NO300669B1 - Fremgangsmåte og anordning for innblåsing av en gass i en granulær filterseng - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelser angår en fremgangsmåte og en anordning for innblåsing av en gass i en granulær filterseng i et kontinuerlig virkende filterapparat av en slik type hvor filtermediet beveger seg nedover mot strømmen av en suspensjon som skal behandles i filtersengen, og at gassen blir transportert inn i filtersengen ved å fordeles langs minst en langstrakt kant, strømmer rundt denne icant og oppover i filtersengen slik at det skapes en ensartet fordeling av gassen i filtersengen. Anordningen omfatter minst en hette i bunnen av filtersengen, lukket oppover og åpen nedover, som danner en hovedsakelig horisontal, langstrakt innstrømningskant for gassen. Oppfinnelsen er spesielt egnet for å blåse luft inn i en filterseng bestemt for nitrifikasjon av avfallsvann.

I den senere tid har det oppstått økende behov for nitrogenreduksjon i avløpsvann, ikke minst gjennom statlig innvirkning. I Sverige er det bestemt at en nitrogenreduksjon på minst 50% skal finne sted i 1992 på visse utsatte steder av kysten og forutsetning for en 75% reduksjon skal utredes. Nitrogenreduk-sjonen skjer vanligvis biologisk og i to trinn. I første trinn oksyderes ammoniumforbindelser til nitrater, nitrifikasjon. I andre trinn reduseres nitratene til nitrogengass, denitrifikasjon. Prosessene skjer vanligvis i slambassenger under omrøring.

Det har i den senere tid blitt vist større interesse for biologisk nitrogenreduksjon i granulære filtersenger, såvel nitrifikasjon som denitrifikasjon. Det oppnåes store fordeler ved en biologisk rensing i filtersenger sammenlignet med bassengpro-sessene. Blant annet er det ikke nødvendig med et antall sedi-menter ingsbassenger for å adskille og resirkulere slam. Det er imidlertid vanskeligheter med å utnytte filtersenger for nitrogenreduksjon, og en slik vanskelighet skal gjennomgåes nærmere nedenfor.

Det første nitrogenreduksjonstrinnet, nitrifikasjon skjer ifølge en generell formel: NH4 + 1,86 02 + 0,1 C02 = 0,021 C5H702N + 0,941 H20 + 0,98 N03 + 1,98 H+.

Ammoniumforbindelsene oksideres ved hjelp av oksygen til nitrater. Elementet 0,021 C5H702N tilsvarer produksjonen av nye bakterier. Som filterseng anvendes kontinuerlig virkende sandfilter, i hvilke sanden nederst i filtersengen tas ut for vasking og tilbakeføres øverst i filtersengen. sengens overside. Avløpsvannet som skal behandles, tilføres filtersengen nederst ved bunnen og det behandlede vannet, klarløsningen tas ut øverst eller ovenfor filtersengen.

Luft blir anvendt som en oksygenkilde. Luften tilføres nederst i filtersengen gjennom et antall horisontalt an-ordnede rør sånn som har et stort antall små hull, mindre enn 1 mm i diameter. Et slikt kontinuerlig virkende sandfilter er beskrevet f.eks. i det franske patentskrift nr. 2 623 794.

Bakteriene fester seg til sandkornene. Hvis vaskingen av filtersanden ikke er altfor intensiv så opprettholdes en bakteriestamme etter vaskingen som er tilstrekkelig stor for nitrifikasjon. Bakteriestammen vokser i størrelse alt etter som sanden i filtersengen beveger seg nedover. Bakterier som i slike tilfelle kan danne lange tråder

fester seg også på luftinntaksrørene og tetter igjen de små lufthull. Lufttilførselen uteblir lokalt eller minsker i størrelse. En annen og vanlig årsak til igjentetting av lufthull er utfellinger av kalk. Vanskelighetene med tetting av lufttilførselshullene har vist seg umulig å overvinne med mindre luftrørene demonteres etter en tids drift for en om-fattende og tungvinn rengjøring.

Foreliggende oppfinnelse angår en ny fremgangsmåte og en ny anordning for tilførsel av en gass i en granulær filterseng som angitt i innledningen. Ifølge oppfinnelsen strømmer herved gassen inn i filtersengen nederst i denne langs i det minste en langstrakt kant, strømmer rundt denne kanten og strømmer oppover i filtersengen hvorved innstrømningen er slik at en hovedsaklig ensartet spredning av gassen dannes i filtersengen. Anordningen ifølge oppfinnelsen omfatter minst en hette som er anordnet i bunnen av filtersengen, hvor hetten er lukket oppover "og åpen nedover, slik at den danner en langstrakt innstrømningskant for gassen, hvor denne kant blir innstilt hovedsakelig horisontalt i filtersengen under drift av f ilterapparatet.

I følge foreliggende oppfinnelse, med den innstrømning av gassen som kjennertegner oppfinnelsen, forhindres på en enkel og effektivt måte muligheten for bakteriene å tette til gass-tilførselen. I tillegg er det essensielt for en effektiv utnyttelse av oppfinnelsene vesentlig at det sikres en hovedsaklig ensartet spredning i filtersengen av den innblåste gassen, f.eks. ved nitrifikasjon ønskes en så ensartet oksygentilsetting i filtsengen som mulig.

Det skal understrekes at oppfinnelsen bare er anvendbar i en kontinuerlig virkende filterseng, der filtermediet i tilstøt-ning til og umiddelbart under innstrømningskanten stadig for-nyes og ikke får mulighet til å fylle opp rommet innenfor kanten.

I en foretrukket utføringsform av oppfinnelsen er den nevnte langstrakte kanten dannet som en hette, åpen nedover og ellers lukket, med unntak av stedet for dens gasstilførsel. I denne utforming har hetten en fasong som likner en møneås med gavler.

For å oppnå den ovennevnte ensartede fordeling av den innkomne gass benytter en foretrukket utforming en konstruksjon enkel ved at den nevnte langstrakte kanter anordnet hovedsaklig horisontalt i filtersengen, og sikrer således ensartet distribusjon av gassen som strømmer inn i filtersengen langs kanten. Oppfinnelsen kan ytterligere forbedres ved å tilveie-bringe regulering av innstilling av kanten under drift.

Det er også viktig at gassen tilføres hetten ved en lav strømningshastighet, ellers kan lokalt overtrykk inntreffe og forårsake ujevn gass-strøm til filtersengen.Strømbarrierer, f.eks. baffler, som demper ut gass-strømmer under hetten kan anordnes for ytterligere å reusere risikoenfor lokalt overtrykk. Det er blitt funnet at gassens dynamiske trykk i alle punkt under hetten skal være lavere enn 5 mm vannsøyle for å oppnå ensartet gass-strøm til filtersengen. Det dynamiske lufttrykk under hetten bør fortrinnsvis være mindre enn 2 mm vannsøyle.

En utføringsform av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i

større detalj, og med referanse til vedlagte tegning som skjematisk illustrerer et filterapparat som omfatter den beskrevne utforming.

I tegningen er det illustrert en kontinuerlige virkende filterseng 1 som er ment å bli anvendt for nitrifikasjon. Sengen er antatt å bli aktivert med autotrofe bakterier.

Et rør 2 for å transportere forurenset filtermedium, i

dette tilfelle sand, passerer gjennom de sentrale deler av sengen, fra dens laveste nivå til en vaskeanordning 3.

Luft anvendes for å transportere sanden til vaskeanordning-

en 3, hvorved luften tas ned sentralt i et rør 4 anordnet konsentrisk rundt røret 2 og forsynt med et innløp 5.

Den vaskede sanden tilbakeføres til toppen av filter-

sengen, og beveges nedover i sengen etter som sand i bunn-

en blir tatt vekk for vasking. Afallsvannet som skal behandles i sengen blir transportert gjennom et rør 6 ned i bunndelen av sengen, d.v.s. under et flertall av horisontale armer 7 som utgår fra røret 6. En konus 8 styrer den nedovergående bevegelse av sanden for å oppnå dens ensartede tverrsnitts-fordeling. Den behandlede væske som inneholder nitrater opp-løst i vannet blir tatt ut (ikke vist) et eller annet sted over sengen. Afallsvannet oksygeneres under denne motstrømsprosess mellom vann og sand. Oksygenering tar passende plass ved å anvende luft som blir innført i filtersengen under et flertall av langstrakte hetter 9 anordnet horisontalt i sengen

rett over inntaket for avfallsvann. Hettene har en fasong som likner fasongen til en takås, hvis bunnkant luft strømmer rundt og inn i sengen. Hver av hettene er forsynt med en ende med et rør 10,"gjennom hvilket luft tilføres. Det skal være mulig å regulere mengden av luft til hver hette, hvilket er årsaken til at hver av dem har sitt eget lufttilførselsrør, og også er forsynt med en regulerende ventil (ikke vist). I tillegg er det fortrinnsvis noen anordninger som kan reguleres utenfor sengen, for å innstille innstrømningskanten til hettene så horisontale som mulige, f. eks. en stang med en gjenget forbindelse til sin respektive hette.

Mengden av luft som er nødvendig for akseptabel nitrifikasjon

i en sandseng synes å være det dobbelte volum som mengden av avfallsvann. En overflatebelastning av sengen på 10 m/h avfallsvann krever tilnærmet 20 m/h luftbelastning. Antall og størrelse på hettene bør være dimensjonert slik at høye luftstrømmhastigheter unngås, siden disse kan forårsake fluidisering i sengen.

Strømmen av luftbobler som stiger rett opp fra en hettekant skyver til side noe av vannet i sengen. Når strømmen opphører blir det således dannede tomme rom fylt med vann som strømmer tilbake igjen, og denne laterale bevegelse av vann kan for-sterkes ved kontinuerlig slå på og av luftstrømmen, for således å skape bedre oksygeneringsbetingelser for vannet.

En foretrukket plassering av hetter er beskrevet ovenfor. Et flertall av forskjellige måter å plassere hetten på er imidlertid mulig for å oppnå innstrømningskanten som er vesentlig oppfinnelsen. F. eks. kan hettene strekke seg i en sirkulær konfigurasjon i sengen, og oppdeles i et flertall av seksjon-er, som hver har sin eget lufttilførsel. Hettekantene kan også være tannet istedenfor å være glatte som beskrevet ovenfor.

Filteret som har blitt beskrevet opp til nå er kontinuerlig virkende. Dette betyr ikke at hver driftsfase er kontinuerlig. F. eks. kan den oppovergående transport av forurenset filtermedium (i dette tilfelle sand) anordnes til å bli stoppet når det bygges opp en bakteriebelastning i sengen.

Det bør også bemerkes at skjønt blåsing av luft i filtersengen som er nødvendig for nitrifikasjon av avfallsvann, er spesifikt beskrevet her, er det andre bruksområder i tillegg, hvor å blåse gass inn i en granulær filterseng kan komme på tale, og hvor den foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Med hensyn til hettene trenger disse ikke å være anordnet med en rett ut-strømningskant, som illustrert i tegningen, men kan ha andre fasonger, f. eks. en sirkulærformet hette i form av en konus.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte til innblåsing av en gass i en granulær filterse"ng i et kontinuerlig virkende filterapparat, f.eks. innblåsing av luft for nitrifikasjon av avfallsvann, karakterisert ved at gassen blir transportert inn i filtersengen ved å fordeles langs minst en langstrakt kant, strømmer rundt denne kant og oppover i filtersengen, hvorved innstrømningen er slik at det skapes en hovedsaklig ensartet fordeling av gassen gjennom filtersengen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at gassen blåses inn intermitterende.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at gassens dynamiske trykk umiddelbart før dens innstrømning i filtersengen langs nevnte kant er mindre enn 5 mm vannsøyle, fortrinnsvis 2 mm vannsøyle.

4. Anordning for innblåsing av gass i en granulær filterseng i et kontinuerlig virkende filterapparat, særlig innblåsing av luft for nitrifikasjon av avfallsvann, karakterisert ved at minst en hette (9) er anordnet i bunnen av filtersengen, hvor hetten er lukket oppover og åpen nedover, slik at den danner en langstrakt innstrømn-ingskant for gassen, hvor denne kant blir innstilt hovedsakelig horisontalt i filtersengen under drift av filter-apparatet.

5. Apparat som angis i krav 4, karakterisert ved at innstrømningskanten er rett.

6. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at innstrømningskanten er tannet.

7. Apparat som angitt i krav 4-6, karakterisert ved at hetten (9) er V-formet i tverrsnitt.

8. Apparat som angitt i krav 4, karakterisert ved at innstrømningskanten er sirkulær.

9. Apparat som angitt i et av kravene 4-8, karakterisert ved innretninger for innstilling av kantens stilling.

10. Apparat som angitt i et av kravene 4-9, karakterisert ved en ventil i gasstilførsels-linjen, for intermitterende tilførsel av gass til hetten.

11. Apparat som angitt i et av kravene 4-10, karakterisert ved innretninger for obstruksjon av strømmen for å dempe gass-strømmene under hetten (9).