<Desc/Clms Page number 1>
Inrichting voor het biologisch zuiveren van verontreinigd water. De huidige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het biologisch zuiveren van verontreinigd water, die een bioreactor bevat.
Bij een biochemische zuivering, in het bijzonder in een anaërobe omgeving van afvalwater, ontstaat door de anaërobe bacteriën biogas dat spontaan opborrelt in de bioreactor.
De gebruikte bacteriën vormen zwevende stoffen die enerzijds door de stroming en anderzijds door het opborrelende biogas grotendeels in suspensie blijven.
Vandaar dat bovenaan in de bioreactor een driefasenscheider opgesteld is om, enerzijds, het biogas en, anderzijds, de zwevende stoffen die biomassa bevatten van de vloeistof af te scheiden zodat een zuiver effluent overblijft.
Deze driefasenscheider bevat meestal één of meer bezinkers waar de zwevende stoffen bezinken en het overblijvende water bijvoorbeeld via een overloop afgevoerd wordt, terwijl het biogas bovenaan de reactor opgevangen wordt en bijvoorbeeld naar een opslagtank afgevoerd wordt.
De biomassa die afgescheiden wordt, wordt gerecycleerd en dus opnieuw in het onderste gedeelte van de bioreactor gebracht om de zuiveringscapaciteit van de bioreactor te behouden of te verhogen.
Veelal wordt aan de bezinker extra bezinkingsoppervlak toegevoegd dat, bij bekende inrichtingen, gevormd is door
<Desc/Clms Page number 2>
een of meer pakketten parallele platen, omwille van plaatsbesparing.
In deze bekende inrichtingen stroomt de met zwevende stoffen beladen vloeistof opwaarts tussen de platen, in tegenstroom met het bezinksel dat neerwaarts en opnieuw in het onderste gedeelte van de bioreactor stroomt.
Onder deze bezinker vindt evenwel gasvorming plaats zodat samen met het water ook gas doorheen de bezinker opwaarts stroomt, waardoor de bezinking niet optimaal is.
De huidige uitvinding heeft een inrichting tot doel die voornoemd en andere nadelen vermijdt en een hoge afscheidingsefficiëntie voor de zwevende deeltjes per oppervlakte-eenheid afscheider biedt.
Hiertoe bevat de inrichting volgens de uitvinding een bioreactor, minstens één bezinker met minstens een pakket parallelle platen, die bovenaan in deze bioreactor opgesteld is voor het bezinken van de zwevende deeltjes, waarbij voor de ingang van de bezinker waarmee deze op de rest van de bioreactor aansluit een ontgassingsinrichting opgesteld is en onder de bezinker minstens een opvangmiddel voor biogas aangebracht zijn waarvan minstens een gedeelte de bezinker onderaan begrenst en, enerzijds, onder de bezinker opstijgend biogas opvangt en, anderzijds, een geleiding vormt waarlangs het bezinksel naar het onderste gedeelte van de bioreactor geleid wordt.
Door het opvangmiddel zal er geen biogas opwaarts naar de pakketten parallelle platen stromen. Doordat ook het in de bezinker stromende water door de ontgassingsinrichting in hoofdzaak van biogas ontdaan is, ontstaat in de bezinker
<Desc/Clms Page number 3>
een turbulentiearme zone waardoor de bezinking optimaal kan geschieden, terwijl het bezinksel toch ongehinderd terug naar het onderste gedeelte van de bioreactor kan stromen.
Het gebruik van opvangmiddelen in bioreactoren om erboven een turbulentiearme zone te creëren, is als dusdanig bekend maar boven deze opvangmiddelen zijn geen parallelle platenpaketten opgesteld.
Bij voorkeur bevat de ontgassingsinrichting tegenover de ingang van de bezinker een keerelement.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen zijn hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een inrichting volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande figuren waarin : figuur 1 schematisch het bovenste gedeelte van een inrichting volgens de uitvinding weergeeft ; figuur 2 een doorsnede weergeeft volgens lijn II-II in figuur 1 ; figuur 3 in perspectief een gedeelte weergeeft van een praktische uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding ; figuur 4 een doorsnede weergeeft volgens lijn IV-IV in figuur 3 ; figuur 5 schematisch een gedeelte van een doorsnede weergeeft volgens lijn V-V in figuur 4.
De inrichting, zoals weergegeven in figuur 1, bestaat uit een bioreactor 1, een bovenaan daarin opgestelde bezinker 2, een opvangmiddel 3 voor biogas dat onder de bezinker 2
<Desc/Clms Page number 4>
gelegen is en een ontgassingsinrichting 4 voor de ingang 5 van de bezinker 2.
Het opvangmiddel 3 bezit in het weergegeven voorbeeld twee opstaande zijwanden 6 waartussen zieh een kap 7 bestaande uit een verticale wand 8 en één schuin hellende wand 9 uitstrekt.
Het is duidelijk dat dit opvangmiddel 3 andere vormen kan bezitten en de kap 7 twee schuine wanden 9 kan bezitten of tussen de zijwanden 6 meerdere kappen 7 kan bevatten of nog door één of meer trechters kan gevormd zijn.
Het voornoemde opvangmiddel 3 of meer bepaald de hellende wand 9 ervan vormt de onderste begrenzing van de bezinker 2 en een geleiding voor het bezinksel.
De ontgassingsinrichting 4 is naast de bezinker 2 gelegen en bevat een keerelement 10 dat schuin omhoog gericht is en gelegen is boven een doorgang 11 die bovenaan, onder de kap 7 in een opstaande zijwand 6 van het opvangmiddel 3 aangebracht is.
De onderste rand van het keerelement 10 sluit juist boven deze doorgang 11 op de voornoemde zijwand 6 aan.
Naast de bezinker 2 en boven het keerelement 10 vormt de bovenkant van de bioreactor 1 een opslagruimte 12 voor biogas waarop een, niet in de figuren weergegeven, gasafvoerleiding aansluit.
De bezinker 2 bevat een pakket 13 met parallelle schuin gerichte platen, tussen dit pakket 13 en de ingang 5 een flocculatie- en verdeelruimte 14 en aan de andere zijde van
<Desc/Clms Page number 5>
het pakket 13 een afvoerruimte 15 waarin een effluentopvang 16, bijvoorbeeld een overloop die op een afvoer uitmondt, gelegen is.
Het pakket 13 is met zijn platen schuin opstaand en evenwijdig aan de stromingsrichting opgesteld zodat de bezinkingsrichting de richting van de vloeistofstroming kruist.
De werking van de inrichting is zeer eenvoudig en als volgt.
Onderaan in de bioreactor 1 wordt continu afvalwater aangevoerd dat zieh vermengt met biomassa.
Door de werking van de biomassa op de in het water aanwezige afval wordt biogas gevormd waardoor er drie fasen voorkomen : vloeistof, zwevende deeltjes die voor een belangrijk deel uit biomassa bestaan en biogas.
Het vormen van dit biogas en het aanvoeren van het afvalwater heeft voor gevolg dat in de bioreactor 1 een turbulente zone ontstaat.
Spontaan onder de kap 7 van het opvangmiddel 3 opborrelend biogas wordt door dit opvangmiddel 3 opgevangen, zoals weergegeven door de pijlen Pl, en via de doorgang 11 en langs de onderkant van het keerelement 10 afgevoerd naar de opslagruimte 12 voor biogas.
Het afvalwater wordt, zoals aangeduid met pijlen P2, naar de ontgassingsinrichting 4 geleid waar het gedwongen wordt om te keren rond het keerelement 10 om via de ingang 5 in de bezinker 2 te stromen.
<Desc/Clms Page number 6>
Door de plotse verandering van stromingsrichting en de grotere snelheid van de bellen biogas zal dit biogas verder stijgen en in de opslagruimte 12 opgevangen worden, samen met het biogas dat via de doorgang 11 uit het opvangmiddel 3 stroomt, terwijl het zwaardere en tragere water over de rand van het keerelement 10 in de zin van de pijl P3 naar beneden stroomt.
In deze ontgassinginrichting 4 worden, enerzijds, de zwevende deeltjes losgemaakt van de gasbellen waaraan ze zijn vastgehecht en wordt, anderzijds, het afvalwater ontgast.
Omdat het afvalwater dat uit de ontgassingsinrichting 4 stroomt praktisch gasvrij is en er door het opvangmiddel 3 ook geen gasbellen via de onderkant in de bezinker 2 opstijgen, is de zone waar de bezinking van de zwevende deeltjes plaatsvindt turbulentiearm.
De vloeistof met de zwevende deeltjes komt eerst in de flocculatie- en verdeelruimte 14 waar een flocculatie van de gestabiliseerde biomassadeeltjes start daar deze deeltjes vrij zijn van de gasbellen en overmatige turbulentie die hen in suspensie kunnen houden.
Vanuit de flocculatie- en verdeelruimte 14 stroomt het afvalwater tussen de platen van het pakket 13.
Deze platen vormen een extra bezinkingsoppervlak en de erover bezinkende deeltjes vormen een stroming die dwars staat op de praktisch horizontale stromingsrichting van de vloeistof.
<Desc/Clms Page number 7>
Door de korte afstand van de ene plaat tot de volgende plaat, en de geringe turbulentie bezinken de deeltjes snel zodat ze efficiënt worden afgescheiden.
Het slib vormende bezinksel glijdt langs de platen naar beneden en komt uiteindelijk terecht op de hellende wand 9 van de kap 7 waarvan het verder afglijdt en zieh opnieuw met het continu aan de bioreactor 1 toegevoerd afvalwater vermengt, zoals weergegeven door de pijlen P4.
De wand 9 vergroot eveneens het bezinkingsoppervlak van de bezinker 2.
De pijlen P5 tonen hoe het geklaarde water bovenaan in de bezinker 2 overloopt in de effluentopvang 16 om van daaruit te worden afgevoerd.
In figuren 3 en 4 is een praktische uitvoeringsvorm weergegeven van een inrichting volgens de uitvinding.
In deze uitvoeringsvorm bevat de bioreactor 1 een opvangmiddel 3 in de vorm van meerdere kappen 7A-7B tussen gemeenschappelijke opstaande zijwanden 6.
De kappen 7A bezitten zoals hoger beschreven een verticale wand 8 en een hellende wand 9 terwijl de kappen 7B kleiner zijn en twee hellende wanden 9 bezitten.
De kappen 7A zijn twee aan twee opgesteld zo dat hun verticale wanden 8 tegen elkaar en hun naar elkaar gekeerde hellende wanden 9 op een kleine afstand van elkaar gelegen zijn, terwijl de kappen 7B boven de opening tussen deze hellende wanden 9 gelegen zijn, op een kleine afstand boven
<Desc/Clms Page number 8>
deze hellende wanden 9, zoals schematisch is weergegeven in figuur 5.
De toppen van de kappen 7A en 7B zijn op dezelfde hoogte gelegen en onder elke top is een opening die deel uitmaakt van de doorgang 11 aangebracht in één van de twee zijwanden 6.
Aan weerszijden van de bezinker 2 bevindt zieh een ontgassingsinrichting 4 met bijhorend keerelement 10 en bijhorende opslagruimte 12.
De bezinker 2 bevat twee rijen van meerdere pakketten 13 met parallelle platen die rusten op een draagstructuur 17.
Tussen elke rij pakketten 13 en een ontgassingsinrichting 4 bezit de bezinker een flocculatie- en verdeelruimte 14 die met een ingang 5 op de ontgassingsinrichting 4 aansluit, terwijl tussen de twee rijen pakketten 13 een gemeenschappelijke afvoerruimte 15 gevormd wordt waarin één gemeenschappelijke centrale effluentopvang 16 opgesteld is op een profiellijst 18.
De hiervoor beschreven opbouw van de bezinker 2-is modulair, hetgeen betekent dat zijn onderdelen bestaan uit aanbouwbare elementen.
Zo kunnen het aantal pakketten 13 per rij, het aantal rijen pakketten 13 en het aantal kappen 7A-7B, zowel naast elkaar als achter elkaar, gemakkelijk gewijzigd worden in functie van de grootte van de bioreactor 1 en/of de gewenste efficiëntie of de te behandelen debieten.
<Desc/Clms Page number 9>
Door deze modulaire opbouw zijn tal van andere opstellingen dan weergegeven in de figuren mogelijk.
De werking van de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm is analoog aan de reeds hoger beschreven werking, met in hoofdzaak dit verschil dat het afvalwater via twee ingangen 5 in de bezinker 2 stroomt en de twee stromen in kruisstroom ten opzichte van het bezinksel doorheen de rijen pakketten 13 vloeien zodat de capaciteit van de bezinker 2 toeneemt.
Biogas dat opborrelt tussen twee naburige kappen 7A wordt tegengehouden door een hoger gelegen kap 7B zodat ook in deze uitvoeringsvorm geen biogas in de bezinker 2 terechtkomt.
Het bezinksel van de pakketten 13 valt doorheen de draagstructuur 17 en komt terecht op de hellende wanden 9 waarvan het afglijdt en via de openingen tussen naburige kappen 7A in het onderste gedeelte van de bioreactor 1 valt.
In, niet in de figuren weergegeven, varianten van de inrichting kunnen de ingangen 5 van de bezinker 2 zo gelegen zijn en/of kunnen geleidingswanden zo tussen-de ingangen 5 en de pakketten 13 opgesteld zijn dat het afvalwater in meestroom of in tegenstroom met het bezinksel tussen de platen van de pakketten 13 stroomt.
Door de dubbele functie van de opvangmiddelen 3, namelijk enerzijds het opvangen van het biogas en anderzijds het geleiden van het bioslib, kan de bezinker 2 vrij compact gehouden worden en zeer efficiënt werken.
<Desc/Clms Page number 10>
Het is duidelijk dat de uitvinding geenszins beperkt is tot de als voorbeeld beschreven en in de bijgaande tekeningen weergegeven uitvoeringsvormen, doch zulke inrichting kan in allerlei varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Device for the biological purification of contaminated water. The present invention relates to an apparatus for the biological purification of contaminated water, which contains a bioreactor.
In a biochemical purification, especially in an anaerobic environment of wastewater, the anaerobic bacteria produce biogas that bubbles up spontaneously in the bioreactor.
The bacteria used form floating substances that remain largely in suspension due to the flow and the bubbling biogas.
That is why a three-phase separator has been installed at the top of the bioreactor to separate the biogas and, on the other hand, the suspended matter containing biomass from the liquid, so that a pure effluent remains.
This three-phase separator usually contains one or more settlers where the suspended matter settles and the remaining water is discharged via an overflow, for example, while the biogas is collected at the top of the reactor and, for example, discharged to a storage tank.
The biomass that is separated is recycled and thus returned to the lower part of the bioreactor to maintain or increase the purification capacity of the bioreactor.
Often additional settling surface is added to the settler which, in known devices, is formed by
<Desc / Clms Page number 2>
one or more packages of parallel plates, to save space.
In these known devices, the suspended matter liquid flows upward between the plates, in countercurrent with the sediment flowing down and again into the bottom portion of the bioreactor.
Gas formation takes place under this settler, however, so that gas also flows upwards through the settler together with the water, so that the settling is not optimal.
The present invention aims at a device which avoids the aforementioned and other drawbacks and offers a high separation efficiency for the suspended particles per unit area of the separator.
To this end, the device according to the invention contains a bioreactor, at least one settler with at least a package of parallel plates, which is arranged at the top of this bioreactor for the settling of the suspended particles, in front of the entrance of the settler with which it is deposited on the rest of the bioreactor a degassing device is arranged next to it and at least a biogas collecting agent is arranged under the settler, of which at least a part delimits the settler at the bottom and, on the one hand, collects biogas rising under the settler and, on the other, forms a guide along which the sediment flows to the lower part of the bioreactor.
Due to the trap, no biogas will flow upward to the packages of parallel plates. Because the water flowing into the settler is also essentially depleted of biogas by the degassing device, the settler results in
<Desc / Clms Page number 3>
a turbulence-free zone, which allows the sedimentation to take place optimally, while the sediment can still flow back to the lower part of the bioreactor without hindrance.
The use of collection means in bioreactors to create a low-turbulence zone above it is known as such, but no parallel plate packages are arranged above these collection means.
Preferably, the degassing device opposite the entrance of the settler contains a reversing element.
With the insight to better demonstrate the characteristics of the invention, an example without any limiting character is described hereinafter, some preferred embodiments of a device according to the invention, with reference to the accompanying figures, in which: figure 1 schematically shows the upper part of a device according to the represents invention; figure 2 represents a section according to line II-II in figure 1; figure 3 shows in perspective a part of a practical embodiment of a device according to the invention; figure 4 represents a section according to line IV-IV in figure 3; figure 5 schematically represents a part of a section according to line V-V in figure 4.
The device, as shown in figure 1, consists of a bioreactor 1, a settler 2 placed at the top therein, a biogas collecting means 3 which is placed under the settler 2
<Desc / Clms Page number 4>
and a degassing device 4 for the entrance 5 of the settler 2.
In the example shown, the collecting means 3 has two upright side walls 6 between which a hood 7 consisting of a vertical wall 8 and one obliquely inclined wall 9 extends.
It is clear that this collecting means 3 can have other shapes and the hood 7 can have two sloping walls 9 or it can contain several caps 7 between the side walls 6 or it can still be formed by one or more funnels.
The aforementioned collecting means 3 or more particularly its inclined wall 9 forms the lower boundary of the settler 2 and a guide for the sediment.
The degassing device 4 is located next to the settler 2 and contains a reversing element 10 which is inclined upwards and is located above a passage 11 which is arranged at the top, under the hood 7, in an upright side wall 6 of the collecting means 3.
The lower edge of the reversing element 10 connects to the aforementioned side wall 6 just above this passage 11.
In addition to the settler 2 and above the retaining element 10, the top of the bioreactor 1 forms a storage space 12 for biogas to which a gas discharge pipe, not shown in the figures, connects.
The settler 2 contains a package 13 with parallel oblique plates, between this package 13 and the entrance 5 a flocculation and distribution space 14 and on the other side of
<Desc / Clms Page number 5>
the package 13 a discharge space 15 in which an effluent collection 16, for instance an overflow that opens onto a discharge, is located.
The package 13 with its plates is inclined upright and arranged parallel to the flow direction so that the settling direction crosses the direction of the liquid flow.
The operation of the device is very simple and as follows.
Wastewater is continuously supplied at the bottom of bioreactor 1 and mixed with biomass.
Biogas is formed by the action of the biomass on the waste present in the water, resulting in three phases: liquid, suspended particles that largely consist of biomass and biogas.
The formation of this biogas and the supply of the waste water has the consequence that a turbulent zone is created in the bioreactor 1.
Biogas bubbling spontaneously under the hood 7 of the collecting means 3 is collected by this collecting means 3, as shown by the arrows P1, and is discharged via the passage 11 and along the bottom of the turning element 10 to the storage space 12 for biogas.
The waste water, as indicated by arrows P2, is led to the degassing device 4 where it is forced to turn around the turning element 10 to flow through the inlet 5 into the settler 2.
<Desc / Clms Page number 6>
Due to the sudden change of flow direction and the greater speed of the bubbles of biogas, this biogas will rise further and will be collected in the storage space 12, together with the biogas flowing out of the collecting means 3 via the passage 11, while the heavier and slower water flows over the edge of the reversing element 10 flows downwards in the sense of the arrow P3.
In this degassing device 4, on the one hand, the floating particles are detached from the gas bubbles to which they are attached and, on the other hand, the waste water is degassed.
Since the waste water that flows out of the degassing device 4 is practically gas-free and no gas bubbles rise up from the bottom in the settler 2 through the collecting means 3, the zone where the settling of the suspended particles takes place is low in turbulence.
The liquid with the particulate matter first enters the flocculation and distribution space 14 where a flocculation of the stabilized biomass particles starts as these particles are free from the gas bubbles and excessive turbulence which can keep them in suspension.
From the flocculation and distribution space 14, the waste water flows between the plates of the package 13.
These plates form an additional settling surface and the settling particles over them form a flow that is transverse to the practically horizontal flow direction of the liquid.
<Desc / Clms Page number 7>
Due to the short distance from one plate to the next, and the low turbulence, the particles settle quickly so that they are efficiently separated.
The sludge-forming sediment slides down the plates and eventually ends up on the inclined wall 9 of the hood 7 from which it slides further and again mixes with the waste water continuously supplied to the bioreactor 1, as shown by arrows P4.
The wall 9 also increases the settling area of the settler 2.
The arrows P5 show how the clarified water at the top of the settler 2 overflows into the effluent collection 16 to be discharged from there.
Figures 3 and 4 show a practical embodiment of a device according to the invention.
In this embodiment, the bioreactor 1 contains a collection means 3 in the form of a plurality of caps 7A-7B between common upright side walls 6.
As described above, the caps 7A have a vertical wall 8 and an inclined wall 9, while the caps 7B are smaller and have two inclined walls 9.
The caps 7A are arranged two by two such that their vertical walls 8 against each other and their facing inclined walls 9 are located a little distance from each other, while the caps 7B are located above the opening between these inclined walls 9, on a small distance above
<Desc / Clms Page number 8>
these sloping walls 9, as schematically shown in figure 5.
The tops of the caps 7A and 7B are at the same height and under each top an opening forming part of the passage 11 is provided in one of the two side walls 6.
On either side of the settler 2 there is a degassing device 4 with associated reversing element 10 and associated storage space 12.
The settler 2 contains two rows of several packages 13 with parallel plates resting on a support structure 17.
Between each row of packages 13 and a degassing device 4, the settler has a flocculation and distribution space 14 which connects to the degassing device 4 with an entrance 5, while between the two rows of packages 13 a common discharge space 15 is formed in which one common central effluent collection 16 is arranged. on a profile list 18.
The above-described structure of the settler 2-is modular, which means that its parts consist of attachable elements.
For example, the number of packages 13 per row, the number of rows of packages 13 and the number of caps 7A-7B, both side by side and one behind the other, can be easily changed depending on the size of the bioreactor 1 and / or the desired efficiency or the treat flow rates.
<Desc / Clms Page number 9>
Due to this modular construction, many other arrangements than shown in the figures are possible.
The operation of the above-described embodiment is analogous to the operation already described above, with the main difference that the waste water flows through two inputs 5 into the settler 2 and the two flows flow in cross-flow with respect to the sediment through the rows of packages 13. so that the capacity of the settler 2 increases.
Biogas bubbling up between two neighboring hoods 7A is stopped by a higher hood 7B, so that in this embodiment too no biogas enters the settler 2.
The sediment from the packages 13 falls through the support structure 17 and lands on the inclined walls 9 from which it slides and falls through the openings between adjacent hoods 7A into the lower part of the bioreactor 1.
In variants of the device, not shown in the figures, the entrances 5 of the settler 2 can be located in this way and / or guide walls can be arranged between the entrances 5 and the packs 13 in such a way that the waste water co-flows or in countercurrent with the sediment flows between the plates of the packages 13.
Due to the double function of the collecting means 3, namely collecting the biogas on the one hand and guiding the biosludge on the other hand, the settler 2 can be kept quite compact and work very efficiently.
<Desc / Clms Page number 10>
It is clear that the invention is by no means limited to the exemplary embodiments described and shown in the accompanying drawings, but such a device can be realized in all kinds of variants without departing from the scope of the invention.