NO161437B

NO161437B - BIOLOGICAL WASTE WASTE CLEANER.

Info

Publication number: NO161437B
Application number: NO870878A
Authority: NO
Inventors: Roald Skaar; Einar Linkjendal; Torstein Wremer; Ragnar Skeie
Original assignee: Bioscan As
Priority date: 1987-03-03
Filing date: 1987-03-03
Publication date: 1989-05-08
Also published as: NO870878L; NO161437C; NO870878D0

Description

Denne oppfinnelse angår et biologisk renseanlegg for kloakkvann, særlig beregnet for behandling av avløpsvann fra enkelthus med et begrenset antall beboere. Slike mini-renseanlegg omfatter i det minste en behandlingstank for den biologiske prosess, innløp for kloakkvann, utløp for behandlet vann og en ledning for lufttil-førsel nede i hver behandlingstank. Videre inngår det vanligvis en sedimenteringstank som siste trinn i behandlingen, med en ledning for tilbakeføring av slam fra bunnen av denne til en foranstående behandlingstank, for eksempel den første i rekken av to eller flere behandlingstanker. This invention relates to a biological treatment plant for sewage water, particularly intended for the treatment of waste water from individual houses with a limited number of residents. Such mini-treatment plants comprise at least a treatment tank for the biological process, inlet for sewage water, outlet for treated water and a line for air supply down in each treatment tank. Furthermore, a sedimentation tank is usually included as the last step in the treatment, with a line for the return of sludge from the bottom of this to an upstream treatment tank, for example the first in a series of two or more treatment tanks.

Det er tidligere foreslått forskjellige arrangementer av denne type mini-renseanlegg, hvor det er av vesentlig betydning at kloakkvannet blir tilført tilstrekkelige mengder oksygen, dvs. luft, for at renseprosessen skal være effektiv. En foreslått løsning er beskrevet i norsk patentsøknad 845168. Erfaringer med dette har vist at mer eller mindre uønskede avfallsgjenstander som kan bli tilført anlegget, vil føre til problemer, blant annet tilstopping i trange åpninger osv. Various arrangements of this type of mini-purification plant have previously been proposed, where it is of essential importance that the sewage is supplied with sufficient amounts of oxygen, i.e. air, for the purification process to be effective. A proposed solution is described in Norwegian patent application 845168. Experience with this has shown that more or less unwanted waste items that can be added to the facility will cause problems, including clogging in narrow openings etc.

Som eksempler på kjent teknikk kan det også henvises til publi-serte tyske patentsøknader nr. 1.912584 og nr. 2.741142, hvorav det sistnevnte omhandler et flertrinns renseanlegg med tilnærmet samme vannstand i de forskjellige tanktrinn, som står i forbindelse med hverandre gjennom rør i tilnærmet samme høyde svarende til den felles vannstand. Vanngjennomstrømning kan skje i begge retninger gjennom disse forbindelsesrør. Luftinnblåsning nede i tankene gir vannsirkulasjon i disse. Den førstnevnte tyske patentsøknad beskriver rensing i en enkelt tank (eventuelt dobbelt-tank) med luftinnblåsning, for å etablere en sirkulerende vannbevegelse. As examples of prior art, reference can also be made to published German patent applications no. 1.912584 and no. 2.741142, the latter of which deals with a multi-stage purification plant with approximately the same water level in the various tank stages, which are connected to each other through pipes in approximately the same height corresponding to the common water level. Water flow can occur in both directions through these connecting pipes. Blowing air down into the tanks causes water to circulate in them. The first-mentioned German patent application describes purification in a single tank (possibly double tank) with air blowing, to establish a circulating water movement.

I likhet med foreliggende oppfinnelse er disse to kjente kon-struksjoner basert på avdeling av et klaringskammer i hver tank. Sett i relasjon til de respektive klaringskamre er retningen av vannsirkulasjonen motsatt i de to tyske patentsøknader. Foreliggende oppfinnelse går ut på et flertrinns biologisk renseanlegg med en sterkt forbedret rensefunksjon og en forenklet konstruksjon som er meget robust overfor de forskjellige former for avfall som kan forekomme, og derfor er meget pålitelig under drift. Det er videre et formål med oppfinnelsen å angi en konstruksjon som er i høy grad plassbesparende ved installasjon og som muliggjør en rasjonell produksjon. Like the present invention, these two known constructions are based on the division of a clearing chamber in each tank. Seen in relation to the respective clearing chambers, the direction of the water circulation is opposite in the two German patent applications. The present invention is based on a multi-stage biological treatment plant with a greatly improved cleaning function and a simplified construction which is very robust against the various forms of waste that may occur, and is therefore very reliable during operation. It is also an object of the invention to specify a construction which is highly space-saving during installation and which enables rational production.

Nærmere angivelser av det biologiske renseanlegg ifølge oppfinnelsen, samt de nye og særegne trekk i henhold til denne, er å finne Further details of the biological treatment plant according to the invention, as well as the new and distinctive features according to this, can be found

i patentkravene. in the patent claims.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under hen-visning til tegningen som noe skjematisk i vertikalt lengdesnitt viser et eksempel på et renseanlegg oppbygget i henhold til denne oppfinnelse. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, which somewhat schematically in a vertical longitudinal section shows an example of a purification plant built according to this invention.

Sett fra høyre på tegningen omfatter renseanlegget i rekkefølge tre behandlings- eller luftetanker 1, 2 og 3, med en påfølgende sedimenteringstank 4. Disse stående tanker har alle rektangulær eller kvadratisk grunnflate og fortrinnsvis samme bredde. Dermed kan alle tankene 1, 2, 3 og 4 som vist være arrangert vegg i vegg med hverandre i lengderetningen, dvs. med felles vegger som skille mellom de respektive tanker 1 og 2, 2 og 3 samt 3 og 4. Seen from the right in the drawing, the treatment plant comprises in sequence three treatment or aeration tanks 1, 2 and 3, with a subsequent sedimentation tank 4. These standing tanks all have a rectangular or square base and preferably the same width. Thus, as shown, all the tanks 1, 2, 3 and 4 can be arranged wall to wall with each other in the longitudinal direction, i.e. with common walls separating the respective tanks 1 and 2, 2 and 3 as well as 3 and 4.

Tilførsel av kloakk- eller avløpsvann som skal renses, skjer gjennom et innløp 6 som dykker et godt stykke ned i tanken 1 med det vertikale rør 7. På vanlig måte kan det som vist i bendet mellom innløpet 6 og røret 7, være anordnet en åpning for lufting over tak. The supply of sewage or waste water to be cleaned takes place through an inlet 6 which dips a good distance into the tank 1 with the vertical pipe 7. In the usual way, as shown in the bend between the inlet 6 and the pipe 7, an opening can be arranged for ventilation above the roof.

Som det fremgår av tegningen, faller nivået av vann i tankene trinnvis mot et utløp 8 fra sedimenteringstanken 4. De trinnvis fallende overflatenivåer bestemmes hovedsakelig av overløps-terskler som dannes helt eller delvis av en tilnærmet horisontal kant 16, 17 og 18 øverst på de respektive skillevegger mellom to og to påfølgende tanker 1, 2, 3, 4. Disse overløpsterskler eller -kanter 16, 17 og 18 har i prinsippet et rettlinjet og horison-talt forløp i og med de plane skillevegger mellom'tankene med firkantet grunnflate. Overføringen av vann suksessivt fra den ene tank til den annen skjer med en slik konstruksjon meget pålitelig uten fare for tilstopping eller oppdemming på grunn av problematiske avfallsgjenstander som vanligvis ikke er til å unngå i slike anlegg. Er for eksempel bredden av tankene 1, 2, 3 og 4 60cm, vil overløpstersklene 16, 17 og 18 kunne ha en lengde på omtrent 60 cm. Skulle det være ønskelig å ha en noe langsommere overrenning fra tank til tank, særlig av hensyn til større støtbelastninger, kan lengden av overløpstersklene eventuelt reduseres noe. As can be seen from the drawing, the level of water in the tanks gradually falls towards an outlet 8 from the sedimentation tank 4. The gradually falling surface levels are mainly determined by overflow thresholds which are formed in whole or in part by an approximately horizontal edge 16, 17 and 18 at the top of the respective dividing walls between two consecutive tanks 1, 2, 3, 4. These overflow thresholds or edges 16, 17 and 18 in principle have a straight and horizontal course with the flat dividing walls between the tanks with a square base. The transfer of water successively from one tank to the other takes place with such a construction very reliably without the risk of clogging or damming due to problematic waste items which are usually unavoidable in such facilities. If, for example, the width of the tanks 1, 2, 3 and 4 is 60 cm, the overflow thresholds 16, 17 and 18 could have a length of approximately 60 cm. Should it be desirable to have a somewhat slower overflow from tank to tank, particularly in view of greater shock loads, the length of the overflow thresholds can possibly be reduced somewhat.

Overløpet fra hver behandlingstank 1, 2 eller 3 er plassert i et særskilt klaringskammer, henholdsvis 11, 12 og 13 i de respektive tanker, hvilket kammer er avdelt fra tankvolumet forøvrig med en ledevegg 11A, henholdsvis 12A og 13A. Som vist på tegningen er disse ledevegger anordnet fra et nivå over driftvannstanden i tankene med en skråstilling nedad og innad mot et vertikalt veggparti i tanken, dvs. de foran omtalte skillevegger mellom disse. Klaringskamrene 11, 12 og 13 kommuniserer med tankvolumet forøvrig gjennom en innsnevret åpning nedentil. Plasseringen og skråstillingen av disse ledevegger har nøye sammenheng med den omrørings- og sirkulasjonsvirkning som bevirkes ved lufttil-førselen til hver av behandlingstankene 1, 2 og 3. The overflow from each treatment tank 1, 2 or 3 is placed in a separate clearance chamber, respectively 11, 12 and 13 in the respective tanks, which chamber is separated from the rest of the tank volume by a guide wall 11A, respectively 12A and 13A. As shown in the drawing, these guide walls are arranged from a level above the operating water level in the tanks with an inclined position downwards and inwards towards a vertical wall section in the tank, i.e. the previously mentioned partitions between them. The clearance chambers 11, 12 and 13 communicate with the rest of the tank volume through a narrowed opening below. The location and inclination of these guide walls is closely related to the stirring and circulation effect caused by the air supply to each of the treatment tanks 1, 2 and 3.

Hver av disse tanker er forsynt med en lufttilførselsledning med munning eller dyse som angitt ved IA, 2A, henholdsvis 3A i de respektive tanker. Behandlingsluft tilføres fra en (ikke vist) luftpumpe, for eksempel en sentrifugalvifte som kan levere en avpasset mengde luft til hver av behandlingstankene ved det nødvendige trykk. Munningene IA, 2A og 3A på lufttilførsels-ledningene er som vist plassert et godt stykke nede i tankene og nær en vertikal tankvegg motsatt av den vegg som ledeveggene 11A, 12A og 13A skrår ned mot, innenfor samme tank. Luftbobler fra luftledningsmunningene vil gå ut i vannet omkring og stige oppad slik som antydet med piler i tankene 1, 2 og 3, slik at det fremkommer en sirkulasjon av vannet i hver av disse tanker, nemlig oppad langs veggen over hver av luftmunningene og nedad først langs ledeveggene 11A, 12A og 13A og derefter videre mot bunnen av hver tank. Each of these tanks is provided with an air supply line with a mouth or nozzle as indicated by IA, 2A, respectively 3A in the respective tanks. Treatment air is supplied from an air pump (not shown), for example a centrifugal fan which can deliver a suitable amount of air to each of the treatment tanks at the required pressure. The mouths IA, 2A and 3A of the air supply lines are, as shown, located a good distance down in the tanks and close to a vertical tank wall opposite the wall towards which the guide walls 11A, 12A and 13A slope down, within the same tank. Air bubbles from the air duct mouths will go out into the surrounding water and rise upwards as indicated by arrows in tanks 1, 2 and 3, so that a circulation of the water in each of these tanks appears, namely upwards along the wall above each of the air mouths and downwards first along the guide walls 11A, 12A and 13A and then further towards the bottom of each tank.

Dette strømningsmønster er funnet særlig gunstig for den ønskede omrøring av vannmassen og innblanding av tilført luft i denne. Som allerede antydet ovenfor, spiller klaringskamrene 11, 12 og 13 en vesentlig rolle i denne sammenheng, idet arrangementet av ledeveggene i høy grad bidrar til denne gunstige sirkulasjon samtidig som vannbevegelsen virker slik at faste partikler i vannet vanskelig kan trenge opp i de respektive klaringskamre 11, 12 og 13. Det vann som flyter over fra hver behandlingstank 1, 2 og 3 til den påfølgende tank gjennom de respektive klaringskamre 11, 12 og 13, vil derfor være forholdsvis rent og fritt for partikler etc, sammenlignet med hovedmengden av vann i hver av behandlingstankene 1, 2 og 3. I denne forbindelse vil det sees at volumet innenfor klaringskamrene er meget lite i forhold til totalvolumet av hver tank. Som vist i eksemplet på tegningen er videre volumet av klaringskamrene trinnvis redusert slik at kammeret 13 har minst volum og det første kammer 11 størst, volum. For samspillet mellom klaringskammeret og hoveddelen av tankene, er det av betydning at ledeveggene 11A, 12A og 13A ikke føres for dypt i tankene, men fortrinnsvis er plassert i den øvre halvdel av hver tank. Videre er det hensiktsmessig at arealet av vannoverflaten i klaringskamrene ved driftsvannstand er mindre enn arealet av vannflaten i behandlingstanken forøvrig. This flow pattern has been found to be particularly favorable for the desired stirring of the water mass and mixing of supplied air into it. As already indicated above, the clarification chambers 11, 12 and 13 play an important role in this context, as the arrangement of the guide walls contributes greatly to this favorable circulation, while the water movement works so that solid particles in the water can hardly penetrate into the respective clarification chambers 11 , 12 and 13. The water that overflows from each treatment tank 1, 2 and 3 to the following tank through the respective clarification chambers 11, 12 and 13 will therefore be relatively clean and free of particles etc, compared to the main amount of water in each of treatment tanks 1, 2 and 3. In this connection, it will be seen that the volume within the clarification chambers is very small in relation to the total volume of each tank. As shown in the example in the drawing, the volume of the clearing chambers is further reduced in stages so that chamber 13 has the smallest volume and the first chamber 11 the largest volume. For the interaction between the clearance chamber and the main part of the tanks, it is important that the guide walls 11A, 12A and 13A are not carried too deep in the tanks, but are preferably placed in the upper half of each tank. Furthermore, it is appropriate that the area of the water surface in the clarification chambers at operating water level is smaller than the area of the water surface in the treatment tank otherwise.

Nedentil er sedimenteringstanken 4 forsynt med skråvegger 20 med sikte på å samle slam 25 i et konsentrert område nær bunnen, for å kunne suges opp gjennom en slamreturledning 10 med munning 10A nær bunnen av sedimenteringstanken 4. Slamreturen kan skje ved hjelp av mammutvirkning, tilveiebragt ved innblåsning av luft gjennom en ledning som munner ut ved 21 et stykke oppe på det vertikale parti av slamreturledningen 10 i tanken 4. Ved den motsatte ende avgir returledningen 10 tilbakeført slam på toppen av tanken 1 gjennom åpningen 10B. At the bottom, the sedimentation tank 4 is provided with inclined walls 20 with the aim of collecting sludge 25 in a concentrated area near the bottom, in order to be sucked up through a sludge return line 10 with mouth 10A near the bottom of the sedimentation tank 4. The sludge return can take place with the help of mammoth action, provided by blowing in air through a line which opens out at 21 some distance up the vertical part of the sludge return line 10 in tank 4. At the opposite end, the return line 10 discharges returned sludge at the top of tank 1 through the opening 10B.

Som også i og for seg kjent, kan det i sedimenteringstanken 4 være anordnet en luftledning med munning 22 for å bevirke en omrøringsvirkning, for eksempel én gang pr. uke. As is also known in and of itself, an air line with a mouth 22 can be arranged in the sedimentation tank 4 to cause a stirring effect, for example once per week.

Vann som fra siste behandlingstank 3 tilføres sedimenteringstanken, går inn i denne gjennom en temmelig vid passasje 15 dannet mot skilleveggen mellom tankene 3 og 4 ved hjelp av en vertikal ledevegg 15A hvis nedre del går over i et skråttliggende veggparti med nedre kant 15B. Det vil innsees at med et slikt arrangement foreligger det et forholdsvis stort vannvolum inne i passasjen 15, slik at strømningshastigheten i denne blir temmelig lav. Følgelig vil vannbevegelsen ved åpningen nederst fra passasjen 15, bli meget rolig og forstyrrer ikke sedimenterings-virkningen i tanken 4. Water which is supplied from the last treatment tank 3 to the sedimentation tank enters this through a rather wide passage 15 formed against the partition between the tanks 3 and 4 by means of a vertical guide wall 15A, the lower part of which transitions into a sloping wall section with a lower edge 15B. It will be realized that with such an arrangement there is a relatively large volume of water inside the passage 15, so that the flow rate in this becomes rather low. Consequently, the water movement at the opening at the bottom from the passage 15 will be very calm and will not disturb the sedimentation effect in the tank 4.

Renseanlegg av denne type vil vanligvis bli plassert i forholdsvis kalde rom, for eksempel i kjellere, hvilket kan være ugunstig for den biologiske prosess, som går langsommere ved lavere temperaturer. For å gi anlegget og prosessen mer gunstige temperaturforhold er det utenpå hele tankrekken vist et isola-sjonslag 30 som kan bestå av i og for seg kjente materialer av hensiktsmessig tykkelse avhengig av de aktuelle forhold, blant annet gjennomsnittstemperaturen på det avløpsvann som anlegget mottar og særlig av omgivelsestemperaturen. Det er i denne forbindelse funnet at også strømningsforholdene i tankanlegget kan influeres av varierende temperaturer på henholdsvis innstrøm-mende avløpsvann og vannmassene i de respektive tanker. Særlig med sikte på å unngå for sterk omrøringsvirkning av innstrømmende vann til sedimenteringstanken 4 som følge av store temperatur-forskjeller mellom det innstrømmende vann og den vannmengde som befinner seg i tanken 4, er det en fordel at i det minste denne tank er forsynt med varmeisolasjon 30. Sedimenteringstanken 4 vil nemlig under de vanligste forhold ha en lavere temperatur enn vannet i de foregående behandlingstanker, idet det tilførte avløpsvann ved innløpet 6 som regel har en noe forhøyet temperatur . Treatment plants of this type will usually be placed in relatively cold rooms, for example in basements, which can be unfavorable for the biological process, which runs more slowly at lower temperatures. In order to give the plant and the process more favorable temperature conditions, an insulation layer 30 is shown on the outside of the entire tank row, which can consist of known materials of appropriate thickness depending on the relevant conditions, including the average temperature of the waste water that the plant receives and in particular of the ambient temperature. In this connection, it has been found that the flow conditions in the tank system can also be influenced by varying temperatures of the inflowing waste water and the water masses in the respective tanks. In particular with the aim of avoiding a too strong stirring effect of the inflowing water to the sedimentation tank 4 as a result of large temperature differences between the inflowing water and the amount of water in the tank 4, it is an advantage that at least this tank is provided with thermal insulation 30. The sedimentation tank 4 will, under the most common conditions, have a lower temperature than the water in the preceding treatment tanks, as the supplied waste water at the inlet 6 usually has a somewhat elevated temperature.

For å muliggjøre en bekvem transport og montering i for eksempel mindre bolighus, er de ytre dimensjoner av tankanlegget avpasset blant annet efter vanlige dørdimensjoner i bolighus. Som nevnt kan for eksempel bredden hensiktsmessig være ca. 60cm, mens de stående tanker kan ha en høyde på for eksempel ca. 2m. Ytter-ligere et skritt i retning av transport- og monteringsvennlig anlegg er en oppdeling av de enkelte tanker, særlig behandlingstankene 1, 2 og 3 til separate enheter eller moduler som lett kan settes sammen til det komplette anlegg som beskrevet. In order to enable convenient transport and installation in, for example, smaller residential buildings, the external dimensions of the tank system are adapted to, among other things, normal door dimensions in residential buildings. As mentioned, for example, the width can appropriately be approx. 60cm, while the standing tanks can have a height of, for example, approx. 2 m. A further step in the direction of a transport and assembly-friendly plant is a division of the individual tanks, in particular the treatment tanks 1, 2 and 3 into separate units or modules that can be easily assembled into the complete plant as described.

Som vist kan behandlingstankene 1, 2 og 3 nederst i overgangen mellom tankenes vertikale vegger og bunnen, være forsynt med små avrundinger eller skråflater som i sammenheng med de foran omtalte strømningsmønstre, bidrar til å hindre uønsket fast avsetning av slam o.l. i disse partier av tankene. As shown, the treatment tanks 1, 2 and 3 at the bottom of the transition between the vertical walls of the tanks and the bottom can be provided with small roundings or inclined surfaces which, in conjunction with the flow patterns mentioned above, help to prevent unwanted solid deposition of sludge etc. in these parts of the mind.

Som det turde fremgå av ovenstående beskrivelse og av tegningen, innebærer den beskrevne firkantform av tankene i forbindelse med arrangementet forøvrig av lufttilførsel og ledevegger, store fordeler med hensyn til både en effektiv vannbevegelse i og mellom tankene, og en praktisk oppbygning av anlegget som helhet, sammenlignet med renseanlegg basert på runde tanker. As could be seen from the above description and from the drawing, the described square shape of the tanks in connection with the arrangement of the air supply and guide walls, implies great advantages with regard to both an efficient movement of water in and between the tanks, and a practical structure of the plant as a whole, compared to treatment plants based on round tanks.

Det her beskrevne anlegg kan lett suppleres med fast opplagte slamtømmeledninger til en eller flere av tankene 1, 2, 3 og 4 og dessuten med tilsetningsutstyr for kjemikalier, for eventuell kjemisk vannbehandling i tillegg til biologisk luftbehandling og sedimentering som omtalt. The facility described here can easily be supplemented with fixed sludge discharge lines to one or more of the tanks 1, 2, 3 and 4 and also with additional equipment for chemicals, for possible chemical water treatment in addition to biological air treatment and sedimentation as mentioned.

Claims

1. Biological treatment plant for sewage water, comprising at least one treatment or aeration tank (1,2,3) for the biological process, with inlet (6,7) for sewage water, outlet (14,8) for treated water and a line for air supply (1A,2A,3A) down in each treatment tank (1,2,3), and further comprising a sedimentation tank (4) with a line (10) for the return of sludge from the bottom of this to an upstream treatment tank (1) , which air supply line in each treatment tank (1,2,3) is arranged with its mouth (1A,2A,3A) close to a vertical wall in the treatment tank, a guide wall (11A,12A,13A) arranged from a level above the operating water level in the treatment tank with an inclined position downwards/inwards towards a vertical wall part of the tank opposite the said vertical tank wall, to form a clearance chamber (11,12,13) which is separated from the main part of the tank, but communicates with it through an opening at the bottom of the clearance chamber, which clearance chamber has a volume that is a small fraction of the tank's total volume, characterized by the fact that each tank (1,2,3,4) has a rectangular or square base and preferably the same width, that all the tanks are arranged wall-to-wall with each other in the longitudinal direction, and that the outlet from each tank is arranged in the form of an overflow threshold (16,17,18) from the clearance chamber (11,12,13) to the subsequent tank (2,3 or 4), which threshold is formed in whole or in part by the approximately horizontal edge at the top of the wall between two successive tanks (1,2,3,4).

2. Treatment plant according to claim 1, characterized in that the lower edge of the guide wall (11A,12A,13A) in each treatment tank (1,2,3) is located in the upper half of the tank.

3. Treatment plant according to claim 1 or 2, characterized in that the area of the water surface in the clarification chamber (11,12,13) at operating water level is smaller than the area of the water surface in the treatment tank (1,2,3) otherwise, at operating water level.

4. Treatment plant according to claims 1, 2 or 3, characterized in that at least the sedimentation tank (4) is provided with an ambient heat insulator (30).