NO885455L - Fremgangsmaate og anordning for rensing av vann. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og anordning for rensing av vann, særlig vann beregnet på bruk i anlegg for fiskeoppdrett. I et slikt anlegg inngår i enkelte tilfeller et såkalt dykket biofilter som et vesentlig element. Dette består hovedsakelig av en loddrett sylinder eller kolonne fylt med et filtermedium som oppviser en stor total overflate. Sylinderen er åpen i topp og bunn, bortsett fra en rist eller liknende for å holde filtermediet på plass. Ved bruk bringes det urene vann til å strømme med forutbestemt hastighet opp gjennom biofilteret, med den følge at mikroorganismer ivannet, såsom bakterier o.l., avsettes på filtermediets overflate i et lag som gradvis øker i tykkelse. Når laget har nådd en viss tykkelse vil større eller mindre biter av yttersjiktet rives løs og følge med vannstrømmen for senere delvis å sedimenteres på bunnen av en egnet beholder eller liknende, hvorfra de kan fjernes sammen med andre sedimenterte fremmedpartikler i vannet. Endel av det løsrevne materialet vil imildertid ikke sedimentere og følgelig forbli i vannet. For tilbakespyling av biofilteret slik at ikke store mengder organisk materiale avsettes i filteret og tetter dette, er det under biofilteret som regel anordnet en luftdiffusor som avgir relativt grove luftbobler i vannet. Filteret tilbakespyles normalt med 1-20 dagers mellomrom. Biofilteret, eller etterfølgende sedimenteringsbeholder, er imidlertid ikke istand til å oppfange organisk og/eller uorganiske stoffer i form av ørsmå partikler suspendert i vannet eller oppløste vanskelig nedbrytbare organiske stoffer.

Fra boken "Seawater Aquariums" av Stephen Spotte, John Wiley & Sons, 1979, side 208 - 217, er det kjent en metode basert på fysisk adsorpsjon som kan ta hånd om oppløste organiske stoffer i vann. Ifølge denne metode anvendes en luftdiffusor som avgir luftbobler ved en optimal størrelse på 0,8 mm og i vesentlig større antall per volumenhet enn ved luftdiffusorer av den art som benyttes ved ovennevnte biofil-treringsmetode. Luftdiffusoren ifølge denne metoden plasseres i bunnen av en søyle av forurenset vann, og under sin oppstigning gjennom denne vannsøyle vil de fine luftboblene knytte til seg elektrisk ladete og polariserte oppløste stoffer i vannet og bringe disse til overflaten hvor de samles i et skum som lett kan fjernes.

En velkjent prosess i vannbehandlingssammenheng er videre fIotasjon for fjerning av partikulært organisk og uorganisk materiale i vann.

Ved flotasjon utnyttes de suspenderte partiklers evne til

å stige mot overflaten i en væske. Betingelsen er at partiklene har lavere tetthet enn væsken eller de kan løftes til overflaten av luftbobler som omslutter eller hefter seg til materialet.

Det floterte slammet danner et sjikt på overflaten og derfra fjernes det fra systemet.

Flotasjonsprosessen kan deles inn i flere varianter etter hvilken prosessmetode som benyttes. Den vanligste metoden er flotasjon ved luft som er løst i avløpsvannet under et trykk på flere atmosfærer, løst- luftflotasion (dissolved air flotation). Ved innløpet til fIotasjonscellen avlastes trykket over en ventil. Luften løses ut som små gassbobler (0,03 - 0,12 mm). Gassboblene fester seg til fnokkene og danner luft-partikkel-aggregater med høy stigehastighet.

En annen metode går ut på å bruke en diffusor med ultrafine porer som gir mikroskopiske luftbobler.

Ved foreliggende oppfinnelse er de tre ovennevnte rense-metoder forenet som nærmere angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen kan anvendes på alle typer forsynings- og avløpsvann hvor man ønsker å fjerne biologisk nedbrytbart løst organisk stoff, ikke nedbrytbart organisk stoff samt partikulære organiske og/eller uorganiske forbindelser (selv om disse er mikroskopiske og ikke kan sedimenteres). Prosessen fører i tillegg toksiske ammonium-forbindelser over på den mer ikke tekniske nitrat form. Vannet bør ikke inneholde forbindelser som er giftige for bakterier. Eksempler der denne vannbehand-lingen kan være aktuell er intern eller ekstern vannbehandling i fiskeoppdrettsanlegg samt kommunalt og industrielt avløpsvann.

Utover det at man oppnår en mer effektiv rensing enn ved å benytte bare den ene eller annen av de tre ovenfor omtalte kjente metoder, oppnås den fordel at også forurensningsbitene som rives løs fra biofilteret følger med skummet istednefor å sedimenteres. Sirkulasjonshastigheten til vannstrømmen som i konvensjonelle biofilter-anlegg virker til å bringe bunnslammet frem til et samle- og fjerneområde, kan derved reduseres.

Dette innebærer i sin tur lavere energibehov for bibehold av ønsket temperatur i et fiskeoppdrettsanlegg, eller fjerning av en prosentvis større del av forurensningene for en gitt volumstrøm av urenset vann enn ved et konvensjonelt vannrense-anlegg.

Det skal bemerkes at prosessen ifølge oppfinnelsen ikke er et resultat av flere vannbehandlingsprosesser satt i sammen,

men flere biologisk/fysisk/kjemiske fenomener satt sammen til en prosess som erstatter vannbehandlingsprosessene; flotasjon, biologisk filtrering, proteinskimming, beluftning, gassavdrivning av nitrogen og karbondioksyd og strømsetting for selvrensing i vannbasseng.

Hovedprosessen foregår i et såkalt biofIotasjonskammer

mens endel biprosesser foregår i et vannbasseng hvor bioflota-sjonskammeret er neddykket. Vannbassenget kan være sirkulært eller rektangulært. Ved anvendelse av et sirkulært basseng vil man normalt anvende et sirkulært, sentralt plassert bioflota-sjonskammer, mens man i et rektangulært basseng normalt vil anvende et rektangulært biofIotasjonskammer, plassert langs den ene langside i bassenget. Ved anvendelse for intern vannbehandling i fiskeoppdrett vil vannbassenget normalt fungere som oppdrettsbasseng.

Bassenget har som oppgave dels å gi det forurensete vann tilstrekkelig oppholdstid til at forurensningskomponenter skal fjernes i ønskelig grad, dels å tjene for biprosessformål og dels å fungere som oppdrettsbasseng etc. Volumet i bassenget vil være avhengig av vannkvalitetskarakteristikk, ønsket restkonsentrasjon etc og må dimensjonere spesielt i hvert enkelt tilfelle. Formen vil avhenge av formålet, om bassenget er ute eller inne, i eksisterende bygninger eller om prosessen skal plasseres i eksisterende bassenger etc.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i tilknytning til vedlagte delvis skjematiske tegning som på fig. 1 viser et grunnriss av et anlegg for oppdrett av piggvar, basert på fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen, mens fig. 2 i større målestokk viser et tverrsnitt gjennom anlegget langs linjen II-II på fig. 1. Anlegget vist på fig. 1 er hensiktsmessig satt sammen av f.eks. fire stort sett identiske, rektangulære, vannfylte bassenger 2 som hvert utgjør en selvstendig oppdrettsenhet. I hvert basseng 2 er det fortrinnsvis ved bassengets ene langside neddykket en anordning ifølge oppfinnelsen, generelt betegnet med tallet 4, i det følgende benevnt biofIotasjonskammer. I den viste utføringsform avgrenses kammeret 4 sideveis hensiktsmessig av bassengets ene langsidevegg og to endevegger, samt en selvstendig, langsgående, vanntett vegg 6, men det kan selvsagt om ønskelig avgrenses av fire selvstendige vegger uavhengig av bassengveggene. Kammeret 4 er åpent oventil, mens der i bunnen er anordnet en rist 8 over en luftdiffusor 10, f.eks. bestående av et antall rør eller slanger hvis vegger er perforert eller består av finmasket trådduk, eller på annen måte forsynt med et stort antall åpninger innrettet til å avgi luftbobler over hele området fra 0,03- 1 mm. På risten 8 i kammeret 4 hviler et biofiltermedium 12 av kjent type (antydet med skravering i figurene), f.eks. i form av små ringformete plastlegemer eller -figurer som har størst mulig overflate i forhold til volum, med sikte på mikrobiologisk vekst og for å beskytte slik vekst mot mekanisk slitasje på grunn av luftboblene fra diffusoren 10. Som eksempel på egnet filtermedium kan nevnes produktet "Etapak" som leveres av Eta Process & Effluent Plant Ltd., England.

I selve biofIotasjonskammeret 4 foregår noe forenklet følgende: Forurenset og oksygenfattig vann suges inn gjennom bunn av kammeret pga luftdiffusoren 10 (ved hjelp av "mammutpumpe"-eller "luftpumpe"-prinsippet). Vannet passerer gjennom kammeret og gir næring for en mikroorganisme-flora på filtermediets 12 overflate. Denne mikroorganisme-flora binder oppløst organisk materiale i form av en mattevekst på mediets overflate og overfører ammonium på nitrat form. De mikroskopiske luftboblene fra diffusoren 10 oksygenerer vannet og gir god oksygentilførsel til mikroorganisme-floraen samt river av matteveksten når denn har nådd en viss tykkelse. (God oksygen- tilførsel og liten tykkelse på mattevekst er vitalt for å oppnå maksimal mikrobiell funksjon) De minste boblene (0,03 - 0,12 0 mm) omslutter bakteriene og de organiske partikler som rives av mediets overflate samt øvrige mikroskopiske og makroskopiske organiske og uorganiske partikler som har fulgt med vannstrømmen (antydet med pilen V i fig. 2) inn i biofIotasjons-kammeret slik at disse floteres. I tillegg får man en fysisk adsorpsjon av løste organiske forbindelser (i henhold til det innledningsvis omtalte litteratursted mest effektivt på bobler i området 0,8 mm) slik at det dannes et forurenset skum 14 som inneholder samtlige forurensnings-produkter produsert i kammeret. Skummet 14 følger med vannstrømmen ut av biofIotasjonskammeret nær overflaten, flyter på vannoverflaten med vannstrømmen og kan skummes av på dertil egnet sted som antydet ved pilen S på fig. 2. Når vannstrømmen (skapt av luftpumpen) når en veggflate vil den følge veggen ned mot bunn (se fig. 2) og på samme måte følge bunnen tilbake til innløpet på biofIotasjons-kammeret. Denne bunnstrømmen vil dra med seg partikler som har sedimentert på bunnen og transportere dem inn i biofIotasjons-prosessen.

Alt i alt er det en rekke biologiske og fysisk/kjemiske fenomener som samvirker i denne prosessen og gir et samlet renseresultat som ingen hittil kjente prosesser kan oppvise.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for rensing av vann, karakterisert ved at det urensete vann utsettes for en kombinasjon av biofiltrering, flotasjon og fysisk adsorpsjon (proteinskimming).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at biofiltreringen, fIotasjonen og den fysiske adsorp-sjonen utføres i en felles enhet.

3. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2, for rensing av vann, omfattende et sideveis avgrenset kammer (4) inneholdende et biofiltermedium (8) og innrettet til å neddykkes eller være neddykket i et vannbasseng (2), og til å gjennomstrømmes av vannet i bassenget, karakterisert ved at der under kammeret er anordnet en luftdiffusor (10) som er innrettet til å avgi luftbobler i størrelsesorden 0,03 - 1 mm.

4. Anordning ifølge krav 3, hvor vannbassenget (2) har en langstrakt, stort sett rektangulær form, karakterisert ved at kammeret (4) er anordnet ved bassengets ene langside, stort sett i hele dets lengde.