NL8402387A - Werkwijze voor het biologisch actief zuiveren van afvalwater met een gehalte aan stikstof houdende stoffen en inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze. - Google Patents

Description

« 1 if-- * -1- 24067/Vk/mvl

Korte aanduiding: Werkwijze voor het biologisch actief zuiveren van afvalwater met een gehalte aan stikstof houdende stoffen en inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

5

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het biologisch actief zuiveren van afvalwater met een gehalte aan stikstof houdende stoffen met weinig verontreinigde slib met een gelijktijdige nitrificatie van de organische stikstof en van ammoniak tot nitraten 10 onder toepassing van een fluïde filtratie. De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

Bij de technologie voor het zuiveren van water overheerst de neiging een steeds hogere werking te verkrijgen bij het zuiveren, met de mogelijkheid van de toepassing van het gezuiverde water in gesloten 15 systemen bij technologieën die vrij zijn van afval.

Voor het bereiken van deze doelstelling is niet alleen het zuiveren van afvalwater voldoende uitgedrukt in parameters van de gebruikelijke werkwijzen met betrekking tot het organisch materiaal, maar ook met betrekking tot de parameters voor de stikstof houdende 20 verontreinigingen.

Het is bekend dat het grootste gedeelte van het afvalwater een lager of hoger gehalte aan stikstof houdende stoffen bevat die in water gewoonlijk in de vorm van organische stikstof of ammoniak aanwezig zijn. Het is verder bekend dat door aëroob actief zuiveren bij een 25 weinig belaste activering het mogelijk is de organisch gebonden stikstof en ammoniak door raicrobiële nitrificatiebewerkingen om te zetten tot nitraten.

Het is ook bekend dat de aanwezigheid van nitraten in het actieve mengsel door de nitrificatiebewerkingen een aanzienlijke ver-30 mindering van de werking geeft van de zuiveringsinstallaties vanwege flotatie van het slib bij het afscheiden hiervan.

Bij bekende inrichtingen die voor het afscheiden van de suspensie van het geactiveerde slib van het gezuiverde water gebruik maken van fluïdaal filtreren is dit probleem vooral goed merkbaar. De 35 oorzaak van de flotatie van het slib is de denitrificatiebewerking in het fluïdale filter, waarbij gasvormige stikstof wordt vrijgemaakt, die in de vorm van bellen aan de deeltjes van het geactiveerde slib 8402387

r * ' T

-2- 24067/Vk/mvl hecht, waardoor het soortelijk gewicht zodanig wordt verlaagd dat de deeltjes van het geactiveerde slib met de daaraan hechtende bellen lichter worden dan water en de deeltjes naar het oppervlak drijven. Deze manier van flotatie van het slib ontstaat onder omstandigheden waarbij 5 opgeloste zuurstof niet aanwezig is in de fluïdale filterlaag op een meer uitgesproken wijze wanneer de temperatuur van het actieve mengsel hoger is, omdat de intensiteit van de denitrificatiebewerking hoger wordt met hoger wordende temperatuur.

Omdat de meeste soorten afvalwater stikstof houdende stoffen 10 bevatten in een hoeveelheid die voldoende zijn voor de intensieve denitrificatiebewerkingen in het fluïdale filter, blijkt de werking van de flotatie in kleinere of grotere mate bij de meeste soorten water die biologisch bij een weinig belaste activering worden gezuiverd bij gelijktijdige nitrificatie. Voor het bereiken van een uitgesproken flotatie 15 is een gehalte van 10 mg/1 N-NO^ in het actieve mengsel voldoende. Deze concentratie is nagenoeg bij alle soorten afvalwater aanwezig, spoelwater inbegrepen, die door een weinig belaste activering worden gezuiverd.

Daarom ontstaat bij de toen bekende werkwijzen voor het actief zuiveren van water het streven deze denitrificatiebewerkingen in fluldaal filter, 20 voor het verminderen van de storende invloeden van de flotatie zoveel mogelijk te onderdrukken om het werkzaam afscheiden door middel van de fluïdale filters te verkrijgen. Dat wordt op twee verschillende manieren bereikt. Enerzijds door het verhogen van het gehalte van opgeloste zuurstof in het actieve mengsel, waardoor de zuurstoftoevoer ook in de 25 fluïdale filterlaag wordt verzekerd. De tweede mogelijkheid is het verlagen van de verblijftijd van het actieve mengsel in het fluïdale filter door verlagen van de inhoud van de ruimte. Omdat de ruimte van het fluïdale filter voor de juiste manier van werken een vorm nodig heeft van een in de richting naar boven ruimer wordende dwarsdoorsnede, hetgeen 30 in de praktijk de vorm is van een kegel of een prisma, is het gehalte van het fluïdale filter sterk afhankelijk van de hoogte hiervan.

Om het ontstaan van omstandigheden met de aanwezigheid van opgeloste zuurstof te bevorderen Is het nodig het oppervlak van het fluïdale filter met een kleine hoogte te verkrijgen, waarmee hët lage 35 gehalte hiervan is verzekerd, waarbij de voorraad zuurstof voor het bereiken van de omstandigheden onder aanwezigheid van opgeloste zuurstof voldoende is.

8402387 « * -3- 24067/Vk/mvl

Het zeker· stellen van omstandigheden van de werking van de inrichting zonder flotatie door denitrificatie heeft echter grote nadelen. Het onderdrukken van de denitrificatie door het verhogen van de zuurstoftoevoer in het fluïdale filter door het verhogen van de concen-5 tratie in het actieve mengsel verhoogt het energieverbruik aanzienlijk bij het beluchten. Een verlaging van de verblijftijd van het actieve mengsel in het fluïdale filter door verkleinen van de inhoud van de ruimte hiervan, verlaagt de hydraulische capaciteit van de afscheider, omdat door verlaging van de inhoud van de ruimte hiervan ook het 10 afscheidingsvlak hiervan wordt verlaagd, hetgeen de capaciteit van de totale inrichting verlaagt.

Naast deze nadelen geeft het aanwezig zijn van de zuurstoftoevoer in het fluïdale filter verdere nadelen, vooral bij ingewikkelde systemen voor het actief zuiveren van afvalwater met een gelijktijdige 15 nitrificatie en denitrificatie. Bij de denitrificatietechnologie onder toepassing van een bepaald slib maakt de concentratie van zuurstof in het actieve mengsel een vergroting van de inhoud van de denitrificatie-, ruimte nodig, door een bepaalde ongewenste hoeveelheid zuurstof, die wordt toegevoerd aan de denitrrficatieruimte tijdens de circulatie van 20 het actieve mengsel tussen de beluchte en niet beluchte activerings-zone.

Het opheffen van de genoemde nadelen bij het gelijktijdig verhogen van de werking voor het zuiveren van het water is de doelstelling volgens de onderhavige werkwijze en inrichting voor het uitvoeren 25 hiervan.

Het wezen van de werkwijze volgens de uitvinding bestaat hierin dat het afvalwater na het actief zuiveren onder toevoer van zuurstof of bij afwisselend actief zuiveren zonder toevoer van zuurstof en met toevoer van zuurstof tijdens het fluïdaal filtreren door 30 denitrificatie in afwezigheid van zuurstof wordt nagezuiverd, waardoor floterend slib wordt gevormd, die ten minste gedeeltelijk wordt gerecircu-leerd naar de aerobe actieve zuivering.

Het belangrijkste van de inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze, welke inrichting een ruimte omvat voor het fluïdaal 35 filtreren, waarvan de dwarsdoorsnede tussen een of meer scheidingswanden naar boven toe ruimer wordt, berust hierop, dat het oppervlak van het fluïdale filter zich in wezen bevindt op het niveau van de grootste 8402387 ' * ’ ? -4- 24067/Vk/mvl verruiming van de ruimte van de fluïdale filtratie en door een bedekking met openingen voor het afnemen met voorgeschakelde afschermende wanden wordt bedekt zodat het binnendringen van floterend slib door de opname-openingen wordt voorkomen, die de ruimte van de fluidale filtratie met 5 het daarboven aangebrachte afvoersysteem van het gereinigde water verbinden, waarbij onder het in het midden gelegen scheidingsgedeelte van de afdekking, die is voorzien van een gasafvoer, onder het niveau van het gezuiverde water, een of meer toevoeren zijn aangebracht van een inrichting voor de afvoer van het uitgezakte slib en onder het oppervlak 10 van het fluidale filter een of meer toevoeren van een pompsysteem zijn aangebracht voor de afvoer van de bovenste laag van het fluidale filter.

Met het oog op de constructie eh de werkwijze heeft een uitvoeringsvorm voor de afvoer van het uitgefloteerde slib voordelen, die ten minste een luchtlift omvat, waarvan de afvoer een trechtervormige, naar 15 boven, open vorm heeft, en waarvan de af voer kan worden verbonden met de activeringsruimte, eventueel ook met een afvoer van het overvloedige actieve slib, en ook een pompinstallatie voor de afvoer van de bovenste laag van het fluidale filter, die wordt gevormd door ten minste een t luchtlift, waarvan de toevoer een naar boven open trechtervormige vorm 20 heeft en waarvan de afvoer kan worden verbonden met de activeringsruimte.

Volgens een verder kenmerk mondt de afvoer uit in een ontluchtingsvat, dat is aangesloten op een afvoer, die een afsluitbare verbinding vormt met de activeringsruimte, waarbij aan deze afvoer in elk geval ook een afsluitbare afvoer is aangesloten van de overmatige 25 geactiveerde slib en verder mondt in het ontluchtingsvat ook de afvoer uit van de uitgezakte slib.

Bij staande, ronde inrichtingen met een vertikale as heeft het voordelen een uitvoeringsvorm toe te passen waarbij de bedekking in hoofdzaak een conische overal domvormige vorm heeft, terwijl bij een 30 liggende inrichting met een naar verhouding lange afscheidingsruimte een oplossing de voorkeur verdient waarbij de bedekking een lang, bijvoorbeeld cilindrisch gewelf vormt, volledig uit een golfvormig materiaal, bijvoorbeeld blik, laminaat of uit een dergelijk materiaal is vervaardigd.

Voorbeelden van de volgens de uitvinding toegepaste uit-35 voeringsvormen zijn schematisch weergegeven in de bijgevoegde tekening waarbij: 8402387 , » ^ ‘ -5- 24067/Vk/mvl fig, 1 een vertikale doorsnede langs de as is van een inrichting voor het biologisch actief zuiveren van afvalwater met een ronde doorsnede, fig. 2 een vertikale doorsnede is van een vergelijkbaar 5 werkende inrichting in een horizontale uitvoeringsvorm met een rechthoekig grondoppervlak, fig, 3 een vertikale doorsnede is van een inrichting die eveneens een horizontale uitvoeringsvorm heeft met een rechthoekige grondvorm met een systeem van langwerpige, naast elkaar aangebrachte 10 activerings- en afscheidingsruimten, fig. 4 een dwarsdoorsnede is van de wand van een bedekking die door een golfvormig materiaal wordt gevormd.

De in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm is in een cilindrische houder aangebracht die wordt gevormd door een mantel 1 en een bodem 2.

15 In de cilindrische houder is in het bovenste deel van de mantel 1 een afscheidingsruirate 3 van geactiveerd slib met een ruimte voor fluïdaal filtreren geplaatst. De afscheider 3 is op geschikte wijze bevestigd aan mantel 1 met behulp van consool 4 of kan worden gedragen door niet weer-- gegeven ondersteuningen, die zijn aangebracht aan bodem 2. De rest van 20 de ruimte van de houder is bestemd voor de activeringsruimte 5·

De activeringsruimte 5 is voor de uitvoeringsvorm van een aerobe actieve bewerking van het zuiveren van water met bekende beluchtings-systeraen uitgevoerd, bijvoorbeeld met pneumatische, die uit een niet weergegeven beluchtingsorgaan, verdelingsleidingen 6 en beluchtings-25 elementen 7 bestaan.

In bodem 2 is een afsluitbare afvoer aangebracht die het leeg laten lopen van de houder mogelijk maakt.

Het afscheidingsorgaan 3 wordt gevormd door een naar boven ruimer wordende scheidingswand 9, die bij voorkeur een conische vorm heeft, 30 waardoor zeker wordt gesteld dat de doorsnede voor de doorstroming, die wordt bepaald door de scheidingswand 9, naar boven toe ruimer wordt. In het bovenste deel gaat de scheidingswand 9 over in een verlengstuk met een cilindrische vorm en aan de onderkant is dit aangesloten op een kanaal 11, dat in het onderste gedeelte uitmondt van de activeringsruimte 35 5.

Binnen de afscheidingsruïmte 3 zijn recirculatiekanalen 12 aangebracht die bij voorkeur een ronde dwarsdoorsnede hebben en die tegen 8402387 -6- 24067/Vk/mvl de scheidingswand 9 liggen. In de scheidingswand 9 en in de recirculatie-• kanalen 12 zijn in de bovenste gedeelten toevoeropeningen 13 aangebracht en in het onderste deel van de afscheider 3 monden afvoeren 14 uit van het recirculatiekanaal 12. De doorsnede van de recirculatiekanalen 12 5 wordt ruimer in benedenwaartse richting.

Het bovenste deel van het afscheidingsorgaan 3 is voorzien van een bedekking 15 die daarvan het grootste deel van het doorstroomvlak af dekt. De bedekking 15 is voorzien van openingen 16 voor afname, en met daarvoor geschakelde afschermwanden 17, om een binnendringen van het 10 floterend slib via de openingen 16 voor de afname in het daarboven gelegen afzuigsysteem van het gezuiverde water te verhinderen. Aan verlengstuk 10 is een cilindrische dompelwand 18 met openingen 18' bevestigd die samen met het verlengstuk 10 een ringvormig verzamelkanaal 19 vormen voor het gezuiverde water, welk kanaal is voorzien van een afvoer 20.

15 Aan de bovenkant van de conisch toelopende ruimte onder de afdekking 15 dat daar met een gasafvoer 34 in het midden gelegen deel is voorzien, bevindt zich onder niveau 21 van het gezuiverde water een orgaan 23 voor de afvoer van het uitgevlokte slib, die bij voorkeur wordt gevormd door een luchtlift 23, met een luchttoevoer 24, die is 20 voorzien van een afsluiting 24', die is aangesloten op een niet weergegeven tljdschakelaar. In de afscheider 3 is ook een verdere pompinrichting 30 aangebracht, die met behulp van een luchtlift (Mammutpumpe; wordt gevormd met eën trechtervormige toevoer 31, die zich onder het oppervlak 25 van het fluldale filter bevindt, In de 25 luchttoevoer voor deze luchtlift 30 is een afsluiting 24· aangebracht, die is aangesloten aan een verder niet weergegeven tljdschakelaar. De afvoeren 35 en 36 van de luchtliften 23 en 30 monden uit in een ont-luchtingsvat 33 met een afzuiging 28 die in de activeringsruimte 5 of in de buiten de inrichting aangebrachte afvoer 32 uitmondt. Op de plaats 30 waar de grootste doorsnede van de afscheider 3 wordt bereikt, bevindt zich het oppervlak 25 van het fluïdale filter. Dit betekent echter dat het niveau van het oppervlak van het fluldale filter zich ook boven de hoogte van het contact van de scheidingswand 9 met het verlengstuk 10 op willekeurige hoogte van het verlengstuk 10 kan bevinden, waar de 8402387 * < -7- 24067/Vk/mvl dwarsdoorsnede van de doorstroming van de afscheider 3 nagenoeg niet meer verandert. Een dergelijke uitvoeringsvorm is met het oog op het bereiken van de maximale verblijftijd van de vloeistof in het fluidale filter van voordeel. Het onzuivere water wordt toegevoerd aan de actieve 5 ruimte 5 via toevoer 26, die uitmondt tussen mantel 1 en verlengstuk 10.

De uitvoeringsvorm volgens fig. 1 is niet beperkt tot een cilindrische vorm van de mantel en ook niet tot een toepassing van een enkele afscheider 3 in de houder. De vorm van de houder kan verschillend zijn, bijvoorbeeld rechthoekig. Het aantal afscheiders 3 kan verschillend 10 zijn in afhankelijkheid van de grootte van de houder, maar er moet in elk geval e'e'n afscheider 3 aanwezig zijn. De vorm van de afscheider 3 is niet beperkt tot een rotatievorm, voor rechthoekige houders kan ook de afscheider 3 bij voorkeur een rechthoekige vorm hebben. De hydraulische plaatsing van de leiding voor het actieve mengsel uit de activerings-15 ruimte 5 in afscheider 3 kan verschillend zijn ten opzichte van de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm. Er is bijvoorbeeld een rangschikking mogelijk met een onder de scheidingswand 9 aangebrachte circulatieleiding, met een centraal aangebrachte circulatieleiding en dergelijke.

Op dezelfde wijze kan ook opstelling 23 voor het verwijderen 20 van het uitgefloteerde slib met behulp van meerdere pompen, bij voorkeur luchtliften met zelfstandige toevoeren 22 en afvoeren 35 worden uitgevoerd, waarbij op dezelfde wijze ook de pompopstelling 30 voor het afvoeren van de bovenste laag van het fluidale-filter met behulp van meerdere luchtliften met zelfstandige toevoeren 31 en af voeren 36 worden gevormd.

25 Dergelijke opstellingen zijn voor een toepassing van apparaten met een horizontale activeringsruimte en afscheidingsruimte van voordeel, die in het algemeen een rechthoekig grondoppervlak hebben.

De opstelling volgens de uitvinding werkt als volgt. Onzuiver water wordt via toevoer 26 geleid naar de activeringsruimte 5. De in 30 fig. 1 weergegeven opstelling is bedoeld voor een aerobe actieve zuivering van afvalwater en daarom bevindt zich in de activeringsruimte 5 een beluchtingssysteem, met behulp waarvan in het actieve mengsel via de beluchtingselementen 7 lucht wordt toegevoerd. De luchtverdeling voor de beluchtingselementen is een vertakte leiding 6, die is aangesloten aan 35 een niet weergegeven beluchtingsorgaan. De opstelling is niet beperkt tot een pneumatisch beluchtingssysteem, het is ook mogelijk andere geschikte beluchtingssytemen bijvoorbeeld een bekend hydraulisch be- 8402387 ' ' ψ -8- 24067/Vk/mvl luchtingssysteem toe te passen.

Door aerobe activeringsbewerkingen wordt water door de bio-afbraak van organische stoffen bij het ontstaan van een biomassa gezuiverd, die van het gezuiverde water moet worden afgescheiden. Daartoe 5 dient de afscheider 3, waarin de vlokvormige suspensie van het actieve slib wordt gescheiden van het gezuiverde water en de afgescheiden suspensie wordt opnieuw teruggevoerd naar de activeringsbewerking.

Het afscheiden van de actieve slib en de terugvoer hiervan verloopt als volgt. Het actieve mengsel wordt toegevoerd aan de afscheider 10 3 via de toevoeropeningen 13 en wordt via circulatiekanalen 12 in het onderste, nauw toelopende deel van de afscheider 3 gevoerd, waarin het wordt toegevoerd via afvoeren 14 van het circulatiekanaal 12. Door de werking van de afvoer van het gezuiverde water via de verzamelleiding 19 wordt de stroomrichting van het actieve mengsel omgekeerd, die wordt 15 afgevoerd via afvoer 14, naar boven en in de ruimer wordende ruimte van de afscheider 3 wordt in de naar boven gerichte stroom een fluldaal filter gevormd uit de vlokvormige suspensie van het actieve slib. Door adhesiekrachten worden deeltjes van het actieve slib 'opgevangen en onder invloed van coagulatie worden grotere deeltjes gevormd die niet meer in 20 zwevende toestand aanwezig zijn in de naar boven gerichte stroming en die dan als ingedikt slib door de zwaartekracht in het onderste deel van de afscheider worden teruggevoerd en via leiding 11 terugkomen in de activeringsruimte 5·

Zolang de hydraulische belasting niet een bepaalde waarde 25 overschrijdt die afhankelijk is van het karakter van de suspensie, wordt een oppervlak 25 gevormd van het fluidale filter waarboven zich een zone bevindt van gezuiverd water zonder suspensie.

Omdat de afdekking 15 het totale doorstroomvlak van de afscheider 3 bedekt, wordt het mogelijk dat het oppervlak 25 van het 30 fluidale filter tot de hoogte van de grootste dwarsdoorsnede groter kan worden, waardoor het werkzame afscheidingsvlak wordt vergroot, overeenkomstig het grootste grondoppervlak van de afscheider 3.

De openingen 16 voor de afname in de afdekking 15 dienen om een gelijkmatige afvoer van het gezuiverde water, zonder uitgefloteerd 9 35 slib, dat dan via de openingen 18' in de bovenste wand 18 samenkomt in het verzamelkanaal 19 en van daaruit via af voer 20 wordt verwijderd uit het apparaat. Om het binnendringen van gefloteerd slib te vermijden in de 8402387 -9- 24067/Vk/mvl

*= * II

openingen 16 voor de afvoer, zijn afschermende wanden 17 aangebracht die het binnendringen van gezuiverd water mogelijk maken, doch het binnendringen van gefloteerd slib voorkomen.

Het fluïdaal filtreren verloopt voor het grootste gedeelte 5 onder omstandigheden zonder zuurstoftoevoer, hetgeen wordt bereikt door vergroten van de ruimte en door het verlagen van de zuurstoftoevoer in het actieve mengsel, dat wordt binnengevoerd in de afscheider 3, dus in het fluidale filter, in een hoeveelheid die voor het verloop van de bio-aantastende en nitroficerende bewerkingen van het actief zuiveren 10 van het water nodig is.

De zo gevormde omstandigheden in de fluidale filterlaag maken daarna een verloop mogelijk van de denitrificatiebewerkingen, waarbij de nitraten worden gereduceerd tot gasvormige stikstof. De waterstof voor de enzymatische denitrificatiebewerkingen wordt verkregen uit de res-15 terende organische verontreinigingen van het gezuiverde water of uit de organische massa van de biomassa.

De nitrificatiebewerking direkt in het fluidale filter geeft een aantal effekten. De belangrijkste werking is het verhogen van de werkingsgraad voor het zuiveren, vooral het verwijderen van nitraten, 20 waarbij gelijktijdig de daling plaatsheeft van ook organische verontreinigingen. Een andere werking is een aanzienlijke verhoging van de capaciteit van het afscheiden door het verhogen van het werkzame af-scheidingsoppervlak door het vergroten van de ruimte van het fluidale filter. Een niet te verwaarlozen werking is de mogelijkheid van het doen 25 dalen van de zuurstofconcentratie in het activerïngsmengsel ter bereiking van anaerobe omstandigheden in het fluidale filter, waarbij het energieverbruik voor het beluchten wordt verminderd.

De vorming van een zone zonder zuurstoftoevoer in het fluidale filter met daar verlopende denitrificatiebewerkingen heeft echter de 30 vorming tot gevolg van gasvormige stikstof, die in de vorm van fijne gasdeeltjes aan het oppervlak of direkt in de struktuur van de deeltjes van de geactiveerde slib wordt opgevangen, De gasdeeltjes doen het soortelijk gewicht van de actieve slib dalen, waardoor twee verschijnselen optreden. Lichte deeltjes van de geactiveerde slib met daaraan hechtende 35 gasdeeltjes hopen zich op in de bovenste laag van het fluidale filter, waar ze blijven steken en het volume hiervan aanzienlijk verhogen. Deze laag neemt tijdens het bedrijf voortdurend toe, waardoor het oppervlak 8402387 t 0 * ** -10- 24067/Vk/mvl van het fluïdale filter vergroot, hetgeen een voortdurende verlaging van de werking van de inrichting noodzakelijk maakt of dit leidt tot een verlaging van de zuiverheid van het gezuiverde water door het binnendringen van een grote hoeveelheid van de geactiveerde slib in de afvoer van het 5 gezuiverde water.

Bij grotere hoeveelheden van de opgevangen gasvormige stikstof worden de deeltjes van de geactiveerde slib lichter dan water en dit leidt direkt tot eên flotering van deze deeltjes. Door denitrifi-catie in het fluïdale filter kan een verwijdering van nitraten in een 10 hoeveelheid van 10 tot 30 mg per liter worden bereikt, hetgeen een zo grote hoeveelheid gasvormige stikstof geeft, dat de flotatie van de geactiveerde slib het verkrijgèn van de biomassa overtreft en het zodoende nodig is de drijvende slib in de activeringsbewerking terug te voeren.

15 Voor de afvoer van de stagnerende bovenste laag van de actieve slib en de recirculatie hiervan die teruggaat naar de activeringsbewerking wordt de luchtlift 30 gebruikt met de trechtervormige toevoer 31, die onder het oppervlak 25 van het fluïdale filter is aangebracht.

De rondgepompte actieve slib van de blokkerende laag keert terug naar 20 de activering via het expansievat 33 door een afvoer 28, die uitmondt in het bovenste deel van de activeringsruimte 5. De verwijdering van de stagnerende laag wordt periodiek, binnen een of meer dagen uitgevoerd, steeds in afhankelijkheid van de intensiteit van deze bewerking, die voor verschillende soorten water verschillend is. De bepaling van het 25 tijdsinterval wordt bij voorkeur aan de hand van concrete voorwaarden uïtgevoerd.

%

Voor het bewerken van het floterende slib en voor de terugvoer hiervan naar de activering dient de afdekking 15, die een concentratie van-de slib in het in het midden gelegen verhoogde gedeelte onder 30 de afdekking 15 toestaat, van waaruit deze met behulp van de luchtlift 23 met een trechtervormige toevoer onder het niveau 21 van het gezuiverde water in de activeringsruimte wordt rondgepompt.

De afvoer van de uitgefloteerde bezonken slib wordt in korte tijdsduren, ter grootte van uren uitgevoerd, zodat de uitgefloteerde 35 slib volkomen vloeibaar is en geen dik vloeibare laag vormt, die problemen zou kunnen geven bij het rondpompen hiervan. Een spontaan rondpompen van de uitgefloteerde slib en de stagnerende laag wordt verzekerd door de 8402387 V «e ® -11- 24067/Vk/mvl aansluiting van de verbindingstukken 24' en 24" aan de luchttoevoer 24 in de luchtliften, aan de niet weergegeven tijdschakelaar. De overvloedige geactiveerde slib wordt in de vorm van uitgefloteerde slib eveneens met behulp van de luchtlift 23 via de, met een zeefafsluiting 29 5 voorziene afvoer 32>af gevoerd.

De intensiteit van de denitrificatie is naast andere parameters ook afhankelijk van de verblijftijd van het gezuiverde water in het fluïdale filter zonder zuurstoftoevoer. De verblijftijd en andere parameters stijgen aanzienlijk met de hoogte van het oppervlak van het fluïdale 10 filter door de vergroting van het volume hiervan met de derde macht van de hoogte. Een afdekking van de hele dwarsdoorsnede van de doorstroming van de afscheider 3 door de afdekking 15, met de mogelijkheid van een recirculatie van de uitgefloteerde slib, terug naar de activeringsbe-werking, verhoogt in aanzienlijke mate de mogelijke dynamische belasting 15 van de afscheider.

Door middel van de genoemde werkwijze en de inrichting kan een verhoging van de werkingsgraad van de reiniging bij het verwijderen van nitraten en het gelijktijdig verwijderen van resterende organische verontreinigingen worden verkregen. Daarom is deze voor minder veront-20 reinigd water met een gehalte van stikstof houdende stoffen in de orde tot meerdere tientallen mg/1 van het totale stikstofgehalte, bijzonder geschikt.

De inrichting volgens de uitvinding is niet beperkt tot de beschreven voorbeelden van de uitvoeringsvorm, maar kan bij voorkeur 25 voor het actief zuiveren van afvalwater met een gelijktijdige denitrificatie worden toegepast.

Industrieel afvalwater, bijvoorbeeld afvalwater uit de levensmiddelenindustrie, zoals afvalwater van slachthuizen, van zuivelbedrijven en dergelijke of afvalwater uit de chemische industrie, 30 bijvoorbeeld uit een cokesoven, uit de petrochemische industrie, evenals afvalwater uit dierenverblijven, ’ bevatten een hogere concentratie aan stikstof houdende verontreinigingen. Met het oog op de eis van het herhaaldelijk toepassen van het gezuiverde water voor technologische doeleinden, moeten deze soorten water niet alleen worden gezuiverd van 35 koolstof houdende, maar ook van stikstof houdende stoffen die hierin aanwezig zijn.

Voor het verwijderen van stikstof houdende verontreinigingen 8402387 ____ i I » ? -12- 24067/Vk/mvl in de vorm van organische stikstof en ammoniak wordt een biologische actieve zuivering onder gelijktijdige oxidatie van organische stikstof uit ammoniak tot nitraten, door aerobe nitrificatiebewerkingen met daarop volgende reductie van het ontstane nitraat door denitrificatiebewerkingen, 5 tot gasvormige stikstof toegepast.

Als meest toegepaste technologische bewerking van de actieve zuivering onder gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie is een weinig belaste activering met de een geheel vormende geactiveerde slib, die afwisselend wordt blootgesteld aan omstandigheden met en zonder 10 zuurstoftoevoer geschikt, waarbij onder omstandigheden met toevoer van zuurstof de nitrificatie verloopt en onder omstandigheden zonder zuurstof-toevoer de denitrificatie verloopt. Omdat de denitrificatiebewerking de aanwezigheid van organische stoffen nodig maakt als gever van waterstof voor de enzymatische, microbiële bewerkingen van de denitrificatie, 15 wordt bij de technologie van het complex, actief zuiveren met dezelfde slib onzuiver water met een gehalte aan organische stoffen toegevoerd aan de anaerobe denitrificatiezone van de actieve zuivering. In de denitri-ficatieruimte moeten omstandigheden zonder aanwezigheid van opgeloste zuurstof worden verkregen, die bij de doorvoer van het actieve mengsel 20 door de denitrificatiezone zonder toevoer van zuurstof ontstaan, nadat micro-organismen van de geactiveerde slib die in het actieve mengsel de aanwezige zuurstof verbruiken. Bij afwezigheid van opgeloste zuurstof verwijderen de micro-organismen zuurstof uit nitraten, die zodoende worden ontleed tot gasvormige stikstof, waardoor de stikstof houdende 25 stoffen uit het gezuiverde water definitief worden verwijderd.

Voor een complexe actieve zuivering met denitrificatie wordt de in fig. 1 aangegeven inrichting uitgebreid met een niet weergegeven denitrificatieruimte, die in verbinding staat met de activeringsruirate door middel van een circulatiekringloop. De werking bij het verwijderen 30 van nitraten bij een dergelijk systeem is door de intensiteit van de circulatie van het actieve mengsel tussen de aerobe en de anaerobe zone volgens de volgende vergelijking weergegeven: Γ0 rJ°2 CN0_ = 1 + n

35 J

waarbij C^q de concentratie van N0^ is in het gezuiverde water, C°q de concentratie is zonder circulatie en n de circulatie van 8402387 « * ; -13- 24067/Vk/mvl het actieve mengsel is, uitgedrukt in een veelvoud van de hoeveelheid Q van het gezuiverde water.

Dit betekent dat voor het verwijderen van 90% van de nitraten een circulatie-intensiteit van 9Q nodig is. Bij een hogere concentratie 2 3 5 van de verontreiniging door stikstof, in de grootte van 10 tot 10 mg/1 N-NO^ en de eis van het doen dalen hiervan tot 10 mg N-NO^, is de intensiteit van de circulatie onevenredig hoog, hetgeen de technische oplossing van de inrichting voor het complex actief zuiveren moeilijker maakt en wel in twee richtingen. Daarbij worden de eisen met betrekking tot het 10 verbruik aan energie en ten aanzien van de grootte van de denitrificatie-ruimte versterkt. Het vergroten van de denitrificatieruimte volgt uit de grote hoeveelheid zuurstof die wordt toegevoerd in de denitrificatie met het actieve mengsel bij intensieve circulatie tussen de aerobe en anaerobe activeringszone. De grootte van de denitrificatiezone is zodoende, 15 door de hoogte van de stikstof houdende verontreinigingen, bovendien vooral bepaald door de circulatie-intensiteit en de hoeveelheid opgeloste zuurstof in het actieve mengsel dat aan de denitrificatie wordt toegevoerd. De verhoging van het energieverbruik volgt uit het verhogen van de circulatie en wordt ook verhoogd doordat een groter gemaakte denitrifi-20 catieruimte meer energie nodig heeft voor het noodzakelijk bewegeh van het actief mengsel in deze ruimte, om het sedimenteren van het actieve slib te voorkomen.

Onder deze omstandigheden is het verwijderen van nitraten tot de noodzakelijke waarde voor het herhaaldelijk toepassen van gezuiverd 25 water als technologisch water zeer duur omdat daarbij een zeer hoog energieverbruik nodig is evenals grote afmetingen van de inrichtingen.

Er wordt zodoende door een denitrificatiebewerking in het fluldale filter na een voorafgaande daling van het gehalte aan nitraten door de genoemde denitrificatiebewerking een aanzienlijke verlaging van 30 de afmetingen van de denitrificatie bereikt, met een gelijktijdige daling van het energieverbruik door het verminderen van de circulatie-intensiteit van het actieve mengsel, een verlaging van het energieverbruik voor het mengen in de denitrificatieruimte en een verlaging van de zuurstofconcentratie in het actieve mengsel. De denitrificatie in het 35 fluïdale filter neemt zodoende de functie over van een tweede denitri- ficatiestap met de mogelijkheid van een in wezen goedkoop verwijderen van het resterend gehalte aan nitraten zoals bij een denitrificatie in één stap.

.> 0238 7 -14- 24067/Vk/ravl

Fig. 2 geeft een andere uitvoeringsvorm weer volgens de uitvinding, Het belangrijkste verschil ten opzichte van de inrichting volgens fig. 1 is dat de houder met mantel 1 en bodem 2 een rechthoekig grondoppervlak heeft. Daaruit volgen bepaalde veranderingen in de 5 constructie wanneer ook alle van belang zijnde onderdelen blijven gehandhaafd, hetgeen betekent dat in de houder met mantel 1 en bodem 2 een of meer afschelders 3 zijn aangebracht, in een bepaald geval is het slechts een afscheider, die hier een rechthoekig grondoppervlak heeft. De hydraulische inrichting voor het circuleren van het actieve mengsel uit de 10 activeringsruirate 5 in de afscheider 3 en het terugvoeren van het ver dikte, geactiveerde slib uit afscheider 3 naar de activeringsruimte 5 is in principe dezelfde, waarbij de technische oplossing wordt gebruikt die in dit geval een enkel recirculatiekanaal 12, dat door de wand 27 en de scheidingswand 9 van de afscheider 3 is bepaald, waarmee de afscheidings-15 ruimte 3 wordt gescheiden van de activeringsruimte 5. Een verandering ten opzichte van fig. 1 is ook de uitvoeringsvorm van de afdekking 15 die hier de vorm heeft van een langwerpig gewelf, dat bij voorkeur bestaat uit een golfvormig materiaal waarvan de doorsnede is weergegeven in fig. 4, bijvoorbeeld vervaardigd uit blik, glaslaminaat en dergelijke, hetgeen de 20 stijfheid van de constructie geeft. De afdekking 15 die het hele doorstroom-vlak van de afscheider 3 afdekt, is op vergelijkbare wijze als in de eerder aangegeven uitvoeringsvorm voorzien met afname-openingen 16, die tegen het indringen van gefloteerd slib door afschermwand 17 zijn afgeschermd, waarbij echter de toevoer van water in het afvoersysteem van het gezuiverd 25 ' water mogelijk is.

Een afvoer van eenzelfde vorm voor het gezuiverd water werkt ‘ als langwerpig verzamelkanaal 19 dat door het verlengstuk 10 wordt gevormd dat in dit geval met de dompelwand 18 parallel loopt, bevestigd aan de afdekking 15, waarbij de trogvormige kanalen van de golfvormige afdek-30 king 15 met de dompelwand 18 openingen 181 vormen.

Het afvoersysteem van het uitgefloteerde slib wordt door deze inrichting gevormd door een afvoer 22 die de vorm heeft van een verzamelbak, die is aangesloten bij de toevoer aan een of meer luchtliften 23, waarvan de afvoeren 35 uitmonden in de activeringsruimte 5, zoals is 35 aangegeven in de inrichting volgens fig. 1.

In de afscheider 3 zijn verder een of meer luchtliften 30 aangebracht met éen of meer toevoeren 31 onder het oppervlak van het 8^02387 ? * -15- 24067/Vk/mvl fluldale filter. Een of meer afvoeren 36 zijn op dezelfde wijze uitgevoerd als aangegeven volgens fig. 1.

De werking van de in fig. 2 weergegeven inrichting is gelijk aan die zoals aangegeven in fig. 1.

5 De inrichting met het rechthoekige grondoppervlak van de houder en een horizontale uitvoeringsvorm volgens fig. 2 is niet beperkt tot de aangegeven uitvoeringsvorm, maar kan bij voorkeur ook voor andere constructies worden toegepast, bijvoorbeeld waarbij in een houder naast elkaar of achter elkaar meerdere afscheiders 3 zijn aange-10 bracht met een rechthoekig grondoppervlak, waarbij de scheidingswanden 9 van deze afscheider een zelfdragende constructie vormen zoals aangegeven in fig. 3.

Bij deze, voor inrichtingen met een hoog vermogen geschikte uivoeringsvormen zijn de afdekkingen 15 van een langwerpige, boogvormige 15 vorm, vervaardigd uit golfvormig materiaal, hetgeen de stijfheid hiervan verhoogt.

Ook voor scheidingswanden 9, die hier niet alleen bepalend zijn voor afscheider 3, maar ook voor de wanden yan de kanalen 11 en ook een aanzienlijk deel van de wanden, die de activeringsruimte 5 bepalen, 20 wordt bij voorkeur golfvormig materiaal toegepast. De afdekking 15 vormt een bestanddeel van de zelfdragende constructie van afscheider 4, hetgeen tot een verhoging van de stijfheid leidt van de totale constructie van de inbouw, met de mogelijkheid, dat het totale verzamelsysteem van het gezuiverde water wordt ondersteund. Dit is van belang voor een grotere 25 capaciteit van de inrichtingen, waarbij grote lengtes noodzakelijk zijn voor de houder, hetgeen naar verhouding grote afmetingen nodig maakt voor het verzamelkanaal 19, die anders moeilijk aan de constructie van de inrichting op betrouwbare wijze kan worden bevestigd.

Het beschreven verzamelsysteem van het gezuiverde water, 30 samen met de afdekking 15, de afvoer van het uitgefloteerde slib via de trechtervormige toevoer 22 en de luchtliften 23 en met de toevoer 31 aan de luchtliften 30 voor het afvoeren van de bovenste laag van het fluidale filter maakt een binnenkomen voor de bediening van het totale vlak van de inrichting overbodig, hetgeen anders een constructie van 35 inspectiepaden noodzakelijk zou maken. De afwezigheid van inspectiepaden heeft het voordeel dat het gewicht van de constructie en de kosten voor het vervaardigen hiervan en de montage worden verlaagd en draagt zodoende 8402387 --16- 24067/Vk/ravl •J * 1 , 4 bij tot een daling van de eisen die worden gesteld aan de stevigheid van een zelfdragende constructie van afscheider 3, die alleen kan worden uitgevoerd als scheidings- en leidingwand, zonder bijzondere drukbelasting. De functie van deze inrichting is in principe gelijk aan die beschreven 5 met betrekking tot de fig. 1 en 2.

De inrichting volgens fig. 3 is vooral geschikt voor het zuiveren van grote hoeveelheden minder verontreinigd afvalwater, bijvoorbeeld voor afvalwater afkomstig uit het riool. Zuiveringsinrichtingen van deze soort zijn gewoonlijk aangesloten aan een gemeenschappelijk net 10 van leidingen, hetgeen aanzienlijke eisen stelt ten aanzien van de hydraulische belasting van de inrichting tijdens de hoogste belasting zoals bij regen. De beschreven inrichting maakt het mogelijk dat met een oppervlak van het fluldale filter ter hoogte van de maximale doorstroom-doorsnede van de afscheider kan worden gewerkt zonder gevaar van een 15 vermindering van de werking van de inrichting door het binnendringen van slib die werd uitgefloteerd.

Een bijzonder voordeel van de inrichting volgens de uitvinding is ook de mogelijkheid van het verhogen van de hydraulische capaciteit bij het zuiveren van gewoonlijk voorkomende soorten afvalwater, bijvoor-20 beeld afvalwater uit rioolsystemen, ten opzichte van de gewoonlijk toegepaste inrichtingen, waarbij de flotatie onder normale omstandigheden door de vorming van gassen in het fluïdale filter niet zo uitgesproken is en de verslechtering van de zuiverheid van het water slechts tot uiting komt door het gehalte aan niet opgeloste stoffen.

25 De inrichting volgens de uitvinding maakt het in dit geval mogelijk dat een aanzienlijke verhoging van de capaciteit wordt verkregen door verhoging van de hydraulische belasting door het uitvoeren van de zuivering met een hoger gehalte van het fluïdale filter en bij een lager zuurstofgehalte in het actieve mengsel. Dit geeft zowel een bespa-30 ring op de investering door de kleinere afmetingen, en ook een besparing bij het gebruik van de inrichting door het lagere energieverbruik.

Een voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding en de inrichting is het verhogen van de werking van de zuivering en wel zowel wat betreft de parameters voor de stikstof houdende als ook voor de 35 koolstof houdende verontreinigingen. Dit is van belang voor het zuiveren van grotere hoeveelheden afvalwater met een lage concentratie aan verontreinigingen, met een laag gehalte aan stikstof houdende verontreinigingen, ©4 02 3 8 7 , . > * -17- 24067/Vk/mvl waarbij door denitrificatie in het fluldale filter een aanzienlijke verlaging wordt bereikt van de nitraten, zonder de noodzakelijkheid de inrichting door een bijzondere denitrificatie uit te breiden. Met de verhoogde werking wordt gelijktijdig ook een aanzienlijke verhoging bereikt van de capaciteit bij het afscheiden en zo ook van de totale inrichting. De besparingen aan elektrische energie zijn ook niet verwaarloosbaar.

Een ander voordeel van de inrichting volgens de uitvinding is een verruiming van de toepasbaarheid van het fluïdaal filtreren in de technologie voor het zuiveren van water bij afvalwater, waarbij het floteren van een grote hoeveelheid geactiveerd slib wordt toegevoerd aan de afscheidingsruimte. Dit heeft vooral betrekking op afvalwater met een gehalte aan stikstof houdende stoffen, waarvoor een zuivering met een minder belaste activering met gelijktijdige nitrificatie van organische en ammoniakale stikstof tot nitraten wordt toegepast.

Bij een complexe reiniging van deze soorten afvalwater, waarbij inbegrepen een denitrificatie, verlaagt de inrichting volgens de uitvinding ook de éisen met betrekking tot het gehalte van de denitrifi-catieruimte, evenals het verbruik aan elektrische energie voor het beluchten van het actieve mengsel bij aerobe activeringsbewerking door het verlagen van de zuurstof concentratie op een massa, die voor de aerobe activering noodzakelijk is, zonder de noodzakelijkheid van het verhogen van het zuurstofgehalte om de na-denitrificatiebewerkingen in de laag van het fluïdale filter te voorkomen.

Een economisch verwijderen van nitraten tot een waarde van 10 rag/1 N-NO3 geeft een mogelijkheid voor technologieën in verband met afval met een herhaald gebruik van het gezuiverde water in gesloten circulatiesystemen.

Samengevat heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het biologisch zuiveren van afvalwater dat stikstof houdende stoffen bevat bij een weinig belast slib onder het gelijktijdig nitrificeren van de organische stikstof en ammoniak: tot nitraten en door toepassing van fluïdaal filtreren, en ook op een inrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze, waarbij het afvalwater na actief reinigen door het toevoegen van zuurstof of na een afwisselend actief reinigen met en zonder zuurstoftoevoer in het verloop van het fluïdaal filtreren door denitrificatie zonder zuurstoftoevoer wordt nagezuiverd, waarbij een gefloteerde slib wordt gevormd die ten minste gedeeltelijk wordt gerecirculeerd naar de aerobe zuivering.

8402387

Claims (9)

1. Werkwijze voor het biologisch actief zuiveren van afvalwater met een gehalte aan stikstof houdende stoffen met weinig verontreinigd 5 slib met een gelijktijdige nitrificatie van de organische stikstof en van ammoniak tot nitraten onder toepassing van een fluïdale filtratie, met het kenmerk, dat het afvalwater na het actief zuiveren onder toevoer van zuurstof of bij afwisselend actief zuiveren zonder toevoer van zuurstof en met toevoer van zuurstof tijdens het fluïdaal filtreren door denitrifica-10 tie in afwezigheid van zuurstof wordt nagezuiverd, waardoor floterend slib wordt gevormd dat ten minste gedeeltelijk wordt gerecirculeerd naar de aerobe actieve zuivering.

2. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, met een ruimte voor fluïdaal filtreren, waarvan de door- 15 stroomdoorsnede tussen een of meer scheidingswanden naar boven toe ruimer wordt, met het kenmerk, dat het oppervlak (25) van het fluïdale filter zich met name ter hoogte van de grootste verruiming van de ruimte voor het fluïdaal filtreren bevindt en door een afdekking (15) wordt afgedekt, met opname-openingen (16) met daarvoor geschakelde afschèrmwanden (17) 20 ter voorkoming van het binnendringen van gefloteerd slib via de afname-openingen (16), die de ruimte van het fluïdaal filtreren met een hoger gelegen afzuigsysteem van het gezuiverde water verbinden, waarbij onder het in het midden gelegen bovenste deel van de afdekking (15), die is voorzien van een gasafvoer (34) een orgaan (23) is aangebracht voor de 25 afvoer van het uitgefloteerde slib en onder het oppervlak (25) van het fluïdale filter een of meer toevoeren (31) een pomporgaan (30) is aangebracht voor het afpompen van de bovenste laag van het fluïdale filter.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het orgaan (23) voor het verwijderen van het uitgefloteerde slib door 30 ten minste een luchtlift wordt gevormd, waarvan de toevoer (22) een naar boven open trechtervormige vorm heeft en waarvan de afvoer (35) kan worden aangesloten aan de activeringsruimte (5), via de afvoer (32) van het overvloedige geactiveerde slib.

4. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het 35 pomporgaan (30) voor het af pompen van de bovenste laag van het fluïdale filter wordt gevormd door ten minste een luchtlift, waarvan de toevoer (31) trechtervormig en naar boven open is en waarvan de afvoer (36) kan worden verbonden met de activeringsruimte (5). 3402387 e * -19- 24067/Vk/mvl «.

5. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de afvoer (35) van de luchtlift (30) uitmonddt in een ontluchtingsruimte (33)» die aan de afvoer (28) is aangesloten, die een afsluitbare verbinding vormt met de activeringsruimte (5), waarbij aan deze afvoer ook een af-5 sluitbare afvoer (32) is aangesloten voor het overvloedige geactiveerde slib.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat ook de afvoer (36) van de luchtlift (30) uitmondt in deze ontluchtingshouder (33).

7. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de af-10 dekking (15) een conische, respectievelijk gegolfde vorm heeft.

8. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de afdekking (15) de vorm heeft van een langwerpige, bijvoorbeeld cilindrische gewelf.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de af-15 dekking (15) is uitgevoerd uit een golf vormig materiaal zoals blik en laminaat. Eindhoven, juli 1984 8402387