SE508478C2 - Sätt att förbättra reningen av avloppsvatten i biologiska luftade dammar - Google Patents

Description

l0 508 478 2 föroreningarna är ofta ofullständig, och särskilt gäller detta många toxiska och svårnedbrytbara föreningar, som är av stor betydelse ur utsläppssynpunkt. Vidare har den mik- robiella biomassa, som bildas i en luftad damm, vanligen en mycket dålig separerbarhet. I de flesta fall följs behandlingen i en luftad damm av ett separationssteg, van- ligen i en sedimenteringsbassång, varigenom den bildade biomassan skall avskiljas från avloppsvattnet och tas ut som ett överskottsslam. Om denna separation inte fungerar, leder det till stora utsläpp av suspenderat material i form av biomassa, vilken innehåller såväl höga halter organisk substans som betydande mängder närsalter. Detta âr ett mycket vanligt problem i samband med avloppsvattenrening i att den är mycket enkel att driva och att behovet av tillsyn och luftade dammar. Fördelen med den luftade dammen år, styrning är minimalt.

För att erhålla en mer långtgående nedbrytning av de organiska föroreningarna används ofta biologiska renings- processer, i vilka de aktiva mikroorganismerna kvarhålls i processen för upprätthållande av en hög halt aktiv bio- massa. Det finns två huvudprinciper för hur kvarhållningen går till. Endera får biomassan växa i suspenderad form i processen, varefter den separeras från vattnet i ett sepa- rationssteg efter reaktorn och återföres till denna (t.ex. aktivslamprocessen) eller också kvarhålls biomassan genom att mikroorganismerna får växa som en biofilm på någon form av bärarmaterial, som placerats i processen (bíofilmsprocesser). Både i aktivslamprocesser, och i bio- filmsprocesser erhålls vanligen betydligt bättre reningsre- sultat än i luftade dammar. Den allra mest långtgående nedbrytningen erhålls i lågbelastade aktivslamprocesser och ett vanligt sätt att förbättra reningseffekten i befintliga luftade dammar är att bygga om dessa till aktivslamproces- ser. Detta kräver ofta omfattande ombyggnad av dammen och byggande av en ny eftersedimentering, vilket innebär stora 3 sos'47s investeringskostnader. Processen har också nackdelen att kräva betydligt mer tillsyn och styrning än den luftade dammen. För varma avloppsvatten, såsom många skogsindust- riella avloppsvatten, krävs också att inkommande vatten till processen kyls ned till en temperatur under 40°C för att undvika driftsstörningar. För många industriella avloppsvatten krävs också att extra nârsalter tillsättes vattnet före behandling i en aktivslamprocess. Ett vanligt problem i lågbelastade aktivslamprocesser är vidare, att slamseparationsproblem i form av s.k. slamsvällning upp- står, vilket kan ge reducerade reningsresultat och svårig- heter med avvattningen av det överskottsslam som tas ut ur processen. Ombyggnaden resulterar också i en betydande ökning av den mängd överskottsslam, som måste tas om hand.

Biofilmsprocesser drivs vanligen som mer högbelastade processer, som inte når riktigt lika långt i reningsgrad som en lågbelastad aktivslamprocess. Ofta utnyttjas bio- filmsprocesser som förbehandling före en efterföljande aktivslamprocess, men biofilmsprocesser drivs också son enda biologiska rening, ibland i kombination med en etter- följande kemisk fâllning. En biofilmsprocess är betydligt enklare att driva än en aktivslamprocess och behovet av tillsyn är litet. Liksom för aktivslamprocessen krävs dock en kylning av varma avloppsvatten före behandling och en tillsats av extra nârsalter vid behandling av många indust- riella avloppsvatten, vilket vanligen inte krävs för behandling i luftade dammar. Det har tidigare visats, att reningsresultaten i luftade dammar kan förbättras genom att göra om dammarna till en biofilmsprocess genom att införa ett bärarmaterial direkt i den luftade dammen (SE-A-9501744-8). Det har också föreslagits att i icke luf- tade dammar införa en anordning innehållande bärarmaterial, genom vilken vattnet cirkuleras (JP-A-1-51193). Jämfört med att bygga om en luftad damm till aktivslamprocess har dessa lösningar fördelen av att den enkla driften och det låga sos 478 , tillsynsbehovet bibehálles samt att risken för slamsvällning undvikes. Nackdelen är dock att det finns risk för igenväxningar av bärarmaterialet och för att bio- slam, som lossnar från bärarmaterialet, bildar slamavsâtt- ningar på dammens botten.

En ny typ av biofilmsprocess som kommit till stor tillämpning under senare år är den s.k. biofilmsprocessen med suspenderat bärarmaterial (EP-A-0575 314, WO-A- 95/25072). I denna process används bärarmaterial i form av fyllkroppar av plast, vilka hålls suspenderade och i rörelse i processen genom att luft blåses in vid botten av reaktortanken. För rening av industriella avloppsvatten har processen framförallt kommit att tillämpas som en högbe- lastad förbehandling före en efterföljande behandling i aktivslamprocess eller som enda biologisk rening vid en nå- got lägre belastning och i kombination med kemisk fällning.

Det enligt föreliggande uppfinning föreslagna sättet att förbättra reningen av avloppsvatten i biologiska luf- tade dammar har erhållit de kännetecken, som framgår av patentkravet 1 och har befunnits ge stora fördelar jämför: med det konventionella sättet att förbättra reningen. Det har visat sig, att genom kombinationen av de två proces- serna - behandlingen i den luftade dammen och biofilmspro- cessen -uppnås ett väsentligt bättre resultat än summan av de effekter som erhålles genom processerna var för sig.

Vidare omfattar uppfinningen ytterligare sätt att komplet- tera den nämnda processkombinationen för att minska utsläp- pen av suspenderat material, kväve och fosfor.

Genom uppfinningen erhålles en lika god nedbrytning av de organiska föroreningarna i avloppsvattnet som genom en ombyggnad till aktivslamprocess men med stora drifts- mässiga fördelar. Processen kräver inga ombyggnader av dam- men utan endast upprättande av en mycket kompakt process efter denna. Vidare krävs mycket liten tillsyn, styrning och instrumentering. Det krävs ingen kylning av inkommande soš 47s avloppsvatten, och slamproduktionen blir väsentligt lägre än i en aktivslamprocess. Jämfört med tidigare föreslagna lösningar avseende applikation av bârarmaterial direkt i den luftade dammen ger uppfinningen en mer kontrollerbar process och elimineras risken för igensåttning av bârarma- terialet eller upplagringar av slam i dammen. Uppfinningen ger också en väsentligt lägre slamproduktion än en instal- lation av bârarmaterial i dammen. Vid en jämförelse i pilotskala mellan uppfinningen och andra alternativ till förbättring av reningsresultaten i luftad damm erhölls med uppfinningen en slamproduktion pá 0,04 kg slam/kg reducerad COD, medan en installation av bârarmaterial direkt i dammen gav en slamproduktion på 0,10 kg slam/kg reducerad COD och ombyggnad till aktivslamprocess gav en slamproduktion pà 0.14 kg slam/kg reducerad COD.

En jämförelse mellan kombinationen enligt uppfin- ningen och behandling av avloppsvattnet i luftad damm eller biofilmsprocess var för sig visade också, att kombinationen enligt uppfinningen ger ett väsentligt bättre resultat än summan av effekterna av de två processerna var och en för sig. Som framgår av TABELL 1 nedan, förbättras reduktionen av närsalterna kväve och fosfor samt den akuta toxiciteten dramatiskt samtidigt som slamproduktionen och utsläppen av suspenderat material minskas kraftigt vid behandling i processkombinationen enligt uppfinningen jämfört med de tvà processerna var och en för sig. sus 478 6 TABELL 1. Jämförelse mellan reningsresultat i luftad damm, biofilmsprocess och kombinationen av luftad damm och biofilmsprocess enligt uppfinningen Luftnd dun 810211: Luttnd dlnnobiot.

Uppehällstid (h) 70 2 70 + 2 COD-reduktion (i) 30 35 70 Slamproduktion (kg/kg red 0,29 0,32 0,04 COD) Reduktion av akut toxicitet 30 42 100 (t) Reduktion av fosfor (I) 10 ökar 70 Reduktion av kväve (i) ökar ökar 60 Utsläpp av suspenderat mate- 90 50 25 rial (mg/1) En jämförelse med andra typer av biofilmsprocesser med stationära bärarmaterial har visat att dessa är betyd- ligt mindre lämpade att utnyttjas för den aktuella applika- tionen. Således har behandlingen av utgående vatten från luftad damm i biofilmsprocess visat sig ge en mycket kraf- tig biofilmstillväxt med igensättning och försämrad kontakt mellan avloppsvatten och biomassa som följd i biofilm- sprocesser med stationärt bärarmaterial, så att de önskade effekterna ej kunnat uppnås med dessa. I processen med sus- penderat bärarmaterial gör materialets rörelse i vattnet, att igenväxningar undvikes och kontakten mellan avlopps- vattnet och biofilmen hela tiden blir god.

För vissa avloppsvatten har den extremt låga slampro- duktionen som erhålls med en processkombination enligt upp- finningen visat sig ge problem att uppnå höga avskiljnings- grader av närsalter i processen. Detta gäller framförallt avloppsvatten, som innehåller betydande mängder närsalter i förhållande till det organiska materialet i avloppsvattnet.

Närsalter kan avskiljas från avloppsvattnet främst genom att de tas upp av mikroorganismerna och byggs in i den bio- l0 massa som bildas genom mikroorganismernas tillväxt. Genom att denna biomassa avskiljs från avloppsvattnet efter den biologiska reningsprocessen, avskiljs också de i biomassan ingående närsalterna. Om tillväxten av biomassa i proces- sen, slamproduktionen, är mycket låg, kan det emellertid hända att upptaget av närsalter blir så lågt, att närsalts- utläppet från processen blir högre än önskat. Om sä är fal- let, har det visat sig gynnsamt att leda en delström av obehandlat avloppsvatten förbi den luftade dammen direkt in i biofilmsprocessen. Detta har visat sig ge en ökad slamproduktion i biofilmsprocessen, så att en större del av närsalterna i avloppsvattnet tas upp och binds i slammet.

Uppfinningen avser även detta sätt att förbättra när- saltsavskiljningen.

Effekten pà närsaltsavskiljningen genom att obehand- lat avloppsvatten ledes förbi den luftade dammen direkt in i biofilmsprocessen, demonstrerades tydligt i pilotförsök, där en kombination av luftad damm och biofilmsprocess en- ligt uppfinningen före det att en delström obehandlat av- loppsvatten leddes förbi den luftade dammen gav en avskilj- ning av kväve och fosfor pà 10 respektive 25%, medan av- skiljningen efter det att 20% av avloppsvattnet leddes förbi dammen direkt till biofilmsprocessen ökade till 55 respektive 67%.

För många avloppsvatten blir dock närsaltsavskilj- ningen god även om obehandlat avloppsvatten inte ledes förbi till biofilmsprocessen. I många fall eftersträvas inte heller någon närsaltsavskiljning, och i dessa fall är det relativt vanligt, att man inte har något separations- steg efter den luftade dammen utan släpper det behandlade avloppsvattnet med däri förekommande bioslam direkt till recipienten. För dessa fall kan uppfinningen ge väsentlig minskning av utsläppen av organiskt material och suspen- derade ämnen genom att dessa bryts ned i biofilmsprocessen före utsläpp till recipienten. ses 478 8 För att ytterligare förbättra reningen har det visat sig möjligt att efter biofilmsprocessen placera en luftad tank, till vilken bioslam förs i retur från ett efterföl- jande separationssteg. Denna efterbehandling drivs således enligt aktivslamprincipen men med en mycket kortare behand- lingstid än vad som skulle krävas i en aktivslamprocess utan föregående luftad damm och biofilmsprocess. Funktionen hos det efterföljande aktivslamsystemet är att ytterligare förbättra avskiljningen av suspenderat material från av- loppsvattnet. Således har det visat sig möjligt att på detta sätt minska den utgående halten suspenderat material från ca 25 mg/l till ca 10 mg/l. Denna sänkning av utgående suspenderat material förbättrar också avskiljningen av när- salter från avloppsvattnet och vidare kan en viss förbätt- ring av nedbrytningen av löst organiskt material uppnås genom införande av den aktuella efterbehandlingen.

Av samma anledning som ovan beskrivits för bio- filmsprocessen kan det i vissa fall vara en fördel att leda en delström obehandlat avloppsvatten förbi den luftade dam- men och biofilmsprocessen direkt in i aktivslamsystemet.

Detta leder till en ökad slamproduktion i aktivslamsteget och därmed ett ökat upptag av närsalter. För att öka när- saltsavskiljningen kan således obehandlat avloppsvatten ledas förbi den luftade dammen till biofilmsprocessen eller till aktivslamprocessen eller till båda processerna.

För närmare förklaring av uppfinningen ges utförings- exempel i det följande med hänvisning till bifogade rit- ningar, av vilka FIG 1 visar ett utförande av uppfinningen med efter- sedimenteringssteg, FIG 2 visar samma processkombination som FIG 1 men utan eftersedimenteringssteg.

FIG 3 visar samma processkombination som FIG 1 men med förbiledning av en delström av obehandlat avloppsvatten, 9 soà 478 FIG 4 visar en processkombination med aktivslampro- cess, FIG 5 visar samma processkombination som FIG 4 men med förbiledning av en delström av obehandlat avloppsvatten, och FIG 6 visar samma processkombination som FIG 4 men med förbiledning av tvä delströmmar av obehandlat avloppsvatten.

I anläggningen enligt FIG 1 ledes det obehandlade avloppsvattnet till en försedimenteringsanordning 1 och från denna till en biologisk luftad damm 2. Därifrån ledes avloppsvattnet till en tank 3 med bärarmaterial för till- växt av biofilm, vilket hàlles helt eller delvis suspende- rat och i rörelse genom luftinblàsning i tanken, för att däri undergà en biofilmprocess. Frän tanken 3 avledes det behandlade avloppsvatnet via en eftersedimenteringsanord- ning 3.

Anläggningen i FIG 2 saknar sedimenteringsanordningen 3 men är i övrigt i överensstämmelse med anläggningen i FIG 1. Även FIG 3 visar en anläggning i överensstämmelse med den i FIG 1, men i detta fall ledes en delström 5 av avloppsvatten från försedimenteringsanordningen 1 förbi den luftade dammen 2 direkt till tanken 3 för att undergà bio- filmprocessen.

Anläggningen i FIG 4 är också i överensstämmelse med den i FIG l men är kompletterad med en luftad reaktor 6 för aktivslamprocess mellan tanken 3 och eftersedimenterings- anordningen 4, varvid slam frän den sistnämnda àterföres till reaktorn 6.

Enligt FIG 5 ledes i en anläggning av utförandet i FIG 4 en delström 8 av avloppsvatten frän försedimente- ringsanordningen 1 direkt till reaktorn 6 för aktivslampro- cessen under förbigàende av den luftade dammen 2 och tanken 3 för biofilmprocessen, medan anläggningen enligt FIG 6 är 508 478 10 en kombination av anläggningarna i FIG 3 och 5, i det att avloppsvattnet från försedimenteringsanordningen 1 ledes direkt dels till tanken 3 och dels till reaktorn 6 med för- bigàende av den luftade dammen 2.

Claims (10)

W U 20 25 30 35 11 509 478 PATENTKRAV

1. Sätt att förbättra reningen av avloppsvatten i bi- ologiska luftade dammar, kännetecknat av att avloppsvattnet efter behandling i den luftade dammen (2) ledes till en (3), i vilken aktiva mikroorganismer växer på ett bärarmaterial, som hâlles helt eller delvis i sus- pension och rörelse genom luftinblåsning i processen.

2. Sätt enligt patentkravet 1, kännetecknat av att avloppsvattnets uppehàllstid i biofilmsprocessen (3) är mellan 0,3 och 10 h, särskilt mellan 0,5 och 5 h, företrä- desvis mellan 1 och 4 h. biofilmsprocess

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att en delström (5) av biologiskt obehandlat avlopps- vatten ledes förbi den luftade dammen (2) direkt in i bio- filmsprocessen (3).

4. Sätt enligt patentkravet 3, den delström (5) kânnetecknat av att av biologiskt obehandlat avloppsvatten, som ledes förbi den luftade dammen (2) direkt in i biofilm- (3), utgör mellan 5 och 70%, företrädesvis mellan 20 och 40%, sprocessen särskilt mellan 10 och 50%, av det totala avloppsvattenflödet till biofilmsprocessen.

5. Sätt enligt något av patentkraven 1-4, känneteck- till- föres en luftad reaktor (6) med ett därpå följande separa- (4),

6. Sätt enligt patentkravet 5, kännetecknat av att nat av att avloppsvattnet från biofilmsprocessen (3) tionssteg fràn vilket slam àterföres till reaktorn. avloppsvattnets uppehállstid i den luftade reaktorn (6) är mellan 0.5 och 10 h, desvis mellan 1 och 5 h. särskilt mellan 0,7 och 7 h, företrä-

7. Sätt enligt patentkravet 5 eller 6, kännetacknat av att en delström (8) av biologiskt obehandlat avlopps- vatten ledes förbi den luftade dammen (2) och biofilmspro- cessen (3) direkt in i den luftade reaktorn (6).

8. Sätt enligt patentkravet 7, kännetecknat av att den delström (8) av biologiskt obehandlat avloppsvatten, 15 508 478 12 som ledes förbi den luftade dammen (2) och biofilmsproces- sen (3) direkt in i den luftade reaktorn (6) utgör mellan 5 och 70%, särskilt mellan 10 och 50%, 20 och 40% av det totala avloppsvattenflödet till den luf- tade reaktorn. företrädesvis mellan

9. Sätt enligt patentkravet 5 eller 6, kännetecknat av att två delströmmar (5, 8) av biologiskt obehandlat avloppsvatten ledes förbi den luftade dammen (2) direkt till biofilmsprocessen (3) respektive den luftade reaktorn (6).

10. Sätt enligt patentkravet 9, kännetecknat av att de två delströmmar (5, 8) av biologiskt obehandlat avlopps- vatten, som ledes förbi den luftade dammen (2) tillsamman utgör mellan 5 och 70%, särskilt mellan 10 och 50%, före- trädesvis mellan 20 och 40%, av det totala avloppsvatten- flödet till den luftade reaktorn (6).