NL8502330A - Werkwijze en installatie voor de anaerobe zuivering van afvalwater. - Google Patents

Description

M.0. 33338 GB /

Werkwijze en installatie voor de anaerobe zuivering van afvalwater.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een installatie voor de anaerobe zuivering van afvalwater.

Bekende anaerobe zuiveringssystemen hebben een invoer van het af-valwater nabij het ondereinde van een reaktorruimte, waarin actief slib 5 door de werking van anaerobe bacteriën het afvalwater zuivert onder ont-wikkeling van biogas, in hoofdzaak methaan en kooldioxyde. De opwaartse vloeistofstroming werkt het bezinken van het slib tegen en vergroot de kans op het mee omhoog voeren van slibdeeltjes, die dan in een z.g. driefasenscheider van het gezuiverde afvalwater en het geproduceerde 10 biogas gescheiden moeten worden. Problemen met de werking van een drie-fasenscheider noodzaken vaak tot het toepassen van een extra nabezinker, van waaruit het slib weer in de reaktorruimte teruggevoerd wordt. Hen heeft allerlei maatregelen voorgesteld om slibdeeltjes te verkrijgen, die in zulk een opgaande stroom afvalwater zo gelijkmatig mogelijk blij*· 15 ven zweven om zo intensief mogelijk op het afvalwater in te werken, zodat niet teveel slib naar boven wordt meegevoerd en niet teveel slib bedrinkt en onderin de reaktorruimte een te compacte laag vormt, die een te gering deel van het oppervlak van het slib intensief met afvalwater in contact houdt. Dit vereist echter ingewikkelde maatregelen, waarbij het 20 toch vaak moeilijk is om een goed evenwicht te handhaven. Een groot probleem is daarbij dat, bij een niet te gemakkelijk omhoog mee te voeren slibdeken, het afvalwater tot kanaalvorming door de slibdeken overgaat. Deze kortsluitstromen hebben een verslechterende werking van de installatie tot gevolg. Een slibdeken op de bodem van de reaktorruimte ver^ 25 stopt vaak de invoerpunten van het afvalwater.

De uitvinding beoogt hierin verbetering te brengen en hiertoe is een werkwijze volgens de uitvinding in de eerste plaats daardoor gekenmerkt, dat in een reaktorruimte een neerwaartse stroming van het afvalwater wordt opgewekt en dat een zuurstofvrij gas in aanraking met het 30 actieve slib wordt gebracht, zodanig, dat gasbellen zich aan de slibdeeltjes hechten waardoor het conglomeraat van slibdeeltjes en gasbelle— tjes een opwaartse kracht ondervindt, die het in hoofdzaak in de reak— torruimte doet verblijven ondanks de neerwaartse stroming van het afval·1” water daarin.

35 Een installatie volgens de uitvinding is hiertoe in de eerste plaats gekenmerkt doordat deze een toevoer van afvalwater aan het boveneinde van de reaktorruimte daarvan heeft, en een afvoer daarvan nabij het ondereinde van die ruimte, zodat een neerwaartse stroming van het - - . _* y =7 Λ 4 -λ 1}

'w V VS* ju V ‘J V

2 afvalwater daarin kan worden onderhouden, en dat middelen zijn aangebracht om een zuurstofvrij gas in het afvalwater zo te verdelen dat gas*-bellen zich aan de slibdeeltjes hechten, waardoor de slibdeeltjes een opwaartse kracht ondervinden, die hen in hoofdzaak in de reaktorruimte 5 doet verblijven ondanks de neerwaartse stroming van het afvalwater daarin.

Het gebruikte gas mag uiteraard niet zuurstofhoudend zijn om de werking van de anaerobe bacteriën niet te verstoren. Stikstof blijkt goede resultaten te geven. Ook koolzuurgas zou in aanmerking kunnen ko-10 men.

Gebleken is dat toepassing van de uitvinding tot zeer goede resultaten kan leiden. Bij een goede uitvoering van werkwijze en installatie zal het door de fermentatie ontwikkelde biogas zich vormen in en tot grotere bellen, die gemakkelijk in de neerwaartse afvalstroom in de 15 reaktorruimte op kunnen stijgen en onafhankelijk van gereinigd afvalwater en slib kunnen worden opgevangen en afgevoerd.

Op op zichzelf bekende wijze kan men in een.flotatie-inrichting gereinigd afvalwater en meegevoerde slibdeeltjes scheiden. Bij voorkeur is die flotatie-inrichting bovenop de reaktorruimte geplaatst. Daar het af-20 valwater bij de neerwaartse stroming in de reaktorruimte onderuit deze ruimte wordt afgevoerd, wordt praktisch alleen zulk slib met het afvalwater door deze afvoer meegenomen, dat niet (meer) goed aan een gasbel is gehecht. Door dus in deze afvoerstroom van gereinigd afvalwater met slib dat zuurstofvrije gas in te voeren, worden juist die slibdeeltjes 25 weer met gas beladen, zodat zij daarna weer goed in de reaktorruimte dienst kunnen doen. De gasbelletjes worden bij voorkeur aan het slib gehecht in de flotatie-inrichting, en wel met behulp van een flotatiegene-rator. De voorgestelde flotatiegenerator werkt volgens het dissolved-air-principe, waarbij een zuurstofvrij gas in een drukketel onder hoge 30 druk (ca. 5 bar) opgelost wordt in een recirculatiestroom gezuiverd afvalwater. Het onder hoge druk met een zuurstofvrij gas verzadigde recir-culatiewater wordt in de flotatie-inrichting bij atmosferische druk ingébracht, waardoor de gasbelletjes uit de dan oververzadigde oplossing treden en zich aan het slib hechten.

35 Het conglomeraat vormt in de flotatie-inrichting een drijflaag, die weer teruggevoerd wordt in de reaktorruimte. Allerlei voorkeurskenmerken van werkwijze en installatie volgens de uitvinding zijn op de genoemde gedachte van het hechten van gasbellen aan slib gebaseerd.

De uitvinding leent zich bijzonder goed om zo te worden uitgevoerd, v«3 Kt ^

W 'V Ly - “ j KJ

dat de reaktorruimte zich in hoofdzaak onder het maaiveld bevindt en een lengte (hoogte) heeft, die een veelvoud is van de horizontale diameter of vergelijkbare dwarsafmeting. Men behoeft daarbij slechts weinig pomp-energie, daar toevoer van het afvalwater bovenaan de reaktorruimte en 5 afvoer daar onderuit via een stijgpijp, die bijvoorbeeld midden door de reaktorruimte omhoog voert en nabij het maaiveld of althans bovenaan de reaktorruimte uitmondt, geschieden kan volgens een systeem van communicerende vaten, waarbij het afvalwater boven het vloeistofniveau in de reaktorruimte praktisch bij atmosferische druk toegevoerd kan worden en 10 automatisch een zelfde hoeveelheid gereinigd afvalwater door die stijgpijp wegvloeit. De grote lengte (hoogte) van de reaktorruimte geeft een lange inwerkingsweg voor het slib en de relatief-geringe horizontale di** ameter van die ruimte geeft een gelijkmatige neerwaartse afvalwaterstroom over het gehele oppervlak.

15 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekening, die enigszins schematisch een installatie volgens de uitvinding in vertikale doorsnede weergeeft.

Onder het maaiveld 1 is een cirkelcilindrische reaktorruimte 2 in de grond aangebracht, voorzien van een centrale stijgpijp 3, die onder— 20 aan door een opening 4 met die reaktorruimte in verbinding staat. Door een opening 5 is die stijgpijp 3 bovenaan in vloeistofcommunicatie met een flotatie-inrichting 6, waarin de stroomsnelheden door de ruime afme·5· tingen gering zijn en slib lichter dan gereinigd afvalwater gemakkelijk naar het oppervlak kan stijgen, waar het met enig water over een over-25 looprand 7 kan wegstromen, daarbij geholpen door een lichte schraper 8, door een centrale motor 9, eventueel met geschikte overbrenging, in langzame rotatie gebracht. Dit slib stroomt door een leiding 10 weg naar een slibretourkamer 11, die geheel of gedeeltelijk onder het maaiveld 1 kan liggen. Vandaar wordt dit slib door een leiding 12 naar de reaktor— 30 ruimte 2 teruggevoerd, welke leiding 12 boven het vloeistofoppervlak daarin, in de gasopvangruimte 13, kan uitmonden.

Te reinigen afvalwater wordt door een leiding 14 eveneens bovenin deze reaktorruimte 2 gebracht. In die ruimte 13 opgevangen gas wordt door een leiding 15 afgevoerd.

35 Gereinigd afvalwater wordt onder de onderrand 16 van een duikschot door uit de flotatieruimte 6 afgevoerd, waarbij het opstijgt en over een overlooprand 17 in een goot 18 belandt, die een afvoer 19 heeft.

Op de bodem van de flotatieruimte 6 bevindt zich om de opening 5, waar de stijgpijp 3 daarin uitmondt, een opstaand scherm 20, waaromheen 40 zich op de bodem van de ruimte 6 een ringvormige buis 21 met openingen 8502330 ---- 4 bevindt. Gereinigd, van slib ontdaan afvalwater treedt daarin binnen en stroomt vandaar door een leiding 22 via een pomp 23 naar een flotatiege-nerator 24, waarin een gasinvoer 25 uitmondt. Vandaar stroomt dit water via leiding 26 naar een uitmonding 27 direkt boven opening 5. De pomp 23 5 zuigt dit afvalwater aan en brengt het onder druk, zodat het in ruimte 24 een aanzienlijke hoeveelheid zuurstofvrij gas zoals stikstof, door gasinvoer 25 ingevoerd, kan opnemen. Uitmonding 27 wordt gevormd door een of meer fijne openingen, zodat in leiding 26 het water onder hoge druk kan blijven. Bij het uitstromen daarvan uit uitmonding 27 daalt de 10 druk aanzienlijk, waardoor het in het water opgeloste gas als fijne bellen vrijkomt. Een belangrijk deel van deze bellen hecht zich aan slib-deeltjes, die ter plaatse met het gereinigde afvalwater uit stijgpijp 3 langskomen. De slibdeeltjes scheiden zich aldus van het gereinigde af·*· valwater af en houden die gasbellen vast bij het met enig afvalwater 15 vormen van een schuimachtige drijflaag bovenop de vloeistof in flotatie-inrichting 6, bij het afschrapen door schraper 8 en bij het stromen door 10, 11 en 12 terug tot in de reaktorruimte 2. Daarin zal de neerwaartse vloeistofstroom het slib neerwaarts meenemen, met als resultaat een slibbed over aanzienlijke hoogte, waarin slibdeeltjes zweven onder in-20 vloed van evenwicht tussen de neerwaartse kracht van de vloeistofstro-ming daarop en de opwaartse kracht als resultante van de stijgkracht van de aanhechtende gasbellen en het eigengewicht van de slibdeeltjes in de vloeistof. Dit slibbed zal de neiging hebben om onderin de reaktorruimte weinig slibdeeltjes te bevatten en vooral die slibdeeltjes, waaraan niet 25 of nauwelijks gas is gehecht, welke slibdeeltjes neerwaarts door de afvalwaterstroom worden meegenomen en door de stijgpijp 3 naar boven worden afgevoerd. Het zijn dus juist de slibdeeltjes, die geen gasbel (meer) hebben, die langs zone 5 stromen, waar zij met gasbellen uit uitmonding 27 in contact komen.

30 Bij het begin van het proces kan men aldus verkregen aktief slib inbrengen en dit zal aanvankelijk bij het inbrengen van afvalwater, in zeer sterke mate in reaktorruimte 2 neerwaarts stromen en door stijgpijp 3 omhoog stromen, totdat het in voldoende mate bij 5, 27 met gas is beladen. Daar de zuiverende werking dan nog gering is, kan men het afval-35 water ook rondpompen, bijvoorbeeld door afvoer 17 uit goot 16 op invoer-leiding 12 aan te sluiten, totdat het slib in voldoende mate een bed in reaktorruimte 2 heeft gevormd en het afvalwater, dat in flotatie-inrich-ting 4 binnenstroomt, in voldoende mate gereinigd is.

Uiteraard kan men allerlei bekende maatregelen nemen om de tempera-40 tuur en de zuurgraad van het afvalwater op een gewenste waarde te bren—

8502 J

2 gen en te houden enz..

De reaktorruimte 2 kan uiteraard een andere dan een cirkelvormige doorsnede hebben, bijvoorbeeld een cilinder (in meetkundige zin) met vierkante doorsnede zijn.

5 Een geschikte in aanmerking komende hoogte van de reaktorruimte is ca. 20-60 m en een geschikte diameter is ca. 2-4 m, hoewel daarvan sterk kan worden afgeweken. Bij toepassing van stikstof is de druk van het afvalwater in de flotatiegenerator 24 bijvoorbeeld 5 bar. De invoer van gas geschiedt bij voorkeur door vrije instroming in generator 24. De 10 uitmonding 27 is bij voorkeur uitgevoerd als een spuitmondstuk.

859-330 ------. ........aaniq

Claims (12)

1. Werkwijze voor de anaerobe zuivering van afvalwater, met het kenmerk, dat in een reaktorruimte een neerwaartse stroming van het afvalwater wordt opgewekt en dat een zuurstofvrij gas in aanraking met het actieve slib wordt gebracht, zodanig, dat gasbellen zich aan de slib- 5 deeltjes hechten waardoor zij een opwaartse kracht ondervinden, die hen in hoofdzaak in de reaktorruimte doet verblijven ondanks de neerwaartse stroming van het afvalwater daarin.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat dat gas onder druk wordt ingebracht in een onder verhoogde druk gebracht deel van 10 het afvalwater, waarvan het slib in hoofdzaak is afgescheiden, en dat dat deel van het afvalwater daarna onder drukverlaglng bij het slib wordt gebracht.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat afvalwater en slib onderuit de reaktorruimte naar een boven die reaktorruimte Ί5 geplaatste flotatie-inrichting worden gevoerd, dat in die flotatie-in— richting meegevoerd slib en gezuiverd afvalwater worden gescheiden, dat een deel van dat afvalwater onder druk wordt gebracht en een zuurstof-vrij gas onder druk daarin wordt gebracht, waarna dit afvalwaterdeel onder drukverlaglng in de hoofdstroom van afvalwater en slib wordt inge- 20 voerd nabij de plaats waar die opwaartse stroming in die flotatie-inrichting treedt, terwijl het in die laatste afgescheiden slib grotendeels naar het bovenste deel van de reaktorruimte wordt teruggevoerd.

4. Anaerobe afvalwaterzuiveringsinstallatie, met het kenmerk, dat deze een toevoer van afvalwater aan het boveneinde van de reaktorruimte 25 daarvan heeft, en een afvoer daarvan nabij het ondereinde van die ruimte, zodat een neerwaartse stroming van het afvalwater daarin kan worden onderhouden, en dat middelen zijn aangebracht om een zuurstofvrij gas in het afvalwater zo te verdelen dat gasbellen zich aan de slibdeeltjes hechten, waardoor de slibdeeltjes een opwaartse kracht ondervinden, die 30 hen in hoofdzaak in de reaktorruimte doet verblijven ondanks de neer·1· waartse stroming van het afvalwater daarin.

5. Installatie volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het ondereinde van de reaktorruimte door een leiding in verbinding staat met een boven de reaktorruimte aangebrachte flotatie-inrichting, waaruit opdrij— 35 vend slib over een overstroomrand wordt afgevoerd om geheel of ten dele bovenin de reaktorruimte te worden teruggevoerd terwijl gezuiverd afvalwater op een lager niveau uit de flotatie-inrichting wordt afgevoerd. fi =5 0 2 3 3 0 O V*v «a* -*· v v -at

6. Installatie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat die stijg-leiding vertikaal midden door de reaktorruimte loopt*

7. Installatie volgens conclusie 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat het gas ontwikkeld in de reaktorruimte, bovenin die ruimte wordt opge* 5 vangen en afgevoerd, terwijl zich bovenin die ruimte een toevoer voor te behandelen afvalwater en een toevoer van slibdeeltjes met aanhechtende gasbelletjes bevindt-

8. Installatie volgens een der conclusies 4 t/m 7, met het kenmerk, dat een deel van de afvalwaterstroom onder verhoogde druk wordt ge* 10 bracht, dat daarin een zuurstofvrij gas wordt gebracht en dat die stroom onder drukverlaging in de hoofdstroming van het afvalwater door de reakr-tor wordt gebracht, zodanig dat de door de drukverlaging vrijkomende kleine gasbellen zich aan de slibdeeltjes in die hoofdstroming hechten.

9. Installatie volgens conclusie 5 en 8, met het kenmerk, dat de 15 deelstroming van afvalwater, waarin het gas wordt gebracht, onttrokken wordt aan of nabij de afvoer van gereinigd afvalwater uit die flotatie— inrichting en na het doorstromen van de gasinvoerinrichting in de hoofdstroming van het afvalwater wordt ingevoerd nabij de plaats waar de leiding, die het ondereinde van de reaktorruimte met de flotatie-inrichting 20 verbindt, in die laatste uitmondt.

10. Installatie volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat om de onderin de flotatie-inrichting uitmondende invoer van de hoofdstroming van het afvalwater daarin een opstaand scherm is aangebracht en dat de deel* stroming van afvalwater naar de gasinvoerinrichting aan de andere zijde 25 van dat scherm aan de flotatie-inrichting wordt onttrokken.

11. Installatie volgens conclusie 4 t/m 10, met het kenmerk, dat de reaktorruimte zich in hoofdzaak onder het maaiveld bevindt.

12. Installatie volgens conclusie 4 t/m 11, met het kenmerk, dat de reaktorruimte in hoofdzaak cilindrisch is met een lengte (hoogte), die 30 een veelvoud is van de diameter of vergelijkbare horizontale afmeting daarvan. S5 0 £ it o G