SE428125B

SE428125B - Sett for rotning av slam

Info

Publication number: SE428125B
Application number: SE7801404A
Authority: SE
Inventors: M S Gould; L C Matsch
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1983-06-06
Also published as: CH627719A5; JPS5756400B2; AU4028578A; MX150615A; AR214769A1; DE2805054A1; PH15694A; NL7801399A; FR2379485A1; SE7801404L; DE2805054B2; SG21583G; HK37683A; NL190236B; NL190236C; BR7800726A; AU517067B2; NO151358C; JPS5399653A; GB1597395A

Description

f 7801404-0 Då den totala volymen avloppsvatten, som erfordrar behandling, ökar, isynnerhet under trycket av allt strängare föroreningskontrollag- stiftning, ökar sålunda även kvantiteten avfallsslam, som bildas vid de ovannämnda avloppsvattenbehandlingsprocesserna. Det är sålunda höggradigt önskvärt att behandla detta avfallsslam på ett sådant sätt, att det lätt och ekonomiskt kan omhändertas utan skapande av ytter- ligare förorening av miljön. Även om stora ansträngningar har ned- lagts för utveckling av förbättringar i slambehandlingsteknologin, samt även i förbättring av existerande slambehandlingsprocesser, fö- religger fortfarande ett stort behov av bättre och mera effektiva slambehandlingssystem.

Det grundläggande ändamålet hos samtliga slambehandlingsprocesser är att ekonomiskt och effektivt reducera och stabilisera fasta sub- stanser i slammet. Dessutom bör slambehandlingssystemet lämpligen även ge en slutprodukt, som är helt lämplig för slutligt bortskaf- fande utan ytterligare fysikalisk eller kemisk behandling. I konven- tionell praktik utföres vanligen slambortskaffande antingen genom dumpning i havet, förbränning eller spridning på land. I många fall utnyttjas utspridning på land och detta är synnerligen attraktivt på grund av de ringa långsiktiga miljöeffekterna. I själva verket kan utspridning på land av slam vara höggradigt fördelaktigt ifråga om befrämjande av rekonditionering'av jorden. Emellertid erfordrar användning av utspridníng på land som en slutlig slambortskaffnings- metod en väl pastöriserad slutprodukt, så att koncentrationen av pa- togena organismer i slammet är tillräckligt låg för att undvika po- tentiella hälsorisker i användningen av slammet.

Traditionellt har tre olika processer utnyttjats för behandling av avfallsslam, nämligen oxidationsdammar, anaerob rötning och aerob rötning.

Oxidationsdammar utnyttjas vanligen i form av jämförelsevis grunda utgrävda bassänger i jorden, vilka sträcker sig över ett landområde och kvarhåller avloppsvattnet före dess slutliga bortskaffande. Så- dana dammar medger biologisk oxidation av organiskt material genom naturlig eller artificíellt accelererad överföring av syre till vatt- net från den omgivande luften. Under bio-oxidationsprocessen ned- brytes de fasta substanserna i avloppsvattnet biologiskt i viss ut- 'sträckning och sedimenterar slutligen till botten på dammen, där de 7801404-o kan bli anaeroba och ytterligare stabiliseras. Dammen kan periodiskt tömmas och det sedimenterade slammet grävas ut för återupprättande av dammens volym för ytterligare avloppsvattenbehandling, varvid det bortförda slammet utnyttjas t.ex. för landfyllning. Oxidations- dammar representerar sålunda ett funktionellt enkelt system för be- handling av avloppsvatten och slam. Användningen av oxidationsdammar kan emellertid tillgodogöras endast i begränsad utsträckning, efter- som deras.utnyttjande erfordrar avsevärda landområden. Vidare åstad- kommes icke någon signifikant reduktion av nivån av patogena organis- mer i slammet genom denna behandling och bortskaffningsmetod.

Anaerob rötning har vanligen varit den mest använda rötningsproces- sen för stabilisering av koncentrerade organiska fasta substanser, t.ex. såsom avlägsnas från sedimenteringsbehållare, biologiska fil- ter och aktivslamanläggningar. Vanligen uppsamlas överskottet av slam i stora kupolformade rötkammare, där slammet jäses anaerobt under 20-30 dagar. De huvudsakliga skälen för kommersiell användning av anaerob slamrötning är att denna metod är istând att stabilisera stora volymer av utspädda organiska uppslamningar, ger en låg bild- ning av biologiska fasta substanser (biomassa), ger ett relativt lätt avvattningsbart slam och producerar dessutom metangas. Vidare har det i vissa fall pâståtts att anaerob rötning ger ett pastöti- serat slam. Även om denna pastöriserande förmåga hos anaerob rötning kan ifrågasättas, användes den anaeroba rötníngen i hög grad i prak- tiken, eftersom den reducerar den fasta återstoden till en relativt stabil form, vilken kan användas som landfyllning utan skapande av e några avsevärda problem. Den anaeroba rötningen utföres vanligen i behållare i stor skala, vilka mer eller mindre omsorgsfullt utsät- tes för omblandning, antingen på mekanisk väg eller genom recirku- leríng av komprimerad rötningsgas. Denna omblandning ökar snabbt slamstabiliseringsreaktionerna genom alstrande av en stor zon med aktiv sönderdelning.

Som nämnts ovan har anaerob rötning vanligen tillämpats med långa retentionstider i storleksordningen 20-30 dagar utan någon värme- ' tillförsel till systemet. Det har visat sig genom tidigare teknik att förhöjda temperaturer i det mesofila området av 30-40°C under- lättar reduktion av kravet på retentionstiden till ca 12-20 dagar.

Denna reduktion i behandlingstid är en följd av att graden av akti- vitet hos organismerna, som ansvarar för rötningen, höggradigt pâ- -7so14o4-o 4 verkas av temperaturen, och att i temperaturområdet 30-40°C är höggradigt aktiva mesofila mikroorganismer den dominerande mikro- biologiska stammen i slammet, som undergår rötning. De bästa tempe- raturerna för mesofil rötning är i området ca 35-38°C, med minsta retentíonstider i storleksordningen 12-15 dagar. Temperaturer upp till 35°C ökar graden av rötning och kan medföra kortare retentions- tider, men på bekostnad av systemstabilitet, medan temperaturer under 35°C erfordrar längre retentionstider.

Metangas bildas under anaerob rötning och användes vanligen i för- bränningsvärmare för minskning av värmeförluster i det anaeroba röt- níngssystemet, som arbetar vid förhöjda temperaturer. Emellertid har säsongsbetonade temperaturvariationer och förändringar i mängden suspenderad fast substans i det inkommande slammet en signifikant effekt på både metangasbildningen och värmemängden; som erfordras för upprätthållande av den önskade förhöjda temperaturnivån i röt- ningszonen. Till följd därav, om förhöjda temperaturer skall upprätt- hållas under hela året i den anaeroba rötningszonen, är en hjälpvär- mekälla vanligen en väsentlig apparatdetalj i slamrötningssystemet.

Eftersom graden av anaerob rötning och den erhållna metangasbildnin- gen kraftigt påverkas av halten suspenderad fast substans i slammet, som undergår behandling, och genom temperaturnivån i rötningszonen, är det i allmänhet lämpligt att inmata ett så koncentrerat slam som möjligt till rötkammaren, varigenom värmeförluster minimeras i den utkommande stabiliserade slamströmmen, som utsläppes från den anaeroba rötkæmmren, medan metanbildningen i rötkammaren maximeras.

Emellertid är det även med sàhnaåtgärder svårt att upprätthålla för- höjda temperaturer ekonomiskt i den anaeroba rötningszonen, isynner- het under vintermånaderna. Vidare kan även jämförelsevis små tem- peraturvariationer i den anaeroba rötningszonen resultera i opropor- tionellt kraftig störning av processen och påverkan av innehållet i rötkammaren, vilket är välkänt.

I den anaeroba rötningsprocessen undergår de behandlade fasta sub- stanserna i slammet väsentligen tre separata successiva behandlings- faser, nämligen för det första en period av solubilisering, för det andra en period av intensiv syrabildning (surgörning), och slut- ligen en period av intensiv rötning och stabilisering (gasbehand- ling). Samtliga dessa steg kännetecknas av bildning av olika inter- 780-1404- 0 mediära och slutprodukter i rötningszonen. Under normala driftbe- tingelser inträffar samtliga tre faser samtidigt. De primära gaser- na, som bildas under den slutliga gasbehandlingsfasen, är metan och koldioxid, vilket vanligen bildar mer än 95% av den utvecklade gasen, varvid 65-70% utgöres av metan. Bildning av metangas vid anaerob rötning erhålles genom nedbrytningen av många föreningar genom otaliga samverkande biokemiska reaktioner, som sker på ett ordnat och integrerat sätt. De komplicerade organiska substanserna i slammet omvandlas genom en variant av sedvanliga bakterier, be- nämnda syra-bildare, till flyktiga syror och alkoholer, utan bild- ning av metan. Dessa produkter från den syra-bildande fasen omvand- las därefter till metangas genom en annan variant av bakterier, benämnda metan-bildare.

De fakultativa syra-bildande bakterierna, som utnyttjas vid anaerob rötning, är härdiga och höggradigt resistenta gentemot processför- ändringar i sin omgivning. Metan-bildande bakterier erfordrar å and- ra sidan anaeroba betingelser och är ytterligt känsliga för process- förändringar i sin miljö. Av sådana skäl bör syre icke vara närva- rande i den anaeroba rötningszonen. Oavsiktlig tillförsel av luft till rötkammaren påverkar ogynnsamt metanjäsningen, och skapar även en potentiellt riskfylld situation på grund av kombinationen av den brännbara metangasen med syre. Dessutom är rætmrbildande bakterier känsliga för sådana processbetingelser, som pH-variationer och när- varo av tungmetaller, detergenter, ammoniak och sulfider. I detta hänseende är temperaturstabiliteten hos den anaeroba iötningszonen synnerligen viktig. Metan1bildarna, som är nödvändiga i rötningspro- cessen, är höggradigt känsliga för temperaturvariationer, som mins- kar deras aktivitet och livsduglighet, vilket resulterar i alltför kraftig relativ tillväxt av syra-bildare. Detta i sin tur resulte- rar i otillfredsställande stabiliserat slam och en slamprodukt, som är<ﬂämplig, utan ytterligare behandling, för landfyllning eller lil- nande ändamål. Vidare har dessa metan-bildare en relativt låg till- växthastighet och denna faktor nödvändiggör de långa retentionsti- der, som utnyttjas för anaerob rötning även vid mesofila tempera- turer. På grund av denna låga tillväxthastighet föreligger en risk för uttvättning av de metan-bildande organismerna från rötkammaren om retentionstiden för de fasta slamsubstanserna däri reduceras utöver de tidigare beskrivna lägre gränserna för retentionstiden.

Eftersom den anaeroba rötkammaren sålunda erfordrar långa reten- 7801404- Û tionstider för att tillförsäkra närvaro av tillräcklig mängd me- tan-bildare och den inkommande slamflödeshastigheten till rötkamma- ren är generellt ganska låg, så är volymbehovet för rötkammaren så- lunda mycket stort. Drift vid förhöjda temperaturer är sålunda svårt, och erfordrar kraftig värmetillförsel till rötkammaren till- sammans med noggrann kontroll av temperaturnivân för rötkammaren.

Som tidigare diskuterats har enligt tidigare teknik, då dessa fak- torer beaktats, metanet, som bildas genom den anaeroba rötningspro- cessen,utnyttjats som uppvärmningsbränsle för rötkammaren, för upp- rätthållande av konstant förhöjd temperatur även under extrema va- riationer i omgivningstemperaturen. Denna användning av metan har visat sig vara effektiv ifråga om minskning av de stora behoven av upphettningsenergi i processen.

Som ett alternativ till ovannämnda metoder kan biologiskt nedbryt- ningsbart slam rötas aerobt. Luft har vanligen utnyttjats i prak- tiken som oxídationsmedel för detta ändamål. Det är känt att aerob rötning fortskrider snabbare vid förhöjda temperaturer. Då tempera- turen stiger från 35°C, minskar populationen av mesofila mikroor- ganísmer och termofila former ökar. Temperaturområdet 45-75°C benäm- nes ofta det termofila området, där termofiler överväger och de flesta mesofiler är eliminerade. över detta område minskar termofi- lerna, och vid 90°C blir systemet väsentligen sterilt. På grund av den snabbare oxidationen av slam uppnås vid termofil rötning mera fullständigt avlägsnande av biologiskt nedbrytbara flyktiga suspen- derade fasta substanser (VSS) än samma period av rötning vid omgiv- ningstemperatur. En mera stabil återstod erhålles, vilken kan bort- skaffas utan problem. Det är även fastställt, att termofil rötning effektivt reducerar eller eliminerar patogena bakterier i slammet, varigenom de potentiella hälsoriskerna undvikes, som är förbundna ,med dess omhändertagande.

Då system med luftspridning användes för tillförsel av syre för rötning har värmeförlusterna benägenhet att vara mycket stora.

Till följd därav är aerob rötning med användning av luft vanligen begränsad till rötning med mesofila mikroorganismer. Luftsystem kan sålunda icke_arbeta effektivt i det termofila temperaturområdet.

Luft innehåller endast 21% syre och endast ca 5-10% av syret upplö- ses. Till följd därav mâste.en mycket stor mängd luft användas för 78-01404- Û att tillföra det erfordrade syret, och det kännbara värmet hos den "förbrukade" luften och det latenta värmet, som erfordras för att mätta den förbrukade luften med vattenånga, är avsevärda. Vid omgiv- ningstemperatur (Z0°C eller lägre) är slamuppehållstiden vid aerob rötning med luft vanligen 12-20 dagar och stora behållare erfordras för inrymmande av slammet. Även om åtgärder vidtages för att under- trycka graden av värmeförluster genom konduktion, konvektion och strålning, resulterar den för värmeöverföring stora exponerade ytan i kraftiga värmeförluster.

Till följd av de ovan angivna värmeförlusterna vid luftrötning är autotermiska värmeeffekter små, och en oekonomisk mängd yttre värme erfordras för att upprätthålla temperaturerna vid gynnsamma nivåer.

Det är känt att värmeförlusterna vid aerob rötning i hög grad kan reduceras genom användning av syreanrikad gas i stället för luft.

Om syret utnyttjas effektivt, är mängden gas, vilken måste tillföras och utsläppas från rötkammaren, avsevärt mindre jämfört med luft, eftersom hela mängden eller större delen av kvävet i förväg har av- lägsnats.

Värmeförluster på grund av kännbar uppvärmning av gasen och vatten- avdunstning till gasen minskar. Dessa reduktioner i värmeförluster är tillräckliga för att autotermiskt värme ensamt skall kunna upprätt- hälla temperaturen vid nivåer, som är avsevärt högre än omgivníngs- temperaturen, sâ att rötningszonen är i stånd att arbeta effektivt i det termofila temperaturområdet med minsta möjliga tillförsel av ytt- re värme till processen. Eftersom termofil stabilisering är mycket snabbare än mesofil stabilisering, reduceras den nödvändiga uppehålls- tiden i den aeroba rötníngszonen höggradigt i den termofila utfö- ringsformen. Detta medger i sin tur användning av mindre bassänger, vilketytterligare reducerar värmeförluster till omgivningen. På grund av den snabbare hastigheten för oxidationen av slammet kan termofil aerob rötning åstadkomma en lämplig hög reduktion av biologiskt ned- hrytningsbara flyktiga fasta substanser, t.ex. reduktionsnivâer av 80-90%, under jämförelsevis korta slamuppehâllsperioder i storleks- ordningen 3-10 dagar.

Trots de avsevärda fördelarna uppvisar termofil aerob rötning även flera nackdelar i förhållande till anaerob rötning. För det första bildas, eftersom den termofila aeroba rötningsprocessen har oxídativ ____ï_____ I ._ _... _. _~.______.__-_.. "___-- .7801404-0 karaktär, en produktgas från biooxidationsreaktionen innehållande koldioxid och vattenånga, vilka icke har någon ytterligare använd- ning utan snarare lämpligen utsläppes i atmosfären. I motsats där- till bildas vid anaerob rötning metangas som en biprodukt vid reak- tionen, vilken kan vidareutnyttjas och som även är lämplig som för- bränníngsgas för uppfyllande av kraven på uppvärmníngsenergí, som är förbundna med rötning vid förhöjda temperaturer. Dessutom erford- rar den aeroba rötningszonen en mycket större energiåtgång för om- blandning och åstadkommande av kontakt mellan gas och slam, än vad som erfordras i det anaeroba rötningssystemet för omblandning av in- a nehållet 1 rötkammaren.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är sålunda erhållande av ett förbättrat sätt för rötning av slam.

Ett annat ändamål med uppfinningen är erhållande av en slamrötnings- process med utnyttjande av aerob rötning och anaerob rötning vid för- höjd temperatur, på ett sätt som utnyttjar fördelarna hos de båda processerna medan deras åtföljande nackdelar minimeras.

Slamrötningsprocessen enligt denna uppfinning kännetecknas av att (a) slammet och luftningsgas, innefattande minst 50 vol-% syre, införes till en första täckt rötningszon och blandas däri för upprätt- hållande av en halt av löst syre i den blandade vätskan av minst 2 mg/l och av en totalhalt suspenderade fasta substanser i slammet av minst 20 000 mg/liter, in I (B) slammet i den första rötningszonen hålles under steg (a) vid en temperatur i det termofila området av 45-75°C, (c) steg (b) fortsättes under en slamretentionstid av 4-48 timmar för partiell reduktion av halten biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser i slammet, som införes i den första .rötningszonen, (d) partiellt stabiliserat slam och syre-utarmad rötningsgas med minst 21% syrehalt uttages separat från den första rötningszonen, (e) det partiellt stabiliserade slammet från steg (d) införes till en andra täckt rötningszon och hålles under anaeroba betingelser vid en temperatur av 30-60°C under en retentionstid av 4-12 dagar för» att ytterligare reducera halten biologiskt nedbrytníngsbara flyktiga suspenderade fasta substanser till mindre än ca 40% av halten biolo- giskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser i det slam, som införts till den första rötningszonen i steg (aj. 7801404-0 Som de här användes innebär uttrycken "slam" och "aktiverat slam" en blandning av fast substans och vätska som kännetecknas av en fas av fasta slamsubstanser och en därmed förbunden vätskeformig fas, vari de fasta slamsubstanserna är åtminstone partiellt biologiskt nedbrytningsbara, dvs i stånd att brytas ned genom inverkan av levan- de mikroorganismer. Biologiskt nedbrytbart slam karakteriseras vanli- gen i enlighet med halten biologiskt nedbrytningsbara flyktiga sus- penderade fasta substanser (VSS). Som det här användes är uttrycket "halten biologiskt nedbrytningsbara flyktiga suspenderade fasta substanser" i princip den maximala reduktionen i fasta substanser, som kan uppnås genom luftníng av slammet med 02-haltig gas vid om- givningstemperatur, dvs 20°C och en halt upplöst syre av minst 2 mg/ liter. Maximal reduktion av fasta substanser antages uppnås efter 30 dagars luftning. Specifikationer för denna bestämning finns i "Water Pollution Control", Eckenfelder, W.W. och Ford, D.L., The Pemberton Press, 1970, sid. 152. Genom bestämning av VSS-nivån för det ursprung- liga slammet och återigen efter 30 dagars luftning, kan den biologiskt nedbrytningsbara fraktionen av den totala VSS-halten beräknas som: VSS (urspr.) - VSS (30 dagar) VSS (urspr.) där VSS = flyktiga suspenderade fasta substanser.

Uttrycket "stabiliserat slam" avser slam med en reducerat halt bio- logiskt nedbrytningsbara flyktiga fasta substanser efter och till följd av rötningsbehandlingen. "Slamretentionstid" innebär, som ut- trycket här användes, den genomsnittliga tidsperioden, under vilken slammet kvarhålles i en given rötningszon, beräknat genom följande formel: F? S varvid 7,- slamretentionstid (dagar eller timmar), i V¿ = slamvolym i rötningszonen, som är under behandling (ms) och Q volumetrisk flödeshastíghet för slaminmatning till röt- ningszonen (mg/dag eller ms/tim.).

S Föreliggande uppfinning baseras på den överraskande upptäckten att en aerob rötningszon, som arbetar i det termofila temperaturområdet, kan integreras med en nedströms liggande anaerob rötningszon för erhållande_av en partiéll rötning av slammet i vardera av de succes- 7801404- 0 10, siva zonerna, och att denna integrering ger en processförbättring utöver vad som skulle förväntas, baserat på respektive rötningssteg i behandlingsprocessen var för sig, vilket visas mera fullständigt nedan. eTidigare har man icke försökt kombinera aerob och anaerob rötning av slam vid förhöjd temperatur på det sätt, som göres enligt före- liggande uppfinning, av flera skäl. För det första är volymbehovet, som är förbundet med den anaeroba rötningsprocessen, vilket nämnts ovan, ytterligt stort och det har visat sig nödvändigt att producera stora mängder metan som uppvärmningsbränsle för att tillförsäkra eko- nomisk drift av de ytterst stora rötkamrarna. Kombinationen av en anaerob rötkammare med en aerob rötning skulle sålunda synas olämp- lig pâ grund av de totala volymbehoven för den kombinerade proces- sen, vilket man skulle förvänta vara större än volymbehovet förbun- det med båda rötningsprocesserna var för sig. Denna kombination sy- nes sålunda vid ett ytligt betraktande enbart duplícera funktionerna, som normalt är förbundna med vardera av de aeroba och anaeroba röt- ningsprocesserna, med en ökad kostnad för utrustningen utan förvän- tad vinst i behandlingseffektivitet.

Vidare synes kombinationen av en anaerob rötkammare med en aerob rötning vara olämplig på grund av den förväntade oförmågan hos det anaeroba rötningssteget att ge endast partiell rötningsbehandling av slammet i det kombinerade systemet, vid slamretentionstider som är mindre än de långa rotentíonstider, som är karakteristiska för konventionella anaeroba rötkammare, som arbetar ensamma. Som disku- terats tidigare ovan är långa retentionstider nödvändiga i det- anaeroba rötningssteget för erhållande av effektiv metanbildning och slamstabilísering. Om den anaeroba retentionstiden reducerades under sin normala nivå för fullständig behandling i en kombinerad aerob/anaerob rötningsprocess, för att tillförsäkra endast partiell rötning i det anaeroba steget, skulle man kunna förvänta en kraftig utarmning i metan-bíldarna i det anaeroba steget med den korta re- tentionstiden, genom förlust av dessa långsamt tillväxande arter i utflödet från rötkammaren, med åtföljande otillfredsställande slam- stabilisering i den kombinerade processen.

Förutom ovannämnda skäl synes det kombinerade aeroba/anaeroba röt- ningssystemet vara ofördelaktígt med hänsyn till driftstabiliteten, 7801404-0 ll eftersom vardera av de aeroba och anaeroba rötningsstegen ensamma erfordrar noggrann drifttemperaturreglering vid drift vid förhöjda temperaturnivåer, så att koppling av de två respektive processerna synes erfordra ännu mera noggrann temperaturreglering med en risk för ökad ogynnsam effekt från temperaturstabilítet och -variation.

Slutligen synes en kombinerad aerob/anaerob rötningsprocess vara ofördelaktig, baserat på beaktandet av potentiell överföring av åter- stående upplöst syre från det uppströms liggande aeroba steget till det nedströms liggande anaeroba steget i processen. Som angivits ovan är de metan-bildande bakterierna, som är närvarande i den anaeroba rötningszonen, strikt anaeroba i karaktären och är ytterst känsliga för förändringar i sin miljö. Det är väl fastställt att ett signi- fikant införande av syre i den anaeroba rötningszonen ogynnsamt på- verkar slamstabiliseríngen genom metanbildning och skapar risk för utveckling av syre från vätskan till den metanhaltiga gasfasen och bildning av en brännbar gasblandning i rötkammaren.

I motsats till det ovannämnda förväntade resultat har det överras- kande visat sig, att utnyttjandet av en termofil aerob rötningszon uppströms från en anaerob rötningszon med förhöjd temperatur och drift av dessa respektive zoner i enlighet med sättet enligt denna uppfinning icke endast ger ett fungerande och ekonomiskt slambehand- lingssystem utan även resulterar i ett rötningssystem med unika to- tala processförbättringar i förhållande till processer enligt tidi- gare teknik, beroende pâ synergism, som uppnås mellan de aeroba och anaeroba rötningsstegen vid sättet enligt uppfinningen. Exempelvis är sättet enligt denna uppfinning i stånd till att ge en termisk driftstabilitet i det totala slamrötningssystemet, vilket icke är möjligt att uppnå i något av de ingående rötningsstegen, som arbetar ensamma. Vidare ger den integrerade rötningsprocessen enligt före- liggande uppfinning ett höggradigt stabiliserat slam, vilket även är fullständigt pastöriserat, trots en reduktion i retentionstiden i den totala processen utöver vad som skulle kunna förväntas, baserad på kraven på retentionstid i vardera av de separata partíella röt- ningsstegen ensamma. I synnerhet är det överraskande, att den anaero- ba rötningszonen i detta sätt är i stånd att arbeta vid slamreten- tionstider, som är avsevärt mindre än vad som erfordras för full- ständig stabiliseringsbehandling av slam i konventionella anaeroba' 7801404-0 12 rötkammare, som arbetar ensamma, och att denna drift uppnås utan förlust av utnyttjande eller behandlíngseffektivitet, vilket skul- le kunna förväntas. Som ett exempel på retentionstider, som lämpli- gen utnyttjas enligt uppfinningen, har en anläggning i försöksskala för utförande av sättet enligt uppfinningen arbetat på ett tillfreds- ställande sätt med en slamretentionstid i det aeroba första steget av 24-48 timmar och en retentionstid i det anaeroba andra steget så låg som 4-5 dagar. Ovannämnda fördelar uppnås vid föreliggande upp- finning tillsammans med en avsevärd reduktion i volymbehoven för systemet i förhållande till ett konventionellt anaerobt rötningssys- tem, men med bibehållande av en oväntat stor del av metanbildnings- kapaciteten för den konventionella anaeroba rötkammaren ensamt, vil- ket visas mera detaljerat nedan. Exempelvis kan, som ett exempel, systemet enligt denna uppfinning emellertid upptaga ca 60% av volym- behovet som erfordras av en anaerob rötningszon enligt tidigare tek- nik, och ändå bibehålla ca 75% av metanbildningsförmågan hos den sistnämnda. Denna förbättring ger en avsevärt större produktion av metan än vad som erfordras för uppvärmningen vid processen, med re- sultatet att en signifikant större mängd av avgas med hög metanhalt är tillgänglig för vídareanvändníng från slamrötníngsanläggningen i förhållande till anaeroba rötningssystem enligt tidigare teknik.

Slutligen har icke någon signifikant överföring av syre från slam- met i den första rötningszonen till gasfasen i den andra rötnings- zonen visat sig inträffa vid sättet enligt uppfinningen., Skälen till de oväntade fördelarna hos denna uppfinning, såsom be- skrivits ovan, är icke helt klarlagda. Det kan vara så att frånva- ron av signifikant överföring av syre från den första rötningszonen till den andra beror på att de förhöjda temperaturbetingelserna i den andra rötningszonen skapar tillräckligt intensiva anaeroba bak- teriologiska betingelser för att fullständigt utarma halten upplöst syre i slammet, som bringas att passera från den första till den andra rötningszonen, innan någon avsevärd utveckling av upplöst sy- re till gasfasen i den andra rötningszonen kan inträffa. De slående låga slamretentionstiderna vid sättet enligt uppfinningen, i synner- het i det anaeroba rötningssteget, tillsammans-med den termiska sta- _biliteten som är karakterisüsk för processen och den oväntat höga metanbildningskapaciteten i det anaeroba steget, kan vara en följd av kemisk eller biologisk acklimatisering hos slammet och mikroor- ganiserma i den aeroba rötningszonen, Vilket medför förbättring av 7801404-0 13 effektivitet i det efterföljande anaeroba behandlingssteget. Icke desto mindre kan uppfinningen icke anses vara bunden genom någon speciell teori ifråga om förklaringen av de uppnådda resultaten, och sålunda skall ovannämnda teorier icke betraktas såsom begrän- sande för föreliggande uppfinning, vilken endast begränsas av de väsentliga steg och egenskaper som beskrives i kraven.

Med hänvisning till ritningarna är fig. 1 ett schematiskt flödes- schema för en rötningsprocess enligt en utföringsform av föreliggan- de uppfinning, varvid värme återvinnes från de utgående strömmarna från vardera av de första och andra täckta rötningszonerna, fig. 2 är ett schematískt flödesschema enligt en annan utföringsform av uppfinningen, varvid syreutarmad rötningsgas, uttagen från den förs- ta täckta rötningszonen, utnyttjas i syresättning av BS-haltigt vat- ten vid sekundär behandling, fig. 3 är ett schematiskt flödesschema enligt ytterligare en form av uppfinningen, varvid slam från pri- mära och sekundära avloppsvattenbehandlingssteg bringas att passera till slamrötningszonerna, fig. 4 är en kurva för temperaturen på det inkommande slammet till den första rötningszonen, vilken måste upp- rätthållas vid en drifttemperatur av 50°C i den första rötningszo- nen, avsatt som en funktion av den totala halten suspenderade fasta substanser (MLSS) för det inkommande slammet till den första röt- ningszonen, och fïg. S är ett schematiskt flödesschema av ytterli- gare en annan utföríngsform av uppfinningen, varvid en smärre del av det inkommande slammet till systemet avledes till den andra röt- ningszonen.

Med hänvisning till fig. l visas ett schematiskt flödesschema för ett sätt enligt en utföríngsform av föreliggande uppfinning, t.ex. lämp- ligt för slambehandling med ett första termofílt aerobt rötningssteg följt av mesofil anaerob rötning. Slam, som kan härröra från en käl- la såsom en primär sedimenteringsbehâllare, klarningskammaren i en avloppsvattenreníngsanläggning enligt aktiv~s1ammetoden, eller en biologisk bädd, eller från något annat slamproducerande system, in- kommer i processen i ledning 8 och upphettas i följd i värmeväxlare 22 och 15, t.ex. till en temperatur av 30-35°C, före tillförsel till den första täckta rötningszonen lÖ, för att upprätthålla temperatu- ren i zonen vid en termofil nivå i området 4S-lS°C- Slammet av Om- givningstemperatur i 1edning.8 uppvärmes först i värmeväxlare 22 ge- nom att slammet bringas att passera i indirekt värmeväxlande mot- 7801404-0 14 strömsflöde med det ytterligare stabíliserade slammet, som uttages från den andra täckta rötningszonen 20 i ledning 24. På detta sätt âtervinnes värme från det ytterligare stabiliserade slammet och det erhållna avsvalnade stabiliserade slammet uttages från värmeväxla- ren 22 och ledes ut ur systemet i ledning 25 till slutligt omhänder- tagande eller någon annan användning. Det ytterligare stabiliserade slammet, som inkommer i värmeväxlare 22 i ledning 24 kan lämpligen vara vid en temperatur av 35-40°C så att det inkommande slammet, som inkommer i värmeväxlaren i ledning 9 uppvärmes till temperaturen 28-3000. Från ledning 9 uppvärmes det partiellt uppvärmda inkomman- de slammet ytterligare i värmeväxlare 15 till en temperatur av 30- 35°C genom indirekt värmeväxling med motströms flöde med det parti- ellt stabiliserade slammet, som uttagits från den första rötnings- zonen 10 i ledning 14 och ledes från värmeväxlaren i ledning 16 till den andra rötningszonen 20.

Som ett alternativ till den ovan beskrivna värmeväxlingen med sta- biliserade slamproduktströmmar från de respektive rötningszonerna kan det inkommande slammet uppvärmas före införsel i den första röt- ningszonen genom indirekt värmeväxlíng med ett lämpligt externt till- fört uppvärmningsmedium, som t.ex. ånga eller varmvatten, även om värmeåtervinning från de varma_produktströmmarna från rötníngszonerna föredrages, eftersom det effektivt tjänar till att bevara värme inom processen och minimerar uppvärmningsenergibehoven för processen. Även om uppvärmning av det inkommande slammet före dess införsel till den första rötningszonen icke är väsentligt vid utövande av förelig- gande uppfinning, kan det vara lämpligt i praktiken att maximera den termiska effektiviteten hos processen med förhöjd temperatur. Lämp- ligheten med denna uppvärmning av slammet beror, såsom diskuteas me- ra fullständigt.nedæh på halten fast substans i det inkommande slam- met, slamretentionstiden i den aeroba rötningszonen och andra process- parametrar.

Det ytterligare upphettade slammet, som uttages från värmeväxlare 15 i ledning ll, införes till första rötningszon 10 tillsammans med luftningsgas från ledning 17 som processfluider för det första röt- ningssteget. Luftningsgasen i ledning 17 innefattar åtminstone 50 volymprocent syre, företrädesvis minst 80 volymprocent syre, för er- hållande av en tillräckligt hög syreupptagningseffektivitet och- grad av syreupplösning i slammet vid de höga slamtemperaturerna i 7801404-0 15 den första rötningszonen enligt denna uppfinning. Ledning 17 är för- bunden med en källa av syrehaltig luftningsgas (icke visad), vilken t.ex. kan innefatta en kryogen syreanläggning eller förrådskärl el- ler luftseparationsenhet med adiabatisk tryckadsorptíon, som vanli- gen utnyttjas inom tekniken för leverans av syrehaltig gas. Som vi- sas i ritningen kan den syrehaltiga luftningsgasen i ledning 17 även uppvärmas genom värmare 19 för att bidraga till upprätthållande av temperaturen i rötningszonen 10 vid den önskade processnivån.

I den aeroba rötníngszonen 10 blandas slam- och luftningsgasfluider- na och en av dessa fluider recirkuleras samtidigt mot den andra flui- den i en tillräcklig mängd och hastighet för att upprätthålla halten upplöst syre för slammet vid minst 2 mg/liter och totalhalten suspen- derade fasta subätanser i slammet vid minst 20 000 mg/liter. Denna blandning och fluidrecirkulation åstadkommes genom de kontaktåstad- kommande elementen 12, vilka i praktiken kan innefatta en nedsänkt turbin och gaskompressor, kopplade till det överliggande gasutrymmet i rötningszonen och till gasspridaren, för recirkulering av den sy- rehaltiga luftningsgasen mot slammet, eller alternativt en på ytan anordnad luftningsanordning för recirkulering av slammet mot luft- ningsgasen i det överliggande gasutrymmet i rötningszon 10. Recir- kulering av en av slam- och luftningsgasfluiderna mot den andra flui- den i den aeroba rötningszonen föredrages i praktiken för erhållande av hög halt upplöst syre i slammet och högt utnyttjande av syret i luftningsgasen. Icke desto mindre är denna recirkulering icke vä- sentlig i princip víd utövandet av föreliggande uppfinning och i vissa fall kan det vara lämpligt att för erhållande av tillräcklig mängd upplöst syre i slammet och högt utnyttjande av syret i luft- ningsgasen utnyttja ett enda genomgângsflöde av luftningsgas genom den aeroba rötningszonen. Halten upplöst syre i slammet i den förs- ta rötningszonen bör vara minst 2 mg/liter för att de termofila mikroorganísmerna i slammet skall ha tillgång till tillräcklig mängd syre för den höga sönderdelningshastigheten för de biologiskt ned- brytningsbara slamkomponenterna, som utföres genom dessa mikroorga- nismer. Den totala halten suspenderade fasta substanser (MLSS) för slammet är minst 20 000 mg/liter för erhållande av en hög hastighet för biologisk nedbrytning av slammet i den aeroba rötningszonen, baserat på kinetiska faktorer, och samtidigt för att upprätthålla det ansamlade»reaktionsvärmet från den exoterna aeroba rötningen vid en tillräcklig nivå för att hålla temperaturen för slammet i den 47301404-o 16 första rötningszonen inom det termofila omrâdet, och för erhållande av en tillfredsställande grad av partiell slamstabilíseríng i röt- ningszonen med korta retentionstider.

Under de ovannämnda processbetingelserna upprätthålles temperaturen för slammet i den första rötningszonen för rötning i det termofila området av 45-75°C för snabb oxidering av slammets VSS-innehåll.

Det termofila rötningssteget får fortsätta under en slamretentions- tid i den första rötningszonen av 4-48 timmar för partiell reduktion av halten biologiskt nedbrytningsbara flyktiga fasta substanser i slammet, som införes i den första rötningszonen. Slamretentionstiden i det aeroba rötningssteget måste vara minst 4 timmar för erhållan- de av en tillfredsställande grad av partiell stabiliseríng i den första rötningszonen, då vid retentionstider under 4 timmar graden av slamstabilisering, som erfordras i det efterföljande anaeroba be- handlingssteget, blir oproportionellt stort i förhållande till sta- bíliseringsnivån i det aeroba första steget och den totala retentions- tiden för systemet och volymbehoven börjar att närma sig de konven- tionella anaeroba rötningssystemen, med ökad förlust av den ovänta- de förbättringen i dessa processvariabler, som är karakteristiska vid drift vid retentionstider vid eller över 4 timmar. Av motsva- rande liknande skäl skall slamretentionstíden i den aeroba rötnings- izonen icke överstiga 48 timmar. över detta värde blir graden av slam- stabilisering i den aeroba rötningszonen olämpligt stor med avseen- de på den återstående stabiliseringen i det nedströms liggande an- aeroba steget och retentionstiderna, som erfordras i det sistnämnda steget, för upprätthållande av en lämplig stor population av metan- -bildare i rötningszonen, har benägenhet att bli signifikant längre än vad som är önskvärt för effektiv drift, och återigen erhålles en ökad förlust av den oväntade förbättringen i den totala reten- tionstiden och volymbehoven för systemet, som kan uppnås i reten- tionstidområdet 4-48 timmar. Företrädesvis ligger retentionstiden i området 12-24 timmar, baserat på föregående faktorer.

Efter den ovan beskrivna aeroba rötningsbehandlingen uttages parti- ellt stabiliserat slam från den aeroba zonen i ledning 10 och svre- utarmad rötningsgas med minst 21% syrehalt, företrädesvis minst 40% syrehalt, uttages separat från den aeroba zonen i ledning 18.

Syrehalten i den utkommande gasen från rötningszonen i ledning l8 kan lätt upprätthållas vid den lämpliga nivân'genom lämplig regle- ring av de relativa hastigheterna för tillförsel av luftníngsgas via 7801404- O 17 ledning 17 och utsläpp i ledning 18, t.ex. genom gasflödesregle- ringsventiler i någon av inlopps- eller utloppsledningarna, kopp- lat på ett reglerat sätt med en syrehaltanalysator, placerad i ut- släppsledning 18, på ett för fackmannen välkänt sätt.

Det har visat sig, att genom att hålla slammet i den aeroba rötnings- zonen vid de termofila processbetingelserna i enlighet med förelig- gande uppfinning, uppnås väsentligen fullständig pastörisering av slammet. Partiellt stabilíserat slam, som uttages från den aeroba zonen 10 i ledning 14, uppvisar en temperatur i det termofila omrâ- det av 45-75°C. I den mån som denna utföringsform av uppfinningen utnyttjar mesofil anaerob rötning i den andra täckta rötningszonen 20, bortföres värme lämpligen från det partiellt stabiliserade slam- met i ledning 14 för att tillförsäkra effektiv drift av det anaeroba slambehandlingssteget. Sålunda bringas slammet i ledning 14 att strömma genom värmeväxlaren 15 i indirekt värmeväxlingssamband med det partiellt uppvärmda inkommande slammet, som inkommer i värmeväx- laren 15 i ledning 9. Det kylda partiellt stabiliserade aerobt be- handlade slammet strömmar därefter genom ledning 16 för införsel i den andra täckta rötningszonen 20. Alternativt kan det partiellt stabiliserade slammet i ledning 14 kylas genom ett utifrån tillfört kylmedium, som t.ex. det renade utflödet från en avloppsvattenbe- handlingsanläggning. Dessutom kan det eventuellt under vinterdrift icke föreligga något behov att utnyttja ett värmeväxlingssteg för kylning av den partiellt stabiliserade slamströmmen, eftersom värme- förluster till omgivningen från den andra rötningszonen och slamström- men, som går från den första till den andra rötningszonen, tillfreds- ställande kan kompensera för denna kylning.

Det partiellt stabiliserade slammet, som införes i den andra röt- ningszonen från ledning 16, hâlles där under anaeroba betingelser vid temperaturer av 30-45°C under tillräcklig slamretentionstid (varaktighet) för att ytterligare reducera halten biologiskt nedbryt- bara flyktiga suspenderade fasta substanser i slammet till mindre än Ca 40%, företrädesvis mindre än 20%, av halten biologiskt nedbrytba- ra flyktiga suspenderade fasta substanser i slammet, som införes till den första rötningsronen och för bildning av metangas.

Vid allmänt utövande av-föreliggande uppfinning hålles temperaturen för slammet i den andra täckta rötningszonen i området 30-60°C, vil- ket innefattar både drift i det mesofila området 30-45°C och.drift 7801404-0 18 1 det tefmofiia området 45-eo°c. För höggraaigt effektiv drift hål- les den anaeroba zonen i mesofil drift vid en slambehandlingstempe- ratur av 35-4D°C, företrädesvis 37-38°C. Ett föredraget drifttempe~ raturområde för anaerob termofíl rötning är 45-50°C. Drift i de ovan- nämnda föredragna temperaturområdena ger speciellt snabb nedbrvtande inverkan på biologiskt nedbrytbara flyktiga substanser genom de ak- tuella mikrobiologiska stammarna.

Vid drift av den anaeroba rötningszonen 20 blandas innehållet i röt- ningszonen kontinuerligt genom omröringsorgan 21, varigenom en stor zon med aktiv sönderdelning skapas och signifikant ökning av hastig- heten hos stabiliseringsreaktionerna uppnås. Retentionstiden för slammet i den andra rötningsronen är 4-I2 dagar, företrädesvis 5-9 dagar. Slamretentionstider i den andra rötningszonen av mindre än 4 dagar är olämpliga, eftersom under detta värde har retentionsti- den benägenhet att bli alltmer otillräcklig för att upprätthålla en stor levande population av metan-bildare i det anaeroba steget, med åtföljande ogynnsam effekt på den totala slamstabiliseringsef- fekten hos rötningssystemet. Å andra sidan blir vid slamretentions- tider i den anaeroba rötningszonen överstigande l2 dagar retentíons- tiden för den andra rötningszonen överflödigt lång, och de synergis- tiska retentionstid- och volymbehovfördelarna, som erhålles genom den integrerade processen enligt uppfinningen, i det breda reten- tionstidområdet av 4-12 dagar allt mera svåra att uppnå.

Efter att den anaeroba behandlingen av slammet i den andra rötnings- zonen är fullständig, uttages det ytterligare stabiliserade slammet, som bildas därigenom, från den andra rötningszonen i ledning 24 och utsättes för värmeväxling för återvinning av värmeinnehâllet mot det inkommande slammet i värmeväxlare 22 före slutligt utläppp från pro- cessen i ledning 25. Metangasen, som bildas i den andra rötningszo- nen 20 som en produkt av de däri utförda biokemiska reaktionerna, uttages från det anaeroba behandlingssteget i ledning 23 med flö- desregleringsventil 26 placerad däri.

Som tidigare diskuterats ovan har kontinuerlig drift av en anaerob rötkammare med hög hastighet vid optimala temperaturer över omgiv- ningstemperaturen varit i princip svårt att upprätthålla vid konven- tionell praktik. Variationer i omgivningstemperaturen förorsakar vanligen variation i både temperaturen hos det inkommande slammet 7801404-0 19 och värmeläckaget från rötkammaren, vilket i sin tur resulterar i olämpliga temperaturvariationer inom rötkammaren. Sådana variatio- ner i temperatur påverkar, såsom diskuterats, de relativa tillväxt- hastigheterna för de syrabildande och metan-bildande bakterierna.

De syrabildande bakterierna är vanligen mycket härdiga och måttliga temperaturvariationer förändrar icke deras omsättningsaktivitet i någon signifikant utsträckning. Metan-bildande bakterier är å andra sidan extremt känsliga för omgivningsbetingelser. Om upprätthållan- det av konstant temperatur i den anaeroba rötkamaren störes genom temperaturvariationer av endast några få grader, erhålles instabili- tet i tillväxten och aktiviteten hos metan-bildarna. Till följd här- av dominerar aktiviteten hos syrabildarna med åtföljande ansamling av de sura intermediära sönderdelningsprodukterna samt sänkning av pH-nivån i rötkammaren. Då pH-värdet faller, reduceras aktiviteten hos metan-bildarna ytterligare och en kraftig störning av processen åstadkommas.

Ett annat problem, förbundet med konventionella anaeroba rötnings- system, är känsligheten hos de metan-bildande bakterierna för när- varon av giftiga metaller, som t.ex. koppar. Även mycket små mängder av dessa metaller i slammet inhiberar aktiviteten hos metan-bildarna.

Såsom i det tidigare fallet börjar efter fortsätt inmatning av gif- tiga metallkoncentrationer till den anaeroba rötkammaren syrabildar- na att dominera, varigenom ett överskott erhålles av de sura inter- mediära sönderdelningsprodukterna, vilket i sin tur sänker pH i röt- kammaren och ytterligare inhiberar aktiviteten hos metan-bildarna.

Denna kumulativa effekt leder oundvikligen till allvarliga process- störningar.

Lösningen för de ovan beskrivna processtörande betingelserna i den konventionella anaeroba rötkammaren är vanligen tillsats av stora mängder kalk till rötkammaren för att öka bufferteffekten och däri- genom höja pH-nivån i rötkammaren. Denna korrigerande åtgärd kan fungera om rötkammaren har mottagit en chockbelastning av något in- hiberande material, som kan spolas ut ur systemet eller assimileras däri. Dessutom är det, genom ökning av pH och minskning av hastighe- ten för inmatningen, ibland möjligt att återföra rötkammaren, som utsättes för denna störning, tillbaka i drift. De ovannämnda korri- gerande åtgärdernafär-emellertid generellt endast lämpliga vid fallet av kortvariga variationer eller processtörningar och är icke vanli- 7801404-0 20 gen fördelaktiga vid fallet av långvariga variationer eller stör- ningsbetingelser.

Vid sättet enligt föreliggande uppfinning uppnås reglering och upp- rätthållande av förhöjda drifttemperaturer i rötkammaren med minima- la temperaturvariationer oavsett klimatbetingelser genom integrering av ett termofilt aerobt rötningssteg med ett åtföljande anaerobt slambehandlingssteg. Vid sättet enligt denna uppfinning är det ter- mofila aeroba rötningssteget vanligen i stånd att tillföra mer än tillräcklig mängd värme för termisk stabilísering av det anaeroba ste- get, på grund av värmeinnehållet i den partiellt stabiliserade slam- strömmen, som bringas att strömma från den aeroba rötningszonen till det anaeroba steget. Till följd därav kan temperaturstörningar i den anaeroba zonen enligt föreliggande uppfinning i huvudsak elimineras genom variation av sådana processparametrar som slamretentionstid i den aeroba zonen, halten fast substans i slammet, som inmatas till den aeroba zonen och graden av värmeväxlingsuppvärmning av det inma~ tade slammet före dess införsel i den aeroba zonen. Den anaeroba rötníngszonen enligt föreliggande uppfinning kan vanligen arbeta in- om l°C från det optimala temperaturtillstândet oavsett säsongmässiga temperaturförändringar i omgivningen.

Förutom vad som nämnts ovan kan sättet enligt denna uppfinning i många fall uppvisa en ökad tolerans för giftiga metallkomponenter i slammet, som inmatas i rötningssystemet. Även om ett konventionellt anaeroht rötningssystem icke kan tolerera giftiga metaller, har när- varon av sådana föroreningar i slammet, som inmatas till sättet en- ligt denna uppfinning, en jämförelsevis reducerad effekt pâ stabili- teten och metanbildníngskapaciteten i det anaeroba rötníngssteget.

Aktuella fakta tyder på att dessa metaller är giftiga endast då de är i en löslig jonform. Det kan antagas, att under det aeroba röt- ningssteget vid sättet enligt uppfinningar bildar dessa metalljoner komplex med fast material i slammet, som undergår behandling, med resultatet att dessa metaller även förblir i komplexform under det anaeroba steget i processen. Till följd därav är_den anaeroba delen av den integrerade processen enligt denna uppfinning i stånd att ar- beta mera stabilt med avseende på den inhibering, som normalt är förbunden med närvaron av tungmetaller i det inkommande slammet till slambehandlíngsprocessen. - "- 7801404- 0 21 En annan väsentlig fördel, som erhålles genom den integrerade pro- cessen enligt denna uppfinning, utöver vad som tillskrives drift- temperaturstabilitet och beständighet mot ínhiberíngseffekter hos giftiga metaller, är dess förmåga att kompensera en sporadisk stör- ning, som t.ex. en chockbelastning, utan förlust av processeffekti» vitet. I en konventionell anaerob rötningszon inträffar icke endast den ursprungliga solubiliseringsfasen i rötningsprocessen snabbt, utan även mikrobiologiskt utnyttjande av detta material genom meso- fila och fakultativa syrabildande bakterier sker även med en hög hastighet. Då en plötslig belastning med hög halt fast substans på det konventionella anaeroba rötningssystemet uppkommer, inträffar solubilisering och surgörning med en snabbare hastighet än med vil- ken de metan-bildande bakterierna kan använda de sura intermediära produkterna. Till följd därav inträffar ansamling av sura komponen- ter i rötningszonen, pH i rötningszonen sjunker och en försurning av innehållet i rötkammaren måste inträffa. Vid sättet enligt före- liggande uppfinning befrämjar emellertid det uppströms liggande ter- mofila aeroba steget icke endast snabb solubilisering av biologiskt nedbrytbara substanser i slammet utan har även benägenhet att redu- cera populationen av mesofila syrabildande bakterier. Följaktligen medger det anaeroba rötningssteget förnyad tillväxt av dessa organis- mer, men deras population är emellertid vanligen mindre och mera i balans med polulationen av metan-bildande organismer. I enlighet där- med inträffar vid uppkomst av en chockbelastning på den aeroba zonen en åtföljande snabb solubilisering i den aeroba rötningen samt även stabilisering av den mest flyktiga delen av slammet, varigenom choc- ken utjämnas och dess effekt höggradigt minskas på den nedströms lig- gande anaeroba zonen. I det ytterligare behandlingssteget mottager den anaeroba zonen ett partiellt stabilíserat slam, på vilket de sy- rabildande bakterierna och de metan-bildande bakterierna kan växa i balans.

Dâ det första steget i slambehandlingsprocessen enligt föreliggande uppfinning innefattar en aerob termofil rötningszon, kan lämpligen den process, som beskrives i amerikanska patentskriften 3 926 794, utnyttjas i förbindelse med sättet enligt föreliggande uppfinning -för behandling av avloppsvatten innehållande biologiskt nedbrytbara suspenderade fasta substanser för BS-avlägsnande därifrån genom ak- tivslamprocessen och behandling av det erhållna aktiverade slammet genom sättet enligt denna uppfinning. 7301404-o 22 Som bakgrund kan nämnas att sekundär aktivslambehandling av avlopps- vatten konventionellt utföres på följande sätt. BS-haltígt avlopps- vatten, t.ex. kommunalt avloppsvatten, kan först utsättas för be- f handlingssteg, som t;ex. sandavlägsnande och primär sëdimentering för avskiljning av ett primärt slam innefattande biologiskt nedbryt- bara suspenderade fasta substanser från avloppsvattnet och för att därigenom bilda ett primärt utflöde befriat från fast substans, vil- ket därefter inkommer i det sekundära behandlingssystemet. Vid den sekundära behandlingen blandas det primära utflödet och recirkule- ringsslammet och luftas med tillräcklig hastighet och under tillräck- lig tid för att bilda en blandad vätska med reducerad BS-halt. Där- på separeras den blandade vätskan till renad vätska och aktiverat slam och åtminstone huvuddelen av det aktiverade slammet âterföres för blandning med det primära utflödet som det ovannämnda recirkule- ringsslammet. Dettaavloppsvattenreningssystem kan lämpligen utnyttjas i förbindelse med sättet enligt uppfinningen, varvid det primära slammet och icke-återfört aktiverat slam införes till den första rötningszonen i sättet enligt uppfinningen som slaminmatningen till denna.

Som anges i ovannämnda amerikanska patentskrift 3 926 794 användes syrgas för termofil rötning av aktiverat slam i en varm täckt röt- ningszon och den utsläppta gasen från rötningszonen användes åtmins- tone som huvuddelen av luftningsgasen i en kallare täckt zon för sekundär behandling av avloppsvatten med aktiverat slam; Denna pa- tentskrift beskriver att för att erhålla den höga upptagningsförmâ- gan, som erfordras för effektiv syreupplösning vid aerob rötning, under förhöjd temperatur, bör relativt högren syrgas användas som luftningsgas för rötningssteget. Vid förhöjda temperaturer ger den ökade hastigheten hos den biokemiska nedbrytningseffekten på slammet i den aeroba rötningszonen avsevärda mängder av koldioxid som gas- formig reaktionsprodukt. Eftersom lösligheten av koldioxid är jämfö- relsevis lâg vid de höga temperaturer, som är karakteristiska för aerob termofil rötning, utvecklas en signifikant mängd koldioxid och övergår tillgasfasen.i den aeroba rötkammaren, varigenom den effek- tiva koncentrationen av syre i reduceras._Vidare reduceras vid höga termofila temperaturer syre- koncentrationen i gasfasen i rötningszonen ytterligare genom vatten- ånga;'som är närvarande i luftningsgasen, beroende på det relativt höga ângtrycket för vatten vid dessa temperaturnivåer. den däri föreliggande luftningsgasen 7801404-(1 23 De ovannämnda effekterna reducerar avsevärt effektiviteten för sy- reöverföringen från gasfasen till slammet i den termofila rötnings- zonen. Effektiviteten för syreöverföringen i den vätskeformiga slam- fasen recuderas även till följd av lägre syrelöslighet vid förhöjda termofila temperaturnivåer. Av dessa skäl anger ovannämnda patent- skrift, att den syrehaltiga gasen, som införes till den termofila rötningszonen, lämpligen uppvisar en syrekoncentration av minst 80 volymprocent. Under dessa driftvillkor kan den förbrukade luftnings- gasen från den termofila rötningszonen med fördel användas som oxi- dationsgas i ett sekundärt behandlingssystem för aktiverat slam.

Pig. 2 utgör här ett schematiskt flödesschema enligt en annan utfö- ringsform av uppfinningen, som illustrerar ett sätt, på vilket pro- cessen enligt ovannämnda amerikanska patentskrift 3 926 794 med för- del kan utnyttjas i förbindelse med utövande av föreliggande upp- finning.

Med hänvisning till fig. 2 inkommer BS-haltigt vatten, t.ex. kloak- vatten, i luftningszon 102 genom ledning 101. Först inkommer gas, innehållande minst 40 volymprocent syre, i zon 102 genom ledning 118 (streckad linje) och recirkulerat aktiverat slam inkommer även i zon 102 genom ledning 108 med pump 109 placerad däri. Överliggande väts- ka från slamförtjockare 151 införes även till den täckta luftnings- zonen 102 i ledning 150. I denna figur visas ledningar för vätska och slam med heldragna linjer, medan ledningar för gasflödet visas med streckade linjer. Av förenklingsskäl är ventilerna icke visade, men den lämpliga användningen av dessa vid utövande av uppfinningen är uppenbar för fackmannen. De ovannämnda strömmarna blandas intimt i luftningszon 102 genom mekaniska omröringsorgan 103. Det sistnämn- da kan bestå av motordrivna propellrar, placerade nära vätskans yta eller nedsänkta under ytan, och syrgasen kan införas genom ledning 118 antingen över eller under vätskan. Denna anordning är välkänd för fackmannen och bör väljas så att man uppnår en hög kontaktyta mellan fluíderna med minsta möjliga energiförbrukning. Om syrgasen sprides eller diffunderas in i vätskan, bör bubblorna vara små så att deras totala yta är stor och deras flytkraft låg. Upplösning av syre underlättas även genom nedsänkning av gasspridningsorgan till ett djup i vätskan, där den hydrostatiska effekten är signifikant.

Organ är anordnade för kontinuerlig recirkulering av en fluid gent- emot de övriga fluiderna i luftningszon 102. Exempelvis kan en komp- 7801404-0 24 ressor (icke visad] vara förenad med gasutrymmet i luftningszonen genom lämpliga ledningar för recirkulering av luftningsgas till den undre delen av zonen för frigörande av små gasbubblor genom en kon- ventíonell spridaranordning. Alternativt kan de ovannämnda blandnings- organen även utnyttjas för fluidrecirkulering, såsom vid fallet av yt- luftningspropellrar. Luftningsanordningar graderas vanligen genom den s.k. "luftstandardöverföringseffektiviteten", vilken identifierar förmågan hos anordningen att upplösa syre från luften i kranvatten med halten upplöst syre noll vid trycket en atmosfär och 20°C. Lämp- liga anordningar är sådana, vilka uppvisar en luftstandardöverfö- ríngseffektivitet av minst 0,253 kg/MJ, timme och företrädesvis minst 3,0. Av dessa skäl är den energi, som användes av gradering av anordningen, den totala energin som förbrukas både för omöring av vätskan och för åstadkommande av kontakt mellan gas och vätska.

Det ovannämnda syret införes och en av fluiderna recirkuleras samti- digt kontinuerligt mot de andra fluiderna i tillräcklig mängd och hastíghet.för att upprätthålla en halt upplöst syre i den blandade vätskan av minst 0,3 mg/liter. Likaså hålles temperaturen för väts- kan företrädesvis vid minst l5°C, så att organ kan erfordras i kallt väder för att förhindra lägre temperaturer i luftningszon 102, t.ex. organ för upphettning av det inkommande avloppsvattnet i ledning 101.

Konstruktion och drift av luftningszonen 102 kan vara på sådant sätt som beskrivas i någon av de amerikanska patentskrifterna 3 547 8ll, 3 547 812 e11er's 541 sis.

Den syresatta blandade vätskan uttages från den täckta luftningszo- nen l02 och ledes genom ledning 104 för separation till renad över- liggande vätska och aktiverat slam i sedimenteringskammare 105.

Icke-förbrukad syrehaltig gas uttages från luftningszon 102 genom ledning 119 och kan t.ex. släppas ut i atmosfären. Denna gas utta- ges från luftningszonen med en hastighet, som regleras så att dess syrehalt är högst 40% av det totala syret, som införes till den täckta aeroba rötníngszonen (såsom diskuteras nedan). Därefter utta- ges från sedimenteringskammare 105 den överliggande renade vätskan genom ledning 106 och aktiverat slam uttages genom ledning 107 in- nehållande koncentrerade mikroorganismer i en koncentration av ca l0 000 - 40 000 mg/liter totalhalt suspenderade fasta substanser (MLSS). Huvuddelen av det aktiverade slammet, t.ex. minst 85%, åter- ' föres genom ledning 108 och pump 109 till luftningszonen, företrädes- 7801404-0 25 vis med en flödeshastighet i förhållande till det BS-haltiga avlopps- Vﬁttnet Så att recirkulerande slam/BS-haltigt avloppsvatten - vo- lymförhållandet är 0,1 - 0,5. Flödeshastigheterna in i den täckta luft- ningszonen 102 är företrädesvis sådana att den totala koncentratio- nen suspenderade fasta substanser (MLSS) däri är 4 000 - 12 000 mg/ liter och halten flyktiga suspenderade fasta substanser (MLVSS) är 3 000 - 10 000 mg/liter. Kontakttiden för vätska och fast substans i luftningszon 102 för absorption/assimilering av organisk näring är mellan 30 minuter och 24 timmar. Denna tid varierar beroende på koncentrationen (ÉS-halten) i avloppsvattnet, typen av förorening, nivån fast substans vid luftning och temperatur, vilket allt torde vara uppenbart för fackmannen.

Hela mängden slam, som avskiljes i sedimenteríngskammare 105, åter- föres icke till luftníngszonen 102 av två skäl. För det första ger aktivslammetoden ett nettoutbyte av mikroorganismer, eftersom mas- san av nya celler, som syntetiseras från föroreningar i avloppsvatt- net, är större än massan av celler, som autooxíderas under behand- ling. För det andra innehåller avloppsvattnet vanligen icke-biologiskt nedbrytbara fasta substanser, vilka sedímenterar och ackumuleras med biomassan. Sålunda måste en liten del av det aktiverade slammet kas- tas bort för att balansera míkroorganísmpopulationen och närings-(BS)- tillförseln och för att undertrycka ansamlingen av inerta fasta sub- stanser i systemet. Slämbortfallet utgör vanligen mindre än 3% av det totala avskilda slammet och sällan mer än 15%.

Medan avfallsslammet utgör en liten bråkdel av totalmängden fasta substanser, som avskiljes i sedimenteringskammaren, är det icke des- to mindre ofta en stor absolut kvantitet av material. Oavsett kvan- titeten representerar dess omhändertagande en signifikant del av kostnaderna vid avloppsvattenbehandling, och utgör dessutom ett all- varligt ekologiskt problem. Slammet är förruttningsbart och är hög- gradigt biologiskt aktivt, och innehåller ofta patogena bakterier.

Potentiellt är slamet lämpligt som gödningsmedel och/eller land- fyllning, men före denna användning måste det stabiliseras väl för att undvika obehag och hälsorisker, och dess höga vattenhalt (t.ex. 96 - 98%) måste reduceras.

Avfallsslammet från sedimenteringskammare 105 uttages från shmwecírkuleringen i ledning lll, innehållande 10 000 - 40 000 mg/ 7801404- 0 26 liter MLSS och ursprungligen vid ungefär samma temperatur som av- loppsvattnet i luftningszonen 102, t.ex. 15-25°C, och ledes till en förtjockningskammare 151. Förtjockningskammaren 151 koncentrerar slammet till 20 000 - 60 000 mg/liter MLSS och leder det förtjockade slamunderflödet via ledning 152 till slamrötningssystemet.

I vissa fall, som t.ex. avloppsvattenbehandling vid hög omgivnings- temperatur, kan förtjockning av avfallsslammet från sedimenterings- kammaren eventuellt icke vara nödvändigt och slammet i ledning lll kan lämpligen passera förbi behållare 151 och ledning 153 och däref- ter inkomma i ledning 152 för passage till slamrötningssystemet. Över- rinningen från förtjockningskammaren (överliggande vätska) ledes via ledning 150 till luftningszon 102, som tidigare beskrivits.

Det förtjockade slammet i ledning 152 kan uppvärmas, om så erfordras, före införsel i den aeroba rötningszonen 110 genom metanpanna 130.

Alternativt kan slammet utsättas för värmeväxlíng med det stabilise- rade slamutflödet från den anaeroba rötningszonen l20b, på ett lik- nande sätt som illustrerats tidigare i förbindelse med den i fig. 1 visade utföringsformen. Avfallsslam införes till den första täckta rötningszonen 110 antingen kontinuerligt eller intermittent från led- ning 152. Den aeroba rötningszonen 110 hålles vid en temperaturnívå i det termofila omrâdet av 45-75°C. Om autotermisk drift i den aeroba rötningszonen uppnås, kan temperaturen för slammet i rötningszonen lämpligen hållas vid temperaturer i området S5-65°C. Det är svårt att upprätthålla rötningstemperaturer över 65°C autotermiskt. Den förhöjda.temperaturen i den första täckta rötníngszonen 110 kan även erhållas genom tillförsel av externt värme, t.ex. genom en lämplig uppvärmd fluid som cirkulerar i en värmeväxlare (icke visad) place- rad inuti rötningszonen. På grund av benägenheten till bildning av beläggningar och tilltäppning hos de fasta substanserna bör värme- överföringsytor, placerade~inüti rötkammaren, icke vara komplicerade eller placerade nära varandra och kan med fördel vara inbäddade i eller förbundna med behâllarens vägg.

En andra syrgas innefattande minst 80 volymprocent syre införes till den täckta uppvärmda första rötningszonen 110 genom ledning 117.

Som diskuteras nedan är denna gas tillräcklig i mängd för att till- handáhålla en del av den första syrgasen, som införes i luftningszon l02 genom ledning llå. 7801404-0 zv Företrädesvís erhålles den förhöjda temperaturen i den första täck- ta rötningsøonen 110 autotermískt utan behov av värmeväxlare, som t.ex. 130. Det koncentrerade slammet, som karakteristiskt erhålles i syre-luftningsprocessen i enlighet med den amerikanska patentskrif- ten 3 547 813 är mycket gynnsam för autotermisk drift på grund av den reducerade vattenhalten i förhållande till halten biologiskt ned- brytbart "bränsle". Vidare reducerar höga koncentrationer fast sub- stans storleken för rötkammaren och sålunda även konduktiva värme- förluster genom väggarna på rötkammaren. Som tidigare angivits skall den totala halten suspenderade fasta substanser (MLSS) för slammet i rötkammaren vara minst 20 000 mg/liter, baserat på dessa hänsyns- taganden. Övre gränser för koncentrationen fast substans i aeroba rötkammare bestämmes vanligen av två faktorer. I princip beror den maximala koncentrationen på förmågan hos konventionella sedímenteríngs- och förtjockningsanordningar att reducera vattenhalten. Flotationsan- ordningar, centrifugseparatorer och tyngdkraftförtjockare ger ofta totalkoncentrationer suspenderade fasta substanser av 60 000 mglli- ter. Nivån fast substans kan ytterligare ökas genom inblandning av primärt slam eller koncentrerat avfall från en annan källa än av- loppsvattnet. Den andra faktorn, som begränsar koncentrationen fast substans, är den ökande svårigheten vid upplösning av syre och bland- ning av fasta substanser i rötkammaren. En föredragen övre gräns är 60 000 mg/liter för tillförsäkrande av tillräcklig mängd upplöst sy- re homogent fördelat i slammet. Vidare kan, i de flesta användning- ar av uppfinningen, temperaturer motsvarande nära den maximala gra- den av aerob termofil rötning uppnås autotermískt vid nivåer av fast substans, som icke överstiger 60 000 mg/liter. Ytterligare ök- ning i koncentrationen fast substans medför en överföring av mera C02 till gasutrymmet i rötkammaren och reducerar på ett onödigt sätt syrets partialtryck í luftningsgasen.

Konstruktion av rötkammaren påverkar även autotermiska temperatur- nivåer och betongväggar föredrages jämfört med metall, på grund av den lägre värmeledningsförlusten genom betong. Värmeförlusten kan ytterligare reduceras genom inbäddning av kammaren under bottnen och uppgrävning av jord mot exponerade vertikala väggar på kammaren.

Termisk isolering, som t.ex. lâgdensitetsbetong eller skumplast; kan anbringas över ett metallhölje, om så erfordras. 7801404-o 28 Det är även föredraget att tillämpa uppfinningen i aeroba och an- aeroba rötkammare med ett yta-till-volym-förhållande mindre än 2,62 m2/m3. För dessa ändamål avser "yta" hela väggytan för den täckta rötkammaren inklusive överdel, botten och sidoväggar. Yta-tíll-volym- förhållanden större än 2,62 resulterar i stora värmeledningsförlus- ter genom väggarna i förhållande till mängden värme, som erfordras för upprätthållande av temperaturen i rötkammaren.Denna värmeförlust nödvändiggör med stor sannolikhet termisk isolering på väggar, som är utsatta för omgivningens atmosfär. Dessutom medför stora yta-till- volym-förhållanden vanligen att rötkammare med små dimensioner måste användas, vilka är svåra att lufta och/eller omblanda homogent.

Retentionstiden för slamet i den aeroba rötkammaren påverkar även de autotermiska temperaturnivâerna, som kan upprätthâllas. Det tor- de inses, att flera faktorer ingår i sambandet mellan retentíonstid och temperatur, som t.ex. nedbrytningsförmåga hos slammet och kon- centration (av fast substans) i slammet. Generellt är vid utövande av denna uppfinning slamretentionstiden i den första rötkammaren 4-48 timmar, företrädesvis l2-24 timmar.

Den första rötningszonen 110 är försedd med mekaniska omröringsorgan 112, vilka kan vara av samma typ som utnyttjas som organ 103 i luft- ningszon 102, tillsammans med organ för kontinuerlig recirkulering av en av den andra gasen och de aktiverade slamfluiderna mot de and- ra fluiderna i rötningszonen.

Den andra gasen, innefattande minst 80% syre, införes till den täck- ta aeroba rötningszonen 110 i tillräcklig mängd och hastighet för att hålla halten upplöst syre i slammet vid minst 2 mg/liter.

Syre-utarmad rötningsgas med minst 40% syrehalt uttages från den täckta rötningsaonen 110 genom ledning 118 med en sådan hastighet, att dess syrehalt är minst 35% av syrehalten för den ümmtade syrehal- tíga gasen, som inkommer genom ledning 117. Gasen i ledning 118 in- föres till den täckta luftningszonen 102, som åtminstone en huvud- del av den ovannämnda första gasen för erhållande av den erfordrade mängden syre.för biokemisk syrsättning av avfallsvatten. Om så er- fordras kan en kompletterande yttre källa av syrehaltig gas tillfö- _ras för att förbättra den syrehaltiga gasströmmen i ledning 118. f Efter att den önskade nivån av.aerob rötningsbehandling är hppnådd a _..,ï:____..-..~ V , 7801404-0 29 i zon 110, uttages partiellt stabiliserat slam, vilket emellertid är väsentligen fullständigt pastöriserat, från den första täckta rötningszonen 110 i ledning 114 och ledes till den anaeroba behand- lingsdelen i det integrerade systemet. I denna utföringsform inne- fattar den andra anaeroba rötningszonen en underzon 120a för surgör- ring och en underzon l20b för metanjäsning. Det partiellt stabilise- rade slammet i ledning 114 från den första rötningszonen 110 införes till surgörningszonen 120a och hålles där i under en slamretentions- tid av 24-60 timmar i enlighet med vad som erfordras för slamsurgör- ning. Innehållet i underzonen 120a blandas kontinuerligt genom om- röringsorgan l21a för upprätthållande av en homogen grad av nedbryt- ning av kolhydrater, fetter och proteiner till lägre fettsyror däri.

Efter fullföljande av den nödvändiga retentionstiden i subzon 120a, uttages det surgjorda slammet därifrån i ledning 126. Eftersom tempe- raturen för slamutloppszonen 120a fortfarande är vid förhöjd tempe- ratur i eller nära det termofila temperaturområdet av 45-75°C och sålunda ligger över optimala metanbildande nivåer, sänkes temperatu- ren för det surgjorda slammet vanligen för att tillförsäkra tillfreds- ställande drift i dennætan-bildande subzonen l20b. Sålunda ledes slammet i ledning 126 genom värmeväxlare 115 mot en kylmedelström, som bringas att strömma genom värmeväxlaren i ledning 160. Det er- hållna partiellt kylda, partiellt stabiliserade slammet, som uttages från värmeväxlare 115, ledes därefter genom ledning 127 till metan- jäsningszonen l20b. Kylmedlet i värmeväxlaren i ledning 160 kan lämp- ligen utgöras av en kylvattenström, t.ek. en del av utflödet från den sekundära sedimenteringskammaren från ledning 106 eller, såsom i den tidigare beskrivna utföringsformen, den inkomande slaminmat- ningsströmmen till rötníngssystemet. Den anaeroba rötnings-underzo- nen l20b utgör det metan-bildande rötningssteget i processen. För optimal drift hâlles slammet i metanjäsningszonen vid en temperatur av 35-40°C, företrädesvis 37-38°C. Innehållet i zon l20b omblandas kontinuerligt genom omröringsorgan l2lb, varigenom en stor zon av ak- tiv sönderdelning alstras och hastigheten för stabiliseringsreaktio- nerna däri signifikant ökas. Slamretentionstiden i metanjäsnings- underzonen ärföreträdesvis mellan 4 dagar och 8 dagar under de tidi- gare diskuterade hänsynstagandena, som styr retentionstiden för slam- met i den anaeroba andra rötningszonen. Metangasen, som bildas ge- nom-de biokemiska reaktionerna i underzon l20b, uttages därifrån i ledning 128, uppvisande flödesregleringsventil 129 däri. En del av 7301404-o 30 denna uttagna metangas kan ledas till pannan 130 i ledning 132, medan den återstående delen uttages från processen i ledning 131 för-ytterligare behandling och/eller annan användning. Det ytter- ligare stabiliserade slammet, innehållande högst 40% av den ursprung- liga halten biologiskt nedbrytbara flyktiga fasta substanser i det inkommande slammet och företrädesvis högst 20%, uttages från proces- sen i ledning 133.

Pig. 3 är ett schematiskt flödesschema av en annan utföringsform av uppfinningen, varvid slam från primära och sekundära avloppsvatten- behandlinssteg ledes till slamrötningssystemet. Denna utföringsform illustrerar en processföljd enligt föreliggande uppfinning, varvid en termofil aerob första rötningszon integreras med en termofil an- aerob andra rötningszon. Hittills har den termofila anaeroba rötnin- gen knappast utgjort något mer än en laboratoriekuriositet. Proble- men, som åtföljer konventionell mesofil anaerob drift, som diskute- rats ovan, ifråga om termisk instabilitet och extrem känslighet för förändringar i processbetingelser, är närvarande i den termofila anaeroba rötningen i en ännu mera kritisk grad. I själva verket är det på grund av den opålitliga driftstabiliteten hos termofil anaerob rötning som denna slambehandlingsprocess har väckt föga uppmärksamhet hittills vid tillämpning inom kommersiell slamrötning. Dessa problem med driftinstabilitet och alltför stor känslighet för processvaria- tioner övervinnes vid den termofila aeroba/anaeroba utföringsformen av uppfinningen på sama sätt som beskrivits tidigare i förbindelse med utföringsformerna enligt föreliggande uppfinning, vilka utnytt- jar ett anaerobt mesofilt andra rötningssteg.

I systemet enligt fig. 3 strömmar obehandlat avloppsvatten, bestå- ende av t.ex. kommunalt avloppsvatten, industriellt avloppsvatten och dagvatten, genom ledning 240 inli den primära sedímenteringszo- nen 241. Sedimenteringszon 241 kan lämpligen bestå av en sedimente~ ringskammare som arbetar med tyngdkraftsprincipen av konventionell, inom tekniken välkänd typ. I sedimenteringszonen separeras det in- kommande avloppsvattnet till ett primärt utflöde innehållande redu- cerad BS-halt, som strömmar genom ledning 201 in i luftningszon 202, och ett sedimenterat slamunderflöde, som avlägsnats från zon 241 via ledning 242. Luftningszonen 202 mottager även syrehaltig luftnings- gas i ledning 218, överliggande vätska från slamförtjockaren i led- " ning 250 och aktiverat returslam i ledning 208. Ett blandnings- och 7801404-0 31 recirkuleríngsorgan 203 för fluiderna är placerat i luftningszon 202 för omblandning av de olika fluiderna, som införes i luftnings- zonen, för bildning av blandad vätska och samtidigt för kontinuerlig recirkulering av en av fluiderna blandad vätska och syrehaltig luft- ningsgas mot de övriga fluiderna däri. Som diskuterats tidigare kan blandnings- och recirkuleringsorganen lämpligen innefatta en ned- sänkt gasspridare i kombination med en blandningspropeller, placerad under vätskeytan, eller en ytluftningsanordning med propeller. Efter den erfordrade luftningsperioden, t.ex. 2-6 timmar, uttages BS-ut- armad blandad vätska och en syreutarmad luftningsgas med minst 21 volymprocent syre från luftningszonen 202 i ledningarna 204 resp. 219.

Den BS-utarmade syresatta blandade vätskan i ledning 204 bringas att passera till den andra sedimenteringszonen 205, vari aktiverat slam avádljes från den renade vätskan, och den sistnämnda utsläppes från processen i ledning 206. Det sedímenterade aktiverade slammet utta- ges från den sekundära sedimenteringszonen i ledning 207. En huvud- saklig del av detta uttagna slam recirkuleras som recirkuleringsslam till luftningszonen 202 i ledning 208 med recirkuleringspump 209 placerad däri. Den återstående icke-återförda delen, vilken kan ut- göra 3-10% av slammet i ledning 207, ledes i ledning 252 till slam- förtjockare 251.

Slamförtjockare 251 innefattar en ytterligare förtjockningszon för slamsedimentering, vilken koncentrerar slammet till Z-6% fast sub- stans, dvs en MLSS-nivå av 20 000 - 60 000 mg/liter. Det förtjockade slamunderflödet ledes i ledning 245 och förenas med primärt slam i ledning 242 från den primära sedimenteringszonen 241 för bildning av den förenade slamströmmen i ledning 211. Den överliggande vätskan från slamförtjockaren 251 ledes i ledning 250 till luftningszonen 202, som tidigare beskrivits.

Den förenade slamströmmen i ledning 211 kan partíellt uppvärmas, om så önskas, genom indirekt värmeväxling med det varma stabilise- rade slammet, som uttages från den andra rötningszonen 220, såsom ' beskrives mera fullständigt nedan, och ledes därefter till den första rötningszonen 2l0_i ledning 248. Före införsel till den första röt- ningszonen 2l0 kan slammet i ledning 248 ytterligare uppvärmas ge- nom den metaneldade pannan 231, vilken mottager metangas för för- bränning från iednin; 221. 7801404-0 I 32 Om de omgivande temperaturbetingelserna är tillräckliga för att eli- minera nödvändigheten att uppvärma det inkommande slammet till röt- ningssystemet, kan det ledas förbi kring värmeväxlare 244 och panna 231 genom förbiledningarna 261 respektive 263. ' l den första täckta rötningszonen 210 utföres termofil aerob rötning av det inkommande avfallsslammet. Luftníngsgas innehållande minst 50 volymprocent syre, företrädesvis minst 80%, tillföres till rötnings- zonen 210 i ledning 217, och mekaniska omröringsorgan 212 blandar och samtidigt recirkulerar kontinuerligt den inkommande slambland- ningen mot den syrehaltiga gasen. Inmatningshastigheten för luftnings- gasen och energitillförseln till de mekaniska omröringsorganen 212 är sådana att en halt upplöst syre av minst 2 mg/liter upprätthâlles i slammet i den första rötningszonen 210.

Slammet kvarhålles i den första rötningszonen 210 vid en temperatur av 45-75°C under en tidsperiod av 4-48 timmar för partiell reduktion av halten biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substan- ser (VSS] i slammet. Partiellt stabiliserat slam uttages från den aeroba rötningszonen 210 i ledning 216 och den syre-utarmade rötnings- gasen uttages separat från rötningszonen i ledning 218.

Från ledning 216 införes det partiellt stabíliserade slammet från den första rötningszonen till den andra täckta rötningszonen 220.

Den andra rötningszonen 220 innefattar en termofil anaerob rötkamma- re. För optimal drift hålles slammet i denna rötníngszon vid en temperatur i det anaeroba termofila temperaturområdet av 40-60°C, företrädesvis 4É-50°C. Till följd av termofil drift i både den förs- ta och den andra rötningszonen i denna utföringsform av uppfinningen kan det partiellt stabiliserade slammet från den första rötningszo- nen ledas direkt till den andra rötningszonen, såsom visas, utan uppvärmning eller kylning genom värmeväxling mellan zonerna, om de termofila temperaturerna i respektive zoner är tillräckligt väl an- passade till varandra. Alternativt kan det i vissa fall vara lämp- ligt att driva den andra rötningszonen vid tillräckligt högre eller lägre temperaturer"i förhållande till den första aeroba rötnings- zonen så att uppvärmningen eller kylningen mellan zonerna av det partiellt stabiliserade slamet från den anaeroba rötningen är för- delaktig. Uppvärmning kan utföres genom en metaneldad panna lik- nande pannan 23l,_och kylning kan utföras genom värmeväxlíng av det 7801404-0 33 partiellt stabiliserade slammet från den första rötningszonen med det inkommande slammet, som ledes till rötningssystemet, såsom be- skrives ovan i förbindelse med utföringsformerna av uppfinningen som visas i fig. l och 2. Eftersom det är ännu mera kritiskt vid termofil anaerob rötning än vid mesofil anaerob rötning att till- försäkra, att temperaturvariationer icke inträffar i rötningszonen, kan det dessutom vara lämpligt att anordna en välísolerad behållare som slambehandlingsvolym för det termofila anaeroba rötningssteget, varigenom en säkerhetsätgârd uppnås gentemot kraftiga klimatiska va- riationer.

I den andra rötningszonen 220 blandas slammet kontinuerligt genom mekaniska omröringsorgan 221 för upprätthållande av en hög grad av stabilisering. Metangas, som bildats till följd av de biokemiska reaktionerna som sker vid den anaeroba rötningen, uttages från den andra rötningszonen i ledning 223. Denna metangas kan blandas med syrehaltíg gas, t.ex. luft eller den syre-utarmade rötningsgasen från den aeroba rötningszonen, och förbrännas som bränsle för erhål- lande av värme för upprätthållande av slammet i ena eller båda av rötningszonerna vid förhöjd temperatur. Vid den visade processen le- des en del av metangasen från ledning 223 genom ledning 227 till metanpannan 231 och förbrännas för erhållande av värme, så att slam- met i den första rötníngszonen hålles vid en temperatur av 45~75°C.

Den återstående delen uttages från processystemet i ledning 228.

Det ytterligare stabiliserade slammet från den anaeroba rötningszo- nen, innehållande högst 40% av halten biologiskt nedbrytbara flyktiga fasta substanser i det inkommande slammet till rötningssystemet i ledning 248 och företrädesvis högst 20%, uttages från den andra röt- ningszonen genom ledning 225, ledes genom värmeväxlare 244 för ut- vinning av värme från det uttagna slammet och uttages slutligen från processystemet i'1edning 243.

Naturen hos den biologiska aktiviteten i den aeroba rötníngszonen i utföringsformen enligt fig. 3, som beskrivits ovan, är signifikant skild från den biologiska aktiviteten i den aeroba zonen i den tidi- gare beskrivna utföringsformen enligt fig. 2 enligt uppfinningen, på grund av skillnaden i slammets ursprung. I-utföringsformen enligt fig. 2 består slammet, som ledes till rötningssystemet som inmatnin- gen därtill' endast av aktiverat slam från det sekundâra-av1oppsvat- tenbehandlingssystemet, medan i utföringsformen enligt fig. 3 det 7801404-.0 34 inkommande slammet innefattar både det sekundära slammet från aktiv- slambehandlingen och även det primära slammet från sedimenteringsste- get för det råa avloppsvattnet. Eftersom det organiska materialet i sekundärt'slam består av väsentligen levande mikroorganismer, inne- fattar aerob rötning av detta slam de olika biokemiska reaktionsste- gen vid cell-lys, assimilering av lys-produkterna för syntes av nytt levande material och respíration. Primärt slam är å andra sidan pri- märt sammansatt av icke-levande organiskt material, vilket mikroor- ganismerna, som är närvarande i slammet, är i stånd att använda som näring. Sålunda utsättes under den aeroba rötningen av ett primärt slam den mikrobiologiska populationen i slammet för en avsevärd cellsyntesfas förutom cell-lys, assimilering av lys-produkter och respíration, Till följd härav sker aerob rötning av primärt slam med en större grad av både cellsyntes och cellrespiration än vad som är närvarande vid aerob rötning av sekundärt slam. Vidare resul- terar aerob rötning av primärt slam i mindre nettoreduktion av bio- logiskt nedbrytbara flyktiga fasta substanser än för aerob rötning av sekundärt slam baserat på en jämförbar slamretentionstid för röt- ning. Nettoreduktionen av biologiskt nedbrytbara flyktiga fasta sub- stanser i slammet under rötningen representerar en skillnad i de konkurrerande nedbrytningsprocesserna av cellsyntes och cellrespi- ration.

Cellformig respíration i slamrötningsprocessen är av exoterm karak- tär och av de ovan diskuterade orsakerna uppvisar primärt slam en högre värmealstrande förmåga per viktenhet av biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser, som avlägsnas vid rötningen än vad som är fallet för sekundärt slam. Sålunda erfordras en lägre nettoreduktion i flyktiga suspenderade fasta substanser för uppnåen- de och upprätthållande av en given temperaturnivå i det aeroba röt- ningssteget med primärt slam än med sekundärt slam. Sålunda kan ut- föringsfonma1 enligt uppfinningen i fig.3, varvid slammet till röt- ningssystemet innefattar både primärt och sekundärt slam, arbeta vid en given temperatur med en lägre reduktion av flyktiga suspende- rade fasta substanser i den aeroba.rötningszonen än i den aeroba zo- nen i utföringsformen enligt fig. 2, som behandlar endast sekundärt slam. En lägre reduktion av biologiskt nedbrytbara flyktiga fasta substanser i den aeroba zonen i_rötningssystemet erfordrar i sin tur att slamretentionstiden i den anaeroba rötningszonen ökas i motsva- _ rande grad för erhållande av en given total nivå av avlägsnande av 7801404-0 35 flyktiga suspenderade fasta substanser. Eftersom en ökad del av det totala avlägsnandet av flyktiga suspenderade fasta substanser åstad- kommes i den anaeroba rötningszonen i ett sådant fall, kan sålunda systemet,_som behandlar primärt slam, erhålla en ökad nivå av metan- alstring i den anaeroba rötningszonen i förhållande till rötníngssys- temet som behandlar endast sekundärt slam. Sålunda är utföringsformen enligt fig. 3 i princip i stånd att ge större mängder metan än syste- met enligt fig. 2, men på bekostnad av ökad slamretentionstid i den aeroba rötningszonen i det förstnämnda fallet.

Med hänsyn till ovanstående diskussion erhålles kapaciteten för upp- Värmning av det inkommande slammet till rötningssystemet före inför- sel av slammet till den aeroba rötningszonen i vardera av de tidigare beskrivna exemplifierande utföringsformerna på uppfinningen. Denna upphettning kan eller kan icke vara nödvändig vid en given tillämpning beroende på olika faktorer, såsom halten fast substans i slammet, om- givningstemperatur, slamretentionstid i den aeroba rötningszonen och den aktuella typen av slam. Pig. 4 utgör en kurva på temperaturen för det inkommande slammet till den första rötningszonen, som måste hål- las vid en drifttemperatur av 50°C i den första rötningszonen under en slamretentionstid av 24 timmar, avsatt som en funktion av den to- tala halten suspenderade fasta substanser (MLSS) i det inkommande slammet till den första rötningszonen. Kurva A representerar en kom- binerad primär och sekundär slamström med ett förhållande av flykti- ga suspenderade fasta substanser/totalmängd suspenderade fasta sub- stanser (VSS/TSS] av 0,75 och ett biologiskt värmeinnehåll av 46,5 kJ/g för avlägsnadé flyktiga suspenderade fasta substanser (VSS).

Kurva B representerar ett icke-förenat sekundärt slam med ett VSS/ TSS-förhållande av 0,79 och ett värmeinnehâll av 32,5 kJ/g avlägs- nat VSS.

Som visas av de respektive kurvorna i detta diagram erfordrar det kombinerade slammet, som representeras av kurva A, en högre inlopps- temperatur för den aeroba rötningszonen vid en given totalnivå sus- penderade fasta substanser än för det sekundära slammet i kurva B.

Sålunda kan uppvärmning av det inkommande slammet till rötningssyste- met före dess införsel till den första rötningszonen vara speciellt önskvärd vid utövande av uppfinningen, där inmatningen till rötnings- _ systemet innehåller en signifikant del av primärt slam från en av- - loppsvattenbehandliñgsanläggning. ,7so14o4-o 36 Diagrammet i fig. 4 visar vidare att termofil drift kan uppnås utan behov av uppvärmning av det inkommande slammet till rötningssyste- met före införsel till den aeroba rötningszonen, då det inkommande slammet är tillfredsställande förtjockat. Om t.ex. ett kombinerat slam (kurva A) med en totalkoncentration fasta substanser av 4% skall rötas, behöver temperaturen för slammet, som införes till den . O termofila aeroba zonen, endast vara ca 15 C.

Samtliga av de tidigare beskrivna utföringsformerna av uppfinningen ger en fullständigt pastöriserad slamprodukt, eftersom i samtliga dessa fall hela mängden inkommande slam till rötningssystemet ledes genom den termofila aeroba zonen, vari de utnyttjade höga temperatu- rerna ger fullständig slampastöriseríng. Emellertid kan det finnas tillämpningar, där det slutliga omhändertagandet av slammet icke er- fordrar en fullständigt pastöriserad produkt, eller där själva slam- met icke erfordrar pastörisering på grund av frånvaro av någon avse-t värd koncentration av patogener däri. I fig. 5 visas ett schematiskt flödesschema för en annan utföringsform, vilken ligger inom ramen för föreliggande uppfinning, där en mindre del av det inkommande slam- met till processystemet avledes till den andra rötningszonen, som är lämplig för sådana tillämpningar. I utföringsformen enligt fig.5 inmatas huvuddelen av det inkommande slammet, som inkommer i pro- dcessystemet i ledning 311, till den första täckta rötningszonen 310 genom ledning 331. För införsel till den första rötningszonen 310 kan slammet i ledning 331 uppvärmas, om så önskas, genom metaneldad panna 330.

Syrehaltig luftningsgas, innefattande minst 50 volymprocent syre, företrädesvis minst 80%, införes till den aeroba rötningszonen 310 genom ledning 317. Slammet, som strömmar in i denna zon, blandas lämpligen och recirkuleras kontinuerligt mot den syrehaltiga luft- ningsgasen däri genom omröringsorgan 312 så att i slammet upprätthål- les en halt upplöst syre av minst 2 mg/liter. Slammet hâlles i den aeroba rötningszonen vid en temperatur av 45-75°C under en retentions- tid av 4-48 timmar. Syre-utarmad rötningsgas uttages från den första töuüngszonen i ledning 318 och slam, partiellt utarmat på biologiskt f nedbrytbara suspenderade fasta substanser och fullständigt pastöri- serat, uttages separat från rötningszonen i ledning 316.

Det partiellt stabíliserade slammet i ledning 316 införes därefter till den andra täckta rötningszonen 320,'som arbetar i det mesofila 7801404- 0 37 temperaturomrâdet. Eftersom temperaturen för slammet, som uttages från den första rötningszonen, är 45-75°C, måste dess temperatur sänkas före införsel till den andra rötningszonen, så att effektiv drift av den mesofila anaeroba rötningsprocessen i den andra rötnings- zonen kan upprätthållas. I den exemplifierade utföringsformen passe- rar den mindre delen av det inkommande slammet till processen förbi metanpannan 330 och den aeroba rötningszonen 310 i ledning 329 och blandas direkt med det varma slammet i ledning 316. Flödeshastigheten för den inkommande slamdelströmmen regleras så att temperaturen för den kombinerade slamströmmen, som ínföres till den anaeroba rötnings- zonen SZO, är tillräcklig för att upprätthålla en drifttemperatur i zon 320 av 35-40°C° I den andra rötningszonen blandas slammet genom recirkulering av metangas mot slammet däri för att aktivt upprätthålla stabiliserings- graden i den andra zonen vid höga nivåer. Metangas, som bildas till följd av de biokemiska reaktionerna som sker i den andra rötnings- zonen 320, uttages därifrån i ledning 323. En sídoström av denna gas avledes till en flödesslinga 340 med kompressor 326 placerad däri och den erhållna komprimerade metangasen införes i slammet i den and- ra rötningszonen, t.ex. genom spridaranordningar (icke visade), för âstadkommande av den ovannämnda omblandningen och recirkuleringen av slammet. Från ledning 323 kan en del av metangasen ledes i ledning 327 till den metaneldade pannan 330 och återstoden uttagas från pro- cessystemet i ledning 328. Det ytterligare stabíliserade slammet, innehållande mindre än 40% av den ursprungliga halten av biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser i det inkommande slammet till processystemet i ledning 331, uttages från den andra rötningszonen i ledning 325 för ytterligare behandling (t.ex. avvatt- ning) och/eller slutligt omhändertagande.

Fördelarna med denna uppfinning illustreras genom följande exempel.

Exempel l I detta exempel jämföres resultaten från föreliggande uppfinning, utfört i enlighet med utföringsformen i fig. 2, med ett konventio- nellt anaerobt höghastighetssystem. Den ytterligare beskrivningen ~ baseras på behandling av avloppsslam från en avloppsvattenbehandlings~ anläggning med 37,85 miljoner_liter per dag, och samtidigt hänvisas till det schematiska flödesschemat i fig. 2. v ,,_.__..___......_..._ 7801404-0 ss Ett kombinerat 50/50 primärt och sekundärt slam, ursprungligen vid l8°C, inmatas till rötningssystemet enligt fig. Z i ledning lll. I Slammet, med en totalhalt suspenderade fasta substanser av 39 400 mg per liter-och en bråkdel av flyktiga suspenderade fasta substanser/ totala suspenderade fasta substanser av 72%, inmatas till systemet med en flödeshastighet av 0,34 miljoner liter per dag. För upprätthål- lande av slammet i den aeroba rötníngszonen 110 vid en drifttempera- tur av 50°C med en slamretentionstid av 24 timmar upphettas det in- kommande slammet till ca 25°C genom metanpanna 130. Baserat på en omvandlingseffektivitet av 50% hos metangasens värmevärde till värme, 3 erfordras ca 708 m per dag av metangasen, som bildas i den anaeroba rötningszonen, för tillförsel till pannan 130.

Ca 8% reduktion i flyktiga suspenderade fasta substanser (l6% biolo- giskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser, varvid de biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade substanserna utgör ca 50% av totalmängden flyktiga suspenderade fasta substanser) erhålles vid den aeroba rötningen så att ett partiellt rötat slam med en halt flyktiga suspenderade fasta substanser av 26 100 mg/liter inmatas genom ledning ll4 till surgörnings-underzon l20a. Denna underzon ar- betar vid termofil temperatur med en slamretentionstid av 24 timmar.

En reduktion av 10% av brâkdelen inkommande flyktiga suspenderade fasta substanser uppnås i detta steg. Ett slam med en halt flyktiga suspenderade fasta substanser av 23 500 mg/liter uttages därefter till metanjäsníngs-underzonen lZ0b i ledning 126. Tillräckligt värme avlägsnas från det uttagna slammet i värmeväxlare 115 för tillförsäk- rande av en drifttemperatur i metanjäsnings~underzonen l20b av 38°C.

Metanjäsnings-underzonen arbetar med en slamretentionstid av 5 da- gar, vilket resulterar i en total reduktion av flyktiga fasta sub- stanser av 40% för det integrerade systemet (reduktion av biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser av 80%). Metan- jäsnings-underzonen bildar ca 2067 m3 metangas per dag, vilket uppgår till ett totalt bränslevärde av 45 343 MJ per dag, Eftersom 708 ms metangas per dag erfordras för att driva metanpanna 130, är 1359 m3 metangas per dag, uppgående till ett totalt bränslevärde av 30 580 MJ per dag, tillgängligt för bortförande från slamrötningssystemet.

Om 0,34 miljoner liter per dag kombinerat slam, på vilket ovanståen- de beskrivning'är baserat, i stället ledes till konventionell anaerob rötkammare med hög hastighet skulle en slamretentionstid av ca 13 7801404-0 59 dagar erfordras för att uppnå samma reduktion vid flyktiga fasta substanser. Även om 3 625 m3 metangas per dag, uppgående till ca 81 196 MJ per dag, bildas genom den konventionella rötkammaren med hög hastighet, erfordras ca 65 270 MJ per dag för uppvärmning, vid en 50%-ig omvandling av värmevärdet till värme, för upprätthållande av optimal drifttemperatur i höghastighetskammaren. Sålunda erford- rar det konventionella systemet, jämfört med ovannämnda utföringsform av föreliggande uppfinning, ett volymbehov av ca 86% mera, baserat på retentionstidbehov, och har ca 40% mindre metan tillgängligt för bortförande under normala driftbetingelser. Éxempel 2 Detta exempel beskriver en specifik drift av föreliggande uppfinning i enlighet med utföringsformen i fig. S. Den inkommande slaminmatnin- gen innefattar 0,23 miljoner liter per dag av ett kombinerat 50/50 primärt och sekundärt slam från en avloppsvattenbehandlingsanläggning.

Den inkommande slamströmmen i ledning 311 vid 20°C och 4% totalmängd suspenderade fasta substanser (VSS/TSS = 0,75) uppdelas, med 0,174 miljoner liter per dag strömmande i ledning 331 direkt till den termo- fila aeroba rötningszonen och 0,053 miljoner liter per dag, som bil- dar delströmmen i ledning 329. Som anges i fig. 4 erfordras i detta fall icke någon uppvärmning av slammet före dess införsel till den termofila aeroba rötningszonen. Retentionstiden i den första rötnings- aonen 310 är ca 24 timmar och de termofila temperaturerna uppnås autotermiskt. Ett pastöriserat slam vid en temperatur av 50°C uttages från den aeroba rötningszonen i ledning 316 och blandas med den kalla delströmmen från ledning 329. Denna kombinerade slamström ledes där- efter till den anaeroba rötningszonen 320, vari slammet hålles i från- varo av syre under ca 8 dagar, vilket resulterar i ca 40% total re- duktion av flyktiga fasta substanser (80% reduktion av biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser). Den anaeroba rötningszonen producerar metangas i en mängd av ca 2039 m3 per dag, vilket uppgår till ca 42 180 MJ per dag. Hela denna metanmängd är tillgänglig för bortförsel från processystemet.

Om 0,25 miljoner liter kombinerat inkommande slam i stället ledes till en konventionell anaerob höghastighetsrötkammare, skulle en re- tentionstid av ca 15 dagar vara nödvändig för uppnående av samma reduktion i flyktiga fasta substanser. Även om 2549 ms per dag av metangas, utgörande ca 52'j25 MJ per dag, bildas i den konventionel- la anaeroba rötkammaren, erfordras ca 47 452 MJ per dag, vid en 50%- 7801404-0 40 íg omvandling av värmevärdet till värme, för upprätthållande av optimala anaeroba drifttemperaturbetingelser i högbastighetskammaren.

I detta fall erfordras sålunda ett konventionellt anaerobt rötnings- system om.65% längre slamretentionstid men alstrar endast en netto- gasenergi ekvivalent med 5272 MJ per dag, jämfört med 42 180 MJ per dag för det kombinerade systemet. Efter användning av den internt alstrade metangasen som en värmekälla, har sålunda det konventionella systemet en avsevärt mindre metangasmängd tillgänglig för bortförsel än vad som är fallet vid föreliggande uppfinning.

Exempel 3 _ I detta exempel jämföres resultaten för föreliggande uppfinning vid utövande i enlighet med utföringsformen i fíg. l med ett konventio- nellt anaerobt höghastighetssystem.

Ett sekundärt slam från ett avloppsvattenbehandlingssystem med syre- sättning, ursprungligen vid l5°C, upphettas först i värmeväxlare 22 med utflöde från den anaeroba rötningen och uppvärmes därefter ytterligare med utflöde från den termofila aeroba rötningen i värme- växlaren 15. Det första värmeväxlingssteget i värmeväxlare 22 höjer temperaturen i det inkommande slammet från l5°C till ca 25°C, medan temperaturen för det stabiliserade slamutflödet från den anaeroba rötningszonen 20 sänkes från ca 35°C till 25°C. Det andra värmeväx- lingssteget i värmeväxlare 15 ökar temperaturen för det inkommande slammet till ca 3000 medan slammet, som uttages från den aeroba röt- ningszonen 10, reduceras i temperatur från ca 50°C till 45°C. Det inkommande slammet med en totalhalt fasta substanser (MLSS) av 34 400 mg/liter och en bråkdel flyktiga suspenderade fasta substan- ser/totala suspenderade fasta substanser av 78% införes till den första rötningszonen 10 i en mängd av 0,23 miljoner liter per dag.

En drifttemperatur av 50°C upprätthâlles med en slamretentionstid av 24 timmar i den aeroba första zonen.

Ca 16% reduktion i flyktiga suspenderade fasta substanser (32% re- duktion i biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta sub- stanser) uppnås i det aeroba steget, så att ett partiellt stabilise- rat slam med en halt flyktiga suspenderade fasta substanser av 22 500 mg/liter införes, efter värmeväxlíng med det inkommande slammet i ' värmeväxlare 15, till den_anaeroba rötningszonen i ledning l6.

Den anaeroba rötníngszonen arbetar med.en retentionstid av 8 dagar,- .___-___ 7801404-0 41 vilket resulterar i en total reduktion av flyktiga suspenderade fas- ta substanser av 42% (reduktion av 84% i biologiskt nedbrytbara flyk- tiga suspenderade fasta substanser) för det integrerade systemet.

Den anaeroöa rötningszonen 20 producerar ca 1467 ms metangas per dag, utgörande ett totalt bränslevärde av ca 29 S26 MJ per dag. A11 denna metangas är tillgänglig för bortförsel från rötningssystemet.

Om den 0,23 miljonen liter per dag av inkommande slam till rötnings~ processen, som beskrivits ovan, i stället fördes till en konventionell anaerob höghastighets-rötkammare, skulle en retentionstid av minst 14 dagar vara nödvändig för att uppnå samma reduktion i flyktiga sus- penderade fasta substanser. Även 2396 m3 metangas per dag bildas i ett sådant konventionellt höghastighetssystem, uppgående till ca 49 561 MJ per dag, erfordras ca 47 452 MJ per dag, vid en 50%-ig om- vandling av bränslevärdet till värme, för upprätthållande av optima- la drífttemperaturbetingelser i höghastighetskammaren. Det konven- tionella anaeroba systemet erfordrar sålunda ca 55% mera volymbehov, och har ca 27 417 MJ metangas per dag mindre för bortförsel än vad som är fallet för motsvarande ovan beskrivna system enligt förelig- gande uppfinning.

Claims

7so14o¿ëo ene Patentkrav

1. Sätt för rötning av slam, varvid åtminstone en del av slammet matas genom minst tvâ täckta rötningszoner och under passagen genom dessa zoner i tur och ordning under-' kastas aeroba och sedan anaeroba betingelser för erhållande av stabiliserat slam och metangas, k äen n e t e c k n a t av att (a) slammet och luftningsgas, innefattande minst 50 vol% syre, införes till en första täckt rötningszon och blandas däri för upprätthållande av en halt av löst syre i den blandade vätskan av minst 2 mg/l och av en totalhalt suspenderade fasta substanser i slammet av minst 20 000 mg/liter, (b) slammet i den första rötningszonen hâlles under steg (a) vid en temperatur i det termofila området av 4s-7s°c, (c) steg (b) fortsättes under en slamretentionstid av 4-48 timmar för partiell reduktion av halten biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser i slam- met, som införes i den första rötningszonen, (d) partiellt stabiliserat slam och syre-utarmad ”rötningsgas med minst 21% syrehalt uttages separat från den första rötningszonen, (e) det partiellt stabiliserade slammet från steg (d) införes till en andra täckt rötningszon och hålles under anaeroba betingelser vid en temperatur av 30-60°C under en retentionstid av 4-12 dagar för att ytterligare reducera halten biologiskt nedbrytningsbara flyktiga suspenderade fasta substanser till mindre än ca 40% av halten biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser i det slam, som införts till den första rötningszonen i steg (a).

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att slammet, som införes i den första rötningszonen, uppvisar en totalhalt suspenderade fasta substanser av mellan 20 000 och 60 000 mg/1.

3. Sätt enlïgt_krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att slamretentionstiden för slammet i den första rötningszonen 43 7801404-0 är 12-24 timmar.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att slammet uppvärmes före införseln till den första rötnings~ zonen för upprätthållande av temperaturen i steg (b).

5. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att temperaturen i steg (e) hålles i området 35-40°C för mesofil nedbrytning i den andra rötningszonen.

6. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att temperaturen i steg (e) hålles i omrâdet 45-50°C för tenmíil nedbrytning i den andra rötningszonen.

7. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att slamretentionstiden i steg (e) är tillräcklig för att ytterligare reducera halten biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser i slammet till mindre än ca 20% av halten biologiskt nedbrytbara flyktiga suspenderade fasta substanser i slammet, som införes till den första' rötningszonen i steg (a).

8. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att slammet i den andra rötningszonen blandas genom recirkula- tion av metangas mot slammet däri.

9. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att luftningsgasen upphettas före införsel till den första rötningszonen för upprätthållande av temperaturen i steg (b).

10. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a t av att slammet uppvärmes före införsel till den första rötningszonen genom indirekt värmeväxling med det ytterligare stabiliserade slammet, som uttages från den andra rötningszonen.

11. Sätt enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av att temperaturen i steg (e) upprätthålles i omrâdet 35-40°C och det uppvärmda slammet upphettas ytterligare före in- försel till den första rötningszonen genom indirekt 7801404-0 4” värmeväxling med det partiellt stabiliserade slammet, som uttages från den första rötningszonen.

12. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n ast av att den andra rötningszonen innefattar en underzon för surgörning och en underzon för metanjäsning, att partiellt stabiliserat slam från den första rötnings- zonen införes till underzonen för surgörning och hålles däri under en slamretentionstid av 24-60 timmar för sur- görning av slammet, att surgjort slam uttages från under- zonen för surgörning och införes i underzonen för metanjäs- ning och hålles däri vid en temperatur av 35-40°C under en slamretentionstid av 4-8 dagar.

13. Sätt enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t av att slammet i underzonen för metanjäsning hålles vid en tem- peratur av 37-38°C.

14. Sätt enligt krav 12 eller 13, k ä n n e t e c k n a t av att slammet i surgörningszonen hålles vid en temperatur av 45-75°C och surgjort slam, som uttages från underzonen för surgörning, kyles till en temperatur av 35-40°C före införsel till underzonen för metanjäsning.

15. ; Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n agt av att slammet som inmatas i den första rötnings- zonen består av primärslam och överskottsslam från en av- Ioppsvattenaktiverad slambehandlingsanläggning.

16. ; Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t av att den i den första rötningszonen inmatade luft- ningsgasen innehåller minst 80 volym% syre, den från den första rötningszonen uttagna rötningsgasen håller minst 40% syrgas och dess syrehalt är minst 35% av syrehalten i luftningsgasen som kommer in i den första rötningszonen och att denna rötningsgas inmatas i en täckt luftningszon i en avloppsvattenaktiverad slambehandlingsanläggning som åtminstone huvuddelen av luftningsgas som tillföras en luftningszon, medan överskottsslammet från den avlopps- vattenaktiverade slambehandlingsanläggningen inmatas i den första rötningszonen.' 45”. 7801404-0

17. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a t av att metangasen, som uttages från den andra rötningszonen, blandas med syrehaltig gas och förbrännes som bränsle för erhållande av värme för att hålla slammet i åtminstone en av den första och den andra rötningszonen vid förhöjd temperatur.

18. Sätt enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a t av att slammet i den första rötningszonen hålles vid en tempera- tur av 45-75°C gencm förbränningen av metangas och syre- haltig gas.