<Desc/Clms Page number 1>
Waterzuiveringsinstallatie De uitvinding heeft betrekking op een waterzuiveringsinstallatie, in het bijzonder voor individuele woningen.
Kleinschalige waterzuiveringsinstallaties zijn reeds wel bekend. Zo een installatie bevat een kuip die door wanden verdeeld is in een voorbezinkingskamer, in een beluchtingskamer en in nabezinkingskamer. Die installatie bevat dan ook een inlaatpijp om afvalwater naar de voorbezinkingskamer, een pijp om water van de voorbezinkingskamer naar de beluchtingskamer te voeren, een of meerdere beluchters, een pijp om water van de beluchtingskamer naar de nabezinkingskamer te voeren en een uitlaatpijp voor het gezuiverde water.
Een probleem van die kleinschalige waterzuiveringsinstallatie is dat indien een te groot hoeveelheid afvalwater ineens in de voorbezinkingskamer vloeit, de werking van de waterzuiveringsinstallatie niet correct is, waardoor het water aan de uitlaatpijp niet voldoend gezuiverd is.
De uitvinding heeft betrekking op een waterzuiveringsinstallatie die dit probleem kan oplossen.
De waterzuiveringsinstallatie volgens de uitvinding is een waterzuiveringsinstallatie die een kuip bevat met een volume van minder dan 100 m3, waarbij die kuip tenminste een binnenwand bevat om die kuip te verdelen in een voorbezinkingskamer en een beluchtingskamer, waarbij de kuip voorzien is : - van een inlaat om afvalwater naar de voorbezinkingskamer te voeren, - van een middel om water van de voorbezinkingskamer naar de beluchtingskamer te voeren, en
<Desc/Clms Page number 2>
- van een uitlaat voor water van de beluchtingskamer.
Het middel om water van de voorbezinkingskamer naar de beluchtingskamer te voeren bevat een debietregelaar, waarbij die debietregelaar een bak bevat die tenminste in de nabijheid van zijn bodem in verbinding is met de voorbezinkingskamer via een buis of een opening, waarbij de bak verbonden is aan een leiding om water van de bak naar een onderzone van de beluchtingskamer te voeren, waardoor geen water van de bak in de leiding kan vloeien zo lang dat het waterpeil in de bak een minimaal waterpeil niet overschrijdt.
De debietregelaar is voorzien: - van een eerste middel om het debiet van water van de bak naar de leiding te regelen zolang het waterpeil in de bak lager tussen een onderpeil en een bovenpeil ligt, en - van een tweede middel om water dat zich boven het bovenpeil ligt te voeren naar de leiding, waarbij de verhouding tussen het maximale waterdebiet, dat geregeld is door het eerste middel, en het maximale waterdebiet van het tweede middel kleiner is dan 0,2, bij voorkeur kleiner dan 0,1, bijvoorbeeld kleiner dan 0,05, zoals 0,02; 0,01; of zelfs nog lager.
Bij voorkeur, definieert de debietregelaar een buffer volume, tenminste in de voorbezinkingskamer tussen het onderpeil en het bovenpeil, waarbij dit buffervolume in de voorbezinkingskamer een volume bezit tussen 10 en 30% van het volume van de voorbezinkingskamer. Bijvoorbeeld ligt dit buffervolume tussen 200 liter en 700 liter.
Volgens een uitvoeringsvorm bezit de bak van de debietregelaar een volume tussen 10 liters en 100 liters, bijvoorbeeld een volume 20 liter, 40 liter, 50 liter, 701iter.
Bij voorkeur bezit de debietregelaar een bak waarvan de bodem verbonden is aan de voorbezinkingskamer door een pijp.
<Desc/Clms Page number 3>
Volgens een detail van een uitvoeringsvorm, bezit de leiding om water van de bak naar een onderzone van de beluchtingskamer te voeren een stuk dat zich uitstrekt binnen het volume van de bak, waarbij dit stuk een eerste opening bezit om water van de bak naar de leiding te voeren zodra het onderpeil overschreden wordt, alsook een tweede opening om water van de bak naar de leiding te voeren zodra het bovenpeil overschreden wordt.
Volgens een detail van een specifieke uitvoeringsvorm bevat het eerste middel een systeem om een opening af te sluiten, waarbij dit systeem een vlotter bezit, waardoor zodra het waterpeil in de bak een onderpeil overschrijdt, de opening niet meer afgesloten is door het systeem.
Bij voorkeur bevat het systeem om de opening af te sluiten een pin die beweegbaar is ten opzichte van de opening tussen een eerste positie waarvoor de pin verwijderd is van de opening en een tweede positie waarvoor de pin in de opening gestoken wordt.
Volgens een kenmerk van een mogelijke uitvoeringsvorm, bezit de kuip een binnenwand om een nabezinkingskamer te vormen, waarbij een pijp water van een bovenzone van de beluchtingskamer naar een onderzone van de nabezinkingskamer voert. Bij voorkeur kan water van de nabezinkingskamer afvloeien door een uitlaatpijp die voorzien is van een gebogen uiteinde en van een ontluchtingsopening.
Andere details en kenmerken van uitvoeringsvormen volgens de uitvinding zijn: - de inlaatpijp om afvalwater in de voorbezinkingskamer te voeren bezit een bocht, waardoor een gedeelte van de pijp naar beneden gericht is. Het gedeelte van de pijp dat naar beneden gericht is bij voorkeur een onderopening bezit, waarbij die opening op een peil zit dat lager is dan het peil van de opening van de pijp om water van de voorbezinkingskamer naar de beluchtingskamer via de debietregelaar te voeren. Bijvoorbeeld, ligt de bocht op een peil dat hoger is dan het bovenpeil van de debietregelaar.
<Desc/Clms Page number 4>
de inlaatpijp is van een ontluchtingsmiddel voorzien. de debietregelaar bevindt zich (tenminste gedeeltelijk) onder een mangat.
De installatie is voorzien van een besturingsmiddel en/of van een foutdetectiesysteem, waarvan tenminste een gedeelte binnen de kuip gelegen is.
De beluchtingskamer bevat tenminste twee aparte bacteriedragers, die van elkaar verwijderd zijn, waarbij de beluchting van de dragers door beluchters uitgevoerd zijn, waarbij die beluchters onderaan de dragers gelegen zijn om tenminste een draaiende verticale waterbeweging in de beluchtingskamer te vormen.
De uitvinding heeft ook betrekking op een beluchtingskamer of kuip met gesplitse bacteriedragers, waarbij de dragers van elkaar verwijderd zijn. Het afvalwater wordt naar de onderkant van elk drager gevoerd ter hoogte van de beluchtingsmiddel of van de beluchtingsschottels. Het afvalwater is dan zo onderworpen aan een verticale draaiende beweging (opwaartse beweging in de drager en dalende beweging in de tussenruimte tussen twee dragers).
De uitvinding heeft nog betrekking op een werkwijze om afvalwater van één of meerdere woningen te zuiveren, waarin het afvalwater tenminste gedeeltelijk gezuiverd wordt in een waterzuiveringsinstallatie volgens de uitvinding.
Details en kenmerken van een uitvoeringsvorm van waterzuiveringsinstallatie zullen uit de volgende beschrijving voortvloeien, waarin verwezen wordt naar de bijgevoegde tekeningen. In die tekeningen, tonen : - Fig 1 een bovenaanzicht van een waterzuiveringstank ; - Fig 2 een aanzicht in doorsnede langs de lijn II-II van de tank van figuur 1 ; - Fig 3 een aanzicht in doorsnede langs de lijn III-III van de tank van figuur 1 ; - Fig 4 een aanzicht in doorsnede van de debietregulaar.
De waterzuiveringsinstallatie van fig 1 bevat :
<Desc/Clms Page number 5>
een kuip 1 met twee binnenwanden 2,3 om drie kamers te definieren, namelijk een voorbezinkingskamer 4, een beluchtingskamer 5 en een nabezinkingskamer 6; een inlaatpijp 7 om afvalwater naar de voorbezinkingskamer 4 te voeren; een debietregelaar 8 om het debiet van water van de voorbezinkingskamer naar de beluchtingskamer 5 te regelen; een pijp 9 om water van de beluchtingskamer 5 naar de nabezinkingskamer 6 te voeren ; een uitlaatpijp 10 om gezuiverd water buiten de kuip te voeren ; twee bacteriedragers 11die van elkaar verwijderd zijn om in de beluchtingskamer een vrije zone 12 te definieren ; beluchtingschotels 13 die aan een lucht compressor verbonden zijn via een leiding 14, waarbij tenminste twee beluchtingschotels onder elk bacteriedrager
11geplaatst zijn ;
een mangat 15 dat boven de beluchtingskamer 5 gelegen is.
De (ronde of rechthoekige) kuip is bijvoorbeeld vervaardigd uit beton (bijvoorbeeld beton klasse B45) of uit kunstof, bijvoorbeeld uit beton met een wanddikte van meer dan 8cm, zoals lOcm, 12cm, 15cm, enz.
Het mangat heeft bijvoorbeeld een minimale doorgang van 70 x 70 cm2.
Het totale volume van de kuip is bijvoorbeeld van 3 tot 100m3, zoals 5, 10, 22, 32, 52, 60, 75, 90 m'.
De bacteriedrager 11bestaat bijvoorbeeld uit matten gevormd door willekeurig door elkaar gevlochten draden in polypropyleen van ongeveer 2 mm dikte. De matten zijn bijvoorbeeld 5 cm dik en worden tegen elkaar geplaatst zodat ze een blok vormen waarvan de afmetingen afhankelijk zijn van de grootte van de installatie of van de beluchtingskamer 5. De specifieke oppervlakte van de draden is bijvoorbeeld groter dan 100m2 per m3, zoals 120m2, 150m2, 200m2 of zelf meer per m3. Het volume van dragers hangt van de afmetingen van de kuip en van de
<Desc/Clms Page number 6>
beluchtingskamer 5. Bijvoorbeeld ligt het totale volume van de dragers tussen 0,5m3 en 10m3, zoals 0,7m'; 1,3m3; 2,5m3; 4m3; 6,5m3, 8m2.
De tussenruimte 12 dient voor de circulatie van het afvalwater in de beluchtingskamer 5 (peil A). De technische controle en het onderhoud van dedragers en/of van de beluchters kan ook gemakkelijk gebeuren via die tussenruimte.
Het volume van de voorbezinkingskamer 4 is vrijwel equivalent aan het volume van de nabezinkingskamer, terwijl het volume van de beluchtingskamer 5 tussen 50% en 100% van het volume van de voorbezinkingskamer 4.
Het vermogen van de beluchter is bijvoorbeeld tussen 85 en 1000 watts gelegen.
De voorbezinkingskamer 4 scheidt de vaste bestandelen van de vloeibare fractie.
Ook drijvende en bezinkbare stoffen, oliën en vetten worden tegengehouden. Door de werking van de debiet regelaar, vangt deze kamer tevens de piekdebieten op zodat lozingen van grotere hoeveelheden afvalwater (BZ) tijdelijk worden gestockeerd. Het afvalwater van wc's, badkamer, keuken, urinoirs, uitgietbakken en lavabo's wordt aangesloten op een septiche put. Deze scheidt de vaste delen van de vloeibare delen. Het effluent van de septische put wordt vervolgens aangesloten op de voorbezinkingskamer 4 van de zuiveringsinstallatie. In de voorbezinkingskamer 4 komt het afvalwater binnen via de influentpijp 7. Op deze pijp is een bocht 70 van 87 aangebracht met een ontluchtingsopening 71. Hierop is een verticale buis 72 bevestigd zodat het afvater minimum 20cm onder het waterniveau W1 inde voorbezinkingskamer 4.
De voorbezinkingskamer 4 staat rechtstreeks in verbinding met de debietregelaar 8 die zich in de beluchtingskamer 5 bevindt door middel van een PVC-buis 20 en die
<Desc/Clms Page number 7>
aansluit op de bodem van de debietregelaar. De opening van de buis 20 ligt vrijwel op een peil boven het peil W2 van de opening van de buis 72.
De debietregelaar bezit een bak 80 waarvan de bodem in verbinding is met de buis 20. Afvalwater (B) van de voorbezinkingskamer vloeit via de buis 20 in de bak 80. Een pijp 81 strekt zich gedeeltelijk in de bak 80 en gedeeltelijk in de tussenruimte 12 van de beluchtingskamer om afvalwater van de bak 80 onder de dragers 11te voeren. De pijp 81 is onderaan verbonden via een T-stuk 82 aan horizontale buisen 83.
Het stuk van de pijp 81, dat zich in de bak 80 bevindt, heeft een opening 84 die op een peil W3 ligt en een bovenopening 85 die op een peil W4 ligt. Het peil W4 stemt overeen met het maximale peil van afvalwater in de voorbezinkingskamer 4.
De opening 84 dient om het debiet van afvalwater naar de beluchtingskamer te regelen. Een draaiende arm 88 is op de pijp 81 gemonteerd. Die arm is aan een vlotter 86 verbonden en is van een pin 87 voorzien. Zolang het waterpeil in de bak 80 lager is dan het peil W5, sluit de pin 87 de opening 84 af. In die positie is de pin 87 in de opening 84 gestoken. Zodra het waterpeil in de bak het peil W5 overschrijdt, is de opening 84 vrij (draaing van de arm 88 waardoor de pin niet meer in de opening 84 gestoken is), waardoor water door de opening 84 in de pijp 81kan vloeien.
De debietregelaar zorgt dus voor een langzame en gelimiteerde doorvoering van het gebufferde afvalwater van de voorbezinkingskamer 4 naar de beluchtingskamer. In de voorbezinkingskamer is een bufferruimte gevormd (maximale peil W4), waarvan het volume afhankelijk is van de grootte van de installatie. Dit buffervolume is bijvoorbeeld 2001iter, 300 liter, 4001iter, of nog meer.
De debietregelaar 8 bevindt zich in de beluchtingskamer 5 onder het mangat 15.
De debietregelaar bestaat bijvoorbeeld uit enn cilindervormige of rechthoekige bak
<Desc/Clms Page number 8>
80 waarin zich een verticale afvoerbuis 81 bevindt die door de bodem van de bak gaat en gevoed wordt door middel van een kleine ronde opening 84. De grootte van de opening is afhankelijk van de grootte van de installatie, maar is bij voorkeur zo geconcipeerd dat het volledige buffervolume BZ op 1 a 4 uur (bijvoorbeeld ongeveer 2,5 uur) doorloopt van de voorbezinkingskamer 4 naar de beluchtingskamer 5. De arm 88 met de pin (inox) 87 dient als mechanisme om te beletten dat de opening 84 verstopt wordt. Doordat dit systeem verbonden is aan een vlotter 86 zal de pin 87 uit de opening gehaald worden wanner het waterniveau stijgt en wordt de vertraagde doorvoer mogelijk gemaakt. Telkens het water niveau terug de laagste stand inneemt, sluit de pin de opening 84 af.
Door deze op- en neergaande beweging van het water en bijgevolg ook van de vlotter 86 belet de pin 87 de verstopping van het doorvoergaatje 84. Bij lozingen groter dan de buffercapaciteit van de installatie zal het afvalwater het peil W4 overschrijden, waardoor het afvalwater langs de bovenkant 85 van de afvoerbuis 81 naar de beluchtingskamer 5 afgevoerd wordt zodat een stijging van het afvalwater in de voorbezinkingskamer niet boven de onderkant van de bocht 71 kan komen. De debietregelaar en de pijpen bestaan bijvoorbeeld uit pvc en/of inox.
De beluchtingskamer 5 ontvangt het voorbezonken afvalwater via de debietregelaar. De debietregelaar heeft tot doel steeds een vrijwel constante hoevellheid afvalwater naar de beluchte bacteriedragers 11 af te voeren. Bij stijging van het afvalwater in de voorbezinkingskamer 5 en dus in de debietregelaar 8, zal de vlotter 86 die zich in de debietregelaar bevindt mee stijgen en treedt de debietregelaar in werking. Het afvalwater wordt vervolgens afgevoerd naar de onderkant van de beluchtingskamer 5. In de beluchtingskamer 5 bevinden zich ondergedompelde bacteriedragers waarop de micro-organismen groeien die voor de afbraak van de organische vervuiling zorgen. Omdat de microbiologische zuivering aëroob verloopt, wordt zuurstof of lucht toegevoegd.
Vier discontinu werkende bellenbeluchters 13 zorgen voor een optimale hoeveelheid opgeloste zuurstof in het afvalwater.
<Desc/Clms Page number 9>
Doordat het afvalwater onderaan ter hoogte van de beluchters in de beluchtingskamer terechtkomt, zal door de opwaartse beweging van luchtbellen het afvalwater mee stijgen. Hierdoor doorstroomt het afvalwater een eerste maal de bacterie drager. Aangezien het afvalwater verdeeld wordt over de bacteriedragers zal deze beweging zich links en rechts van de beluchtingskamer 5 voordoen. Door de stijging van het afvalwater in de dragers 11aan de buitenkant van de beluchtingskamer 5 zal zich een dalende beweging voordoen in het midden.
Hierdoor ontstaan in beide helften van de beluchtingskamer 5 verticaal draaiende bewegingen in het water waardoor het afvalwater meerdere malen door de bacteriedragers 11wordt gestuwd en een optimaal contact tussen het afvalwater en de bacteriën wordt verzekerd.
Na de behandeling van het afvalwater in de beluchtingskamer 5 vloeit het afvalwater in de nabezinkingskamer 6 via een buis die vanuit de beluchtingskamer net onder het wateroppervlak vertrekt en het water in de kamer 6 loost in de omgeving van de bodem van de kuip, bijvoorbeeld op ongeveer 30 cm van de bodem.. In die kamer 6 worden bezinking slib en gezuiverd afvalwater van elkaar gescheiden. De afvoerbuis 10 is van een bocht 21voorzien om te beletten dat opstijgende slib in de afvoerbuis terecht komt. De opening van de bocht 21 is vrijwel vertikaal. De afvoerbuis is ook van een beluchtingsopening 22 voorzien.
Testen werden uitgevoerd met een waterzuiveringsinstallatie met een voorbezinkingskamer met een volume van 3500 liter, een beluchtingskamer van ongeveer 2700 liter, een nabezinkingskamer van 3500 liter, een vermogen beluchter van 120 Watt, bacteriedragers voor een volume van 1,25 m3 (specifieke oppervlak van ongeveer 150m2/m3). Door gebruik van de debietregelaar was het mogelijk piekdebieten van afvalwater in de voorbezinkingskamer 4 toch langzaam naar de beluchtingskamer te voeren, waardoor een betere zuivering bekomen kon worden.
<Desc/Clms Page number 10>
De gemiddelde zuiveringsprestaties van die test zijn in de bijgevoegde tabel gegeven.
EMI10.1
<tb> samenstelling <SEP> BZV <SEP> CZV <SEP> NH4+ <SEP> ZS <SEP> pH
<tb>
<tb> Aangevoerd <SEP> 155 <SEP> 550 <SEP> 109 <SEP> 86 <SEP> 7,2
<tb>
<tb>
<tb> afvalwater
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gezuiverde <SEP> 60 <SEP> 250 <SEP> Niet <SEP> gemeten <SEP> 60 <SEP> 7
<tb>
<tb> afvalwater
<tb>
<tb>
<tb> (commerciële
<tb>
<tb>
<tb> zuiveringstank
<tb>
<tb>
<tb> zonder
<tb>
<tb>
<tb> debietregelaar)
<tb>
<tb>
<tb> Gezuiverde <SEP> 4 <SEP> 41 <SEP> 7 <SEP> 4 <SEP> 7,2
<tb>
<tb>
<tb> afvalwater <SEP> (met
<tb>
<tb>
<tb> debietregelaar <SEP> zoals
<tb>
<tb>
<tb> afgebeeld <SEP> in <SEP> figuur
<tb>
<tb>
<tb> 1)
<tb>
BZV : biochemische zuurstofvraag CZV : chemische zuurstofvraag ZS :
zwevend stof Om zuiveringsproblemen te vermijden is de zuiveringsinstallatie van een foutdetectiesysteem voorzien. Dit systeem is bijvoorbeeld gebaseerd op de drukcontrole in de leidingen. Zowel bij overdruk (verstopte leidingen, dichtgeslibde membranen ...) als bij onderdruk (leidingen stuk of gelost, defecte blower, debietsvermindering van de blower ...) maakt het systeem een foutmelding. Het systeem is bijvoorbeeld aangesloten op een microprocessor omdat de beluchting discontinu gebeurt en bijgevolg enkel een drukcontrole kan uitgevoerd worden wanneer de leidingen onder druk staan.
<Desc/Clms Page number 11>
De besturing van de waterzuiveringsinstallatie kan via een beturingskast gebeuren.
De besturingskast is bijvoorbeeld spatdicht en volledig uit polyester met ino bevestigingen. De kasten bevatten één of meerdere van de volgende elektrische en/of electronische onderdelen : - differentieelautomaat - microprocessor - drukknop en schakelaar voor reset alarm - drukalarm voor onderdruk en overdruk - zoemer voor alarm - telemetriesysteem naar GSM, telefoon, fax, PC, enz.
- blower - enz.
De openingen van de kuip waarin een buis of pijp ingestoken wordt zijn bij voorkeur voorzien van een of meerdere moffen of ingegoten moffen.