SE466445B - Saett att behandla avloppsvatten - Google Patents

Description

4ée 445 För detta ändamål användes normalt en biologisk denitrifie- ringsmetod i kombination med undervattensfiltren. Vid den biologiska denitrifieringsmetoden placeras en anaerob filter- bäddtank efter den aeroba filterbäddtanken i undervattensfilt- ren, vari N02"-N och N03'-N, som härrör från NH4+-N, genom oxidation genom inverkan av nitrifieringsbakterier i den aeroba filterbäddtanken reduceras till N2-gas genom inverkan av denitrifieringsbakterier under syrefria betingelser. För att uppnå en tillräcklig effekt vid denitrifieringen måste oxidationen av NH4*-N till N02'-N och N03"-N, eller nitrifie- ringen, utföras i tillräcklig grad i den aeroba filterbäddtan- ken i undervattensfilterna. pH-värdet i den aeroba filterbädd- tanken minskar emellertid allteftersom nitrifieringen fortskri- der och det blir nödvändigt att neutralisera den aeroba filter- bäddtanken med alkali, vilket medför en komplex reglering och en komplicerad struktur av anordningar med en ökad kostnad beroende på användning av kemikalier.

Tidigare har en defosforisering utförts efter denitrifieringen.

Defosforiseringsmetoder omfattar en flocknings/fällningsmetod, som använder metallsalter såsom salter av kalcium, aluminium och järn för att avlägsna fosfor i form av metallfosfat, och en kristallisationsmetod, som avlägsnar fosfor genom kristallisa- tion därav som hydroxiapatit inom det alkaliska området i närvaro av kalcium. Båda metoderna kräver ett separat defosfo- riseringssystem eller en separat defosforiseringstank.

Såsom angivits ovan krävs för närvarande tre steg för behand- ling av organiskt avloppsvatten omfattande avlägsnande av organiska substanser (undervattensfilter), denitrifiering och defosforisering. Ett exempel på ett sådant behandlingsförfaran- de för organiskt avloppsvatten kommer nu att beskrivas under hänvisning till fig. 10. Enligt fig. 10 behandlas organiskt avloppsvatten först i en galler- och sandfällningsbassäng 01 och med en vibrerande sil 02 för att avlägsna suspenderade UI 28 466 445 3 substanser och utfällt material. Det förorenade avloppsvattnet spädes med vatten i en spädningstank 03 och behandlas därefter i en aerob tank 04 med hjälp av undervattensfilter för avlägs- nande av organiska substanser och för tillräcklig nitrifiering under det att pH-värdet inställes med ett alkaliskt medel. Det behandlade avloppsvattnet försättes med metanol och omröres i en omröringstank 05 och utsättas därefter för denitrifiering i en anaerob tank 06. Det kvävebefriade avloppsvattnet behandlas i en andra aerob tank 07 för vidare avlägsnande av organiska substanser och resultatet överföras till defosforiseringsförfa- randet. Defosforiseringsförfarandet omfattar ett förbehand- lingssteg bestående av en dekarbonering genom tillsats av svavelsyra i en dekarboneringstank 08, reglering av pH genom tillsats av gips och kalciumhydroxid i en pH-regleringstank 09 och utfällning av CaCO3 och liknande i en fällningstank 010 samt ett kristallisation/defosforiseringssteg för avlägsnande av fosfor som hydroxiapatit i en defosforiseringstank 011. Det defosforiserade vattnet steriliseras i en sterilisationstank 012 och avges.

Såsom beskrivits ovan har tidigare kända metoder för behandling av organiskt avloppsvatten krävt ett antal apparater och en ariftkontroll på hög nivå.

Således är tidigare kända metoder för behandling av avloppsvat- ten behäftade med brister genom att komplexa förfaranden såsom defosforiseringsförfarande krävs och är förknippade med många problem vad gäller resurser, driftskontroll och behandlings- kostnader.

För att komma till rätta med alla olägenheter med den kända tekniken för behandling av avloppsvatten, är det primära syftet med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett sätt att behandla avloppsvatten, som kan avlägsna organiska substanser, denitrifiera och defosforisera genom enkla förfaranden. c UI 466 445 Beskrivning av uppfinningen För att uppnå ovanstående syfte har man utfört olika undersök- ningar och funnit att en komposition, som består av hydra- tiserade kalciumsilikat, ger en miljö som är lämplig för mikrobaktivitet vid en biomembranmetod för behandling av organiskt avloppsvatten, för att avsätta och avlägsna fosfat- joner och upprätthålla ett pH-värde, som är lämpligt för nitrifiering, varigenom föreliggande uppfinning uppnås.

Enligt föreliggande uppfinning som baseras på ovanstående undersökningar och uppnår ovanstående syfte, tillhandahålls ett sätt att behandla avloppsvatten innehållande fosforföreningar, kväveföreningar och organiska föreningar, varvid man bringar avloppsvattnet att passera genom en aerob zon innehållande ett poröst kontaktmaterial och därigenom bringar avloppsvattnet i kontakt med det porösa matrialet i närvaro av luft för fram- ställning av aerobt behandlat vatten, och bringar det aerobt behandlade vattnet i kontakt med en vätedonator under väsentligen anaeroba betingelser för framställning av anaerobt bildat vatten, varvid ordningen vad gäller nämnda passage och nämnda kontakt är omvändbar och det aerobiskt behandlade vattnet och det anaerobiskt behandlade vattnet kan blandas med avloppsvattnet och recirkuleras, varvid sättet utmärkes av att det porösa kontaktmaterialet innefattar tobermorit, xonolit eller en blandning därav och har en porositet av 50-90%, vilket porösa kontaktmaterial har framställts genom skumning och härdning av en vattenhaltig uppslamning, som innefattar ett kiseldioxidbaserat matrial, ett kalkbaserat material och vatten, i närvaro av ett skummedel för bildning av en porös produkt samt hydrotermal behandling av den porösa produkten.

UI 466 445- ' Det porösa kontaktmaterial som användes enligt föreliggande uppfinning och ett format material som erhållits genom skumning och härdning av en uppslamning, som huvudsakligen består av ett kiseldioxidbaserat material och ett kalkbaserat material, med ett skumningsmedel såsom aluminiumpulver och utsättande av blandningen för en hydrotermal reaktion under hög temperatur och högt tryck, innefattar ett krossat material, som erhållits genom krossning av ovanstående material, med en porositet av 50-90%, och ett granulärt eller format material, som erhållits genom hydrotermal behandling av en uppslamning, som huvud- sakligen består av ett kiseldioxidbaserat material och ett kalkbaserat material, under hög temperatur och tryck, varvid det hydrotermalt behandlade materialet, om så erfordras, krossas till ett pulver, och pelletering eller formning av pulvret med luftbubblor, med en porositet av 50-90%.

Det hydratiserade kalciumsilikatet erhålles genom behandling av en blandning av ett kiseldioxidbaserat material och ett kalk- baserat material med ett förbestämt molförhållande CaO/SiO2 (0,5-2,0) i en autoklav under ett förbestämt tryck och vid en förbestämd temperatur enligt en konventionell metod som är känd inom tekniken. Det kiseldioxidbaserade material som användes enligt föreliggande uppfinning omfattar pulver av kvartsit, kiseldioxidsand, kristobalit, amorf kiseldioxid, diatomacéjord, ferrosilikondamm och terra alba. Det kalkbaserade materialet omfattar pulver av kalciumoxid, kalciumhydroxid och cement. Det erhållna hydratiserade kalciumsilikatet består av en eller flera substanser valda ur den grupp som består av tobermorit, xonotlit eller en blandning därav. De har hög pH-buffrande förmåga och stor specifik yta av 20-400 m2/g.

Det porösa kontaktmaterial som användes enligt föreliggande uppfinning har en porositet av 50-90%. För att uppnå en så hög UI -66 445 porositet vid tillverkning av kontaktmaterialet försätts en uppslamning bestående av det kiseldioxidbaserade materialet och det kalkbaserade materialet med ett metalliskt skummedel såsom aluminiumpulver eller ett skummedel såsom AE-medel, och blandningen behandlas hydrotermalt under hög temperatur och tryck. Det metalliska skummedlet undergår en kemisk reaktion för alstring av en gas och den mängd som skall användas beror på införlivandet av luftbubblor i uppslamningen och mängden vatten, men kan härledas från den kemiska jämviktsreaktionen.

Skummedlet omfattar speciellt hartstvålar, saponin, syntetiska ytaktiva medel, hydrolyserade proteiner och polymera ytaktiva medel och användes primärt för att fysiskt införa luftbubblor genom ytaktiv verkan. Det ytaktiva medlet sättes helt enkelt till ett material och omröres för alstrande av bubblor eller användes i en speciell omröringstank eller skumningssystem för framställning av stabila bubblor, som därefter sättes till ett material i en mängd som bestämmas genom beräkning av den erfor- derliga volymen bubblor. Före användningen av skummedlet är det nödvändigt att undersöka stabiliteten av bubblorna och bestämma mängden skummedel som skall tillsättes. Om det erhållna hydra- tiserade kalciumsilikatet har en liten porositet kan det krossas till ett pulver, om det är ett format material, och därefter försättes pulvret med bubblor vid pelleterings- eller formningsförfarandet för inställning av porositeten. Speciellt försättes det hydratiserade kalciumsilikatpulvret med ett poly- merbindemedel, såsom en akrylhartsemulsion, och ett skummedel, om så erfordras, och blandningen knådas och pelleteras med hjälp av en pelleteringspanna eller gjutes i en formningslåda.

Det pelleterade hydratiserade kalciumsilikatet kan torkas genom lufttorkning eller upphettning. Det så formade porösa hydrati- serade kalciumsilikatet kan vidare krossas till ett pulver, som användes i kontaktmaterialet. För att erhålla det porösa kon- taktmaterialet med hög porositet är det lämpligt att använda gjutformningsmetoden.

UI 466 445 ' 7 Vid sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning bringas organiskt avloppsvatten, som förbehandlats för avlägsnande av suspenderat och utfällt material, utan spädning att passera igenom den aeroba filterbäddtanken, som är fylld med poröst kontaktmaterial, under luftning för samtidigt avlägsnande av organiska substanser genom biomembrenmetoden, avlägsnande av fosfor och nitrifiering av NH4+-N. Det behand- lade vattnet, som innehåller N02"-N och N03'-N som nitri- fieringsprodukt av NH4+-N, införes i den anaeroba filterbädd- tanken och försättes med en vätedonator såsom metanol, varvid N02"-N och N03"-N reduceras anaerobt till N2 genom inverkan av denitrifieringsbakterier, varigenom utföres en biologisk denitrifiering.

Det porösa kontaktmaterial som fyllts i den aeroba filterbädd- tanken har en fin yttextur av hydratiserade kalciumsilikatkris- taller eller gel, som underlättar immobiliseringen av bakterier och bildandet av biomembran och kan minska den pH-sänkning som beror på lägre fettsyror, såsom mjölksyra, smörsyra och ättik- syra som nedbrytningsprodukter (metaboliska produkter av bakte- rier) av organiska substanser för åstadkommande av svagt alka- liska betingelser med pH 8-9, vilket är optimalt pH för bakte- rier. Den aeroba filterbäddtank som användes enligt föreliggan- de uppfinning ger således en ökad effekt för bakterier och pro- tozoer som bidrar till nedbrytningen av organiska substanser och nitrifieringsbakterier som utför nitrifieringen, varigenom möjliggöres behandling vid hög belastning och behovet av spädning elimineras också vid behandling av avloppsvatten med hög koncentration såsom urin från svinstior.

Defosforisering i den aeroba filterbäddtanken utföres genom följande funktioner. Det porösa kontaktmaterialet i den aeroba filterbäddtanken tillföras Ca2+-joner, som krävs för avsättning av kalciumhydroxiapatit från de hydratiserade kalciumsilikat- kristallerna eller gelen och upprätthåller genom den pH-buff- UI A 66 445 rande funktionen av kontaktmaterialet stabila pH-betingelser vid 8-9 också vid ett lagt eller växlande pH-värde hos avlopps- vattnet. Fosfatjoner i avloppsvattnet reagerar således med Ca2+-jonerna och avsättas i form av kalciumhydroxiapatit pà ytan av kontaktmaterialet. Porerna i det porösa kcntaktmateria- let stör det enkelriktade flödet av avloppsvattnet och minskar flödeshastigheten av avloppsvattnet pá ytan av kontaktmateria- let, varigenom accelereras avsättningen eller tillväxten av kalciumhydroxiapatit, som bildas genom reaktion av fosfatjoner och Caz*-joner. Även om det porösa kontaktmaterialet ej inne- håller någon kristallymp liknande kalciumfosfat eller kalcium- hydroxiapatit har det en adsorptionsförmaga, som adsorberar kalciumhydroxiapatit som bildats i det första steget, då av- loppsvatten får passera, under bildande av en ytstruktur som lämpar sig för kärnbildning av kalciumhydroxiapatit och för bildning av kalciumhydroxiapatitkärnor i de fina porerna.

Det porösa kontaktmaterialet observerades efter behandling av avloppsvatten med hjälp av ett svepelektronmikroskop och visade sig ha ett flertal bakterier avsatta och levande i porerna och pà ytan, och oregelbundna kristaller, som identifierades som kalciumhydroxiapatit med hjälp av EPMA (röntgenstràlemikroana- lysator>.

Som framgår av ovan beskrivna fakta, har de fina porerna och hälen i det porösa kontaktmaterialet en avsevärd effekt pà avsättningen av bakterier och defosforisering. Det porösa kontaktmaterial som användes enligt föreliggande uppfinning har en porositet av 50-90%, lämpligen 60-80%, med hänsyn till bakterieavsättningen och defosforiseringen. Dà porositeten hos det porösa kontaktmaterialet är mindre än 50% blir den specifi- ka ytan alldeles för liten för att en tillräcklig bakterieav- sättning och hög defosforiseringsgrad skall uppnås. Då porosi- teten hos det porösa kontaktmaterialet överstiger 90% har kontaktmaterialet en benägenhet att flyta under det att avloppsvatten passerar igenom den aeroba filterbâddtanken och 466 445 __ 9 luftas, vilket medför en avsevärd minskning av hàllfastheten, med en reducerad pH-buffrande förmåga och en minskad varaktig- het av defosforiseringseffekten.

Storleken av det porösa kontaktmaterial som användes enligt föreliggande uppfinning hänger också i stor utsträckning samman med defosforiseringsförmàgan. Dà kontaktmaterialet har en diameter mindre än 0,5 mm har det en benägenhet att klumpa samman med SS och avsatta kristaller och kan ej användas under en längre tidsperiod. En alltför stor storlek av kontaktmate- rialet medför à andra sidan en minskad borttagningsgrad pà grund av minskade kontaktomràden. Det porösa kontaktmaterial som användes enligt föreliggande uppfinning bör därför ha en diameter av 0,5-10 mm.

Såsom beskrivits ovan ger sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning ett effektivt avlägsnande av organiska substanser, kväve och fosfor med hjälp av ett enkelt förfarande, som lätt upprätthàlles och regleras och kan ut- nyttjas för behandling ocksà av avloppsvatten med hög kon- centration såsom urin fràn djur och fabriksavlopp med hög belastning, varigenom erhålles ett enkelt och kompakt behand- lingssystem.

De porösa kontaktmaterial som användes vid sättet för behand- ling av avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning har en förmåga att adsorbera tungmetaller och kan avlägsna sådana tungmetaller tillsammans med organiska substanser och fosfor som finns i organiskt avloppsvatten.

De använda porösa kontaktmaterialen i sätten kan återanvändas som kiseldioxid-kalkbaserat gödselmedel eller ett jordförbätt- ringsmaterial, vilket ger en förbättrad ekonomi. o UI 466 445 ' ' Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 och Fig. 2 är flödesscheman som visar en utföringsform av sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning.

Pig. 3 är en schematisk vy som visar ett system som användes i utföringsexemplen (utföringsexemplen 1 och 2) av sättet för behandling av avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4 och fig. 5 är en vy uppifrån resp. framifrån av ett avloppsvattensbehandlingssystem som användes vid en första utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 6 är ett diagram som visar resultaten av den första utföringsformen av föreliggande uppfinning.

Fig. 7 och fig. 8 är en vy uppifrån resp. framifrån av ett avloppsvattensbehandlingssystem som användes i en andra utföringsform enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 9 är ett diagram som visar resultaten av den andra utföringsformen enligt föreliggande uppfinning.

Pig. 10 är ett flödesschema som visar en tidigare känd process för behandling av organiskt avloppsvatten.

Bästa sätt att utföra uppfinningen Sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfin- ning kommer nu att beskrivas i detalj under hänvisning till ritningarna. Pig. 1 och fig. 2 visar ett exempel på sättet att behandla avloppsvattnet enligt föreliggande uppfinning.

GI 466 445 11 Det esempel som visas i fig. 1 utnyttjar en anaerob filterbädd- tank efter en aerob filterbäddtank. I fig. 1 införes organiskt avloppsvatten, som förbehandlas genom en galler- och sandfäll- ningsbassäng 1 och en vibrerande sil 2, i en aerob tank 3 (aerob filterbäddtank) fylld med poröst kontaktmaterial, vari avloppsvattnet underkastas avlägsnande av organiska substanser, defosforisering och nitrifiering. Avloppsvattnet tillföres därefter en omröringstank 4, där avloppsvattnet försattes med metanol eller organiskt avloppsvatten. Blandningen av avlopps- vatten befrias fràn kväve i en anaerob tank 5 (anaerob filter- bäddtank) och avges via en andra aerob tank 6 och en sterilise- ringstank 7.

Fig. 2 visar ett exempel på en behandlingsprocess av recirkula- tionstyp. I fig. 2 införas organiskt avloppsvatten, som behand- lats i galler- och sandfällningsbassängen 1 och den vibrerande silen 2, via en omröringstank 13 och en anaerob tank 14 till en aerob tank 15 fylld med poröst kontaktmaterial och recirkuleras till omröringstanken 13, varigenom en defosforisering och de- nitrifiering äger rum. Det behandlade avloppsvattnet avges via en andra anaerob tank 16 och steriliseringstanken 7.

Som framgår av exemplet medför sättet att behandla avloppsvat- ten enligt föreliggande uppfinning en avsevärd minskning av antalet steg jämfört med tidigare kända metoder, ett lättarbe- tat förfarande och reglering.

Ett exempel på framställning av det porösa kontaktmaterial som användes vid sättet att behandla avloppsvatten enligt före- liggande uppfinning kommer nu att beskrivas. n 466 445 12 Exempel gg framställning av poröst kontaktmaterial (1) Tobermorit kontaktmaterial En blandning av 5 viktdelar kvartsitpulver, 2 viktdelar kalciumoxidpulver och 3 viktdelar normalt portland-cement (CaO/SiO2 molförhållande = 0,8) med 0,008 viktdelar aluminium- metallpulver försattes med 7 viktdelar vatten för erhållande av en uppslamning. Uppslamningen hälldes i en formningslàda, som fick stå i 4 timmar och togs därefter ur formningslàdan. Det formade materialet behandlades hydrotermalt i en autoklav vid , en temperatur av 180°C under ett tryck av 10 atm under 10 h.

Det hydrotermalt behandlade formade materialet krossades med en kross och siktades, varvid erhölls ett poröst kontaktmaterial med en partikeldiameter av 5-10 mm. Det erhållna porösa kontaktmaterialet hade en porositet av 75%. (2) Xonotlit kontaktmaterial Kvartsitpulver och kalciumoxidpulver blandades så att molför- hållandet CaO/SiO2 var 1,0 och blandningen dispergerades i vatten av den tiofaldiga vikten av de fasta komponenterna för erhållande av en uppslamning i vatten. Uppslamningen behandla- des hydrotermalt i autoklav vid en temperatur av 210°C under ett tryck av 20 atm under 10 h under omröring. Det så erhållna torra xonotlitpulvret blandades med 4 ggr vikten xonotlit av en akrylhartsemulsion (halt fast substans: 10%), knàdades, pelle- terades och torkades och stelnades vid 110°C och siktades sedan för erhållande av ett poröst kontaktmaterial med en partikel- diameter av 5-10 mm. Det erhållna porösa kontaktmaterialet hade en porositet av 73%. (3) Tobermorit kontaktmaterial med olika porositet I det ovan beskrivna framställningsexemplet (1) varierades mängderna aluminiummetallpulver och vatten för erhållande av olika tobermorit kontaktmaterial såsom visas i Tabell 1. 466 445 13 Tabell 1 Aluminium 0 O 0 0,008 Û,01 (viktdelar) Vatten 3 4 7 7 7 (viktdelar) Porositet 36 48 61 75 82 (X) ...___---__-________________________-___________-___-___-___.- (4) Tobermorit kontaktmaterial Ett format material som erhàllits under användning av samma metod som i (1) ovan, krossades med en kross och siktades varvid erhölls ett poröst kontaktmaterial med en partikeldiame- ter av 2,5-S mm. Det erhållna porösa kontaktmaterialet hade en porositet av 75%. (5) Xonotlit kontaktmaterial Torrt xonotlitpülver, som erhållits med hjälp av samma metod som i (2) ovan, blandades med 4 ggr xonotlitvikten av en akrylhartsemulsion (halt fast substans: 10%), knàdades, pelleterades och fick stelna vid 110°C och siktades därefter, varvid erhölls ett poröst kontaktmaterial med en partikel- diameter av 2,5-5 mm. Det erhållna porösa kontaktmaterialet hade en porositet av 73%. (6) Tobermorit kontaktmaterial med olika porositet I det ovan beskrivna framställningsexemplet (4) varierades mängderna aluminiummetallpulver och vatten, varvid erhölls olika tobermorit kontaktmaterial som visas i Tabell 2. 466 445 14 Tabell 2 Aluminium O 0 0 0,008 0,01 0,02 (viktdelar) Vatten 3 4 7 7 7 7 (viktdelar) Porositet 36 48 61 75 82 88 (X) ___-________________________-_____________________-_____-__ (7) Xonotlit kontaktmaterial med olika porositet I ovan beskrivna framställningsexempel (5) blandades bubblor, som bildats vid användning av Vinsol (tillverkad av Yamaso Kagakuä som skumningsmedel av en skumningsmaskin, med det knàdade materialet före pelleteringen i en mängd av 80 volym% resp. 160 volym% av volymen av det knàdade materialet och övriga steg utfördes på samma sätt som i framställningsexempel (5), varvid erhölls porösa kontaktmaterial med olika porositet såsom visas i Tabell 3. För beredningen med 160% bubblor hälldes blandningen i en formningsláda och torkades och fick stelna i làdan.' Tabell 3 .___________________________________________- Materialet utan tillsatta bubblor var det som framställts i framställningsexempel (5). 1o_ 466 445 Utföringsexempel, som visar effekten av sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning, kommer nu att beskrivas.

Utföringsexempel 1 Enligt fig. 3 bringades förbehandlat avloppsvatten av grisurin, som tidigare behandlats genom separering fast substans/vätska med en 0,3 mm diameter vibrerande stàlsil, att passera i riktning uppåt genom en första tank 41 med dimensionerna 200x15Dx310 mm och en andra tank med dimensionerna 200x150x290 mm, varvid bada tankarna var fyllda med det porösa kontaktmate- rialet, och luftades från bottnen av tankarna 41 och 42 med en flödeshastighet av 500 ml/min för att undersöka egenskaperna hos olika typer av porösa kontaktmaterial. I utföringsexemplen A-1 och A-2 var den första och den andra tanken 41 och 42 fylld med det porösa kontaktmaterial som framställts i ovanstående framställningsexempel (1) resp. (2), och det förbehandlade avloppsvattnet bringades att passera genom tankarna med en hastighet av 10 l/d.

Som jämförelse användes grus av handelskvalitet, pimpsten, kalksten och polypropen med en partikelstorlek av 5-10 mm i stället för det porösa kontaktmaterialet i jämförelseexemplen B-1, B-2, B-3 resp. B-4.

Under en 2 eller 3 månaders körning mättes behandlade vatten- prov fràn utföringsexemplen A-1 till A-2 och jämförelseexemplen B-1 till B-4 fyra gånger med avseende på transparens, pH, BOD och T-P (total mängd fosfor) och NH4+-N, N02'-N, och NO3'-N-- koncentrationer, och medelvärdet av mätningarna framräknades för varje exempel. Resultaten anges i Tabell 4. 1o_ A15 466 445 16 Tabell 4 Trans- - B00 T-P Nn.+-N No,--N No,--N“ _ParenS PH (ms/1) (ms/1) (ms/l) (ms/l) (ms/1) (em) _ Förbehandlad 1 8,2 1820 48,5 716 ND NB grisurin Utförings- ' * _ _ exempel A- 1 38 7.7 42 1,3 ND 67 530 A-,2 36 7,8 57 2,3 ND 54 576 Jämförelse-Ba 16 ef? "ZššmššfšmÉšï-"ššš ''''' 'ššm exempel B-2 20 6,8 280 39,6 185 312 112 B-3 23 7,4 230 37,2 54 128 325 B-4 18 s,s 350 45,3 198 302 105 Som framgår av resultaten ger sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning en hög borttagningsgrad av över 95% vid en hög BOD-volymbelastning av Sättet vatten enligt föreliggande uppfinning 1,0 kg/d.m3, jämfört med 77-87% för jämförelseexemplen. att behandla avlopps- visar en hög defosfo- iseringsgrad pà över 90%, jämfört med under 25% för jäm- förelseexemplen, som nästan saknar effekt vad gäller defos- forisering. För efterföljande denitrifieringsförfarande mäste organiskt kväve och NH4+-N nitrifieras till N03'-N eller N02'-N. Sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning ger fullständig nitrifiering också vid hög NH4+-N volvmbelastning av 0,4 kg/d.m3, varigenom möjliggöres en fullständig denitrifiering i efterföljande förfarande. Å andra sidan ger jämförelseexemplen en 10-30%-ig restmängd NH4+-N, som ej kan avlägsnas ens genom ytterligare ett biologiskt denitri- fieringsförfarande.

G1 466 445 . 17 Utfëriggsggemgel 2 Med hjälp av samma försökssystem som användes i utförings- exempel 1 behandlades förbehandlat avloppsvatten med grisurin med olika kontaktmaterial som erhållits i framställningsexempel (3) för undersökning av den rengörande effekten relativt porositeten av kontaktmaterialet. Andra försöksbetingelser var desamma som i utföringsexemplet 1. Mätningar gjordes 4 ggr under en körning under 2 eller 3 månader och medelvärdet av de uppmätta värdena beräknades som i utföringsexempel 1. Resul- taten anges i Tabell 5.

Tabell 5 Porøsitet 36 "lä""é1""?š""1íí"Eïåššëï" handlat vatten Transparens 23 28 34 38 02 ______ -T ---- __ (cm) pH 8,0 8,0 7,8 7,7 7,5 3,3 _ BOD (ma/l) 163 96 48 as ss 1910 man 9,8 7,8 1,5 Lfišï; '''' ';;j;""' rum-N mm 5Im;š"";5""š5""Iš ''''' 'ššïm NOf-Nhns/l) 218 132 78 72 122 ND Nof-fwmg/n 334 431 ašmšššmšïš ''''' Såsom visas i Tabell 5 har kontaktmaterialet med en porositet av 50% eller mer en stor effekt pà BOD-reduktion och defosfo- risering och ger en tillräcklig nitrifiering. Dà porositeten överstiger 90% kommer emellertid kontaktmaterialet att rinna ut ur tankarna pà grund av flytning då avloppsvattnet passerar, med en avsevärd minskning av materialets hàllfasthet.

G1 4-66 445 18 Av resultaten framgàr att porstrukturen av kontaktmaterialet är av mycket stor betydelse för den ökade kontaktförmàgan mellan kontaktmaterialet och organiskt avloppsvatten och avsättning av mikrober i de fina porerna och hålen i kontaktmaterialet, och för kristalltillväxten av kalciumhydroxiapatit, som i stor utsträckning påverkar defosforiseringseffekten.

Föredragna utföringsformer av sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas vid tillämpning pà avloppsvatten fràn en svinstia (blandning av svinexkrement och tvättvatten från svinstian>.

En första utföringsform Vid en första utföringsform av föreliggande uppfinning användes ett avloppsvattensbehandlingssystem av betong bestående av sex behandlingskammare A-F såsom visas i fig. 4 och fig. 5. I figurerna är symbolerna A, B och F aeroba filterbäddtankar, varav A och B är fyllda med ett poröst kontaktmaterial, som huvudsakligen består av tobermorit med en partikeldiameter av -15 mm, som framställts under användning av samma metod som i framställningsekemplet (2), och F är fylld med tobermorit kontaktmaterialet med en partikeldiameter av 5-8 mm, med luftinblàsningsrör 11Ûa till 110c för luftning placerade pà bottnen av de olika tankarna. Luftinblàsningsrören 110a till ílüc är anslutna till en luftpump 113 genom luftledningar 111 och luftregleringsventiler 112. Behandlingskammaren C är en omröringstank, som förses med metanol från en metanoltank 114.

D och E är anaeroba filterbäddtankar, som är fyllda med ett kommersiellt antracit med en partikelstorlek av 5-10 mm.

Med en sådan anordning av avloppsvattensbehandlingssystemet infördes förbehandlat avloppsvatten fràn en svinstia (som separerats fast substans-vätska) fràn ett avloppsvatteninlopps- 19 466 445 19 rör 115 med en hastighet av 600 1/d, och det behandlade vattnet avgavs från ett utloppsrör 116. Behandlingskammaren C tillfördes metanol med en hastighet av 1,2 l/d.

Under ovanstående betingelser kördes avloppsvattensbehandlinge- systemet under 6 månader och pH, transparens, BOD, SS, T-P och T-N (total kvävemängd) för det förbehandlade avloppsvattnet och avgivna behandlade vattnet mättes. Resultaten visas i fig. 6.

Som framgår av fig. 6 avlägsnas organiska substanser, fosfor och kväve i avloppsvattnet från svinstian under en längre tidsperiod.

En andra utfögiggsform Vid en andra utföringsform av föreliggande uppfinning användes ett avloppsvattensbehandlingssystem av betong bestående av sex behandlingskammare G-L såsom visas i fig. 7 och fig. 8. I figurerna anger symbolerna I och J aeroba filterbäddtankar, som är fyllda med ett poröst kontaktmaterial huvudsakligen beståen- de av tobermorit med en partikelstorlek av 5-10 mm, som till- verkats under användning av samma metod som i framställninge- exemplet (2), med luftinblàsningsrör 120a och 120b för luftning placerade på bottnen av de separata tankarna. Luftinblåsnings- rören l20a resp. 120b är anslutna till en luftpump 123 via luftrör 121 och luftreglerande ventiler 122. Behandlingskamrar- na G och H är anaeroba filterbäddtankar, som är fyllda med ett kommersiellt antracit med en partikeldiameter av 5-15 mm och ärförsedda med avloppsvatten från ett inloppsrör för avlopps- vatten 125 och med metanol fran en metanoltank 124. Avlopps- vattnet, som passerat genom behandlingskamrarna G och H, behandlas i de aeroba filterbäddtankarna I och J och recirkule- ras därefter till behandlingskammaren G fran behandlingskamma- ren K genom ett inloppsrör för recirkulerande vatten 127 och en recirkuleringspump 128. En andra anaerob tank L är placerad efter behandlingskammaren K och är fylld med antracit, som behandlingskamrarna G och H.

G1 4¿e 445 Med en sådan anordning av behandlingssystemet för avloppsvatten tillfördes förbehandlat avloppsvatten fràn svinstior fràn inloppsröret för avloppsvatten 125 med en hastighet av 600 1/d, med en recirkuleringshastighet av 5400 l/d fràn behandlingskam- maren K till behandlingskammaren G. Eftersom avloppsvattnet hade en hög koncentration och ej var tillräckligt befriat fràn kväve, då endast BOD-källan fanns i avloppsvattnet, tillfördes metanol som vätedonator till den anaeroba tanken G med en hastighet av 0,2 l/d. Under ovanstående betingelser kördes avloppsvattensbehandlingssystemet i sex månader och pH, transparens, BOD, SS, T-P och T-N för det förbehandlade avloppsvattnet och behandlade vattnet som avgavs fràn ett utloppsrör 126 mättes. Resultaten visas i fig. 9. Som framgår av fig. 9 avlägsnas genom den andra utföringsformen av före- liggande uppfinning organiska substanser, fosfor och kväve i avloppsvatten från svinstior under en längre tidsperiod.

Resultaten av den första och den andra utföringsformen av föreliggande uppfinning kommer nu att undersökas närmare i detalj.

I den första och den andra utföringsformen, som visas i fig.

Goch fig. 9, förbättras behandlingen fràn omkring den fjärde veckan och kvaliteten av det behandlade vattnet stabiliseras efter den åttonde veckan. De uppmätta resultaten av kvaliteten av det behandlade vattnet efter den åttonde veckan visas, efter beräkning av medelvärdet, i tabell 6 ________-______________________________-___________________ Inlopps- Utför.form 1 Utför.form 2 Väfitefl Behandlat Borttag- Behandlat Borttagning ________________________ _yašëeli--__¿99¶_<3=lJëlšëëfluunlât- pH 8,3 7,7 - 7,5 - Transparens (cm) 1 53 - 48 - BOD (mg/l) 1980 16 99,1 12 99,4 SS (mg/1) 570 12 97,9 14 97,5 T~P (mg/l) 49.4 1,5 97.0 1,2 97,6 T-N (mg/1) 719 38 94.7 49 93.2 l0 466 445 . 21 Som visas i Tabell 6 ger bade den första och den andra utfö- ringsformen av föreliggande uppfinning en hög grad av bort- tagning av BOD, SS, T-P och T-N vilket utgör mycket tillfreds- ställande resultat.

För tungmetaller mättes inloppsavloppsvattnet och det behandla- de vattnet under den 20:de veckan i den första utföringsformen och resultaten visas i Tabell 7.

Tabell 7 Inloppsvatten Behandlat vatten Borttagning (is) CU (ms/1) 0,45 0,04 91:1 _______ _- Zn (ms/l) 1,0 0 01 > 100 Pd (ms/l) 0.01 > 0-.01 > ~ _ Som visas i Tabell 7 avlägsnades koppar och zink, som fanns i avloppsvattnet, fràn svinstian med en borttagningsgrad av över 90% vid den första utföringsformen av föreliggande uppfinning.

I dust ie l tilläm l' het Såsom beskrivits ovan medför sättet att behandla avloppsvatten enligt föreliggande uppfinning att organiska substanser, kväve och fosfor effektivt avlägsnas med hjälp av ett enkelt och lätt förfarande utan behov av komplicerade processer. Metoden lämpar sig således idealt för behandling av högkoncentrerat avlopps- vatten såsom djururin och fabriksavlopp med hög belastning. Det porösa kontaktmaterial som använts under en lang tid och således har en reducerad behandlingsförmaga kan återanvändas som kiseldioxid-kalkbaserat gödselmedel och jordförbättrings- material. ___-_ o

Claims (5)

466 445 329. P A T E N T K R A V

1. Sätt att behandla avloppsvatten innehållande fosfor- föreningar, kväveföreningar och organiska föreningar, varvid man bringar avloppsvattnet att passera genom en aerob zon inne- hållande ett poröst kontaktmaterial och därigenom bringar avloppsvattnet i kontakt med det porösa materialet i närvaro av luft för framställning av aerobt behandlat vatten, bringar det aerobt behandlade vattnet i kontakt med en väte- donator under väsentligen anaeroba betingelser för framställning av anaerobt bildat vatten, varvid ordningen vad gäller nämnda passage och nämnda kontakt är omvändbar och det aerobiskt behandlade vattnet och det anaerobiskt behandlade vattnet kan blandas med avloppsvattnet och recirkuleras, k ä n n e t e c k n a t därav, att det porösa kontakt- materialet innefattar tobermorit, xonotlit eller en blandning därav och har en porositet av 50-90%, vilket porösa kontakt- material har framställts genom skumning och härdning av en vattenhaltig uppslamning, som innefattar ett kiseldioxidbaserat material, ett kalkbaserat material och vatten, i närvaro av ett skummedel för bildning av en porös produkt samt hydrotermal behandling av den porösa produkten. 466 445 Q3

2. Sätt~enligt krav 1, .k ä n n e t e c k n a t därav, att skummedlet är aluminiumpulver.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det porösa kontaktmaterialet krossas.

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det porösa kontaktmaterialet föreligger i form av pellets.

5. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att det porösa kontaktmaterialet har en partikelstorlek av 0 , 5-10 mm.