RO109323B1

RO109323B1 - Procedeu pentru prelucrarea balegarului, a balegarului fermentat si a apelor reziduale, care contin n-kjeldahl si instalatie de realizare a procedeului

Info

Publication number: RO109323B1
Application number: RO146132A
Authority: RO
Inventors: Iman Willem Koster; Abraham Klapwijk
Original assignee: Ecotechniek Bv
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1995-01-30
Also published as: HU906478D0; NO904490L; NL8902573A; DE69005780T2; EP0423889B1; DK0423889T3; IL96034A; DE69005780D1; IL96034A0; US5232583A; YU195890A; US5296147A; CS501790A3; FI905115A0; ATE99651T1; YU46972B; PL287363A1; CA2027787A1; HUT61254A; KR910007840A

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu pentru prelucrarea bălegarului, a bălegarului fermentat sau a apelor reziduale care au o concentrație relativ mare de azot Kjeldahl, acest îngrășământ lichid fiind supus unei nitrificări într-o primă etapă și a unei denitrificări într-o etapă ulterioară, în etapa de nitrificare folosindu-se un reactor aerat care conține un noroi activ bogat în bacterii de nitrificare, în acest reactor adăugându-se, dacă este necesar, substanțe chimice de neutralizare a acidului, iar în etapa de denitrificare folosindu-se un reactor cu alimentare continuă, cu pat cu curgere ascendentă (USB), care conține o biomasă foarte compactă capabilă să transforme azotatul în azot gaz, și în care se adaugă un substrat organic.

Invenția se referă și la instalația de realizare a acestui procedeu.

Se cunoaște un procedeu de acest tip, realizat la Universitatea din WageningenOlanda, din Agrarisch Dagblad 2-160 din 17 martie 1980, p.2. în acest procedeu se tratează fracțiunea lichidă din bălegarul semilichid fermentat. Substanțele organice degradabile biologic, azotul nitrifiabil și fosforul, prezente în fracțiunea lichidă a bălegarului anaerobic sau fermentat semilichid se pot îndepărta în mare măsură. Procedeul constă în principal, în asocierea unei etape de nitrificare ce are loc într-un reactor de nitrificare în care amoniacul este transformat de către bacterii în azot oxidat, cu o etapă de denitrificare într-un reactor de denitrificare în care azotul oxidat se transformă cu ajutorul bacteriilor în azot gaz, fosfatul prezent în lichid fiind concentrat în același timp în reactor sub forma unui precipitat chimic. Oxidarea amoniacului conduce la scăderea pH-ului, care ta această metodă este măsurat prin dozare în var și/sau ta efluentul de la reactorul de denitrificare (recirculat) la reactorul de nitrificare. în timpul etapei de nitrificare a acestui procedeu are loc și îndepărtarea parțială a azotului și a fosfatului, deoarece bacteriile degradează substanța degradabilă biologic care a trecut prin fermentare pentru a forma bioxid de carbon ta apă. Azotul și fosforul astfel puse în libertate pot fi introduse în noi celule de noroi activ. în acest procedeu reactorul de nitrificare (care poate fi alimentat continuu sau discontinuu) funcționează discontinuu. El este apoi aerat până când tot amoniacul este nitrificat, după care aerarea se întrerupe pentru a permite noroiului să se depună. Bălegarul lichid nitrificat este evacuat pentru a fi tratat în etapa de denitrificare, în timp ce noroiul activ rămâne în reactorul de nitrificare pentru un ciclu în plus. în etapa de denitrificare efluentul de la reactorul de nitrificare este pompat în sus prin reactorul UBS. în acest reactor există o biomasă foarte compactă care este capabilă să transforme azotatul ta azot gaz. Pentru a permite acestei etape să aibă loc în reactor trebuie să se adauge un substrat organic, de exemplu, metanol. Acidul se consumă ta timpul etapei de denitrificare, ceea ce are ca rezultat creșterea pH-ului în patul bacterian. Ca o consecință a acestei creșteri se formează un precipitat insolubil de fosfat cu ionii de calciu prezenți în lichid.

Acest procedeu are avantajul că este relativ necostisitor și se poate aplica într-o instalație compactă. Se mai ridică însă o serie de probleme, în acest caz la tratamentul bălegarului fermentat. Astfel, o instalație compactă pentru tratamentul bălegarului utilizabilă la tratarea bălegarului și a bălegarului fermentat sau a apelor reziduale care conțin azot Kjeldahl se poate produce și menține numai dacă:

a) Dozarea fracțiunii lichide fermentate este efectuată la capacitatea de nitrificare a reactorului de nitrificare. Reactorul de nitrificare trebuie să fie supraîncărcat, dar, de asemenea, nu trebuie să funcționeze subtacărcat;

b) Dozarea materialului (sau a altor surse de carbon), în reactorul de denitrificare se efectuează ta raport cu nitratul introdus ta reactorul de denitrificare. în cazul dozării insuficiente nu se îndepărtează tot azotatul; în cazul supradozării însă, metanolul (sau alte surse de carbon) sunt prezente în efluentul care se descarcă;

c) Recircularea efluentului din reactorul de denitrificare în reactorul de nitrificare trebuie controlată astfel, încât, să fie optimă. Recircularea prea puțină conduce la o concentrare a azotatului, ceea ce are un efect inhibitor asupra bacteriilor; recircularea prea multă are consecință că reactorul se umple în principal cu lichid care deja a fost tratat

Punctele menționate pot fi realizate prin folosirea unor instrumente separate, fiind necesar să se efectueze unele din diversele operații manual. în plus, rezultatele diferitelor măsurători nu pot fi integrate și transformate într-o acțiune de control fără intervenția unui operator. De asemenea, efluentul din reactorul de nitrificare mai poate conține încă substanțe organice ce nu pot fi degradate în continuare, în reactorul de nitrificare. Materialul organic care trece în reactorul de denitrificare poate fi transformat în material anorganic în acest reactor cu degajare de azot sub formă de amoniu (în măsura în care nu este adus de curentul recirculat) descărcat cu efluentul.

Simt, de asemenea, cunoscute procedee de prelucrare a bălegarului (de exemplu, Promest în Helmod și Memon în Deventer), în care bălegarul semilichid este evaporat pentru a da un produs uscat, ceea ce înseamnă o mare cantitate de energie consumată, pentru că bălegarul semilichid constă din peste 90% apă. în plus, această evaporare cere o tehnologie complexă care de fapt mai trebuie încă cercetată pentru aplicarea ei la bălegar. Prețul de cost pentru prelucrarea de acest tip și formarea de bălegar uscat, granulat sau pulbere este în consecință foarte mare.

O soluție care diferă de cea descrisă mai sus, constă în tratarea bălegarului semilichid în instalațiile clasice de tratare a efluentului. în mod curent aceasta este folosită și pentru tratarea bălegarului lichid de la vacile care fată. La tratamentul clasic al bălegarului, dezavantajul constă în producerea unei cantități de noroi (bacterii în exces) și că procesul nu este capabil să îndepărteze fosfatul. Aceasta înseamnă că trebuie să existe condiții suplimentare pentru tratamentul noroiului și pentru defosfatare. Un tratament clasic al bălegarului necesită, de asemenea, un spațiu foarte mare.

Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenție constă îh stabilirea acelor parametri de intrare și ieșire din reactoarele de prelucrare a bălegarului, a bălegarului fermentat și a apelor reziduale care conțin NKjeldahl, prin care să se asigure o nitrificare și o denitrificare cât mai eficiente, în scopul reducerii gradului de poluare a mediului înconjurător ca urmare a depozitării sau deversării acestor materiale.

Procedeul de prelucrare care face obiectul prezentei invenții elimină dezavantajele procedeelor cunoscute din stadiul tehnicii prin aceea că:

a) în scopul realizării unei nitrificări și denitrificări optime, se controlează alimentarea reactorului de nitrificare pe baza următoarelor date: conținutul de azot la alimentare, prin controlul bălegarului lichid fermentat; conținutul de oxigen alimentat, prin controlul aerării; informația obținută de la un aparat de respirație WAZU, sau informația obținută dintr-o determinare de oxigen din reactorul de nitrificare; concentrația azotului oxidat din reactorul de nitrificare, în condițiile în care această concentrație în amestecul de noroilichid din reactor se menține îhtre 0 și 4 gN/1, prin reglarea vitezei de alimentare a bălegarului lichid fermentat și prin reglarea fluxului de recirculare;

b) în scopul realizării unei denitrificări optime, se controlează alimentarea reactorului de denitrificare, optimul respectiv fiind atins prin: menținerea concentrației de azot oxidat în fluxul de alimentare a reactorului de denitrificare între 0 și 4 gN/1; menținerea conținutului de azot oxidat la alimentare, sub, sau la nivelul capacității de evacuare a nitratului, astfel, încât concentrația de nitrat în efluent să fie sub limita admisă; supravegherea opțională a evacuării nitratului, prin măsurarea formării de gaz în reactorul de denitrificare și/sau a concentrației de nitrat în efluent; alimentarea unei cantități de substrat organic, de preferință, în funcție de alimentarea cu azot oxidat la intrarea în reactor și eventual în funcție de producția de gaz în reactorul de denitrificare și/sau de concentrația efluentului de nitrat;

c) Menținerea sub 40°C a temperaturii, atât în reactorul reactorului de nitrificare, cât și în cel de denitrificare;

d) Menținerea pH-ului din reactorul de nitrificare între 6 și 8,5. într-o variantă de realizare, efluentul din reactorul de nitrificare se trece (în prealabil) într-o instalație de floculare fizico-chimică.

Instalația de realizare a procedeului, conform invenției, se caracterizează prin aceea că este prevăzută cu unul sau mai multe aparate de măsurare a respirației (WAZU) în sine cunoscute, care controlează aerarea, alimentarea cu lichidul de tratat, evacuarea de noroi din reactorul de nitrificare și alimentarea cu sursa de carbon.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- realizează un procedeu relativ necostisitor de prelucrare a bălegarului, a bălegarului fermentat și a apelor reziduale care conțin azot, prin care se elimină eficient din acestea substanțele organice conținând azot și fosfor, doi poluanți importanți, atât pentru depozitarea materialului, cât și pentru deversarea lichidelor impurificate;

- realizează randamentele de epurare a acestor reziduuri animaliere de 99,8-100%, iar calitatea efluentului reactoarelor de denitrificare este foarte bună;

- instalația în care este condus procedeul este compactă, deci de dimensiuni relativ reduse;

- utilizează reactoare biologice și aparatură de măsură în sine cunoscute, dar prin combinarea acestora și influențarea lor reciprocă se ajunge la efectul superior de epuare a reziduurilor animaliere.

Se dă η în continuare, un exemplu concret de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1..12, care reprezintă:

- fig. 1, schema instalației de prelucrare cunoscută din stadiul tehnicii (Agrarisch Dagblad 1-160, 17.03.88, p.2);

- fig.2, schema unei instalații, conform invenției, în cea mai simplă formă de realizare;

- fig.3, schema instalației de floculare;

- fig.4, schema unei instalații, conform invenției, într-o variantă de realizare;

- fig.5, schema unei instalații, conform invenției, într-o a doua variantă de realizare;

- fig.6, schema unei instalații, conform invenției, într-o a treia variantă de realizare, care conține combinația instalațiilor din fig.4 Și 5;

- fig.7, schema unei instalații, conform invenției, într-o a patra variantă de realizare;

- fig. 8, 9 și 10, schemele unor instalații, conform invenției, în variante de realizare cu instalații de floculare în diferite puncte;

- fig. 11, schema unei instalații, conform prezentei invenții, într-o formă concretă de realizare;

- fig. 12, diagrama concentrației de oxigen în reactorul de nitrificare, în funcție de timp.

Exemplul 1. în fig. 1...11, semnificația cifrelor este următoarea:

1, vas de depozitare a bălegarului semilichid, 2, instalație de fermentare, 3, conducta de biogaz, 4, instalație pentru generarea de energie, 5, instalație pentru separarea mecanică, 6, evacuarea turtei, 7, conducta pentru evacuarea filtratului = fracțiunea lichidă de tratat, 8, recipient pentru dozarea substanțelor chimice de neutralizare a acidității, 9, reactor de nitrificare, 10, sursa de alimentare cu aer, 11, conducta de descărcare a noroiului, 12, conducta efluentului de la reactorul de nitrificare, 13, reactor de denitrificare, 14, recipient pentru dozarea sursei de carbon, 15, conducta pentru noroiul bogat în fosfat, 16, conductă a efluentului de la reactorul de denitrificare, 17, conducta de evacuare a azotului gaz, 18, dozator de respirație WAZU, 19 .instalație de separare; 20, recipient pentru substanțele chimice de precipitare a fosfatului, 21, conducta pentru noroi, material floculat, 22, conducta de efluent provenind de la instalația de floculare amplasată pe curentul descendent al reactorului de denitrificare, 23, rezervor tampon; 24, vas de depozitare a noroiului descărcat,

25,instalație de pulverizare, 26, pompa de introducere a materialului, 27, amestecător static și/sau vas de floculare, 28, centrifugă, 29, pompa pentru noroi, 30, vas de depozitare a clorurii ferice, 31, pompa de dozatoare, 32, conducta de efluent provenind de la reactorul de denitrificare care se recirculă în reactorul de denitrificare, 33, conducta de efluent care provine de la reactorul de denitrificare și care se recirculă la reactorul de nitrificare, 34, conducta de efluent provenind de la etapa de separare, care este amplasată pe curentul descendent al reactorului de denitrificare, mergând spre reactorul de nitrificare, 35, conducta de efluent provenind de la etapa de separare, care este amplasată descendent față de reactorul de denitrificare și recirculă spre reactorul de nitrificare, 36 ,conducta de efluent provenind de la etapa de separare, care este amplasată pe curentul ascendent al reactorului de denitrificare.

Instalația adecvată pentru realizarea procedeului, conform prezentei invenții, conține:

- un reactor de nitrificare prevăzut cu aerare, loc de alimentare a lichidului ce urmează a fi tratat, loc de alimentare a substanțelor care neutralizează aciditatea, loc de alimentare a substanțelor chimice care neutralizează aciditatea, loc de alimentare, a noroiului activ, bogat în bacterii de descărcare a noroiului, loc de descărcare a efluentului;

- o conductă prin care efluentul din reactor poate fi introdus în reactorul de denitrificare;

- un reactor de denitrificare care este prevăzut cu loc de alimentare a efluentului din reactorul de nitrificare, loc de alimentare a sursei de carbon, o coloană cu pat, cu curgere ascendentă (USB), o masă biologică foarte compactă capabilă să transforme azotatul în azot gaz, loc pentru descărcarea noroiului bogat în fosfat, descărcarea efluentului și, respectiv descărcarea azotului gaz; o conductă pentru evacuarea efluentului de la reactorul de denitrificare.

în cea mai simplă formă, instalația (redată schematic în fig.2) constă din combinarea unui reactor discontinuu (la care tot materialul introdus, 7, este adăugat o dată pe un ciclu) sau un reactor continuu de șarje (la care materia primă se adaugă treptat sau în etapa pe un ciclu), ca reactor de nitrificare 9, cu un reactor alimentat continuu cu pat, cu curgere ascendentă (USB), ca reactor de denitrificare 13. Cele două reactoare funcționează conectate în serie, fără by-pasarea (ocolirea) reactorului de nitrificare 9, dar eventual cu reamestecarea 33 din reactorul de denitrificare 13 a materialului adus în reactorul de nitrificare 9. Utilizarea dozatorului de respirație WAZU 18 (cerere de brevet Olanda 8600396 din 06.02.86 și EP-A-257057), un aparat al biomasei din reactorul 9 este caracteristică pentru instalația din prezenta invenție.

Reactorul de nitrificare 9, al instalației, este prevăzut cu aerisirea 10, loc de alimentare 7 a lichidului ce se va trata, un loc de descărcare 11, a noroiului și eventual, un loc de alimentare a efluentului de la reactorul de denitrificare 33; toate acestea fiind controlate de dozatorul de respirație 18. Acest dozator de respirație 18 comandă, de asemenea, dozatorul sursei de carbon 14 pentru reactorul de denitrificare 13. Acest reactor de denitrificare este prevăzut în plus cu o evacuare 17 pentru azotul gaz și o evacuare pentru efluentul care se recirculă 33 sau se descarcă 16.

în forma concretă de realizare a invenției, bălegarul fermentat (adică fracțiunea lichidă obținută prin centrifugarea excrementelor de porc flotate, fermentate anaerob) se tratează în instalația reprezentată în fig. 11, constituită dintr-un reactor de nitrificare 9 cu un volum util de 50m³, un separator 19 format dintr-o conductă de floculare 27 și o centrifugă 28, și două reactoare de denitrificare care sunt amplasate paralel unul față de altul și au un volum util pentru noroi de 10m³.

Reactorul de nitrificare, din acest exemplu, este un reactor cu alimentare discontinuă cu adăugarea în trepte (0,2m³ de bălegar pe treaptă) de bălegar fermentat. în total, în zece trepte, se introduc 2 m³ de bălegar. La un ciclu complet în reactorul de nitrificare se introduc 8m³ efluent din reactorul de denitrificare distribuiți proporțional în timp. După ce s-au introdus în reactorul de nitrificare 2m³ de bălegar fermentat și tot azotul sub formă de amoniu a fost nitrificat, se întrerupe aerarea și noroiul activ se lasă să se sedimenteze în decurs de 60 min. După perioada de sedimentare, se descarcă 10m³ de lichid supernatant ca efluent al reactorului de nitrificare. Apoi, se începe un nou ciclu în care se adaugă din nou 2m³ de bălegar fermentat și 8m³ de efluent de la reactorul de denitrificare.

Un dozator de respirație WAZU (marcă de comerț RA-1000, de la firma Manotherm) se cuplează cu reactorul denitrificare pentru a măsura viteza de respirație reală. Concentrația de oxigen din reactorul de nitrificare se măsoară cu un senzor de oxigen. După adăugarea a 0,2m³ de bălegar fermentat, viteza de respirație reală crește și concentrația de oxigen din reactorul de nitrificare scade. Când se adaugă hidroxid de amoniu la bălegarul fermentat și acesta este nitrificat, viteza reală de respirație scade la valoarea de bază și concentrația de oxigen în reactorul de nitrificare crește. Când viteza de respirație scade sub punctul stabilit și/sau se depășește punctul stabilit pentru concentrația de oxigen, se adaugă din nou 0,2m³ bălegar fermentat în reactorul de nitrificare. Doza medie de bălegat fermentat în acest reactor de nitrificare este, în exemplul acesta, de circa 10m³ pe zi. De asemenea, se măsoară valoarea pH-ului în reactorul de nitrificare. Se introduce lapte de var când valoarea pH-ului scade sub 6,5. Temperatura este, de asemenea, măsurată și menținută la o valoare sub 33 °C, cu ajutorul unui schimbător de căldură.

Din consumul de oxigen al substratului în timpul ciclului (viteza reală de respirație cumulată, minus viteza de bază de respirație cumulată) se poate calcula concentrația de azot nitrificabil din bălegarul fermentat care este de

6000 mgN/1. Efluentul din reactorul de nitrificare are o concentrație de azot sub formă de nitrat de 1100 mgN/1 și o concentrație de fosfor ca fosfat de 25 mgN/1. Concentrația de azot ca atare este inferioară față de cea așteptată pe baza diluției conținutului reactorului cu efluentul de la reactorul de denitrificare. Aceasta este consecința unei ușoare denitrificări în reactorul de nitrificare în timpul perioadei de sedimentare și a încorporării azotului în biomasă.

Efluentul de Ia reactorul de nitrificare este pompat printr-o conductă de floculare. La începutul acestei floculări se introduce o soluție 41% în greutate de clorură ferică (clorură de fier trivalent) într-o cantitate de 2,5 1/m³ efluent de la reactorul de nitrificare. în mijlocul conductei de floculare se introduce lapte de var și/sau sodă caustică până ce valoarea /?H-ului atinge 5,8. La sfârșitul conductei de floculare se adaugă polielectrolit (76 mg/m³ efluent de la reactorul de nitrificare). Apoi, lichidul trece printr-o centrifugă de separare într-un cuent de noroi și un curent de lichid. Concentrația de azot ca nitrat și de fosfat în efluentul de la centrifugă este de 110 mgN/1 și < 0,5mgN/l. Efluentul de la centrifugă este apoi introdus în cele două reactoare de denitrificare care au fost așezate paralel. Se adaugă metanol în funcție de concentrația de nitrat în curentul de intrare. Procesul de denitrificare este urmărit cu ajutorul producerii de gaz (18501/h). Valoarea pH-ului din reactoarele de denitrificare este între 9,0 și 9,3. Temperatura este menținută sub 35°C, cu ajutorul unui schimbător de căldură. Efluentul de la reactoarele de denitrificare este recirculat în proporție de 80% și descărcat în proporție de 20%. Analiza arată o concentrație de N-azotat < lOmg N/l și o concentrație de P-fosfat < 0,5 mg P/l.

Se prezintă mai jos calitatea bălegarului fermentat înainte și după tratamentul în aparatura prezentată.

Substanțe chimice	Intrare (mg/1)	Ieșire (mg/1)	Randamen (%)
COD	15000	300 - 900	94 - 98
N	6000	0 - 10	99,8 - 100
P	275	0- 0,2	99,9 - 100

Calitatea efluentului obținut este 10 următoarea: COD 300-900 mg/1; BOD 0-10; azotat 0-10; amoniu 0; fosfat 0-0,2; clorură 22oo; nu pot fi detectate pesticide, PAK, EOC1 și AOX.

După cum reiese din exemplul concret 15 de realizare, procedeul conform invenției, se caracterizează prin aceea că, încărcarea reactorului de nitrificare este controlată și că se realizează nitrificarea și denitrificarea optime pe baza controlării mai multora din următoarele 20 date: cantitatea de azot introdusă; informația dată de dozatorul de respirație WAZU; pH-ul din reactorul de nitrificare, care trebuie să se afle în limitele de la 6 la 8,5; temperatura în ambele reactoare de nitrificare și de 25 denitrificare, care trebuie să fie mai mică de 40°C; concentrația azotului oxidat în fluidul care intră în reactorul de denitrificare, care trebuie să fie situată în intervalul de la 0 la 4 gN/1; concentrația azotului oxidat în reactorul 30 de nitrificare, care trebuie să fie în amestecul noroi/lichid din reactor între 0 și 4 gN/I, concentrația sursei de carbon în efluentul din reactorul de deni- trificare; producerea de gaz în reactorul de denitrificare. 35

Cu ajutorul dozatorului de respirație (respirometrul WAZU) se stabilește timpul în care se termină procesele de tratament și se poate calcula, atât concentrația de N-Kjeldahl în fracțiunea lichidă de bălegar fermentat, care 40 trebuie să fie tratată, cât și concentrația azotului din efluentul de la reactorul de nitrificare (alimentarea reactorului de denitrificare). Curentele de lichid și liniile de control corelate cu dozatorul de respirație sunt 45 redate schemastic în fig. 2. Dozatorul poate controla întreaga metodă pe baza datelor culese și calculate de instrument.

Un alt aspect al prezentei invenții este utilizarea etapei de separare, de exemplu, o etapă de floculare fizico/chimică și un separator de flocule sau folosirea unei membrane după etapa de denitrificare. Scopul acestei separări înainte de reactorul de denitrificare, este reținerea substanțelor organice dizolvate suspendate și coloidale, care în caz contrar, ar mineraliza în reactorul de denitrificare conducând la formarea de azot sub formă de grupe amoniu. în fig.3, este redată o etapă de floculare fizico/chimică și separarea floculelor. Substanța reziduală organică se poate îndepărta din efluent cu ajutorul mijloacelor auxiliare de floculare și a unui proces de separare a floculantului din efluent. Prin amplasarea pe curentul ascendent al etapei de denitrificare, substanțele organice pot fi îndepărtate înainte de a se transforma în substanțe anorganice și a se forma azotul ca amoniu. Un alt avantaj al acesteia este că, conținutul de carbonat din efluentul de la reactorul de nitrificare este mic (mai mic decât cel din efluentul de la reactorul de denitrificare, la care se adaugă substrat organic). Aceasta este avantajoasă dacă se folosește un floculant auxiliar, ceea ce înseamnă formarea unui precipitat cu carbonat, cum ar fi, de exemplu, clorurâ ferică. Dacă se folosește un floculant auxiliar care conține cationi ce precipită cu fosforul, are loc un tratament suplimentar al fosfatului.

Condițiile optime pentru procentul de tratament din prezenta invenție au fost studiate atât în reactorul de nitrificare, cât și în cel de denitrificare. Biomasa produce căldură atât în reactorul de nitrificare, cât și în cel de denitrificare. Din cauza concentrației mari de biomasă și a vitezelor mari de conversie care se realizează în ambele reactoare, va exista un exces de căldură la ambele reactoare dacă nu se iau măsuri. Se știe, din observațiile făcute în experiențele de laborator, că pentru o populație bacteriană de nitrificare, temperatura optimă a acestei populații bacteriene este de

31...35°C și că temperatura maximă ce poate fi tolerată este de 40°C. Pe baza informațiilor științifice generale, se poate anticipa că aceeași temperatură ca limite se aplică la populația bacteriană de denitrificare. Se cunosc bacterii de denitrificare termofile. Acestea acționează la temperaturi peste circa 50°C. Dar din motive diverse nu este de dorit să se folosească organismele termofile în reactorul de denitrificare·. efluentul care se evacuează va fi mult prea cald și curentul recirculat la reactorul de nitrificare nu poate fi prea cald. Atât, reactorul de nitrificare, cât și reactorul de denitrificare, pot să funcționeze mnumai dacă, este prevăzută îndepărtarea căldurii din conținuturile reactoarelor respective.

Pentru prezentul procedeu, condițiile în reactorul de denitrificare trebuie menținute astfel, încât, fosfatul să poată precipita. Eficacitatea îndepărtării este dependentă de și de raportul HCO₃/CO₃ în reactorul de denitrificare. /?H-ul dorit se poate obține prin folosirea unei surse organice de carbon în reactorul de denitrificare cu un consum specific chimic de oxigen (COC)/total carbon organic (TOC) ca raport dat. Faptul este că alcalinitatea (alcaliile, bicarbonatul și carbonatul) se produce în reactorul de denitrificare sub influența reacției de denitrificare. Producerea alcalinității este dependentă de raportul COC/TOC al sursei organice de carbon în reacția de denitrificare. De obicei, ca sursă de carbon organică se folosește metanolul. Metanolul are un raport COC/TOC mare și conduce la producerea unei alcalinități mai mari decât, de exemplu, glucoza, care are un raport COC/TOC mult mai mic. Experiențele au arătat că raportul COC/TOC trebuie să fie de 3,75 sau mai scăzut.

Așa cum s-a stabilit, /jH-uI scade în reactorul de nitrificare o dată cu oxidarea amoniacului. Pentru a contracara acidifierea reactorului, se poate introduce în el o bază, sau efluentul poate fi recirculat de Ia reactorul de denitrificare la reactorul de nitrificare. S-a stabilit pe cale experimentală că, concentrația azotului oxidat în reactorul de nitrificare în amestecul noroi/lichid este între 0 și 4 gN/1, și de preferință, este în domeniul limitat de la 0 până la 1,5 gN/1. In plus, s-a constatat că concentrația azotului oxidat în curentul de intrare în reactorul de denitrificare este între 0 și 4 gN/1, de preferință, între 1,0 și 1,4 gN/1. în scopul acestui lucru, efluentul din reactorul de denitrificare se poate recircula. Această recirculare produce diluarea concentrației de azot oxidat la punctul de alimentare al reactorului. în plus, se intenționează ca această recirculare să determine o viteză mai mare a curentului în reactorul de denitrificare, ceea ce mărește contactul dintre biomasă și substrat în reactor. Recircularea poate avea loc direct din curentul de efluent spre curentul de intrare în reactorul de denitrificare. Este totuși, de asemenea, posibil (și de fapt mai bine pentru proces în totalitatea sa) să se utilizeze recircularea efluentului din reactorul de denitrificare, această recirculare având loc în întregime sau parțial prin reactorul de nitrificare. Scopul acestui lucru este deci să se realizeze, atât o economie în consumul de substanțe chimice pentru reglarea //H-ului în reactorul de nitrificare, cât și o diluare a conținutului din reactorul de nitrificare astfel, încât, conținutul de azot să fie întotdeauna mai mic decât 4 gN/1.

Instalația în care are loc procedeul poate fi realizată în diverse variante. Astfel, o altă formă de realizare a instalației, conform prezentei invenții, (așa cum este redată schematic în fig.4) este prevăzută, de asemenea, cu o conductă 32 prin care efluentul de la reactorul de denitrificare 13 poate fi recirculat parțial la intrarea 12 din reactorul de denitrificare 13 și în plus, această instalație este prevăzută cu un loc de alimentare 8 a uneia sau mai multor substanțe chimice care neutralizează aciditatea în reactorul de nitrificare 9.

De asemenea, instalația poate să conțină o combinație de două instalații de mai sus (fig.4 și 5), adică o instalație așa cum este redată în fig.6, această instalație fiind prevăzută cu o conductă prin care efluentul 32 și 33 de la reactorul de denitrificare 13 poate fi recirculat parțial (33 respectiv 32) la reactorul de nitrificare 9 și la curentul de intrare 12 pentru reactorul de denitrificare 13. Ultimele trei instalații menționate, reprezentate în fig. 4,5 și 6 pot să mai conțină în plus, așa cum se vede în fig.7 un loc de alimentare a substanțelor chimice pentru precipitarea fosfatului 20. în plus, toate aceste instalații (reprezentate în fig. 4, 5, 6 și 7) pot fi prezentate cu una sau mai multe instalații de floculare 19. Instalația de floculare ca atare; este reprezentată în fig. 3, schematic.

Instalațiile descrise, conform prezentei invenții, pot fi prevăzute cu instalații de floculare în diferite puncte ale lor (fig. 8, 9 și 10). în instalația reprezentată în fig.8, instalația de floculare 19 este amplasată așa fel, încât efluentul 16 de la reactorul de denitrificare 13 să treacă prin instalația de floculare 19 (fig.3) în sens ascendent al recirculării 34, 35 sau al descărcării 16.

în instalația conform cu fig.9, instalația de floculare 19 este amplasată m așa fel, încât, numai efluentul 16 de la reactorul de denitrificare 13 care trebuie să fie evacuat, curge prin instalația de floculare 19.

în instalația, conform cu fig. 10, care este cea preferată, instalația de floculare 19 este amplasată în așa fel, încât efluentul 12 provenind de la reactorul de nitrificare 9 curge prin instalația de floculare 19, înainte de a fi introdus în reactorul de denitrificare.

Instalația, conform prezentei invenții, în care reactorul de nitrificare este prevăzut cu alimentarea efluentului 16, 33 și 32 de la reactorul de denitrificare 13 poate fi prevăzută cu o instalație de pulverizare 25 (din fig. 10) prin care efluentul 16, 33 și 34 de la reactorul de denitrificare 13 poate fi împrăștiat în reactorul de nitrificare 9 pentru a împiedica formarea de spumă. în plus, toate instalațiile, conform prezentei invenții, pot fi prevăzute cu unul sau mai multe rezervoare tampon 23

Claims

Revendicări

1. Procedeu pentru prelucrarea bălegarului, a bălegarului fermentat și a apelor reziduale care conțin N-Kjeldahl, în care în prima etapă se supune unei nitrificări bălegarul lichid fermentat într-un reactor de nitrificare prevăzut cu aerare, care conține un noroi activ, bogat în bacterii de nitrificare și în care se pot introduce agenți de neutralizare acidă, iar în a doua etapă se realizează denitrificarea într-un reactor ascendent cu pat de noroi (USB), alimentat continuu, care conține o biomasă compactă ce transformă nitratul în azot gazos și la care, în reactorul (USB), se alimentează un substrat organic, caracterizat prin aceea că, a) în scopul realizării unei nitrificări și denitrificări optime, se controlează alimentarea reactorului de nitrificare pe baza următoarelor date: conținutul de azot la alimentare, prin controlul bălegarului lichid fermentat; conținutul de oxigen alimentat, prin controlul aerării; informația obținută de la un aparat de respirație WAZU, sau informația obținută dintr-o determinare din reactorul de nitrificare; concentrația azotului oxidat din reactorul de nitrificare, în condițiile în care această concentrație în amestecul de noroi/lichid din reactor se menține între 0 și 4 gN/1, prin reglarea vitezei de alimentare a bălegarului lichid fermentat și prin reglarea fluxului de recirculare; b) în scopul realizării unei denitrificări optime, se controlează alimentarea reactorului de denitrificare, optimul respectiv fiind atins prin: menținerea concentrației de azot oxidat în fluxul de alimentare a reactorului de denitrificare între 0 și 4 gN/1; menținerea conținutului de azot oxidat la alimentare, sub sau la nivelul capacității de evacuare a nitratului, astfel, încât concentrația de nitrat în efluent să fie sub limita admisă; supravegherea opțională a evacuării nitratului, prin măsurarea formării de gaz în reactorul de denitrificare și/sau a concentrație de nitrat în efluent; alimentarea unei cantități de substrat organic, de preferință, în funcție de alimentarea cu azot oxidat la intrarea în reactor și eventual, în funcție de producția de gaz în reactorul de denitrificare și/sau de concentrația efluentului de nitrat; c) menținerea sub 40°C a temperaturii, atât în reactorul de nitrificare, cât și în cel de denitrificare; d) menținerea pH-ului din reactorul de nitrificare între 6 și 8,5.
2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că efluentul din reactorul de nitrificare se trece (în prealabil) printr-o instalație de floculare fizico-chimică.
3. Procedeu, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că lichidul este recirculat de la reactorul de denitrificare către reactorul de nitrificare.
4. Procedeul, conform revendicărilor 2 sau 3, caracterizat prin aceea că agentul de floculare conține cationi care pot forma un precipitat cu ionii fosfat.
5. Procedeu, conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că agentul de floculare este clorură de fier.
6. Procedeu, conform revendicărilor 2 sau 3, caracterizat prin aceea că lichidul recirculat trece printr-o instalație de pulverizare, înainte de a ajunge la reactorul de nitrificare.
7. Procedeu, conform revendicărilor 2 sau 3,caracterizat prin aceea că o parte din efluentul după denitrificare este, de asemenea, recirculată către efluentul de la reactorul de nitrificare, înainte ca acesta să intre în reactorul de denitrificare.
8. Procedeu, conform oricăreia din revendicările anterioare,caracterizat prin aceea că reactorul de nitrificare este un reactor discontinuu sau cu alimentare continuă, care are o adăugare continuă sau discontinuă a efluentului.
9. Procedeu, conform oricăreia din revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că agenții de precipitare a fosfatului se alimentează în reactorul de denitrificare.
10. Procedeu, conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că se utilizează ionii Ca⁺⁺, Fe⁺⁺⁺, Mg⁺⁺ și/sau Al⁺⁺⁺.
11. Procedeu, conform oricăreia din revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că drept substrat organic la reactorul de denitrificare se alimentează metanol.
12. Procedeu, confonn oricăreia din revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că drept substrat organic la reactorul de denitrificare se alimentează glicol.
13. Procedeu, conform oricăreia din revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că în reactorul de nitrificare se alimentează unul sau mai mulți agenți chimici de neutralizare acidă.
14. Procedeu, confonn revendicării 13, caracterizat prin aceea că se alimentează var.
15. Procedeu, conform oricăreia din revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că valoarea pH-ului în reactorul de nitrificare se menține în intervalul 7-8.
16. Procedeu, conform oricăreia din revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că temperatura, atât în reactorul de nitrificare, cât și în cel de denitrificare se menține în intervalul 31-35°C.
17. Procedeu, conform oricăreia din revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că, concentrația azotului oxidat la alimentarea reactorului de denitrificare se menține în intervalul 1,0 - 1,4 gN/1.
18. Procedeu, conform oricăreia din revendicările anterioare, caracterizat prin aceea că, concentrația azotului oxidat în reactorul de nitrificare se menține în intervalul 0-1,5 gN/1.
19. Instalație destinată realizării procedeului, confonn cu oricare din revendicările anterioare, și care cuprinde un reactor de nitrificare (9), care este prevăzut cu o aerare (10), o alimentare cu lichid ce trebuie tratat (7), o alimentare cu agenții de neutralizare acidă (8), cu un noroi bogat în bacterii de nitrificare (9), cu o evacuare pentru noroi (11), o evacuare de efluent (12); o conductă prin care efluentul (12) din reactorul de nitrificare (9) este trimis la reactorul de denitrificare (13), un reactor de denitrificare (13) care este prevăzut cu o alimentare cu efluentul (12) de la reactorul de nitrificare (9), cu o alimentare cu o sursă de carbon (14), o coloană cu curent ascendent cu pat de noroi (USB) (13), cu o biomasă foarte compactă (13), care poate transforma nitratul în azot gazos, cu o evacuare (15) pentru noroiul bogat în fosfat, cu o evacuare pe efluent (16), cu o conductă de evacuare a azotului gazos (17), o conductă prin care efluentul (16) de la reactorul de denitrificare este descărcat, caracterizată prin aceea că este prevăzut cu unul sau mai multe aparate de măsurare a respirației (WAZU) (18), în sine cunoscute, care controlează aerarea (10), alimentarea cu lichidul de tratat (7), evacuarea de noroi (11) din reactorul de nitrificare (9) și alimentarea cu sursă de carbon (14).
20. Instalație, conform revendicării 19, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu o conductă (32) prin care se recirculă parțial efluentul din reactorul de denitificare (13) către efluentul (12) pentru reactorul de denitrificare(13).
21. Instalație, conform revendicării 19, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu o conductă (13) prin care efluentul de la reactorul de denitrificare (13) este recirculat parțial spre reactorul de nitrificare (9).
22. Instalație, conform revendicării 19, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu o conductă prin care efluentul (32 și 33) provenind de la reactorul de dentrificare (13) este recirculat parțial spre reactorul de nitrificare (9) și spre efluentul ce merge la reactorul de denitrificare (13).
23. Instalație, conform uneia din revendicările 19-22, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu o alimentare (20) pentru agenți de precipitare a fosfatului.
24. Instalație, conform uneia din revendicările 19-22, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu unul sau mai multe utilaje (19) pentru floculare.
25. Instalație, conform revendicării 24, caracterizată prin aceea că instalația de floculare (19) este astfel dispusă, că efluentul (16) ce iese din reactorul de denitrificare (13) trece prin instalația de floculare (19) înainte de recirculare (34 și 35) sau prin instalația de floculare (19), înainte de recirculare (34 și 35) sau înainte de evacuare (16).
26. Instalație, conform revendicării 24, caracterizată prin aceea că instalația de floculare (19) este astfel poziționată, încât, doar efluentul (16) de la reactorul de deni- trificare (13) care urmează a fi descărcat ca produs este trecut prin instalația de floculare.
27. Instalație, conform revendicării 24, caracterizată prin aceea că instalația de floculare (19) este astfel dispusă, încât efluentul (12) care vine de la reactorul de nitrificare (9), trece prin instalația de floculare (19) friainte de a ajunge la reactorul de denitrificare (13).
28. Instalație, conform revendicărilor anterioare 19-27, caracterizată prin aceea că este prevăzută cu o instalație de pulverizare (25) cu ajutorul căreia efluentul) (16, 33 și 34) de la reactorul de denitrificare (13) este pulverizat spre reactorul de nitrificare (9).
29. Instalație, conform revendicărilor anterioare 19-28, caracterizată prin aceea că este dotată cu un vas tampon (23).