NO770926L - Fremgangsm}te og anlegg til rensing av avl¦psvann - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anlegg til rensing av avløpsvann

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et anlegg for rensing av avløpsvann som inneholder biologiske forurensninger. Anordningér og metoder er tidligere kjent, hvor nedbrytning av organisk substans i avløpsvann skjer under aerobe betingelser og i nærvær av en bakteriekultur. Slike prosesser går for seg forholdsvis langsomt og resultatet er i høy grad avhengig av at betingelser som er fordelaktige for bakteriekulturen oppretthol-des. Ved prosessen tilføres det for bakteriekulturens oppretthol-delse og forøkning av luft eller i visse tilfelle oksygengass som på forskjellige måter innføres i bobleform i væskefasen og hvis overskudd avgår fritt ved væskeoverflaten. Utnyttelsesgraden for det således tilførte oksygen er vanligvis lav på grunn av den korte kontakttid og- vanskeligheten ved å tilføre luft i så finfordelt form at tilstrekkelig kontaktflate med væsken oppnås.

En fremgangsmåte for å oppnå mer effektiv nedbrytning av de biologiske forurensninger er f.eks. beskrevet i tysk fremleg-ningsskrift 2 356 128, hvor det biologiske behandlingstrinn omfatter en sirkulasjonskrets bestående av pumpe, trykktank, ejektor og- ekspans jonstank,. hvorigjennom luft i finfordelt form tilføres væsken gjennom ejektoren, og hvor væskens oksygenopptagningsevne økes ved overtrykk som væsken forbigående er utsatt for.

En hensikt med denne oppfinnelse er ytterligere å forbedre effektiviteten for fremgangsmåten hhv. anlegget som hovedsakelig arbeider etter nevnte prinsipp. Et særskilt formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe-en fremgangsmåte hhv. et anlegg som ved sin evne til å behandle store mengder av biologiske forurensninger er egnet til å brukes ved forskjellige industrielle anven-delser, såsom ulike typer av næringsmiddelindustrier, cellulose-industri osv.

Denne hensikt oppfylles ifølge foreliggende oppfinnelse ved å rense avløpsvann, som fortrinnsvis etter pass.ering av et forbehandlingstrinn tvinges til å passere et biologisk og et kjemisk behandlingstrinn, hvorved avløpsvannet under det biologiske behandlingstrinn pumpes rundt i en krets som inneholder organer, f.eks. • pumpe, trykktank, ejektor og ekspansjonstank for tilførsel av finfordelt luft eller oksygen til avløpsvannet, og at med luft eller oksygen overmettet vann kan tas ut av sirkulasjonspumpekretsen for biologisk slamutskillelse, og det karakteristiske ved fremgangsmåten er at avløpsvannet i sirkulasjonspumpekretsen bringes til å passere et biologisk lag under trykk.

Ved anvendelse av et biologisk lag under trykk oppnås en biologisk nedbrytningsaktivitet som er vesentlig raskere enn hva som kan oppnås ved atmosfæretrykk. Det skjer også en mer langt-gående biologisk nedbrytning enn ved konvensjonelle metoder. For-urensningene vil således nedbrytes i det minste delvis til flyk-tige komponenter. Derved avtar også slammengden.

De nevnte fordeler kan sees ved at det til væsken tilførte oksygen vil utnyttes til ca. 50 til 70% sammenlignet med 12 til'16% som er det vanlige ved konvensjonelle fremgangsmåter og anlegg som arbeider med et aerert biologisk utskillingstrinn for aktivt slam ved atmosfæretrykk.

Altfor høyt trykk i det biologiske lag har i praksis vist seg mindre hensiktsmessig, da bakteriekulturens tilveksttakt avtar. Optimale verdier for trykket ligger ifølge utførte forsøk ved 3-5 ato når det totale utbytte som utgjør resultatet av væskens evne under trykk til å kunne oppta mer oksygen samt bakterie-nes under trykk avtagende aktivitet, når sitt optimum.

Foruten trykket har oppholdstiden i det biologiske lag be-tydning for sluttresultatet. Foretrukket oppholdstid i det. biologiske trinn avhenger av typen av forurensning og varierer fra' 20 til 240 min. Den høyeste verdi gjelder for behandling av vanskelig nedbrytbare forurensninger, såsom avløp fra grønnsak-og celluloseindustrien. Oppholdstiden er også avhengig av om slammet fra det biologiske trinn tilbakeføres til forbehandlings-tri-nnet eller tas ut av systemet for gjenvinning.

En ytterligere forutsetning for at god effektivitet skal oppnås, er at et hensiktsmessig biologisk lag anordnes i trykktan-.ken. Forsøk har vist at en passende aktivitet oppnås ved anvendelse av fyllelegemer av plastmateriale som gir en overflate på 2 3

ca. 12 0 m /m tankvolum.

Oppfinnelsen angår også et anlegg til utførelse av den oven for nevnte fremgangsmåte. Et sådant anlegg er angitt i de medføl-gende- patentkråv. Anlegget omfatter forbehandlingstrinn, biologisk behandlingstrinn og kjemisk behandlingstrinn. Forbehandlingstrinnet inneholder fortrinnsvis under utnyttelse av kjent teknikk grovrister for faste forurensninger og organer for forluf-ting med utnyttelse av overskuddsluft fra det biologiske behandlingstrinn for å hindre oppbygning av anaerobe tilstander.

Når anlegget arbeider, tilføres en strøm av ønsket størrel-sesorden og styrt på en nedenfor nærmere beskrevet måte, en sirku-las jonspumpekrets bestående av bl.a. sirkulasjonspumpe, trykktank og inneholdende et biologisk lag, en ejektor for luft eller oksy-gentilførsel og en ekspansjonstank. Med luft eller oksygen overmettet vann tas ut av pumpekretsen. og ledes til et biologisk slam-utskillelsestrinn bestående av en bioflottasjonstank. Gjennom den kraftige oksygentilsetning i vannet og frigjøring av mikroluftbobler når væsketrykket synker ved overgang fra pumpekretsens trykktank til flottasjonstankens atmosfæretrykk, oppnås at biologisk slam fanges opp av de nevnte luftbobler og føres til overflaten uten medvirkning av koagulerings- eller flokkuleringskjemikalier.

Allerede i dette biologiske behandlingstrinn kan det på vesentlig kortere tid enn ved tidligere kjent teknikk oppnås én re-duksjon av det biologiske oksygenbehov på omtrent 90%.

Slam som føres bort fra flottasjonstankens overflate og

som således ikke er blitt tilført noen kjemikalier, kan gjennom noen av de dertil hensiktsmessige prosesser i næringsmiddelindus-trien gjenvinnes som foringsmiddel, til fettutvinning eller andre formål.

Alternativt føres slammet tilbake til forbehandlingstrinnet for ytterligere nedbrytning og for å påbegynne en nedbrytning av den biologiske substans i forbehandlingstrinnet ifølge den kjente såkalte aktive slammetode.

Renset vann fra det biologiske slamutskillingstrinn ledes siden til ytterligere en pumpekrets med pumpe, trykktank og ejektor, slik at vannet på ny skal overmettes med løs luft. Etter tilsetning av flokkuleringsmiddel av kjent type, såsom aluminium-sulfat eller jernklorid, ledes vannet til den kjemiske flottasjonstank, hvor resterende forurensninger som flokkulert eller koagu-lert ved tilsetning av kjemikalier og ved hjelp av de under trykksenkningen frigjorte mikroluftbobler stiger opp til overflaten som slam som deretter på vanlig måte ved hjelp av en skrapeanord-ning fjernes fra overflaten.

Renset vann føres bort hensiktsmessig over et avløp som re-gulerer nivået til en resipient. Hvis det kreves desinfisering, kan denne fordelaktig utføres umiddelbart i flottasjonstankens klaringsdel like før utløpet.

Det foretrekkes at anlegget arbeider med konstant strøm for bibehold av kontrollerbare betingelser i prosessen. Ved et anlegg ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved at vann fra- den biologiske pumpekrets' trykkside under strupning ledes til slam-utskillingstanken. Strupningeri kan tilveiebringes ved en slange eller rørledning med tilstrekkelig diameter for å hindre tilstopping og nødvendig lengde for at den tilstrebte strømning skal oppnås ved det rådende trykkfall. Derved elimineres problemet med tilstoppelser som ellers er en vanlig forekommende.driftsforstyr-relsesårsak.

Ytterligere.særtrekk og fordeler som kan oppnås ved oppfinnelsen vil fremgå av nedenstående beskrivelse av en utførelse av samme.. Foruten til beskrivelsen henvises det til' den vedlagte tegning som skjematisk viser hoveddelene i et anlegg som arbeider

i samsvar med oppfinnelsen.

Et mellomstort anlegg for rensing av avløpsvann av indus-triell eller kommunal art og med høy biologisk forurensningsgehalt er bygget opp i det vesentlige som vist på tegningen. Innkommen-de forurenset vann samles i en innløpstank hvorfra en pumpe 2 med rensskjærende evne pumper vannet til en mekanisk grovseparering, f.eks. en siltrommel 3 av kjent konstruksjon. Vannet som er be-fridd for faste forurensninger, føres i et rør 4 til en utjevningstank 5. Samtidig tilsettes om nødvendig pH-justerende kjemikalier fra en doseringspumpe 6 og en lagringstank 7. Fraseparert grov-materiale oppsamles i en beholder 8.

Det biologiske behandlingstrinn med konstant behandlings-. kapasitet arbeider fra nevnte utjevningstank 5. En pumpe 9 til-fører gjennom en rørledning 10 til behandlingstrinnet en mengde forurenset vann som bestemmes av trinnets biologiske kapasitet, hvilket skal oppgis senere. Det biologiske trinn utgjøres av en pumpe 11 som bringer vannet under et overtrykk på 3-5 kp/cm 2 avhengig av anleggets størrelse, en eller flere trykktanker 12 som er koblet parallelt med hverandre. Trykktankene inneholder biologisk lag 13 med fyllelegemer som gir en overflate på ca. 120m 2 /m 3.

Vann fra trykktankene oppsamles i rørledningen 14 og føres gjennom en ejektor 15 . til en avluftningstank 16. I ejektoren irin-suges atmosfæreluft eller eventuelt ren oksygengass gjennom et

rør 17. Til avluftningstanken 16 er det også tilsluttet et rør 10 for tilførsel av nytt vann fra utjevningsbassenget. Overskuddsluft som frigjøres i avluftningstanken føres gjennom et rør 18 tilbake til utjevningsbassenget sammen med eventuelt biologisk slam som oppsamles i denne del av pumpekretsen.

En regulert strøm av vann som gjennnomsnittlig passerer minst 5 ganger sirkulasjonskretsen, avledes gjennom en rørledning 19 til en flottasjonstank 20. Nevnte rørledning 19 er dimensjo-nert slik at den under iakttagelse av nødvendig minimal diameter for å unngå tilstopping, ifølge vunnen erfaring minst 9 mm og hensiktsmessig lengde og under hensyn til trykkdifferansen mellom pumpekretsen og flottasjonstanken, forlater vedkommende strøm. Plutselige dimensjonsendringer og skarpe kanter unngås i strupe-ledningen for å hindre tiltetning og unngå for tidlig frigjøring av løs luft fra vannet. Flottasjonstanken 20 er bygget som en sy-linder med i øvre delen oppover konvergerende vegger. Mikroluftbobler som frigjøres fra vannet ved trykksenkning, stiger opp til overflaten i flottasjonstanken og fører derved med seg det biologiske slam. Slammet oppsamles på væskeflaten av et skrapespill 21. av vanlig type og kan tildels føres tilbake gjennom ledningen 23 til utjevningsbassenget 5 til fornyet behandling i pumpekretsen og ytterligere nedbrytning. En større eller mindre del av slammet kan også tas ut for gjenanvendelse fra prosesser hvor. slike tillempninger finnes, f.eks. tilvirkning av for fra nærings-middelavfall eller for konvensjonell slamhåndtering. Gjennom et klaringsrør 22 ledes vann fra flottasjonstanken over et nivåregu-lerende overløp 24 til en mellomlagringstank 25. Vannet er i dette trinn renset til 80 a 90% med hensyn til biologisk oksygenbehov og faste forurensninger.

En pumpe 26 tilfører gjennom rørledningen 27 vann fra mellomlagringstanken til det kjemiske rensetrinns pumpekrets og er sluttet til dettes'avluftningstank ,28. En pumpe 29 som bibringer vannet et overtrykk på 3-5 kp/cm 2, pumper vannet fra nevnte avluf tningstank 28 til en trykktank 30 og derfra gjennom en. rørled-ning 31 til en ejektor 32, som suger inn ytterluft gjennom en tilkobling 33. Pumpekapasiteten i denne sirkulasjonspumpekrets bringer vannet til å sirkulere gjennomsnittlig 2-3 ganger i kretsen. Overskuddsluften som er frigjort i avluftningstanken føres gjennom rørledningen 34 tilbake til mellomlagringstanken.

Vannet tas ut av trykktanken 30 gjennom en rørledning 35 utformet som en strømregulerende strupestrekning på den ovenfor beskrevne måte. På veien til det kjemiske behandlingstrinns flottasjonstank 36 finnes på nevnte, ledning 35 doseringssteder for polymertilsetning og flokkuleringsmiddel på kjent måte. På hvert sted finnes en blandingstank 37,38 for oppnåelse av nødvendig kontakttid før vannet innføres i flottasjonstanken. Den sistnevn-te tank 36 er utformet som beskrevet ovenfor og i denne tank ut-skilles de som følge av trykksenkningen frigjorte mikroluftbobler og som følge av virkningen fra flokkuleringsmidler og polymertil-setninger de resterende forurensninger opp til en rensningsgrad' på 94 a 99% med hensyn til biologisk oksygenbehov og suspenderende emner.

Slam som er oppsamlet i flottasjonstanken, ledes i en ledning 39 til en slamtank 40, hvorfra slammet når nødvendig ved hjelp av en separat pumpe 41 kan føres bort for videre deponering. Renset vann fjernes fra flottasjonstanken gjennom rørledningen 42 som fører til en resipient. Dreneringsanordninger med ledninger til systemets oppsamlingstanker er anordnet for å gjøre anleggets vedlikehold lettere.

Som eksempel på effektiviteten hos et anlegg ifølge beskrivelsen kan følgende verdier angis angående rensing av avløpsvan-net fra grønnsakindustrien:

Oppfinnelsen kan varieres på forskjellige måter innenfor patentkravenes- ramme. Avhengig av tillempningsområde, forønsket rensegrad osv. kan f.eks. trykket i det biologiske lag varieres og videre kan forholdet mellom renseeffekten av det biologiske og det kjemiske trinn forandres.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å rense avløpsvann som fortrinnsvis etter passering av et forbehandlingstrinn bringes til å passere et biologisk og et kjemisk behandlingstrinn, hvor avløpsvannet under det biologiske behandlingstrinn pumpes rundt i en krets som omfatter slike organer som f.eks. pumpe, trykktank, ejektor og ekspansjonstank, for tilførsel av finfordelt luft eller oksygen til av-løpsvannet, og hvor med luft eller oksygen overmettet vann tas ut fra sirkulasjonspumpekretsen for biologisk slamutskilling, karakterisert ved at avløpsvannet i sirkulasjonspumpekretsen bringes til å passere et biologisk lag under trykk.

2.. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det biologiske lag holdes under et trykk på 3-5 kp/cm 2.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at vannet sirkuleres gjennomsnittlig 5-10 ganger i sirkulasjonskretsen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at vannet under den biologiske slamutskilling bringes til å undergå en slik trykkreduksjon i forhold til trykket i det biologiske lag at flottasjon av biologisk slam skjer uten medvirkning av flokkuleringskjemikalier.

5. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at vannet bringes til å passere et av fyllelegemer bestående biologisk lag med en overflate på omtrent 2 3 120 m /m .

6. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at vannets oppholdstid i det biologiske trinn velges innenfor området 20-240 minutter.

7. Anlegg til utførelse av fremgangsmåten ifølge et eller flere av kravene 1-6, omfattende et forbehandlingstrinn, et biologisk behandlingstrinn og et kjemisk behandlingstrinn, hvor det biologiske behandlingstrinn omfatter en rundpumpekrets eller sir-kulas jonskre ts med slike organer som f.eks. pumpe (9), trykktank (12), ejektor (15) og ekspansjons- ,eller avluf tningstank (16) for tilførsel av fintfordelt luft eller oksygen til avløpsvannet, samt en ledning (19) for uttagning av med luft eller oksygen overmettet vann fra rundpumpekretsen og tilførsel av dette til en bioflottasjonstank (20) for biologisk slamutskilling, karak terisert ved at rundpumpekretsen omfatter i det minste en trykktank (12) som inneholder et biologisk lag (13).

8. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at det biologiske lag (13) står under et overtrykk på o 3-5 kp/cm 2.

9. Anlegg ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at det biologiske lag består av fyllelegemer med en flate på 2 3 omtrent 120 m /in..

10. Anlegg ifølge krav 7,8 eller 9, karakterisert ved at det omfatter organer for å vedlikeholde konstant strømning gjennom anlegget.

11.. Anlegg ifølge et eller flere av kravene 7-10, karakterisert ved at ledningen (19) mellom rundpumpekretsen og bioflottasjonstanken (20) består av en slange eller rørledning med tilstrekkelig diameter for å forhindre tiltetning og tilstrekkelig lengde for at det nødvendige trykkfall skal tilveiebringes.