims

1. Device for cleaning soil, comprising: i) at least one basin shielded from the environment for receiving the polluted soil, which is provided with liquid supply means, liquid drainage means, air discharge means and means for adding of micro-organisms; ii) at least one bioreactor connected to the liquid drainage means; and iii) at least one membrane filter unit which forms a cycle with the bioreactor.

The device of claim 1, wherein the membrane filter unit comprises a fiber bundle microfilter.

The device of claim 1 or 2, wherein the filter pore size is less than 0.5 µm, preferably less than 0.3 µτα.

Device as claimed in claims 1-3, wherein a filtrate line of the membrane filter unit is connected to the liquid supply means of the basin.

The device of claims 1-4, wherein the recycle ratio of the liquid flow rate in the recycle to the filtrate flow rate is 20-100: 1, preferably 30-90: 1, more preferably 40-80: 1.

An apparatus according to claims 1-5, wherein the dry matter content of biomass in the liquid in the bioreactor is less than 10 wt%, preferably less than 5 wt%, such as 1-4 wt%.

The device of claims 1-6, wherein the bioreactor is provided with an outlet for microorganisms.

The device of claim 7, wherein the microorganism outlet is connected to the microorganism addition means to the basin.

An apparatus according to claims 1-8, wherein a heat exchanger is included in the liquid supply line to the bioreactor and / or to the basin.

10. Device as claimed in claims 1-9, wherein the basin is provided with an inlet for nutrients and / or surfactants.

11. Device as claimed in claims 1-10, wherein the air exhaust means are connected to a biological air filter.

The device of claims 1-11, which uses two or more basins. *****