NO176754B - Fremgangsmåte og anlegg for biologisk rensing av avlöpsvann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for biologisk rensing av avløpsvann ved aktiv slammetode, der av-fallsvannet blir kontaktet med mikroorganismer i to behandl ingssoner ved å bli alternerende innført i nevnte behandlingssoner, og blir behandlet under alternerende anoksiske og aerobe betingelser og der avløpsvannet behandlet på denne måten blir ført inn i en klaringssone for å separere slam, og minst én del av det separerte slammet blir resirkulert og blandet med ikke-behandlet avløpsvann. Foreliggende oppfinnelse vedrører også et anlegg for å utføre ovennevnte fremgangsmåte.

GB-patentspesifikasjons nr. 1404565 beskriver en fremgangsmåte av ovennevnte type. Denne fremgangsmåten som utgjør teknikkens stand tillater en effektiv fjerning av nitrogen ved et relativt lavt energiforbruk. Fjerning av nitrogen er basert på en nitrifikasjon etterfulgt av en denitrifikasjon.

Nitrifikasjonen som blir utført under aerobe betingelser omfatter oksidasjon av nitrogen i form av ammoniakk for dannelsen av nitrat. Nitrifikasjonsprosessen kan bli representert som følger:

Denitrifikasjonen som blir oppnådd under anoksiske betingelser omfatter nedbrytning av organisk materiale ved anvendelse av nitrationer som oksyderingsmiddel. Som et resultat av nedbrytningen blir nitrationene redusert til fritt nitrogen som blir frigjort i gassform.

Denitrifikasjonen kan bli representert som følger:

Under aerobe betingelser blir en oksydasjon av det organiske materialet innbefattet i avløpsvannet, også oppnådd. Denne reaksjonen kan bli representert som følger:

Som nevnt ovenfor forårsaker nitrifikasjon i nærvær av organisk materiale at det organiske materialet blir nedbrutt. Dette er uhensiktsmessig på grunn av at organisk materiale er en forutsetning for å utføre denitrifikasjonen.

Som det fremgår av ovennevnte, er de bakterielle frem-gangsmåtene dette gjelder fremgangsmåter der bakteriene anvender karbon for deres reproduksjon der karbon blir tilført av CO2 i nitrifikasjonsprosessen og i de to andre prosessene av det karbonholdige materialet som er innbefattet i rått avløpsvann.

Ovennevnte biologiske rensningfremgangsmåte er blitt ytterligere utviklet som beskrevet i DE-patentsøknad nr. 3427310.7. I denne rensningsfremgangsmåten blir avløpsvann kontaktet med mikroorganismer i en første behandlingssone under anaerobe betingelser før det blir utsatt for alternerende anoksiske og aerobe betingelser, og slammet fra klaringssonen blir resirkulert til den første behandlingssonen.

Bortsett fra en effektiv fjerning av nitrogen, fører en slik fremgangsmåte til en tilfredsstillende fjerning av fosfor.

Fjerning av fosfor blir forårsaket av aktiviteten til to typer av bakterier, henholdsvis:

a) Fosforakkumulerende bakterier, og

b) ikke-fosforakkumulerende bakterier.

I løpet av den anaerobe behandlingen av avløpsvannet absorberer fosforakkumulerende bakterier inneholdende akkumulert polyfosfat, lavmolekylært organisk materiale som er lagret f.eks. som polyhydroksybutyrat (PHB), idet relativt energirikt polyfosfat blir anvendt som en energikilde. Dette resulterer i dannelsen av ortofosfationer som blir frigjort til det vandige mediet i den anaerobe behandlingssonen.

I løpet av den påfølgende aerobe behandlingen av avløps-vannet, blir det akkumulerte og hydrolyserte suspenderte organiske materialet oksydert, og energi som dermed blir frigjort blir delvis anvendt for veksten av mikroorganismene og delvis for akkumulering av ortofosfationer fra det vandige mediet i fosfatakkumulerende bakterier i form av polyfosfat. Oppløst fosfat blir dermed fjernet fra avløps-vannet .

Det fremgår fra begge ovennevnte fremgangsmåter at avløps-vannet innført i klaringssonen bør komme fra en aerob behandlingssone, idet tilstrømningen fra en anoksisk sone ville resultere i et relativt høyt NH3~innhold i avløpet fra klaringstanken.

Den praktiske anvendelsen av ovennevnte fremgangsmåter krever at forholdet mellom nitrifikasjonstid og denitrifikasjonstid blir opprettholdt ved omtrent 1,67:1 eller høyere, for å opprettholde NH3~konsentrasjonen i det rensede avløpsvannet på et relativt lavt nivå.

Et slikt forhold mellom nitrifikasjonstid og denitrifikasjonstid forårsaker relativt drastiske variasjoner i ammoniakk og nitratkonsentrasjonene i den aerobe behandlingssonen som det fremgår av fig.l, som viser variasjonene i ammoniakk og nitratkonsentrasjoner i den aerobe behandlingssonen til et anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge GB-patent nr. 1.404.565 over en syklusperiode på 240 minutter og fra fig. 2 som viser variasjonene i både ammoniakk, nitrat og fosafatkonsentrasjonene i den aerobe behandlingssonen til et anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge DE-søknad nr. 3427310.7 over en syklusperiode på 240 minutter.

Som det fremgår av ovennevnte, samtidig med at en behandlingssone blir aerert (aerob behandling av avløpsvann) for å oppnå nitrifikasjon, blir organisk materiale oksydert, idet oksydasjonen ikke har noen virkning med hensyn på rensing av avløpsvann med hensyn på nitrogen og fosfor. Denne oksydasjonen av organisk materiale er uønsket på grunn av at det kan forårsake en slik reduksjon i organisk materialinnhold i avløpsvannet at de gjenværende mengdene av organisk materiale ikke er tilstrekkelig for å utføre den påfølgende denitrifikasjonen.

Oppfinnelsen er basert på oppdagelsen som omfatter at innføring av avløpsvannet, som har gjennomgått alternerende anoksiske og aerobe behandlinger inn i en ytterligere behandl ingssone hvor det blir utsatt bare for aerob behandling før det blir sendt videre til klaringssonen, muliggjør en begrensning av perioden der avløpsvannet blir behandlet under aerobe betingelser i løpet av de alternerende anoksiske og aerobe behandlinger i de to behandlingssonene, og presenterer dermed flere fordeler, som en øket anvendelse av karboninnholdet til det rå avløpsvannet og mindre variasjoner av ammoniakk og nitratkonsentrasjoner i det rensede avløpsvannet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er dermed kjennetegnet ved at avløpsvannet etter de alternerende anoksiske og aerobe behandlingene i to behandlingssoner, sendes inn i en ytterligere behandlingssone hvor det bare blir utsatt for en aerob behandling før det blir ført inn i klaringssonen.

Som det fremgår av det ovennevnte, er denitrifikasjon fremgangsmåten der den virkelige fjerningen av nitrogen blir oppnådd, dvs. ved omdanning av nitrat til fritt nitrogen (N2) som blir frigjort i gassform.

Nitrogenfjerning krever tilstedeværelse av nitrat som dermed forutsetter opprinnelig nitrifikasjon, der nitrogen i den form hvor den vanligvis oppstår i i avløpsvann, som oppløst ammoniakk, blir omdannet til nitrat.

Dersom oksygenrike (aerobe) betingelser blir etablert for å oppnå en høy grad av nitrif ikasjon (nitratdannelse) vil en samtididg sterk oksydasjon av organiske materiale innbefattet i avløpsvannet bli oppnådd, og når en påfølgende denitrifikajson skal bli utført, kan mangel på organisk materiale oppstå, og dermed avslutte dannelsen av fritt nitrogen og fjerning av nitrogen.

Det er derfor uhensiktsmessig at nitrifikasjonen blir utført samtidig med innføring av avløpsvannet (inneholdende organisk materiale) i en behandlingssone i samme tank.

Ved å utsette det delvis rensede avløpsvannet for en aerob behandling etter de alternerende anoksiske og aerobe behandlingene, kan en nitrifikasjon med letthet bli utført og dermed tilveiebringe fullstendig anvendelse av det organiske materialet som er igjen i avløpsvannet for denitrifikasjon.

En slik denitrifikasjon resulterer i et relativt lavt og vesentlig stabilt ammoniakkinnhold i avløpsvannet, og et noe høyere, men mere jevnt nitratinnhold. Dette fremgår av figur 3 som illustrerer ammoniakkinnholdet, og figur 4 som illustrerer nitratinnholdet som en funksjon i tiden i utløpet fra et anlegg ifølge GB-patent nr. 1404565 og fra et anlegg ifølge oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har den ytterligere fordelen at forholdet mellon nitrifikasjonstid og denitrifikasjonstid fritt kan bli valgt, og dette muliggjør at denitrifikasjonstiden utgjør mer enn 50% av den totale driftstiden, som er den maksimale denitrifikasjonstiden i den kjente fremgangsmåten. En økning av denitrifikasjonstiden muliggjør maksimal anvendelse av karbon, og muliggjør på samme tid avløp fra en aerob behandlingssone.

Fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen utviser den ytterligere tekniske fordelen som omfatter at den samtidige fjerningen av nitrogen og fosfor resulterer i en vesentlig øket reduksjon av fosforinnholdet i det behandlede avløpsvannet. Dette fremkommer fra fig. 5 som viser fosforinnholdet (i form av orthofosfat) som en fuksjon av tiden i utløpet i et anlegg ifølge GB-patent nr. 1404565 og et anlegg ifølge oppfinnelsen .

Etablering av aerobe betingelser i den ytterligere behandlingssonen kan bli tilveiebragt ved fremgangsmåter som i seg selv er kjente, for eksempel ved innføring av luft under trykk i avløpsvannet eller ved pisking av luft inn i avløps-vannet .

Anlegget ifølge oppfinnelsen omfatter minst to behandlingstanker med midler for transport av avløpsvannet fra en tank til den andre, og er konstruert slik at det etablerer alternerende aerobe og anoksiske betingelser i hver tank, midler for alternerende innføring av avløpsvann i tankene, midler for alternerende føring av vann fra tankene til en klaringstank og midler for resirkulering av slam fra klaringstanken til avløpsvannet som blir ført inn i en behandlingstank, idet anlegget er kjennetegnet ved at det omfatter en ytterligere tank som er koblet delvis til de to behandlingstankene og delvis til klaringstanken, og konstruert slik at det muliggjør etablering av aerobe betingelser deri.

Et spesielt foretrukket anlegg ifølge oppfinnelsen som er egnet for fjerning av både nitrogen og fosfor fra avløps-vannet, er kjennetegnet ved at det omfatter en ytteligere tank med midler for innføring av avløpsvann inn i tanken og midler for alternerende føring av avløpsvann fra tanken til en av de to behandlingssonene, og som er konstruert slik at det muliggjør etablering av anaerobe betingelser deri.

Nedenfor vil oppfinnelsen bli beskrevet med referanse til figurene 6 og 7 som skjematisk illusterer foretrukne utførelsesformer av anlegget ifølge oppfinnelsen.

Anleggene illustrert i figurene 6 og 7 omfatter to behandl ingstanker 1 og 2, med rørledningene 3 og 4 for innføring av avløpsvann, og rørledningene 5 og 6 for utløp av avløpsvannet i en ytterligere tank 7. Tank 7 er koblet til en klaringstank 9 gjennom en rørledning 8 og klaringstank 9 har en utløpsrørledning 11 for renset avløpsvann og en resirku-ler ingsrørledning 12. Behandlingstankene 1 og 2 er samkoblet gjennom rørledningen 13 og 14.

Anlegget vist i fig. 6 omfatter videre et forgreningsrør 15 som er koblet til rørledningen 3 og 4, og en tilførselsrør-ledning 16 for ubehandlet avløpsvann. Resirkuleringsrør-ledning 12 er også koblet til forgreningsrøret 15.

Anlegget vist i fig. 7 omfatter en ytterligere behandlingstank 17, som i likhet med forgreningsrør 15 er koblet til en tilførselrørledning 18 for ikke-behandlet avløpsvann og som er koblet til rørledningene 3 og 4 og resirkuleringsrør-ledning 12.

Anlegget illustrert i fig. 6 blir drevet som følger: Ikke-behandlet avløpsvann blir ført inn i forgreningsrør 15 gjennom tilførselsrørledning 16 hvor det blir blandet med resirkulert slam og ført inn gjennom resirkuleringsrørledning 12. Slammet som inneholder avfallsvann, blir alternerende matet inn i tankene 1 og 2 gjennom rørledningene 3 og 4. I fase 1 blir avløpsvannet sendt til tank 1 der anoksiske betingelser er tilveiebragt. Fra tank 1 blir avløpsvannet sendt gjennom rørledning 13 inn i tank 2 der aerobe betingelser er tilveiebragt.

I fase 1 blir avløpsvann sendt fra tank 2 gjennom rørledning 6 til tank 7 der konstante aerobe betingelser blir opprettholdt. Fra tank 7 blir behandlet avløpsvann sendt til klaringstank 9 der separasjon av renset avløpsvann, som blir fjernet gjennom rørledning 11, og slam blir oppnådd, og minst en del av slammet blir resirkulert gjennom rørledning 12 til forgreningsrør 15.

I fase 2 blir avløpsvann sendt fra forgreningsrør 15 gjennom rørledning 4 til tank 2 der anoksiske betingelser nå blir opprettholdt, og ytterligere gjennom rørledning 14 til tank 1 der aerobe betingelser blir opprettholdt. Fra tank 1 blir avløpsvannet sendt gjennom rørledning 5 til tank 7 og ytterligere inn i klaringstank 9 og blir utsatt for ovennevnte behandlinger i nevnte tanker.

Driftsmåten til anlegget vist i fig. 7 er identisk med måten i anlegget ifølge figur 6 med den unntagelse av at avløpsvann blir utsatt for anaerob behandling etter dets innføring inn i tank 17 gjennom innløp 18 og før dets innførsel inn i tank 1, (fase 1) eller til tank 2 (fase 2) og blir ytterligere behandlet som beskrevet ovenfor.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for biologisk rensing av avløpsvann ved aktiv slammetode, der avløpsvannet blir kontaktet med mikroorganismer i to behandlingssoner ved å bli alternerende innført i nevnte behandlingssoner, og blir behandlet under alternerende anoksiske og aerobe betingelser og avløpsvannet behandlet på denne måten blir ført inn i en klaringssone for å separere slam, og minst en del av det separerte slammet blir resirkulert og blandet med ikke-behandlet avløpsvann, karakterisert ved at avløpsvannet etter de alternerende anoksiske og aerobe behandlingene i de to behandlingssonene blir sendt inn i en ytterligere behandlingssone, hvor det blir utsatt for en aerob behandling før det blir ført inn i klaringssonen.

2. Anlegg for å utføre fremgangsmåten ifølge krav 1, om-fattende minst to behandlingstanker (1) og (2) med midler for transport av avløpsvannet fra én tank til den andre, og som er konstruert slik at det etablerer alternerende aerobe og anoksiske betingelser i hver tank, midler for alternerende innføring av avløpsvann i tankene, midler for alternerende føring av vann fra tankene til en klaringstank (9) og midler for resirkulering av slam fra klaringstanken til avløpsvannet som blir ført inn i en behandlings tank (1) og (2), karakterisert ved at det omfatter en ytterligere tank (7) som er delvis koblet til de to behandlings tankene og delvis til klaringstanken, og konstruert slik at den muliggjør etablering av aerobe betingelser deri.

3. Anlegg ifølge krav 2, karakterisert ved at det omfatter en ytterligere tank (17) med midler for innføring av avløpsvann inn i tanken, og midler for alternerende føring av avløpsvann fra tanken til en av de to behandlingssonene og som er konstruert slik at den muliggjør etablering av anaerobe betingelser deri.