NO128271B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparatur for behandling av

avvann inneholdende biokjemisk oksyderbart materiale.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og ap-

paratur for biokjemisk behandling av avvann inneholdende biokjemisk oksyderibart materiale (BOD) ved oksydasjon. Det BOD-holdige vann kan f.eks være vanlig kloakkvann, kjemisk avfallsvann fra petrokjem-

iske anlegg eller fra papirfabrikker eller ferment eringsvæsker.

Med et par unntak har biologiske oksydasjonsmetoder an-

vendt luft som oksygenkilde. Den store mengde luft som er nødvendig for å tilføre oksygenet, må hovedsakelig sees på bakgrunn av at oksy-

genet er fortynnet med mitrogen i et forhold på 1:4, og vanligvis vil bare fra 5 til 10$ av det tilførte oksygen bli absorbert på grunn av den dårlige oksygenmasseoverføringseffekt ved denne fremgangsmåte.

Luft er imidlertid gratis, og de store mengder energi som tilføres luften, er vanligvis tilstrekkelige ..t4.1. å blande og suspendere' de faste bakteriestof f er (den--aktive biomasse) i væsken.

En .direkte, anvendelse :av oksygen i stedet for luft ved behandling av kloakkvann' og kjemisk.avfallsvann har vært"overveiet i mange år på grunn av de åpenbare fordeler med hérrsyn' til., reduk-sjonen av de nødvendige gassvolum. Videre har det vært antatt at hastigheten og fullstendigheten av slike biokjemiske reaksjoner bar vært nedsatt på grunn av de lave oppløste oksygenmengder (DO). På grunn av at oksygen i ren form koster penger, må nevnte oksygen brukes effektivt og sparsomt. Dette nødvendiggjør et lite volumet-risk forhold mellom gass og væske i forhold til luft-gjennomluft-ning. Videre må oksygenets partialtrykk i den gjennomluftende - gass holdes på et høyt nivå for å oppnå, økonomiske fordeler med hensyn til drift av gjennomluftningsutstyret, samtidig.som man ønsker å oppnå høye hastigheter med hensyn til oksygenoppløsning. Man har tidligere ikke kjent noen fremgangsmåte som har opprettholdt høyt oksygenpartialtrykk under gjennomluftningen samtidig som man har anvendt et høyt prosentinnhold av oksygen i den verdifulle gass. Vanlig utluftningsteknikk med luft har ikke tilfredsstilt disse krav.

Annen kjent vanlig gass-til-væske-kontaktende teknikk, såsom pakkede kolonner eller kolonner av platetypen, overrislede kolonner eller pulserende gass-væske-kolonner, har vanligvis vært anvendt ved kjemisk bearbeidning, men er ikke særlig godt egnet for dette spesielle formål. Skjønt disse systemer kan utformes for å oppnå en høy prosentvis oksygenabsorbsjon, så lar de seg ikke lett tilpasse til en behandling av suspensjoner inneholdende faste stoffer av den type som opptrer f.eks. i den aktiverte slamprosess for behandling av avfallsvann. Videre er heller ikke vanlige systemer særlig godt egnet for kontakting av store volumer av væske med små volumer av gass med høye bppløsningshastigheter dg med lavt energiforbruk.

En oppnåelse av både høy oksygenanvendelsé og høyt oksygenpartialtrykk ved biologisk oksydasjon blir ytterligere komplisert : ved at det utvikles fortynnende gasser fra den væske -som underkastes gjennomluftriing. ' Vanligvis■vil det BOD-holdige vann'være nitrogen-mettet med"'hensyn til luft.' Mens massebverf øring ■ av .'nitrogen ikke- ■■ kommer i betraktning når man anvender luftgjennomluftning, så blir det en meget betydelig faktor når nitrogeninnholdet i gjsnnomluftnings-gassen reduseres og volumet av denne gass blir lite. Årsaken til dette er at det oppløste nitrogen til overføres fra væsken og over i gassen og derved redusere dennes oksygenpartialtrykk. Videre vil det fra væsken utvikle seg andre gasser som er inerte overfor den bio-kjemi-ske reaksjon, f.eks. argon og fuktighet. Karbondioksyd som er et produkt av oksydasjonen, vil også utvikles i betydelige mengder og videre senke oksygenpartialtrykket.

Hvis man anvender en oksygenanriket gjennomluftningsgass effektivt, vil dens volum i forhold til luft være meget lite, f.eks. av størrelsesorden 1:90.. Dette gir muligheten for å spare penger med hensyn til gasskompresjonen, men det øker problemene med hensyn til væskeblanding og en oksygenfortynning på grunn avurenheter. Den totale energitilførsel til en så liten gassmengde for å få oppløst oksygener, vil vanligvis være langt mindre enn det som er nødvendig for å få en suspendering og blanding av de faste stoffer i væsken.

De inerte gasser som utvikles fra væsken, vil også svekke oksygenpartialtrykket i større grad, etterhvert som mengden av gjennomluftningsgassen reduseres.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et bedret system for biokjemisk behandling av BOD-holdig vann, hvor man anvender en ren oksygengass.

Det videre en hensikt å tilveiebringe et system, karakterisert ved en høy oksygenoverføringshastighet til det BOD-holdige vann pr. energienhet, noe som gir en betydelig høyere energioverfør-ingseffekti i forhold til vanlig gjennomluftningsteknikk, hvor man anvender atmosfærisk luft.

Videre er det en hensikt å tilveiebringe et system for oksygasjon av BOD-holdig vann, og hvor denne fremgangsmåte er karakterisert ved et høyt oksygenpartialtrykk og en høy oksygenutnyttelse.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til behandling av avvann inneholdende biokjemisk oksyderbart materiale (BOD) ved oksydasjon i flere trinn i kontakt med en bakterieaktiv biomasse i form av aktivert slam, hvor oksydert blanding av væske og fast stoff fra et oksydasjonstrinn høyere enn det første eventuelt skilles i renset væske og aktivert slam, og hvor eventuelt minst en del av det aktiverte slam resirkuleres til det første gassformige oksydasjonstrinn, hvilket oksydasjonstrinn er karakterisert ved at det BOD-holdige avvann, biomassen og den tilførte oksydasjonsgass inneholdende minst 50 volumprosent oksygen blandes og at ett av disse fluida samtidig resirkuleres kontinuerlig' mot de andre fluida i et første gassformig oksydaspnstrinn, hvorved det dannes en første oksydert blanding av væske og fast stoff og en første uforbrukt oksygenholdig gass inneholdende minst 35 volumprosent oksygen, at nevnte første uforbrukte oksygenholdige gass føres fra første trinn til det annet gassformig oksydasjonstrinn for blanding med væske og fast stoff, mens étt av disse fluida samtidig kontinuerlig resirkuleres mot de andre fluida, hvorved det dannes en andre oksydert blanding av væske og fast stoff og en andre uforbrukt oksygenholdig gass med lavere oksygeninnhold enn førstnevnte gass, at nevnte andre gass tas ut fra nevnte andre trinn, at væskéstrømmene strømningsreguleres og at ener-gitilførselen for blanding og for fluida-resirkulasjon reguleres i første og etterfølgende trinn, slik at: (a) minst 60 volumprosent av oksygenet i nevnte tilførte gass forbrukes i blandingen av væske og fast stoff i alle trinn, (b) mellom 0,04 og 0,24 kmol pr. time oksygen tilføres første trinn pr. 1 kW energi som brukes i alle trinn for blanding og for gass-væske-kontakt og fluidaresirkulasjon, og (c) den gass som tas ut fra det avsluttende gassformige oksydasj onstrinn hvor uforbrukt oksygengass fra foregående trinn er blitt bragt i kontakt med en vandig blanding av væske og fast stoff, består av mer enn 21 volumprosent og mindre enn 80 volumprosent oksygen.

Oppfinnelsen angår videre en apparatur for gjennomføring

av den ovenfor angitte fremgangsmåte, omfattende separate belutnings-soner 13a, 13b, 13c og 13d, utstyrt med forbindelsesgjennomganger for tilførsel henholdsvis avtrekking av oksydasjonsgass 20 og for overfør-ing av vann-biomasse fra en beluftningssone til en annen beluftningssone 28a-b, 28b-c, 28c-d, karakterisert ved at hver beluftningssone omfatter et gassrom over vann-biomasse overflaten~13a, 13b, 13c og 13d tildekket av et deksel 17, at det i hver beluftningssone er anbragt mekaniske organer 18, 32-34 som samtidig opprettholder både en konstant blanding av vann-biomasse og en konstant resirkuleringskontakt mellom beluftningsgass og vann-biomasse, og at gjennomgangene 29 for overføring av behandlingsgass fra en'beluftningssone til den etterfølgende er dimensjonert slik at en tilbakestrømning av beluftningsgass forhindres.

Fremgangsmåten og apparaturen ifølge foreliggende oppfinnelse har med meget godt resultat vært anvendt for behandling av kloakkvann på en betydelig mer effektiv måte.enn den som anvendes ved en vanlig luftgjennomluftningsbehandling, eller som kunne oppnås ved en enkelttrinns gassformet oksydasjonsbehandling. Med begrepet avvann, slik det brukes har, forstår man enhver væske-faststoff-blanding av huslig eller industriell opprinnelse, som er forurenset med organisk stoff (med eller uten organiske stoffer), som kan bio-osyderes i vann med oksygengass. Fig. 1 er et skjematisk tverrsnitt gjennom et apparat ifølge forliggende oppfinnelse hvor man anvender en rekke oksydasjonskammere som flyten på et større legeme av avvann, Fig. 2 er et skjematisk tverrsnitt gjennom et annet apparat hvor det er vanlige skillevegger mellom oksydasjonstrinnene og et vanlig tak oger disse, Fig. 3 er et skjematisk tverrsnitt gjennom et annet

apparat hvor man anvender blandere av børstetypen,

Fig. 4 er et skjematisk tverrsnitt gjennom et apparat ifølge foreliggende oppfinnelse hvor man anvender nedsenkede turbin-blandere, en seriestrøm av oksydert væske-fast stoff-blanding fra trinn til trinn i direkte medstrøm med den uforbrukte oksygengass, en klaringstank, samt anordninger for retur av aktivert slam til første trinn, Fig. 5 er et diagram som sammenligner medstrøms- og motstrømsstrøm av oksygengass og væske-fast stoff-blanding i et sekstrinns behandlingssystem hvor man anvender 99, 5%'s oksygentil-førselsgass og hvor man opprettholder et 2 ppm DO-nivå, Fig. 6 er et tilsvarende diagram, men viser et sustem

hvor man anvender en to$'s oksygentilførslesgass,

Fig. 7 er et tilsvarende diagram som figurene 5 og 6, men viser et system hvor man anvender en 80$'s okdygentilførsels-gass, og hvor man opprettholder et nivå på 8 ppm. DO, Fig. 8 er et kostnadsdiagram for optimal drift av medstrøms- og motstrømssystemer som en funksjon av tilførslesgassens oksygeninnhold, Fig. 9 er et skjematisk strømningsdiagram for en firetrinns utførelse hvor BOD-nivået og oksygenrenheten avtar gjennom to trinn med mellomliggende trinn hvor oksygengassen og væske-fast stof f-blandingen ' går i mot strøm, og

Fig. 10 er -et skjematisk strømningsdiagram av en annen firetrinns utførelse, hvor strømmene går r motstrøm.i■det første oksygen-gass-trinn cg i medstrøm i de gjenværende trinn.

På fig 1 er detvist en avvannlagringsanordning 10, som kan være en vanlig tank, men som i denne utførelse■er en naturlig •• væskeansamling, f.eks. et lite tj ern' eller et litevanm Avvann til-føres via ledning 11, mens en oksygengasskilde, f.eks. beholder 12,

er tilveiebragt nær vannreservoaret. Oksygenet kan lagres i væske-form eller i form av en gass under trykk.

Minst to separate oksydasjonskammere flyter på vannreserv-oar 10, og på fig. 1 er det vist tre kammere 13a, 13b, 13c som bæres av flytekapper l4.. Nevnte oksydasjonskammere har vegger 15 hvis nedre ender går under nivået av avvann 16 og hvor de øvre ender bærer gass-tette lokk 17- Anordninger for å blande oksygengass og avvann er tilveiebragt i hvert enkelt kammer, og kan f.eks. innbefatte roterende overflatetype-blandere 18, vanligvis tilført energi ved hjelp av elektriske motorer 19- Måten hvorledes energien brukes i hvert enkelt oksydasjonstrinn, er meget viktig i den foreliggende oppfinnelse. To funksjoner må tilveiebringes: De faste stoffer må holdes i suspensjon i væsken, og man må'oppnå en intim kontakt mellom oksygengassen og væsken. I mange tidligere kjente systemer hvor man anvendte luft, oppfylte luften begge de to nevnte funksjoner. Luftvolumet var stort, slik det var nødvendig for å tilveiebringe den nødvendige oksygen fra en gass som var sterkt fortynnet med nitrogen, og gassens rørende virkning på væsken, skjønt den var utilstrekkelig og lite effektiv, var tilstrekkelig til å holde faste stoffer i suspensjon.

I det foreliggende effektive oksygengjennomluftnings-system er den gassmengde som er nødvendig for å tilføre oksygenet langt mindre, og trenger ikke å tilveiebringe en blandende virkning for å suspendere de faste stoffer, spesielt når innholdet av faste stoffer er høyt.' Den energi som er nødvendig for å røre væsken blir fortrinnsvis tilført av en mekanisk rører eller en propell.,, som er langt mer effektiv med hensyn til føring enn gassgjennombobling. Røreren kan være forkjsellig fra gass-væske-kontaktanordningen, f.eks. kan man anvende'en'nedsenket proepellsammen.med en gasspreder. Eventuelt kan de to funksjoner tjenes", av samme anordning, men i et-■ hvert tilfelle bør anordningen være av en slik type at man opprettholder en høy oksygenpartialtrykkforskjell over den gass-væske-grense-flate som utvikles av anordningen.

I de fleste trinn er den energi, som er nødvendig for gass-væske-kontakten vesentlig lavere enn den energi som er nødvendig for å opprettholde de faste stoffer i suspensjon. Gass-væske-kontakt-energien er ikke desto mindre betydelig, og hvis man ikke velger en skikkelig kontaktmetode, kan energiforbruket for nevnte funksjon bli ganske betydelig. Videre kan DO-nivået og oksygenutnyttelsen bli dårlig. Man bør velge en anordning som utvikler et stor grenseflate-areal mellom gass og væske, samtidig som man ikke frembringer en fin-dispersjon av væsken i gassen. Det er nødvendig med en betydelig energitilførsel for å frembringe en fin væskedispersjon,og slike dispersjoner er relativt ineffektive masseoverføringer i det foreliggende system. Egnede blandeanordninger frembringer et stort kon-taktareal i et stort væskevolum, slik at væsken nær grenseflatearealet ikke når metning. De oksygen-partialtrykk-drivende krefter for rask 'oppløsning blir således opprettholdt, og man får minimale tap når væsken i kontaktsonen returneres til hovedreservoaret. Tilfredstil-lende blandeanordninger innbefatter spredere som frembringer fine bobler i væskereservoaret samt overflatespredere som kaster relativt massive flak eller strømmer av væske inn i gassen.

Gjennomluftningsanordninger blir vanligvis bedømt ved den såkalte "luftstandard-overføringseffekt", som er anordningens evne til å oppløse oksygen fra luft over i null-DO-vann ved 1 atmos-færes trykk og 20°C. Egnede anordninger er de som har en luft-stan-dard-overføringseffekt på minst 0,9 kg C^/kWh. Por disse formål er kraften som anvendes for bedømmelse av anordningen, den totale kraft som anvendes både for røring av væsken og for kontakten mellom gass og væske.

Rørledning 20 med reguleringsventil 21 er anbragt mellom oksygenbeholderen 12 og et første oksydasjonskammer 13a, og gjennom ledningen føres en gass som inneholder minst 50% oksygen for blanding med avfallsvæsken i kammer 13a, hvorved man får dannet en første oksydert væskefast stoff-blanding. I denne utførelse blir aktivert slam sirkulert inne i nevnte vann-reservoar ved naturlige strømning-er og de f$r nevnte propeller 18, og en del av dette vann kommer i kontakt med propellen i første kammer 13a. En del av slammet sement-eres på reservoarets bunn og må periodevis fjernes fra dette ved hjelp av sugeanordninger. Alt avhengig av den relative plassering av avvann-tilførselsrøret 11 og første oksydasjonskammer 13a, kan blandingen av avvann og .aktivert slam ofte opptre før man får en kontakt med den oksygenholdige gass i første oksydasjonstrinn.

En begrenset passasje. 22 forbinder gassrommet i første kammer 13a med gassrommet i annet kammer 13b, og gjør at uforbrukt oksygenholdig gass strømmer fra førstnevnte til sistnevnte. I denne spesielle utførelse kan anordningene 22 være i form av et flytende rør. Den uforbrukte oksygenholdige gass kommer inn i annet kammer 13b (med lavere oksygeninnhold enn i det første kammer 13a) og blandes der med avvann på samme måte som i kammeret 13a, og det dannes en annen oksydert væske-fast stoff-blanding som blander seg med avvannet. I anordningen på fig. 1 oppstår det en fri blanding mellom avvannet

og den oksyderte væske-fast stoff-blanding fra hvert enkelt oksydasj onstrinn. Hvis intet annet er angitt, er det ingen forutbestemt væskestrøm mellom de enkelte trinn. Den oksygenholdige gass vil imidlertid i serie strømme fra første til annet til.tredje oksydasj onskammer 13c med en progressivt synkende oksygenrenhet. Dette betyr at den uforbrukte oksygenholdige gass som frigjøres fra den andre oksyderte væske-fast stoff-blanding i kammeret 13b, strømmer gjennom den begrensede passasje 2 3 til tredje kammer 13c for der å blande seg med avvannet. En uforbrukt oksygenholdig gass æm inneholder mer enn 21$ oksygen vil føres ut fra gassrommet i tredje kammer via ledning 24 med reguleringsventil 25. Denne gass kan fri-gjøres til atmosfæren eller bearbeides alt etter ønske. Renset væske tas ut fra reservoaret 10 ved hjelp av overløpet 26 som står i forbindelse med passasje 27, som igjen kan stå i forbindelse med f.eks. en elv eller et vann.

Minst 60 volumprosent av oksygenet i den tilførte oksydasjonsgass til første kammer 13a, forbrukes i alle.trinn, slik. at den gass som tas ut gjennom ledning 24 ikke inneholder mer enn 40$ av det tilførte oksygen. Videre vil den tilførte oksydasjonsgass bestå av minst 50 volumprosent oksygen. Valg av oksygeninnhold i den tilførte oksydasj onsgass og prosentvis.forbr.uk av oksygen i anlegget, er avhengig av en rekke faktorer, f. eks;, avvannets natur, antall trinn som anvendes, geografisk plassering, og verdien av gjen-nomluftningsgassen. Prisen på oksygenet i den tilførte oksydasjonsgass varierer i meget vesentlig grad med renheten. Det er imidlertid en tendens til at besparelser med hensyn til oksygeninnholdet i gassen blir oppveiet av en dårligere behandling i systemet, hvor et lavere oksygenpartialtrukk krever mer energi og/eller større oksydasjonskammere.

På fig. 2 er det vist en anordning hvor det er tilveiebragt fire separate kammere 13a, 13b, 13c og 13d for gassformet oksydasj on av avvann i et lukket kammer 10, f.eks. en tank. Gasskamrene i første og annet kammer 13a og 13b er skilt fra hverandre ved en enkel skillevegg 28a-b som går ned fra taket 17 til en posisjon under avvannets øvre nivå. På lignende måte vil en skillevegg 28b-c skille annet og tredje kammer fra hverandre, og en vanlig skillevegg 28-c-d skiller tredje og fjerde kammer fra hverandre. Hvert kammer er utstyrt med en mekanisk drevet overflatepropell 18 for oksydasjon av avvannet nær overflaten, og man får således tilveiebragt en intim blanding. Ettersom skilleveggene bare går en kort avstand ned i væsken, får man betydelig blanding mellom væskene fra de fire oksydasjonstrinn.

Begrensede strømningsanordninger er tilveiebragt i skilleveggene 28a-b, b-c og c-d, og kan bestå av små perforeringer 29. Man unngår således en tilbakeblanding av oksydasjonstrinn fra et etter-følgende oksydasjonskammer til et foregående kammer, så lenge man opprettholder en svak trykkforskjell.

Fig. 3 viser en utførelse hvor blanderen 31 består av en børstetype-konstruksjon med en horisontal aksel 30 som går gjennom alle oksydasjonskammere og gjennom veggen i avvannstanken 10. En rekke radiale spiler 31 er plassert langsetter akselen, slik at de partielt står i kontakt med væsken. Når akselen 30 roteres, vil nevnte spiler kaste væske opp i gassrommet i hvert enkelt kammer, og så væsken til å sirkulere inne i tank 10. Man får på denne måte effektive kontaktoverflater, og man får en intim blanding av gass og væske. Som i anordningen på fig 2, vil væsken fritt sirkulere fra trinn til trinn. Den uforbrukte oksygenholdige gass strømmer fra første kammer 13a til annet kammer 13b gjennom ledningen 22, og fra sistnevnte til tredje kammer 13c gjennom ledning 23. Disse ledninger kan vasre utformet slik at de bare tilveiebringer tilstrekkelig tverr-snittsareal for den forønskede strømning, eller de kan alternativt være utstyrt med begrensede strømningsanordninger, f.eks. en dyse eller lignende.

I de forannevnte anordninger vil hvert av gasskamrene samle opp og beholder gjennomluftningsgassen i gasstrinnet, og en av væskene sirkuleres mot den andre. Oppholdstiden for en viss gassmengde i hvert enkelt trinn er lang sammenlignet med overføringstiden fra et trinn til et annet, dvs. et tidsforhold på minst 30.

I den anordning som er vist på fig. 4, vil blandeanordningene for hvert enkelt trinn innbefatte en spreder 32 som er nedsenket i væsken og blad 33, fortrinnsvis plassert umiddelbart over sprederen.. Bladene 33 er via en roterbar aksel festet til egnede drivanordninger, f. eks. en turbin. De små oksygengassboblene som frigjøres fra sprederen 32 fordeles i hele kammeret i intim kontakt med væsken på grunn av turbintrykket og stiger opp gjennom væsken til overflaten hvor den uforbrukte del frigjøres sammen med reaksjonspro-duktgasser.

For å tilveiebringe den nødvendige trykkdrivende kraft for kontinuerlig sirkulasjon av oksygengass i kammeret, er inntaket for kompressoren 34 plassert i gasstrømningskommunikasjon med kam-merets øvre gassrom, og uttaket fra dette føres gjennom ledning 35 til spreder 32.

■ Systemet på fig. 4 skiller seg fra systemene på fig. 1-3 ved at det er tilveiebragt anordninger for strømning av oksydert væske-fast stoff-blanding fra trinn til trinn i samme retning, dvs.

i medstrøm, som strømmen av uforbrukt oksygenholdig gass. Vanlige skillevegger 28a-b, 28b-c og 28c-d går nesten til bunnen av tank 10 og er festet til denne bunnen ved en væsketett anordning. Strøm av oksydert væskefast stoff-blanding tilveiebringes av begrensede åpninger 36 i den første skillevegg 28a-b, fortrinnsvis nær bunnen av

veggen, begrensede åpninger 37, fortrinnsvis i den øvre del av annet-tredje.kammerskillevegg 38-b-c, og begrensede åpninger 38, fortrinnsvis i bunndelen av tredje-fjerde kammerskillevegg 28c-d. Dette system av oksygengasstrømmer og strømmer av væske-fast stoff-blanding, gir

høyest mulig oksydasjonshastighet pr. ,volumenhet .av "avvannet, og en meget høy behandlingseffekt for en .gitt total oksydasjonstid.

Som" vist på' fig. 5-7, (mer detaljert beskrevet i det etterfølgende.) kan man oppnå en 90% Vs oksygenanvendelse. med en til-førselsgass inneholdende 60% oksygen eller mer, idet man anvender seks eller flere trinn og et medstrømssystem mellom gassen og blandingen av væske og fast stoff. Man kan videre oppnå en oksygenutnyttelse på over 90$ med en tilført oksydasjonsgass som inneholder mellom 50 og 60$ oksygen, men de tilsvarende gasshastigheter blir ytterligere forskjøvet fra de optimale verdier. Med et færre antall trinn har oksygenutnyttelsen en tendens til å senkes, men man kan oppnå en 85$'s okdygenutnyttelse i fire trinn ved å bruke medstrømsstrøm og en tilførselsgass inneholdende 99,5$ oksygen.

Medstrømsutførselen ifølge foreliggende oppfinnelse er meget godt egnet for å tilfredsstille variasjonen med hensyn til BOD og oksygenbehovet i hvert enkelt trinn. Dvs. at BOD er høyest i første trinn og synker så progressivt gjennom de etterfølgende trinn. Den tilførte oksydasjonsgass som har høyest innhold av oksygen kontaktes med avvannet i det første trinn. Følgelig vil det første trinn ha det høyeste oksygenpartialtrykk og følgelig den høyeste oksygenoverførings-hastighet, dvs. der hvor man har det høyeste oksygenbehov.

I utførelsene på fig. 1-3 vil det aktiverte slam i alt vesentlig være jevnt fordelt i blandingen av væske og fast stoff som står i kontakt med den oksygenholdige gass i hvert enkelt oksydasjonstrinn. Denne fordeling tilveiebringes av en naturlig sirkulasjon og blandeanordningene i hvert enkelt trinn. I utførelsen på fig. 4 vil den fjerde blanding av væske og fast stoff overføres gjennom ledning 39 til en klaringstank 40 for der å bli skilt i en renset væske og aktivert slam. Slike klaringsanordninger er velkjente, og kan f.eks. innbefatte en roterbar skaper 41 i den nedre ende for å hindre koning. Det aktiverte slam tas ut gjennom ledning 42, og en del av dette resirkuleres via pumpen 43 til første oksydasjonskammer 13a for blanding med avfallsvæske og oksygenholdig gass. Den rensede væske tas ut fra klaringstank 40 via ledning 44.

Det er underforstått at klaringstank 40 alternativt kan være plassert mellom to oksydasjonstrinn istedenfor etter siste oksydasjonstrinn. Således kan f.eks. en del eller all blanding av væske og fast stoff tas ut fra tredje kammer 13c til klaringstank 40. Under slike omstendigheter vil en del av det aktiverte slam fra klaringstanken direkte føres til fjerde kammer 13d for videre oksydasjon,

mens en annen del av det aktiverte slam resirkuleres til første' kammer 13a. Som en ytterligere variasjon kan det være ønskelig å føre den første oksyderte blanding av væske og fast stoff til en klaringstank for å fjerne væske og derved redusere den mengde materiale som skal behandles i de etterfølgende oksydasjonstrinn. Under disse omstendigheter vil det organiske materiale primært bli absorbert på slammet i første trinn og deretter assimileres og oksyderes.

Por å oppnå fordelen ifølge foreliggende oppfinnelse, bør man anvende minst to oksydasjonstrinn, hvor en tilført oksydasjonsgass inneholdende minst 50% oksygen blandes med BOD-holdig avvann og aktiv biomasse, f.eks., slam, i et første trinn, hvoretter den uforbrukte oksygenholdige gass fra dette trinn kontaktes en væske-fast-stoff-blanding i et annet oksydasjonstrinn.

Skjønt fig. 1-4 viser utførelser og systemer hvor den oksygenholdige.tilførselsgass kontaktes avvann som ikke på forhånd er blitt blandet med en oksygenholdig gass, så er dette ikke vesentlig så lenge første trinns avvann har et vesentlig innhold av biokjemisk oksyderbart materiale (BOD). Under visse omstendigheter kan det være fordelaktig å blande det innkommende avvann med oksygenholdig gass i en forutgående behandling og ta den uforbrukte, oksygenholdige gass fra dette trinn for annen anvendelse. F.eks. hvis oksy-genkonsentrasjonen i denne gass er betydelig høyere enn i luft, kan den anvendes for en forbrenningsprosess. Væske-fast-stoff-blandingen fra en slik forutgående oksydasjonsbehandling kan så føres til et første oksydasjonstrinn ifølge foreliggende oppfinnelse.

Som nevnt tidligere, blir væskestrømmene og energitil-førselen til oksydasjonstrinnene regulert. Med hensyn til væske-strømmene, så krever foreliggende oppfinnelse ikke at man justerer alle væskestrømmer, men tar ut et par enkelte utvalgte strømmer som lett lar seg regulere, hvorved man kan opprettholde de forønskede forhold. I et behandlingssystem, vil således strømmene av avvann og renset væske normalt ikke bli regulert, men vil normalt variere meget sterkt, mellom en høy gjennomgang om dagen og lav gjennomgang om natten. Okdygentilførselshastigheten kan lett justeres ved hjelp av kontrollventil 21. I utførelser hvor det aktiverte slam resirkuleres til første oksydasjonstrinn, kan resirkuleringshastigheten lett justeres alt etter.tilstrømningen av avvann. Denne justering kan utføres ved.å variere hastigheten på pumpen som resirkulerer det aktiverte slam, f.eks. pumpen- 43- på fig.: 4.. Blandehastigheten kan reguleres ved krafttilførselen, til blandeanordningene, f.eks. propell 18 på fig 1, de radiale spiler 31 på fig. 3.og resirkulasjons-pumpe 34 på fig. 4..

Hvis det er nødvendig med en ytterligere regulering av strømmene, så kan justerbare ventiler tilveiebringes i passasjene, for den oksygenholdige gass mellom de enkelte trinn,.f.eks. i led-ningene 22 og 23 på fig. 1. På lignende måte kan justerbare ventiler tilveiebringes i passasjene for blanding av væske og fast stoff mellom de enkelte trinn. I de fleste utførelser ifølge foreliggende oppfinnelse vil imidlertid tilstrekkelig strømningsjustering bli tilveiebragt av faste åpninger, slik at strømmen vil være en funksjon av væsketrykket. I den utførelse som er vist på fig. 4, vil både gassen og blandingen av væske og fast stoff forbli i hvert enkelt trinn, og begge væsker sirkuleres mot hverandre. Oppholdstiden for bæskene i hvert enkelt trinn er relativt lang sammenlignet med overføringstiden mellom trinnene.

I utførelser ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor oksygenet fortrinnsvis strømmer i medstrøm, f.eks. som vist på fig. 4, eller i motstrøm, vil den totale oppholdstid eller kontakttid for væske og fast stoff, fortirnnsvis ligge mellom 20 og 180 minutter. Denne kontakttid vil i de fleste tilfelle referere seg til den faste biomasse (de totalt tilstedeværende bakterier), ettersom dette er det materiale, som gjennomløper det fullstendige oksydasjonssystem, uten hensyn til hvor væsken tas ut. I det arrangement hvor all oksydasjon skjer før klaringstanken, vil kontakttiden bli beregnet som det totale væskevolum for alle oksydasjonskammere dividert med den volumetriske strømningshastighet for det kombinerte BOD-holdige vann og resirkulasjonen av aktivert slam. Hvis BOD-uttømte væsker skilles fra den oksyderte blanding av væske og faste stoffer i et intermedi-ært trinn, f.eks. ved en kontaktstabllisering, vil den totale kontakttid for en gitt mengde BOD plus biomasse, være summen av kontakt-tidene før og etter den intermediære klaringsanordning. Kontakttiden før nevnte klaringsanordning beregnes ved å dividere væskevolumet i oksydasjonskamrene før klaringanordningen méd den volumetriske strøm-ningshastighet for BOD-holdig vann og det resirkulerte aktiverte slam. Kontakttiden etter klaringsanordningen beregnes ved å dividere væskevolumet i oksydasjonskamrene etter klaringsanordningen med slam-fordelingshastigheten til neste oksydasjonskammer.

Den totale kontakttid som er ønskelig i en spesiell ut-førselse ifølge foreliggende oppfinnelse, er avhengig av hvorvidt man ønsker en auto-oksydasjon (endog en respirasjon). Denne er mer fullstendig beskrevet i den norske patentsøknad nr. 2595/70. Hvis den eneste hensikt er å assimilere og oksydere det biooksyderbare materi-alet i den innstrømmende væske, vil en relativt kort kontakttid være tilstrekkelig. En relativt fullstendig assimilasjon av det biooksyderbare materiale er eksperimentelt blitt oppnådd etter to trinn ved en oksydasjon med en tilført'oksydasjonsgass bestående av 99, 5% oksygen og en medstrøm av væske og fast stoff og gass. etter en kontakttid på 37s minutt i hvert enkelt trinn, eller 75 minutter totalt. Væsken fra annet trinn hadde lavt innhold av BOD, (f.eks. 20-35 ppm), og slammet var stabilisert og bra sedimentert. I andre prøver hvor det ble oppnådd en viss autooksydasjon, var den totale kontakttid ca. 2,5 timer i tre trinn (50 minutter/trinn) med medstrøm, og klaringen ble utført etter tredje trinn (se fig. 4 og tabell A). 'I en annen prøve-serie med autooksydasjon og medstrøm i fire trinn og klaring etter gjerde trinn, var den totale kontakttid 2,7 timer eller 40,5 minutter pr. trinn. Den totale kontakttid for et sektrinns-system av samme type, var 1,5 time (15 minutter pr. trinn). Det er nødvendig med en total kontakttid på minst 20 minutter for en oksygenabsorbsjon og en BOD-assimilasjon. En total kontakttid på mindre enn 180 minutter gir en vesentlig reduksjon av slamproduksjonen hvis man ønsker en auto-oksydasj on, samtidig som man i vesentlig grad unngår sedimentasjons-problemer, og dog samtidig får en vesentlig reduk.sjon med hensyn til gjennomluftningskammerets kapasitet i forhold til vanlig praksis. Vanlige aktiverte slamanlegg hvor man anvender luftgjennomluftning opererer med kontakttider på 180-360 minutter.

De forannevnte kontakttider er tilfredsstillende med relativt svakt avfallsvann med opptil 300 ppm BOD. Med hensyn til sterkere avfallsvann fra kjemiske anlegg, er lengre kontakttider nødvendige for å få en væske av sammenlignbar renhet.

Det er også foretrukket å opprettholde det oppløste oksygeninnhold (DO) i blandingen av fast stoff og væske på minst 0,5 ppm i det første oksydasjonstrinn.' Det oppløste oksygen ble raskt for-brukt av biomassen i det første trinn, slik at nivået av oppløst oksygen endog kan gå lenger ned, selv om oksygenet oppløses med høy hastighet. I forannevnte tretrinns-prøve har man observert at opp-løst oksygen i første trinn var mellom 0,5 og 1,0 ppm. Når alle oksydasjonstrinnene var under drift, steg nivået av oppløst oksygen

i de etterfølgende trinn, og behandlingskvaliteten ble bedre. Under foretrukne betingelser hvor man hadde et innhold av flyktige suspenderte faste stoffer på minst 3000 ppm i det første oksydasjonstrinn,' ville et lavt innhold av oppløst oksygen, f.eks. på 0,5 ppm ikke nød vendigvis bety at det eksisterer en oksygenutsultet tilstand (nær

anaerobiske) tilstander. Det kan bare indikere av oksygenoverførings-hastigheten er begrenset av masseoverføringen, og at høyere oksydasj onshastigheter kan oppnås hvis man får en mer effektiv gjennomluft-ningsanordning. For å unngå en tilstand hvor masseoverføringen er den begrensende faktor, er det foretrukket å opprettholde et oppløst oksygennivå i første oksydasjonstrinn på 2 ppm eller høyere. Nivået av oppløst oksygen i dette trinn bør fortrinnsvis holdes under ca. 5 ppm, for derved å unngå for sterkt energitilførsel, noe som betyr høyere omkostninger og større vanskeligheter med hensyn til sedimentasjonen. Hvis man får en sterk opprivning av bakterieklumpene på grunn av for sterk blanding, så vil (flette svekke sekimentasjonshast-igheten, skjønt man får en viss reagglomerering av bakteriene i de etterfølgende oksydasjonstrinn før klaringstanken.

Fordelene ved foreliggende oppfinnelse ble vist i en serie prøver hvor man anvendte et system av den type som er vist på fig. 4 og vanlig kloakkvann som avvann. I disse spesielle prøver anvendte man tre oksydasjonstrinn, og den oksyderte blanding av væske og fast stoff ble overført til en klaringstank hvor sedimentasjonen fant sted på grunn av tyngdekraften og det aktiverte slam ble resirkulert til første trinn.

Hele anlegget var plassert inne i en rektangulær tank (4,26 m lang, 1,53 m bred og 1,22 m dyp). Hvert oksydasjonstrinn og klaringstanken hadde et rektangulært horisontalt tverrsnitt på 1,5 x 1,1 m og et driftsvolum på ca. 1730 liter. Blandesysteme.tr for hvert enkelt trinn besto av en halv KH motordrevet nedsenket propell med en diameter på 15,24 cm og hvis hastighet kunne varieres, og som spredte gassen fra en stasjonær spreder som var plassert like under propellen. Sprederne var konstruert av et rør med eri diameter på 1,27 cm og med 16 huller med en diameter på 1,59 mm. Hvert enkelt blandetrinn anvendte en roterende kompressor for resirkulering av den oksyderende gass fra det overliggende gassrom tilbake til den nedsenkede spreder. Gassresirkuleringshastigheten i hvert enkelt trinn og den mekaniske blandeiiastighet ble separat og uavhengig refulert, og gassresirkuler-ingshastighetene ble målt ved hjelp av rotametere, mens blandekraften ble målt ved hjelp av watt-metere.

Oksygengass med" en renhet på 99 >5% ble tilført fra trykk-regulerte lagringssylindere. Det tilførte oksygen ble mettet med vann og ført gjennom en måler for måling av den øyeblikkelige strøm-ningshastigheten og det samlede tilførte volum. Oksygenet ble ført inn i gassrommet over avvannet i første trinn, og den uforbrukte oksygengass (foruten frigjorte reaksjonsgasser) ble ført til hvert enkelt etterfølgende trinn ved hjelp av et rør med en lengde på 6l-76 cm og en diameter på 4,7 011 (indre diameter) som gikk gjennom de respektive vertikale skillevegger. Disse åpninger var tilstrekkelig store til at man fikk en begrenset gasstrøm fra første trinn til annet trinn til tredje trinn under relativt små trykkforskjeller, og man fikk ingen tilbakeblanding av den oksyderte gass fra et høyere trinn til et lavere trinn. Nevnte trykkforskjell var av en størrel-sesorden på 0,23 mm Hg. Den uforbrukte oksygenholdige gass fra tredje trinn ble ført gjennom en annen måler. Den oksyderte blanding av fast stoff og væske strømmet i medstrøm med gassen fra hvert trinn til neste høyere oksydasjonstrinn gjennom hull med en diameter på

5,0 cm som gir et totalt strømningsareal på l6l cm for hver av åp-ningene 36, 37 og 38.

Klaringstanken besto av et enkelt overløp og var utstyrt med en bunnskraper med en diameter på 86 cm, og skraperen var motor-rotert med ca. 6 omdreininger pr. time. Det aktiverte slam ble re-turnert til første "oksydasjonstrinn ved hjelp av en pumpe med vari-abel hastighet.

Prøver av råkloakkvannet og renset vann ble oppsamlet over 12 eller 24 timers perioder. Prøvene ble lagret i et kjøleskap som holdt ca. 0°C før analyse.. På visse dager ble det tatt to prøver, dvs. fra kl. 9 om morgenen til kl. 9 om ettermiddagen og fra kl. 9 om ettermiddagen til kl. 9 om morgenen henholdsvis. Disse tidsrom ble valgt for å få prøver av kloakkvann med høy styrke om dagen og relative lav sturke om natten. De fleste data er imidlertid basert på 24 timers sammensatte analyser. Konsentrasjonen av oppløst oksygen i blandingen av væske og fast stoff i første oksydasjonstrinn ble kontinuerlig målt og angitt. Man fikk således data med hensyn til tidsvariasjonen av oppløst oksygen ved i alt vesentlig konstante strømningsforhold og oksygeneringsforhold. Dette nivå er en indika-sjon på den daglige variasjon med hensyn til innholdet av biokjemisk oksyderbart materiale i kloakkvannet, og følgelig oksygenbehovet i systemet.

Prøvesystemet ble drevet med en tilførsel av kloakkvann og resirkulert slam på ca. 25,8 og 7,6 l/min. henholdsvis. Dette tilsvarer en total kontakttid på 150 minutter (heri innbefattet strøm-men av resirkulert slam) i de tre oksydasjonstrinn, og ca. en 29$'s retur av slammet. De flyktige suspenderte faste stoffer i blandingen av væske og fast stoff i hvert trinn (MLVSS) ble holdt på mellom 3200 og 3600 ppm med et gjennomsnitt på ca. 3400 ppm. Slam ble tatt ut " fra klaringstanken med ujevne mellom rom. Oksygenabsorbsjonsdata sammen med andre prosessvariable er angitt i tabell A.

Alle målinger under disse prøver ble utført i overensstem-melse med vanlig praksis for behandling av kloakkvann, f.eks. slik det er angitt i "Standars Methods for the Examination of Water and Waste-water", utgitt av the American Public Health Association, Inc., 11. utgave (1962).

Resultatene i tabell A, og da spesielt resultatene for de 13 middeldøgn, viser at 91$ av det biokjemisk oksyderbare materiale i kloakkvannet ble fjernet i et system karakterisert ved en bemerkelses-verdig effektiv oksygenutnyttelse (85$ absorbsjon) og hvor man hadde et meget lavt energiforbruk pr. enhet oksygentilførsel, nemlig 0,16 kg /2/kW.

Som angitt tidligere, er det foretrukket å la den oksyderte blanding av væske og fast stoff strømme i medstrøm med den uforbrukte oksygenholdige gass fra trinn til trinn. Dette er relativt overraskende fordi de fleste masseoverføringssystemer vanligvis anvender motstrømssystemer. Fordelene ved medstrøm er angitt på fig. 5-7 og på fig. 8 som er et sammenligningsdiagram med hensyn til omkostninger. De angitte data er beregnet på basis av' målinger fra virkelige eksperimenter. Systemet besto av seks trinn av oksydasjonskammere med forskjellige gassrenheter i den gass som ble tilført første trinn, foruten varierende nivåer med henysn til oppløst oksygen. Blandingen av væske og fast stoff ble ført i strømmer av den type som er angitt på fig. 4, enten i medstrøm eller i motstrøm til den oksygenholdige gass. Systemet er beregnet til å kunne behandle vanlig kloakkvann med en hastighet på 13,6 x 10^ 1 pr. døgn inneholdende 250 ppm BOD, med 4000 ppm flyktige suspenderte faste stoffer (MLVSS) i første trinns blandevæske (plus tilført resirkulert vann) og en total kontakttid på 120 minutter for blandingen av væske og fast stoff i de seks trinn.

På fig. 5, 6 og 7 representerer kurve A den foretrukne medstrøm, mens kurve B representerer en eventuell motstrøm av gass og blanding av væske og fast stoff. Driften er angitt som totale årlige gjennomluftningsomkostninger (drift + investering), i forhold til varierende oksygentilførselshastigheter til systemet i kmol 0^

pr. time. Kostnadsordinaten (på høyre side) er blitt normalisert, idet man anvender en skala hvor 100 kostnadsenheter tilsvarer en relativt stor sum.

Kurve C på hver av fig. 5, 6 og 7 viser oksygenutnyttelsen som venstre side-ordinat ved en rekke oksygentilførselshastighet-er. For disse sammenligninger ble det antatt at oksygenutnyttelsen var den samme i både medstrøms- og motstrømsdrift, og den kraft som var nødvendig for å oppnå denne utnyttelse ble så beregnet.

Fig. 5, 6 og 7 viser en vesentlig fordel ved medstrøm i forhold til motstrøm med en rekke varierende oksygentilførselshastig-heter, og i hele det området med hensyn til oksygenrenheter som inn-går i foreliggende oppfinnelse. Tabell B viser denne fordel kvalitativt ved en representativ tilførselshastighet på 2,48 kmol 0^ pr. time.

Fig. 8 sammenligner de totale årlige gjennomlutningsom-kostninger for det angitte anlegg under optimale betingelser for hver driftsmåte. Kurve D representerer minima, fra medstrøm og 2 ppm D0-kurvene A i det angitte område med hensyn til oksygengassens renhet, dvs. fra 50% til 100$ Og. De gjenværende kurver representerer minima fra andre kostnadskurver for forskjellige gass- og væskefast stoff-forhold to DO-nivå slik disse er angitt i tabell C.

For å eksemplifisere anvendelsen av disse kurver viser således fig. 8 at man får en optimal drift med en tildørselsgass inneholdende 99,5$ 0^ ved et nivå på 2 ppm DO og et medstrømssystem, når oksygentilførsleshastigheten er 2,18 kmol pr. time og oksygenutnyttelsen er 95%, idet den tilsvarende normaliserte totale gjennom-luf tningsomkostning er ca. 58. Denne drift er representert ved den høyre ende av kurve D på fig. 8.

Tabell D viser kvalitativt de forskjellige optima for med-strøm og motstrøm, slik disse er angitt på fig. 8.

Tabell E illustrerer betingelsene i et 6-trinns, medstrøms oksygenutlutningssystem av den type som er angitt på fig. 4, utstyrt med gjennomluftningsanordninger med en luftstandardoverføringseffekt på ca. 1,8 kg Og/kWh. Betingelsene angir den.behandling av 250 ppm BOD-kloakkvann med 99, 5% 0^ i en blandet væske inneholdende 4000 ppm MLVSS i en total oppholdstid på 2 timer. For sammenligning er data vist både for 2 ppm og 8 ppm DO i den blandede væske. Skjønt man kan oppnå ganske høye hastigheter med hensyn til fjerning av BOD med et DO-nivå på 2 ppm, er det vanligvis fordelaktig å anvende betydelig høyere nivåer. Høyere DO-nivå i den blandede væske, og følgelig i den rensede væske, hjelper til å lette eventuelle oksygenunderskudd i de mottagende vannreservoarer. Betingelsene i klaringstanken blir også bedret.

Det fremgår av data i tabell E at oksygeninnholdet i gjen-nomluf tningsgassen synker progressivt fra trinn til trinn, og at dette profil tilsvarer et tilsvarende synkende biokjemisk oksygenbehov (BOD) gjennom systemet. Det høyeste oksygenpartialtrykk anvendes under

gjennomluftningen av den sterkeste blandede væske og vice versa.

Det fremgår også at volumet av gjennomluftningsgassen avtar under gejnnomgangen i de forskjellige trinn, noe som demonstrerer at en stor fraksjon av det tilførte oksygen blir oppløst, og at uren-heter blir utventilert bare sammen med_ en liten mengde uforbrukt oksygen.

Videre fremgår det at drift med 99,5$'s oksygentilførsel er relativt intensiv, samtidig som man opprettholder DO-nivået i den blandede væske. Med DO-nivå på enten 2 ppm eller 8 ppm får man en fjerning av det løselige BOD som er nesten fullstendig, og oksygenutnyttelsen er over 90%.

Som nevnt tidligere, krever den generelle fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse ingen spesiell strømningssekvens for det BOD-holdige vann og den aktive biomasse i forhold til den oksygenholdige gass. Væske-fast stoff,blandingen kan fritt blandes blant de gassformede oskydasjonstrinn, slik det f.eks. er angitt på fig. 1-3, eller kan strømme fra trinn til trinn, og fortrinnsvis i medstrøm til den oksygenholdige•gass, slik det er angitt på fig. 4. Alternativt kan væsken strømme i motstrøm til den oksygenholdige gass. Således kan den første uforbrukte oksygenholdige gass fra et første gassformet oksydasjonstrinn føres .til et annet gassformet oksydasjonstrinn som mottar væsken fra et annet væske-fast stoff-oksydasjonstrinn. Den annen uforbrukte oksygenholdige gass fra dette andre gassformede oksydasjonstrinn kan så føres til et tredje gassformet oksydasjonstrinn for blanding med væske og fast stoff fra det første gassformede oksydasjonstrinn. I dette tilfelle vil det tredje gassformede oksydasjonstrinn også være det annet væskeoksydasjonstrinn. Den gass som tas ut fra dette trinn inneholder mer enn 21% oksygen ifølge foreliggende oppfinnelse, og den tredje oksyderte blanding av væske og fast stoff som tas ut fra det annet gassformede oskydasjonstrinn vil ha det laveste innhold av biokjemisk oksyderbart materiale o'g det høyeste oppløste oksygeninnhold.

Fig. 9 og 10 viser skjematiske strømningsdiagrammer for andre forhold mellom gass-væske-fast stoff for fremgangsmåter ifølge foreliggende oppfinnelse, hvor man har minst to serieforbundne gass-trinn gjennom hvilke gassen strømmer i retning av reduserende BOD-innhold. Trinnene er nummerert i gassens strømnhgsretning, og gassens strøm er angitt ved stiplede linjer mens væskestrømmen er vist med hele linjer. Strømmene mellom hvert enkelt trinn kan være gjennom anordninger av den type som er vist på enhver av figurene 1 og 4, er angitt med piler. For enkelthets skuld er blande.anordninger og ventiler ikke vist.

På fig. 9 vil gassen og væsken strømme i medstrøm i gass-trinn I, men i motstrøm i gass-trinn 2, 3 og 4, og konsentrasjonen av gassformet oksygen vil progressivt synke gjennom de nevnte trinn. Væskestrømmen går følgelig først gjennom trinn 1, så gjennom trinn 4, deretter gjennom trinn 3 og så gjennom trinn 2, hvoretter BOD-innholdet progressivt reduseres. Den uforbrukte oksygenholdige gass med lavest oksygeninnhold tas ut fra trinn 4, mens den oksyderte blanding av væske og fast stoff med laveste BOD-innhold tas ut fra trinn 2. Følgelig vil gass- og væskestrømmene gå i motstrøm'i trinnene 2, 3

og 4.

I systemet på fig. 10 vil væsken føres inn i trinn 2 og flyter så gjennom trinn 3, 4 og 1 og blir tatt ut fra det sistnevnte. BOD-innholdet blir progressivt redusert i samme rekkefølge. Gass-væske-strømningsforholdene er i motstrøm i trinn 1, men i medstrøm i trinn 2, 3 og 4. -Skjønt det ikke er vist, kan en klaringstank være knyttet til det siste væskeoksydasjonstrinn, f.eks. trinn 2 på fig. 9 eller trinn 1 på fig. 10, på samme måte som angitt på fig. 4. Alternativt kan en klaringstank plasseres mellom to væsketrinn på den foran be-skrevne måte.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til behandling av avvann inneholdende biokjemisk oksyderbart materiale (BOD) ved oksydasjon i flere trinn i kontakt med en.bakterieaktiv biomasse i form av aktivert slam, hvor oksydert blanding av væske og fast stoff fra etoksydasjonstrinn høy-ere enn det første eventuelt skilles i renset væske og aktivert.slam, og hvor eventuelt en del av det aktiverte slam resirkuleres til det første gassformige oksydasjonstrinn, karakterisert ved at det BOD-holdige avvann, biomassen og den tilførte oksydasj onsgass inneholdende minst 50 volumprosent oksygen blandes og at ett av disse fluida samtidig resirkuleres kontinuerlig mot de andre fluida i et første gassformig oksydasjonstrinn, hvorved det dannes en første oksydert blanding av væske og fast stoff og en første uforbrukt oksygenholdig gass inneholdende minst 35 volumprosent oksygen, at nevnte før&e uforbrukte oksygenholdige gass føres fra første trinn til det annet gassformige oksydasjonstrinn for blanding med væske og fast-stoff, mens ett av disse fluida samtidig kontinuerlig resirkuleres mot de andre fluida, hvorved det dannes en andre oksydert blanding av væske og fast-stoff og en andre uforbrukt oksygenholdig gass med lavere oksygeninnhold enn førstnevnte gass, at nevnte andre gass tas ut fra nevnte andre trinn, at væskestrømmene strømningsreguleres og at energitilførselen for blanding og for fluida-resirkulasjon reguleres i første og etterfølgende trinn, slik at:

(a) minst 60 volumprosent av oksygenet i nevnte tilførte gass forbrukes i blandingen av væske og fast-stoff i alle trinn, (b) mellom 0,04 og 0,24 kmol pr. time oksygen tilføres første trinn pr. 1 kW energi som brukes i alle trinn for blanding og for gass/væske-kontakt og fluidaresirkulasjon, og (c) den gass som tas ut fra det avsluttende gassformige oksydasjonstrinn hvor uforbrukt oksygengass fra foregående trinn er blitt bragt i kontakt med en vandig blanding av væske og fast stoff, består av mer enn 21 volumprosent og mindre enn 80 volumprosent oksygen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den oksyderte blanding av væske og fast-stoff fra hvert enkelt trinn overføres til neste etterfølgende trinn som den blanding av væske og fast-stoff som skal blandes med uforbrukt oksygengass fra hvert enkelt trinn'.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at innholdet av flyktige suspenderte faste stoffer (MLVSS) i blandingen av va-ske og fast-stoff i første gassformige oksydasjons- rinn er minst 3000 ppm.

4. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de forannevnte krav, karakterisert ved at den tilførte oksydasjonsgass består av minst 90 volumprosent oksygen og ved at første uforbrukte oksygenholdige gass består av minst 55 volumprosent oksygen.

5. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de forannevnte krav, karakterisert ved at innholdet av oppløst oksygen (DO) i blandingen av fast stoff og væske i det første gassformige oksydasjonstrinn er minst 0,5 ppm.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, 3, 4 eller 5, karakterisert ved at innholdet av biokjemisk oksyderbart materiale (BOD) i den oksyderte blanding av væske og fast stoff i hvert enkelt trinn er høyere enn i det neste etterfølgende gassformige oksydasj onstrinn.

7- Fremgansmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det anvendes minst tre blandetrinn, at oksydert blanding av væske og fast stoff fra siste blandetrinn skilles i renset væske og aktivert slam og at minst en del av det aktiverte slam resirkuleres til det første gassformige oksydasjonstrinn.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den uforbrukte oksygenholdige gass som tas ut fra tredje trinn, består av mer enn 21 volumprosent oksygen, den totale kontakttid for blandingen av væske og fast stoff i de tre trinn er mellom 20 og l80 minutter, ved at mellom 0,06 og 0,18 kmol oksygen pr. time tilføres første trinn pr. 1 kW energi som brukes i de tre trinn for blanding og gass/væske-kontakt, og ved at det volumetriske strømnings-forhold mellom tilførselsgass og væske i første trinn er mellom .0,08 og 2,0.

9. Premgansgmåte ifølge ethvert av de forannevnte krav, karakterisert ved at minst én av væskene kontinuerlig resirkuleres i hvert oksydasjonstrinn i kontakt med andre væsker i nevnte trinn.

10. Apparatur til gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav-ene 1-9, omfattende separate beluftningssoner (13a, 13b, 13c og 13d)_. utstyrt med forbindelse sgjennomganger for tilførsel henholdsvis avtrekking av oksydasjonsgass (29) og for overføring av vann-biomasse fra en beluftningssone til en annen beluftningssone (28a-b, 28b-c, 28 c-d), karakterisert ved at hver beluftningssone omfatter et gassrom over vann-biomasse-overflaten (13a, 13b, 13c, 13d) tildekket av et deksel (17), at det i hver beluftningssone er anbragt mekaniske organer (18, 32-34) som samtidig opprettholder både en konstant blanding av vann-biomasse og en konstant resirkuleringskontakt mellom beluftningsgass og vann-biomasse, og at gjennomgangene (29) for overføring av behandlingsgass fra en beluftningssone til den etter-følgende er dimensjonert slik at en tilbakestrømning av beluftningsgass forhindres.