NL1028290C2 - Werkwijze voor het afbreken van slib met behulp van een populatie oligochaeten gehouden in een reactor, een inrichting daarvoor, en het gebruik van nestelende oligochaeten voor het afbreken van slib in een reactor. - Google Patents

Description

* 1 t

WERKWIJZE VOOR HET AFBREKEN VAN SLIB MET BEHULP VAN EEN POPULATIE OLIGOCHAETEN GEHOUDEN IN EEN REACTOR, EEN INRICHTING DAARVOOR, EN HET GEBRUIK VAN NESTELENDE OLIGOCHAETEN VOOR HET AFBREKEN VAN SLIB IN EEN REACTOR

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en op een inrichting voor het afbreken van slib, als ook op het gebruik van nestelende oligochaeten (met name aquatische oligochaeten) voor gebruik in een dergelijke 5 werkwijze en inrichting volgens de uitvinding.

Bij de biologische zuivering van huishoudelijk en industrieel afval ontstaat slib, met name zuiveringsslib. Het teveel aan zuiveringsslib, het zogenaamde surplusslib dient regelmatig te worden afgevoerd. Deze afvoer van surplusslib 10 gaat gepaard met toenemende kosten voor storten, natte oxidatie of verbranding.

Het huishoudelijke en industriële afvalwater wordt in een zuiveringsinstallatie onderworpen aan een aerobe afbraak met behulp van bacteriën. Het surplusslib bestaat derhalve 15 grotendeels uit dode en levende bacteriecellen, ingevangen organische en anorganische deeltjes als ook protozoën en ook wel hogere organismen.

Wei et al beschrijft in Environmental Science Technology 2003, 37, 3171-3180 experimenten voor het afbreken 20 van slib met behulp van oligochaeten. Gebruik wordt gemaakt van een membraan bioreactor of een conventionele actief slibreactor. Bij de membraan bioreactor wordt het slib belucht en aëroob bacterieel afgebroken. Water passeert het membraan en wordt afgevoerd. Gemeld wordt, dat oligochaeten 25 niet bijdragen aan een slibvermindering of een verbetering « « Λ A Λ 2 , van de bezinkingseigenschappen van het slib. Bij de conventionele actief slibreactor treedt af en toe wormenbloei op waardoor de slibopbrengst in de aerobe bacteriële afbraak sterk wordt vermindert.

5 In Wei et al, Water Res. 2003 Nov;37(18):4453-67 wordt gemeld dat oligochaeten in waterzuiveringsinstallaties kunnen worden toegepast indien het probleem wordt opgelost van de instabiele en niet-controleerbare wormengroei.

Voorter beschrijft in Stromen, nr. 10, 6 juni 2003, 10 dat zuiveringsslib kan worden afgebroken door gebruik te maken van vrij zwemmende wormen die door het vrij zwemmende karakter niet te kweken zijn. Op laboratoriumschaal worden wormen (tubifex) gekweekt in bakken van 4 meter lang, 30 cm breed en 30 cm hoog. Slib slaat neer en uiteindelijk moeten 15 de wormen uit het afgescheiden slib verwijderd worden door zeven. Verder onderzoek wordt nodig geacht om tot een pilot-installatie te komen die snel genoeg voldoende slib kan verwerken.

De onderhavige uitvinding beoogt een werkwijze en 20 inrichting voor het afbreken van slib te verschaffen waarin gecontroleerd en beheerst een populatie oligochaeten kan worden gehouden, waardoor voor het eerst een werkwijze wordt verschaft waarmee op industriële schaal slib kan worden afgebroken.

25 Dit wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt met een werkwijze voor het afbreken van slib, omvattende de stappen voor het: i) houden van een populatie oligochaeten in een reactor in een door de reactor stromend reactormedium onder voor 30 oligochaeten optimale condities voor metabolisme en voortplanting; en ii) aan het reactor medium toevoegen van slib.

1 n ? ft ? 9 0 3

Het slib dat in de werkwijze volgens de uitvinding wordt gebruikt kan allerhande slib omvatten, zoals zeeslib, rivierslib en slib uit waterzuiveringsinstallaties. In dit laatste geval kan dit slib surplusslib zijn, het zogenaamde 5 end of pipe-slib, dan wel slib dat wordt onttrokken aan het slib dat uit de aerobe bacteriële waterzuivering onderweg is naar een bezinktank voor het afscheiden van gezuiverd water en de terugvoer van slib.

Oligochaeten die volgens de uitvinding kunnen worden 10 gebruikt omvatten onder andere Naididae, Aeolosomatidae,

Tubificidae (tubifex). Dit zijn borstelwormen. Een nadeel van vrij zwemmende borstelwormen is dat zij door stromend reactormedium worden meegevoerd en uitgespoeld uit de reactor. Een populatie oligochaeten betreft een zeer groot 15 aantal borstelwormen die zich in een reactor kunnen ophouden, daarin slib metaboliseren en zich voortplanten.

Bij de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding vindt bijzondere toepassing een nestelende borstelworm, de Aulophorus furcatus die behoort tot de familie van de 20 Naididae. Het is een zoetwater nestelende, vrij zwemmende borstelworm die warme plaatsen prefereert en tolerant is voor lage zuurstofgehalten en voor organische verontreinigingen. Een bijzondere eigenschap van de Aulophorus furcatus is dat hij zich kan nestelen in de reactor en onder normale 25 omstandigheden niet uitgespoeld wordt met het stromend reactormedium.

Bij de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding wordt de populatie oligochaeten gehouden onder optimale condities voor hun metabolisme en voortplanting. Deze 30 optimale condities omvatten een relatief hoge temperatuur van in het algemeen 20 tot 30°C, zoals 25°C. Het zuurstofgehalte bedraagt in het algemeen vanaf 1 tot 6 mg 02/liter. De slibconcentratie dient relatief laag te zijn en bedraagt in j Λ η η η η Λ 4 , het algemeen vanaf 0,5 tot 4 gram droge stof per liter, bij voorkeur rond 1 gram per liter. Bovendien dient de populatie oligochaeten niet te worden blootgesteld aan hoge afschuifkrachten. In geval van hoge afschuifkrachten vertonen 5 de borstelwormen een vluchtgedrag en een risico op ongewenst verlaten van de reactor.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden nestelende oligochaeten toegepast voor de afbraak van slib, met name Aulophorus 10 furcatus. Teneinde deze nestelende oligochaeten optimale condities aan te bieden wordt de reactor voorzien van een drager waaraan de oligochaeten zich kunnen nestelen. Een dergelijke drager bezit bij voorkeur een hangende netstructuur met bijvoorbeeld een maaswijdte vanaf 0,2 tot 10 15 cm, in het algemeen 0,5 tot 2 cm maaswijdte. Nestelende oligochaeten hechten zich aan de drager. Naarmate de populatie groeit vormt zich een kluwen van gehechte oligochaeten en van in de kluwen opgenomen soortgenoten. Een kluwen bevat vele duizenden wormen per m2, die wordt omspoeld 20 met stromend reactormedium waarin het slib zich bevindt en dit slib wordt afgebroken.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden de bij voorkeur nestelende oligochaeten gehouden in een reactor die een zodanig dunnen 25 laag stromend reactiemedium bevat dat lucht door middel van diffusie wordt toegevoerd. Het voordeel hierbij wordt bereikt van het afzien van middelen voor het toevoeren van lucht en bovendien van middelen voor het afscheiden van wormen uit reactormedium dat de reactor verlaat. Volgens.een 30 voorkeursuitvoeringsvorm bezit de reactor de vorm van een goot met een reactor mediumlaag van 0,1 tot 3 cm, bij voorkeur 0,2 tot 2 cm, meer bij voorkeur 0,3 tot 1 cm. De dikte van de laag reactormedium is zodanig gekozen dat door 4 λ o o o o n 5 middel van diffusie voldoende lucht in het reactiemedium geraakt voor de heersende optimale condities voor de oligochaeten. Deze afmetingen zijn ook afhankelijk van heersende temperatuur en van de snelheid van het stromende 5 reactormedium. Zoals hiervoor is aangegeven heeft het verder voorkeur dat de oligochaeten nestelende oligochaeten zijn, zoals Aulophorus furcatus.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt aan het reactormedium lucht 10 toegevoerd. In dit geval kan gebruik worden gemaakt van een hogere reactormediumlaag en in dat geval van andere dan vrij zwemmende nestelende oligochaeten. Teneinde een ongewenst grote afzetting van slib in de reactor te vermijden dient bij deze werkwijze slib opgewerveld te worden opdat het kan 15 worden meegevoerd door de reactor heen stromende reactormedium. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm bezit de reactor de vorm van een goot met een reactor mediumlaag van 5 tot 50 cm, bij voorkeur 5 tot 30 cm, meer bij voorkeur 10 tot 20 cm. In dit geval kunnen oligochaeten als gevolg van de 20 heersende stroming de reactor verlaten en derhalve heeft het voorkeur dat de oligochaeten worden afgescheiden uit het de reactor verlatend reactor medium en teruggevoerd naar de reactor. Een goed toepasbaar type oligochaeten is tubifex. In geval van nestelende oligochaeten is het verlaten van de 25 reactor minimaal.

Opgemerkt wordt dat voor het creëren van een stromend reactormedium het mogelijk is om de reactor onder afschot te plaatsen (bijvoorbeeld 2%) waardoor een voldoend stromend medium wordt gerealiseerd. Anderszins is het mogelijk om 30 gebruik te maken van pompen of lucht voor het opwekken van de stroming.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding heeft betrekking 'op een inrichting voor het uitvoeren van de 4 Λ O O O η Λ 6 hiervoor beschreven werkwijze volgens de uitvinding. De inrichting omvat een reactor, middelen voor het toevoeren en afvoeren van reactormedium en van slib. In geval van het houden van nestelende oligochaeten is de reactor tevens 5 voorzien van een drager geschikt voor deze nestelende oligochaeten. De drager heeft bij voorkeur een netstructuur die hangend in de reactor is geplaatst. Een bijzondere uitvoering van deze reactor is een goot waarin het reactormedium een zodanige dikte heeft dat voldoende 10 zuurstofopname mogelijk is door middel van diffusie. Bij een andere uitvoeringsvorm dient extra zuurstof te worden toegevoerd door middelen waarmee lucht tot in het reactiemedium kan worden gebracht. Schutmiddelen in de reactor zijn dan tevens vereist voor het opwervelen van zich 15 afzettend slib.

Voor de beluchting en voor het handhaven van stromend reactormedium in de reactor kan tevens worden gebruik gemaakt van verschillende middelen voor beluchting. Bij voorkeur wordt gebruik.gemaakt van een zogenaamde lucht-lift of van 20 schotelbeluchters. De lucht-lift. beluchter heeft het voordeel van een optimale beluchting bij minimale afschuifkrachten.

Een ander aspect van de uitvinding is het gebruik van een vortex in scheidingsmiddelen voor het afscheiden van wormen uit reactormedium. Deze vortex brengt reactormedium in 25 een wervel. De aanwezige wormen vertonen vluchtgedrag, vormen zich tot kluwen die gemakkelijk onder zwaartekracht bezinken.

Tenslotte heeft de onderhavige uitvinding betrekking op het gebruik van nestelende oligochaeten bij de afbraak van slib. Met name betreft het hier de Aulophorus furcatus die in 30 dè natuur voorkomt.

Genoemde en andere kenmerken van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zullen hierna verder verduidelijkt worden aan de hand van een aantal Λ Λ Λ Λ Ο Λ Λ 7 uitvoeringsvoorbeelden die slechts bij wijze van voorbeeld worden gegeven zonder dat daartoe de uitvinding wordt geacht beperkt te zijn.

Hierbij wordt verwezen naar de bij gevoegde 5 tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch in doorsnede een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 een perspectivisch aanzicht van een drager voor gebruik in de inrichting volgens figuur 1; 10 figuur 3 op een andere schaal opengebrokeh een andere inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding; figuur 4 een aanzicht volgens pijl IV uit figuur 3 van de inrichting uit figuur 3; en 15 figuur 5 in stroomschema weer een andere inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een inrichting 1 voor het afbreken van slib volgens de uitvinding. De inrichting 1 omvat een reactor 2 met de vorm van een goot. De goot heeft bijvoorbeeld een 20 lengte van 10 meter, een breedte van 60 cm en heeft een afschot van 2%. Aan de reactor 2 wordt water 3 en slib 4 (1 gram droge stof per liter) toegevoerd. Het reactormedium 5 heeft een laagdikte van 10 mm en stroomt vanwege het afschot met een snelheid van ongeveer 500 liter/uur over de bodem van 25 de reactor 2 waarin een dragermateriaal 6 is opgesteld. Dit dragermateriaal creëert in de goot verschillen in stroming (waterval/poel).

Het dragermateriaal 6 kan zoals getoond in figuur 2 bestaan uit een betongaas 7 aangebracht op een bodem 8. De 30 maaswijdte bedraagt 5 cm.

De condities in de reactor 1 volgens figuur 1 zijn zodanig dat Aulophorus furcatus zich goed hecht aan het dragermateriaal 6, niet uitspoelt of in een zodanige mate dat 1 0 28 29 0 8 door voortplanting de populatie niet vermindert. Door de hechtende eigenschappen is het niet nodig om uit het reactormedium dat de reactor 1 verlaat wormen terug te winnen. Indien gewenst, kan uit het reactormedium 9 dat 5 reactor 1 verlaat slib worden teruggevoerd naar de slibtoevoer 4.

De goten kunnen naast elkaar zijn opgesteld maar ook boven elkaar opgesteld. Hierdoor treedt een ruimtebesparing op. Tevens kunnen gestapelde goten worden opgenomen in een 10 cassetteprofiel en omsloten door een container, waardoor optimale condities en met name condities voor temperatuur makkelijk instelbaar en handhaafbaar zijn.

Figuur 3 en 4 tonen een gepakt bedreactor 10 volgens de uitvinding. De reactor 10 omvat een silo vormige tank 11 15 met een draaggestel 12 waaraan hangend dragers 13 met een netstructuur zijn bevestigd. De reactor 10 is bedoeld voor het afbreken van slib met behulp van nestelende oligochaeten, met name Aulophorus furcatus. De nestelende oligochaeten nestelen zich aan de dragers 13, met name in en om de 20 netstructuur. De dragers 13 worden omspoeld met stromend reactormedium dat het slib bevat. De stroming in de reactor wordt bevorderd door op de bodem 14 aangebrachte beluchters 15. Verder zijn in de reactor 10 verwarmingselementen 16 opgehangen voor het inregelen van de temperatuur van het in 25 de reactor aanwezige reactormedium.

Op niet getoonde wijze kan het reactormedium en het slib worden toegevoerd aan reactor 10. Bij gebruik van bodembeluchters 15 stroomt het van slib voorziene reactormedium van beneden naar boven langs de dragers 13.

30 Indien lucht-lift beluchters worden gebruikt wordt het van slib voorziene reactormedium via een verdeelsysteem overgebracht op en stroomt naar beneden langs de dragers 13.

4 0 9 0 9 '0 A

In plaats van de gebruikte bodembeluchters 15 is het mogelijk om gebruik te maken van luchtlift beluchting.

9

Tenslotte toont figuur 5 een inrichting 17 voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. De reactor 5 18 heeft in dit geval de vorm van een goot met daarin een reactormediumlaag van 5 tot 50 cm afhankelijk van de i omgevingscondities. Het afschot bedraagt 2%. De goot 18 heeft | een lengte van 10 meter, een breedte van 60 cm. Slib wordt vanuit een voorraadhouder 19 in een concentratie van ongeveer 10 1 gram droge stof per liter via de leiding 20 toegevoerd.

Verder wordt belucht en gereinigd reactiemedium toegevoerd via de leiding 21 en onbehandeld belucht reactormedium via leiding 22.

Het reactormedium dat de reactor 18 verlaat via de 15 leiding 23 wordt toegevoerd aan een vortex-eenheid 24 waarin het reactormedium wordt onderworpen aan een werveling waardoor beluchting optreedt. Het beluchte reactorwater wordt teruggevoerd via de leiding 22. Het resterende deel van het reactormedium wordt afgevoerd via de leiding 25 naar een 20 bezinktank of scheidingsapparaat 26. Gereinigd water 27 afgevoerd via de leiding 27 wordt voor een deel teruggevoerd naar de reactor 18 via de leiding 21 en het resterende deel afgevoerd via de leiding 28. In de vortex-eenheid 25 kunnen oligochaeten worden afgescheiden via de leiding 29. Alle of 25 een deel van de afgescheiden oligochaeten kunnen worden teruggevoerd naar de reactor met behulp van reactormedium. Eventueel kan slib via leiding 30 worden afgevoerd.

De reactor 18 is op niet getoonde wijze tevens voorzien van een wervelmechanisme voor het periodiek 30 opwervelen en transporteren van het slib door de reactor 18.

1 0 28 2¾ 0

Claims (17)

1. Werkwijze voor het afbreken van slib, omvattende de stappen voor het: i) houden van een populatie oligochaeten in een reactor in een door de reactor stromend reactormedium onder voor 5 oligochaeten optimale condities voor metabolisme en voortplanting; en ii) aan het reactormedium toevoegen van slib.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de oligochaeten nestelende oligochaeten, zoals Aulophorus 10 furcatus, zijn en gehecht aan een drager worden gehouden in de reactor.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de drager een hangende netstructuur bezit.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, waarin de reactor 15 een zodanig dunne laag stromend reactormedium omvat dat lucht door middel van diffusie wordt toegevoegd.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarin de reactor de vorm bezit van een goot met een reactor mediumlaag van 0,1 tot 3 cm, bij voorkeur 0,2 tot 2 cm, meer bij voorkeur 0,3 20 tot 1 cm.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, waarin de oligochaeten nestelende oligochaeten zijn, zoals Aulophorus furcatus.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin aan het 25 reactormedium lucht wordt toegevoegd en in de reactor afzettend slib wordt opgewerveld tot in het stromende reactormedium. 4 n ; ft 9 9 0

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarin de reactor de vorm bezit van een goot met een reactor mediumlaag van 5 tot 50 cm, bij voorkeur 5 tot 30 cm, meer bij voorkeur 10 tot 20 cm.

9. Werkwijze volgens conclusie 7 of 8, waarin oligochaeten worden afgescheiden uit het de reactor verlatend reactor medium en teruggevoerd naar de reactor.

10. Werkwijze volgens conclusie 7-9, waarin de oligochaeten niet-vrij zwemmende zijn, zoals tubifex.

11. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1-10, omvattende een reactor, middelen voor het toevoeren en afvoeren van reactormedium en van slib, en een drager geschikt voor het dragend houden van nestelende oligochaeten.

12. Inrichting volgens conclusie 11, waarin de drager een netstructuur bezit.

13. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, waarin de reactor de vorm bezit van een goot met een reactor mediumlaag van 0,1 tot 3 cm, bij voorkeur 0,2 tot 2 cm, meer bij 20 voorkeur 0,3 tot 1 cm.

14. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, waarin de reactor een gepakt bedreactor is van dragers.

15. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 7-10, omvattende een reactor, middelen voor 25 het toevoeren en afvoeren van reactormedium en van slib, middelen voor het toevoegen van zuurstof aan het reactormedium, middelen voor het opwervelen van afzettend slib, waarbij de reactor de vorm bezit van een goot met een reactor mediumlaag van 5 tot 50 cm, bij voorkeur 5 tot 30 cm, 30 meer bij voorkeur 10 tot 20 cm.

16. Inrichting volgens conclusie 11-15, welke is voorzien van scheidingsmiddelen voor het afscheiden van 1028290 oligochaeten van reactiemedium, welke scheidingsmiddelen de vorm bezitten van een vortex schelder.

17. Het gebruik van nestelende oligochaeten, bij voorkeur Aulophorus furcatus bij de afbraak van slib in een 5 reactor. 1028290