DK146362B - Fremgangsmaade til fjernelse af forureninger fra spildevand ved biologisk omsaetning og apparat til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i 146362

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning anførte art til fjernelse af forureninger fra spildevand ved biologisk omsætning samt et apparat af den i krav 3's indledning anførte art til udøvelse af fremgangsmåden.

I USA patentskrift nr. 3 375 849 er beskrevet en fremgangsmåde og et apparat til biologisk behandling af spildevand, der omfatter en behandlingstank med en biologisk behandlingszone i den øvre del og en hvilende fældningszone i den nedre del. Den biologiske behandlingszone omfatter en mængde parallelle roterbare aksler, der er anbragt på tværs af den øvre del i tanken. Hver af disse aksler bærer et antal biologiske kontaktorganer, typisk tynde plader. Kontaktorganerne strækker sig ned i spildevandet i tanken i mindre end halvdelen af tankens dybde og tilvejebringer en underliggende fældningszone for løsnede faste stoffer. Overfladen af de biologiske kontaktorganer udsættes alternerende for atmosfæren og spildevandet med passende intervaller for at fremme væksten af aerobe biologiske belægninger.

Ued en sådan fremgangsmåde er det ganske vist muligt i modsætning til ved tidligere beskrevet teknik at undgå anvendelsen af en efter behandlingstanken følgende efterklarings-tank og samtidigt opretholde en god rensningseffekt; men man opnår dog ikke altid en tilfredsstillende rensnings-effekt, fordi det spildevand, der strømmer ind i behandlingstanken, i visse tilfælde kan strømme under tankens overflade uden at komme i kontakt med de roterbare kontaktorganer i behandlingstankens øvre del. Det er således muligt, for spildevandet at strømme direkte til udgangsåbningen og derved slet ikke nå ind i den fældningszone, der udgør tankens nederste del. Dette kan medføre at ikke hele den spildevandsmængde, der føres i tanken, udsættes for rensningsprocessen, hvorfor der ikke altid opnås en optimal rensning af spildevandet.

Formålet med den foreliggende opfindelse er således gennem videreudvikling af den ovenfor beskrevne fremgangsmåde og apparat at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat ved hjælp af hvilke, man kan opnå en forbedret rensningseffekt.

2 146362

Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte, og apparatet ifølge opfindelsen, der er ejendommeligt ved det i krav 3's kendetegnende del anførte.

Den primære fordel ved den ifølge opfindelsen anvendte behandlingstank er, at 100¾ af det tilførte spildevand udsættes for den aerobe biologiske virkning i den biologiske behandlingszone. Yderligere bliver i praksis alt, sædvanligvis 100%, af det biologisk behandlede spildevand tvunget igennem den underliggende fældningszone, der på grund af dens fysiske adskillelse fra de roterende kontaktorganer er rolig og i stand til en høj fjernelse af suspenderede faste stoffer. Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen medfører en ensartet fjernelse af carbonholdige forureninger fra spildevandet med et minimum af overløb af suspenderede faste stoffer, hvorved man eliminerer behovet for påfølgende apparater til fjernelse af faste stoffer.

Opfindelsen illustreres nærmere ved de på vedlagte tegninger viste udførelsesformer, hvor fig. 1 skematisk viser et lodret snit gennem et apparat ifølge opfindelsen langs linien I-I på fig. 2, fig. 2 skematisk viser et apparat ifølge opfindelsen set ovenfra, fig. 3 og 4 skematisk viser lodrette snit gennem alternative udførelsesformer for apparater ifølge opfindelsen, og fig. 5 skematisk viser et snit langs linien 5-5 på fig. 3 set nedefra.

På fig. 1 og 2 ses en tank 10 med et spildevandsindløb 11 og et udløb 12 for behandlet spildevand. Tanken 10 kan enten være en primær fældningstank, en sekundær fældningstank eller en fuldstændig klaringsenhed i et eksisterende eller nyt spildevandsbehandlingsanlæg. Spildevandet, der ledes til 3 146362 tanken 10, kan enten være ubehandlet eller delvis behandlet, dvs. forfældet husholdnings- eller industrielt spildevand, der indeholder biokemisk-oxiderbare forureninger.

Den øvre del af tanken 10 indeholder en biologisk behandlingszone omfattende et antal parallelle biologiske kontaktorgan-samlinger 13, der er vist som tynde plader, der omfatter et antal roterbart anbragte aksler 14. Hver aksel 14 bærer et antal koncentrisk fast anbragte plader 15, der tilvejebringer et overfladeareal, hvorpå der kan gro biologiske belægninger. Akslerne 14 er fortrinsvis anbragt oven over det sædvanlige niveau for spildevandet i tanken for at forenkle den mekaniske konstruktion, selv om neddykningen af pladerne 15 kan variere fra ca. 1/3 til 2/3 af deres diameter.

Selv om de roterbare biologiske kontaktorganer ifølge opfindelsen kan have forskellige former, såsom tromler, cylindre, børster eller tynde, tæt anbragte plader, foretrækkes det at anvende kontaktorganer med en diskontinuerlig bikage-struktur, som beskrevet i dansk patentskrift nr. 143 841.

Tynde plader er også fordelagtige biologiske kontaktorganer, eftersom de muliggør en høj koncentration af overfladeareal pr. volumenenhed i den biologiske behandlingszone og kan anvendes til at fremkalde en pumpevirkning på spildevandet.

Egnede biologiske kontaktorganer kan være konstrueret af mange tilgængelige materialer, selv om man foretrækker plastmaterialer og letmetaller.

Ikke viste drivorganer anvendes til at rotere akslerne 14 for at fremkalde en forud fastlagt periferihastighed for pladerne 15. Drivorganerne er med fordel i stand til at påføre akslerne 14 rotationskræfter, der er varierbare i størrelse og retning. Dette muliggør en tilpasning til varierende mængder af strømmende spildevand igennem tanken 10 og muliggør en mekanisk fjernelse af overdreven slamvækst fra overfladen af pladerne 15, hvis dette ønskes. Fortrinsvis er den retningsgivende komposant af periferihastigheden for pladerne i deres nedre del i samme retning som spildevandsstrømmen gennem den biologiske behandlingszone.

4 146362

Tanken 10 er opdelt i to vertikalt tilstødende behandlings-zoner, der er fysisk adskilt af en skillevæg i form af en horisontal ledeplade 16. Den øvre del af tankenheden 10, der omfatter de roterende pladeaggregater 13, er indrettet til at udføre den biologiske funktion. Den nedre del af tanken 10 mellem ledepl-aden 16 og tankens bund er en underliggende fældningszone, der generelt er betegnet 17, til bundfældning af overskud af slam fra strømmen af spildevand under behandling. Typisk er der anbragt et slamopsamlingsorgan 18 ved tankens bund for at fjerne det bundfældede slam til et opsamlingsorgan 19, hvorfra det fjernes til påfølgende udlægning eller bortskaffelse. Slamopsamlingsorganet 18 kan vælges blandt de gængse typer.

Ved en særlig udførelsesform for opfindelsen strækker den horisontale ledeplade 16, der danner et falsk gulv i den biologiske behandlingszone, sig over hele tankens bredde og langs i det væsentlige hele, typisk 85-95%, af tankens længde. Et tilstrækkeligt mellemrum er tilvejebragt mellem enden af ledepladen 16 og den fjerneste væg af tanken 10 for at muliggøre, at det biologisk behandlede spildevand skifter retning og strømmer gennem den underliggende fældningszone i modstrøm med strømretningen gennem den biologiske behandlingszone. Spildevandets hastighed nedad, når det strømmer fra den øvre til den nedre zone, skal være ca. 0,9-5 m/minut.

Afstanden mellem den nedre kant af pladerne 15 og den horisontale ledeplade 16 er typisk mellem ca. 5 cm og ca. 0,9 - 1,2 m, afhængigt af sammensætningen af det spildevand, der tilledes gennem indløbet 11. Når der tilføres forfældet spildevand, der er i det væsentlige fri for slam og faste forureninger, kan ledepladen 16 være anbragt meget tæt, sædvanligvis ca. 5-15 cm fra underkanten af pladerne, eftersom akkumuleringen af faste stoffer på oversiden af ledepladen vil være minimal. Ved yderligere at rotere pladerne således, at deres nedre del har en hastighedskomposant i samme retning som spildevandsstrømmen som vist ved pilene på fig. 1, tvinges akkumulerede faste stoffer over kanten af ledepladen 5 146362 16 og ned i den underliggende behandlingszone, hvor de opsamles og fjernes gennem opsamlingsorganet 19. Når der tilføres ubehandlet spildevand til den biologiske behandlingszone, må der tilvejebringes et større mellemrum mellem underkanten af pladerne 15 og ledepladen 16 for at forebygge, at udfældede faste stoffer i væsentlig grad øver indflydelse på strømningen gennem den biologiske behandlingszone. Når der tilføres ubehandlet spildevand til den biologiske behandlingszone, anbringes der med fordel et faststoffjernelsesorgan i lighed med organet vist i fældningszonen i tanken 10 og betegnet med tallet 18. Når der ønskes et sådant organ i den biologiske behandlingszone, skal afstanden mellem pladerne 15 og ledepladen 16 mindst være ca. 1 meter.

Ifølge opfindelsen kan den horisontale ledeplade 16 med fordel være forsynet med regelmæssige eller tilfældigt fordelte perforeringer 27, som vist på fig. 5. Sådanne perforeringer tillader at bundfældelige faste stoffer, typisk sand, i det indgående spildevand passerer fra den biologiske behandlingszone til bundfældningszonen, uden at der akkumuleres væsentlige mængder på oversiden af pladen 16. Perforeringer 27 fjerner behovet for et faststof fjernelsesorgan under pladerne 15 og muliggør, at ledepladen 16 er anbragt i en afstand på ca. 5-15 cm fra pladerne, når der behandles faststofholdigt spildevand. Ued denne udførelsesform er perforeringerne 27 ca. 2,5-30 cm i diameter, fortrinsvis ca. 7,5-15 cm, og omfatter et totalt tværsnit på ca. 2-5/0 af tværsnittet af strømningsarealet for spildevandet gennem den biologiske behandlingszone, dvs. produktet af tankens bredde og neddykningsdybden for pladerne 15.

På fig. 3 og 4 er vist udførelsesformer for apparater ifølge opfindelsen. Beholderne 20 og 20a er typiske eksisterende primære eller sekundære fældningstanke i et spildevandsbehand-lingsanlæg, der omfatter et overløbsorgan 21 og et udløbsrør 22 til fjernelse af behandlet spildevand.

6 146362

Sotn vist på fig. 3 og 4 er der anbragt en vertikal skærm-plade 24 op mod overløbsorganet 21 for at tilvejebringe en vertikal adskillelse mellem den biologiske behandlingszone og fældningszonerne i tankene 20 og 20a. Den horisontale ledeplade 25 adskiller horisontalt den øvre biologiske behandlingszone fra den underliggende fældningszone og strækker sig iden fulde bredde af tankene 20 og 20a på langs i ca.

85 - ca. 95% af afstanden fra den vertikale skærmplade 24 til den modstående side. Et slamfjernelsesorgan 18 og et opsamlingsorgan 19 er anbragt i fældningszonerne i tankene 20 og 20a til opsamling og fjernelse af fældede faste stoffer.

I behandlingstanken 20 er spildevandsindløbs- og -udløbsorganer 23, 22 anbragt på samme side af tanken, hvilket resulterer i en spildevandsstrøm i modstrøm i den biologiske behandlingszone og den underliggende fældningszone som vist ved pilene på fig. 3. Tanken 20 fungerer på samme måde som tanken 10 på fig. 1 og 2 og repræsenterer en tilpasning af opfindelsens principper for at forsyne en eksisterende fældningstank med en biologisk behandlingsfunktion .

På lignende måde kan tanken 20a på fig. 4 være en eksisterende fældningstank, der er modificeret i henhold til opfindelsens principper for at forøge effektiviteten af forureningsfjernelsen væsentligt. I tanken 20a er spildevandsudløbet 23 anbragt på den modsatte side af tanken i forhold til udløbsorganet 21. Den horisontale ledeplade 25 er anbragt med en tilstrækkelig afstand, typisk ca. 30 cm - 1 m fra bunden af pladerne 15 for at muliggøre en tilbagestrømning af spildevand som vist ved pilene på fig. 4. Pladerne 15 i tanken 20a roterer således, at de har en hastigheds-komposant i deres nedre del i samme retning som spildevandsstrømmen gennem pladeaggregaterne 13. En indløbsskærmplade 26 er anbragt for at dirigere det indkomne spildevand gennem pladeaggregaterne 13. Som i tankene 10 og 20 er spildevandsstrømmen under pladerne 15 i modstrøm med spildevandsstrømmen i den underliggende fældningszone.

7 146362

Det foretrækkes at begrænse neddykningsdybden for pladerne 15 til mindre end halvdelen af dybden af behandlingstankene 10, 20 og 20a. Til praktiske formål er diameteren af pladerne 15 ca. 1,8 - 5 m og neddykningsdybden mindre end halvdelen af diameteren.

For at forøge væksten af biologiske belægninger på pladeaggregaterne 13 ved alternerende at neddykke dem i spildevandet og udsætte dem for atmosfæren roteres pladeaggregaterne 13 med en passende forud fastlagt hastighed. Fra et praktisk synspunkt bør periferihastigheden for pladerne ikke overskride ca. 1 m/sek. og må være tilstrækkelig høj til at undgå en overdreven neddykning af de biologiske belægninger.

For at forsyne mikroorganismerne i slammet med tilstrækkeligt oxygen til at tilfredsstille deres metaboliske processer bør neddykningstiden for belægningen typisk ikke være over 10 sekunder. Når spildevandet bliver progressivt klaret, kan neddykningstiden for belægningen gradvis forøges til ca. 30 sekunder. For mindre plader kan periferihastigheden reduceres væsentligt uden at undgå overdreven neddyknings-tider, mens de større plader i reglen kræver, at rotationshastigheden forøges væsentligt for at undgå for lang neddykningstid. Derfor skal periferihastigheden for pladerne 15 ved normal drift være mellem ca. 15 cm og 1 m pr. sekund, fortrinsvis ca. 22 - 46 cm pr. sekund.

Pladerne 15 bør anbringes så tæt som praktisk muligt på akselen 14 for at tilvejebringe den maksimale koncentration af pladeoverfladeareal pr. volumenenhed i pladeaggregatet. Imidlertid må der sikres en tilstrækkelig kontakttid mellem spildevandet og det mellem ca. 1,5 og 7 mm tykke lag, der udvikles på oladeoverfladerne. Under hensyn hertil bør pladerne 5 være adskilt med mindst ca. 13 mm ved deres centre. En pladeafstand på ca. 18 - 38 mm ved centrene har vist sig egnet ved behandling af normalt husholdnings-spildevand. Ved driften skal man tage hensyn til, at spilde-vandsbehandlingsanlæg er underlagt daglige variationer i den tilførte mængde. I de tidligere morgentimer fra ca. kl.

2 til 6 udgør spildevandstrømmen til anlægget sædvanligvis 8 146362 en lille del af tilførselen i dagtimerne. For at tilpasse det biologiske behandlingsanlæg til disse variationer i spildevandsstrømmen kan man tilvejebringe et automatisk kontrolsystem for at kontrollere periferihastigheden af pladerne, så der tages hensyn til forandringer i strømningshastigheden uden overdreven recirkulering.

Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen giver en relativt billig og praktisk mulighed for en væsentlig forøgelse af virkningen af spildevandsbehandlingsanlæg. Opfindelsen kan anvendes i forbindelse med primære sedimentationstanke, der kun fjerner de bundfældelige, faste stoffer fra det ubehandlede spildevand. En stor del af det BOD, der vil forblive tilbage, kan fjernes ved relativt små omkostninger. Behandlingsanlæg, der for tiden fjerner ca. 30-60¾ af BOD i spildevand, kan økonomisk forbedres til at fjerne ca. 80-99¾ af BOD forureningerne ved at indføre principperne i opfindelsen i anlægget.

Fjernelsen af carbonholdige forureninger er en funktion af 2 belastningsmængden, det vil sige liter/dag/m af arealet af kontaktorganerne, samt af.spildevandets sammensætning. Det spildevand, der fjernes fra fældningszonen, er biologisk behandlet til fjernelse af op til ca. 95¾ af det carbonholdige materiale målt som BOD (biological oxygen demand), afhængigt af den til rådighed stående overflade af kontaktorganerne pr. volumen spildevand, og er i det væsentlige fri for suspenderede faste stoffer og er egnet til en direkte udledning i en vandholdig recipient, f.eks. søer, floder og vandløb. For eksempel kan man opnå en 90¾ BOD-fjernelse ved en belastning på 82-204 liter/dag/m kontaktorganoverflade for normalt spildevand og 80¾ BOD-fjernelse med en belastning på ca. 164-408 liter/dag/m . Når der tilvejebringes en oxygen-beriget atmosfære over den biologiske behandlingszone, dvs. ca. 40-70¾ oxygen, kan man opnå en 90¾ BOD-fjernelse ved en belastning på 164-408 liter/dag/m .

Udover at man i betragtelig grad kan forbedre eksisterende spildevandsbehandlingsanlæg, kan fremgangsmåden og apparatet

Claims (3)

146362 ifølge opfindelsen danne basis for udformning af nye anlæg. Et spildevandsbehandlingsanlæg med en enkelt tank, der er i stand til at fjerne over 90?ό af BOD fra spildevand, kan opføres for en brøkdel af omkostningerne ved et konventionelt aktiveret slamanlæg eller sandfilteranlæg, der fremkalder samme rensningsgrad. Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen er ikke begrænset til ovenstående illustrative angivelser. Således skal for eksempel udtrykket "horisontal ledeplade" opfattes som omfattende enhver horisontalt anbragt plade, der opdeler spildevandsstrømmen gennem en biologisk behandlingszone og en underliggende fældningszone. Videre kan principperne i opfindelsen også tilpasses til en rund tank med en øvre behandlingszone og en underliggende fældningszone, der er adskilt af en horisontal plade. Patentkrav :

1. Fremgangsmåde til fjernelse af forureninger fra spildevand ved biologisk omsætning, hvorved spildevandet ledes ind i en behandlingstank, som er udstyret med en biologisk behandlingszone i tankens øvre del og nedenunder denne adskilt derfra med en væganordning en fældningszone, og hvorved den biologiske behandlingszone er forsynet med roter-bare biologiske kontaktorganer anbragt på tværs af tanken og vinkelret på strømningsretningen for spildevandet, og som forskydes ved rotation med en sådan periferihastighed, at biologiske belægninger kan vokse på kontaktorganernes overflade, idet dog samtidig spildevandet forskydes i modsat retning i henholdsvis den biologiske behandlingszone og i den derunder liggende fældningszone, kendetegnet ved, at der horisontalt mellem fældningszonen og den biologiske behandlingszone er anbragt en som ledeplade udformet skillevæg, der strækker sig over hele tankbredden, at hele den til tanken tilførte spildevandsmængde først ledes i det væsentlige gennem hele behandlingszonen, hvorpå i det 146362 ίο væsentlige hele den spildevandsmængde, der befinder sig i den ene ende af tanken, fra den biologiske behandlingszone ledes rundt om den horisontale skillevæg til den underliggende fældningszone, og at i det væsentlige hele spildevands-mængden ledes gennem fældningszonen, før den udledes fra den modsatte ende af tanken.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at spildevandet indføres i den biologiske behandlingszone og fjernes fra fældningszonen i samme ende af behandlingstanken .

3. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 eller 2, omfattende en tankkonstruktion med forud fastlagte længde- og breddedimensioner, en i tankens øvre del beliggende biologisk behandlingszone, en i tankens nedre del beliggende fældningszone, som ligger under og har tilnærmelsesvis samme udstrækning som den biologiske behandlingszone, et ledeorgan placeret mellem den biologiske behandlingszone og fældningszonen, indløb for indføring af spildevand i tankkonstruktionen, udløb for at fjerne spildevand fra tankkonstruktionen og skrabe- og transportorganer for at fjerne bundfældet materiale fra fældningszonen, samt roter-bare biologiske kontaktorganer i den biologiske behandlingszone, hvilke kontaktorganer er monteret med deres aksler beliggende på tværs af tanken og på tværs af spildevandets strømningsretning, kendetegnet ved, at lede-organet omfatter en horisontal ledeplade (16,25) umiddelbart under kontaktorganerne, og som strækker sig over hele bredden af tanken (10,20) og i længden strækker sig fra indløbet (11,23) til i det mindste under det sidst anbragte nedstrømskontaktorgan, hvilken ledeplade (16,25) deler tanken i en øvre biologisk behandlingszone og en nedre fældningszone (17), hvilke zoner har forbindelse med hinanden ved den biologiske behandlingszones nedstrømsende, idet ledeorganet leder spildevandsstrømmen fra indløbet (11,23), gennem den biologiske behandlingszone, ind i fældningszonen, gennem fældningszonen og frem til udløbet (12,22).