NL9201693A - Inrichting en werkwijze voor het zuiveren van afvalwater dat stikstofverbindingen bevat. - Google Patents

Description

Inrichting en werkwijze voor het zuiveren van afvalwater dat stikstofverbindingen bevat

De uitvinding ligt op het gebied van de afvalwaterzuivering. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het zuiveren van afvalwater, bestaande uit ten minste twee door een verticale wand gescheiden reactorruimten, een vloeistof toevoer en een vloeistofafvoer, waarin stikstofhoudend afvalwater genitrificeerd en gedenitrificeerd wordt, en op een werkwijze voor het zuiveren van stikstofhoudend afvalwater, waarbij men het water beurtelings in een zuurstof arme ruimte en een zuurstofrijke ruimte met microörganismen behandelt en vervolgens van de microörganismen scheidt.

Uit EP-A-233^66 zijn een inrichting en een werkwijze voor de biologische zuivering van afvalwater bekend, waarbij BOD-afbraak, nitri-ficatie en denitrificatie gelijktijdig worden uitgevoerd in een reactor waarin zich aan een drager gehechte microörganismen bevinden. De aard van de drager is zodanig dat de biomassa vrij door het afvalwater kan bewegen. Het gezuiverde water en het slib worden vervolgens in een nabezink-tank gescheiden, waarna het slib naar de reactor wordt teruggevoerd.

Uit EP-A-24758 zijn een werkwijze en een inrichting bekend voor de oxidatieve biologische zuivering van afvalwater, waarbij het afvalwater opwaarts door een oxidatieruimte wordt geleid, waarin zich aan een onoplosbare drager gehechte microörganismen bevinden. De scheiding van het gezuiverde afvalwater en het actieve slib vindt plaats aan de bovenzijde van de oxidatieruimte, waarbij het slib volledig naar de oxidatieruimte wordt teruggeleid. Er vindt hierbij zowel COD-reiniging als nitrificatie plaats.

Uit EP-A-28846 is een werkwijze voor het bereiden van aan een drager gehechte biomassa bekend, waarbij de drager, bijvoorbeeld zand, onder beluchting met een voldoende hoeveelheid mechanische energie in contact wordt gebracht met een vloeistof die de benodigde microörganismen en voedingsstoffen bevat.

Doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterde inrichting en een verbeterde werkwijze voor de biologische zuivering van stikstofhoudend afvalwater, waarbij de stikstofhoudende componenten zoveel mogelijk worden genitrificeerd en vervolgens gedenitrificeerd, d.w.z. in stikstofgas worden omgezet, en waarmee een grotere efficiëntie wordt bereikt dan met de bekende inrichtingen en werkwijzen, terwijl het zuiveringsslib continu en volledig van het gezuiverde afvalwater wordt gescheiden en wordt gerecirculeerd.

De inrichting volgens de uitvinding bestaat uit ten minste twee door een verticale wand (3) hoofdzakelijk gescheiden reactorruimten (1) en (2), een vloeistoftoevoer (k) en een vloeistofafvoer (5), waarbij de eerste reactorruimte (1) aan de bovenzijde is voorzien van een overloop (6) naar de tweede reactorruimte (2), de tweede reactorruimte (2) aan de bovenzijde is verdeeld in een ontgassingsruimte (7) en een bezinkruimte (8) welke bezinkruimte is voorzien van een overloop (9) naar de vloeistofafvoer (5). de tweede reactorruimte (2) aan de benedenzijde is voorzien van een of meer terugvoerleidingen (17) voor de terugvoer van een water-slib-suspensie van de tweede reactorruimte (2) naar de eerste reactorruimte (1), en de eerste reactorruimte (1) van een gastoevoer (11) en een daarboven gelegen gasafvoer (12) is voorzien.

Een voorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven in figuur 1. De reactorruimte (1) kan door middel van de gastoe-voer (11) van een zuurs tof houdend gas worden voorzien, en vormt bijgevolg een zuurstofrijke ruimte. De reactorruimte (2) vormt als gevolg van de ontgassing in gasafvoer (12) en ontgassingsruimte (7) een zuurstofarme ruimte. Bij gebruik van de inrichting zal als gevolg van de gasstroom een circulatie plaats vinden, waarbij in de eerste reactorruimte een opwaartse stroom en in de tweede reactorruimte een neerwaartse stroom heerst. De inrichting volgens de uitvinding verschilt van de uit EP-A-24758 bekende inrichting hoofdzakelijk door de aanwezigheid van de tweede, voor denitrificatie geschikte, reactorruimte.

Bij voorkeur is de eerste reactorruimte (1) door een verticale wand (13) verdeeld in een reactorruimte (14) en een reactorruimte (15). waarbij de reactorruimten (14) en (15) aan de bovenzijde en de onderzijde met elkaar zijn verbonden, en waarbij de gastoevoer (11) zich aan een zijde van de wand (13) bevindt, zodat toegevoerd gas in hoofdzaak slechts aan een zijde van de wand omhoog stroomt. Door de onderlinge plaatsing van de gas toevoer (11) en de wand (13) zal bij gebruik van de inrichting een circulatie binnen de eerste reactorruimte optreden.

Bij een meer doelmatige uitvoeringsvorm is de vloeistof toevoer (4) verbonden met het bovenste gedeelte van de tweede reactorruimte (2), en wel onder de bezinkruimte (8).

Verder zijn de terugvoerleidingen (17) bij voorkeur voorzien van een of meer spuitmonden (18) voor het inspuiten van lucht of een ander gas. De terugvoersnelheid door leiding(en) (17) kan worden geregeld door regeling van het debiet van het gas door spuitmond(en) (18). Aldus is de inrichting uitgerust met een pomp waarmee de circulatiesnelheid kan worden verhoogd, met een capaciteit die vergelijkbaar is met de capaciteit van de inrichting (mammoetpomp). De leidingen (17) dienen een voldoende lengte voor een pompwerking te hebben. Deze pompwerking laat een circulerende biomassa intact; bij gebruik van een mechanische pomp zouden bij voorbeeld biofilms op drager worden aangetast.

Bij voorkeur zijn de reactorruimten cilindrisch, en in hoofdzaak concentrisch, d.w.z. dat de ruimten (1) en (2), dan wel de ruimten (14), (15) en (2) elkaar omhullen. Met de meeste voorkeur vormt de reactorruim-te (14) het centrale compartiment van de buisvormige reactor, waarin zich tevens de gastoevoer (11) bevindt, welke wordt omringd door de reactor-ruimte (15) terwijl de reactorruimte (2) het buitenste gedeelte van de buisvormige reactor vormt. In deze opstelling kunnen zowel dé vloeistof-toevoer (4) als de vloeistofafvoer (5) rondom de reactor geplaatst zijn.

De werkwijze voor het zuiveren van afvalwater, waarbij men het water beurtelings in een zuurstofarme ruimte en een zuurstofrijke ruimte met microörganismen behandelt en vervolgens van de microörganismen scheidt, wordt gekenmerkt doordat de microörganismen met een drager door de zuurstofarme ruimte en de zuurstofrijke ruimte circuleren. De circulatie bestaat bij voorkeur uit een opwaartse stroom in de zuurstofrijke ruimte en een neerwaartse stroom in de zuurstofarme ruimte, waarbij zowel het afvalwater als de aan de drager gehechte microörganismen worden gecirculeerd. De circulatie wordt bij voorkeur ten minste gedeeltelijk in stand gehouden door terugvoer met behulp van lucht, van onder uit de anoxische ruimte naar bij voorbeeld het bovenste gedeelte van de neerwaartse circulatiestroom in de zuurstofrijke ruimte (mammoetpompwerking). Aldus wordt de slibsuspensie afwisselend door een oxische (beluchte) en anoxische (zuurstofarme) reactorruimte gevoerd. In de anoxische ruimte vindt denitrificatie van in het beluchte deel gevormd nitriet en nitraat plaats. Als dragermateriaal kan bijvoorbeeld zand, lava, basalt, puimsteen of actieve kool worden gebruikt. De op de drager gehechte micro-organismen worden bij voorkeur homogeen met het water in de zuurstofrijke ruimte vermengd. Dit geschiedt met voordeel door een secundaire verticale circulatie binnen de zuurstofrijke ruimte.

De mate van denitrificatie wordt bepaald door de verhouding van het terugvoerdebiet tot het afvalwaterdebiet. Het terugvoerdebiet wordt geregeld door middel van het gasdebiet in de terugvoerpijpen (17)· Het afvalwaterdebiet wordt geregeld door middel van een klep in de toevoer (4). Bij een verhouding terugvoer : toevoer van 3 : 1 is er bij voorbeeld een maximale denitrificatie van 75?· mogelijk.

De werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding worden nader geïllustreerd aan de hand van de bijgaande figuur.

In een verticale cilindrische reactor wordt in een stijgbuis (14) in het beluchte reactordeel (1) lucht via een toevoer (11) toegevoerd. In de stijgbuis is er retentie van lucht, waardoor er een dichtheidsver-schil tussen de suspensie in de stijgbuis en de suspensie in de daalhuis (15) ontstaat. Als gevolg van dit dichtheidsverschil vindt er een circu-latiestroming van de water/slib-suspensie rond de stijgbuis plaats. Deze circulatiestroming zorgt voor een optimale menging en suspendering van het slib op drager in het beluchte reactordeel. De lucht verlaat de reactorruimte (1) via de luchtafvoer (12). De water/slib-suspensie loopt via overloop (6) via een ontgassingsruimte (7) in de perifere anoxische reactorruimte (2). In de ontgassingsruimte wordt de water/slib-suspensie anoxisch. Het gezuiverde afvalwater verlaat de reactor via de bezink-ruimte (8) en de overloop (9). Het bezonken slib wordt teruggevoerd naar de anoxische reactorruimte (2). Boven in de anoxische reactorruimte wordt het zuurstof behoevende afvalwater via de toevoer (4) toegevoerd en gemengd met het in het beluchte reactordeel gevormde nitriet- en nitraat-houdende water. In de anoxische reactorruimte vindt denitrificatie plaats. Het daarbij geproduceerde stikstofgas verlaat de anoxische reactorruimte via de ontgassingsruimte (7)· Door de pompwerking van de beluchte terugvoerleiding(en) ontstaat een terugstroming van het water/-slib-mengsel van de anoxische reactorruimte (2) naar de beluchte reactorruimte (1). Het terugvoerdebiet wordt geregeld door het luchtdebiet door de terugvoerpijp(en) (17)·

De maatvoering van de inrichting volgens de uitvinding is onder meer afhankelijk van de hoeveelheid en de samenstelling van het te behandelen afvalwater. De inrichting kan worden ontworpen voor de verwerking van bijvoorbeeld 10 - 300 m3 afvalwater per uur met een omzetbare CZV-belasting van 2-8 kg/m3.dag en een omzetbare ammonium-stikstof belasting van 0-2,5 kg N/m3.dag. Het totale reactorvolume kan 5"300 m3 bedragen. Bij een cilindervormige uitvoering van de inrichting heeft deze bij voorkeur een diameter van 1-5 m en een hoogte van 5"25 m. De volume-verhouding tussen het beluchte en het anoxische reactordeel is mede afhankelijk van de verhouding tussen de hoeveelheden organische stof en stikstofhoudend materiaal in het afvalwater. Bij voorbeeld ligt de verhouding belucht volume : anoxisch volume tussen 4 : 1 en 1 : 4, in het bijzonder tussen 2 : 1 en 1 : 1.

Claims (11)

1. 1. Inrichting voor het zuiveren van afvalwater, bestaande uit ten minste twee door een verticale wand (3) hoofdzakelijk gescheiden reactor-ruimten (1) en (2), een vloeistof toevoer (4) en een vloeistof afvoer (5), waarbij de eerste reactorruimte (1) aan de bovenzijde is voorzien van een overloop (6) naar de tweede reactorruimte (2), de tweede reactorruimte (2) aan de bovenzijde is verdeeld in een ontgassingsruimte (7) en een bezinkruimte (8) welke bezinkruimte is voorzien van een overloop (9) naar de vloeistofafvoer (5), de tweede reactorruimte (2) aan de benedenzijde is voorzien van een of meer terugvoerleidingen (17) voor de terugvoer van vloeistof van de tweede reactorruimte (2) naar de eerste reactorruimte (1), en de eerste reactorruimte (1) van een gastoevoer (11) en/of (18) en een daarboven gelegen gasafvoer (12) is voorzien.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de eerste reactorruimte (1) door een verticale wand (13) is verdeeld in een reactorruimte (14) en een reactorruimte (15), waarbij de reactorruimten (14) en (15) aan de bovenzijde en de onderzijde met elkaar zijn verbonden, en waarbij de gastoevoer (11) zich aan een zijde van de wand (13) bevindt, zodat toegevoerd gas in hoofdzaak slechts aan een zijde van de wand omhoog stroomt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de terugvoerleidingen (17) zijn voorzien van een of meer gasspuitmonden (18).

4. Inrichting volgens een der conclusies 1-3, waarbij de vloeistof toevoer (4) is verbonden met het bovenste gedeelte van de tweede reactorruimte (2) onder de bezinkruimte (8).

5- Inrichting volgens een der conclusies 1-4, waarbij de reactorruimten in hoofdzaak concentrisch zijn.

6. Werkwijze voor het zuiveren van afvalwater, waarbij men het water beurtelings in een zuurstofarme ruimte en een zuurstofrijke ruimte met microörganismen behandelt en vervolgens van de microörganismen scheidt, met het kenmerk, dat men de microörganismen met een drager door de zuurstofarme ruimte en de zuurstofrijke ruimte circuleert.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij men de microörganismen met de drager in de zuurstofrijke ruimte homogeen met het water vermengt.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7« waarbij men in de zuurstofrijke ruimte een opwaartse stroom en in de zuurstofarme ruimte een neerwaartse stroom toepast, doordat men het water met de microörganismen en de drager met behulp van een zuurs tof houdend gas van onder uit de zuurstofarme ruimte naar de zuurstofrijke ruimte leidt,

9· Werkwijze volgens een der conclusies 6-8, waarbij men het afvalwater in de zuurstofarme ruimte toevoert.

10. Werkwijze volgens een der conclusies 6-9. waarbij men het behandelde afvalwater boven uit de zuurstofarme ruimte afvoert.

11. Werkwijze volgens een der conclusies 6-10, waarbij men een debiet van terugvoer van water van de zuurstof arme naar de zuurstofrijke ruimte van ten minste twee maal het debiet van toevoer van het afvalwater toepast.