NO158935B - Fremgangsmaate til rensing av urent vann. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til

rensing av urent vann.

Tradisjonelt blir urent spillvann og annet avfall under rensing først forbehandlet i laguner for bunnfelling av faste stoffer, hvoretter det føres gjennom en første og en andre filtreringstank eller liknende som søker å fjerne gjenværende faste stoffer. Spillvannet får deretter anledning til å passere til avfallsutløp

som kan være f.eks. elver eller liknende. Dette spillvann inneholder uheldigvis fremdeles en relativt stor mengde urenheter, fremgangsmåten er tidkrevende, og det kreves forholdsvis store landom-råder for lagunene.

Ifølge kjent teknikk er det også velkjent at tilsetning av

visse kjemikalier, såsom kalk og soda (natriumkarbonat), til vann med uønskete oppløste faste stoffer har den virkning at de opp-

løste faste stoffer bunnfelles og danner en suspensjon eller velling med vannet. Det er videre kjent at tilsetning av råvann og kjemikalier til en velling dannet som ovenfor, resulterer i for-bedret og påskyndet koagulering og rensing av vannet. De faste stoffer som presipiterer fra råvannet søker å avsette seg ved tilvekst på partikler som finnes i vellingen, slik at det dannes stabile partikler som lett kan skilles ut fra det rene, rensete vann.

Det er også velkjent at farge, grumsethet, organisk stoff og liknende urenheter kan fjernes fra vann ved hjelp av koagulerings-midler, f.eks. alun, ferrioverflate eller liknende. Disse forbindelser er sure og reagerer med alkaliteten i vannet og med alkal-

iske forbindelser, f.eks. kalk eller soda, til dannelse av volum-inøse uoppløselige utfellinger (hydrater). Utfellingene har et

enormt overflateareal på hvilket de oppløste eller kolloidalt dispergerte urenheter adsorberes. De suspenderte urenheter er omgitt av de gelatinøse hydrater og blir en del av bunnfallet.

De blir vanligvis tilsatt et koaguleringsmiddel, f.eks. alun, natriutnaluminat eller jernsulfat ved behandlingen for å medvirke til utskilling av grumsethet og utfellinger dannet fra vannet. Dersom det kreves sterilisering og reduksjon av organisk stoff, blir det ved behandlingen også benyttet klor.

Spillvann fra husholdning og vannklosett samt industriavfall kan renses ved hjelp av den kjemiske utfellingsprosess, hvor egnete kjemikalier (f.eks. aluminiumsulfat, kalk, jernklorid, polyelektrolytter eller kombinasjoner av samme) tilsettes til spillvannet eller annnet avfall, som fører til én eller flere flokkulasjons- eller utfellingstanker, som vanligvis er utstyrt med langsomt roterende røreverk eller skovler, og hvori de kolloidale faste stoffer formes til partikler med en størrelse og vekt som sikrer bunnfelling. De kolloidale faste stoffer, fnokk, utskilles deretter fra væsken ved at de får anledning til å bunnfelle i etterfølgende bunnfellingstanker, hvoretter de rensete vann samles i en demningskonstruksjon montert ved vannets over-flate, mens sediment, bestående av fnokk og slam, fjernes, normalt ved hjelp av slamskraper og/eller pumper.

Visse industriavfall eller kloakkvann har iboende flokkula-sjonstilbøyeligheter, og det er således unødvendig ved spillvann og annet avfall av denne art å tilsette flokkulerende kjemikalier, idet tilsvarende renseeffekter kan oppnås ved bare å røre om væsken og at de resulterende faste stoffer får bunnfelle seg.

Forskjellige patentskrifterr som vedrører fremgangsmåter til rensing av spillvann og annet avfall er blant annet følgende kanadiske patentskrifter: 485.843, 517.674, 652.116, 662.102, 662.534, 695.871, 720.878, 724.705, 771.730, 773.154, 839.326, 843.762, 862.172, 880.600, 959.586, 984.528, 989.079 samt 1.085.979.

Patentskrifter som vedrører apparater til rensing av spillvann og annet avfall er følgende kanadiske patentskrifter: 517.672, 692.543, 843.762, 853.022, 951.035, 959.584, 972.880 og 1.074.928, US-patentskrift 3.768.648 samt det såkalte CANWEL-system (et varemerke tilhørende Central Mortgage and Housing Corporation, Canada) som består av en absorpsjons-bio-oksydasjon

(A-B) reaktor, en slamseparator, et kjemisk reaktorklaremiddel, en ozonreaktor og et eventuelt slamtykningsmiddel, avhengig av den foreslåtte fremgangsmåte til fjerning av slam.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte hvormed de ovennevnte ulemper og problemer reduseres eller helt elimineres.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er kjenneteg-net ved at 10-200 ppm etter vekt koaguleringsmiddel blandes grundig med det urene vann, til dannelse av et forbehandlet urent vann, at 0,1-5 ppm etter vekt kationisk polyelektrolytt blandes grundig med det forbehandlete urene vann, at 0,1-5 ppm etter vekt anionisk overflateaktivt stoff tilsettes og blandes grundig til dannelse av kjemisk behandlet urent vann, at det kjemisk behandlete urene vann tillates å separere i en separeringssone, hvorved det oppnås rent vann og slam, at det rene vann og slammet fjernes hver for seg fra separeringssonen, samt at en del av slammet resirkuleres til det urene vann.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen foretrekkes det å anvende alun som koaguleringsmiddel.

Ved en utførelse av fremgangsmåten er det foretrukket at det urene vann renner med en strømningshastighet på 20-180 liter per minutt, at koaguleringsmidlet, den kationiske polyelektrolytt og

det anioniske overflateaktive stoff tilsettes etter tur til strøm-men av urent vann, og at slammet resirkuleres til det urene vann i en mengde som utgjør 1-20% av den resulterende strøm av urent vann og slam.

Dessuten foretrekkes det med en pumpe å danne en strøm av det urene vann, og at 1-20% av væsken som pumpes ut av pumpen resirkuleres til denne.

Fremgangsmåten kan utføres i et rensesystem hvor et blandekammer innbefatter et par innbyrdes forbundne U-formete blandekamre koplet til spillvannsledningen fra pumpen, og både det første og andre blandekammer omfatter en nærliggende gren og en fjerntliggende gren hvor det er innsatt ledeplater, idet innløpet til blandekamrene befinner seg ved en nærliggende gren av nevnte første blandekammer, mens utløpet fra blandekamrene går ut fra en fjerntliggende gren av nevnte andre blandekammer. Blandekamrene er sammenkoplet mellom det første blandekammers fjerntliggende gren og det andre blandekammers nærliggende gren, mens en ledning forbinder det første kammers nærliggende gren og fjerntliggende gren innbyrdes. Videre forbinder en ledning det andre kammers nærliggende gren og fjerntliggende gren innbyrdes, idet ledningen innbefatter et innsprøytningsinnløp, og utløpsledningen fra blandekamrene er koplet til et delekammer for anordning av et par parallelle strømningsutløpsledninger fra samme. Separeringskammeret er koplet til de parallelle strømningsutløpsledninger fra delekammeret, og en anordning kan fjerne rent vann fra den øvre del av

separeringskammeret, mens slammet kan fjernes fra den nedre del.

Ledeplatene i blandekammeret innbefatter skråttstilte ledeplater som strekker seg delvis tvers over ledningen for å avsted-komme en sinusformet strøm rundt ledeplatene, som skråner under en vinkel mot den normale strømningsretning. Rensesystemet innbefatter en slam-oppbevaringsbeholder ved bunnen av separeringskammeret hvor slammet kan fremføres ved hjelp av et slam-avstrykerelement plassert ved bunnen av separeringskammeret. En ventil kan styre den resirkulerte slamstrøm fra separatoren til pumpen, og en ventilstyrt forbindelsesledning mellom spillvannsinnløpsledningen og pumpens spillvannsledning for å utøve resirkuleringen fra pumpens spillvannsledning tilbake til pumpen.

Separeringskammeret omfatter et par diametralt motsatt plas-serte innløp i nærheten av kammerets øvre del, og innløpene omfatter fremspring fra separeringskammerets sidevegg og som fører til

et tilknyttet innadrettet kammer med et nedadrettet utløp for å lede en utadrettet strøm ringformet nedad i separeringskammeret.

Slam fjernes og oppbevares i en beholder i bunnen av separeringskammeret idet en nedre avstrykermekanisme tvinger slam til beholderen, og transportorgan, såsom en skruetransportør, fjerner

avfallslam fra beholderen mens en forutbestemt mengde slam resirkuleres ved hjelp av pumper og ledninger fra beholderen, samt at

en pumpe kan fjerne rent vann via et ventilstyrt øvre sentralt utløp.

Av de fordelaktige effekter oppfinnelsen medfører kan nevnes: Ingen av systemene ifølge de forannevnte patentskrifter til-veiebringer en fremgangsmåte til vannrensing som egner seg for bruk ved vannsystemer for småsteder, feriesteder eller leirer for bygningsarbeidere, tømmerhoggere o.l. i fjerntliggende områder, idet rensesystemet lett kan vedlikeholdes og drives av uøvde personer og som kan ta imot strømmer på ca. 900 til 18.000 liter i timen, og som kan funksjonere på kontinuerlig døgnbasis, og som lett kan flyttes fra ett sted til et annet avhengig av behovet.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til rensing av spillvann og annet avfall består fordelene i enkelhet og effektivitet samt i at det fra ubehandlet spillvann fås drikkevann som er så rent at det ikke foreligger noe behov for å la det rensete spillvann passere gjennom de tradisjonelle første og andre filtrerings-tanker, men til tross for dette oppnås et drikkevann som oppfyller kravene som stilles til drikkevann og matlaging for mennesker, med utgangspunkt i spillvann og kloakkvann, og på kortest mulig tid.

Oppfinnelsen forklares nærmere under henvisning til den med-følgende tegning, hvor: Fig. 1 viser skjematisk systemet som illustrerer fremgangsmåten til behandling av spillvann og annet avfall ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II i fig. 1 av et separeringskammer.

Et spillvannsbehandlingssystem innbefatter en innstrømnings-ledning 11 for ubehandlet spillvann etc. som fører til en hoved-strømningsledning 12 koplet til innløpet av en pumpe 13. Pumpens 13 utløpsledning 14 er forsynt med en innsprøytningsinnretning 15 for innsprøytning av et utfellingskjemikalie/koaguleringsmiddel, f.eks. alun, i ledningen 14.

Som benyttet i denne beskrivelse menes med "alun" et hydrati-sert dobbeltsulfat av aluminium og enverdige metaller, f.eks. K,

Na, NH4, f.eks. K2S04 ' Al2(S04)3 ' <2>4H20; (NH4)2S04 A12(S04)2 24H20, KA1(S04)2 • 12H20; eller (NH4)2<S>04 ' Fe2(S04)3 24H20. Det med alun behandlete råspillvann passerer inn gjennom et innløp 16 av et blandekammer 17 og passerer ut gjennom et utløp 18 for via en ledning å bli transportert til et innløp 20 av et splitte-eller delekammer 21.

Blandekammeret 17 omfatter to innbyrdes forbundne U-formete kamre, nemlig et første U-formet kammer 171 og et andre U-formet kammer 172. Innløpet 16 er koplet til den nærliggende gren 173 av det første U-formete kammer 171, og utløpet 18 er koplet til den fjerntliggende gren 176 av det andre U-formete kammer 172. Det første U-formete kammer 171 er koplet til det andre U-formete kammer 172 med en forbindelsesgren 176.

Den nærliggende gren 173 av det første U-formete kammer 171 er koplet til den fjerntliggende gren 174 av det første U-formete kammer 171 ved hjelp av en forbindelsesledning 177, som er forsynt med et innsprøytningsorgan 178 for innsprøytning av behandlings-kjemikalier i ledningen 177. På liknende måte er den nærliggende gren 175 av det andre U-formete kammer 172 koplet til den fjerntliggende gren 176 av det andre U-formete kammer 172 ved hjelp av en forbindelsesledning 179, som på sin side er forsynt med et innsprøytningsorgan 180 for innsprøytning av behandlingskjemika-lier i ledningen 179. Hver av de fire grener 173, 174, 175 og 176 er forsynt med et antall parallellforskjøvne ledeplater 181 som skråner i forhold til strømningsretningen, for å bringe det kjemisk behandlete spillvann til å følge en sinusformet strømnings-bane, for derved bli grundig blandet med kjemikaliene.

Splitte-eller delekammeret 21 er en stort sett sylindrisk beholder som inneholder et indre diamantformet ledelegeme 22 for å dele den kjemisk behandlete spillvannstrøm i to turbulente strøm-mer, atskilt med en vertikal, uperforert ledevegg 23, for å strømme ut av et første utløp 24 til en første spillvannsledning 25 bg et andre utløp 26 til en andre spillvannsledning 27. Den første spillvannsledning 25 mater det kjemisk behandlete spillvann til et første innløp 28 av et sylindrisk separeringskammer 30, mens den andre spillvannsledning 27 mater det kjemisk behandlete spillvann til et andre, diametralt motstående innløp 29 av separeringskammeret 30.

Separeringskammeret 30, i form av en opprettstående hoved-sylinder 3 01, innbefatter et ringformet mellomliggende, pæreformet fremspring 302, som avgrenser et retnings- eller ledekammer 31 med pæreformet vegg. Sistnevnte kammer 31 mates fra spillvannslednin-gene 25, 27 gjennom innløp, henholdsvis 29 og 28, som er avgrenset

av en sylinder 3 2 med åpen ende og med nedhengende sylindriske vegger 33 samt med en ringformet rand 331 hvormed sylinderen 32 er festet til innerveggen av sylinderen 301 ved 332. Sylinderen 32 danner en ubrutt, ringformet, nedadrettet utløpsport 34, og en sentral, åpen, oppadrettet port 35. Utløpsporten 34 bringer det kjemisk behandlete spillvann til å strømme nedover i en ringformet strøm nær de sylindriske sidevegger av den opprettstående sylinder 301.

Den opprettstående sylinder 301 er delt i et øvre oppbevaringskammer 3 6 for rent vann og et nedre utfellingskammer 37. Rent vann strømmer oppover gjennom den sentrale kjerne av den opprettstående sylinder 301, passerer gjennom den sentrale port 35 og inn i det øvre oppbevaringskammer 3 6 for rent vann, hvorfra det fjernes via en sentral, ventilstyrt utløpsledning 38.

Utfellingsslammet faller til bunnen av utfellingssonen 37, hvorfra det ved hjelp av et avstrykerorgan 39, som drives roter-bart av en motor 40, skrapes inn i en oppbevaringsbeholder for slam i form av en traktbeholder e.l. 41. Slammet drives frem fra slamoppbevaringsbeholderen 41 ved hjelp av en skruetransportør 42, som drives av en motor 43, og havner i en avfallsslam-ledning 44 og i en resirkuleringsledning 442, som er ventilstyrt ved 441 og fører til hovedstrømningsledningen 12. Hovedstrømningsledningen 12. er koplet til utstrømningsledningen 14 ved hjelp av pumpens resirkuleringsledning 45, som er ventilstyrt ved 451.

I bruk er det grunnleggende strømningsmønster som følger: Råspillvannet trekkes ved hjelp av pumpen 13 gjennom ledningene 11 og 12 og pumpes til blandekammeret 17. Før råspillvannet går til blandekammeret 17 blandes det med resirkulert slam i ledningen 442, og en resirkulert blandingsstrøm til pumpen 13 går gjennom resirkuleringsledningen 45. Slammets resirkuleringsmengde er ca. 1-20%, fortrinnsvis ca. 5-7% av den totale strømningshastighet gjennom systemet, hvilken varierer fra ca. 23 til 182 liter (5-40 gallons) pr. minutt. Alun tilsettes til pumpens utstrømningsled-ning 14, i en mengde på ca. 10-200 ppm, fortrinnsvis 20-50 ppm etter vekt. (vektdeler pr. million).

I blandekammeret 17 tilsettes kjemikaliene for å danne det kjemisk behandlete råspillvann. Kjemikaliene tilsettes fortrinnsvis kontinuerlig, men i den hovedsakelige rekkefølge som følger: Først tilsettes gjennom en dyse eller et munnstykke 178 en høy-kationisk polyelektrolytt, fortrinnsvis en kopolymer på akrylamid-basis, typisk de som er kjent under varemerkene HERCULOC 855, HERCULOC 849 eller HERCULOC 848. Andre polyelektrolytter som kan benyttes med varierende grad av suksess innbefatter elektrolytter med høy molekylvekt av enten naturlig opprinnelse (f.eks. protei-ner eller polysakkorider) eller syntetisk opprinnelse (f.eks. alkylhaloid-addisjonsprodukter av polyvinylpyridin) (polyvinyl pyridime). Det tredje vesentlige kjemikalie som tilsettes gjennom en dyse eller.et munnstykke 180 er et anionisk overflateaktivt stoff, f.eks. en polyakrylamidbase, eksempelvis den som er kjent under varemerket DOW A 23. Andre slike polyakrylamidbaser som kan benyttes er de som er kjent under varemerkene DOW A 23P, DOW A 25 og DOW A 27.

Den særlige konstruksjon av blandekammeret 17 forårsaker inn-gående behandling av råspillvannet med alle kanaler.

En viktig variant ved fremgangsmåten består i en resirkuler-ing av pumpespillvann tilbake til pumpen gjennom den ventilstyrte ledning 45. Pumperesirkuleringshastigheten er 1-20%, fortrinnsvis 5-7% av den totale strømningshastighet gjennom systemet. Det inn-gående blandete, kjemisk behandlete spillvann passerer til splitte- eller delekammeret 21 og de delte strømmer går til separeringskammeret 30. Slammet utfelles på bunnen og fjernes via ledningen 41, eller i mengder av 1-20% til slamresirkuleringslednin-gen 442, mens rent drikkevann fjernes via utløpet 38.

Med hensyn til oppfinnelsens industrielle anvendelse kan nevnes: Råspillvannet forbehandles for å foranledige koagulering ved fortløpende bruk av tre ulike kjemiske midler av faste stoffer både før det går inn i og mens det er inne i blandesonen, hvor disse bestemte kjemikalier fortløpende blandes med væsken, fortrinnsvis gjennom flere innsprøytningsdyser. Den kjemiske behandlete væske, f.eks. spillvann, strømmer deretter sluttelig til separeringskammeret. Kjemikaliene og mengdene anvendes i korrekt rekkefølge for å iverksette de ønskete resultater. De anvendte kjemikalier, mengdene og rekkefølgen vil avhengde av utformings-parametre. De samvirker til å danne "fnokk", krystaller og andre faste stoffer fra de oppløste bestanddeler av det spillvann som behandles, og det er disse faste stoffer som fjernes fra separeringskammeret. Så snart behandlingen har funnet sted, begynner de kjemiske reaksjoner og slammet omdannes til et koagulert avfall. Mens det behandlete spillvann passerer gjennom separeringskammeret, bunnfelles slammet som har reagert og fjernes, idet rent vann gjenvinnes. Både det rene vann og det gjenvunnete koagulerte avfall kan benyttes industrielt.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til rensing av urent vann (11), karakterisert veda) at 10-200 ppm etter vekt koaguleringsmiddel (15) blandes grundig med det urene vann, til dannelse av et forbehandlet urent vann, b) at 0,1-5 ppm etter vekt kationisk polyelektrolytt (178) blandes grundig med det forbehandlete urene vann, c) at 0,1-5 ppm etter vekt anionisk overflateaktivt stoff (180) tilsettes og blandes grundig til dannelse av kjemisk behandlet urent vann (18), d) at det kjemisk behandlete urene vann tillates å separere i en separeringssone (30), hvorved det oppnås rent vann (36) og slam (37), e) at det rene vann og slammet fjernes hver for seg fra separeringssonen, samt f) at en del av slammet resirkuleres (442) til det urene vann.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det som koaguleringsmiddel anvendes alun.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det urene vann renner med en strømnings-hastighet på 20-180 liter per minutt, at koaguleringsmidlet, den kationiske polyelektrolytt og det anioniske overflateaktive stoff tilsettes etter tur til strømmen av urent vann, og at slammet resirkuleres til det urene vann i en mengde som utgjør 1-20% av den resulterende strøm av urent vann og slam.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det med en pumpe (13) dannes en strøm av det urene vann, og at 1-20% av væsken som pumpes ut av pumpen resirkuleres til denne.