NO771921L - Fremgangsm}te og apparat for behandling av v{sker, s{rlig kloakkvann - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og apparat for behandling av avfallsvæsker særlig kloakkvann.

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat for behandling av avfallsvæsker, såsom kloakk- og spillvann, innbefattende alle typer biologisk nedbrytbare husholdnings- og industriavfallsmaterialer, f.eks. husholdingsavfall, spillvann fra gårder, næringsmiddelfabrikker og annen industri som frem-bringer avfall.

De fremgangsmåter som benyttes ved behandling av kloakk- og spillvann består■vanligvis av en primær behandling ved hjelp av fysiske metoder såsom avsiling og sedimentering for å fjerne avsettbart, suspendert materiale, fulgt av en sekundær behandling ved hjelp av en aerobisk prosess for å fjerne findelte, emulgerte og oppløste organiske materialer. Foreliggende oppfinnelse angår den sekundære behandling av kloakk- og spillvann.

Væsken som føres- inn i det sekundære behandlingstrinn

i et kjent system inneholder organisk materiale i forholdsvis li-ten konsentrasjon. Væsken behandles ved hjelp av en aerobisk prosess hvor det organiske materiale bringes i nær kontakt med luft og tilstedeværende mikroorganismer. En del av det organiske materiale oksyderes til karbondioksyd og vann ved hjelp av mikroor-ganismene, hvorved energi frigjøres, mens en annen del blir omdan-net til celleformet materiale.

Den aerobisk biologiske prosess kan være en perkole-ringsfilterprosess eller en høyhastighet biofiltreringsprosess. Alternativt kan den omfatte innblåsing av luft i reservoarer inne-holdende eller gjennom hvilke kloakkvannet f øres, vanligvis betegnet som en aktivslam-prosess.

En annen aerobisk biologisk prosess omfatter sirkulering av kloakkvæsken i et system innbefattende et kammer for ne-dadstrømmende væske (benevnt "downcomer") og et kammer for oppad-strømmende væske (benevnt "riser") som kommuniserer med1 hverandre

. ved deres øvre og nedre ender, idet en oksygenholdig gass tilføres

kloakkvannet idet det strømmer gjennom ovennevnte "downcomer".

En slik prosess er beskrevet i britiske patentsøknader nr.

23 328/73 og 53 921/73 .

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for behandling av avfallsvæsker såsom kloakk- eller spillvann hvor væsken først sirkuleres gjennom en rørspiral (i det følgende betegnet kompresjonsspiralen) som dreier om en stort sett vertikal akse, idet trykket som virker på væsken øker kontinuerlig under væskens strømning fra spiralens indre til dens ytre ende, og deretter gjennom en rørspiral (i det følgende betegnet dekompresjonsspiralen) som dreier om en stort sett vertikal akse, idet trykket som virker på væsken avtar kontinuerlig under væskens strømning fra- spiralens ytre til dens indre ende, idet en oksygenholdig gass (som definert i det følgende) tilsettes væsken idet den strømmer gjennom kompresjonsspiralen.

Oppfinnelsen omfatter også et apparat for behandling av avfallsvæsker, såsom kloakk- eller spillvann, omfattende .en første rørspiral (betegnet kompresjonsspiralen) en andre rørspi-ral (betegnet dekompresjonsspiralen), idet de to rørspiraler kommuniserer med hverandre ved deres ytre ender og etter valg ved deres indre ender, organer for å dreie de to rørspiraler om den samme stort sett vertikale akse, organer for innføring av avfallsvæsken i kompresjonsspiralens indre ende og for sirkulering av væsken suksessivt gjennom kompresjonsspiralen og dekompresjonsspiralen, organer for tilføring av en oksygenholdig gass (som definert i det følgende) til væsken som sirkuleres i kompresjonsspiralen, eventuelt organer koplet til indre ende av dekompresjonsspiralen for å fjerne gass fra den sirkulerende væske og organer også koplet til den indre ende av dekompresjonsspiralen for resirkulering til kompresjonsspiralen av i det minste en del av slammet som medbringes av den sirkulerende væske. Eventuelt er apparatet også utstyrt med organer for å fjerne gass fra den behandlede væske.

Med uttrykket "oksygenholdig gass" menes oksygen éller enhver gassblanding, såsom luft, som inneholder, oksygen.

Rørene som danner kompresjons- og .dekompresjonsspira-lene kan ha hvilken som helst hensiktsmessig tverrsnittsform, f.eks. sirkelformet,' halvsirkelformet eller rektangulær. De kan være anordnet utenpå hverandre, dvs. at spiralene kan foreligge som separate konstruksjoner, eller de kan begge være anordnet i en enkelt konstruksjon. I sistnevnte tilfelle er konstruksjonen hensiktsmessig et sylinderformet eller på annen måte formet rør som er delt i to partier ved hjelp av en skillevegg. Alternativt kan én av rørspiralene være utformet som et rør inne i et større rør, i hvilket tilfelle det indre rør vil være kompresjonsrøret idet det ytre rom danner dekompresjonsrøret eller vice versa.

Ifølge oppfinnelsen blir kompresjons- og dekompresjonsspiralenes rotasjonsbevegelse om en vertikal akse hensiktsmessig frembragt ved hjelp av en passende motor. Eventuelt blir også avfallsvæsken pumpet inn i den indre ende av den roterende 'kompresjonsspiral. Mens væsken sirkulerer i den roterende kom-pres jonsspiral innføres en oksygenholdig gass ved atmosfæretrykk i væsken, og på grunn av sentrifugalkreftene som opptrer i den roterende spiral komprimeres væsken, hvilket bevirker en reduksjon av størrelsen av de oksygenholdige gassbobler, og enedelig, dersom omdreiningshastigheten er tilstrekkelig stor, oppløsning av gassen. Det oppnås således en effektiv overføring av oksygen inn i den sirkulerende væske og den aerobiske prosess forløper på en effektiv måte.

Når væsken kommer inn i den roterende dekompresjonsspiral vil boblene igjen oppstå og gradvis øke i størrelse og bidra til væskens sirkulasjon. Deretter kan væsken avgasses f.eks. ved hjelp av vakuum, og slam separeres for tilbakeføring,'sammen med væsken som skal behandles, til kompresjonsspiralen. Slammet separeres fordelaktig ved hjelp av en sentrifugalseparator montert på samme aksel som rørspiralene.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 viser skjematisk et vertikalsnitt gjennom et typisk apparat ifølge oppfinnelsen, Figur 2 viser også skjematisk et grunnriss av apparatet vist i figur 1, Figur 3 viser også skjematisk en variant av apparatet vist i figur 1 og figur 2, hvor væske kan sirkuleres direkte fra

dekompresjonsspiralen til kompresjonsspiralen, og

Figur 4 viser også skjematisk en ytterligere variant av apparatet vist i figur 1 og 2.

Som vist på tegningen er to spiralviklede rør, en kompresjonsspiral 2 og en dekompresjonsspiral 3 som kommuniserer med hverandre ved 11, montert på en felles hul drivaksel 1 for- synt med et konsentrisk indre rør. Akselen som løper i lågere 4 drives ved hjelp av en elektrisk motor (ikke'vist). Både den hule drivaksel og det konsentriske indre rør er avdelt ved en delevegg 17 for å danne adskilte kammere på motsatte sider av deleveggen.

Nedre ende av det konsentriske indre rør tjener til å føre den ubehandlede væske fra et innløp 5 inn i et forbindel-sesrør 18, som igjen fører væsken til indre ende av kompresjonsspiralen 2.

Gass kan etter behov innføres til 10 fra et innløp 7

for å frembringe sirkulasjon av væsken gjennom rørspiralene..

Den del av det konsentriske indre rør som ligger over deleveggen 17 tjener til å føre væske og gass, via et forbindel-sesrør 19 fra dekompresjonsspiraléns indre ende til et utløp 8.

Oksygenholdig gass innføres gjennom en innløpsled-ning 6, gjennom den hule aksel og gjennom et forbindelsesrør og inn i kompresjonsspiralen ved 9.

Organer (ikke vist) er anordnet utenfor apparatet for fraskilling av gassen og for resirkulering av en forutvalgt del av den behandlede væske til innløpet 5.

Apparatet vist på figur 3 er utstyrt med et ring-- formet kammer 12 som innbyrdes forbinder kompresjons- og dekom-pres j onsspiralenes indre ender hvorved en del av behandlet væske kan resirkuleres fra dekompresjonsspiralen til kompresjonsspiralen. Gassen strømmer ut sammen med den utstrømmende behandlede væske til fraskillingsbeholderen (ikke vist) utenfor apparatet hvor gassen adskilles fra væsken.

Figur 4'viser en ytterligere variant hvor den behand- . lede avfallsvæske utsettes-' for et undertrykk før den strømmer ut av apparatet. Kompresjons- og dekompresjonsspiralenes indre ender er forbundet med et ringformet kammer 13 for å bevirke resir-kuiasjon og gassfraskilling, idet kammeret avluft-es ved 20. Avfallsvæsken fra kammeret strømmer gjennom avgassingsspiraler 14 og 15. Ettersom trykket i ringkammeret vil være vesentlig atmos-færisk, 'vil det oppstå et undertrykk i spiralenes indre ender. Det øvre innvendige rør anvendes i dette tilfelle som en innret-ning for uttrekning av gass som frigjøres under det reduserte trykk og for-å tillate avfallsvæsken å strømme gjennom spiralene til utstrømningspunktet ved samletrauet 16.

Oppfinnelsen skal ytterligere belyses ved hjelp av

følgende, eksempler:

Eksempel 1

Beregninger viser at et pilot-anlegg med en kapasitet på ca. 2 m 3 vil kunne behandle 1 til 2 m 3/h kloakkvann.- Et slikt anlegg vil bestå av to rørspiraler med ca. 4,5 m utvendig diameter som hver inneholder ca. 140 m rør med 100 mm diameter, hvilke spiraler roterer med en hastighet på ca. 240 r/min. Med en hastighet på 1,5.m/s vil syklustiden være ca. 3 min. Trykket ved kompresjons- og dekompresjonsspiralenes ytre ender vil tilsvare en vannsøyle på ca. 150 m, men selvsagt kan dette justeres ved å regulere omdreiningshastigheten.

Eksempel 2

Det ble konstruert et apparat ifølge oppfinnelsen med en kapasitet på 700 ml, omfattende to rørspiraler bestående av to-talt 25 m rør med 6 mm innvendig diameter. Spiralene ble rotert med en hastighet på 1200 r/min. Trykket ved kompresjons- og de-kompres jonsspiralenes ytre ender var ekvivalent med en vannsøyle på 32 m. Kompresjonsspiralen ble tilført en oppløsning av glykose med en BOF på 500 mg/l med en hastighet på 175 ml/h. Luft ble tilført apparatet i forutbestemt mengde pr. tidsenhet og 85 % av den oppløselige BOF ble fjernet fra den innførte væske.

Ved reduksjon av omdreiningshastigheten til 600 r/min. ble trykkekvivalenten redusert til 3,3 m vannsøyle og BOF-fjer-ningseffektiviteten redusert til 50 % ..

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for behandling av avfallsvæske, såsom kloakk- eller spillvann, karakterisert ved at væsken først sirkuleres gjennom en rø rspiral, kompresjonsspiralen, som dreier om en stort sett vertikal akse, idet trykket som virker på væskenø ker kontinuerlig under væskens strømning fra spiralens indre ende til dens ytre ende, og deretter gjennom en rør-spiral, dekompresjonsspiralen, som roterer om en stort sett vertikal akse, idet trykket som virker på væsken avtar kontinuerlig under væskens strø mning fra spiralens ytre til dens indre ende, idet en oksygenholdig gass tilføres væsken under dens strømning gjennom kompresjonsspiralen.

2. Apparat for behandling av avfallsvæsker, såsom kloakk-eller spillvann, karakterisert ved en første rørspi- ' ral, kompresjonsspiralen (2), en andre rø rspiral, dekompresjonsspiralen (3), hvilke to spiraler kommuniserer med hverandre ved sine ytre ender (11), organer for å dreie de to spiraler om samme stort sett vertikale akse, organer for å innføre avfallsvæsken 1 den indre ende av kompresjonsspiralen og for å sirkulere væsken suksessivt gjennom kompresjonsspiralen og dekompresjonsspiralen, organer for å tilfø re oksygenholdig gass til væsken som sirkulerer, i. kompresjonsspiralen og organer forbundet med indre ende av dekompresjonsspiralen for resirkulering til kompresjonsspiralen av i det minste en del av slammet som medbringes av den sirkulerende væske.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at kompresjonsspiralen og dekompresjonsspiralen kommuniserer med hverandre ved deres indre ender.

4. Apparat som angitt i krav 2 eller 3,. karakterisert ved organer forbundet med indre ende av dekom-pres j onsspiralen for å fjerne gass fra den sirkulerende væske.

5.. Apparat som angitt i krav 2 til 4, karakterisert ved organer for å fjerne gass fra den behandlede væske.

6. Apparat som angitt i krav 2 til 5, karakterisert ved organer for å pumpe avfallsvæske inn i indre ende av kompresjonsspiralen.

7. Apparat som angitt i krav 5, - karakterisert ved organer for å fjerne gass fra den behandlede væske, omfattende en vakuuminnretning.

8. Apparat som angitt i krav 2 til 7, karakterisert ved en sentrifugalseparator forbundet med indre ende av dekompresjonsspiralen for å separere slam for tilbakefø-ring til kompresjonsspiralen.