NO121205B - - Google Patents

Description

Anlegg for vannrensning ved hjelp av flokning og luftning.

Den aerobe generative utflokningsprosess' hovedkomponent er flokningsmidde1, som erstatter råtnetanken i den anaerobe proses-sen. Det er hydraulisk sett innkoblet på tilsvarende måte ved si-den av hovedvannstrommen.

Råtnetankens oppgave er å ta hånd om fraskilt slam, nøytralisere

og fjerne dette. Separering av slam og vann i hovedvannstrommen blir ufullstendig, om ikke kjemisk felning anvendes. Råtnetanken mottar i det forste tilfelle bare en del av suspendert og opplost substans som bor fjernes fra vannet.

Flokningsmiddel eller feiningsmidde1 frembringer under kunstige betingelser et hbyadsorbtivt flokningsmiddel, som ved tilbake-føring til hovedvannstrdmmen feller ut vannets slam og visse opploste stoffer. Flokning fås under velkjente forhold hovedsaklig ved langsom omroring. Fra vannverksdrift vet man at flere seriekoblede bassenger med varierende omroringsintensitet gir laveste restinnhold av slam i vannfasen. På visse måter arran-gert luftblåsning gir lignende resultater. Deretter fraskilles slamfasen i etterklaringstanken - filtrering kreves ikke - og returneres til regenerering. Klaring skjer så meget raskere ved flokning enn uten flokning, at summen av floknings- og klarings-volumet er lavere - i hvert fall ikke storre - enn ved bare av-slamming av ikke utfloket vann.

Når man soker veier til å forbedre avvannbehandlingen ved hjelp

av flokning, bor man notere, at reaksjonshastigheten for det biologiske oksydasjonsforlop fom fremgår av BO-tidsdiagrammet (BO er det biokjemiske oksygenforbruket som kreves for omdannelse av den i det behandlede vann tilstedeværende biokjemiske substan-sen) , ikke kan påvirkes, men er bestemt av temperaturen. Her menes relative hastigheter, hvilket innebærer, at ved gitt temperatur nedbrytes en viss del av totalt BO på viss tid, f.eks. 67 % etter 5 dogn ved 20°C. Ved konsentrasjonsendring påvirkes den absolutte BO-nedbrytningen i forhold til konsentrasjonen.

For hver konsentrasjon og temperatur utformes tydelig den for omsetningen nodvendige bakteriemengde. Skulle man derfor trekke konsekvensene av disse laboratorieresultater, burde man holde optimal konsentrasjon av substrat og biologisk materiale. En vei til å fremskaffe sådan konsentrasjonsstigning ville være tilsetning av flokningsmidlet. Dette gjbres imidlertid sjelden av omkost-ningsgrunner. I et praktisk anlegg å oppnå den teoretisk for hele vannmassen nodvendige oppholdstid for BO-tidsforlopet er kost-bart. Kunne man ved luftning raskt utfloke slammet, kunne det klare vann lope av og slammet senere behandles med rimelige om-kostninger i den nodvendige tid.

I konvensjonelle anlegg gjores det også på denne måte, men slamalderen pleier å bli begrenset til f.eks. tre dogn. (Slamalderen er det antall dogn i hvilke slammet utsettes for bakteriell ned-brytning under tilfbrsel av oksygen).

Etter denne tid avtappes en tredjedel av slammet pr. dag (hvorved også en del nytilkommet slam avgår) og fores vanligvis til en råtnetank, der aerob-forlbpet avbrytes og erstattes med et anaerobt. (Derved avgår omkring to tredjedeler av BO i gassform som metan CH4 og karbondioksyd CO^). Eggehviten nedbrytes delvis til ammoniakk (eller rettere ammoniumbikarbonat) NH4 .OH + NH4. HC03. Fosforen overfores hovedsaklig til HP04-ion.

Ulempene ved de konvensjonelle anlegg er, at de er teknisk kom-pliserte (forsedimentering, luftningsanlegg, separeringsanlegg for slammet, liksom kostbar råtnetank, som ved en kjent prosess må varmes til ca. 30°C ved en annen til ca. 50°C). Videre må man tappe slamoverskuddet i form av råtnet slam. Ulempen angående slamvannet igjenstår.

Man har også laget langtidsluftere, der overskuddsslammet i ak-tivslamprosessen ikke tas ut for etter meget lang tid. Eksempler på slike anlegg er :

1) Hollanske ringkanaler

2) Svenske dognluftere

3) Turbinlufteanlegg m.fl.

Man har i alle disse tilfelle forsokt å forlenge slamalderen, men ofte funnet at anlegget ved et sådant inngrep krever mer oksygen enn det som har vært tilgjengelig.

Ved å avlede vesentlig mindre BO med slamoverskuddet oppnås en opphopning av BO og dermed en hoyere belastning på anlegget, som gjor, at luften og oksygenet ikke kommer til de indre delene av slammets flokpartikler. Man oppnår derfor i stedet for et aerobt et anaerobt forlop.

Betrakter man således et sådant anlegg av konvensjonell utforelse finner man, at også når oksygentilsetningskapasiteten er relativt hoy, foreligger det oksygenmangel i slammet, til tross for at vannfasen delvis er mettet med oksygen. (Virkningsgraden for oksygentilsetningsanordningen avtar i proporsjon til oksygentilsetning, dvs. man pisker inn luft i en vannmasse som allerede er oksygentilsatt).

Det problem som foreligger er således å tilsette oksygen uten å behove å passere en hoyt oksygentilsatt vannfase.

Man har forsokt å lose disse vanskeligheter ved å begrense belastningen av BO pr. volumenhet (vann eller anlegg) og også belastningen pr. vektenhet slam i anlegget i den hensikt å oppnå en slamkonsentrasjon'i anlegget som antas å være gunstig for slammets oksygentilsetning. Den fremstående forsker Eckenfelder i USA har rent empirisk funnet at slamkonsentrasjonen i et antall forekomm-ende anlegg ikke vokser over 3000 a 50O0 gram torrsubstans pr.

m 3 luftet slamvolum, og angir samtidig som norm at BO-belastningen hensiktsmessig bor begrenses til hdyst 0,2 kg BO 5d 20° pr. kg torrsubstans slam i anlegget.

Derved maksimeres BO-belastningen pr. m 3 til f.eks. 5 kg/m<3 >0,2 = 1 kg BO/m<3>d.

.. 3

For ringkanaler angis til og med 0,2 kg BO/m d.

Om man folger disse anbefalinger, oppnår man riktignok en til-fredsstillende oksygentilsetning av slammet, man anleggene blir;

omfangsrike og kostbare dg slamoverskuddet får selvfblgelig hbyt vanninnhold, blir voluminost og krever kostbare awanningsanord-ninger. Nærværende oppfinnelse tilsikterå unngå de foran nevnte ulemper, idet den baserer seg på den nye kunnskap, at slampar-tiklenes oksygentilsetning på ingen måte begunstiges av lavt B0-innhold eller slamkonsentrasjon i vannfasen.

Tvert imot har de undersokelser som oppfinnerne har gjort, vist at vannfasen omkring flokpartiklene utgjor et diffuajonshindrehde grensesjikt omkring nevnte partikler, som vanskeliggjør transport av oksygen til de bakterier som medvirker ved flokpartiklenes oksydasjon. Nevnte sjikt utgjor derved også en hindring for bortledning av gjennom bakterievirksomheten under oksydasjonen fremskaffede nedbrytningsprodukter.

Oppfinnelsen går derfor hovedsaklig ut på å fremskaffe et anlegg, der man, i stedet for å lufte innkommende, med aktivt slam opp-blandet avvann, lufter anriket og/eller igjenvunnet, relativt stillestående slam, dvs. slam uten rotasjonsbevegelse, og at man derved sorger for en luftning av slammet, som gir en stor relativ bevegelse mellom hver individuell luftblære og slampartiklene, slik at god kontakt mellom luftblærene og slampartiklene oppnås. Dette til forskjell fra kjente slamluftningsanlegg, der hoved-vekten legges på en valseformig med luftstrommen roterende bevegelse av slammet, som gir liten relativ bevegelse mellom slampartiklene og luftblærene.

Foruten foran anforte synspunkter er for utformningen av anlegget ifolge oppfinnelsen også folgende synspunkter av betydning;

Foranledningen til at man lufter slam i stedet for vann er jo at ifolge den tyske forsker Geiger er oksygenopptagelsen fra en luftblære i vann allerede skjedd etter 1/4 sek. Vannet omkring blæren er da ellerede mettet med oksygen. Man kan,sett ut fra dette synspunkt sporre seg, om det kan være hensiktsmessig å slå istykker slammet for å lette luftningen.

Imidlertid må man fastlegge to viktige synspunkter for luftning av avlopsslam:

1. Man vil ha flokdannelse for at slammet skal synke.

2. Mån vil ha hoy adsorbsjon mellom baktériekulturene og slammet og sett ut fra dette synspunkt vil man således ikke ha klumping eller flokning. Disse to dnsker strider således mot hverandre. Derfor er konvensjonelle anlegg, hvor man i samme basseng har luftning og flokdannelse, ikke rasjonelle eller formålstjenlige.

Vannrensningsanlegget ifolge oppfinnelsen omfatter således i en sammenbygget enhet i form av en rund bronn, omfatter et buffer-eller utjevningskammer som kan oppta innkommende avvann, et flokningskammer, hvor det som flokningsmiddel anvendes aktivert

eller regenerert slam, en pumpeanordning e.l. for avvannet mellom bufferkammeret og flokningskammeret, et sedimenteringskammer for slammets konsentrasjon eller anrikning og vannfasens utskillelse samt et regenereringskammer i form av et stort sett sylindrisk indre rom, som omgis av de ovrige tre kamre, for aktivering av det anrikede slam.

Ifolge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter anlegget en mammutpumpe anordnet mellom sedimenterings- og regenereringskamm-erene eventuelt i form av luftningslegemer i sedimenteringskammeret, eller i form av uttagninger i veggen mellom kamrene samt luftningslegemet i regenereringskammeret.

Ovennevnte samt ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfolgende beskrivelse av et utforelseseksempel vist på tegningene. Fig. 1 viser anleggets vesentligste deler innen det er satt i drift, og Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom anlegget ifolge oppfinnelsen under drift.

Som det fremgår av figurene, er renseanleggets ytre hus utfort i form av to ringer 1 og 2 med avkortet kjegleform, som er stilt på hverandre og med de brede ender mot hverandre, hvoretter de er nedsenket i terrenget. Derved dannes en bronn, i hvilken anleggets forskjellige kammere er anordnet. Brdnnens vegger - ringene - tenkes å være utformet av glassfiberarmert plast og bunnen 3 kan også være utfort av samme material, som er limt fast til veggen. Bronnen er oventil dekket av et lokk 4.

Som det fremgår av fig. 1, er det midt i bronnrommet anordnet ett med bronnens midtakse, konsentrisk rbrformig legeme 5, som utgjor anleggets regenereringskammer 5'. Også regenererings-

kammerets vegger tenkes utfort av glassfiberarmert plast.

Ved diametralt fra nevnte vegger ut mot bronnveggene gående vingeformede vegger 6 og 7, hvilke er festet dels til regenereringskammerets ytterside og dels til bronnveggens innerside, er det ringformige rom omkring regenereringskammeret delt i to deler, av hvilke den borterste danner rensningsanleggets sedimenteringskammer 8. Den nærmeste del av bronnrommet er, ved ytterligere en fra regenereringskammerets sylindriske vegg, radielt utgående vingeformig vegg 9, oppdelt i ett eller flere stbrre rom til venstre på tegningen, som danner anleggets blande- og buffert-kammer 10, og et noe mindre rom omtrent midt på tegningen, hvilket danner anleggets flokningskammer 11. Ved blandekammerets bunn er på venstre side anordnet et luftningslegeme 12 av skumplast og på dets hoyre side en mammutpumpe 13, 13'. Såvel dette legeme som mammutpumpen tilfores trykkluft fra en fordelingsled-ning 14, som mates fra en matningsledning 15, hvilken på sin side er tilsluttet til et luftningsaggregat 16, fig. 2. Mammutpumpen 13, 13' er nedadtil forsynt med en konformig plate 17 for å sikre fordelaktige innstrømningsforhold.

Også ved flokningskammerets 11 bunn er på dets hoyre side anordnet et luftningslegeme 18 av skumplast, som tilfores luft gjennom ledningen 19. Derved tilsiktes en moderat omrøring i flokningskammeret. Fra flokningskammeret er avløpsvannet beregnet for med det ferdigdannede floket å overfores til sedimenteringskammeret 8 gjennom en åpning 20 i veggen 7. I kammeret 8 sedimenterer så floket. For å hindre direkte strømning til sedimenteringskammer-ets 8 avlop 32 er åpningen 20 avskjermet ved hjelp av en plate 21, som er anordnet foran åpningen 20 på sedimenteringskammersi-den et stykke fra veggen 7.

Hele regenereringskammerets bunn, så nær som fire uttagninger 22, som er vendt mot sedimenteringskammeret, er dekket av et legeme 23 av skumplast, til hvilken trykkluft mates gjennom roret 24. Rett foran tannlukene er regenereringskammerets sylindriske vegg forsynt med tilsvarende uttagninger, som gjor, at det på bunnen av sedimenteringskammeret 8 avsatte slam kan "renne" inn i regenereringskammeret 5'. Som folge av at man gjennom legemet 23 oppnår en jevn og ensartet luftstromning oppover i regenereringskammeret, vil den, samtidig som en intens luftning av det i kammeret innforte slam oppnås, virke som en eneste stor mammutpumpe. Innfort regenerert slam vil derved bli loftet opp i regenereringskammeret, helt til det flyter over kanten av et overlopsror 25, gjennom hvilket slammet fores tilbake til sedimenteringskammeret 8.

Fra regenereringskammeret blir regenerert slam ifolge oppfinnelsen overfort til blandekammeret i doser, som står i et visst forhold til avvann innfort i blandekammeret gjennom rorledning-en 26. For dette formål er det mellom regenereringakammeret og blandekammeret anordnet en doseringsanordning. Denne har i det viste anlegg form av en vippebse 27 med to osehalvdeler, en storre 28 beregnet på å oppta innstrommende avvann, og en mindre 29, beregnet til å oppta en gitt mengde regenerert slam. Osen 27 er montert i lagre 30 på regenereringskammerets vegg. Under osehalvdelen 28 er i blandekammeret anordnet en grov sil i form av en netting-kurv 31 for fraskillelse av grovere forurensninger og grovere fibermateriale. For luftning av renseanlegget er anordnet et ror 32. Anlegget virker på folgende måte: Avvannet kommer stotvis inn gjennom tillopsroret 26 og renner ned i osehalvdelen 28. Såsom det fremgår av fig. 2 tenkes da regenereringskammeret 5' å være fyllt med regenerert slam og osehalvdelen 29 er da neddyppet i dette. Såsnart osehalvdelen 28 er fyllt med avvann, vipper dobbeltosen over og såvel avvann som regenerert slam tipper over i blandekammeret 10 gjennom silen 31.

. Vippebsen er således utformet at volumet av til blandekammeret overfort regenerert slam utgjor hbyst 10 - 20 volum-% av den mengde avvann, som hver gang vippes over av osehalvdelen 28. I blande- og buffertkammeret 10 fåa ved hjelp av luftningslegemet 12 en livlig omrbring, som sorger for at en stbrst mulig overflate av det regenererte slams partikler eksponeres for slammet i avvannet. Derved blir også stbrst mulig overflate av slammet tilgjengelig for adsorbsjon av de opploste organiske forurens-ningene i avvannet. Dette moment utgjor det fbrste trinn i aktiv-

slamprosessen ifolge oppfinnelsen.

Fra blande- eller utjevningskammeret, som er således dimensjonert, at det har ekstra plass for akkumulering av plutselig tilstrom-mende avvann, pumpes blandingen av avvann og regenerert aktivt slam ved hjelp av mammutpumpen 13, 13' over til flokningskammeret 11, der floket gjendannes under moderat omroring. Sistnevnte skal bare være så stort, at sedimentering unngås.

Fra flokningskammeret går blandingen gjennom åpningen 20 i veggen 7 til sedimenteringskammeret. Av platen 21 rettes væskestrommen nedover for ikke å forstyrre sedimenteringen.

Etter sedimentering avgår det klare vann over et overlop 32 og

et utlopsror 33 til resipienten. Dette overlop bestemmer væske-nivået i såvel sedimenterings- som flokningskammeret.

Det sedimenterte slammet på bunnen av sedimenteringskammeret innsuges på grunn av mammutvirkningen i regenereringskammeret 5<1 >gjennom åpningene 22 til nevnte kammer. Det innkommende slam beveger seg fra uttagningene oppover under stadig luftning. Noen omroring skjer derfor ikke ettersom luftputen 23 er fordelt praktisk talt over hele regenereringskammerets bunn. Hele slam-massen vil derfor praktisk talt bevege seg oppover i kammeret. Ved overlopsroret 25 holdes slamnivået i regenereringskammeret konstant, slik at doseringspsen 29 alltid vil være passelig og

like meget neddyppet i slammet.

Slammet fra overlopet 25 går tilbake til sedimenteringskammeret.

Mineraliseringen av de organiske bestanddelene skjer på fblgende måte: I blandekammeret adsorberes de opploste organiske bestand-deler på de med det regenererte slam tilforte aktive bakteriers overflate. Etter sedimenteringen og innsugningen i slamregene-reringskammeret aåsbrbérés dé organiske stoffer av bakterienes "legemer". Under den kraftige luftning i slamregenereringskamm-eret tilfores bakteriene oksygen fra luftboblene, hvilke også

tar opp det ved forbrenningsprosessen i bakteriene oppstående

karbondioksyd CC^.

De mineraliserte organiske forurensninger oker slammengden, hvilket forer med seg at overskuddsslam i en mengde av ca. 1/3 volum-% av den avvannmengde som kommer inn, enten kontinuerlig eller dis-kontinuerlig må fjernes. Dette kan lett utfores ved hjelp av et ekstra bseorgan på doseringsosen.

Claims (4)

1. Anlegg for vannrensing ved hjelp av flokning og luftning, karakterisert ved at det, i en sammenbygget enhet i form av en rund bronn (1, 2), omfatter et buffer- eller utjevningskammer (10) som kan oppta innkommende avvann, et flokningskammer (11), hvor det som flokningsmiddel anvendes aktivert eller regenerert slam, en pumpeanordning (13, 13') e.l. for avvannet mellom bufferkammeret og flokningskammeret, et sedimenteringskammer (8) for slammets konsentrasjon eller anrikning og vannfasens utskillelse samt et regenereringskammer (51) i form av et stort sett sylindrisk indre rom (5), som omgis av de ovrige tre kamre (8, 10 og 11), for aktivering av det anrikede slam.

2. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at en mammutpumpe (13, 13') er anordnet mellom sedimenterings-(8) og regenereringskammeret (5'), eventuelt i form av luftningslegemer i sedimenteringskammeret (8), eller i form av uttagninger (22) i veggen mellom kamrene samt luftningslegemene (23) i regenereringskammeret (51 ) .

3. Anlegg som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det, for tilsetning av en bestemt mengde regenerert slam til buffer- (10) eller flokningskammeret (11), er forsynt med en doseringsanordning, fortrinnsvis i form av en vippebse (27) .

4. Anlegg som angitt i ett eller noen av de foregående krav, karakterisert ved at buffer- (10) og flokningskammeret (11) tilsammen opptar et rom, som er omtrent likt sedi-menteringskammerets (8) volum.