DK175924B1 - Fremgangsmåde og reaktor til rensning af vand - Google Patents

Description

DK 175924 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til rensning af vand og en reaktor til brug ved fremgangsmåden.

Der kendes en række forskellige metoder til rensning af spildevand, f.eks. mekanisk 5 rensning ved sedimentation eller sigtning, kemisk rensning ved tilsætning af kemikalier *. og gasbehandling, f.eks. med ozon eller chlor. Det er endvidere kendt at behandle vand biologisk, dvs. ved at udsætte vandet for en bakteriekultur, som vil medføre de ønskede omdannelser af forureningerne. Alle ovennævnte metoder kombineres i vid udstrækning.

10

Den foreliggende opfindelse er knyttet til problemer ved biologisk rensning med bakteriekulturer.

Ved biofilm, som omtales nedenfor, skal forstås et lag af en bakteriekultur, hvor bakte-15 rien kan være af aerob, anoxisk eller anaerob type, alt efter hvilken rensningstype, der ønskes.

Biologiske rensningsprocesser benyttes primært til spildevand, men kan også benyttes til rensning til vand i aquakultur og i drikkevand. Den foreliggende opfindelse kan ud-20 nyttes inden for alle anvendelsesområder, hvor biologiske metoder kan benyttes til rensning af vand og spildevand, særligt til aerobe, biologiske processer, hvor reaktorindholdet oxygeneres og omrøres ved hjælp af luftning, men også ved anaerobe processer, hvor reaktorindholdet ikke luftes, men holdes mekanisk eller hydrodynamisk under omrøring.

25

Biologiske metoder benyttes i vid udstrækning til rensning af forurenet vand. Traditionelt er biologiske metoder blevet benyttet til reduktion af vandets indhold af organisk materiale, men navnlig i de senere år er bioteknologiske metoder også blevet taget i j brug til fjernelse af ammonium (nitrifikation), fjernelse af nitrogen ved denitrifikation og 30 fjernelse af phosphor.

Man skelner mellem aerobe og anaerobe processer. I aerobe processer kræver mikroorganismerne oxygen, medens de mikroorganismer, som lever i anaerobe processer, skal have et oxygenfrit miljø. De fleste rensningsanlæg verden over er baseret på 35 aerobe processer, men der er en stigende interesse for anaerobe processer, specielt i DK 175924 B1 2 . forbindelse med nitrogenfjernelse og rensning i forbindelse med nitrogenfjernelse samt rensning af koncentreret organisk industrispildevand.

Man skelner også mellem bioslurrysystemer og biofilmsystemer, i bioslurrysystemer 5 befinder mikroorganismerne sig svævende i vandet aggregeret sammen i slampartikler i en bioreaktor, I aerobe slamsystemer, aktivslamsystemer, bliver slampartiklerne ad- « skilt fra vandet og returneret til bioreaktoren for derved at opretholde så høj en biomasse som muligt.

10 I biofilmsystemer vokser mikroorganismerne på faste flader i bioreaktoren. Biofilmen vokser i tykkelse efterhånden som mikroorganismerne formerer sig, og dele af biofilmen vil til sidst skalle af og ny biofilm blive dannet. I og med at biofilmen sidder fast og vandet bevæger sig forbi, er der ikke behov for returnering af biomasse, for at mikro- i organismerne skal udnyttes bedst muligt.

15 I den senere tid har der været en betydelig tendens til at biofilmsystemer har fortrængt slurrysystemer. Hovedårsagerne hertil er: a. Biomassen pr. volumenenhed kan gøres betydeligt højere, hvilket resulterer i, at 20 bioreaktoren får mindre volumen.

b. Biofilmreaktorerne tåler større variation i belastning og også i råvandets sammensætning, hvilket gør biofilmprocesserne mere robuste end aktivslamprocesserne.

25 c. Konsekvensen af et sammenbrud af den biologiske process har ikke så dramatiske følger i biofilmprocesser som i aktivslamprocesser, da slamkoncentrationen ud af bioreaktoren er langt lavere.

De biofilmreaktorer, som findes i dag, er baseret på forskellige systemer, såsom bi- f 30 orotorer (rotating biological contractors), rislefiltre (trickling filters) og reaktorer med fluidiseret leje. Eksempler på rislefiltre er givet i GB-patent nr. 2.197.308, EP-A2 301.237 og FR-patent nr. 2 185 437, hvor reaktoren er pakket med elementer, som ikke bevæges. Der findes også biofiltre, hvor bærermediet for biofilmen er nedsænket, og hvor vandvolumenet luftes, men disse systemer er baseret på en fast bærer, som 35 er stationær i reaktoren, eller på skumgummiagtige elementer, som får lov til at flyde i en aktivslamreaktor.

DK 175924 B1 | 3

Aktivslamsystemerne (slurrysystemerne) har den ulempe, at det kan være vanskeligt at opretholde tilstrækkelig kontrol med slamseparationen, med det resultat, at der kan forekomme utilsigtede slamtab med alvorlige konsekvenser for recipienten.

- 5

En anden klar ulempe ved disse systemer er, at reaktorvolumenet bliver meget stort som følge af, at biomassen pr. volumenenhed i bioreaktoren bliver lille.

I forhold til de traditionelle biofilmsystemer {biorotorer og rislefiltre) har aktivslamsy-10 stemerne imidlertid den fordel, at der er tale om en åben bioreaktor, som ikke kan tilstoppes på nogen måde.

Den største ulempe ved biorotorsystememe er, at de er baseret på en præfabrikeret biorotor, som gør systemet meget lidt fleksibelt. Der har vist sig at være betydelige 15 mekaniske problemer med mange af biorotoreme, og hvis biorotoren bryder sammen, er det vanskeligt at tilpasse biorotoren til et andet system. Der findes ganske vist flere j eksempler på, at biorotorreaktorer er blevet bygget om til biofilterreaktorer, men da med et system baseret på stationært filtermateriale.

20 Hovedulempen ved det traditionelle biofiltersystem (ristefilter), hvor vandet risles over bærematerialet for biofilmen, og hvor oxygeneringen sker ved naturlig ventilation, er, at bioreaktorvolumenet bliver forholdsvis stort. Det er også en betydelig ulempe, at man ved dette system ikke kan tilpasse mængden af oxygen, som føres til processen til den mængde, som anvendes i bioprocessen, og som svarer til den organiske be-25 lastning. Det er almindeligt kendt, at disse forhold medfører, at traditionelle biofiltre (rislefiltre) giver en dårligere renseeffekt ved en given organisk belastning pr. arealenhed end de andre biofilmprocesser.

, En anden type biofilter er det såkaldte nedsænkede biofilter. Princippet er her, at et 30 stationært biofiltermateriale nedsænkes i reaktoren, medens biomassen oxygeneres ved luftning. Voksefladen i det nedsænkede biofilter er stationær og består som oftest af korrugerede formstofflager sammenlimet til kuber, som er anbragt oven på hinanden som byggeklodser, eller af vilkårligt placerede enkeltelementer eller granulater, som dog er stationære under biofilterets drift. Den væsenligste ulempe med det statio-35 nære, nedsænkede biofilter er, at det er meget vanskeligt at få adgang til biofilterets underside. Hvis biofilteret bliver tilstoppet fra undersiden, eller hvis luftningsindretnin- DK 175924 B1 4 gerne, som sidder under biofilteret, bliver tilstoppet, er det nødvendigt at tage hele biofilteret ud for at få det rengjort. Det har også været et problem, at hele biofilterelementer er flydt op som følge af delvis tilstopning og opfangning af store luftlommer i biofiltermaterialet.

5

Et andet system er den såkaldte "fluidized bed"-bioreaktor. Denne bygger på, at bioreaktoren er fyldt med sand, og at vandet pumpes fra bunden mod toppen i bioreaktoren med så stor hastighed, at sandet fluidiseres. Biofilmen vokser på sandkornene. I dette system kan man opnå en meget stor biomasse pr. volumenenhed af reaktoren, da det 10 specifikke vokseareal for biofilm vil være stort.

Ulemperne med systemet forårsages af den meget store organiske belastning på volumenbasis, som dette medfører. Det betyder, at man i aerobe systemer ikke kan klare at tilføre nok oxygen pr. volumenenhed til at erstatte det oxygen, som biomassen for-15 bruger. Et andet problem i praksis har vist sig at være adskillelsen af biofilmen fra sandkornene, i og med at disse er så små (typisk 0,4-0,6 mm).

Der findes desuden en del andre systemer, som ligger i grænseområdet mellem de her omtalte traditionalle systemer. De fleste af disse systemer har som mål at øge 20 biomassen pr. volumenenhed af bioreaktoren ved etablering af en biofilm.

De fleste af disse alternative systemer er baseret på en mellemting mellem et biofilmsystem og og et aktivslamsystem, idet slam fra efterseparationen returneres fra efter-separationsbassinet for ud over biofilmkulturen at etablere en slamkultur i bioreakto-25 ren. På denne måde ønsker man "at få både i pose og i sæk".

Dette system er ugunstig, da: a. Slamkoncentrationen i slamseparationsbassinet bliver meget høj, hvilket giver , 30 større risiko for recipienten p.g.a. tab af slam.

b. Slurrypartiklerne vil virke organisk belastende på biofilmen, hvilket er påvist i flere forskningsarbejder.

35 En meget væsentlig ulempe ved et system, som er baseret på biomasse, der vokser på og i små skumgummiterninger, som flyder i reaktoren, er, at disse terninger flyder 5 DK 175924 B1 så godt, at de bliver liggende flydende på vandoverfladen i bioreaktoren og således giver dårlig kontakt mellem biomassen og det indkommende substrat. En anden væsentlig ulempe har vist sig at være, at biomassen kun vokser på overfladen af terningen og ikke i porevolumenet, således som det var tilsigtet. Dette er en følge af, at bio-5 filmen på den ydre overflade hindrer adgang af vand og substrat til det indre volumen.

EP-A1-0 058 974 angår en aktivslamproces ("in einem Belebtschlamm enthaltenen Belebungsbecken"), hvor der tilsættes bærere for biofilm (Bewuchskbrper). Det fremgår også af beskrivelsen; se side 2, linie 16, i dette modhold. På side 2, linie 28, er 10 dette udtrykt endnu mere klart under henvisning til to forskellige slamtyper, nemlig aktivslammet og biofilmslammet ("wobei zwei unterschiedliche Schlåmme, nåmlich der Belebtschlamm und die mit der Biomasse behafteten Bewuchskbrper").

DE 29 36 826 A1 angår ikke en generel anvendelse af biofilmbærere, men er derimod 15 rettet på en speciel anvendelse, som går ud på at separere forskellige mikroorganismer i reaktoren ved, at de får lov til at vokse på bærere, som befinder sig på forskellige niveauer i tanken, frembragt af en opadrettet strøm, som afbalancerer den nedadret-tede afsætning af bærerne.

20 DE 35 04 037 A1 angår en aktivslamproces, hvor der anvendes skumlegemer, og der er således tale om en fremgangsmåde, som er helt forskellig fra den foreliggende fremgangsmåde.

Det har nu vist sig, at man kan undgå de væsentligste ulemper ved de ovenfor omtalte 25 systemer, men samtidig beholde de væsentligste fordele ved hvert af disse.

I overensstemmelse med opfindelsen tilvejebringes der således en fremgangsmåde til vandrensning, hvor spildevand ledes ind i en reaktor, som indeholder bærere på , hvilke, der vil vokse en biofilm, som fremmer en ønsket omdannelse af urenheder, og 30 fremgangsmåden er ejendommelig ved, at bæreme med biofilmen holdes suspenderet i vandet i en reaktor med ind- og udløbsrør og eventuelt blandeindretninger. Bæreme er partikellignende elementer med større overflade end glatte elementer med samme dimension. Elementernes overflade er mindst 1,5 gange og fortrinsvis mindst 2 gange så stor som den ydre overflade af glatte elementer med samme dimensioner.

35 Elementernes densitet er 0,90-1,20, navnlig 0,92-0,98, og specielt 0,92-0,96 kg/dm3.

DK 175924 B1 6 Bærerens elementer har en lineær dimension fra 0,2-3 cm, navnlig fra 0,5-1,5 cm. Bæreme har vægge, der tillader let passage af vand, og er udformet således at en del overfladen er beskyttet mod nedslidning af biofilmen under brug.

5 Bæreren er fremstillet af et blødt formstof, således at den ikke slider hverken på andre bærere eller på selve reaktoren med tilbehør. Eftersom der her er tale om formstof, som primært skal være et bæremateriale for bakteriefilm, kan man med fordel benytte genanvendt formstof til fremstilling af bæreren.

10 Bæreren har den oven-for angivne densitet, således at den kan holdes suspenderet. Bærerne består af stykker af et rør med indvendige skille-vægge. Både på rørets yder-og indervægge samt skillevæggene vil der blive etableret et biofilmlag af den ønskede bakteriekultur. Generelt bør man have så mange skillevægge som muligt, således at overfladen bliver ekstra stor, men på den anden side må man tage hensyn til, at 15 åbningerne mellem skillevæggene ikke må blive så små, at åbningerne tilstoppes. Når bæreren har form af et stykke af et rør med indvendige skillevægge, kan det være hensigtsmæssigt, at rørvæggen omfatter indbugtninger, således at ydervæggen udsættes for mindre friktion mod andre bærere eller mod reaktoren ved brug. Derved holdes biofilmen på bærerens ydervæg mere intakt. Et rør, som anvendes til 20 fremstillingen af bæreren, kan f.eks. hensigtsmæssigt have indre vægge, som danner et kors. De indre vægge i røret kan også hensigtsmæssigt være udformet således, at de danner et bikage-lignende mønster, men andre mønstre, som giver stor overflade og let passage, kan lige så vel benyttes. Det er også muligt at anvende partikler med ru overflade.

25 Særligt hensigtsmæssigt er bæreren et stykke af et ekstruderet rør med skillevægge i rørets længderetning og med "finner” på ydersiden. Grunden til, at en sådan bærer er særlig fordelagtig, er, at den vil være meget let at fremstille, i modsætning til en bærer fremstillet ved andre mulige metoder, f.eks. presse- eller sprøjtestøbning, hvor hver 30 bærer må fremstilles individuelt. Ved ekstrudering ekstruderes et rør kontinuerligt og opskæres i passende stykker. Alle skillevæggene vil da være i rørets længderetning, således at uanset, hvor røret opskæres, vil tværsnittet være det samme.

Udover at bæreren indeholder en indvendige skillevægge, er det fundet hensigtsmæs-35 sigt, at den også har "finner" på ydersiden, således at den er i form af et stykke af et ekstruderet rør med skillevægge i rørets længderetning både inden for og uden for DK 175924 B1 7 rørets omkreds. Ved en sådan udformning får man en særlig stor overflade med forholdsvis lidt materiale, f.eks. formstof, i forhold til overfladen. I lighed med de indvendige flader i røret vil også de ydre flader, som er i nærheden af det sted, hvor "finner" kommer ud fra rørets omkreds, være beskyttet mod slitage af biofilmen ved brug.

5

En egnet form for en bærer med "finner" er vist ved tværsnittet i figur 1. Set fra siden vil bæreren se ud som et rektangel. Dette er omtrent den enkleste udformning, man kan tænke sig. En anden udformning er vist i figur 2, hvor røret har et kvadratisk tvær-i snit og er forsynet med en række indvendige vægge. En modifikation af denne udfø- ! 10 relsesform er vist i figur 3, hvor både de indre vægge og ydervæggene strækker sig ud over rørets omkreds, således at man får de ovenfor omtalte "finner". Som vist i figur 1 behøver sådanne Tinner" ikke bare være en fortsættelse af indre vægge eller yder-l vægge, men kan også være selvstændige "finner" mellem dem, som f.eks. er vist i figur 3.

15 | Bæreren anvendes til reaktorer til vandrensning ved, at en afpasset mængde af bæ rere indføres i en reaktor, og vand, som skal renses, behandles i reaktoren ved, at biofilmen, som etableres og vil vokse på bærerne, forårsager den ønskede omdannelse af forureninger. Der anvendes hensigtsmæssigt en reaktor med vandtilgang i 20 bunden og afgang for renset vand øverst, men en sådan placering er ikke nødvendig, særlig hvis egnede blande- og cirkulationsindretninger anvendes. Reaktoren er hensigtsmæssigt forsynet med en sianordning, hvor maskevidden er mindre end det mindste tværsnit af bæreren. Denne foranstaltning skal tjene til at hindre bærerne i at undslippe fra reaktoren. Bærerne kan let pumpes ind og ud af reaktoren, og vedlige-25 holdelse kræver ikke driftsstop.

Bærerne, deres anvendelse, reaktoren og fremgangsmåden ifølge opfindelsen udgør et system, som sammenlignet med de ovenfor beskrevne, tidligere kendte systemer, har en række fordele: 30 - Reaktorvolumenet er helt åbent, og voksefladen for biofilmen, som består af faste ikke-porøse partikler, cirkulerer rundt i bioreaktoren, idet partiklernes specifikke vægt er meget tæt ved 1,0 kg/dm3.

DK 175924 B1 8 - Bioreaktoren kan være helt lukket og bærematerialet nedsænket, hvilket muliggør optimal kontakt mellem urenhederne i vandet og mikroorganismerne på bæreren samt fuldstændig kontrol med eventuelle lugtstoffer fra processen.

5 - Bioreaktoren kan oxygeneres ved luftning, hvilket muliggør korrekt afpasning mellem forbrug og tilførsel af oxygen. Den organiske belastning kan således justeres i overensstemmelse med hvad der forbruges af biomassen.

Systemet ifølge opfindelsen har samme fordel som aktivslamsystemerne, idet reakto-10 ren er åben og derfor ikke kan blive tilstoppet. Desuden kan reaktoren have praktisk taget en hvilken som helst form.

En meget stor fordel ved det foreliggende system i forhold til de andre biofilmsystemer er, at eksisterende aktivslamsystemer meget enkelt kan ombygges, således at syste-15 met ifølge opfindelsen kan tilpasses eksisterende anlæg baseret på aktivslam-princippet. En sådan ombygning er meget kompliceret med de andre biofilmsystemer.

Forskellen mellem det foreliggende system og det ovenfor omtalte, nedsænkede biofilter er primært, at voksefladen for biofilm i det foreliggende system cirkuleres omkring 20 i bioreaktoren som følge af den turbulens, som skabes af luftningen eller af hydrody-namiske kræfter, medens voksefladen i det nedsænkede biofilter, som ovenfor nævnt, er stationær og sædvanligvis består af korrugerede formstofflager sammenlimet til kuber, som er placeret ovenpå hinanden som byggeklodser, eller enkeltelemeneter eller granuler, som er vilkårligt placeret i bioreaktoren, men som dog fortsat er statio-25 nære under driften af biofilteret.

I det foreliggende system vil en tilstopning af biofiltermediet ikke være mulig, da biofiltermediet ikke er stationært, men bevæger sig med strømmene i bioreaktoren. Hvis luftningsindretningerne i reaktoren skulle blive tilstoppet, er det meget let at udtage 30 biofiltermediet, idet det ganske enkelt kan pumpes ud. Ligeledes kan det pumpes ind i bioreaktoren ved igangsætning af processen.

Når bioreaktoren benyttes til anaerobe processer, hvor der ikke sker en luftning, udsættes bioreaktormediet for kontinuerlig eller sporadisk omrøring, f.eks. ved hjælp af 35 en propelomrører eller rundpumpning. Sandsynligheden for tilstopning er følgelig meget lille i modsætning til ved et stationært biofilter, hvor tilstopningsfaren i et anaerobt 9 DK 175924 B1 ( system er ganske stor. Det kan her være aktuelt at opvarme reaktorindholdet for at øge omsætningshastighederne i de anaerobe processer.

I det foreliggende system kan man selv bestemme, hvilken overflade pr. volumenen-5 hed man vil operere ved. og dette betyder, at oxygentilførslen kan tilpasses nøjagtigt efter det faktiske oxygenforbrug. Oxygentilførslen kan også tilpasses således, at der i stedet for ren oxygen kan benyttes luft til oxygeneringen. De partikler, hvorpå biofilmen vokser, er forholdsvis store, og de synker ikke, men cirkuleres, eller holdes cirkulerende, således at partikeltætheden kan vælges uafhængigt af, hvilken vandmængde 10 man ønsker at få gennem reaktoren.

I fremgangsmåden ifølge opfindelsen returneres slammet ikke til bioreaktoren.

Et særligt formål med opfindelsen er at opnå større desintegreringshastighed af sub-15 stratet pr. volumenenhed reaktor end der opnås med konkurrerende systemer og derved opnå lavere omkostninger pr. desintegreret vægtenhed substrat.

Formålet opnås ved, at biofilmen får lov til at vokse på bærerne ifølge opfindelsen, anbragt i en reaktor, som gennemstrømmes af det vand, som skal renses.

20 Når en aerob biologisk proces skal finde sted i bioreaktoren, luftes reaktorens indhold.

Ved luftningen bliver bærerne blandet grundigt i reaktorvolumenet og en god kontakt mellem biofilmen, som vokser på bæreme, og substratet i afløbsvandet bliver dermed sikret.

25 Når en anaerob proces skal finde sted i bioreaktoren, bliver reaktorens indhold ikke luftet. Grundig blanding af reaktorens indhold sikres da f.eks. ved mekanisk omrøring (propelomrører) eller ved rundpumpning af reaktorens indhold.

30 Normalt vil bærerne blive holdt tilbage i reaktoren ved, at vandet strømmer ud af reaktoren gennem en sigteindretning med mindre lysning end bærerens tværsnit. Ved specialanvendelser, f.eks. ved biologisk phosphorfjemelse, vil det være muligt at lade bæreme følge med vandet ud af reaktoren for senere at blive fraskilt og returneret til reaktoren. Dette gøres i så fald for at lade biofilmen, som vokser på bærerne, strømme 35 gennem både en aerob og en anaerob reaktor.

10 DK 175924 B1

Reaktorerne kan i præfabrikeret form være fuldstændigt lukkede både til aerobe og anaerobe processer. Dette muliggør fuldstændig kontrol med den lugt, som kan blive produceret i reaktoren. Både ved brug af reaktoren i aerobe og i anaerobe processer, bliver afgasseme fra processen opfanget og ledt væk. I aerobe processer består af-5 gasserne primært af carbondioxid og mindre mængder af andre gasser, som lukkes ud i luften, eventuelt efter en separat lugtfjernelse. I anaerobe processer består afgas-serne primært af methan og carbondioxid med mindre mængder af andre gasser.

Denne biogas har høj varmeværdi og kan følgelig eventuelt benyttes til energiproduktion.

10 S Når opfindelsen udnyttes til opgradering af eksisterende rensningsanlæg, vil reaktoren normalt være åben i og med, at man da vil udnytte allerede tilgængelige bassiner (f.eks. luftetanke i aktivslamanlæg).

15 Mængden af bærere i reaktoren vil variere med anvendelsesområdet og det reaktor-volumen, som er til disposition. Normalt vil mængden være således, at bærerne ved tom tank optager 30-70% af reaktorvolumenet. Mængden kan imidlertid tilpasses efter den substratbelastning, som reaktoren tænkes at skulle arbejde ved. Mængden kan således blive bestemt af reaktorens oxygeneringskapacitet.

20

De tre vigtigste værdier, som må bestemmes ved dimensionering af bioreaktoren, er reaktorenens volumen, antallet af bærere pr. volumenenhed og mængden af oxygen, som skal tilføres (såfremt der er tale om en aerob reaktor). Reaktoren ifølge opfindel- | sen til aerob, anoxisk eller anaerob vandrensning omfatter indløbs- og udløbs-indret-25 ninger, og et stort antal bærere som beskrevet ovenfor, hvor bærerne ved tom tank optager 30-70% af reaktorvolumenet, samt indretninger til at suspendere og omrøre bærerne i reaktoren.

i

Selve reaktoren kan bygges af alle relevante materialer, men de præfabrikerede, luk-30 kede reaktorer vil normalt blive bygget af stål eller GAP, medens de åbne reaktorer normalt vil blive bygget af beton eller stål.

Biofilmslammet kan fraskilles nedenstrøms for bioreaktoren ved en hvilken som helst af de relevante partikelseparationsmetoder, som f.eks. sedimentation, flotation, filtre-35 ring og membranteknik.

11 DK 175924 B1

Som beskrevet generelt ovenfor kan bioreaktoren anvendes til alle renseteknikker, som bygger på biologisk nedbrydning af et stof, som ønskes Ijemet.

De mest almindelige anvendelsesområder vil imidlertid være: 5 * Fjernelse af organisk stof i spildevand ved aerob omsætning.

* Fjernelse af organisk stof i koncentreret organisk spildevand ved anaerob omsætning.

10 * Fjernelse af ammonium ved oxidation til nitrit og nitrat ved aerob omsætning (nitrifi-kation).

* Fjernelse af nitrogen ved reduktion af nitrit og nitrat til nitrogengas ved anaerob (an-15 oxisk) omsætning (denitrifikation).

* Fjernelse af phosphor ved aerob/anaerob omsætning.

Opfindelsen medfører følgende fordele ved rensning af spildevand: 20 * Bioreaktoren ifølge opfindelsen kræver et lavere reaktorvolumen for at fjerne en given vægtmængde af forurenende bestanddel (organisk materiale, ammonium, osv.) end eksisterende traditionelle udformninger, da biomassen pr. volumenenhed er højere.

25 * I præfabrikeret form er den foreliggende bioreaktor normalt lukket, således at man har bedre kontrol med eventuelle lugtende gasser end ved de traditionelle løsninger.

„ 1 I aerob udførelse har man bedre mulighed for at tilpasse oxygentilførslen efter oxy- 30 genbehovet end i de traditionelle systemer.

På grund af den store kontaktflade mellem biomassen og den tilførte luft, er der grund til at antage, at oxygenet bliver bedre udnyttet i den foreliggende reaktor end i traditionelle aktivslamanlæg. Dette vil medføre reduceret luftbehov og følgelig la- 35 vere energiomkostninger til drift af den foreliggende reaktor i sammenligning med aktivslamsystemerne.

12 DK 175924 B1 * Reaktoren vil tilnærmet have samme udformning til såvel aerobe som anerobe systemer. Dette indebærer, at et aerobt system let kan bygges om til et anaerobt system og omvendt. Dette er specielt en fordel ved de systemer, som kræver både et aerobt 5 og et anaerobt trin, f.eks. systemer til biologisk fjernelse af nitrogen og phoshor.

* I forhold til nedsænkede biofiltre med stationær vokseflade for biofilm, er den vokse-flade for biofilm, der her lægges op til, langt enklere at fjerne fra reaktorbeholderen, hvilket forenkler rengøring, inspektion og vedligeholdelse både af reaktorbeholderen 10 og luftningssystemer og reducerer risikoen for tilstopning af vokseflademediet.

* Eksisterende biologiske rensningsanlæg baseret på aktivsiam kan meget enkelt få forøget deres kapacitet, ved at eksisterende reaktorer benyttes i systemet ifølge opfindelsen.

i 15 ; En enkel reaktor er vist i figur 4, hvor reaktoren 1 er en cylinder, som indeholder bæ- ! rere 2 for biofilm. Reaktoren er ved udløbet for renset vand 5 udstyret med en si- ' anordning 3. Vand indføres gennem et rør ved beholderens bund 4, og afgassen slip pes ud gennem et rør i toppen 6. Skumdannelse kan forhindres ved hjælp af et 20 sprinklersystem 7, som kan sprøjte vand på overfladen. i

Figur 5 viser reaktoren udstyret med en luftindblandingsanordning 8, som tilfører luft gennem en ledning 9. Denne reaktor er beregnet til aerobe processer.

25 Figur 6 og 7 viser reaktorer udstyret med røreindretninger til brug ved anaerobe processer, men er ellers lig reaktoren i figur 1.1 figur 6 er røreindretningen en motordrevet i propelomrører 10, og i figur 7 en cirkulationspumpe 11 i et tilknyttet cirkulationsrør 12.

Claims (10)

13 DK 175924 B1

1. Fremgangsmåde til vandrensning, ved hvilken spildevand får lov til at strømme gennem en reaktor indeholdende bærere, hvorpå der vil vokse en biofilm, som frem- 5 mer en ønsket omdannelse af urenheder, KENDETEGNET ved, at der anvendes bærere, som er partikellignende formstofelementer med a) en overflade, som er mindst 1,5 gange så stor som den ydre overflade af et glat element med samme dimensioner, og b) en densitet i området 0,90-1,20, sædvanligvis 0,92-0,98, og navnlig 0,92- 10 0,96 kg/dm3, og c) noget af overfladen beskyttet mod nedslidning af biofilmen under brug, og d) vægge, som tillader let passage af vand, og e) lineære dimensioner i området 0,2-3 cm, navnlig 0,5-1,5 cm, idet bærerne med biofilm holdes suspenderet og i bevægelse i vandet i en re-15 aktor med ind- og udløb og eventuelt blandeindretninger, og idet slam, der forlader reaktoren ikke returneres til reaktoren.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at der anvendes bærere med en overflade, som er mindst 2 gange så stor som den ydre overflade af et glat 20 element med samme dimensioner.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, KENDETEGNET ved, at der anvendes bærere, som er stykker af et ekstruderet formstofrør. 25

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, KENDETEGNET ved, at der anvendes bærere, som er stykker af et ekstruderet rør med skillevægge i rørets længderetning inden for omkredsen og finner på ydersidem i rørets længderetning.

5. Reaktor (1) til aerob, anoxisk eller anaerob vandrensning omfattende indløbs- (4) og udløbs- (5,6) indretninger, KENDETEGNET ved, at den indeholder et stort antal bærere (2) for biofilm, hvor bærerne er partikellignende formstofelementer fremstillet af et blødt formstof, eventuelt genanvendt formstof og i form af stykker af rør med indvendige skillevægge, og hvor bærerne har 35 a) en overflade, som er mindst 1,5 gange så stor som den ydre overflade af et glat element med samme dimensioner, og 14 DK 175924 B1 b) en densitet i området 0,90-1,20, sædvanligvis 0,92-0,98, og navnlig 0,92-0,96 kg/dm3, og c) noget af overfladen beskyttet mod nedslidning af biofilmen under brug, og d) vægge, som tillader let passage af vand, og 5 e) lineære dimensioner i området 0,2-3 cm, navnlig 0,5-1,5 cm, hvor bærerne ved tom tank optager 30-70% af reaktorvolumenet, samt indretninger til at suspendere og omrøre bærerne i reaktoren.

6. Reaktor ifølge krav 5, KENDETEGNET ved, at bærerne er stykker af et ekstru-10 deret formstofrør.

7. Reaktor ifølge krav , KENDETEGNET ved, at bæreme er stykker af et ekstruderet rør med skillevægge i rørets længderetning inden for omkredsen og finner på ydersiden i rørets længderetning. ' 15

8. Reaktor ifølge et hvilket som helst af kravene 5 til 7 , KENDETEGNET ved, at den omfatter en sianordning (3) til adskillelse af bæreme fra væsken ved udløbet (5).

9. Reaktor ifølge et hvilket som helst af kravene 5 til 8 til aerob vandrensning,

20 KENDETEGNET ved, at den omfatter en luftindblandingsanordning (8), som tilfører luft gennem et lufttilførselsrør (9).

10. Reaktor ifølge et hvilket som helst af kravene 5 til 8 til aerob vandrensning , KENDETEGNET ved, at den omfatter blandeudstyr i form af en mekanisk omrører 25 (10) eller en cirkulationspumpe (11).