FI78280B - Foerfarande foer rening av avloppsvatten med hjaelp av ett flerstegs aktivslamfoerfarande. - Google Patents

Description

78280

Menetelmä jäteveden puhdistamiseksi monivaiheisella aktiivi-lietemenetelmällä - Förfarande för rening av avloppsvatten med hjälp av ett flerstegs aktivslamförfarande

Keksintö koskee lajimääritelmän mukaisesti menetelmää jäteveden puhdistamiseksi monivaiheisella, etenkin kaksivaiheisella aktiivilietemenetelmällä, jossa ensimmäinen aktii-vilietevaihe toimii aerobisesti tai valinnaisesti anaerobi-sesti adsorptiovaiheena, jonka lietekuormitus on vähintään 2 kg BHK5 kuiva-ainekiloa ja päivää kohti ja jossa ensimmäisen aktiivilietevaiheen ja seuraavien aktiivilietevaiheiden bio-kenoosit erotetaan toisistaan. Sellainen menetelmä on tunnetusti yhtäjaksoisesti toimiva. Ammattialalla adsorptiovai-hetta kutsutaan lyhyesti A-vaiheeksi. Biokenoosien erottaminen tapahtuu väliselkeytyksellä sekä siten, että toisesta tai seuraavista aktiivilietevaiheista ei johdeta lietettä takaisin ensimmäiseen, erittäin kuormitettuun aktiiviliete-vaiheeseen. Adsorptiovaiheessa liete pidetään mukautumisti-lassa poistamalla lietettä sopivasti väliselkeytyksen kautta, jossa aineen hengittäminen alkaa. Jotta se voitaisiin pitää tässä tilassa, liete ei saa olla vanhaa ja se tulee poistaa vastaavasti ohjatusti väliselkeytyksestä. Käyttämällä tämän lisäksi ensimmäisessä aktiivilietevaiheessa n. 10 kg:n BHK5 tilavuuskuormitusta kuutiometriä ja päivää kohti saadaan aikaan, että etupäässä suurimolekyyliset yhdisteet hajoavat, krakkautuvat, adsorboituvat vast, hiutaloituvat ensimmäisessä aktiivilietevaiheessa ja että nämä yhdisteet poistetaan jäännöslietteen mukana väliselkeytyksen kautta. Näin säästetään muissa menetelmissä näiden yhdisteiden hajottamiseen tarvittava energia. Seuraavissa aktiivilietevaiheissa pienimolekyyliset ja helpommin hajoavat yhdisteet voidaan hajottaa biologisesti erityisen helposti ja nopeasti. Yksityiskohtaisesti tämä voidaan suorittaa eri menetelmillä (vrt. DE-OS 26 40 875 koskien niin sanottua AB-menetelmää ja DE-OS 29 08 134 koskien niin sanottua ATB-menetelmää). Sen käyttö on osoittautunut hyväksi, mutta puhdistuslaitosten, joiden ensimmäisenä aktiivilietevaiheena käytetään adsorptiovaihet- 2 78280 ta, toiminnassa, nimittäin stabiliteetissa, on parantamisen varaa silloin, kun niissä sattuu suuria pH-, suola-, toksisten aineiden ja vastaavia kuormitushuippuja.

Keksinnön tavoitteena on toteuttaa lajimääritelmän mukainen menetelmä niin, että vastaavan rakenteiset, adsorptio-vaiheiset jätevedenpuhdistuslaitokset toimivat tasaisemmin, kun niihin joutuu suuri määrä emäksiä tai happamia aineita, suoloja, toksisia ja muita sen tyyppisiä aineita.

Tämän tehtävän ratkaisuksi keksintö esittää, että määritetään ja valvotaan biokenoosien populaatiotiheys adsorptio-vaiheessa ja pidetään se keskimääräisessä arvossa, joka on ä 500 miljoonaa prokaryoottia kuutiosenttimetriä kohti johtamalla absorptiovaiheeseen virtaavan jäteveden mukana täydennys biomassana prokaryootteja, joiden määrä tilavuusyksik-köä kohti muodostaa 2-15 paino-% adsorptiovaiheen tilavuus-yksikössä työskentelevästä biomassasta.

Prokaryooteilla tarkoitetaan etenkin protosyyttejä ja siten suolistobakteereja (vrt. Hans G. Schlegel "Allgemeine Mikrobiologie", 1981, kappaleet 3., 3.1 - 3.16). Keksintö käyttää hyväkseen sitä seikkaa, että kaikki monivaiheisilla aktiivilietemenetelmillä puhdistettavat jätevedet sisältävät riittävästi kyseisiä prokaryootteja, niin että täydennysbio-massa saadaan raakajätevedestä vast, se johdetaan puhdistus-laitokseen raakajäteveden mukana. Keksinnön edulliselle suoritusmuodolle on ominaista, että raakajätevesi johdetaan ad-sorptiovaiheeseen esiselkeyttämättömänä (tai mahdollisesti osittain esiselkeytettynä), jonka avulla täytebiomassan määrä on säädeltävissä. Etenkin kunnallisjätevedet sisältävät prokaryootteja. Kuntien ja kaupunkien raakajäteveden puhdistuslaitosten suoritusmuodossa saadaan aikaan erityisen stabiilit käyttöolot, kun puhdistuslaitokseen johdetaan 5-15 paino-% täydennysbiomassaa. Keksinnön mukaan teollisten, kuitenkin prokaryootteja sisältävän raakajäteveden puhdistuslaitosten suoritusmuodossa tulisi puhdistuslaitokseen johtaa 1-5 paino-% täydennysbiomassaa. On itsestään selvää, että mainitut arvot voivat vaihdella. Kaikissa tapauk- 3 78280 sissa puhdistuslaitos toimii hämmästyttävän tasaisesti silloinkin, kun siinä sattuu emäksisten tai happamien aineiden, suolojen, toksisten ja muiden sen tyyppisten aineiden kuormitushuippuja. Keksinnön puitteissa voidaan kokeilujen avulla helposti määritellä kulloinkin tarvittava täytebiomassan optimaalinen määrä, kun tiedetään, että puhdistuslaitokseen tulee mainittuja aineita ja kun tiedetään niiden määrä. Yleisesti keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan niin, että prokaryoottien keskimääräinen tiheys adsorptiovaiheessa on vähintään 500 miljoonaa prokaryoottia kuutiosenttimetriä kohti. Näin varmistetaan, että suurimolekyylisten yhdisteiden hajoaminen, krakkaus, adsorptio ja hiutaloituminen tapahtuvat adsorptiovaiheessa varmasti ja luotettavasti johdannossa kuvatulla tavalla. Tämä pätee erityisesti silloin, kun käytetään 700 miljoonaa tai enemmän prokaryootteja. Keksinnön puitteisiin kuuluu, että poikettaessa lajimääritelmän mukaisista toimenpiteistä samalla lietekuormituksella tila-vuuskuormitusta voidaan nostaa noin 50 - 80 kg BHK5 kuutiometriä ja päivää kohti, - vastaavalla raakajätevesipitoisuu-den nousulla.

Keksintö perustuu siihen yllättävään seikkaan, että käytettäessä adsorptiovaiheessa prokaryootteja, etenkin proto-syyttejä suolistobakteereiden muodossa, jäteveden sisältämä raakaliete muuttuu täydellisesti bakteerilietteeksi, jolla ei ole enää mitään yhtäläisyyttä tuoreen lietteen kanssa. Adsorptiovaiheessa syntynyt ja tasaiselta massalta näyttävä liete muodostaa karkeita, mustanruskeita hiutaleita, jotka laskeutuvat nopeasti ja joiden lieteindeksi on noin 50 - 70 ml/g. Lietehiutaleet koostuvat samanrakenteisista bakteeri-kasaumista ja bakteeripesäkkeistä. Tämä pätee myös kolloidi-sesti liuenneisiin aineisiin sekä aineisiin, jotka eivät laskeudu pohjaan. Näin vaikeasti hajotettavat aineet saadaan eliminoiduksi huomattavasti paremmin. Vedessä ei enää ole eukaryootteja eikä alkueläimiä. Aktiiviliete on taipuvainen muuttumaan palmikkomaiseksi. Täten adsorptiovaihe toimii tasaisesti myös silloin, kun puhdistuslaitokseen joutuu suuri 4 78280 määrä edellä mainittuja emäksisiä tai happamia aineita, suoloja, toksisia ja muita sen tyyppisiä aineita, ja kun ad-sorptiovaiheeseen johdetaan jatkuvasti täydennysbiomassaa edellä kuvatulla tavalla. Vaikutus perustuu luultavasti pro-karyoottien huomattavaan lisääntymisasteeseen. Samasta syystä keksinnönmukaisessa aktiivilietteessä on adsorptiovai-heessa enemmän orgaanisia aineita kuin tavanomaisessa aktiivilietteessä. Yhteenvetona voidaan sanoa, että tämä baktee-riliete on fysiologisesti aktiivisempaa. Tuloksena on, että raakajätevesi muokkautuu adsorptiovaiheessa lyhyen muokkau-sajan aikana erityiseksi aineeksi niin, että biologinen puh-distusteho seuraavassa biologisessa vaiheessa on huomattavasti parempi. Tehdyt tutkimukset osoittavat, että keksin-nönmukaista menetelmää käytettäessä aktiivilietteessä on toisaalta moninkertainen määrä mikrobeja kuiva-ainegrammaa kohti, mutta vähemmän eri lajeja. Voidaan lähteä siitä, että prokaryootit, joita keksinnönmukaisessa menetelmässä käytetään, voivat ilman muuta elää neljän pH-yksikön alueella, minkä johdosta menetelmä jo toimii huomattavasti tasaisemmin silloinkin, kun puhdistuslaitokseen joutuu suuri määrä emäksisiä tai happamia aineita, siis sekä happamella että emäksisellä alueella. Tämän lisäksi prokaryoottien joukossa on ilmeisesti lajeja ja mutantteja, jotka voivat laajentaa tätä aluetta ja jotka pystyvät sopeutumaan äärimmäisiin rajaolo-suhteisiin ja joille on ominaista suuri vaihtelevuus yhden lajin ja sekapopulaatioiden välillä. Prokaryootit, etenkin protosyytit ja suolistobakteerit lisääntyvät hyvin nopeasti. Adsorptiovaiheen optimaalisissa, täydennysbiomassan määrän avulla säädetyissä elinolosuhteissa niiden generaatioaika on vain noin tunti. Siksi ne voidaan asettaa erittäin kovaan selektiopaineeseen, jolloin ne sopeutuvat lyhyessä ajassa muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Sopeutuminen tapahtuu usein muutamassa tunnissa. Sopeutumiskyky johtuu solujen pienestä koosta, joiden rakenne on epämääräinen ja joiden jakaantumisaika on hyvin lyhyt. Koska toisaalta prokaryoottien koko geneettinen tieto on yhdessä ainoassa kromosomi- 5 78280 rihmassa ja koska toisaalta yksittäisten prokaryoottien massa on erittäin pieni, jakaantuvat bakteerisolut nopeasti kahtia jakaantumisen aikana. Erityisen edullista on, että pienen koon vuoksi prokaryoottien pinta on 10-kertainen samanpai-noisen eukaryoottimäärän pintaan nähden. Koska aineenvaihdunta tapahtuu pinnan kautta, saavutetaan vastaavasti nopea vaihtuvuus ja ravintovarastointikapasiteetti hautaamalla prokaryootit vastaavaan, useimmiten limamaiseen aineeseen. Keksintö käyttää hyväkseen sitä seikkaa, että lämminveristen suoliston suolistobakteeristo koostuu mm. prokaryooteista, tarkemmin suureksi osaksi sukuun Euterobacteriaceae kuuluvista. Nämä enterobakteerit ovat valinnaisesti anaerobisia ja pystyvät siten tuottamaan energiaa hengittämällä (aerobisesti) tai käymällä (anaerobisesti). Keksinnön mukaisen menetelmän mukaiseen vedenpuhdistuslaitokseen virtaava raaka-jätevesi sisältää aina mainittuja prokaryootteja. Noin kolmannes ulosteesta koostuu sellaisesta bakteerimassasta (noin 1011 protosyyttiä/g). Keksinnön mukaisesti niitä johdetaan täydennysbiomassana jatkuvasti adsorptiovaiheeseen parantamaan menetelmän tasaista toimintaa. Tällöin noin kolmannes adsorptiovaiheeseen tulevasta bakteerimassasta on vielä täysin aktiivista, jos se on johdettu adsorptiovaiheeseen keksinnön mukaisesti esiselkeyttämättömänä tai osittain esisel-keytettynä. Näin saavutettu menetelmän tasaisempi toiminta johtuu prokaryoottien suuresta vaihtelevuudesta ja näiden suolistobakteerien tai prokaryoottien evoluutiosta adsorptio-vaiheessa ja on siten seurausta valinnan sopeutumispakosta ja jatkuvasti tapahtuvista mutaatioista. Vastaavat tilastolliset tutkimukset osoittavat, että keksinnön mukaisessa menetelmässä syntyy lyhyessä ajassa aina uusia elinkelpoisia ja vastustuskykyisiä protosyyttejä, kun puhdistuslaitokseen on joutunut suuri määrä emäksisiä ja happamia aineita, suoloja, toksisia tai muita sen tyyppisiä aineita. Nämä proto-syytit suorittavat puhdistustyön. Keksintö käyttää hyväkseen tätä ominaisuutta parantamaan adsorptiomenetelmällä toimivien jätevedenpuhdistuslaitoksien tasaista työskentelyä.

Claims (5)

6 78280 Keksinnön puitteisiin kuuluu etenkin, että uusissa jäte-vedenpuhdistuslaitoksissa, joihin kuuluu perinteinen ilmastettu hiekanerotusallas, mainittua allasta käytetään keksinnön mukaisen menetelmän mukaisesti. Myös A-vaiheessa voidaan käyttää happea vast, hapella rikastettua ilmaa, joko avoimessa tai suljetussa käymistilassa. Keksinnön puitteissa toinen aktiivilietevaihe voi olla minkä tyyppinen tahansa. Se voi perustua esim. ilmastusaltaan tai tippasuodatinlaitteen käyttöön. Keksinnön puitteisiin kuuluu, että toiseen aktiivilietevaiheeseen liitetään muita vaiheita.

1. Menetelmä jäteveden puhdistamiseksi monivaiheisella, etenkin kaksivaiheisella aktiivilietemenetelmällä, jossa ensimmäinen aktiivilietevaihe toimii aerobisesti tai valinnaisesti anaerobisesti adsorptiovaiheena, jonka lietekuormitus on vähintään 2 kg BHK5 kuiva-ainekiloa ja päivää kohti ja jossa työskentelevänä biomassana käytetään prokaryootteja ja jossa ensimmäisen aktiivilietevaiheen ja seuraavien aktiivi-lietevaiheiden biokenoosit erotetaan toisistaan, tunnet-t u siitä, että määritetään ja valvotaan biokenoosien populaatiotiheys adsorptiovaiheessa ja pidetään se keskimääräisessä arvossa, joka on > 500 miljoonaa prokaryoottia kuutio-senttimetriä kohti johtamalla absorptiovaiheeseen virtaavan jäteveden mukana täydennysbiomassana prokaryootteja, joiden määrä tilavuusyksikköä kohti muodostaa 2-15 paino-% adsorp-tiovaiheen tilavuusyksikössä työskentelevästä biomassasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että adsorptiovaiheessa ylläpidetään keskimääräinen populaatiotiheys, joka on vähintään 700 miljoonaa prokaryoottia kuutiosenttimetriä kohti.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että täydennysbiomassan määrä säädetään 7 78280 vaihtamalla esiselkeytys "osaesiselkeytyksen" ja "esiselkey-tysvapaan" välillä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen, kunnallisjäteveden puhdistuslaitoksen suoritusmuodossa käytettävä menetelmä, tunnettu siitä, että adsorptiovaiheeseen johdetaan 5-15 paino-% täydennysbiomassaa.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen, teollisten, kuitenkin prokaryootteja sisältävän raakajäteveden puhdistuslaitoksen suoritusmuodossa käytettävä menetelmä, tunnettu siitä, että adsorptiovaiheeseen johdetaan 2-5 paino-% täydennysbiomassaa.