SE429545B - Biologiskt filter av submers typ for rening av avloppsvatten - Google Patents

Description

40 .7805213-1 2 Det kan lätt fastställas, att eliminering av l mg BS5 er- fordrar högst upplösning av 0,5 - 0,7 mg syre i vattnet innan detta strömmar igenom filtret. Detta innebär att genom en för- luftning med luft kan med användning av det kända filtret l0-16 mg BS5 per liter filtrerat vatten elimineras. Om ren syr- gas användes, kan denna.mängd av eliminerad förorening ökas till 40-50 mg per liter. ' När kommunalt eller industriellt avloppsvatten som skall behandlas underkastas en förrening genom en tillsats av flock- ningsmedel eller ett frànskiljande av flockade produkter, eller när ett industriellt avloppsvatten med ringa föroreningshalt direkt önskas renat, inträffar det ofta att de lösta förorening- arna vid inträdet i filtret uppgår till och till och med över- stiger 100 mg per liter av BS5.

Om man önskar minska denna förorening till ett värde nära eller under 30 mg per liter genom användning av ett filter av tidigare beskriven typ visar det sig att den tillgängliga mäng- den syre är otillräcklig. Enligt det kända förfarandet kan då den del av det filtrerade vattnet återföras till uppströms an- ordningen för mättnad med syre, så att på detta sätt den till- gängliga mängden syre ökas.

Filtreringshastigheten begränsas dock då till 8-13 m3 per m2 och timme. Om tillförseln av återfört vatten innebär risk att dessa värden överskrides, leder detta då till en ökning av filtrets dimensioner. l Den mängd av föroreningar som kan elimineras per volym- enhet av filtermaterial vid en bäddhöjd mellan 1,5 och 2 meter är följaktligen begränsad till ett värde av storleksordningen 2 kg BS5 per m3 och dygn med en förluftning med luft, och till 4-5 kg BS5 per m3 och dygn om man använder en inledning av ren syrgas eller syreanrikad luft.

Föreliggande uppfinning har nu till syftemàl att bringa det tidigare kända biologiska filtret att behandla ett avlopps- vatten, hos vilket halten av löst syre inställs till ett högre värde än mättnadshalterna av syre vid atmosfärtryck (vilken halt kan variera från 7 till 35-40 mg per liter, beroende på partialtrycket hos syrgasen vid atmosfärtryck hos den inledda gasen), så att filtrets prestanda kan förbättras ifråga om den mängd BS5 som elimineras per liter behandlat vatten och i den mängd B55 som elimineras per kubikmeter filtermaterial. 40 7805213-1 3 Vidare kan föreliggande uppfinning eventuellt göra.det möjligt att eliminera återföringen av det filtrerade vattnet.

Enligt uppfinningen bringas det avloppsvatten som skall filtreras efter att ha syrsatts i en sluten behållare under tryck, att under detta samma.tryck genomströmma filtret av den tidigare kända typen, varvid detta filter är tätt inneslutet så, att det inställda trycket upprätthålles ovanför filtermaterialet och i detta.under filtreringsförloppet, så att på detta sätt undvikes varje frigörande av syre som i förväg lösts i det vat- ten som skall behandlas.

Om trycket icke upprätthålles, riskerar man i praktiken att i filtermassan uppkommer turbulens som medför ett frigöran- de av det syre som tidigare lösts i avloppsvattnet, så att här- vid åtgången av syre ökar och kvarhållningen av suspenderat material i filtermassan störes. Denna avgasning undvikes genom tillslutning av filtret under ökande av trycket i filtret i förhållande till atmosfärtrycket eller det omgivande trycket till det tryck som föreligger i anordningen för syrsättning.

Det vatten som skall filtreras syrsättes kontinuerligt, exempelvis i en sluten behållare under tryck. Syre eller syre- anrikad luft inledes i den gasatmosfär som föreligger i den övre delen av behållaren, antingen direkt eller under strömning under vätskemassan. Det vatten som skall syrsättas inledes medelst en pump vid förhöjt tryck i samma.behållare. Kontakt- tiden inställes så, att man vid maximal tillförsel och maxi- malt arbetstryck erhåller en bestämd upplösning av syre i den vätska som strömmar genom behållaren. Denna.kontakttid är av storleksordningen från en till flera.minuter, beroende av den använda anordningen för inledning av gas och av den turbulens, vilken gynnar upplösningen, som upprätthålles i vätskemassan i behållaren.

Från denna.behållare och utan sänkning av trycket inledes det översyrsatta avloppsvattnet i den övre delen av en (eller flera) behållare som innehåller ett filtermaterial av tidigare känd typ, och som är utförd av ett tätt, mot trycket resistent material.

Enligt ett annat drag i uppfinningen inledes det översyr- satta.avloppsvattnet direkt i den filtrerande massan.

För en given anläggning, till vilken ledes en bestämd mängd, är det möjligt att variera den mängd löst syre som 40 7805215-1 4 införes i det vatten som skall filtreras genom att det tryck varieras som råder i behållaren och i filtret. Det är enligt uppfinningen till och med möjligt att under förloppet av en filtreringscykel variera halten av löst syre i vattnet som funk- tion av möjliga variationer i dess BS5.

I en lämplig utföringsform av uppfinningen innefattar an- läggningen en anordning för kontinuerlig analys av återstående löst syre i det filtrerade vattnet och anordnad omedelbart vid utträdet från filtret. Genom en jämförelse av det uppmätta värdet vid en given tidpunkt och fastställda värden bestämmer och styr denna.anordning på något lämpligt sätt ökningen eller minskningen av inledningstryeket för gasen i behållaren.

Om halten av löst syre överstiger ett visst värde i det filtrerade vattnet beror detta på att systemets syrebehov är lågt, eftersom BS5 hos det vatten som skall behandlas är lågt, och trycket kan därför minskas och följaktligen även halten av löst syre. Omvänt, om halten av löst syre sjunker under ett minimivärde i det filtrerade vattnet, beror detta på att syste- mets syrebehov har ökat på grund av att BS5 hos det vatten som skall behandlas har ökat, och det blir nödvändigt att öka in- ledningstrycket för gasen och därigenom öka mängden löst syre före filtret, allt under i övrigt lika. förhållanden (temperatur, vattentillförsel, etc.).

I den följande beskrivningen åskådliggöres uppfinningen närmare, under hänvisning till den medföljande ritningen, vilken schematiskt visar ett exempel på genomförande av filtret enligt uppfinningen.

Anläggningen består väsentligen av ett biologiskt filter, innefattande en eller flera täta och tillslutna behållare, vilka kan sättas under tryck. Varje behållare innefattar en dubbel botten 2, försedd med öppningar 3, eller bestående av en perfo- rerad platta, ett skikt av bärarmaterial 4, och en bestämd mängd av filtermaterial 5 av typ, beskriven i det föregående, och vars höjd är mellan.O,5 och 4 meter, exempelvis mellan 2 och 3 meter för en genomströmningshastighet av 10-20 m3 per timme och m2 för vatten, nmehaiiande 30-50 mg iöst syre per liter, samt en skål för inledning av vatten och för bortledning av tvätt- vatten 6.

Filtret är försett med reglerings- och säkerhetsanordning- ar, såsom ett eller flera uttag för prover 7, en säkerhetsventil 40 7805213-1 8, en gasavledning 9 och en manometer 10.

Det vatten som skall renas inledes i filtret genom rörled- ningen 12 efter öppning av ventilen 13, och fördelas över filt- rets yta ovanför filtermaterialet genom skålen 6. Vattnet passe- rar därefter genom filtermaterialet och sedan eventuellt genom ett eller flera skikt av något annat material som kan åstadkomma en kompletterande behandling. Flera filter kan vara kopplade i serie.

Upplösningen av syreanrikad luft eller ren syrgas under tryck genomföres i en tillsluten behållare, såsom tanken 14, vilken i exemplet är àtskild från filtret, men som även kan vara införlivad i själva filtret, ovanför filtermaterialet.

Eftersom den lösta.mängden syre är beroende av kontaktytan mellan det gasformiga syret och vattnet, bör inuti behållaren 14 anordnas antingen en uppdelning av gasen 1 vattnet genom bild- ning av bubblor i vätskan medelst kända anordningar, såsom ut- bildning av en vattenstråle 15, vilken anslår mot vätskeytan 16, mekanisk omblandning av vattnet, finfördelning av gasen i vatt- net genom ett poröst material, eller inledning av gasen i vatt- net genom stänkning, eller en finfördelning av vattnet i gasen medelst kända processer, såsom finfördelning av vattnet i gas- atmosfären, uppdelning av en vattenstråle, strilande av vattnet i luften eller mekanisk omrörning av vattnet, eller ock en kombination av flera av dessa.processer.

| Anläggningen innefattar anordningar för reglering och säkerhet, såsom en säkerhetsventil 8a.och en manometer lOa. I det visade exemplet avdrager en eller flera.pumpar 17 det vatten som skall behandlas från karet 18 och leder det till överdelen av syrsättningsbehållaren 14, därdet bildar en stråle med bestämd hastighet i gasfasen. Strålen anslår mot vätske- fasens yta 16 så, att den turbulens åstadkommes som erfordras för upplösning av syret i vattnet. Det sålunda översyrsatta vattnet ledes till filtret eller filtren. .

Gasen ledes till behållaren lä genom en rörledning 21, antingen in i gasfasen eller i vätskefasen eller i båda på en gång. Denna gas kan närmare bestämt utgöras av luft, syreanrikad luft eller helst av ren syrgas, och kan antagas vara.ti1lgäng1ig vid ett bestämt, känt tryck.

Trycket kan hållas konstant medelst en regulator 19, anord- nad i ledningen l9a för gastillförseln. En avstängningsventil 20 lO 140 7805213-1 6 möjliggör avstängning a.v ga.stillförseln till behållaren 11+ om så erfordras, exempelvis om den avkännare 22 för låg vätskenivå som ingår i behållaren indikerar a.tt mängden a.v vätskefa.s är alltför liten. En avkännare 23 för hög vätskenivå indikerar på samma. sätt att ga.smängden är alltför liten, och kan stanna. tillförsel- pumpen eller pumparna. 17.

Det översyrsatta. avloppsvattnet inledes i filtret, vilket har ett tryck som är direkt beroende a.v trycket i behållaren 14 och av tillförseln. Vid utträdet från filtret håller en regler- ventil 25 filtret under tryck. En nivåavkärmare 21! reglerar nivån 16 för vätskefa.sen i behållaren 14 och styr ventilen 25. Om nivån 16 stiger, öppnas ventilen 25 och vice versa.. De organ som genom- för nivåmätningarna 22, 23, 24 är anordnade i en lugn omgivning i behållaren 14 eller i en separat behållare.

En analysanordnmg 26 för löst syrgas är anordnad vid ut- trädet från filtret eller i provuttagsledningen 7 för a.tt regle- ra. den använda. mängden syre och begränsa. den till den mängd som erfordras för behandlingen. Denna. anordning styr regulatorn 19 så, att om syrehalten i vattnet från filtret eller filtren eller i vattnet vid någon punkt i filtermassan överstiger ett fastställt värde, exempelvis 2 mg per liter, bringar regulatorn 19 gastrycket att minska. i behållaren 14, varvid nivån 16 stiger och nivåavkännaren 24 bringar ventilen 25 att något mera. öppnas, vilket medför en minskning a.v arbetstrycket i anläggningen och därigenom av mängden löst och konsumera.d syrgas.

Om syreanalysatorn 26 indikerar en lägre halt än ett fast- ställt värde, exempelvis l mg per liter, genomföres det omvända förloppet.

Det filtrerade vattnet utledes från filtret genom ledning- en 27a, i vilken ventilen 25 är anordnad. Det uppsamlas i karet 27.

En återföring a.v det behandlade vattnet är möjlig, men på grund av uppfinningen är detta icke nödvändigt.

Exempel. Försök i pilotanläggnizxgar har visat att vid upprätt- hållande a.v ett tryck på lOO kPa över normalt atmosfärtryck är det möjligt att med en mycket enkel apparatur enligt uppfin- ningen uppnå värden mellan 25 och 50 mg per liter a.v verksamt, löst syre i ett kommunalt avloppsvatten som först flockats och sedimenterats, varvid det exakta värde som erhålles vid en given tidpunkt är beroende a.v de betingelser som föreligger 7805213-1 7 vid denna.tidpunkt, såsom atmosfärtrycket, vattentemperaturen och vattnets salthalt och föroreningshalt.

Som exempel angives i det följande experimentella.resul- tat, erhållna.från 4 olika försök i en pilotanläggning, utförd enligt uppfinningen och innefattande väsentligen ett slutet filter med en yta.av 0,125 ma med ett skikt av expanderade ler- granuler med en höjd av l,8 meter. Volymen av filtermaterial var alltså 0,225 m3.

Till" Fil-tre* Löst BS BS Elimi- Elimi- Löst mg an- Suspende- förd rings- syre föga eftšr nerad nerad syre vänt rat mate- åââëân- ââëcig- šâlíâret file.. fin? Bs5 Bs5 1 syre riai i »e ' s: mg íäèëzäm m3/h m3/ma/h mg/1 mg/l mg/l mg/1 n3/dygn mg/l 5 mg/l 1,625 13 36 83 23 60 10,38 2 0,56 4 1,625 13 33 74 31+ 40 6,92 2,5 0,76 8,5 1,875 15 32 104 42 62 12,40 4 0,45 9,5 1,875 15 33 92 33 59 ll,8O 6 0,45 9,5 Av värdena.i föregående tabell framgår klart, att upp- finningen under experimentets betingelser möjliggör eliminertng av 40 till mer än 60 mg per liter av BS och att med filtrerings- hastigheter som överstiger 13 m3/m2/h av belastning uppnå en eliminering av föroreningar som är lika med eller överstiger 12 kg BS per m3 och dygn, alltunder upprätthållande av en mycket god filterverkan, eftersom halterna av suspenderat mate- rial i utflödet från filtret aldrig överstiger 10 mg per liter.

Det visar sig vidare, att denna rening väl motsvarar de biologiska betingelser som beskrives för det tidigare kända filtret, eftersom filtrets syrekonsumtion varierar från 0,45 till 0,76 mg per mg eliminerad BS5.

Genom ökning av trycket i anordningen för inledning av syrgas å ena sidan och genom modifiering av filtreringshastig- heten och höjden av skiktet av filtermaterial å andra sidan är det i praktiken möjligt att med en anläggning enligt uppfinningen uppnå en elïmïnerïnß aV 10-15 kg B55 per m3 och dygn som medeltal 7805213-1 8 av en cykel, med tidvärden på maximum ar 20 kg per m dygn. 3 och Medelhastigheterna för filtrering kan då variera från 10 till 20 meter per timme med tidsmässiga toppvärden av 25 till meter per timme. Dessa resultat kan erhållas när den mängd föroreningar som skall elimineras varierar från 50 till 70 mg BS5 per liter vatten som skall renas.

Claims (7)

785152 1 3- 1 9 Eatentkrav

1. Biologiskt filter av submers typ för rening av avlopps- vatten, och vari filtcrmaterialet är anbragt i en gastät, sluten behållare under tryck, samt vari avloppsvattnet är översyrsatt, k ä n n e t e c k n a t därav, att översyrsättníngen av avlopps- vattnet gcnomföres i en uppströms från filtret (1) anbragt, se- parat behållare (14), i vilken syret löses i avloppsvattnet i en mängd, som överstiger det värde för lösligheten hos syre som svarar mot syrets partialtryck i den använda gasen vid atmosfär- tryck.

2. Filter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att höjden av skiktet av filtermaterial (5) är från 0,5 till minst 4 meterl

3. (-3. Filter enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att behållaren (14) för översyrsättning av det avlopps- vatten som skall behandlas löser en mängd av syrgas från 30 till 100 mg/l.

4. Filter enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att en regleranordning är anordnad, vilken sammanverkar med en vid filtrets utlopp eller i filtermaterialet självt an- bragt mätanordning, vilken mäter mängden av återstående syre, vilken reglerar det i den separata behållaren (14) och i filtret (1) rådande trycket och därmed mängden löst syre i avloppsvatt- net som funktion av mängden återstående syre.

5. Filter enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att regleranordningen för trycket i den separata behållaren (14) och i filtret (1) innefattar en syreanalysator (26), vilken är anbragt vid filtrets utlopp och är kopplad till en regulator (19) som styr gastrycket i den separata behållaren (14), och att den separata behållaren (14) innefattar en nivåavkännare (24), vilken påverkar en ventil (25) i utloppsledningen (Z7a) för det behandlade avloppsvattnet.

6. Filter enligt något av krav 1-S, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den separata behållaren (14) för översyrsätt- ning är anbragt i behållaren för filtret (1).

7. Filter enligt något av krav 1-6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den separata behållaren (14) för översyrsätt- ning innefattar avkännare för hög nivå (23) och för låg nivå (22), vilka möjliggör en reglering av de mängder av gas och vatten som inledes i behållaren.