NO126853B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anlegg for biologisk rensing av avvann.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og anlegg for biologisk rensing av avvann, hvor avvannet etter en primær fraskil-ling luftes i et luftebasseng under tilsetning av en i en separat tank dyrket bakteriekultur, hvoretter slammet, som hovedsakelig består av bakterieceller, i den avgående suspensjon fra luftebassenget, eventuelt etter tilsetning av koaguleringsmidler, fraskilles på i og for seg kjent måte.

I de tilfeller da en rensing av avvann på mekanisk måte, dvs. gjennom siling, sedimentering, etc. ikke gir tilstrekkelig rensing, anvendes som regel biologiske rensningsmetoder, og herved anvender man seg i prinsipp av den samme prosess som i naturen forårsaker vannets biologiske selvrensing. Den biologiske rensing innebærer dels en oxydasjon av organisk substans under forbruk av oxygen, dels en nydannelse og utfnokking av suspendert substans som for en stor del'består av cellesubstans, hovedsakelig levende og dode bakterieceller. En forutsetning for prosessens opprettholdelse er at det av bakteriene forbrukte, i vannet loste oxygen, hele tiden erstattes. Oxygenopptaket oppnåes enten ved kontinuerlig luftinnblåsing, eller også ved at vannet finfordeles, og i form av regn bringes til å passere luft. I begge tilfellene oppnås således det etterstrebede hurtige oxygehopptak ved at kontaktflaten mellom vannet og luften bkes.

Det har vist seg at en lufting av avvannet ikke alene er tilstrekkelig for å oppnå et raskt renseforlop, men at avvannet også

må innpodes med passende bakterier. Slik fremkom den såkalte aktivslamprosessen, som prinsipielt angir en biologisk rensingsprosess, hvor en blanding av avvann og aktivt slam omrores og luftes. Det aktive slam fraskilles deretter fra det rensede avvann, hvorpå en del av slammet tilbakeføres til podningsprosessen, og resten fjernes som overskuddsslam. De virksomme bakterier foreligger i meget hoy konsen-trasjon i et luftebasseng. Gjennom den kontinuerlige oxygentilforse-len oppnår man at bakteriene, tross denne opphoping alltid har tilstrekkelig tilgang på oxygen, og videre oppnår man gjennom vannets bevegelse i bassenget at den dannede fnokkede masse ikke synker til bunns og blir uvirksom.

Aktivslamprosessen oppviser folgende to viktige grunnforut-setninger : a) Det aktive slam må være av en slik beskaffenhet at det med avvannet som næringssubstrat vokser, og derved forbruker

organisk substans i vannet.

b) Det aktive slam må være av en slik beskaffenhet at det lar seg fraskilles ved sedimentering.

Disse to forutsetninger kan imidlertid ikke på samme tid opp-fylles i like hby grad. En nydannet bakteriekultur i sterk vekst, oppfyller riktignok krav a), men mindre krav b). Et eldre slam er sterkt mineralisert, og oppfyller derfor krav b), men ikke krav a).

I praksis gjennomføres derfor aktivslamprosessen som et kompromiss, hvor man prover å tilgodese begge krav.

En ytterligere prosessteknisk ulempe ved denne kjente teknikk er at metoden krever en stadig driftovervåking med hensyn på tilbakepumping av slam og regulert uttak av over skuddsslam. Dessuten er prosessen folsom overfor forgiftning ved stotvis tilforsel av visse industriforurensninger. For å minske behovet av returslam og dermed redusere den besværlige tilbakepumping av slammet,har man også allerede foreslått en poding av avvannet i luftebassenget med en kultur av nitrifiserende, autotrofe bakterier, slik at oxygenforbrukende nitrogenforbindelser, forst og fremst ammoniumforbindelser, på biologisk vis kan sluttoxyderes til nitrat under prosessen. En slik kultur av nitrifiserende bakterier dyrkes i en separat dyrkningstank. Veksten av nitrifiseringsbakteriene begunstiges ved tilsetning av nitrogenrike materialer fra egnede kilder. Denne bakteriekultur opparbeides således av to komponenter, nemlig dels av tilbakeførte materialer fra prosessens senere trinn (som f.eks. renset vann eller suspensjon fra luftebassenget), og dels av en nitrogenkilde (f.eks. slam eller væske fra forråtnelseskamrene). Ved denne dyrking av nitrifiserende bakterier må man imidlertid arbeide med lange oppholdstider ettersom nitrifiseringsbakteriene (Nitrisomonar og Nitribactu), som er autotrofe, oppviser en lav tilveksttak€ som ifolge tilgjengelige litteraturkilder fordrer oppholdstider på mellom 6-12 timer for det etterstrebede innhold av nitrifiseringsbakterier skal kunne oppnås.

Ved opparbeidelse av denne podingskultur av nitrifiseringsbakterier foretas det således også en omfattende tilbakepumping av avvann og/eller slam, hvilket, som ovenfor angitt, er en avgjort prosessteknisk ulempe.

Det har nå vist seg at nevnte ulemper ved hittil kjente metoder lar seg eliminere ved foreliggende oppfinnelse, som dessuten gir kortere reaksjonstid mellom slam og vann. Videre kan driftover-våkingen lettes i vesentlig grad, ettersom man ved den nye fremgangsmåte ikke behover å gjennomfore noen tilbakeføring av slammet da strommen av aktivt slam folger vannets vei.

Det karakteristiske trekk ved den ifolge oppfinnelsen foreslåtte fremgangsmåte er at en del av primær slammet ved intens lufting opparbeides til en hoy-aktiv kultur bestående av bakterier tilpasset den rikelige tilgang av organisk substans, og at denne bakteriekultur innpodes i avvannet eller umiddelbart for luftebassenget.

I overensstemmelse med en passende utforming av oppfinnelsen, opparbeides alt eller en vesentlig del av primærslammet til et hoyaktivt slam, gjerne etter en homogenisering i en desintegrator, kulekvern (mblle) eller lignende anordning. Opparbeidelsen av det hoyaktive slam skjer med fordel i en separat dyrkingstank.

For utforelse av den ifolge oppfinnelsen foreslåtte fremgangsmåte, kan man med fordel anvende et anlegg som innbefatter en mekanisk forbehandlingsanordning, et forsedimenteringsbasseng, et luftebasseng og en slamfraskillingsanordning ved siden av en separat dyrkingstank tilknyttet for sedimenteringsbassenget.

Karakteristisk trekk ved anlegget er at dyrking stanken er utfort med en indre sylinder og er forsynt med et luftfordelerorgan.

Ved behandling ifolge oppfinnelsen fremstilles således et hoyaktivt, dvs. ekstremt bakterierikt slam, som' til forskjell fra tidligere kjente poding skulturer inneholder bakterier (heterotrofe) tilpasset til den rikelige tilgang på organisk substans, som gir en særskilt hurtig nedbrytning av den organiske substans under vannets passasje gjennom luftebassengene. Dyrkningen av disse heterotrofe bakterier bor avbrytes etter et fåtall timers oppholdstid da veksten er maksimal. Det bor observeres at veksttakten for den heterotrofe bakteriekultur er 10 til -SO ganger hoyere enn for nitrifiseringsbakteriene.

Oppfinnelsen skal i det fblgende beskrives nærmere med hen-visning til de medfolgende tegninger, der

Fig. 1 viser et blokkskjema over den foreslåtte fremgangsmåte, Fig. 2 viser et skjematisk bilde av et anlegg, egnet for utforelse av fremgangsmåten, Fig. 3 viser den i Fig. 2 viste dyrkingstank i forstbrret målestokk, og

Fig. h viser et diagram over prosessens virkningsgrad.

Som det fremgår av det i Fig. 1 viste blokkskjema, innfores innkommende avvann til et mekanisk forbehandlingsanlegg A, som. eksempelvis kan bestå av et gitter og sandfang av vanlig utforming. Det forbehandlede vann ledes derfra til et forsedimenteringsbasseng B, fra hvilket fraskilt primærslam ledes via homogeniseringsanlegget C, til en separat dyrkning stank D for dyrkning av et hoyaktivt slam. Det utviklede hbyaktive slam tilfores deretter avvannet innen dette innfores i et luftebasseng E. Fra Luftebassenget E avledes det slamholdige avvann til et fnokkingsbasseng F, eventuelt etter tilsetning av koaguleringsmidler. Fra fnokkingsbassenget F ledes suspensjonen til et fnokkingsfraskillingsbasseng G, der man dels fjerner slammet ved sedimentering eller flotasjon eller filtrering i anlegg av vanlig utforming, dels avleder renset avvann. Som antydet med stiplede linjer på blokkskjemaet kan, om onskes, en mindre mengde av suspensjonen fra luftebassenget ledes inn i dyrkning stanken.

Som det fremgår anvendes det fraskilte primærslam i forsedimentær-bassenget til tilberedning- av en bakteriekultur, som i foreliggende sammenheng betegnes som et hoyaktivt slam. Dette hoyaktive slam anvendes ifolge oppfinnelsen i stedet for det ved tidligere fremgangs-måter anvendte tilbakeforingsslam til poding av aktivslamprosessen. Primærslammet kan lett homogeniseres innen det ledes til den separate dyrking stanken, der det hoyaktive slammet dyrkes. Mengden av primærslam som anvendes til dyrking kan varieres etter behov, hvorved den del av primærslammet som ikke utnyttes til dyrking lett kan ledes til et separat basseng for annen behandling.

Et anlegg beregnet til utforelse av den i henhold til oppfinnelsen foreslåtte fremgangsmåte, er vist i Fig. 2.

Anlegget innbefatter en mekanisk forbehandlingsanordning med gitter og sandfang 1 og et forsedimenteringsbasseng 2 tilsluttet dette. Det i forsedimenteringsbassenget 2 inngående primærslam, underkastes en homogenisering i en desintegrator 3? kulekvern eller lignende, og ledes derfra til en separat dyrkingstank Dyrkings-tanken <*>+ utgjores av en beholder, hvor luft tilfores på en slik måte at det oppnås en intens fullstendig blanding og lufting av primærslammet. Ifolge den i Fig. 3 angitte utforelsesform, har dyrkings-tanken h en sylindrisk form med en konisk avsmalnende bunn 5, og er utfort med en indre sylinder 6, for å oppnå den etterstrebede sirkulasjon. Lufttilførselen til dyrkingstank k fremkommer ved et nær bunnen anordnet ringformet ror 7 med et antall fordelte hull langs omkretsen i beholderens bunn ^. ;Det homogeniserte slam innfores i dyrkingstankens ovre del. Lufttilførselen bringer innholdet i dyrking stanken h i sirkulasjon med nedadréttet bevegelse i den indre sylinder 6. Det hoyaktive slam som dannes på denne måte, tas ut ved den koniske avsmalnende ende 5 av tanken h og ledes via en ledning 10 med pumpe 9, til det avgående avvann fra f or sedimenteringsbassenget 2, straks innen dette" innfores i et luftebasseng 11. Sistnevnte er på konvensjonell måte tilsluttet en blåseanordning 12 for kontinuerlig innblåsing av luft. Det i luftebassenget behandlede vann ledes deretter til et fnokkingsbasseng 13 forsynt med mekanisk omrorer, der det via en passende doserings-anordning 1<*>+ kan tilfores koaguleringsmidler i sedimenteringsforbed-rende og/eller fosforreduserende hensikt,_slik som eksempelvis alu-miniumsulfat, teknisk ferriklorid eller kalk i i og for seg kjente mengder. Tilsetningen av aluminiumsulfat, ferriklorid og kalk kan eksempelvis oppgå til henholdsvis ca. 1^0 g/m^, 100 g/rn^ og 350 g/rn^. Etter fnokkingsbassenget ledes suspensjonen til et slamfraskillings-basseng 15, der man dels fjerner slammet ved sedimentering og dels avleder renset vann. Det derved fremkomne slam kan deretter lett overfores til et basseng 16, for en siste, eksempelvis aerob slamstabilisering. Dette bassenget 16 kan også anvendes for stabilisering av ubenyttet primærslam.

Ved den foreslåtte metode kan man unnvære det konvensjonelle forråtnelseskammer for stabilisering av primærslammet, og det er derfor nærliggende å tillempe en aerob slamstabilisering og avvanning av slammet fra fnokkavskillingsbassenget 15 ifolge konvensjonelle metoder istedenfor forråtnelse.

Eventuelt kan dyrking stanken h oppdeles i to seriekoplede enheter ^f, ha, hvorved det oppnås en oket beskyttelse mot eventuell forgiftning.

Ved anvendelse av et separat dyrket hoyaktivt slam for poding av prosessen, oppnås folgende fordeler: a) Det oppnås aksellerert aktiv slamprosess og dermed en betydelig kortere reaksjonstid. b) Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen tillater en mer langtgående utnyttelse av substratet, og muliggjor dermed en hoyere

renseeffekt.

c) Den separate dyrking av det hoyaktive slam kan eksempelvis utfores samtidig med kontroll av primærslammet, slik at man

oppnår beskyttelse mot forgiftning.

d) Selve prosessreguleringen kan ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen hovedsakelig begrenses til variabel pumping fra

dyrking stanken for det hoyaktive slam.

e) Den fra prosessteknisk synspunkt tilsynskrevende tilbakeforing av slam ved konvensjonelle metoder, elimineres. f) Ved den foreslåtte fremgangsmåte behover man ikke noen stabilisering av primærslam.

Det etterfølgende eksempel belyser ytterligere oppfinnelsen og klarlegger den oppnådde tekniske effekt.

Eksempel

De prosesstekniske beregninger var utfort ved hjelp av en matematisk modell av aktivslamprosessen, publisert i Water Research Pergamon Press 1967, Vol. 1-, side 795 - 80^.

Forutsetninger for beregningene

For å forenkle beregningene skal antas at tilførselen til

det angitte renseverk er konstant. Som forurensningsmål velges oxygenekvivalenter Cg oxygen pr. n<P>) ifolge anvendt definisjon i tidligere nevnte litteraturkilde. Tilforselen antas å være 100 m^/t. Etter for sedimenteringen skal det avslammede avvanns forurensningsgrad antas å oppgå til 200 g oxygen pr. m^, hvilken verdi i dette tilfellet tilsvarer substratdelen S. Som primærslam uttas en mengde på 0,5 m^/t. Slammets forurensningsgrad antas å være 20 000 g oxygen pr. m^.

Slammet behandles i dyrking stanken for hoyaktivt slam utformet som

et luftebasseng med fullstendig omblanding. Luftningstiden T (h), velges slik at det utgående vanns forurensningsgrad hovedsakelig blir den samme som det avslammede vanns, dvs. 200 g oxygen pr. m - i. Opp-slemmingen fra dyrking stanken avledes til aktivslamanlegget, der den innblandes i det avslammede avvann.

Beregninger og resulrtat

De prosesstekniske beregninger som gjelder dyrking stanken

var utfort ifolge tidligere nevnte prosessmodell og med folgende konstantverdier (betegnelser, se tidligere nevnte litteraturkilde).

Folgende beregningsresultat fremkom:

Dyrkingstankens volum blir 2,8 m .

For beregning av de prosesstekniske sammenheng må den i tidligere nevnte matematiske modell utnyttede beregningsmåte modifiseres med hensyn til de endrede forutsetninger. Man finner likevektsligningen for innhold av levende bakterier X, om likevektsligningen henfores til tidsenheten en time:

Likevektsligningen for innhold av dode celler Z, blir:

Likevektsligningen for substrat blir:

Tn betegner den midlere oppholdstid i luftebassenget og S betegner i dette tilfellet det rensede vanns substratkonsentrasjon.

Prosessens virkningsgrad betegnes n^ og defineres

100 ^Q-s

1 u 300

Beregningsresultatene fremgår av Tabell 1.

Som det fremgår av Fig. k- gir den foreslåtte fremgangsmåte en hoy virkningsgrad allerede etter kort tid. En gjennomregning av tilsvarende konvensjonell prosess med samme konstantverdier og samme betingelser, viser at virkningsgraden ved okende midlere oppholdstid asymptotisk nærmer seg en grenseverdi som ikke overstiger 93,3$? mens det ved anvendelse av hoyaktivt slam kan oppnås verdier over 98%.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved biologisk rensning av avvann, hvor avvannet etter en primær slamfraskilling luftes i et luftebasseng under tilsetning av en i en separat tank dyrket bakteriekultur, hvoretter slammet som hovedsakelig består av bakterieceller, i den avgående suspensjon fra luftebassenget, eventuelt etter tilsetning av koaguleringsmidler, på i og for seg kjent måte fraskilles, karakterisert ved at en del av primærslammet ved intens lufting opparbeides til en hoyaktiv kultur bestående av bakterier tilpasset den organiske substans, og at denne bakteriekultur innpodes i avvannet i eller umiddelbart for luftebassenget.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at primærslammet homogeniseres for opparbeidelse til et hoyaktivt slam.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 og 2, karakterisert ved at gjennomluftningstiden under dyrkningen av primærslammet velges slik at det utgående vanns forurensningsgrad blir tilnærmet lik forurensningsgraden til det ved forsedimentering avslemmede vanru h-.

Anlegg for biologisk rensning av avvann for gjennomføring av fremgangsmåten ifolge kravene 1 - 3> innbefattende et forbehandlings-basseng (1), et forsedimenteringsbasseng (2), et luftebasseng (11) og en slamfraskillingsanordning (15), ved siden av en separat dyrkningstank ( h) tilsluttet forsedimenteringsbassenget, karakterisert ved at dyrkning stanken ( h) er utfort med en indre sylinder (6) og er forsynt med et luftfordelerorgan (7).

5. Anlegg ifolge krav >+, karakterisert ved at luftfordelerorganet (7) utgjores av et nær bunnen anordnet ringformet ror som oppviser et antall åpninger (8) fordelt langs roret.

6. Anlegg ifolge krav 'f og 5, karakterisert ved at dyrkning stanken (>+) gjennom en med et reguleringsorgan (9) forsynt ledning (10), er anordnet for regulerbart å avgi det dannede hoyaktive slam til avvannet umiddelbart for, eller under avvannets behandling i luftebassenget.

7. Anlegg ifolge kravene ^ - 6, karakterisert ved at dyrkning stanken er oppdelt i flere seriekoplede beholdere.