BE1027000B9 - Anaërobe afvalwaterzuiveringsreactor - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een anaerobe afvalwaterzuiveringstoren (21), omvattende een slibreactor (22) met een inlaatzone voor afvalwater (23), een actieve zone (24), een eerste reeks (25) driefasen-scheidingsmiddelen voor het scheiden van slib, gas en water, omvattende ten min-ste één laag aangrenzende gasuitlaatkleppen (26) die met een gascollectortank (27) is verbon-den, die boven de reactor (22) is gepositioneerd, en een afvoeruitlaat voor schoon water (31), waarbij de gasuitlaatkleppen (26) lamellen met een afzuigkap zijn voor het verbeteren van de scheiding van gas, slib en water.

Description

Beschrijving

Anaërobe afvalwaterzuiveringsreactor De uitvinding heeft betrekking op anaërobe afvalwaterzuivering en in het bijzonder op de op- stroom anaërobe slib bed reactor (bekend als UASB) met (1) een nieuw type ‘drie fazen’ afschei- der en (2) een nieuw type ‘afvalwater distributie’ systeem, samen resulterend in een hoogebelaste anaërobe torenreactor (HATR). Achtergrond van de uitvinding Industrieën die verontreinigd afvalwater produceren, dienen een (voor)zuivering van hun afvalwa- ter uit te voeren voordat het geloosd kan worden in het oppervlaktewater . Een veel gebruikte afvalwaterzuiveringstechnologie is de compacte anaerobe slibbed opstroom- reactor (UASB). Bij dergelijke systemen wordt afvalwater in de bodem van de reactor ingevoerd, waarbij het gemengd wordt met korrel slib bed bestaande uit een consortium van micro- organismen, waarbij elke korrel in verscheidene lagen is samengesteld, bestaande uit een con- sortium van onder andere verschillende soorten micro-organismen, archaea en bacteriën,in sus- pensie wordt gehouden door een combinatie van de opwaartse stroming en opstijgend biogasen het bezinkeffect van de zwaartekracht.

Naast water (vloeibare fase) en slib (vaste fase) is er dus ook biogas (gasfase) aanwezig.

Biogas wordt geproduceerd door de bacteriën van het anaerobe korrelslib door anaerobe omzetting van de opgeloste organische stoffen in het afvalwater.

Waar het korrelslib grotendeels in de reactor dient te blijven (xxxxx), wordt het biogas afgeschei- den en het effluent (water) geloosd.

Het gezuiverde water stroomt naar de bovenkant van de re- actor, waar het als gezuiverd effluent uit de reactor loopt.

Het afgescheiden biogas verlaat het systeem via gaskappen of een gastank ook aan de bovenzijde van de reactor waarna het verder gebruikt kan worden als energiebron.

De figuren la en Ib tonen twee schematische zijaanzichten van dezelfde anaerobe reactor 1 van verschillende zijden.

De bodem 2 van de toren 1, is opgesteld met een schuin paneel 3 zodat het korrelslib naar de rand van het paneel kan glijden.

De inlaatleidingen van het afvalwater bevinden zich aan de onderkant van het paneel om te garanderen dat de opwaartse stroming het bezonken slib opnieuw opmengt.

Dit is echter matig efficiënt omdat een deel van het bezonken slib de nei- ging heeft om op het schuine gedeelte te blijven, als gevolg waarvan de hoeveelheid slib in de 40 actieve mengzone wordt verlaagd.

De grote schuine panelen 3 aan de onderkant beperken ookhet volume van het actieve volume 4 waarin slib met water wordt gemengd, als gevolg waarvan de efficiëntie van het systeem wordt beperkt. Teneinde het gas van het mengsel van water en slib te scheiden, zijn verscheidene lagen driefa- sen-afscheiders 5 boven op elkaar geplaatst, op twee verschillende hoogtes van de anaerobe reactor toren, een eerste reeks driefasen-afscheiders op ongeveer 2/3 van de hoogte en een tweede reeks dicht bij de top, de ruimte tussen de reeksen driefasen-afscheiders wordt een na- zuiveringszone 7 genoemd. Het is daarnaast ook mogelijk dat een toren slechts één eenheid driefasen-afscheiders heeft of drie eenheden driefasen-afscheiders.

De driefasen-afscheiders zijn als omgekeerde goten ontworpen met verticale zijwanden en zijn dicht bij elkaar geplaatst met een tussenruimte ertussen om de opwaartse stroming van water en gas mogelijk te maken. De gasbellen, die een opgaande beweging hebben, worden onder de gas kappen ingesloten en horizontaal naar het centrale extractiekanaal 6 geleid. De gasbellen trans- porteren ook slib en hun beweging garandeert deels het mengen van de slib. De gaskappen van de driefasen-afscheiders hebben de functie om het slib te scheiden van de gasbellen voordat ze worden geëxtraheerd, het afgescheiden slib kan vervolgens vanwege de zwaartekracht naar be- neden in de actieve zone terugvloeien. Een probleem van dergelijke zogenaamde "drie fasen" afscheiders is dat een efficiënte verzame- ling van het gas ten minste drie of vier lagen gaskappen op beide niveaus vereist, waarbij een niet te verwaarlozen hoogte van de toren wordt ingenomen, en als gevolg daarvan het actieve volume wordt verminderd wat ten koste gaat van de plaats waar het slib kan worden gemengd met afval- water met als gevolg daarvan het verminderen van de algehele efficiëntie van het systeem.

De hoogte van dergelijke driefase-afscheiders leidt dan ook tot een groot niet-gebruikt volume, dat daarom niet efficiënt wordt gebruikt om verontreinigende stoffen af te breken. De enige manier om de efficiëntie van dit type systemen te verhogen, is door de grootte en het oppervlak van de toren te vergroten.

De doelstelling van de uitvinding is om de efficiëntie van de UASB-toren te vergroten, terwijl het oppervlak ervan wordt beperkt en de hoogte wordt geoptimaliseerd.

Oplossing van de uitvinding De uitvinding heeft betrekking op een anaërobe afvalwaterzuiveringstoren, omvattende een slib- reactor met, gezien vanaf de bodem: 40 - een inlaatzone voor afvalwater,

- een actieve zone, - een eerste reeks driefasen-afscheidingsmiddelen voor het scheiden van slib, gas en afvalwater, omvattende ten minste één laag van aangrenzende gasuitlaatkappen die met een gascollector- tank zijn verbonden, die boven de reactor is geplaatst, en - een uitlaat voor gezuiverd effluent water, met het kenmerk, dat de gasuitlaatkappen bestaan uit lamellen met een gaskap uiteinde, voor het verbeteren van de scheiding van slib, gas en water. De actieve zone is het volume waarin het verontreinigde afvalwater met het actieve slib wordt gemengd, dat de opgeloste organische verontreinigingen omzet in (bio) gas. Met lamellen met een gasuitlaatkap wordt naar overwegend parallelle lamellen verwezen, waarbij kanalen worden gedefinieerd die zijn gekanteld vanuit een verticale oriëntatie, waarbij het boven- ste gedeelte van elke lamel wordt gebogen om een gasuitlaatkap te vormen, die de kanalen af- dekt, maar niet sluit. Elke lamella plaat met een gebogen bovenkant of gasuitlaatkap vormt een gasuitlaat. Het principe van lamellen is bekend voor het bevorderen van bezinking van vaste stoffen bij wa- terzuiveringstechnieken. Het combineren van het principe van bezinkingslamellen met het con- cept van gasuitlaatkap maakt een synergetisch effect op de scheiding mogelijk door middel van: - het verminderen van het opwaartse pad van gas, aangezien de gasuitlaatkap de aangrenzende lamel overlapt, waardoor het afvangen van gas over het volledige oppervlak van de laag wordt gegarandeerd; dit resulteert in - het optimaliseren van het verzamelen van gas door één laag van gasuitlaatkappen, terwijl - het vergroten van de bezinkcapaciteit van de scheider van de driefasen vanwege het grotere contactoppervlak dat door de lamellen wordt geboden, en daardoor een betere slibretentietijd garandeert, terwijl - het toestaan het aantal lagen gasuitlaatkappen te verminderen, dat nodig is voor optimale effici- entie in vergelijking met bekende systemen, als gevolg waarvan het volume van de reeks driefa- senscheiders wordt verminderd, en - meer actief volume beschikbaar is om verontreinigende stoffen om te zetten en / of - vermindering van het totale volume van het systeem en / of het oppervlak. Dit a priori eenvoudige ontwerp met gasuitlaatkap resulteert in een drastische verhoging van de efficiëntie van de afvalwaterzuiveringstoren.

Bij een voordelige wijze van de realisatie is elke gasuitlaatkap die met de gascollectortank is ver- bonden, voorzien van middelen om een gasbuffer in elke gasuitlaatkap te handhaven. Het te allen tijde handhaven van een laag gas onder de kap zorgt voor een betere vast- / slibpafscheiding.

De slibreactor van de anaërobe afvalwaterzuiveringstoren volgens de uitvinding kan verder, bo- ven de eerste reeks driefasen-afscheidingsmiddelen omvatten: - een nazuiveringszone, en - een tweede reeks driefasen-afscheidingsmiddelen, omvattende ten minste één laag van gasuit- laatkappen die verbonden aan één uiteinde met een gascollectortank zijn verbonden, die boven de reactor is gepositioneerd.

De efficiëntie van de anaerobe afvalwaterzuiveringstoren wordt daarnaast ook nog verbeterd met het toepassen van een speciale inrichting van de inlaatzone van het afvalwater toevoersysteem.

In plaats van het plaatsen van een groot schuin paneel op de bodem waar het water wordt ingela- ten, is de bodem van de slibdekenreactor accordeonvormig, d.w.z. opgesteld met vouwen die afwisselende dalen en toppen vormen, inlaten voor afvalwater die zich uitstrekken boven en langs de dalen.

Vanwege deze opstelling kan het slib op verschillende kleinere hellingen bezinken.

De inlaten voor het afvalwater kunnen het bezonken slib efficiënter recirculeren als gevolg van de afgenomen afstand tussen bezonken slib en een inlaat voor afvalwater, als gevolg waarvan slib(her)circulatie in de actieve zone wordt gegarandeerd.

De totale opwaartse stroming is ook homogener, hetgeen leidt tot een geoptimaliseerde menging van slib en afvalwater in de actieve zone.

In combinatie met de unieke lamellen met een gasuitlaatkap wordt de algehele efficiëntie van de anaerobe afvalwaterzuiveringstoren zelfs verhoogd.

Dit zou echter niet het geval zijn met standaard driefasenafscheiders, aangezien deze niet efficiënt genoeg zouden zijn om de hogere gasproductie te verwerken, die van de hogere recirculatie resulteren, en derhalve de activiteit van het actieve slib.

In een dergelijk geval zouden meer lagen van standaard driefasenafscheiders nodig zijn, resulterend in een hogere toren en / of een kleinere actieve zone.

Dit zou contrapro- ductief zijn.

De uitvinding zal beter worden begrepen met de volgende beschrijving van verschillende voor- beelden, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekening, waarbij: figuren la en Ib twee schematische zijaanzichten van dezelfde toren 1 vanaf verschillende zijden zijn; figuur 2 een schematisch lateraal aanzicht is van een afvalwaterzuiveringstoren volgens de uit- vinding; figuur 3 een perspectivisch doorsnedeaanzicht is van de eerste reeks driefasen- afscheidingsmiddelen van de toren volgens figuur 2; figuur 4 een perspectivisch doorsnedeaanzicht is van de verbindingsmiddelen tussen de gas- uitlaatkappen en de gascollectortank volgens de uitvinding; figuur 5 een perspectivisch aanzicht is van een voorkeursconfiguratie van de bodem van een reactor volgens de uitvinding; figuur 6 een bijzondere uitvoeringsvorm van de interne recirculatie volgens de uitvinding illu- streert, en Figuur 7 een perspectivisch aanzicht van een andere configuratie van de bodem van een reactor 40 volgens de uitvinding is.

Onder verwijzing naar figuur 2, omvat een hoog belastbare anaerobe afvalwaterzuiveringstoren 21 een slibdekenreactor 22, waarbij van onder naar boven in de volgende volgorde een inlaat- zone voor afvalwater 23, een meest actieve zone 24 die slib 39 omvat, een eerste reeks driefa- sen-afscheidingsmiddelen 25, die hier twee lagen naburige parallelle gasuitlaatkappen 26 omvat- 5 ten, die met een gascollectortank 27 zijn verbonden, die boven de reactor 22 door middel van een stijgleiding 32 is gepositioneerd, een nazuiveringszone 28, een tweede reeks driefasen- afscheidingsmiddelen 29, omvattende één laag van gasuitlaatkappen 30 die met de gascollector- tank 27 door de stijgleiding 32 zijn verbonden, en een afvoergoot voor schoon water 31. Een daal- leiding 33 verbindt de bodem van de gascollectortank 27 met het actieve gebied 24. De bodem 34 van de reactor 22 heeft hier een accordeonvorm. De inlaatzone 23 kan elke vorm van inlaatdistributie voor afvalwater omvatten, die bekend is uit de stand der techniek van de anaerobe opstroom reactoren, of een specifiek type voedingslus- sen, zoals hieronder zal worden beschreven.

De gasuitlaatkappen 26 van de eerste reeks driefasen-afscheidingsmiddelen 25 worden hier iden- tiek weergegeven aan de gasuitlaatkappen 30 van de tweede reeks afscheiders 29. De eerste reeks 25 omvat hier echter twee lagen gasuitlaatkappen voor slechts één laag in de tweede reeks

29. Het zou ook mogelijk zijn om meer lagen te hebben.

De gasuitlaatkappen 26 en 30 zijn lamellen met een gasuitlaatkap. De structuur van de eerste reeks afscheiders 25 is gedetailleerd in figuur 3 beschreven. De toren 21 is hier een cilindrische toren. De reeks afscheiders is in een deel van de cilinder gerangschikt. De gasuitlaatkappen 26 zijn hier evenwijdig opgesteld aan beide zijden van een centraal compartiment of verzamelbak 34 die het cilindergedeelte langs de diameter ervan verdeelt. De gasuitlaatkappen staan loodrecht op het compartiment 34 en zijn horizontaal in de richting van het compartiment geplaatst om stro- ming van het gas naar het centrale compartiment te begunstigen. Elke gasuitlaatkap is een soort langwerpige omgekeerde goot die horizontaal is opgesteld en waarvan één van de uiteinden ervan met de gasverzamelbak 34 is verbonden. De gasverzamel- bak 34 is met een gat 35 in het midden van het bovenvlak ervan opgesteld om de daalleiding 33 door en een ander gat 36 eveneens op bovenvlak ervan om de stijgleiding 32 te verbinden. Elke gasuitlaatkap 26 bestaat uit een schuin paneel 37, dat aan de bovenkant 38 gekromd of naar beneden toe gehaakt is. De panelen 37 van aangrenzende gasuitlaatkappen 26 zijn evenwijdig, waarbij de bovenzijde 38 van een paneel verticaal de bodem van de aangrenzende gas- uitlaatkap, indien aanwezig, overlapt, waardoor een kap wordt gevormd. Twee lagen gasuitlaat- kappen worden hier weergegeven met de panelen 37 van elke laag gekanteld in tegengestelde richting (de afzuigkappen kunnen ook met dezelfde oriëntatie worden geplaatst). Hoewel de te- genovergestelde directionele gasuitlaatkappen de voorkeur hebben voor optimale efficiëntie, is dit geen essentieel kenmerk van de uitvinding.

40

De evenwijdige panelen 37 vertonen overeenkomsten met de algemeen bekende lamellen die in het algemeen vanwege hun grote oppervlak worden gebruikt om sedimentatie te bevorderen. Deze panelen 37 kunnen bijgevolg hier dezelfde functie vervullen, hoewel ze van kleinere afme- ting en / of oppervlak kunnen zijn dan gebruikelijke lamellen. De hoogte kan inderdaad worden beperkt, teneinde de globale hoogte van de eerste reeks afscheiders 25 te verminderen. De ge- haakte top 38 die een kap vormt om biogas te verzamelen, de term lamellen met een uitlaatkap kunnen worden gebruikt om deze specifieke gasuitlaatkappen te beschrijven. Nu de verschillende elementen van de hoogebelaste anaerobe toren zijn beschreven, zal de af- valwaterzuivering op zichzelf worden uitgelegd.

De reactor 22 is te allen tijde gevuld met water. Deze bevat geen zuurstof, waarbij de behandeling strikt anaeroob is. Een balans van inkomend en uitgaand water wordt gegarandeerd om overdruk in de reactor te voorkomen.

Het afvalwater komt de reactor 22 naar de bodem 34 ervan met een bepaalde stroming binnen, aangepast om turbulentie in de actieve zone 24, waar slib aanwezig is, te bevorderen. Slib ver- wijst naar deeltjes van micro-organismen die in staat zijn om de oplosbare organische verontrei- nigende stoffen van het water in voornamelijk methaan en water af te breken. Normaliter wordt de torenreactor met goed bezinkend, korrelig, anaeroob slib van andere reactoren gevuld om de opstart- en aanpassingsfase te verkorten.

De afbraak van de van de opgeloste organische stoffen genereert methaan als gasbellen, die, tezamen met wat slib, omhoog bewegen naar de eerste laag van lamellen met een gasuitlaatkap 26 van de eerste reeks afscheiders 25. De gasbelletjes bewegen omhoog tussen de lamellen en worden gevangen onder de gasuitlaatkappen 38. Naarmate de bellen omhoog komen, komen ze mogelijk in contact met de lamellen 37 die de afscheiding van de gasbel en het slib bevorderen, dat achterblijft op de panelen 37 en dan vanwege de zwaartekracht naar beneden terug stromen in de actieve zone.

Het onder de gasuitlaatkappen 38 ingesloten gas stroomt in het gascollectorcompartiment 34, waarbij een gaslifteffect wordt gecreëerd, dat slib van onder het verzamelcompartiment met een voldoende stroming meeneemt in de stijgleiding 32 teneinde de stijging van de gemengde vloei- stof (slib en water) en gas naar de gascollectortank 27 te bevorderen, die van een gasuitlaat is voorzien, in het algemeen bovenaan geplaatst (niet weergegeven). De gemengde vloeistof met anaerobe slib korrels die tezamen met het gas is gestegen, wordt gedecanteerd en opnieuw, onder de zwaartekracht in de tank 27, door de daalleiding 33 in de actieve zone 24 gecirculeerd, en het creëren van een belangrijk extra mengeffect dat hieronder verder zal worden besproken. De tweede laag lamellen met een gasuitlaatkap (indien aangebracht) maakt het mogelijk dat het resterende gas, dat niet door de eerste laag is geëxtraheerd, op soortgelijke wijze wordt ingeslo- ten en het resterende slib wordt verder gescheiden en wordt naar beneden gerecirculeerd. Tweelagen lamellen met een afzuigkap worden hier geïllustreerd. Er kan echter slechts één laag of een groter aantal lagen zijn, afhankelijk van de grootte en / of het ontwerp van de toren. Er wordt aangenomen dat één laag van lamellen met een gasuitlaatkap volgens de uitvinding ongeveer tweemaal zo efficiënt is als één laag uit de stand van de techniek. Het is bijgevolg mo- gelijk om het aantal lagen van gasuitlaatkappen door twee te delen en derhalve het volume van de actieve zone 24 te vergroten en / of het totale volume van de reactorhouder 22 te verlagen. Als de lagen van lamellen met een gasuitlaatkap in tegengestelde richtingen zijn georiënteerd, worden de gasbellen in een zigzagpad gedwongen, als gevolg daarvan wordt de verzameling van gas onder de kappen gemaximaliseerd. Een ander voordeel van de lamellen met een afzuigkap volgens de uitvinding is het vermijden van het opwaartse zuigeffect dat bij gebruikelijke gasafscheidingskappen aanwezig is. Bij gebruikelijke gasafscheidingskappen is het gebied waardoor het water naar boven kan stromen zelfs beperkt tot de tussenruimte tussen de verticale panelen van twee gasafzuigkappen. Dit brengt een grote versnelling van de stroming in deze tussenruimten teweeg, hetgeen resulteert in het omhoog slepen van veel vaste materialen.

Vanwege het gecombineerde effect van een kleiner gascollectorgebied (klein dwarsdoorsnede- gebied 34), en de structuur van de lamellen met een afzuigkap (die ook een beperkt oppervlakte- gebied innemen) wordt een lagere stroomversnelling geïnduceerd die opnieuw de scheidingseffi- ciëntie verbetert. De combinatie van de efficiënte scheidingscapaciteit van het lamelgedeelte 37 en van het kleinere dwarsdoorsnedegebied van de afzuigkappen 38 resulteert in een lagere hoe- veelheid gas en slib die wordt overgebracht naar de nazuiveringszone.

De turbulentie in de nazuiveringszone is veel lager dan in de actieve zone, vanwege het feit dat er minder gas wordt gegenereerd omdat: - een kleine hoeveelheid slib door de eerste reeks afscheiders 25 kan gaan, - de meeste vervuilende stoffen zijn al in de actieve zone afgebroken, hetgeen resulteert in - een lagere productie van biogas, als gevolg daarvan wordt de opwaartse stroming beperkt.

De vloeistofstroming in de nazuiveringszone is ook lager als een deel van de vloeistof circuleert door de stijgleiding en benedenwaartse leiding, als gevolg daarvan wordt die stroming in de na- zuiveringszone vermeden.

Dientengevolge bereikt een lagere hoeveelheid biogas en slib de tweede reeks afscheiders 29.

De noodzaak voor driefasescheiding is bijgevolg beperkt en een efficiënte scheiding kan worden bereikt door een geringere hoeveelheid lagen van lamellen met een gasuitlaatkap. Normaliter zijn er minder lagen gasuitlaatkappen in de tweede reeks driefasen-afscheidingsmiddelen dan in de eerste reeks driefasen-afscheidingsmiddelen.

Omdat de tweede reeks 29 van driefase-afscheidingsmiddelen lagere stromingen en lagere deel- tjesmaterie dient te hanteren dan de eerste reeks 25, kan de laag lamellen met een gasuitlaatkap 30 van de tweede reeks 29 een ander ontwerp hebben dan de lamellen met een gasuitlaatkap 26 van de eerste reeks 25. In het bijzonder wordt, om te garanderen dat er geen turbulentie boven de laatste laag van gasuitlaatkappen is, de bovenlaag van lamellen met kap afgedicht naar de zijwand van reactor 22, terwijl schoon water (vrijwel zonder slib en biogas) de uitlaat 31 met een laminaire stroming bereikt. Met afgedicht wordt bedoeld, dat de laag lamellen met kap zodanig is opgesteld dat geen biogasgas de top van de reactor 22 kan bereiken zonder tussen twee lamel- len en onder een kap te passeren.

Teneinde de scheiding van vaste stof en vloeistof verder te verbeteren, kan de verbinding tussen de gasuitlaatkappen en de gasverzameltank 34 worden aangebracht met middelen om een laag gas in de gasuitlaatkap vast te houden.

Bij gebruikelijke afscheiders is het uiteinde van de gasuitlaatkap verbonden met de gasverzamel- tank via een eenvoudig gat dat het verticale gedeelte van de gasverzameltank kruist. Dit maakt het mogelijk dat al het geproduceerde biogas via de gasverzameltank naar de stijgleidingen wordt geëxtraheerd. Het is algemeen bekend dat het handhaven van een "buffer"-laag van gas onder de gasuitlaatkap een veel betere scheiding van het slib en water in deze zone mogelijk maakt.

Hiertoe kan, onder verwijzing naar figuur 4, een afdekplaat 40 worden geplaatst tegenover het gat 41, binnen de gasverzameltank 34, teneinde de gasstroming te dwingen, geïllustreerd door de gestippelde pijlen, om naar het onderste deel van het afdekniveau te gaan voordat het in staat is om weer omhoog in de gasverzameltank 34 te verplaatsen.

Op deze manier kan de bovenste laag gas onder de uitlaatklep 38 niet worden verplaatst naar de verzameltank 34, aangezien deze door de afdekplaat 40 wordt vastgehouden.

Eén gasverzameltank 34 wordt gewoonlijk gebruikt voor een reeks driefasen-afscheiders. Afhan- kelijk van de grootte van de installatie kan echter een groter aantal gasverzameltanks worden gebruikt, of een gasverzameltank kan in verschillende compartimenten worden gesplitst. Elke laag van lamellen met een gasuitlaatkap kan bijvoorbeeld met een ander compartiment worden verbonden. Elke tank of elk compartiment kan van zijn eigen stijgleiding worden voorzien. De stijgleidingen zijn rechtstreeks verbonden met de gascollectortank. Bij grote installaties kun- nen er verschillende onafhankelijke gascollectortanks zijn. De stijgleidingen zijn op een manier ontworpen om de verhouding tussen biogas en water te op- timaliseren, evenals de bellengrootte in de stijgleiding(en).

Een stijgleiding kan zijn onderkant iets in de gasverzameltank hebben teneinde het juiste stro- mingspatroon van water en biogas in de stijgleiding mogelijk te maken.

De lagen van gasuitlaatkappen kunnen zodanig worden vervaardigd dat zij modulair zijn, d.w.z. gemakkelijk over elkaar te leggen of te verwijderen.

40

De reeks afscheidingsmiddelen volgens de uitvinding maakt aldus een betere scheiding en recir- culatie van het slib in de actieve zone mogelijk. Teneinde te garanderen dat het slib niet bezinkt op de bodem van de reactor, worden de lamellen met een gasuitlaatkap volgens de uitvinding op voordelige wijze gecombineerd met een accordeonvormige bodem van de reactor.

Onder verwijzing naar figuur 5, is het bodemoppervlak 50 van een slibreactor 52 gerangschikt met een harmonisch gevormde vloer of bodem, dat wil zeggen met vouwen die afwisselende toppen 54 en dalen 55 en 56 vormen. De inlaatleidingen voor afvalwater 53 strekken zich horizontaal uit boven de dalen 55 en 56 aan de onderkant van de reactor. De leidingen 53 gaan hier op een zodanige wijze door de reactorwand 52 dat een terugkeerlus 56 zich buiten de reactor 52 bevindt, evenals de spleten van een gemeenschappelijke afvalwateraankomst 57 in de verscheidene Iei- dingen 53.

De inlaatleidingen voor afvalwater kunnen, alhoewel hier zodanig beschreven dat ze zich uitstrek- ken langs en boven de dalen, volgens elk ander geschikt patroon worden geplaatst, bijvoorbeeld in een loodrechte en / of parallelle opstelling met betrekking tot de onderste toppen 54, ze kunnen boven of zelfs binnen de toppen zijn ingebed. Indien de leidingen parallel aan de dalen worden geplaatst, kunnen de leidingen de reactietank 52 volledig kruisen en bevindt de toevoerlus zich buiten de reactorbak.

Indien de toevoerleidingen voor afvalwater loodrecht op de dalen en toppen zijn geplaatst, zoals beschreven voor de reactor 72, geïllustreerd in figuur 7, kunnen de toevoerleidingen 73 enigszins boven de dalen 75 en toppen 74 zijn gelegen.

Bij voorkeur bevindt zich geen vloeistof onder de accordionvloer (afgezien van de vloeistof die in pijpleidingen kan stromen, die onder deze bodem lopen). Het gedeelte onder de bodem kan op geschikte wijze pijpleidingen, circuits of elk ander element waamaar de belangstelling uitgaat opnemen (bv slibafvoerleidingen).

De inlaatleidingen 53 vertonen openingen die over de lengte van de leidingen zijn verspreid en in verschillende radiale richtingen zijn georiënteerd om een volledige menging van afvalwater en slib te creëren.

Wanneer slib valt of zich ophoopt op de bodem van de reactor 52, kan het opnieuw worden ge- suspendeerd of gefluïdiseerd ten gevolge van de stroming en turbulentie die in deze zone wordt gecreëerd door middel van het inkomende afvalwater en verder worden versterkt door de naar beneden komende stroming uit de daalpijp.

De oriëntatie van de openingen in de inlaatleidingen voor water 53 wordt aangepast aan de speci- fieke reactor. Er kunnen bijvoorbeeld openingen worden gepositioneerd om een neerwaartse stroming te creëren voor het opnieuw suspenderen van slib dat zich ophoopt op de bodem van de dalen 55 en 56.

Bij voorkeur zijn openingen gepositioneerd aan de zijkanten van de leidingen om een over het algemeen horizontale stroming te creëren, die enigszins naar boven en / of naar beneden kanworden gericht om een wervelende beweging van water en / of slib te creëren, voor een betere vermenging en fluïdisatie van het slib in de bovenstaande actieve zone. Een dergelijke opstelling van inlaatleidingen voor afvalwater is niet mogelijk met de conisch ge- vormde reactorbodem uit de stand van de techniek. Figuur 5 illustreert een reactorbodem met drie toppen en vier dalen. Deze aantallen kunnen af- hankelijk van de grootte van de installatie variëren. Bij voorkeur strekken de inlaatleidingen zich min of meer over de volle lengte van de dalen uit. De inlaatleidingen kunnen enigszins boven het niveau van de toppen, of op hetzelfde niveau of enigszins lager, worden geplaatst.

De dalen worden uitgerust met middelen om bezonken zware niet-reactieve vaste materialen, zoals zwaar slib of andere anorganische materialen, te verwijderen. Verschillende extractie / ver- wijderingspunten 59 kunnen langs een dal worden aangebracht en met slibuitlaten 58 worden verbonden, ze kunnen op voordelige wijze binnen of onder de accordion-structuur worden ge- plaatst. Deze verwijderingsmiddelen kunnen handmatig of geautomatiseerd zijn en kunnen af- hangen van kwaliteitsmetingen die op slibmonsters worden uitgevoerd. Teneinde de menging in de actieve zone verder te optimaliseren, kan de daalleiding zodanig wor- den gerangschikt teneinde water uit de gascollectortank met een specifieke stroomoriëntatie te recirculeren. Onder verwijzing naar figuur 6, verbindt de daalleiding 60 de gascollectortank met de actieve zone 62, waar de belangrijkste anaerobe afbraak van verontreinigende stoffen plaatsvindt. Aan het laagste uiteinde daarvan wordt de daalleiding 60 in twee leidingen 61a en 61b verdeeld. De leidingen 61a en 61b kunnen worden geconfigureerd teneinde een bepaalde richting aan de stroming van dalend water uit de gascollectortank te verschaffen. In het bijzonder kan een werve- lende stroming aan het water worden verschaft, dat uit de gascollectortank wordt gerecirculeerd. Deze stroming kan in combinatie met de stroming worden aangepast, die door de inlaatleidingen 63 op de bodem 64 van de reactor wordt verschaft, teneinde de menging in de actieve zone 62 te optimaliseren. De hoogte van het uiteinde van daalleidingen 61a en 61b kan ook worden voorzien om de stromen in de actieve zone 62 optimaal te combineren. Deze interne recirculatie vanuit de gascollectortank is een slimme manier om biogas te verwijde- ren en de menging in het laagste gedeelte van de actieve zone te verbeteren. Dit betekent dat een grotere biogasproductie een grotere interne stroming van water en gas door de stijgleidingen zal betekenen, hetgeen resulteert in een grotere stroming door de daalleiding, waarbij eveneens de menging en de productie van biogas wordt verbeterd. Aangezien mengen in de actieve zone de belangrijkste factor is voor de efficiëntie van de anaërobe behandelingsinstallatie, is interne recirculatie een eenvoudige en kosteneffectieve oplossing. De gascollector- en scheidingstank is een sleutelelement voor interne recirculatie, waarbij een evenwicht van druk tussen het inkomende gas / watermengsel van de stijgleiding(en), de uitlaat 40 van gas en de recirculatie van water door de daalleiding gehandhaafd dient te worden. Afhankelijkvan de grootte van de hoog belaste anaerobe toren reactor, kunnen verscheidene gastanks wor- den geïnstalleerd in plaats van één, zoals weergegeven in figuur 2. De gastank kan binnen of buiten de reactorkuip / toren worden geplaatst. Het gezuiverde effluent wordt afgescheiden via de overloopgoten.

Bovendien kan, teneinde de inkomende stromen in de reactor aan te passen, in het bijzonder in de actieve zone, iets van het gereinigde water, indien nodig, ook worden gerecirculeerd. Recircu- latiemiddelen voor het gereinigde effluent water kunnen in de reactor worden geïnstalleerd of kunnen extern opgesteld zijn.

Over het algemeen neemt bij een hoge CZV-belasting de biogasproductie toe, hetgeen resulteert in een toename van de interne recirculatie, het optimaliseren van de turbulentie in het slibbed, het verkrijgen van een enigszins verdunnend effect van de inlaatstromen en als gevolg daarvan een toename van de capaciteit van de massaoverdracht. Een cilindrische toren is weergegeven. Het is echter mogelijk om andere vormen te hebben, zoals bijvoorbeeld een vierkante of rechthoekige reactor. Laboratoriumonderzoek heeft bevestigd dat er twee hoofdfactoren zijn voor een optimaal functio- nerende reactor: - een efficiënte vermenging van het biologische slib en het afvalwater, en - een goede werking van de driefaseafscheiders, die het mogelijk maakt de actieve bio- massa binnenin de anaerobe toren reactor te behouden.

40

Claims (10)

Conclusies

1. Anaerobe afvalwaterzuiveringstoren (21), omvattende een slibreactor (22) met van onder naar boven: - een inlaatzone voor afvalwater (23), - een actieve zone (24), - een eerste reeks (25) van driefasen-afscheiders voor het scheiden van slib, gas en water, omvattende ten minste één laag van aangrenzende gasuitlaatkappen (26) die met een gascollectortank (27), die boven de reactor (22) is gepositioneerd, zijn verbonden, en - een uitlaat voor gezuiverd effluent (31), met het kenmerk, dat de gasuitlaatkappen (26) lamellen met een gasuitlaatkap zijn voor het verbeteren van de scheiding van gas, slib en water.

2. Afvalwaterzuiveringstoren volgens conclusie 1, waarbij de gasuitlaatkappen (26) en de gas- collectortank (27) zijn verbonden door een stijgleiding (32), waarbij een daalleiding (33) is verschaft voor het recycleren van water uit de gascollectortank (27) naar de actieve zone (24).

3. Afvalwaterzuiveringstoren volgens een van de conclusies 1 en 2, waarbij middelen tussen elke gasuitlaatkap (26, 30) en de gascollectortank (27) worden verschaft voor het hand- haven van een gasbuffer in elke genoemde gasuitlaatkap (26) .

4. Afvalwaterzuiveringstoren volgens één van de conclusies 1-3, verder omvattende boven de eerste reeks driefasen-afscheiders: - een nazuiveringszone (28), - een tweede reeks (29) driefasen-afscheiders die ten minste één laag van gas- uitlaatkappen (30) omvatten, die aan één uiteinde met een gascollectortank (27) zijn ver- bonden, die boven de reactor is geplaatst.

5. Afvalwaterzuiveringstoren volgens conclusie 4, waarbij de gasuitlaatkappen (30) van de tweede reeks (29) driefasen-afscheiders lamellen met een gasuitlaatkap zijn en er minder lagen van lamellen met een gasuitlaatkap in de tweede reeks (29) zijn dan in de eerste reeks (25) van driefasen-scheiders.

6. Afvalwaterzuiveringstoren volgens een van de conclusies 4 en 5, waarbij de tweede reeks (29) van driefasen-afscheiders een bovenlaag van lamellen met een gasuitlaatkap (30) heeft, die naar de zijwand van de reactor (22) is afgedicht.

7. Afvalwaterzuiveringstoren volgens één van de conclusies 1-6, waarbij de bodem (34; 50) 40 van de reactor (22; 52) accordeonvormig is.

8. Afvalwaterzuiveringstoren volgens conclusie 7, waarbij de bodem van de reactor (52) is inge- richt met vouwen die alternerende toppen (54) en dalen (55, 56) vormen en geperforeerde afvalwaterdistributie middelen (53) die zich uitstrekken boven en langs de dalen (55, 56) teneinde resuspensie van korrelvormig slib te verbeteren.

9. Afvalwaterzuiveringstoren volgens conclusie 7, waarbij de dalen (55, 56) zijn voorzien van middelen om bezonken vaste materialen uit de reactor (52) te verwijderen.

10. Afvalwaterzuiveringstoren volgens conclusie 2, waarbij het laagste uiteinde van de daallei- ding (60) is gerangschikt om een bepaalde richting aan de stroming van dalend water/slib uit de gascollectortank (27) te verschaffen teneinde de resuspensie van korrelvormig slib te verbeteren.