NO851688L

NO851688L - DEVICE FOR WASTE WATER PREPARATION

Info

Publication number: NO851688L
Application number: NO851688A
Authority: NO
Inventors: Kornel Jahn; Friedrich Thiele
Original assignee: Voest Alpine Ag
Priority date: 1984-04-27
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1985-10-28
Also published as: EP0162831A1; ATA141084A; HUT41330A; DK189585D0; AT380225B; DD237500A5; DK189585A

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning til opparbeidelse av avfallsvann ved aktivert-slamprosessen, spesielt til nitrifisering og denitrifisering ved den biologiske renselse av avfallsvann, med en tårnformig beholder og en i beholderen anordnet rørformig kappe som er anordnet i det vesentlige parallellt til den geometriske høydekurve til beholderen, hvis kappeoverflate forløper i avstand fra beholderens indre vegg. The invention relates to a device for processing waste water in the activated sludge process, in particular for nitrification and denitrification in the biological purification of waste water, with a tower-shaped container and a tubular casing arranged in the container which is arranged essentially parallel to the geometric height curve of the container, whose sheath surface extends at a distance from the inner wall of the container.

For den biologiske renselse av avfallsvann etter aktivert-slamprosessen er det foreslått å omsette biomassen i store aktivert-slamkar. For den ønskede biologiske omsetning var det nødvendig å ventilere biomassen intensivt i et første prosesstrinn for å oppnå omsetning av nitrogen-hydrogenfor-bindelser med oksygen til nitrogen-oksygenforbindelser og en organisk grunnsubstans. De ved denne omsetning dannede nitrater, henholdsvis nitrogen-oksyder ble deretter under-kastet en anerob etterbehandling i et adskilt kar med stort volum, for å oppnå endenitrifisering og derved unngå en overgjødsling av vassdragene. Ufordelaktig ved denne kjen- For the biological purification of waste water after the activated sludge process, it is proposed to process the biomass in large activated sludge vessels. For the desired biological conversion, it was necessary to ventilate the biomass intensively in a first process step in order to achieve the conversion of nitrogen-hydrogen compounds with oxygen into nitrogen-oxygen compounds and an organic basic substance. The nitrates and nitrogen oxides formed by this reaction were then subjected to an anaerobic after-treatment in a separate vessel with a large volume, in order to achieve final nitrification and thereby avoid over-fertilization of the waterways. Disadvantageous by this characteristic

te fremgangsmåte er det store plassbehov for aktiv-slamka-ret og den kjennsgjerning at slammet viser en tydelig ten-dens til svelling i denitrifiseringskaret. method is the large space requirement for the activated sludge vessel and the fact that the sludge shows a clear tendency to swell in the denitrification vessel.

Videre er det blitt foreslått å gjennomføre aktiv-slamprosessen i tårn, for å minke flatebehovet til de nødvendige anordninger. I slike tårn kan kun en av de to nødvendige prosesstrinn gjennomføres, og etter en nitrifisering for-blir ulempene med hensyn til den etterfølgende denitrifisering uforandret. Furthermore, it has been proposed to carry out the activated sludge process in towers, in order to reduce the surface area required for the necessary devices. In such towers, only one of the two necessary process steps can be carried out, and after a nitrification, the disadvantages with respect to the subsequent denitrification remain unchanged.

En slik anordning kan eksempelvis ses i AT-PS 323 083.Such a device can be seen, for example, in AT-PS 323 083.

Ved denne kjente utforming er det i det indre av behold-With this known design, in the interior of the

eren anordnet en kappe, hvis kappeflate forløper i en avstand av den indre vegg til beholderen. Ved foregitt strømningsretning kan dog ved denne kjente anordning det indre rom og det ytre rom kun gjennomstrømmes en gang, is provided with a cover, the cover surface of which extends at a distance from the inner wall of the container. With a predetermined flow direction, however, with this known device, the inner space and the outer space can only be flowed through once,

hvor igjennom en effisient nitrifisering og denitrifi-where through an efficient nitrification and denitrification

sering ikke er gjennomførbar.sering is not feasible.

Oppfinnelsen har til hensikt å frembringe en anordning av den innledningsvis nevnte art ved hvilke en fullstendig omsetning særlig en effisient nitrifisering og denitrifisering kan gjennomføres ved overordentlig lavt flatebehov og lav pumpekapasitet. Særlig har oppfinnelsen til hensikt å senke de nødvendige energikostnader og å by en enkel styringsmulighet for oksygeninnførselen i det første prosesstrinn. For å løse denne oppgaven er anordningen i henhold til oppfinnelsen i det vesentlige kjennetegnet ved at høyden av den tårnformige beholder er større enn hver av de to mål i planet til grunnflaten, at kappen er dannet åpen til begge frontsider, hvorved den øvre åpne frontflate er anordnet under fyllhøyden til beholdere og den nedre åpne frontflate er anordnet i en avstand fra bunnen til beholderen, og at en ledning for tilfør-sel av biomasse og vann munner i det nedre området av beholderen og en anordning til ventilasjon av beholderen finnes i det nedre område til fordeling av den ventilerte biomasse og vannet i rommet, spesielt et ringrom, som dannes mellom beholderen og kappen, eller i rommet omgitt av kappen så som et vannavløp som munner i henholdsvis det andre av de to rom. Ved kappen som er anordnet innenfor beholderen skapes to adskilte rom i hvilke det kan oksyderes og reduseres periodisk. Ved omveltning av avfallsvannet som skal behandles i et kretsløp over hele høyden til beholderen oppnås en bedre oksygenutnyttelse, da oksygendifferansen er større ved omveltningen. Den oksygenfyllte biomassen som først føres inn ved ventilasjonsanordningen pumpes herved gjennom et av de to rom nedenfra oppover og når deretter ovenfor den øvre kant henholdsvis den øvre frie frontflate til kappen inn i kretsløptrekket til den seg nedover bevegende væske-søyle. Det innførte oksygen ved oppover bevegingen gjennom ventilasjonsanordningen er til dette tidspunkt forbrukt henholdsvis perler gjennom væskeflaten fra hvilket den kan føres bort. Ved væskens nedover beveg-else tilføres intet nytt oksygen og derved kan den anaerobe denitrifikasjonsprosess finne sted. På det sted der en bevegelsesomveltning fra den først oppover ret tede strømning finner sted, dannes en sone som har et lavt oksygeninnhold i området til den nedover rettede strømmen og ved at det behandlede vann henholdvis det aktiverte slam tatt fra denne oksygenfattige sone kan en lavere ten-dens til flyteslamdannelse i etterklareringskaret obser-veres. Den enkle styringsmuligheten for surstoffinnførsel lar seg virkeliggjøre ved at nitratinnholdet måles i nærheten av væskeoverflaten i beholderen, og surstoffinnfør-selen reguleres i avhengighet av det målte nitratinnhold. The purpose of the invention is to produce a device of the nature mentioned at the outset, by which a complete conversion, in particular an efficient nitrification and denitrification, can be carried out with extremely low surface area requirements and low pump capacity. In particular, the invention aims to lower the necessary energy costs and to offer a simple control option for the introduction of oxygen in the first process step. To solve this task, the device according to the invention is essentially characterized by the fact that the height of the tower-shaped container is greater than each of the two dimensions in the plane of the base surface, that the cover is formed open to both front sides, whereby the upper open front surface is arranged below the filling height of containers and the lower open front surface is arranged at a distance from the bottom of the container, and that a line for the supply of biomass and water opens in the lower area of the container and a device for ventilation of the container is found in the lower area for distribution of the ventilated biomass and the water in the room, in particular an annular space, which is formed between the container and the casing, or in the space surrounded by the casing such as a water drain which opens into the second of the two chambers respectively. With the jacket arranged inside the container, two separate spaces are created in which it can be oxidized and reduced periodically. By inverting the waste water to be treated in a circuit over the entire height of the container, better oxygen utilization is achieved, as the oxygen difference is greater during the inversion. The oxygen-filled biomass that is first brought in by the ventilation device is thereby pumped through one of the two rooms from below upwards and then reaches above the upper edge or the upper free front surface of the mantle into the circulation draft of the downward moving liquid column. The introduced oxygen during the upward movement through the ventilation device has up to this point been consumed or beads through the liquid surface from which it can be carried away. During the downward movement of the liquid, no new oxygen is supplied and thereby the anaerobic denitrification process can take place. In the place where a reversal of movement from the first upwardly directed flow takes place, a zone is formed that has a low oxygen content in the area of the downwardly directed flow and by the treated water, respectively the activated sludge taken from this oxygen-poor zone, a lower - tendency to sludge formation in the post-clarification tank is observed. The simple control option for oxygen introduction can be realized by measuring the nitrate content near the liquid surface in the container, and the oxygen introduction is regulated depending on the measured nitrate content.

I området til den nedoverrettede strøm følger den anaerobe omsetning, hvorved nitrat omsettes til nitrogen og i for-bindelser med karbonbærere omsettes oksygenet til CO2. In the area of the downward current, anaerobic metabolism follows, whereby nitrate is converted to nitrogen and, in compounds with carbon carriers, the oxygen is converted to CO2.

For å oppnå den ønskede omveltningsbevegelse av biomassen og vannet er anordningen til fordeling av den ventilerte biomasse og vann dannet på en spesiell fordelaktig måte som ventilerer, særlig som blandestråleventilerer, hvis dyser er forbundet med en lufttilførselsledning og i det vesentlige er rettet radialt utover. Slike, i det vesentlige radialt utoverrettede dyser retter væskestrømmen mot veggen til beholderen og det oppstår en oppoverrettet strømningskomponent. For å sikre at denitrifiseringen finner sted vidtgående fullstendig, er fortrinnsvis den i den henholdsvis andre av de to rommene munnende avløps-ledning anordnet i nærheten av den nedre ende av dette rom. In order to achieve the desired overturning movement of the biomass and the water, the device for distributing the ventilated biomass and water is formed in a particularly advantageous way as a ventilator, in particular as a mixed jet ventilator, whose nozzles are connected to an air supply line and are essentially directed radially outwards. Such, essentially radially outwardly directed nozzles direct the liquid flow towards the wall of the container and an upwardly directed flow component occurs. In order to ensure that the denitrification takes place largely completely, the drain line opening into the respective second of the two rooms is preferably arranged near the lower end of this room.

Med spesielt enkle ventilasjonsanordninger kan uttrekking finne sted når dysenes stråleakse for den ventilerte biomasse og vannet er rettet mot det ytre ringrom. Ved en slik utforming er vannavløpene festet til det indre kapperom og går igjennom det ytre ringrom. With particularly simple ventilation devices, extraction can take place when the jet axis of the nozzles for the ventilated biomass and water is directed towards the outer annulus. With such a design, the water drains are attached to the inner casing space and pass through the outer ring space.

Etter utførsel av avfallsvann som har gjennomgått den anaerobe omsetning, kan biomassen gjennvinnes og i det minste delvis føres tilbake i kretsløpet. For dette er anordningen fortrinnsvis dannet slik at vannutløpet er forbundet med et klareanlegg, særlig et klarebasseng, en de-kanterer eller en "Emscher"-brønn. After the export of waste water that has undergone anaerobic turnover, the biomass can be recovered and at least partially fed back into the cycle. For this, the device is preferably formed so that the water outlet is connected to a clarification system, in particular a clarification basin, a decanter or an "Emscher" well.

Ved en slik utforming kan på en spesiell enkel måte i det minste en del av den fra klareanordningen kommende slam føres tilbake som tilbakeløpsslam til den førkoblede beholder til ventilasjonsanordningen, og blandes med avfallsvann som skal renses. With such a design, in a particularly simple way, at least part of the sludge coming from the clarification device can be fed back as return sludge to the container pre-connected to the ventilation device, and mixed with waste water to be cleaned.

Anordningen er på en enkel måte dannet slik at fordeleranordningen for biomassen og avfallsvannet har drivstråle-dyser eller blandingsdyser for en parallellt til beholderveggen utover løpende strømning, og at strømningsret-ningen i henholdsvis det andre kappeavdelte rom løper i motsatt retning til den første strømningsretning. The device is formed in a simple way so that the distribution device for the biomass and the waste water has drive jet nozzles or mixing nozzles for a flow running parallel to the container wall outwards, and that the direction of flow in the second compartment separated by a jacket respectively runs in the opposite direction to the first direction of flow.

For å forhindre en avlagring av biomasse på veggene, henholdsvis for å fjerne slike avlagringer, er det på en fordelaktig måte anordnet renselsesdyser for nedspyling av slam fra veggene til beholderen, og/eller til kappen. In order to prevent a deposit of biomass on the walls, or to remove such deposits, cleaning nozzles are advantageously arranged for flushing sludge from the walls to the container and/or to the jacket.

En eventuelt i nærheten av væskeoverflaten i beholderen oppkommende slam kan oppløses ved sprutedyser som er rettet mot vannspeilet i midten av beholderen. Any sludge arising near the surface of the liquid in the container can be dissolved by spray nozzles which are aimed at the water surface in the middle of the container.

En eventuelt dannet overskuddsslam som ikke føres tilbake ved den nye renselse av avfallsvann kan på en enkel måte forbrennes eller videreforvendes som proteinsubstrat. En effektivitetskontroll av renselsen av avfallsvannet kan på en spesielt enkel og rask måte oppnås ved det kjemiske oksygenbehov som kan bestemmes ved titrasjon og i avhengighet av et for høyt kjemisk oksygenbehov kan omveltningen i beholderen fortsettes over et større eller kortere tids-rom, eller en tilbakeføring av vann som skal renses til ventilasjon kan gjennomføres. På grunn av den sykliske oksydative og reduktive behandling av avfallsvannet oppnås en betraktelig høyere effisiens ved renselsen sammen-lignet med fremgangsmåter ved hvilke i tilslutning til en aerob omsetningsprosess kun en anaerob omsetningsprosess gjennomføres. Den sykliske gjentagelse kan herved oppnås uten ytterligere energitilførsel ved oppretthold-else av kretsløpsstrømmen i beholderen. Samlet gir anordningen i henhold til oppfinnelsen også en spesielt prisgunstig og konstruksjonsteknisk enkel realiserbar anordning. Det gjennom ventilasjonsanordningene innførte oksygen blir herved i løpet av de aerobløpende prosesser opptil 70% forbrukt, hvorved det oppstår CO2og ca. 25% går inn i tørrsubstansen. Kun ca. 5% forbrukes for ni-trif iseringen , dvs. omsetningen av nitrogen-hydrogenfor-bindelser til nitrogen-oksygenforbindelser, særlig nitrater. Any excess sludge formed that is not returned during the new treatment of waste water can be incinerated in a simple way or further used as a protein substrate. An efficiency control of the purification of the waste water can be achieved in a particularly simple and fast way by the chemical oxygen demand which can be determined by titration and depending on a too high chemical oxygen demand, the upheaval in the container can be continued over a longer or shorter period of time, or a return of water to be purified until ventilation can be carried out. Due to the cyclic oxidative and reductive treatment of the waste water, a considerably higher efficiency is achieved in the purification compared to methods in which, in addition to an aerobic turnover process, only an anaerobic turnover process is carried out. The cyclic repetition can thereby be achieved without additional energy input by maintaining the circuit current in the container. Overall, the device according to the invention also provides a particularly cost-effective and constructionally simple device that can be realized. During the aerobic processes, up to 70% of the oxygen introduced through the ventilation devices is consumed, whereby CO2 and approx. 25% goes into the dry matter. Only approx. 5% is consumed for nitrification, i.e. the conversion of nitrogen-hydrogen compounds into nitrogen-oxygen compounds, especially nitrates.

Oppfinnelsen skal i det etterfølgende forklares nærmere ved hjelp av utføringseksemplene som er vist på tegningen. In what follows, the invention will be explained in more detail with the help of the design examples shown in the drawing.

På denne viser figur 1 et skjematisk sideblikk og figur 2 et snitt langs linjen II-II på figur 1. On this, figure 1 shows a schematic side view and figure 2 a section along the line II-II in figure 1.

På figur 1 til tegningen er en i det vesentlige sylind-risk beholder betegnet med 1 som nær sin bunn 2 over en pumpe 3 tilføres avfallsvann og biomasse. Over en kom-pressor henholdsvis en ventilator 4 føres pressluft inn og tilført til en blandestråle ventilasjonsanordning 5. Det ventilerte materiale som kommer ut fra blandestråle-dysen 6 settes herved gjennom dysen nedover relativt til radialflaten eller i spiss vinkel oppover, hvorved det oppstår en bevegelsesretning for den ventilerte biomasse i retning av pilen 7 oppover. Biomassen transpor-teres nå oppover langs den indre vegg til beholderen som er betegnet med 8. I avstand fra den indre vegg til den sylindriske beholder 1 er det anordnet et rør 10 koaksialt til aksen 9, hvis øvre frontflate 11 ligger under væskeoverflaten 12. Likeledes ligger den nedre åpne frontflate 13 ovenfor ventilasjonsanordningen. Så snart det ventilerte materiale henholdsvis biomassen når overkanten til røret 10, perler det eventuelt ikke for-brukte oksygen ut og materialet kommer inn i suget nedover i retning av pilen 14. Innenfor den rørformige del henholdsvis innenfor kappen 10 skjer ingen videre oksygen-tilførsel slik at den anaerobe prosess her kan finne sted. I nærheten av underkanten henholdsvis den nedre frontflate 14 av den rørformige del med kappeoverflaten 10 føres nå det denitrifiserte avfallsvann over en ledning 16 som går gjennom ringrommet 15 og over en pumpe 17 og en ledning 18 når vannet i en klareanordning 19. Det i denne klareanordning oppsamlede slam samles i nærheten av underkanten til klareanordningen og tappes av. En del av dette slammet 20 når over en tilbakeføringsledning 21 og en pumpe 22 til beholderen 1, og anvendes for en ny gjennomfør-ing av aktiv-slam renselsesprosessen. Det over ledningen 18 tappede rene vann tappes etter sedimentasjonen over et overløp 2 3 og kan over en ledning 2 4 føres til kloakksy-stemet (Vorf luter) . In Figure 1 of the drawing, there is an essentially cylindrical container denoted by 1 which near its bottom 2 via a pump 3 is supplied with waste water and biomass. Compressed air is introduced via a compressor or a ventilator 4 and supplied to a mixing jet ventilation device 5. The ventilated material coming out of the mixing jet nozzle 6 is thereby placed through the nozzle downwards relative to the radial surface or at an acute angle upwards, whereby a direction of movement occurs for the ventilated biomass in the direction of arrow 7 upwards. The biomass is now transported upwards along the inner wall of the container denoted by 8. At a distance from the inner wall of the cylindrical container 1, a tube 10 is arranged coaxially to the axis 9, whose upper front surface 11 lies below the liquid surface 12. Likewise lies the lower open front surface 13 above the ventilation device. As soon as the ventilated material or the biomass reaches the upper edge of the pipe 10, any unused oxygen bubbles out and the material enters the suction downwards in the direction of the arrow 14. Within the tubular part or inside the jacket 10, no further oxygen supply takes place as that the anaerobic process can take place here. In the vicinity of the lower edge or the lower front surface 14 of the tubular part with the casing surface 10, the denitrified waste water is now led over a line 16 which passes through the annulus 15 and over a pump 17 and a line 18 to the water in a clarification device 19. That in this clarification device Collected sludge is collected near the lower edge of the clarifier and drained. Part of this sludge 20 reaches via a return line 21 and a pump 22 to the container 1, and is used for a new implementation of the activated sludge cleaning process. The clean water drained via line 18 is drained after sedimentation via an overflow 2 3 and can be led via a line 2 4 to the sewer system (Vorf luter).

Som fremgår av fig. 2 er blandestråledysene sett ovenfra orientert i en spiss vinkel til tangenten til beholderveggen. Bevegelsesretningen til den ventilerte biomassen følger herved fortrinnsvis retningen til pilen 25 i figur 1 og 2 og følger i det vesentlige en skruelinjeform hvor-igjennom en god gjennomblanding og forbedring finner sted i den aerobe fase. As can be seen from fig. 2, the mixing jet nozzles, seen from above, are oriented at an acute angle to the tangent to the container wall. The direction of movement of the ventilated biomass thereby preferably follows the direction of the arrow 25 in Figures 1 and 2 and essentially follows a helical shape through which good thorough mixing and improvement takes place in the aerobic phase.

Den ikke tilbakeførte del av slammet føres ut som overskuddsslam over en ledning 26 og kan tilføres til en annen vanlig anvendelse. The part of the sludge that is not returned is led out as surplus sludge via a line 26 and can be fed to another common use.

Claims

1. Device for the treatment of waste water after the activated sludge process, in particular for nitrification and denitrification in the biological treatment of waste water with a tower-shaped container and an arranged in the container essentially parallel to the geometric height line, in particular a tubular casing, whose casing surface runs in a distance from the inner wall to the container, characterized in that the height of the tower-shaped container is greater than each of the two dimensions in the plane of the standing surface, that the cover (10) is formed open to both front sides whereby the upper open front surface (11) is arranged below the filling height (12) of the container (1) and the lower open front surface (13) is arranged at a distance from the bottom of the container ( 1), and that a line for the supply of biomass and water opens in the lower area of the container (1) and a device for ventilation of the container is arranged in the lower part of the container to distribute the ventilated biomass and water in the space that is formed between the container and the jacket, the annular space (15) or the space surrounded by the jacket, such as a water drain (16) which opens into the second of the two rooms respectively.

2. Device according to claim 1, characterized in that the device for distributing the ventilated biomass and the water is designed as a ventilator, in particular as a mixing jet ventilator (5) whose nozzles (6) are connected to an air supply line and are directed in the significantly radially, especially in the direction of extent outwards (arrow 25).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized by the water drains (16) which open into the second of the two rooms are connected near the lower end of this room.

4. Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the jet axes of the nozzle (6) for the ventilated biomass and the water are directed towards the outer annular space (15) and that the water drain (16) is connected to the inner casing space and passes through the outer annulus (15).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distribution device for the biomass and the waste water has drift nozzles or mixing nozzles (6) for an upward flow parallel to the wall (8) of the container (1) (arrow 7) and that the flow direction - the flow in the second space separated by the cover (10) runs in the opposite direction (arrow 14) to the first direction of flow (arrow 7).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that there are cleaning nozzles for flushing sludge from the walls (8) of the container (1) and/or the jacket (10).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spray nozzles are directed against the water surface (12) in the middle of the container for dissolution of floating lamb.