SE532532C2 - Avvattning av slam - Google Patents

Description

532 532 komponenter. Ett vanligt problem med den toppmodema teknologin, där vattnet inte renas tillräckligt, är att de återcirkulerade icke rötningsbara komponenterna kommer att ta upp mer och mer utrymme i förhållande till den nedbrytningsbara biomassan och därför blir effektiviteten och lönsamheten i processen lägre.

Speciellt kan föroreningar i oupplöst form leda till problem i den biologiska reningen, eftersom rnikropartiklar som innehåller organiskt kol tenderar att inte separeras med konventionell teknologi, och därför leder det till en stor ökning av COD-halt i det behandlade utsläppsvatten. Likaså kan återcirkulation av tillsatsvatten resultera i en koncentration av andra ämnen såsom klorid och annnoriiak, som kan störa nedbrytningsprocessen om det förekommer i en för hög koncentration.

I andra likvärdiga processer, är vattnet separerat från slammet och sen utslâppt i avloppssystemet utan att återcirkuleras.

Med konventionell teknolog tex. den ovan nämnda, kommer vatten som separeras för att åter cirkuleras eller för att släppas uti avloppssystemet att bli kraftigt förorenat och kräva efterföljande rening.

Rening med traditionell teknologi kan på detta sätt också orsaka problem, eftersom traditionell teknologi i speciella fall är bristfällig vad gäller att undvika att den icke-rötade materian återcirkuleras och koncentreras i rötningsprocessen.

I det rötade slamrnet som år separerat vid konventionell avvattning, finns det också patogena bakterier och virus. Dessa patogener kan orsaka sjukdom eller skador på levande organismer, t ex när slam används som gödning. I vissa miljöer åtgärdas detta genom att rena slarnmet innan rötning, men konventionella metoder kanske inte är tillräckliga för att totalt utrota alla patogener. Dessa patogener kan sedan föröka sig i rötningen, som normalt utförs vid en temperatur av 40 till 60°C. Den terrniska reningen som utförs enligt konstens alla regler är dyr, både ur en investerings och användnings synpunkt Behandling av kemiskt slam, t ex slam som innehåller järn - eller aluminium hydroxid, med ultra - eller mikrofiltrering vid en hög temperatur beskrivs i WO 03/099728.

Emellertid, detta dokument tar endast under övervägande återvinning av järn eller aluminium från slam genom initial försurning av slam och behandlar inte ßrbättring av biogas produktion från biologisk slam. I själva verket är det så att initial försurning gör denna metod olämplig för rötning av slam då det låga pH förhindrar rötningsprocessen.

Härav skulle en förbättrad behandling av slam från rötkammaree vara fördelaktig och speciellt en metod för avvattning av slam som förbättrar slammets egenskaper i förhållande till återvinning och/eller utsläpp avloppssystemet av vatten från produktionen av biogas, förbättrad biogas och en effektivare och billigare rening av slam. 532 EEE” FJ; Sammanfattning av uppfmningen.

Således söker den aktuella uppfinningen företrädesvis att minska, lätta eller eliminera en eller flera av de ovan identiñerade bristfälligheter och nackdelar ensamt eller i vilken kombination som helst och löser i alla fall de ovan nämnda problemen genom att tillhandahålla en metod för behandling av slam som inkluderar höjd temperatur av slammet; och filtrering av slammet i ett eller flera ultrafilter (UF) och/eller mikrofiltrer (MF) anläggningar, varmed ett koncentrat och permeat erhålls, nämnda koncentrat innehåller i allt väsentligt alla nämnda uppslammade biologiska materia och nämnda permeat innehåller i allt väsentligt inget uppslammat biologiskt materia.

De fördelaktiga egenskaperna av uppfinningen fastställs ide underordnande kraven.

Kort beskrivning av ritningarna Dessa och andra aspekter, särdrag och fördelar som uppfinningen är kapabel till kommer att bli märkbara och illustrerade genom de följande beskrivningarna av utfóringsformer av den aktuella uppfinningen, referenser görs till bifogade ritningar i vilka Figur 1 är ett processchema enligt en utföringsforrn av uppfinningen Figur 2 är ett processcherna enligt en annan uttöringsforrn av uppfinningen Figur 3 är ett processcherna enligt ytterligare en annan utfóringsforrn av uppfinningen; och Figur 4 är ett avsnitt processcherna enligt ytterligare en annan uttöringsforrn av den aktuella uppfinningen.

Figur 5 är ett processcherna enligt ytterligare en annan utfóringsforrn av uppfinningen.

Figur 6 är ett processchema enligt ytterligare en annan utföringsfonn av uppfinningen.

Beskrivning av utföringsformer.

De följande beskrivningarna fokuserar på de utñringsfonner av den aktuella uppfinningen tillämplig på behandlingen av slam och speciellt för behandling av slam där avvattning av slam utförs genom ultrafiltrering- (UF) och/eller niikrofilneringsariläggningar eller UF-anläggriingar kombineras med rnikrofiltreringsariläggriingar används inom ramen ßr uppfinningen. Emellertid är ultrafiltrering, som används på egen hand, att föredra.

Ultrafilteranläggningarna kan ställas i serie och/eller parallellt. 532 532 H Vanligtvis, t ex enligt tidigare metoder, används UF vid temperaturer mycket under l00°C, såsom från 20 till 50°C. I detta temperaturintervall, är slammet trögflytande och dess innehåll av celler, protein, fett och andra makromolekylära ämnen gör flödet lågt och risken tör foulíng hög. Detta betyder att processen måste köras med låg belastning och frekventa tvättar av utrustningen och byte av membran för att undvika problem. Traditionell UF teknologi kräver också öppna kanaler för att kunna fungera, vilket ger processen låg effektivitet. Den höga temperatur vid vilken UFzen enligt den aktuella uppfinningen körs leder till att slam med låg viskositet och bra filtrerings egenskaper, vilket ger ett högt flöde och en låg risk för foulíng även om koncentrationen av biologisk materia i det inkommande slammet är hög. Den höga temperaturen iår eellväggar att spricka, protein att koagulera och makromolekyler att falla sönder.

Värmet som skapas i UF steget eller steg enligt utföringsfonneri den aktuella uppfinningen kan också vara tördelaktig vid värmeväxling med inkommande slam.

Teknologin med UF kan därmed ge märkbart energisparande, även när man ser till att ultrafiltrerirrg i många fall i sig självt är en energikrävande process. Omkring 80 till 90 % av den tilltörda energin kan återvinnas. Den ökade värmeenergin bidrar delvis till att öka flödet och TS-halt, och delvis till sterilisering och koagulering av proteiner. I utiöringsforrner av uppfinningen, kan temperaturen på slammet för ultrafiltrering vara i intervallet av 100 till 250°C, och helst i intervallet av 100 till 200°C, i synnerhet i intervallet 120 till l70°C.

Metoden att filtrera slammet vid en hög temperatur har också en fördel över nuvarande metod genom att göra det möjligt att koncentrera slammet med en hög kapacitet och hög renhet utan problem med driftstopp och höga kostnader för underhåll och rengöring.

Vid höga temperaturer, är det också möjligt att använda en mindre diameter på membrankanalenra, därigenom får man en högre effektivitet på anläggningen j ämiört med traditionell UF teknologi.

Tack vare egenskaperna som vinns genom den höga temperaturen kan en hög TS- halt uppnås. TS- innehållet i koncentratet är samma som innehållet som uppnås med aktuell teknologisk nivå men utan användning av tillsatta hjälpande koaguleríngsmedel.

Ultra- eller niikrofiltrering av slam separerar alla oupplösta änmen vilket inte är fallet med den aktuella teknologiska nivån där vattnet har hög kvantitet av oupplösta ämnen. UF separerar även större organiska molekyler.

En separation av alla oupplösta ämnen kan ge en större mängd av organiskt kol i vattnet vilket i sint tur ger lägre kostnader tör behandling och en enklare reningsprocess om det separerade vattnet därefier behöver renas. 532 532 ny) Dessutom, om det är så att vattnet återcirkuleras, hamnar inget icke rötat suspenderat material i rötkarnmaren. Detta kan ge en högre processeffektivitet. Dessutom kommer delar av det icke rötade materialet i slarnmet att kunna rötas genom hydrolys vid den höga temperatur som används vid filtreringeri, och således, efiersom små föreningar kommer att passera UF och returneras som rötat material genom återvattning kan effektiviteten i rötnings- processen förbättras. J ämiört med systern enligt tidigare känd teknik kan detta ge en märkbar ökning i kapacitet i existerande anläggningar där återcirkulerat vatten som inte är tillräckligt renat används.

Hydrolys av rötslam kan också förbättra effektiviteten när vatten separeras från slam och återcirkuleras.

Ifall rötslammet inte är hydrolyserat innan rötkannnaren kan stora ökningar i processeffektiviteten uppnås via hydrolysering vid avvattníng och återcirkulering av tillsatsvatten bestående av det ned brutna, nedbrytbara biologiska ämnen. Denna eñektivitet kan inte uppnås genom den toppmoderna teknologin.

Processvârmen kan också användas i hygeniseringen av slam som företrädesvis utförs när slam används som gödning. Eftersom siammet värms upp till över 100°C vid filtrering uppnås en komplett sterilisering av det avvattnade slammet. Detta kan ge si gnifikant ökad hygien järnfört med de toppmoderna metoderna. Alternativt kan energin i processen återanvändas i reningen till och med innan rötningen vilket spar energi.

Enligt en av utföringsfonnerna, beskrivs ett system ßr behandling av rötat slam där slammet är ultra- eller mikrofiltrerat vid höga temperaturer vilket ger ett permeat fritt från suspenderade ämnen och ett koncentrat fiitt från bakterier och virus.

Vatten som separeras under avvattningen kan återcirkuleras i rötningsprocessen eller renas för efterföljande utsläpp eller en kombination av återcirkulering och utsläpp. Om innehållet i DS är över omkring 3-7%, beroende på sammansättning i rötslarnmet, kan det vara ekonomiskt fördelaktigt att använda ett konventionellt avvattningssteg. Rejektvatten från töravvatming som normalt kan ha ett TS innehåll av omkring 2-5% kan då användas i processen enligt en del av uppfinningens utföringsforrner. Emellertid är en nackdel med det här systemet att allt slam inte är steriliserat.

Eftersom varken ultra- eller mikrofiltrering av biologisk rötat slam ger en total separation av lösta organiska ämnen, är ytterligare rening av permeatet oftast nödvändigt. Ett alternativ till ytterligare biologisk rening är att behandla UF eller MF filtrering med Nanofiltrering (NF) eller omvänd osmos (RO). Nanofiltrering separerar alla organiska molekyler större än omkring 200-400 Dalton och den största delen av polyvalenta joner, medan monovalenta joner t ex armnoniak och klor passerar genom membranen. RO separerar 532 532 ö.-. huvudsakligen alla organiska molekyler och 90 till 95 % av de lösta saltema. De mest vanliga och billiga NF och RO filtren är spirallindade membran. En nödvändig förutsättning för att kunna använda den här typen av membran är att den behandlade vätskan är fri fiän suspenderade ämnen. En vätska som är UF- eller MF-filtrerade uppfyller detta krav jämßrt med rejektvatten från en konventionell anläggning.

Emellertid kommer permeatet från UF och lviF fortfarande att innefatta lösta proteiner om filtreringen har skett vid konventionella låga temperaturer. Dessa proteiner orsakar föroreningar på NF och RO membranen. Detta betyder att membranen behöver rengöras ofta och också att membranen är svåra att rengöra. Efterbehandling av UF eller MF permeat med RO eller NF âr därför svårt och oekonomiskt. När UF eller MF av biologiskt slam utförs vid höga ternperaturer enligt nâgra utföringsforrner, koagulerar proteinet i slammet och separeras. Permeatet är fritt från protein och detta gör efterbehandling med NF och RO möjligt.

Efterbehandling av UF- och MF-permeat med NF eller RO erbjuder nya möjligheter att separera salter, t ex ammoniak fritt från den organiska fasen. Genom rening med RO kan ammoniak och salter separeras från UF-permeatet och en koncentration av föroreningar i det ätercirkulerade tillsatsvattnet undvikas. Genom rening med NF separeras ammoniak och klorider fiån de övriga organiska ämnena. De organiska ämnena, till stor del rötat efier UF- hydrolysen, kan delvis eller helt återcirkuleras i rötningsprocessen och NF-perrneatet kan renas från ammoniak genom t ex. strippning. Rening från ammoniak kan utföras effektivt tack vare att den största delen av de buffrande organiska ämnena har blivit neutraliserade.

I de fall där utsläpp i avlopp är önskvärt betyder ett reningssteg med NF/RO att efterföljande rening kan utföras billigare och mer effektivt.

Enligt en av de första utföringsforrnerna av uppfinningen, behandlas ett slam, som helt eller delvis innefattar biologiskt suspenderat material, enligt flödesschernat i figur 1.

Slarnmet har neutralt eller basiskt pH. En pump 1 11 pumpar det inkommande flödet av slam 110 in i systemet och ökar trycket så att det, i alla delar av systemet, överstiger trycket av kokpunkten för vatten vid den specifika arbetstemperaturen. Pump lll kan också ersättas av flera pumpar så att man kan justera trycket separat om det inkommande flödet av slam l 10 är underindelad i flera delströmmar. Den elektriska energin som tillsätts till cirkulatíons pumpen (pumparna) är huvudsakligen omvandlad till värme och kan användas för att värma slammet och till den termiska hydrolysen. Det trycksatta flödet av slam kan därmed fördelas över en första värmeväxlare 112 och en andra värrneväxlare 113. I den första värmeväxlaren 112 utsätts slammet för värmeväxling med en het ström UP permeat 122, utgång fiån en först 115, andra 116 och en tredje 117 UF enhet, var för sig. 1 den andra värmeväxlaren 113, utsätts 532 532 slammet för värmeväxling av det heta flödet av koncentrerade UF, utgång från den första, andra och tredje UF enheterna 115, 116 och 117.

Naturligtvis kan den första, andra och tredje UF enheterna 115, 116 och 117 ersättas med en enda UF enhet, eller andra kombinationer av UF enheter och/eller mikrofiltreríngs enheter, såsom UF enheter som är kopplade parallellt och/eller serie kopplade som beskrivs nedan.

För att återanvända den maximala mängden värme kan det inkommande flödet av slam fördelas t ex proportionerligt till flödet av permeat och koncentrat, var rör sig. Efter värmeväxling, värmeenergi 114 kan rör att kompensera för möjlig värmeiörlust i systemet läggas till. Den här vårmeenergin 114 kan till exempel vara ett tillägg av het ånga. Härefter behandlas det uppvärmda slammet med ultrafiltrering (UF) och/eller milcrofiltrering. I detta exempel är de första, andra och tredje UF enheterna 115 116 och 117 seriekopplade. En ñrsta 118, andra 119 och tredje 120 UF-pump pumpar slam genom de ßrsta, andra och tredje UF enheterna 115, 116, 117, var och en för sig.

För att driva UF enheterna läggs slammet under ökat tryck i en eller flera tryck pumpar, vilkas effekt kommer att beskrivas mer ingående här nedan. Trycket ska helst överstiga trycket för kokning av vatten i varje del av UF enheten. För att undvika nedsmutsning av membranens ytor så mycket som möjligt ska flödeshastigheten genom membrankanalen helst vara högt.

Den törsta, andra och tredje UF pumpen, 118 119 och 120 kan ha signifikant högre kapacitet jämfört med pump 111. Från varje UF enhet är det ett utñöde av en ström permeat varvid koncentrationen av det suspenderade materialet såsom biologiska suspenderat material i slammet ökas koncentratflödet. F lödet av koncentrat kan delvis åter cirkuleras över membranen och delvis flyttas till nästa mernbran steg, såsom illustreras i Fi g. 1. Således, i en utföringsforrn av uppñnriingen kan det koncentrerad slam flödet återanvändas under tryck i varje UF steg.

Hydrolysen av slammet beror delvis på slarnrnets uppehållstid och delvis på arbetstemperaturen. Hydrolysen av slammet kan börja redan i UF steget dvs. UF enheterna beroende på det genererade värmer däri, och det tillsatta vârmet. I en annan utföringsform av uppfinningen enligt fig. 3. Placering av en tank 121 in ett av de särskilda UF stegen förstärker ytterligare hydrolysen. Det koncentrerade flödet fiån det sista UF steget leder sedan till tank 121. I tank 121 kan det heta koncentrerade slammet få en uppehållstid som är tillräcklig för att uppnå optimal hydrolys. Under tiden kan slarnrnet törvars vid en högre temperatur i tank 121, också för att uppnå optimal hydrolys. En sådan uppehållstid och temperatur sker helst under ett intervall av 15 till 60 minuter och vid en temperatur inom ett intervall av 100 till 250°C 532 532 och helst inom ett intervall av 100 till 200°C somtill exempel ett intervall av 140 till 165°C.

Ett UF permeatflöde 124, utflöde i UF enheten eller den första värme växlaren 1 12, kan sedan t ex användas direkt som tillsatsvatten med kol källa eller ytterligare behandlas fór avtappning och ett koncentrerat UF flöde 125, utflöde i UF enheterna, tank 121, eller den andra värmeväxlaren 113, kan användas som gödning.

Sålunda har en metod av utiöringsformer för behandling av slam fiån en anläggning fór produktion av biogas, där slammet innehåller minst delvis suspenderat biologiskt material beskrivits. I den här metoden är slammets temperatur ßrhöjd varefter slammet filtreras i en eller flera ultratiltrerings enheter och/eller mikro filtrerings enheter, varvid ett koncentrerat och ett permeat uppnås, vilket huvudsakligen innefattar de nämnda suspenderade biologiska ämnena och nämnda permeat innefattar huvudsakligen inga suspenderade biologiska ämnen.

Faktorer som kan användas för att karakterisera UFzn är uppställningen av filtret/filtren, arbetstryeket, arbetstemperaturen, mernbranmaterialet, membranegeriskaper, transmembrantryck och inmatningsflödets hastighet.

Som anges här ovan, i en utfóringsform enligt uppfinningen, kan metoden utföras i en eller flera UF enheter och/eller niilaofiltrerings enheter, såsom ultrafiltrerlngsmembran.

Mer specifikt, i en utföringsform enligt uppfinningen, är UF membranen kopplade i serier. I en annan uttöringsfonn av uppfinningen, är UF membranen kopplade parallellt. I ytterligare en annan utiöringsforrn av uppfinningen, är UF membranen kopplade både i serier och parallellt. I ytterligare uttöringsforrner enligt uppfinningen, kan ett eller flera UF membran i de ovan närrmda utföringsformerna ersättas av ett eller flera rnikrofiltrerings membran.

För att driva UF enheterna, läggs slammet under förhöjt tryck i en eller flera tryckpumpar tills ett tryck uppnås. Delningen av tryckhöjningen på flera pumpar, såsom en pump innan varje UF enhet kan vara fördelaktigt i hänsyn till påfrestningen på pumparna.

Också, om en pump inte fungerar, kan de andra pumparna kompensera för nedgången i pump kapacitet, vilket avger tillräckligt tryck på i alla fall en del UF enheter och/eller mikrofiltrerings enheter rör att uppnå den eñerfrågadeifiltreringseflekten. I en utíöringsforrn av uppfinningen övergår trycket eller är det samma som kokpunkt för vatten i varje del av UF enheten. För att ßrhindra fouling på mernbranytor så långt som möjligt ska flödet genom membrankanalerna företrädesvis vara högt som tex. 6m/s. I en utföringsform av uppfinningen, är flödet genom membran kanalerna i en hastighet av 5 m/s. Det här flödet beror delvis på transmembrantrycket. Ett högt tryck, över 5 bar ger bara en måttlig ökning av flödet medans risken för att partiklar ska penetrera den aktiva delen av membranet ökar.

Således är transmembrantrycket företrädesvis i intervallet mellan 2 och 5 bar. I en utfóringsforrn av uppfinningen är genomsnittstrycket på transmembranen ungefär 3 bar. 532 532 ( , Som redan har angetts här ovan, enligt en utiöringsform av uppfinningen, värms slarnrnet up genom värmeväxling med t ex varmt UF permeat och koncentrat, respektive, som släpps ut från UF errheten/erlheterna. Detta görs för att uppnå önskad arbetsternperatur.

Värmeväxlingen innebär att det mesta av värmen som går genom UFtn kan återanvändas. För att kompensera för den systematiska värme förlusten kan energi tillsättes till slammet. l en utfóringsform av uppfinningen är derma energi tillförsel gjord genom an injicera vänneenergi 114, såsom varm ånga. När slammet har nått den önskade arbetstemperaturen för den efterföljande ultrafiltreririgen kan slammet ledas till ett eller flera UF steg.

Membranen som används i UF-enhetema och/eller mikrofiltreringsenheterna måste kunna tåla värmet och trycket som produceras. Lämpliga membran, som tillgodoser dessa krav är keramiska membran.

I varje filtreringssteg produceras perineat vilket betyder att slammet (koncentratet) har ett allt mer ökat innehåll av torrhalt efter att ha passerat varje filtreringssteg. I en utiöringsform, kan membranytan i varje UF steg och antalet av UF steg vid ett givet flöde lämpa sig delvis till mängden slam som ska behandlas och delvis till den torrhalt som önskas efter det slutliga UF steget. Vi den höga teinperaturen i UF:n kan samma innehåll av torrhalt uppnås som i en konventionell avvattnings utrustning dvs. 10 till 20 %. Suspenderade ämnen och molekyler i slarnmet, större än mernbranens cut-off, kan inte passera genom membranen.

Detta gör separeringen av föroreningar vid användande av UF och/eller rnikrofiltrering överlägsen användandet av enbart en centrifug. Cut-off utgör inte endast en klar gräns för separation baserad på molekylär vikt, utan också formen på de molekylära ämnena. De organiska molekylema som passerar membranen och återfinns i permeatet är molekyler med en relativt låg molekyvikt jämfört med de i koncentratet. Tack vare detta kommer permeatet att innehålla organiska substanser som är lätta att bryta ned biologiskt. Permeatet kan därför användas som en källa till kol i reningsverk där kvävereduktion är en del av reningsprocessen eller som en kolkälla i åter cirkulerat tillsatsvatten. Eftersom inget suspenderat material eller större molekyler kan passera genom mernbranen kommer penneatet att vara renare än rejektvattnet fi-ån en konventionell avvattnings utrustning. I en utiöringsform av uppfinningen ska mernbranens cut-off företrädesvis vara 5 till 500 kD. Enligt en uttöringsform av uppfinningen, som anges här ovan, det heta koncentrerade UF flödet 123 leds till en reaktor tank efter koncentration med UF där det hålls kvar under en tid. Den totala tiden för ikvarhållningen av slarnmet (inklusive tiden för kvar hållning i UFzen) beror på temperaturen och kan variera “från 15 till 60 minuter. I en utföringsforrn av uppfinningen, ger en kvar hållning tid på 30 minuter vid 165°C en god värme hydrolys. Efier kvarhållriingstiden i reaktortanken kan det hydrolyserade sl ammet utsättas för värmeväxling med ett delflöde av 532 532 lb det inkommande slammet innan det kan ledas till en bufferttank för förvaring. Det förvarade slamrner kan då användas till t ex gödning. ' " I en annan utföringsform av den aktuella uppfinningen, enligt fig. 2, visas hur fosfor kan återcirkuleras från permeatet som kommer fiån UF enheterna. Fosfor kan utvinnas fi~ån slammet enligt följande formel: Meroq.) + an* -+ Mä* +31? + P02' Där Me är en valfri metall jon.

I den här utföringsformen kan svavelsyra tillsättas för att göra slammet surt. Andra syror kan också användas inom ramen för den aktuella uppfinningen. F örsurningen kan ske innan det ßrste UF steget. I detta fall kommer allt slam och permeat att bli surt. pH-värdet minskas företrädesvis i intervallet mellan l och 2. Om slammet är kraftigt buffrat kommer mängden av svavelsyra att behövas minskas pH värdet kommer att öka.

Därför i en annan utföringsforrn av uppfinningen är slammet försurat innan en av UF enheterna ñrläggs efter den första UF enheten och inte innan den första UF enheten, ifall UF enheterna är seriekopplade. Mängden slam som försuras minskar då och det gör även mängden av svavelsyra. Också, det syrafria permeatet kan i sin tur bidra till ett ökat pH om det blandas med surt permeat. Detta kan i sin tur bidra till en minskning av mängden bas som behövs för att senare öka permeatets pH.

För att öka uppehållstiden och säkerställa en tillfredställande lösning av metall fosfaterna i slammet och/eller öka hydrolysen av slammet enligt en av uppfinningens utföringsformer är tank 121 en del av det sista UF steget istället ßr efter det sista UF steget, illustrerat i Fig. 3. Efter att det sista slammet har passerat UF:n och reaktor tank, och har utsatts fór värmeväxlíng av det inkommande slammet, det utgående koncentrerade slammet kan neutraliseras med en lämplig bas. En sådan lämplig bas kan till exempel väljas från en grupp som innefattar lut/kaustiksoda, kalk, soda, magnesiumoxid/magnesia. Valet av bas görs företrädesvis för att optimera slam sammansättningen efterföljande användning som gödning. pH:t av det ßrsurade permeatet ökas till omkring 3 av tillsättningen av lämplig bas. En sådan lämplig bas kan till exempel vara NaOH (natriumhydroxid), men en annan lämplig bas kan också användas utan att avvika ñån ramarna för den aktuella uppfinningen. Innan detta, kyls permeatet genom en värmeväxlingsprocess med inkommande kallt slam (dvs. slammet som transporteras genom UF enheten/enheterna) Efter eller innan pH:t av det försurade permeatet ökats, tillsätts en kemisk koagulant. 532 532 En lämplig kemisk koagulant är trevärt järn. Vid pH omkring 3 kommer en fällning av svårlösligt järnfosfat uppstå. Fällningen av järnfosfat är separerad genom t ex sedimentering, filtrering eller centrifilgering. Därmed, kommer järnfosfatfällningen från permeatet att innehålla mindre mängd av tungmetaller per kg fosfat än obehandlat slam eftersom ßrfillning av tungmetaller inte sker vid pH3.

Enligt ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen leds det heta UF flödet 123 till ett expansionskär1210, dvs. enligt Fig. 4. Expansionskârlet 410 kan förses med ett övertryck. Övertrycket kan till exempel vara 0,1 till 0,5 bar, dvs. om trycket i expansionskärlet 410 är 1,1 till 1,5 bar. Följaktligen utlöses vattenånga 411 när det heta koncentrerade UF flödet 123 kommer in i expansions kärlet 410, eftersom trycket i det heta koncentrerade UF flödet 123 är mer än över 1,1 till 1,5 bar, såsom 3 till 8 bar. I expansionkärl 410 kan nivån av slam hållas konstant till stor del, så att ett koncentrerat flöde slam från expansíonskärlet 412 kan tas från botten av expansionkärl 410 medan ett expansionkärls vattenångsflöde 411 kan tas från toppen av expansionskärl 410. Det koncentrerade slamflödet 412 kan ledas till en bufferttarik för ßrvaring. Det förvarade koncentrerade slarnmet kan användas tillt ex gödning. Vattenångsflödet 411 från expansionkärlet kan ledas till, och därmed blandas med, det inkommande slamflödet 110. I en av utlöringsforrnerna enligt tig. 4, ersätts pump 1 11 med två pumpar 111 och 1 1 lb, vilka är inställda i varje del flödena av de inkommande slam flödenal 10. Blandning av vattenångsflödet från expansionskärlet 411 med det inkommande slamflödet 110 kan utföras på sug sidan av pump 111b. Enligt en arman utföringsforrn, kan nämnda blandning emellertid också utföras i en uppställning där pump 111 helt enkelt ersätter den andra värrneväxlaren 113. Allt inkommande slamflöde 110 kan ledas till den första värrneväxlaren 112 och utsättas för värmeväxling av det heta UF permeatflödet 122, eller endast en del av det inkommande slamrnet 110 utsätts iör värmeväxling in den första värmeväxlaren 112. Vattenångsflödet 41 1 kan således värma det inkommande slamflödet 110 eller en del av det inkommande slamflödet 110. I en av utiöringsforrnerna enligt ñg. ett exempel av uppställningen som visas var i vattenångsflödet 41 l värmer delar av det inkommande slarn flödet 110 och delar av det inkommande slamflödet 110 utsätts för värmeväxling i den första värmeväxlaren 112.

I en utiöringsfonn enligt Fig. 5 leds inkommande slam 500 till en rötkannnare 511.

Rötat slam 511 filtreras 512. Filtretingen 512 kan ske enligt vilken som helst av tidigare utiöringsforrner. Det filtrerade koncentratet 513 kasseras och kan användas som t ex gödning.

Det filtrerade permeatet kan återcirkuleras 514 eller ledas till efterbehandling 515.

Efterbehandling 515 kan vara NF eller RO, eller en kombination av NF och RO. Det eflerbehandlade permeatet 516 kan behandlas ytterligare och/eller kasseras. Det kan också 532 532 1.... i. åter cirkuleras 517. Efierbehandlingspermeatet kan kasseras/behandlas ytterligare 518 eller återcirkuleras 519. Återeirkulerat filtrerat permeat 514, återcirkulerat efterbehandlat koncentrat 517 och/eller âtercirkulerat efierbehandlat permeat 519 leds till en tillsatsvattentank S20. Därifrån är det tillsatt 521 till det inkommande slammet 500. I en utföringsform, där efierbehandlingen 515 är NF, är det fortsatta bearbetningsfórloppet avlägsnande av ammoniak. 1 en utföringsforrn enligt fig. 6 utförs ingen återcirkulering av permeat/filtrering. Allt övrigt behandlat permeat kasseras 518 i t ex avloppet eller tank.

De ovan närnnda utföringsforrnerna kommer nu att exemplifieras i de följande icke begränsade exemplen: Exempel 1.

I en utföringsforrn av uppfinningen enligt Fig. 1, beskrivs en uppställning för avvatming och hydrolys av slam enligt uppfinningen.

Pump 111 pumpar det inkommande flödet av slam 110, med ett pH på mellan 5 till omkring 9, in i systemet och ökar trycket så att det, i alla delar av systemet, övergår trycket av avdunstningen av vatten vid den specifika arbetstemperaturen. Det tryckluftsfyllda inkommande flödet av slam 110 sprids över en första värmeväxlare 112 och en andra värmeväxlare 113. I den första värmeväxlaren utsätts slammet för värmeväxling av det utgående, varma flödet av UF permeat 112 och i den andra värmevâxlaren 113, utsätts slammet för värmeväxling av det utgående varma flödet av UF koncentrat 123. För att återanvända den maximala mängden av värme, kan det inkommande flödet av slam distribueras Lex. proportionerligt till flödet av permeat eller koncentrat, var för sig. Efter värmeväxlingen, tillsätts värme energi 1 14 för att kompensera värme förlusten i systemet t.ex. genom att tillsätta varm ånga. Härefter behandlas det uppvärmda slammet med ultra filtrering (UF). I detta exempel är tre UF steg 115, 116 och 1 17 kopplade i serier. UF pumparna 118, 119 och 120 pumpar slam genom en UF var för sig. UF pwnparna 118, 119 och 120 har betydligt mer kapacitet jämfört med pump 111. Från varje UF steg är det ett utflöde av permeat, varmed koncentrationen av slam ökas i koneentratet som delvis åter cirkuleras genom membranen och delvis tas till nästa membran steg. Det utgående kalla flödet av UF- permeat 124 kan då användas som tillsatsvatten med kol källa eller fortsatt behandlas. För avvattning kan det utgående kalla koncentratflödet 125 användas som gödning.

Exempel 2. 532 532 Ytterligare utfóringsforrner av uppfinningen som illustreras i tig. 2 och 3, vilkas utfióringsformer beskriver en annan uppställning får avvattning och hydrolys av slam enligt uppfinningen inklusive återvinnande av fosfor.

Den grundläggande uppställningen är den samma som i exempel 1. Innan det först 1 15, andra 116 och/eller tredje 1 17 UF steget kan svavelsyra tillsättas till slarnmet för att sänka pH. Följaktligen är bundna fosfater (PO43') fiisläppta från slammetfkoncentratet.

Fosfaterna som har släppts fria passerar genom UF membranen 115, 116, 117 och kommer att återfinnas i flödet av UF penneat 122. Efter att flödet av UF permeat 122 har kylts ner i den törsta värmeväxlaren 1 12 tillsätts en kemisk koagulant. Ett exempel pä en sådan kemisk koagulant är Fe", som till exempel järn klorid. Innan eller efter man tillsätter en sådan kemisk koagulant kan pH justeras genom att tillsätta en bas, t.ex. lut. Tillsats av den kemiska koagulanten eller/och basen kan ske i en andra tank. 214. Alternativt, kan den kemiska koagulanten och/eller basen tillsättas innan den nämnda andra tanken 214 i röret som leder flödet av UF-permeatet till den andra tanken 214. Företrädesvis förses nämnda andra tanken 214 med en omrörare. En svårlöslig iällning av jw fosfat bildas. Fällningen separeras i t.ex. en sedirnenterings tank 125 där en klarvattenfas 216 separeras från en järnfosfatfïállriing 217.

Den klara vattenfasen 216 från sedimenteringstanken 215 kan neutraliseras mer eller användas som tillsatsvatten med en kolkälla.

Det utgående kalla flödet av UF koncentrat 218 neutraliseras efter kylning i den andra värmeväxlaren 1 13 och dekomprimeras. För att säkerställa att ett maximum av de fällda fosfaterna överförs till järnforrn, kan tank 121 integreras in i det sista UF staget, varvid uppehållstiden för produktionen av permeatet ökas. Tank 121 placeras sedan inuti den slutna kretsen av den tredje UF:n 117 som visas i fig. 3.

Exempel 3.

I en utfóringsforrn enligt Fig. 5 leds inkommande slam 500 till en rötkarrirnare, där det kan rötas till t. ex biogas. Rötat slam 511 är filtrerat 512. Filtreringen 512 kan ske enligt vilket som helst av de tidigare exemplen. Filtreringskoncentratet 513 skiljs av och kan användas som tillexempel gödning. Filtreringspermeatet kan återcirkuleras 514 eller ledas till efterbehandling 515. Efter behandling 515 kan vare NF eller RO, eller en kombination av NF och RO. Eflerbehandlingskoncentratet 516 kan behandlas ytterligare och/eller kasseras. I det fall efterbehandlingen 515 är NF är efierbehandlings konoentratet 516 polyvalenta salter och organiskt materia. I det fall efterbehandlingen 515 är RO, är efierbehandlings koncentratet 516 ammoniak, salter och organiskt materia. Efierbehandlings koncentratet kan också âtereirkuleras 517. Efterbehandlingsperrneatet kan kasseras/behandlas ytterligare 518 eller 532 532 åter cirkuleras 519. Ätercirkulerat ñltreringspermeat 514, återcirkulerat efterbehandlat koncentrat 517 och/eller återcirkulerat behandlingspermeat 519 leds till en tillsatsvattentank 520. Därifrån tillsätts det 521 till det inkommande slammet 500. I en ufiringsforrn, vari efierbehandlingen 515 är NF, är den fortsatta behandlingen 518 avlägsnande av ammoniak tex. genom strippning eller gaskontaktmembran, tekniker som är välkända för en fackman.

Fastän den aktuella uppfinningen här ovan har beskrivits med hänvisning till specifika utfóringsforrner är det inte meningen att vara begränsat till en specifik form som beskrivs här. Uppfinningen är istället begränsad enbart av de åtföljande kraven och andra utföringsformer än de specificerad ovan är lika möjliga inom ramen fór dessa bifogade krav t. ex olika uppställningar av utrustningen än de som beskrivs ovan. 1 kraven utesluter inte termen ”omfattas/innefa ” förekomsten av andra element eller steg. Dessutom, fastän individuella inslag kan inkluderas i olika krav kan dessa möjligtvis fördelaktigt kombineras och implikationen i olika krav innebär inte att en kombination av inslag inte är möjliga och/eller ßrdelaktiga. Dessutom, referenser till ental utesluter inte flertal. Termerna ”en”, ”ett”, ”förstafi ”andra” etc. utesluter inte flertal.

Referenser i kraven tillhandahålls enbart som ett klargörande exempel och ska inte tolkas som en begränsning av räckvidden av kraven på något sätt.

Claims (12)

5322 532' KRAV

1. En metod för behandling av slam från biogasproducerande anläggningar, där nämnda slam innefattar i alla fall delvis suspenderat biologiskt material, kännetecknar! av att förhöja temperaturen av slammet till en temperatur i intervallet mellan 100 till 250°C; och att filtrera slammet i en eller flera ultrafiltrerings- och/eller mikrofiltreringsenheter, varvid ett koncentrat och permeat erhålls, varvid närrmda koncentrat innefattar huvudsakligen allt förut nänmda suspenderat biologisktmaterial och varvid nänmda permeat huvudsakligen inte innefattar något suspenderat biologiskt material.

2. Metoden enligt krav 1, vidare innefattande att arrangera minst två ultrafiltrerings- och/eller nrihofiltreringsenheter i serier och/eller parallellt.

3. Metoden enligt krav 1 eller 2, vidare innefattande återvinning av slammet över ultrafiltrerings- och/eller milcrofiltreringsenheten eller -enheter-na.

4. Metoden enligt krav l eller 2, vidare innefattande efterbehandling av perrneatet med nanofiltrering och/eller omvänd osrnos.

5. Metoden enligt krav 4 vidare innefattande rening av ammoniak fiån det nanofiltrerade permeatet.

6. Metoden enligt krav l eller 2 vari ultrafiltrerings- och/eller mikroñltreringsmembranet är ett keramiskt membran.

7. Metoden enligt krav 1 eller 2 vidare innefattande tillsats av energi till nänmda slam innan ñltrering av sl ammet i en eller flera ultrafiltrerings- och/eller mikroñltreringsenheter.

8. Metoden enligt krav 1 eller 2 vidare innefattande värmeväxling av nämnda permeat med nämnda slam innan eller efter tryckhöjningen av nämnda slarn.

9. Metoden enligt krav 1 eller 2 vidare innefattande uppvärmning av koncentratet fór att öka hydrolysen.

10. Metoden enligt krav 9 vari närnnda uppvärmning sker under en tidsperiod av 10 till 120 minuter. 532 532

11. Metoden enligt krav 1, 2, 7, 8 eller 10 vidare innefattande vänneväxling av nämnda koncentrat med nämnda slam innan eller efter trycktörhöjningen av nämnda slam.

12. Metoden enligt krav 1 vari nänmda koncentrat utsätts får en tryckminslming, varvid vattenånga frigörs från nämnda koncentrat.