NO159264B - Fremgangsmaate for aa fjerne suspenderte materialer, biogenetiske naeringsstoffer og opploeste stoffer fra forurenset vann. - Google Patents

Description

Teknisk område

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å fjerne suspenderte materialer, biogenetiske næringsstoffer og opp-

løste metallforbindelser fra vann som er forurenset med organiske og/eller uorganiske materialer .

Teknikkens stand

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er med biogenetiske næringsstoffer slike ment som inneholder nitrogen- og fosforforbindelser og er anvendbare for dyrkede planter.

På grunn av industrialisering, urbanisering og intensivering av jordbruket er forurensning av vassdrag et stadig økende globalt problem.

Generelt fører nylig anvendte metoder for behandling

av kloakk ikke til fullstendig rensing, og hoveddelen av de oppløste og kolloidale forurensninger og dessuten en betydelig del av suspenderte faste partikler overføres til resipienten.

Begrensninger hva gjelder investeringer og stadig økende energiomkostninger tillater imidlertid ikke realiser-ing av teknologier for en perfekt rensing.

Vann som er betraktet som renset, inneholder som

regel fremdeles en betydelig mengde oppløst materiale som generelt består av nitrogen- og fosforforbindelser. Disse er de viktigste næringsstoffer for planter, og utvinning av disse for direkte anvendelse i jordbruket forbedrer økonomien ved kloakkrensing.

Dessuten forekommer avvann som hovedsakelig er av industriell opprinnelse, hvori det oppløste materiale hovedsakelig består av tungmetallsalter. Disse er generelt giftige for biosfæren, men utvinning av disse ved hjelp av vanlige metoder er for kostbar. Kloakkslam dannes under behandling av kloakk. De for tiden mest omstridte spørsmål gjelder utnyttelsen av kloakkslam og betingelsene for dette.

Det er idag velkjent at alle organiske materialer i kloakkslam er verdifulle humusdannende materialer, men hva gjelder dets verdi som næringsstoff er meningene forskjellige. De mest betydelige reservasjoner hva gjelder dets anvendelse

i jordbruket er forbundet med tungmetallinnholdet og med hygienen ved anvendelsen av dette på grunn av de infeksjoner som kloakkslam kan forårsake. Selv om forskningsprogram over hele verden er blitt fokusert på innarbeidelsen av tungmetaller i planter og derigjennom i dyre-menneske-organismen, har saken ennu ikke ført til et resultat. Nylig foreskriver i enkelte land provisoriske regler det akseptable maksimuminnhold i jord for hvert tungmetall.

De tre velkjente hovedmetoder for behandling av

kloakk som er forurenset med organiske materialer, er som følger:

- mekanisk,

- biologisk,

- fysikalsk-kjemisk.

De såkalte mekaniske separeringsprosesser er viktige trinn innen vann- og kloakkbehandlingsteknologien. 30-40% rensing kan oppnås når faste suspensjoner separeres mekanisk basert på egenvektforskjeller.

Målet med sekundærrensing eller et biologisk trinn er

å fjerne kolloider og oppløste organiske materialer. Fjernelsen av organiske materialer ved hjelp av mikro-organismer fører til at det dannes uorganiske materialer,

som oppløste nitrogen- og fosforsalter.

Hva gjelder slammengden, kan det skilles mellom de følgende kloakkbehandlinssystemer:

a. delvis biologisk behandling,

b. fullstendig biologisk behandling,

c. fullstendig biologisk behandling med nitrifisering,

d. fullstendig biologisk behandling med slamstabiliser-ing - den såkalte totale oxydasjonsprosess.

For de ovennevnte systemer er én av hovedforskjellene luftningstiden som er

0,75 - 1,5 timer for tilfellet a,

3,00 timer for tilfellet b,

8,00 timer for tilfellet c,

24,00 timer for tilfellet d.

Den energi som er nødvendig for lufting,øker

lineært med tiden, mens oxygenforbruksutbyttet avtar med tiden på grunn av den fremadskridende oxydasjon. Da luft-ingen krever mesteparten av energien i kloakkbehandlingsanlegg, bør således oxydasjonsgraden vurderes ut fra økonomiske synsvinkler.

Fysikalsk-kjemiske renseprosesser anvendes dersom dispergerte faste materialer ikke kan bunnavsettes og separeres mekanisk, som f.eks. kolloide suspensjoner (par-tikkelstørrelse 0,01-1,O^urn), eller dersom den biologiske spaltning av materialene er for kostbar eller endog umulig. Koagulering, utfelling og filtrering er de hqvedsakeli<q>e fysikalsk-kjemiske prosesser som er forbundet med oppfinnelsen. Spesifikke omkostninger ved fysikalsk-kjemiske prosesser er forholdsvis høye bl.a. på grunn av de nødvendiqe kostbare reagenser

Fysikalsk-kjemiske prosesser blir for det meste anvendt i det tredje behandlingstrinn for å fjerne den gjen-værende rest av suspendert materiale og i organiske nitrogen-og fosforforbindelser som delvis er blitt dannet under den tidligere biologiske behandling. På denne måte har vannet som fjernes fra kloakkbehandlingsanlegget, god kvalitet, dvs.

at det kan anvendes på ny i industrielle prosesser eller ganske enkelt vrakes ut uten å forårsake eutrofisering i over-flatevann.

Det tredje behandlingstrinn efterfølger generelt den fullstendige biologiske rensing og den tilknyttede nitrifisering. Det øker imidlertid såvel investerings- som driftsomkostningene vesentlig.

De biologiske denitrifiseringsmetoder medfører fjernelse av nitrogen som tidligere er blitt oxydert til nitrat ;fra ammonium med høyt energiforbruk, fra kloakken ved anvendelse av en kostbar og komplisert prosess. En vanlig måte for denitrifisering er ionebyttemetoden på basis av syntetiske harpikser. På grunn av dens spesielle særtrekk blir denne metode hovedsakelig anvendt for rensing av drikkevann.

Andre prosesser, som f.eks. omvendt osmose, er ennu mer kostbare, og anvendelsen av disse i praksis er derfor forholdsvis begrenset.

Oppløselige uorganiske fosforforbindelser - som oftest ortofosfater - blir fjernet i det tredje behandlingstrinn ved kjemisk utfelling under anvendelse av aluminium- eller jernforbindelser.

For å fjerne suspenderte materialer anvendes jern-

og aluminiumsalter, kalk, polyelektrolytter og en kombinasjon av disse. Slike metoder er omhandlet i "Water treatment handbook" av Degremont 5th Edition Halsbed Press Book,

Jon Wiley and Sons, New York, 1979 (I), i "Gewåsserschutz, Wasser, Abwasser" (Vol. 17. Aachen, 1975), i "Anwendung vonFallungsverfahren zur Verbesserung der Leistungsfahigkeit biologischer Anlagen" (Institut fiir Bauingenieurwesen V. Technische Universitat, Munchen, 1978).

De ovennevnte kjemiske behandlinger fører til 20-90% fjernelse av metall ved at det dannes uoppløselige hydroxyder. Innen det vanlige pH-område mellom 6 og 8 forblir ammqnium-innholdet uforandret.

Ifølge ungarsk patentskrift 175558 kan ca. 90% av ortofosfatet fjernes ved å tilsette 200-300 mg aluminium-sulfat til en liter avvann, mens ammoniuminnholdet forblir uforandret.

I ungarsk<p>atentskrift 180613 er en fremgangsmåte beskrevet hvor COD minskes med 30-40% ved hjelp av behandling med trekull, men hverken mengden av suspendert materiale eller ammoniuminnholdet blir forandret. Fjernelsen av ammonium utføres som regel ved nitrifisering efterfulgt av denitrifisering for å unngå den uønskede akkumulering av (NO-j) i avløpet.

Som en oppsummering har de ovennevnte prosesser de følgende ulemper: Nitrifiseringen kan utføres ved hjelp av en total biologisk oxydasjon som krever store investerings- og driftsomkostninger. Lignende vanskeligheter oppstår også ved denitrifisering. Dessuten er denitrifiseringen megetømfintlig overfor temperaturen og konsentrasjon av oxygen som er absorbert i vann.

Dessuten bør et medium tilsettes til denitrif iseringsbiomassen, og detteøker utgiftene og kompliserer operasjonen ytterligere.

De reagenser eller tilsatser som anvendes ved behandlinger av avvann, utøver forholdsvis spesifikke virkninger. De har dessuten forholdsvis høy pris (f.eks.

trekull) og kan forårsake korrosjon (f.eks. aluminiumsul-

f at) .

Hovedmålene med den foreliggende oppfinnelse er:

- Som et resultat av renseprosessen skal vann fremstilles

som kan anvendes på ny eller som ikke må utøve en util-latelig skadelig virkning på overflate- eller grunnvann. Basert på avanserte forskningsresultater innen landbruket skal biogenetiske næringsstoffer produseres ved

renseprosessen for landbruk.

- Gjøre det mulig å utnytte uskadelig kloakkslam innen landbruket.

Det er et ytterligere mål å forandre kloakkbehandlings-anleggs rolle som nu er begrenset til bare å fjerne forurensninger, ved å anvende biprodukter som tilveiebringer nye økonomiske muligheter.

For å oppnå de ovenfor skisserte mål er det nød-

vendig

- å utføre en intensiv rensning av forurenset vann,

hvilken innbefatter fjernelse og/eller utvinning av faste, kolloidale og oppløste materialer, ved utfelling av hoved-mengden av suspensjonen og av nitrogen, fosfor-, metall-forurensninger i færre tekniske trinn enn ved vanlige metoder. Investerings- og driftsomkostningene blir derfor

redusert.

- Å intensivere ganske enkelt eksisterende kloakkrenseanleqq.

En fremgangsmåte vil bli skissert som frembyr løs-ninger for å tilfredsstille spesielle behov og for å åpne for nye økonomiske muligheter.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er basert på den erkjennelse at enkelte spesielle mineraler, spesielt enkelte typer av naturlige zeolitter, utøver fysikalsk-kjemiske virkninger på kloakkvann, hvilket fundamentalt forbedrer såvel renseeffektiviteten som prosessens økonomi.

Vi har funnet at de ovennevnte virkninger kan oppnås ved å anvende egnede fraksjoner av knuste og fysikalsk-kjemisk behandlede bergarter som inneholder naturlige zeolitter, som clinoptilolitt eller mordenitt, som materialer som koagulerer delvis på basis av selektiv ionebytting og adsorpsjon og som en hjelpevirkning gir kjemisk utfelling, delvis fjernelse av ammonium- og tungmetallioner ved selektiv_ionebytting og adsorpsjon og

dessuten gir filtrering av suspendert materiale. I bergarter som er blitt anvendt ved våre forsøk, var clinoptilolitt og mordenitt tilstede i mikrokrystallinsk form. Mikro-krystallittene har én størrelse av fra 0,1 til lO^um. Foruten zeolittene inneholder bergartene kvarts, forskjellige leiremineraler i en viss masse%,og overskuddet er amorft, vulkansk glass.

Det er velkjent at zeolitter er uorganiske kationbytte-polymerer fordi deres gitter er dannet av et stivt polyan-ionisk aluminium-silikatrammeverk.

Foruten de zeolittiske porer av innleiret clinoptilolitt eller mordenitt inneholder bergarten mikroporer mellom de heterodisperse mineralbestanddeler. I råmaterialet er Na-, K-, Mg- og Ca-kationer bundet til aniongitteret som kan byttes med andre kationer i mer eller mindre grad.

Under hensyntagen til disse egenskaper kora vi til den konklusjon at råmaterialet med egnet kornstørrelse selv i dets opprinnelige form, dvs. uten noen forutgående ionebytting, kan utøve en utfellingsvirkning på suspenderte materialer og kolloider i kloakk. På grunn av dets ionebytte-egenskap forårsaker det dessuten fjernelse av ammonium- og tungmetallioner (bly, nikkel, kobber, kadmium, kvikksølv, sølv etc.). Den selektive ionebyttevirkning er velkjent innen litteraturen angående zeolitter og dermed også for clinoptilolitt. Disse forventninger er blitt bekreftet ved våre forsøk. Vi fastslo dessuten eksperimentelt at zeolitter kan anvendes for utfelling av ortofosfat dersom de inneholder kationer som kan bli byttet med NH4og danne uoppløselige ortofosfatbunnfall. -Den grunnleggende idé ved oppfinnelsen er derfor basert på den erkjennelse at ved kontinuerlig inn- mating av zeolitt med tilstrekkelig hastighet på en egnet måte og med en riktig kornstørrelse, samtidig med dannelse

av flokkulater fremstilt ved koagulering og efter dannelsen av flokkulater, kan adsorpsjonsevnen til slammet som allerede inneholder zeolitt, godt utnyttes for fjernelse av suspenderte materialer såvel som kolloidale partikler, og med øket utbytte hva gjelder fjernelse av ammonium- og tungmetallioner ved ionebytting.

Dessuten blir det mulig å forbedre utfellingen av ortofosfater ved den forutgående modifisering av naturlige

zeolitter og pålitelig å fjerne det således dannede fosfat-bunnfall.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forener alle fordeler ved forutgående og samtidig fosfatutfelling, hvorved det skadelige fenomen kan unngås når mikroflokkulatene som er blitt dannet i det aktiverte slamluftingsbasseng, uttømmes sammen med renset kloakk fra eftersedimenterings-bassenget og således øke dens innhold av suspendert materiale.

Stoffer som befordrer fjernelse av fosfater kan innføres i zeolitten på flere måter, f.eks. ved ionebytting,

adsorpsjon, impregnering eller ved en kombinasjon av disse måter. Avhengig av kravet til en gitt kloakkbehandling kan disse prosesser kombineres for å oppnå den mest bekvemme modifiserte zeolitt.

Efter knusing og sikting, dvs. efter en ren mekanisk behandling, vil den zeolittholdige bergart i sin naturlige form foruten koagulering utøve ytterligere økonomisk viktige virkninger: - sedimenteringsutbyttet vil økes og fører til en mer intens drift av sekundært bunnavsetningsutstyr dg til en betraktelig reduksjon av innholdet av suspendert materiale i renset vann, - innholdet av ammonium- og tungmetallioner vil bli redusert, - fosforinnholdet i vann kan dessuten reduseres betraktelig ved hjelp av dette modifiserte tilsetningsmateriale.

Materialet med den komplekse virkning muliggjør dessuten en utvidet anvendelse av oppfinnelsen, innbefattende ytterligere fordeler sammenlignet med de kjente tilsatser med fysikalsk-kjemisk virkning: -som et resultat av zeolittpåmatning blir det aktiverte slamsystems biologiske aktivitet øket på grunn av det økede spesifikke overflateareal, hvor spaltnings-bakterier bunnavsettes og deres volumkonsentrasjon så-

ledes er høyere,

- det således dannede slam har bedre kvalitet enn noe annet som er blitt oppnådd i løpet av kjente prosesser, fordi

- det kan lett dehydratiseres,

- en gjødsel kan oppnås for landbruket og forbedre jordens næringsverdi og vannhusholdning samtidig med en reduksjon av antatte risikoer ved anvendelse av kloakkslam.

Da clinoptilolitt har en velkjent ionebytteselektivitet overfor ammonium, kan en betydelig fjernelse av ammonium oppnås, og den dannede ammoniumclinoptilolitt kan anvendes innen landbruket. Investerings- og energiomkostningene ved det sekundære rensetrinn såvel som ved det tredje denitrifiseringstrinn kan således reduseres.

Foruten den økede zeolittiske sedimenteringsvirkning - som spesifisert tidligere - fås en ytterligere fordel ved den selektive ionebytting, dvs. at det rensede vann er fritt for suspendert materiale og bare inneholder oppløste stoffer.

Suspendert materiale eller små mengder som er tilbake efter de tidligere prosesser, kan fjernes fra det rensede vann i henhold til oppfinnelsen ved den ytterligere filtrer-ingsvirkning av et ammoniumionebyttende zeolittlag.

Ved utførelsen av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil biologisk behandling kunne utføres uten nitrifisering, bare opp til en fullstendig biologisk oxydasjon av forurensende carbonforbindelser, og derefter ledes vannet som inneholder oppløst ammonium, gjennom et filtrer-ings lag som er fylt med på egnet måte tilberedt clinoptilolitt, på hvilken ammonium blir bundet ved ionebytting. Nitrifiser-ings- og denitrifiseringstrinn kan således sløyfes, og om-kostningene ved ammoniakkfjernelsen blir merkbart lavere enn ved ett av disse to trinn.

Ammonium- og tungmetallionebytteegenskaper såvel som utnyttelsen av disse egenskaper ved naturlige og syntetiske zeolitter er velkjente innen den tekniske litteratur og patentlitteraturen. Ingen løsning er imidlertid ennu blitt angitt for å befordre utbyttet og forbedre økonomien ved biologisk kloakkbehandling ved å anvende naturlige zeolitter eller deres modifiserte former. Således foreslås f.eks.

i vest-tysk utlegningsskrift 2531338 zeolitter, fillipsitt og gismonditt for ionebyttefyllinger, Idet regenereringen av disse kan utføres med en saltoppløsning oppvarmet til 80°C. Ingen detaljer angående ammoniumionebytting for kloakkrensingen er omtalt, og ingen henvisning til behandling av eluatet dannet i løpet av regenereringen av zeolittlaget er gitt.

US patentskrift 3723308 beskriver en fremgangsmåte hvor ammonium blir fjernet med syntetisk zeolitt F fra vandige oppløsninger som inneholder alkali- eller jordalkalimetaller. Som vandig oppløsning blir spesielt sekundært avløp fra kommunale kloakkrenseanlegg behandlet. Det sistnevnte patent beskriver mer detaljert teknologien enn de tidligere. I henhold til den illustrerende utførelsesform blir den kommunale kloakk filtrert, behandlet med aktivert slam under aerobe betingelser og med et koaguleringsmiddel - aluminium-sulfat. Ammonium blir fjernet fra en fraksjon av avløpet ved hjelp av ionebytting i et lag som er fylt med zeolitt F. Fyllingen blir regenerert med en mettet kalkoppløsning som også inneholder natrium- og kalsiumklorider. Ammoniakk blir fjernet ved vasking av oppløsningen med en pH av 12 med luft.

Det er en ytterligere fordel ved den foreliggende oppfinnelse at clinoptilolittfyllingen som er selektiv overfor ammoniumioner, regenereres med et reagens eller reagenser som er et næringsstoff for planter. Overskuddet av re-genereringsmiddel i en NH^-oppløsning med høy konsentrasjon fører til et verdifullt gjødningsmiddel. Dette kan oppnås ved regenerering av clinoptilolittfyllingen med en vandig kaliumsaltoppløsning. Oppløsningen som fås efter regenereringen, inneholder ammonium og kalium som begge er nyttige næringsstoffer for grønnsaker. Oppløsningen kan utnyttes direkte innen landbruket.

En meget viktig fordel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at behandlet vann hvorfra nitrogen_er blitt fjernet ved ionebytting, ikke fører med seg eutrofiserende materialer eller andre forurensninger som er skadelige overfor omgivelsene, og at regenereringen av den brukte ione-bytter ikke fører til luftforurensning. Kaliumsaltopp-løsningen som er blitt anvendt for regenerering, kan be-

fris for ammoniakk ved blåsing med luft og ved økning av densdH-verdi. Efter at den gassformige ammoniakk er blitt absorbert i en fosforsyreoppløsning, fås et flytende gjød-ningsmiddel med kompleks virkning. I dette tilfelle kan den regenererende saltoppløsning gjentatte ganger anvendes ganske enkelt ved å kompensere denne for kaliumtap.

Brukte zeolitters evne til å binde ammonium kan gjenopprettes også ved den biologiske spaltning av ammonium-ionene som er bundet til zeolitten, dvs. ved hjelp av biologisk regenerering.

Biologisk regenerering er basert på det faktum at i nærvær av oxygen er visse bakterier - som f.eks. Aerobacter aerogenes - istand til å assimilere ammoniakk direkte, og samtidig finner andre velkjente ammoniakkspaltninger sted, nemlig nitrifiseringen og denitrifiseringen. Nitrosomonas - under anvendelse av ammoniumsalter som den eneste energi-kilde - oxyderer disse til nitrittioner, mens Nitrobacterer oxyderer nitrittene fremstilt av Nitrosomonas til nitrat og således tilveiebringer deres energibehov. Derefter - i fra-vær av oxygen- blir nitrat redusert til elementært nitrogen av de denitrifiserende bakterier. Denne rekkefølge av biologiske prosesser fører til fjernelse av ammonium som er bundet til zeolitten.

Ved hjelp av riktige handlinger, f.eks. ved lufting, ved podning, ved å sikre en meget liten konsentrasjon av fosfor, ved å fjerne reaksjonsprodukter etc, kan perioden for biologisk regenerering forkortes betraktelig.

Som et resultat av biologisk regenerering blir ammoniumioner erstattet med protoner, og den dannede H-zeolitt får en fremragende ionebytteevne overfor ammonium.

Teknologien med clinoptilolittfiltreringslag kan an vendes alene for å fjerne ammonium med høy konsentrasjon fra industriavvann før eller uten biologisk behandling.

Et ionebyttelag som er fylt med clinoptilolitt og

som er blitt korrekt forbehandlet, kan godt utnyttes for fjernelse av en del av tungmetallioner som foreligger i kloakk, som f.eks. bly, nikkel, kobber, kadmium, kvikksølv, sølv etc, og det erholdte avløp er økologisk uskadelig.

I henhold til oppfinnelsen blir de komplekse krav

løst prinsipielt ved at forurenset vann bringes i kontakt med et middel med en kornstørrelse under 200/um som inneholder maksimalt 50 masse% av salter av én-, to- eiier tre-verdige metaller, og minimum 50 masse* bergartsgranuler som inneholder minst 25 masse% zeolitt. Fortrinnsvis er zeolitten clinoptilolitt og/eller mordenitt.

Mengden av metallsalter eller mer nøyaktig mengden av kationer i midlet er bestemt av denønskede virkning. Mengden av disse bestanddeler i stambergarten som inneholder zeolitt, kan være tilstrekkelig til å oppnå en øket bunnavsetning for å fjerne fraksjoner av fosfat, ammoniumioner og tung-metallkomponenter.

Det anvendte middel har fortrinnsvis et bestemt innhold av metall i form av metallkotioner, og metall-

innholdet i midlet økes i den ubehandlede eller dehydratiserte zeolitt som består av granulater, ved ionebytting, adsorpsjon eller impregnering eller ved en kombinasjon av disse metoder, hvorpå det således erholdte materiale homogeniser es.

Som et eksempel er de kjemiske sammensetninger

(i masse%) for typiske clinoptilolitt- og mordenittholdige prøver som forekommer i Ungarn, som følger:

For å fjerne en fraksjon av fosfat, ammonium og tungmetaller såvel som for å befordre bunnavsetningen ved de mekaniske og/eller biologiske behandlinger av kloakk skal avvannet og/eller resirkulasjonsslammet fra den sekundære bunnavsetningsenhet bringes i kontakt med et middel med en kornstørrelse under 200yUm.

Ytterligere fordeler kan oppnås dersom biologisk behandling av kloakk utføres uten nitrifisering inntil fullstendig oxydasjon av carbonforbindelser og dersom vannet efter sekundær bunnavsetning blir ledet gjennom ett eller flere zeolittlag som er serie- eller parallellkoblede og hvori ammoniumet blir perfekt fjernet. Zeolittens korn-størrelse vil være mellom 1 og 10 mm, fortrinnsvis.mellom 2 og 5 mm.

Det er fordelaktig å regenerere den brukte zeolitt med en vandig, oppløsning av et kaliumsalt. Oppløsningen som efter regenereringen er anriket med ammonium, kan anvendes direkte som plantenæringsmiddel eller den kan blandes med en blanding av på korrekt måte forbehandlet primært slam og overskuddsslam som er blitt uttømt fra det primære bunnavsetnings-basseng, hvilket fører til et gjødningsmiddel med høy kvalitet.

I avhengighet av behovet for plantenæring kan den anvendte kaliumsaltoppløsning som inneholder ammonium, bli utsatt for fjernelse av ammoniakk ved lufting ved høyere pH-verdier. Kaliumsaltoppløsningen blir således regenerert, og den avgitte ammoniakk kan absorberes i fosforsyreopp- løsning, hvilket fører til et flytende gjødningsmiddel med høyt nitrogen- og fosf orinnho.ld.

I henhold til en foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan den brukte zeolitt også regenereres, dvs. biologisk befris for ammoniakk.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benytter seg av flere fordelaktige egenskaper ved zeolitter,e anvendt i henhold til formålet med behandling og modifisert på

korrekt måte, og utbyttet ved kjente renseproses.ser kan således økes, og dessuten blir det mulig ytterligere å utnytte de fraskilte forurensninger som for det meste er bundet ved ionebytting. Sammenlignet med kjente prosesser blir investerings- og driftsomkostninger betraktelig redusert.

Ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan forurensninger fjernes i en slik grad at behandlet vann igjen kan anvendes eller kan slippes ut i det naturlige vann-system uten noen uheldige virkninger på omgivelsene.

Egenskapene for såvel oppløste materialer som for slam dannet under behandlingen blir så sterkt forandret at nyttige plantenæringsmidler kan oppnås, mens giftige tungmetallioner blir bundet i en vannuoppløselig form som er utilgjengelig for plantene.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes for behandling av alle typer av dannet avvann, som kommunal kloakk, industriavløp eller tynn gjødsel, som kan renses ved mekaniske, biologiske og fysikalsk-kjemiske behandlinger.

I utstyret anvendt for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir kloakkvannet innmatet i en primær bunnavsetningstank hvorfra en ledning fører til en blandetank i hvilken midlet fra en tilberedningsbeholder og resirkulasjonsslammet fra en sekundær bunnavsetningstank innføres. Blandetanken er forbundet med en adsorpsjonssone som har forbindelse med et luftebasseng som er forsynt med oxygeninnføring. Herfra fører en ledning til den sekundære bunnavsetningstank, og fra denne resirkuleres en fraksjon av slammet via en rørledning til blandetanken.

Slamoverskuddet føres tilbake til den primære bunnavsetningstank hvorfra slammet blir fjernet. Det behandlede vann forlater den sekundære bunnavsetningstank via utløpet.

Det foretrekkes at utløpet fra den sekundære bunn-avsetningtank fører til ett eller flere zeolittlag, - dersom flere, serie- eller parallellkoblet - dessuten er såvel toppen som bunnen av zeolittlaget eller -lagene via ledninger respektivt forbundet med beholderen for re-genereringsoppløshingen. Uttømningen er mulig inn i en puffertank forsynt med en utløpsrørledning og med en omspylings-ledning til zeolittlagene som spylingen forlater via en kanal inn i den primære bunnavsetningstank. Fra beholderen kan den vandige oppløsning av kaliumsalt som er anriket med ammonium, uttømmes via en annen rørledning.

Kortfattet beskrivelse av tegningen.

Oppfinnelsen vil bli detaljert beskrevet ved hjelp av

en foretrukken utførelsesform av utstyret ved skjematisk illustrering av arbeidsmetoden og anordningen.

Metode for utførelse av oppfinnelsen

Den konstruksjonsmessige anordning og arbeidsskjemaet for et kloakkbehandlingsanlegg med en kapasitet på 10 000 m 3/d er vist på Figuren. Det innførte materiale er bykloakk-vann hvis forurensninger er:

30 0 g BOD/m<3>og 50 g NH^/m<3>.

.Kloakkvannet som kommer inn via en ledning 1, ledes gjennom en primær bunnavsetningstank 2 med et effektivt volum av 900 m 3, gjennom en blandetank 3 med et'volum av 50 m 3/ gjennom en adsorpssjonssone 5 med et utnyttbart volum av 112 m 3som er adskilt fra et luftebasseng 4, og til slutt gjennom en sekundær bunnavsetningstank 7 med et effektivt

3

volum av 900 m ..

Kloakkvannets oppholdstid i luftebassenget 4 er 2,7 timer, og 3150 kg702/d innføres via en oxygeninnmatningsen-het 6. I den sekundære bunnavsetningstank 7 skilles renset kloakkvann og aktivert slam fra hverandre. En fraksjon av det utfelte slam blir resirkulert inn i blandetanken 3 via en rørledning 8, mens overskuddet av slam ledes gjennom en rørledning 9 inn i den primære bunnavsetningstank 2 fra hvilken det fjernes sammen med det primære slam gjennom en rørledning 10.

Korrekt tilberedt zeolitt med egnet kornstørrelse innmates i blandetanken 3 fra en tilberedningsbeholder 11, og som følge derav er innholdet av suspendert materiale, ammonium, fosfor, og derfor BOD^, COD, såvel som tungmetaller betraktelig redusert i vannet som forlater den sekundære bunnavsetningstank 7 via et utløp 12.

Forbehandlet kloakkvann som forlater den sekundære bunnavsetningstank 7 via utløpet 12, ledes gjennom ett av zeolittlagene 13 som anvendes avvekslende. Lagene 13 er fylt med et spesielt forbehandlet materiale med korrekt kornstørrelse og med høyt innhold av clinoptilolitt og/ eller mordenitt. Overflaten utgjør 2 x 130 m 2, mens

3

volumet er 400 m .

Resten av suspendert materiale og av ammonium blir fjernet i zeolittlagene 13, og det behandlede vann strømmer gjennom en puffertank 14 og en rørledning 21 inn i en re-sipient eller til et anvendelsessted.

Zeolittlagene 13 blir spylt med renset vann fra puffertanken 14 via en rørledning 15. Slamflokkulater fjernet fra de øvre lag, og spylevannet sammen med slammet føres tilbake gjennom enspylevannskanal 22 til den primære bunnavsetningstank 2. Efter bunnavsetning blir slammet fjernet fra den primære bunnavsetningstank gjennom rør-ledningen 10.

Brukte zeolittlag 13 blir spylt med den vandige opp-løsning av kaliumsalt fra en beholder 17 via en rørledning 18. På denne måte kan deres evne til å fjerne ammonium

gjenopprettes. Regenereringsoppløsningen kan føres tilbake til beholderen 17 via en rørledning 19 og kan anvendes gjen-

- det forbedrer jordens vannøkonomi i rotsonen,

- nitrogen- og fosfornæringsmidlerretarderes,

- som et resultat av de ovennevnte virkninger vil jordens behov for gjødning bli mindre, - som et resultat av de ovennevnte virkninger kan utvanning av nitrogen- og fosfornæringsstoffer reduseres, og følgelig kan nitratforurensning av grunnvann og eutrofisering av

resipienter unngås,

- surgjøring av jord på grunn av intens bruk av gjødnings-midler kan undertrykkes eller endog unngås, - bundne tungmetaller kan ikke utøve, skadelige virkninger. Under hensyntagen til alle disse fordeler kan ved utnyttelse av fremgangsmåten den permanente og omfattende forringelse av vannkvaliteten forsinkes, stanses eller endog reverseres.

tatte ganger. Under regenereringen blir ammonium byttet ut med kalium i zeolitten, og den vandige oppløsning av kaliumsalt som er anriket med ammonium, slippes ut gjennom en rørledning 20 og kan godt anvendes.for plantenæring.

Ved, en sammenligning av fordelene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med kjente og for tiden anvendte kloakk-vannbehandlinger kan det følgende oppsummeres: - vesentlig mindre konstruksjon og anlegg er nødvendig for den samme behandlingskapasitet,

- driften krever langt mindre energi,

- når den tertiære behandling realiseres, blir dessuten investerings- og driftsomkostningene for det første og det annet trinn vesentlig redusert, - ved tilknytning av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til eksisterende, fullstendige, biologiske kloakkvannbe-handlinger som utfører nitrifisering eller total oxydasjon,

kan kapasiteten til eksisterende anlegg økes vesentlig,

- stoffer som forurenser omgivelsene og som hittil er blitt betraktet som skadelige, kan utvinnes som nyttige materialer for landbruket uten uønsket innvirkning på økologiske

interesser,

- ved denitrifisering fås vann med en renhet som gjør det mulig å utnytte dette industrielt uten noen ytterligere

behandling,

- som et resultat av behandlingen kan slammet lettere dehydratiseres, og endog de stabiliserende prosesser kan

sløyfes,

det dannede slam kan anvendes innen landbruket fordi

- det øker innholdet av organisk materiale i jorden,

- det øker jordens næringsinnhold,

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for å fjerne suspenderte materialer, biogenetiske næringsstoffer og oppløste stoffer fra forurenset vann, karakterisert vedat det forurensede vann bringes i kontakt med et middel med en kornstørrelse under 200 um som inneholder maksimalt 50 masse* av salter av en-, to- eller treverdige metaller og minimum 50 masse* bergartsgranuler som inneholder minst 25 masse* zeolitt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det som zeolitt anvendes clinoptilolitt eller mordenitt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat det som det nevnte middel anvendes et middel med et bestemt innhold av metall i form av metallkationer og at metallinnholdet i granulene som inneholder den ubehandlede eller dehydratiserte zeolitt, er blitt øket ved å behandle granulene ved ionebytting, adsorpsjon og/eller impregnering, hvorpå det således erholdte materiale homogeniseres.