NO320670B1

NO320670B1 - Fremgangsmate og anordning for gjenvinning av avlopsgass fra en ozoniseringsreaktor

Info

Publication number: NO320670B1
Application number: NO19993617A
Authority: NO
Inventors: Marc Andre; Pierre Liechti
Original assignee: Degremont; Ozonia Internat
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2006-01-16
Also published as: FR2758813B1; ES2139556T3; NO993617L; AU6218398A; DE69802783D1; EP0968045A1; JP2001524866A; ATE209952T1; FR2758813A1; ES2139556T1; DE69802783T2; CA2277785C; EP0968045B1; CA2277785A1; DE968045T1; NO993617D0; WO1998032522A1; US6162359A

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for gjenvinning og fornyet anvendelse av avløpsgassen fra en ozoniseringsreaktor, nærmere bestemt i et anlegg for behandling av avløp, spesielt kloakk.

Det er velkjent ved behandling av avløp, spesielt av kloakk, å utføre en oksidasjonsreaksjon under anvendelse av ozon, hvor ozonet oppløses i avløpet som skal oksideres eller i en andel av slammet fra den biologiske reaktor eller fra klaringstanken, under anvendelse av en ozoniseringsreaktor, ofte betegnet som en ozonisator. Det er også kjent kloakkbehandlingsanlegg som omfatter minst én biologisk reaktor, minst én klaringstank og minst én ozoneringsreaktor, i denne rekkefølge eller i annen rekkefølge. Den foreliggende oppfinnelse angår spesielt denne type anlegg. Det er å merke at dersom det i ozoniseringsreaktoren behandles vann som kommer fra klaringstanken, er det enkelte ganger nødvendig å inkludere et ytterligere behandlingstrinn bestående av filtrering (gjennom sand) mellom klaringstanken og ozoniseringsreaktoren, hvilket gjøres for å fjerne suspendert materiale fra avløpet og derigjennom forbedre virkningsgraden av ozoneringsbehandlingen.

Etter at den i ozoneringsreaktoren er blitt brakt i kontakt med avløpet som skal behandles, eller med en andel av slammet fra den biologiske reaktor eller fra klaringstanken, inneholder avløpsgassen fra reaktoren en viss restmengde ozon. Det er nødvendig å unngå utslipp av en avløpsgass med et for høyt ozoninnhold i atmosfæren.

For å unngå slikt utslipp har man tenkt seg muligheten av å gjenvinne restmengden av ozon for resirkulering av denne til kontaktinnretningens topp. Således beskrives i WO-95/05340 en vannrenseprosess hvor det benyttes ozon og de uoppløste ozonrester oppsamles for fornyet anvendelse ved vannbehandlingen. Likeledes beskrives i EP-A-0 047 925 en fremgangsmåte og et anlegg for behandling av vann under anvendelse av ozon, hvor avløpsgassen, som inneholder uoppløst oksygen og restmengder av nitrogen, gjenvinnes og resirkuleres til ozoniseringsreaktoren. Videre beskrives i FR-A-2 490 208 en fremgangsmåte ved hvilken den ozoniserte gass som kommer fra en ozoniser-ingreaktor, innføres direkte i den biologiske behandlingstank, uten noe foregående trinn for avstripping av det gjenværende ozon, og uten at anordningene som benyttes blir beskrevet. Sluttelig beskrives i fransk patentsøknad nr 97/09882 en fremgangsmåte og et anlegg for rensing av kloakk, omfattende en tilleggsbehandling av slammet ved ozonisering. Det gassformige avløp fra ozoniseringsreaktorene oppsamles for å anvende det på ny for behandling av kloakken eller av annen væske som fås ved behandlingen av denne kloakk. I denne eldre patentsøknads krav 12-14 redegjøres det for destruering av ozonet før gjenanvendelse. Imidlertid medfører en slik resirkulering et betydelig energiforbruk, tatt i betraktning at avløpsgassen som inneholder ozonrestene må settes under trykk før den resirkuleres.

Under disse betingelser blir det vanligvis utført en operasjon for systematisk destruering av restene av ozon. I denne henseende kan det vises til publikasjonen "Memento Technique de 1'Eau", 50-årsjubileumsutgaven 1989, annen utgave, utgitt av Degremont, sider 907-909. Denne destruering medfører selvsagt den ulempe at det fjernes, uten fornyet anvendelse, en ikke ubetydelig mengde ozon, hvilket øker kost-nadene.

Siktemålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning for gjenvinning og fornyet anvendelse av avløpsgassen som ikke er beheftet med de ulemper som hefter ved de ovenfor omtalte tidligere løsninger. Siktemålet med oppfinnelsen er på den ene side å gjenvinne restmengden av ozon for å benytte denne effektivt i ozoniseringsreaktoren, og på den annen side å anvende oksyge-net som inneholdes i avløpsgassen fra hvilken restmengden av ozon er blitt avstrippet, for den biologiske behandling av avløpet.

Følgelig er den foreliggende oppfinnelse rettet på en fremgangsmåte for gjenvinning og fornyet anvendelse av avløpsgass fra en ozoniseringsreaktor i et anlegg for behandling av avløp, spesielt kloakk, hvilket omfatter i det minste, i den følgende rekke-følge eller i annen rekkefølge, en biologisk reaktor, en vann/slam-separasjonsinnretning som for eksempel en klaringstank, og en ozoniseringsreaktor, hvilken fremgangsmåte er særpreget ved at: - avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren bringes i kontakt med en vannstrøm inneholdende forbindelser som lar seg oksidere av ozonet, slik at restmengden av ozonet fjernes og forbrukes effektivt, - avløpsgassen som således er blitt strippet for restmengden av ozonet, deretter blandes med et fluid tatt fra anlegget og eventuelt settes under trykk, slik at det dannes en gass/væske-blanding,

- gass/væske-blandingen omdannes til en emulsjon av fine bobler, og

- emulsjonen innføres i den biologiske reaktor, fortrinnsvis nær dennes bunn. I henhold til oppfinnelsen kan vannstrømmen som bringes i kontakt med avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren være et fluid fra anlegget, eller en hvilken som helst annen væske fra anlegget som forbruker ozon effektivt, som for eksempel slammet fra den biologiske reaktor eller slammet fra klaringstanken. Dette fluid kan utgjøres av råvann eller av vann tatt fra klaringstanken, eller det kan være en hvilken som helst annen væske som er blitt frembrakt i anlegget. Dersom vannet som tilføres til kontaktinnretningen hvor avløpsgassen bringes i kontakt med en vannstrøm, er det samme som vannet som behandles i ozoniseringsreaktoren, kan en del av eller hele denne vannstrøm inneholdende materialet som vil kunne oksideres av ozonet, bringes i kontakt med avløps-gassen i kontaktinnretningen, mens den resterende andel innføres direkte i reaktoren.

Den foreliggende oppfinnelse angår dessuten en anordning for gjenvinning og fornyet anvendelse av avløpsgassen fra en ozoniseringsreaktor i et anlegg for behandling av avløp, spesielt kloakk, for utførelse av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte, hvilken anordning omfatter, i den følgende rekkefølge eller i annen rekke-følge, en biologisk reaktor, en vann/slam-separasjonsinnretning som for eksempel en klaringstank, og en ozoniseringsreaktor. Anordningen er særpreget ved at den omfatter: - en kontaktinnretning i hvilken avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren bringes i kontakt med en vannstrøm, hvilken vannstrøm utgjøres av råvann eller vann tatt fra klaringstanken eller av behandlet vann eller slam som kommer fra den biologiske reaktor eller fra klaringstanken, eller av hvilken som helst annen væske som dannes i behandlingsanlegget, - en vannejektor for å sette avløpsgassen fra kontaktinnretningen under trykk slik at det dannes en gass/væske-blanding, - innretninger for å omdanne gass/væske-blandingen til en emulsjon av fine bobler, og - innretninger for innføring av gass/væske-blandingen i den biologiske reaktor, fortrinnsvis nær dennes bunn.

I henhold til et karakteristisk trekk ved dette anlegg utgjøres innretningen for innføring av emulsjonen av fine bobler i den biologiske reaktor av en resirkuleringspumpe som tar ut en strøm av væske fra reaktoren, og av en vertikal kanal eller rørledning, i hvilken utløpet av den statiske blander munner ut. Den vertikale kanals eller rørlednings nedre ende munner ut ved bunnen av den biologiske reaktor, og den ubehandlede strøm som tas fra denne reaktor strømmer inn i den vertikale kanal eller rørledning, slik at emulsjonen av fine bobler presses ned til bunnen av den biologiske reaktor.

I henhold til et annet karakteristisk trekk ved oppfinnelsen er vannejektoren plassert direkte i den biologiske reaktor, og emulsjonen av fine bobler dannes fra slam som tas direkte fra den biologiske reaktor ved hjelp av en pumpe, idet den samme pumpe og det samme drivfluid tjener både til å danne emulsjonen og til å bringe denne i kontakt med slammet som er til stede i den biologiske tank.

Ytterligere karakteristiske trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den nedenstående beskrivelse og de nedenstående tegninger, hvor:

- fig. 1 viser skjematisk et anlegg ifølge oppfinnelsen,

- fig. 2 viser skjematisk på tilsvarende måte ytterligere en alternativ utførelse av dette anlegg, - fig. 3 viser skjematisk på tilsvarende måte enda en alternativ utførelse av anlegget, - fig. 4 viser skjematisk på tilsvarende måte en alternativ utførelse av dette anlegg. Figurene 1-3 viser et anlegg benyttet for ozonisering av vannet som kommer fra klaringstanken. Fig. 4 viser et anlegg benyttet for ozonisering av slammet som kommer fra klaringstanken.

Med henvisning spesielt til fig. 1 vil det ses at anlegget ifølge oppfinnelsen er et anlegg for behandling av avløp, spesielt kloakk, som omfatter, i seriekobling, en biologisk reaktor 10, en klaringstank 12 og en ozoniseringsreaktor 14. Alle disse innretninger er velkjente, og det skulle derfor ikke være nødvendig å beskrive disse her.

I henhold til oppfinnelsen blir avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren 14, som inneholder uoppløst oksygen og restmengder av ozon, brakt i kontakt (i denne ikke-begrensende utførelse), i motstrøm, med vann fra den biologiske reaktor 10 og fra klaringstanken 12. For dette formål benyttes en kontaktinnretning 16 som, som det vil ses på figuren, fortrinnsvis utgjøres av en fylt kolonne av kjent type, gjennom hvilken en andel av det klarede vann, som innføres i kolonnen ved hjelp av en pumpe 13, pipler ned i motstrøm til avløpsgassen som kommer fra ozoniseringsreaktoren 14. Det er å merke at en del av, eller alt vannet som skal behandles i ozoniseringsreaktoren 14, kan passere gjennom kontaktinnretningen 16. Hovedandelen av ozonrestene blir således forbrukt i de hurtigste ozoniseringsreaksjoner. Denne teknikk medfører den doble fordel bestående i en eliminering av mesteparten av det gjenværende ozon i avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren 14, som ville ha virket forstyrrende på den biologiske behandling dersom de var blitt gjeninnført i store mengder, og å forbedre den totale virkningsgrad ved bruken av ozonet for oksidasjon.

I den alternative utførelsesform av oppfinnelsen vist på fig. 2 bringes avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren 14 i motstrømskontakt med en strøm av råvann i kontaktinnretningen 16.

Det fås derfor en avløpsgass som er strippet for mesteparten av ozonet, og hovedsakelig bare inneholder oksygen som ikke er blitt oppløst i reaktoren 14.1 henhold til oppfinnelsen blir dette oksygen gjenvunnet for resirkulering til den biologiske reaktor 10. For dette formål må det settes under trykk, med mindre ozoniseringsreaktoren 14 selv står under trykk. I henhold til oppfinnelsen benyttes en vannejektor for dette formål, og denne danner en gass/væske-blanding under trykk. Figuren viser ved 18 skjematisk en slik vannejektor, som er av en kjent type og som følgelig ikke vil bli nærmere beskrevet her. Fortrinnsvis er driwannet som benyttes i ejektoren 18, klaret vann pumpet fra klaringstanken 12 med en pumpe 15.

Den således under trykk stående gass/væske-blanding fra vannejektoren 18 (eller direkte fra ozoniseringsreaktoren 14, når denne står under trykk) overføres så til en emulsjon av fine bobler. En statisk blander 20 kan benyttes for dette formål. Den således oppnådde emulsjon innføres så i den biologiske reaktor 10.1 anordningen ifølge oppfinnelsen benyttes det her, for dette formål, en innretning bestående av en resirkuleringspumpe 17, som henter en vannstrøm fra den biologiske reaktor 10, og en vertikal kanal eller rørledning 22 i hvilken utløpsrøret 19 fra en statisk blander 20 munner ut. Den nedre ende 24 av denne vertikale kanal eller rørledning munner ut ved bunnen av den biologiske reaktor. Ved hjelp av disse innretninger blir den dannede emulsjon av fine bobler drevet ned til bunnen av den biologiske reaktor 10 og fordelt i avløpsmassen som er til stede i denne reaktor.

I den alternative utførelsesform av oppfinnelsen vist på fig. 3 bringes den ozonholdige gass i kontakt med råvannet i en motstrømskontaktinnretning 16. For øvrig er denne alternative utførelsesform av oppfinnelsen identisk med utførelsen beskrevet med henvisning til fig. 1. Emulsjonen kan fås fra driwannet som kommer fra den biologiske reaktor 10. Den således oppnådde emulsjon innføres i den biologiske reaktor. For dette formål kan vannejektoren 18 anbringes direkte i den biologiske reaktor. I henhold til en alternativ utførelse kan matepumpen 15 som leverer driwannet til ejektoren, eventuelt anbringes i den biologiske reaktor.

I den alternative utførelsesform av oppfinnelsen vist på fig. 4 bringes avløps-gassen, som inneholder uoppløst oksygen og restmengder av ozon, i kontakt med slammet 25 som kommer fra klaringstanken 12. Som det vil ses på figuren benyttes en kontaktinnretning 16, i hvilken slammet innføres av en pumpe 13. Bemerk at en andel av eller alt slammet som behandles i ozoniseringsreaktoren 14, kan passere gjennom kontaktinnretningen 16. De øvrige innretninger for fornyet anvendelse av gassen beskrives ikke, da disse er identiske med innretningene vist på fig. 3.

Det vil av den ovenstående beskrivelse forstås at oppfinnelsen gjør det mulig å fjerne det meste av det gjenværende ozon fra avløpsgassen, samtidig som det unngås å slippe dette ozon ut i atmosfæren eller å fjerne det, idet ozonet utnyttes effektivt ved oksidasjonsreaksjonene, slik at det oppløste oksygen som inneholdes i avløpsgassen resirkuleres og det foretas aerobe behandlinger i den biologiske reaktor. Det vil forstås at anordningen ifølge oppfinnelsen ikke krever noen kompressor for resirkulering av avløpsgassen, idet denne settes under trykk, om nødvendig, ved hjelp av en vannejektor, som er billig og av enkel konstruksjon, og bare medfører et lavt energiforbruk, fordi den drives ved lavt trykk. Dessuten gjør frembringelsen og bruken av fine bobler det mulig å redusere den hydrostatiske belastning og å oppnå et meget stort overflateareal for gass/væske-overføring gjennom hele avløpsmassen som inneholdes i den biologiske reaktor, samtidig som det oppnås kraftig blanding i denne masse, hvilket fremmer fordelingen av oksygenboblene.

Avhengig av metodene som benyttes for utøvelsen av oppfinnelsen kan dessuten mange fordeler forventes. Grunnen til dette er at slambehandlingen i ozoniseringsbehandlingen kan resultere i en reduksjon av massen av slam som dannes ved vannbehandlingsprosessen, og at behandlingen av vannet fra klaringstanken med ozonet og resirkuleringen av dette vann til den biologiske reaktor muliggjør en reduksjon i de fysikalsk-kjemiske parametere for det behandlede vann som tas ut fra vannbehandlings-anlegget.

Claims

1. Fremgangsmåte for gjenvinning og fornyet anvendelse av avløpsgass fra en ozoniseringsreaktor i et anlegg for behandling av avløp, spesielt kloakk, omfattende, i denne rekkefølge eller i annen rekkefølge, en biologisk reaktor (10), en vann/slam-separasjonsinnretning som f.eks. en klaringstank (12), og en ozoniseringsreaktor (14), karakterisert ved at: - avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren bringes i kontakt med en vannstrøm inneholdende forbindelser som lar seg oksidere av ozonet, slik at restmengden av ozonet fjernes og forbrukes effektivt, - avløpsgassen som således er blitt strippet for restmengden av ozonet, deretter blandes med et fluid tatt fra anlegget og eventuelt settes under trykk, slik at det dannes en gass/væske-blanding, - gass/væske-blandingen omdannes til en emulsjon av fine bobler, og - emulsjonen innføres i den biologiske reaktor, fortrinnsvis nær dennes bunn.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vannstrømmen som bringes i kontakt méd avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren, utgjøres av råvann.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vannstrømmen som bringes i kontakt med avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren, er slam fra den biologiske reaktor.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vannstrømmen som bringes i kontakt med avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren, er slam fra klaringstanken.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fluidet som bringes i kontakt med avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren, utgjøres av behandlet vann eller av vann som undergår behandling i denne reaktor.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fluidet som bringes i kontakt med avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren, utgjøres av en andel av eller av hele tilførselsstrømmen til denne ozoniseringsreaktor.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at vannstrømmen som bringes i kontakt med avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren, utgjøres av vann tatt fra klaringstanken eller av en hvilken som helst væske som er spesifikk for eller er dannet i anlegget for behandling av avløpet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at fluidet som anvendes for å sette avløpsgassen under trykk, utgjøres av vann som er tatt fra klaringstanken, og som eventuelt først er blitt filtrert.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at fluidet som anvendes for å sette avløpsgassen under trykk, utgjøres av slam fra den biologiske reaktor eller fra klaringstanken.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at fluidet som anvendes for å sette avløpsgassen under trykk, utgjøres av behandlet vann som forlater ozoniseringsreaktoren som avløp.

11. Anordning for gjenvinning og fornyet anvendelse av avløpsgassen fra en ozoniseringsreaktor i et anlegg for behandling av avløp, spesielt kloakk, for utførelse av fremgangsmåten ifølge ett av de foregående krav, omfattende, i denne rekkefølge eller i annen rekkefølge, en biologisk reaktor (10), en vann/slam-separasjonsinnretning som for eksempel en klaringstank (12) og en ozoniseringsreaktor (14), karakterisert ved at den omfatter: - en kontaktinnretning (16) i hvilken avløpsgassen fra ozoniseringsreaktoren (14) bringes i kontakt med en vannstrøm, hvilken vannstrøm utgjøres av råvann eller vann tatt fra klaringstanken (12) eller av behandlet vann eller slam som kommer fra den biologiske reaktor eller fra klaringstanken, eller av hvilken som helst annen væske som dannes i behandlingsanlegget, - en vannejektor (18) for å sette avløpsgassen fra kontaktinnretningen under trykk, slik at det dannes en gass/væske-blanding, - innretninger for å omdanne gass/væske-blandingen til en emulsjon av fine bobler, og - innretninger (17, 24) for innføring av gass/væske-blandingen i den biologiske reaktor (10), fortrinnsvis nær dennes bunn.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at kontaktinnretningen (16) utgjøres av en fylt kolonne gjennom hvilken vannet pipler i motstrøm til avløpsgassen.

13. Anordning ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at en statisk blander (20) er anordnet på nedstrømssiden av ejektoren(18).

14. Anordning ifølge krav 11-13, karakterisert ved at vannet som anvendes i ejektoren (18) for å sette avløpsgassen fra kontaktinnretningen (16) under trykk, utgjøres av vann tatt fra klaringstanken (12), som eventuelt først er blitt filtrert.

15. Anordning ifølge krav 11-13, karakterisert ved at vannet som anvendes i ejektoren (18) for å sette avløpsgassen fra kontaktinnretningen (16) under trykk, utgjøres av slam fra den biologiske reaktor (10).

16. Anordning ifølge krav 11-13, karakterisert ved at vannet som anvendes i ejektoren (18) for å sette avløpsgassen fra kontaktinnretningen (16) under trykk, er slam (25) fra klaringstanken (12).

17. Anordning ifølge krav 11-13, karakterisert ved at vannet som anvendes i ejektoren (18) for å sette avløpsgassen fra kontaktinnretningen (16) under trykk, er behandlet vann som forlater ozoniseringsreaktoren (14).

18. Anordning ifølge krav 11-13, karakterisert ved at vannet som anvendes i ejektoren (18) for å sette avløpsgassen fra kontaktinnretningen (16) under trykk, er behandlet vann fra behandlingsanlegget.

19. Anordning ifølge krav 11-18, karakterisert ved at innretningene for innføring av emulsjonen av fine bobler i den biologiske reaktor (10), utgjøres av en resirkuleringspumpe (17) som henter vannet fra den biologiske reaktor (10), og en vertikal kanal eller rørledning (22) i hvilken utløpet (19) av den statiske blander (20) munner ut, idet den nedre ende (24) av kanalen eller rørledningen munner ut nær bunnen av den biologiske reaktor, og vannstrømmen som tas fra denne reaktor strømmer inn i den vertikale kanal eller rørledning (22) for det formål å drive emulsjonen av fine bobler ned til bunnen av den biologiske reaktor.

20. Anordning ifølge krav 11-19, karakterisert ved at innretningene for innføring av emulsjonen av fine bobler i den biologiske reaktor (10), utgjøres av en resirkuleringspumpe (15), som kan være anbrakt i eller utenfor den biologiske reaktor, og som tar vann fra den biologiske reaktor (10), og av ejektoren (18) anbrakt i den biologiske reaktor.