NO159265B

NO159265B - APPARATUS FOR WATER CLEANING, SPECIAL WASTE WATER, BY HELP A BIOLOGICAL OXIDATION METHOD.

Info

Publication number: NO159265B
Application number: NO864856A
Authority: NO
Inventors: Vilho Dunder
Original assignee: Lujari Instmsto Oy
Priority date: 1985-04-04
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1988-09-05
Also published as: GB8723271D0; FI851369A0; SE8703835D0; NO159265C; NO864856D0; FI80070C; ES553679A0; GB2194526A; GB2194526B; ATA903786A; FI80070B; SE8703835L; EP0258228A1; SU1479003A3; ES8701694A1; FI851369L; GR860872B; SE461146B; WO1986005770A1; NO864856L

Description

Oppfinnelsen vedrører et apparat for rensing av vann, særlig avløpsvann, ved hjelp av en biologisk oksidasjonsmetode. Biologisk behandling av avløpsvann er basert på det prinsipp at en naturlig bakterieaktivitet fremmes ved omrøring og innføring av oksygen i avløpsvannet, vanligvis ved lufting og ved an-bringelse av et egnet substrat for oksidasjonsbakteriene. The invention relates to an apparatus for purifying water, in particular waste water, by means of a biological oxidation method. Biological treatment of waste water is based on the principle that a natural bacterial activity is promoted by stirring and introducing oxygen into the waste water, usually by aeration and by applying a suitable substrate for the oxidizing bacteria.

En biorotor er en langsomt roterende sylinder som er horison-talt plassert og delvis neddykket i det vann som skal behandles. Når rotoren roterer langsomt vil en bikakelignende anordning vekselvis synke ned i vannet/avløpsvannet for å gjøre bakteriene fuktig og stige opp i luften hvor det er store mengder oksygen tilgjengelig slik at det kan finne sted en effektiv bakterieaktivitet i en tynn vannfilm. Dette fremmer utveks-lingen av vann og luft i biomassen og gjennomføringen av oksida-sjonen såvel som nedbrytingen av organisk avfallsstoff som finner sted under naturlige betingelser. Den indre oppbygging av sylinderen er beregnet på å gi de størst mulige områder som bakteriene kan feste seg til. A biorotor is a slowly rotating cylinder that is placed horizontally and partially submerged in the water to be treated. When the rotor rotates slowly, a honeycomb-like device will alternately sink into the water/wastewater to moisten the bacteria and rise into the air where large amounts of oxygen are available so that effective bacterial activity can take place in a thin water film. This promotes the exchange of water and air in the biomass and the completion of the oxidation as well as the breakdown of organic waste material which takes place under natural conditions. The internal structure of the cylinder is designed to provide the largest possible areas to which the bacteria can attach.

I kjente biorotorer er biomassesubstratet bikakelignende og fremstilt av plast eller metall. Fremstillingen av den bikakeformede anordning krever kostbare fremstillingsmetoder. Fordi den bikakeformede anordning også tjener som en lastbærende konstruksjon, begrenser dette en økning av arealet for biomassesubstratet, som vil kreve en ekstremt findelt bikakeformet anordning. Rotoren er vanligvis montert i lagre ved endene, In known biorotors, the biomass substrate is honeycomb-like and made of plastic or metal. The manufacture of the honeycomb-shaped device requires expensive manufacturing methods. Because the honeycomb-shaped device also serves as a load-bearing structure, this limits an increase in the area of the biomass substrate, which would require an extremely finely divided honeycomb-shaped device. The rotor is usually mounted in bearings at the ends,

og rotasjonen gjennomføres fra en ende ved hjelp av en kjede eller en utveksling. Rotasjonskraften som kreves av rotoren er høy og krever tungt drivmaskineri. Da rotoren understøttes ved enden må det anbringes en stabil sentralaksel, og stør-relsen på rotoren kan ikke bli øket ubegrenset. and the rotation is carried out from one end by means of a chain or a gear. The rotational force required by the rotor is high and requires heavy drive machinery. As the rotor is supported at the end, a stable central shaft must be placed, and the size of the rotor cannot be increased indefinitely.

I tillegg er det kjent å benytte luftblåsing inn i vannet under biorotoren, hvorved en sirkulerende bevegelse av avløpsvann-massen tilveiebringes og følgelig en rotasjon av rotoren. I praksis er denne prosess gjort mer effektiv ved hjelp av luft-begre som anordnet i rotoren, hvilke luftbegere tilveiebringer en ekstra dreiebevegelse for biorotoren. En ulempe ved denne type luftblåsedrift er imidlertid det høye energikrav for luft-pumpingen. In addition, it is known to use air blowing into the water below the biorotor, whereby a circulating movement of the waste water mass is provided and consequently a rotation of the rotor. In practice, this process is made more efficient by means of air cups arranged in the rotor, which air cups provide an additional turning movement for the biorotor. A disadvantage of this type of air blower operation, however, is the high energy requirement for the air pumping.

Den største ulempe ved eksisterende biorotorer er kanskje sam-lingen av biomassen i den fullstendig statiske bikakeformede anordning. Dette resulterer i en reduksjon i aktivt areal, The biggest disadvantage of existing biorotors is perhaps the collection of the biomass in the completely static honeycomb-shaped device. This results in a reduction in active area,

som reduserer effektiviteten for rensingen og overbelastning av bærekonstruksjonen for selve rotoren når massen som skal heves øker kontinuerlig. I praksis har det hyppig oppstått sammenbrudd for den bikakeformede anordning. For å utelukke dette problem må det anbringes faste og dyre bikakekonstruk-sjoner eller en mekanisk rensing av bikakekonstruksjonen må anbringes eller bikaken må skiftes ut med korte intervaller. which reduces the efficiency of the cleaning and overloading of the support structure for the rotor itself when the mass to be raised increases continuously. In practice, breakdowns have frequently occurred for the honeycomb-shaped device. To rule out this problem, fixed and expensive honeycomb constructions must be installed or a mechanical cleaning of the honeycomb construction must be installed or the honeycomb must be replaced at short intervals.

Biorotoren ifølge oppfinnelsen unngår ulempene ved de eksisterende biorotorer og øker samtidig renseeffektiviteten. Dette er oppnådd ved hjelp av de karakteriserende trekk som er angitt i kravene. The biorotor according to the invention avoids the disadvantages of the existing biorotors and at the same time increases the cleaning efficiency. This has been achieved with the help of the characterizing features specified in the requirements.

Oppfinnelsen er fordelaktig hovedsakelig på grunn av at den er enkel i konstruksjon, og ved at den bikakeformede anordning er erstattet av et lett, granulært materiale. Dette materiale danner en såkalt hydrostatisk lagring som eliminerer avbøyning av den sentrale aksel og muliggjør fremstilling av rotoren med en større diameter og lengde enn det som tidligere var mulig. Samtidig er det oppnådd en mangfoldig substratform for biomassen pr. volumenhet i sammenligning med de tidligere kjente løsninger. Når kornene gnis mot hverandre forhindres en for-sterket vekst av tykkelsen for biomasselaget såvel som de ulemper som bevirkes av dette. En enkel sirkulasjon av avløps-vannet og det rensede vann gjennom rotortrommelen og separa-sjonen av faste substanser ut av den aktive biomasse bevirkes The invention is advantageous mainly because it is simple in construction and because the honeycomb-shaped device is replaced by a light, granular material. This material forms a so-called hydrostatic bearing which eliminates deflection of the central shaft and enables the manufacture of the rotor with a larger diameter and length than was previously possible. At the same time, a diverse substrate form has been achieved for the biomass per volume unit in comparison with the previously known solutions. When the grains are rubbed against each other, an enhanced growth of the thickness of the biomass layer is prevented as well as the disadvantages caused by this. A simple circulation of the waste water and the purified water through the rotor drum and the separation of solid substances out of the active biomass is effected

*red bruk av et siktlignende overflatemateriale for rotoren. Rotasjon av trommelen ved hjelp av det innkommende vann betyr en besparelse av drivkraft. *red use of a sieve-like surface material for the rotor. Rotation of the drum with the help of the incoming water means a saving of driving force.

Det er av vesentlig betydning at en rotor med en modulkonstruk-sjon lett kan fremstilles i forskjellige størrelser. Kornstør-relsen av det granulære materiale, dvs. det inerte medium, It is of significant importance that a rotor with a modular construction can easily be produced in different sizes. The grain size of the granular material, i.e. the inert medium,

kan velges slik at det passer til formålet i hvert spesielle tilfelle, og hvis nødvendig kan det skiftes ut på enkel måte, noe som ikke er mulig med de tidligere kjente løsninger. De bioleier som benyttes i mindre vannbehandlingsenheter kan også erstattes av et substrat av et granulært materiale for biomassen . can be chosen so that it suits the purpose in each particular case, and if necessary it can be replaced in a simple way, which is not possible with the previously known solutions. The biobeds used in smaller water treatment units can also be replaced by a substrate of a granular material for the biomass.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives ved hjelp av et utførelseseksempel som er nærmere illustrert på tegningen, hvor: In the following, the invention will be described with the help of an embodiment which is illustrated in more detail in the drawing, where:

fig. 1 er et generelt riss av en biorotor, fig. 1 is a general view of a biorotor,

fig. 2 er et tverrsnittriss av et apparat ifølge oppfinneslen, fig. 2 is a cross-sectional view of an apparatus according to the invention,

og and

fig. 3 illustrerer en sektormodul av apparatet ifølge oppfinnelsen . fig. 3 illustrates a sector module of the device according to the invention.

Fig. 1 er et generelt riss av et basseng 1 i et vannbehandlings-anlegg og en biorotor 2 ifølge oppfinnelsen som flyter i bassenget og holdes oppe av et løst medium anbragt i rotoren. Fig. 1 is a general view of a pool 1 in a water treatment plant and a biorotor 2 according to the invention which floats in the pool and is held up by a loose medium placed in the rotor.

Det vann som skal renses føres gjennom dyser 4 i et materør ,3 til en tagget ring 5 på biorotoren, idet vannet bevirker den dreiende bevegelse som roterer rotoren. Dette prinsipp er tidligere kjent fra vannmøller, men forskjellen ligger i at vannet her samtidig føres inn i rotoren gjennom en siktlignende yttermantel 6 på biorotoren. Etter at vannet er ført gjennom biorotoren blir det ført videre gjennom en sentral tunnel 8 til enden 7 av rotoren, hvorfra det kan videreføres for ytterligere behandling i en etterfølgende rotor, eller hvis det er fullstendig renset, fjernes fra prosessen. The water to be cleaned is fed through nozzles 4 in a feed pipe 3 to a serrated ring 5 on the biorotor, the water causing the rotating movement that rotates the rotor. This principle is previously known from water mills, but the difference is that here the water is simultaneously fed into the rotor through a sieve-like outer jacket 6 on the biorotor. After the water has been passed through the biorotor, it is passed on through a central tunnel 8 to the end 7 of the rotor, from where it can be passed on for further treatment in a subsequent rotor, or if completely purified, removed from the process.

Som illustrert i tverrsnittrisset på fig. 2 er biorotoren As illustrated in the cross-sectional drawing in fig. 2 is the biorotor

ifølge oppfinnelsen utformet av sektorformede moduler 20, som according to the invention formed by sector-shaped modules 20, which

er nærmere beskrevet i forbindelse med fig. 3. Den siktlignende ytre mantel 6 kan være fremstilt av en perforert plate, et trådmateriale eller lignende. Det er vesentlig at den siktlignende mantel bevirker en for-sikting og separasjon av f.eks. fibrøse partikler på utsiden av biorotoren for å fremme den biologiske oksidasjon. På denne måte er det mulig å gjennvinne såkalt mel som foreligger f.eks. i avløpsvannet fra papir-fabrikker. I praksis kan dette gjøres f.eks. ved hjelp av etter-givende, børstelignende skraper 19, som på fig. 2 er plassert over en renne 12 som fører ut overflødig vann. is described in more detail in connection with fig. 3. The sieve-like outer mantle 6 can be made of a perforated plate, a wire material or the like. It is essential that the sieve-like mantle causes pre-sieving and separation of e.g. fibrous particles on the outside of the biorotor to promote the biological oxidation. In this way, it is possible to recover so-called flour that exists, e.g. in the waste water from paper factories. In practice, this can be done e.g. by means of yielding, brush-like scrapers 19, as in fig. 2 is placed above a chute 12 which carries out excess water.

Som det fremgår av fig. 2 mates vannet til omkretsen av rotoren gjennom materør 3 og dyse 4 og siver gjennom mantelen 6 ved den taggete ring 5 inn på de løse korn 11 hvorfra det videre siver langsomt nedover. Slike løse korn kan bestå f.eks. av kork eller plast. På grunn av at matehøyden er over vannflaten til bassenget 1 vil det dannes en dreiebevegelse som dreier eller roterer rotoren. Når de løse korn synker i det vann som skal behandles er de fullstendig fuktet med vann, og når de stiger opp på den motsatte side vil overflødig vann strømme bort mellom kornene, noe som bringer den fuktede biomasse på overflaten av kornene til kontakt med luft over hele overflaten. Ved hver rotasjon av rotoren bevirkes en utveksling av vann som skal behandles og luft bringes gjennom hele biomassen, noe som sikrer den best mulig driftseffektivitet. Videre vil rotoren blande vannet som skal behandles mens det roterer. As can be seen from fig. 2, the water is fed to the circumference of the rotor through feed pipe 3 and nozzle 4 and seeps through the mantle 6 at the jagged ring 5 onto the loose grains 11 from where it continues to seep slowly downwards. Such loose grains can consist of e.g. of cork or plastic. Due to the fact that the feed height is above the water surface of the pool 1, a turning movement will be formed which turns or rotates the rotor. When the loose grains sink into the water to be treated they are completely wetted with water, and when they rise on the opposite side the excess water will flow away between the grains, bringing the wetted biomass on the surface of the grains into contact with air above entire surface. With each rotation of the rotor, an exchange of water to be treated is effected and air is brought through the entire biomass, which ensures the best possible operating efficiency. Furthermore, the rotor will mix the water to be treated as it rotates.

Fordi sektoren 20 ikke er fullstendig fylt med løst medium Because the sector 20 is not completely filled with dissolved medium

11, vil kornene i disse bevege seg under rotasjon for rotoren og gnis mot hverandre, noe som bevirker en selvrensing med det resultat at biomassen ikke kan gro for sterkt i tykkelse slik at systemet vil kunne blokkeres. Når det granulære materialet er lettere enn vann dannes en oppdrift som holder både det granulære materialet 11 og hele biorotorens konstruksjon oppe. Det løse medium 11 tjener således som en hydraulisk lagring av biorotoren for hele systemet og frembringer en jevn understøttelse over hele lengden av rotoren. Følgelig kan bio- 11, the grains in these will move during rotation of the rotor and rub against each other, which causes a self-cleaning with the result that the biomass cannot grow too strongly in thickness so that the system can be blocked. When the granular material is lighter than water, a buoyancy is formed which holds both the granular material 11 and the entire biorotor construction up. The loose medium 11 thus serves as a hydraulic storage of the biorotor for the entire system and produces a uniform support over the entire length of the rotor. Consequently, bio-

rotoren konstrueres meget lett og trommlene kan ha stor diameter og enhver lengde. the rotor is constructed very easily and the drums can have a large diameter and any length.

Også konstruksjonen av den sentrale tunnel eller kanal 8 fremgår av fig. 2 så vel som virkningen av trauene 9 som er plassert deri. En skruelinjelignende konstruksjon oppnås ved å montere trauene 9 i en skrånende stilling i forhold til rotorens langsgående aksel, idet vannet som siver inn til sentrum forskyves mot utløpsenden 7 av biorotoren (fig. 1). Alternativt kan en kontinuerlig sirkulasjon av vannet som skal behandles bli tilveiebragt ved å utstyre den sentrale tunnel eller kanal 8 med lukkede ender, og ved å pumpe vann fra utløps-enden 7 til et etterfølgende trinn i prosessen. Veggen 10 i den sentrale tunnel i rotoren kan være fremstilt av et siktlignende materiale tilsvarende til det for den ytre mantel 6. The construction of the central tunnel or channel 8 is also shown in fig. 2 as well as the effect of the troughs 9 placed therein. A helix-like construction is achieved by mounting the troughs 9 in an inclined position in relation to the longitudinal axis of the rotor, with the water that seeps into the center being displaced towards the outlet end 7 of the biorotor (fig. 1). Alternatively, a continuous circulation of the water to be treated can be provided by equipping the central tunnel or channel 8 with closed ends, and by pumping water from the outlet end 7 to a subsequent step in the process. The wall 10 in the central tunnel in the rotor can be made of a sieve-like material similar to that of the outer mantle 6.

Ved å variere kornstørrelsen for det granulære materiale 11 kan mengden av aktiv biomasse i en volumenhet effektivt inn-stilles i samsvar med kravene i hvert spesielle tilfelle. Hvis f.eks. en kornstørrelse med en diameter på ca. 8 mm benyttes vil det aktive biomasseareal som oppnås være så stort som 500 m 2 /m 3 og også mer, noe som er mer enn tre ganger sa o stort i sammenligning med det som oppnås ved bikakekonstruksjonene i de tidligere kjente biorotorer. Ved reduksjon av kornstør-relsen kan det aktive areal bli ytterligere øket. På denne måten er det mulig å drive biorotoren selv i meget små vann-behandlingsinstallasjoner, hvis nødvendig. På en annen side kan store og effektive biorotorer bli konstruert for høykapasi-tetsanlegg. By varying the grain size of the granular material 11, the amount of active biomass in a volume unit can be effectively set in accordance with the requirements in each particular case. If e.g. a grain size with a diameter of approx. 8 mm is used, the active biomass area achieved will be as large as 500 m 2 /m 3 and even more, which is more than three times as large compared to what is achieved with the honeycomb constructions in the previously known biorotors. By reducing the grain size, the active area can be further increased. In this way, it is possible to operate the biorotor even in very small water treatment installations, if necessary. On the other hand, large and efficient biorotors can be constructed for high-capacity plants.

Fig. 3 illustrer en sektor modul 20 i biorotoren ifølge oppfinnelsen. Denne er utformet av endevegger 14, hjørnestøtter 13, taggete støtter 15, bunnstøtter 18, en mantel 6, mellom-vegger 17 og en bunnvegg 10. Endeveggene 14, mellomveggene Fig. 3 illustrates a sector module 20 in the biorotor according to the invention. This is formed by end walls 14, corner supports 13, jagged supports 15, bottom supports 18, a mantle 6, intermediate walls 17 and a bottom wall 10. The end walls 14, the intermediate walls

.17 og bunnveggen 10 kan være fremstilt av et materiale som .17 and the bottom wall 10 can be made of a material which

er permeabelt for vann, såsom f.eks. en vireduk, eller , hvis ønsket kan mellomveggene 17 og endeveggene 14 være faste. Sektoren er i en hoveddel fylt med løst medium 11, det må imidler- is permeable to water, such as e.g. a wire cloth, or, if desired, the intermediate walls 17 and the end walls 14 can be fixed. The sector is mainly filled with loose medium 11, it must however

tid beholdes et fritt rom 21 (fig. 2) slik at de løse korn kan bevege seg og gnis mot hverandre. Gnidningen og innbyrdes blanding av kornene kan hvis nødvendig gjøres mere effektivt ved hjelp av agitatorplater 16 som er festet inne i sektorene. Ved å frigjøre endeveggene 14 i sektoren fra hjørnestøttene time, a free space 21 (fig. 2) is kept so that the loose grains can move and rub against each other. The rubbing and mutual mixing of the grains can, if necessary, be done more efficiently by means of agitator plates 16 which are fixed inside the sectors. By releasing the end walls 14 of the sector from the corner supports

13 kan hele sektoren frigjøres for vedlikehold eller f.eks. 13, the entire sector can be released for maintenance or e.g.

for utskifting av løst medium 11. Naturligvis kan biorotoren ifølge oppfinnelsen bli konstruert også på annen måte enn ved bruk av moduler. Da det ikke foreligger noen stasjonær bikakeformet anordning kan sektormodulene eller lignende konstruk-sjoner lett bygges opp med forskjellige størrelser eller med forskjellige former hvis dette er nødvendig. Det løse medium som benyttes som substrat for biomassen er egnet for enhver tverrsnittsform for biorotoren. for replacing dissolved medium 11. Naturally, the biorotor according to the invention can also be constructed in a different way than by using modules. As there is no stationary honeycomb-shaped device, the sector modules or similar constructions can easily be built up with different sizes or with different shapes if this is necessary. The loose medium used as a substrate for the biomass is suitable for any cross-sectional shape of the biorotor.

Biorotoren ifølge oppfinnelsen kan også benyttes for rensing The biorotor according to the invention can also be used for cleaning

av avgasser eller andre gasser eller for luktfjerning ved bruk enten av en biologisk eller kjemisk metode. Avgassene eller hvilke som helst andre gasser som skal renses føres inn i den sentrale tunnel 8 i rotoren, hvorfra de transporteres gjennom det løse medium 11 og reagerer der med væskefilmen på mediet. Ved en biologisk metode vil en biologisk oksidasjon finne sted of exhaust gases or other gases or for odor removal using either a biological or chemical method. The exhaust gases or any other gases to be cleaned are led into the central tunnel 8 in the rotor, from where they are transported through the loose medium 11 and there react with the liquid film on the medium. In a biological method, a biological oxidation will take place

i overflatefilmen på det løse medium og en væske, f.eks. en alkalisk oppløsning på hvilken rotoren flyter, nøytraliserer pH-verdien slik at den biologiske prosess ikke strupes. Ved en kjemisk metode vil avgassene reagere kjemisk med væsken som inneholdes i overflatefilmen til det løse medium. Begge metoder bruker store arealer som oppnås ved hjelp av det løse medium for reaksjonen, såvel som selvrensing av rotoren når kornene gnis mot hverandre. in the surface film on the loose medium and a liquid, e.g. an alkaline solution on which the rotor floats neutralizes the pH value so that the biological process is not choked. In a chemical method, the exhaust gases will react chemically with the liquid contained in the surface film of the loose medium. Both methods use large areas which are obtained by means of the loose medium for the reaction, as well as self-cleaning of the rotor when the grains rub against each other.

Det er åpenbart at biorotoren ifølge oppfinnelsen og det løse medium som er anbragt i denne også kan benyttes til andre rense-formål for vann og gass enn beskrevet ovenfor. It is obvious that the biorotor according to the invention and the loose medium placed in it can also be used for other purification purposes for water and gas than described above.

Claims

1. Apparatus for purifying water, in particular waste water, with a biological oxidation method, which apparatus comprises a biorotor (2) partially immersed in the water to be treated, which biorotor during its rotation alternately lowers a substrate for the biomass into the water and lifts it into the air to promote the activity of the active biomass, characterized in that a known granular medium (11) which is used as a substrate for the biomass is placed inside the biorotor (2), which granular medium also serves as a hydraulic bearing which keeps the entire bio-rotor construction up, as well as the active biomass.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a trough (9) forming a spiral line is arranged in a central tunnel (8) in the rotor (2) for removing the purified water.