SE463364B - Foerfarande foer avlaegsnande av kvaevefoereningar ur raavatten - Google Patents

Description

463 364 2 nitrat eller nitrit som elektronacceptor. För att denitrifika- tionsprocessen skall dominera krävs således att reaktionen sker i en nära nog oxygenfri miljö. Allt kväve överföres inte till molekylärt kväve utan en del användes också för uppbyggnad av för bakterierna nödvändiga organiska kväveföreningar.

Bakterierna behöver också fosfat och spårämnen för sin tillväxt och förökning. Spårämnen finns vanligtvis i till- räcklig mängd i de typer av vatten som skall renas, under det att fosfat i vissa fall måste tillsättas.

Bakterierna som är verksamma i denitrifikationspro- cessen tillhör vanligtvis släktena Pseudomonas, Bacillus och Achromobacter.

Den biologiska denitrifikationsprocessen leder i all- mänhet till ett nästan totalt avlägsnande av nitrat och nitrit.

Nackdelen är att dessa båda komponenter inte helt överföres till molekylärt kväve och därför ej heller helt kan avlägsnas ur systemet. Förutom att det bildas organiska kväveföreningar har man (se Smith, DeLaune and Patrick, Soil Sci Soc Am J, Vol 46, 1982, s 748-750) påvisat en bakteriell díssimilatorisk denitrifikation, som leder till bildandet av ammonium. Ammonium kan bildas dels assimilatoriskt, dvs ammonium upptages i bak- teriens cellmassa, och dels dissimilatoriskt, dvs ammonium av- ges till omgivande lösning under bakteriens metabolisnu Det organiskt bundna kvävet avges så småningom också till omgivande lösning, vanligtvis i form av ammonium, då bakterien dör och dess cell spricker sönder.

När det gäller dricksvatten, kan ammonium oxideras till nitrit och nitrat innan vattnet nått konsumenten. Den bio- logiska denitrifikationsprocessen har således inte givit önskat resultat, om ammoniumhalterna är för höga.

Syftet med föreliggande uppfinning är att komplettera den biologiska denitrifikationsprocessen med ett processteg som avlägsnar ammonium. Härigenom uppnås ett avlägsnande av alla kvävekomponenter så att de inte kan ge upphov till toxiska problem i dricksvatten.

För att avlägsna ammoniumjoner måste dessa överföras i en fast fas som är så stabil att den låter sig avlägsnas från lösningen genom exempelvis filtrering eller sedimentation.

Exempel på en sådan fast fas är mineralet struvit P04-6H20).

Uppfinningen avser sålunda ett förfarande för avlägs- (MgNH4 nande av kväveföreningar ur råvatten, varvid vattnet först underkastas ett denitrifikationssteg. Detta förfarande känne- tecknas av att det från denitrifikationssteget kommande vattnet luftas i. ett luftningssteg för lysering av denitrifikations- bakterierna så :att det cellbundna kvävet frigöres i form av ammoniumjoner, och att vattnet därefter i ett fällningssteg behandlas med magnesiumjoner och fosfatjoner för utfällning av ammoniumjoner i form av struvit.

De mängder av magnesium- och fosfatjoner som måste tillföras i fällningssteget för att struvit skall bildas är förhållandevis små, eftersom detta mineral har en låg löslig- hetsprodukt. Bildandet av struvit sker också med hjälp av bakterier (Rivadeneyra et al, Geomicrobiol J, Vol 3, No 2,1983, s 151-163), varför man kan antaga att processen i ett naturligt medium sker snabbare och vid lägre halter av ingående kompo- nenter än vid en rent kemisk struvitbildning. Bakterier som visat sig ha en preferens för bildning av extracellulär struvit tillhör släktena Bacillus, Arthrobacter, Pseudomonas och Azotobacter.

Genomförande av det föreslagna reningsförfarandet krä- ver minst två reaktorer, ett luftningskärl och vanligen en filtrerings- eller sedimenteringstank (se ritningen).

Den första reaktorn svarar för denitrifikationen. Den bildade molekylära kvävgasen avlägsnas från toppen av reaktorn, antingen genom självtryck via ett vattenlås eller genom under- tryck med hjälp av en vakuumpump. Om man vill använda sig av fyllnadsmaterial, vilket inte är nödvändigt, kan detta bestå av sand, lecakulor, plastkulor eller dylikt. Den väsentligaste funktionen för fyllnadsmaterialet är att skapa ytor, på vilka bakterierna kan fästa och tillväxa. Flödet av det vatten som skall behandlas sker i vertikal led nedifrån och uppåt. För att 463 364 4 uppnå optimala betingelser för den biologiska reaktionen skall det tillförda vattnet regleras med avseende på sitt innehåll av kolkälla för bakterierna. Lämpligen tillföres alkohol, soc- ker eller organisk syra. Mängden fosfat i råvattnet är i all- mänhet tillräcklig men bör kontrolleras med hänsyn till den pH-värdet NaOH. bakterieaktivitet som skall eftersträvas i reaktorn. till och 8, Nästa steg är ett luftningssteg. Luftningen kan genom- regleras mellan 6 lämpligen med föras i ett öppet kärl på sedvanligt sätt med inblåsning av luft i botten av kärlet. Bakterierna från den anaeroba denitri- fikationsprocessen utsättes för en chock vid luftningen och lyserar (spricker sönder). Därvid frigöres de organiska kväve- Luft- ningen får inte vara för kraftig för då omvandlas ammonium till komponenterna med förhöjda ammoniumhalter som resultat. nitrit och nitrat igen. Detta balanseras genom mängden luft som tillföres per tidsenhet samt genom kärlets storlek, som regle- rar vattnets uppehållstíd. Tillförseln av vattnet bör ske i botten av kärlet.

Den andra reaktorn svarar för bildning av struvit.

Flödet genom denna reaktor sker í motsatt riktning mot flödet i den första reaktorn. För att uppnå en effektiv fällning av ammonium i form av struvit måste fosfat och magnesium tillföras skall ligga till grund för dessa doseringar. Tillförseln av fosfat-, i lämpliga proportioner. Kemiska jämviktsberäkningar magnesium- och näringslösningar sker från separata kärl till toppen av reaktorn. i fornl av' t ex MgCl2, MgSO4 eller MgCO3, t ex K HPO eller KH PO . 2 4 2 4 slag som i. den första reaktorn, Magnesiunl kan tillföras och fosfat kan tillföras i form av Fyllnadsmaterialet kan vara av samma men en del av fyllnadsmate- såsom skall tillföras kan härigenom minskas betydligt. Vattennivån i denna rialet kan också bestå av lämpligt magnesiummineral, magnesit eller dolomit. Mängden magnesiumlösning som reaktor kan regleras genom att utflödesnivån regleras exempel- vis via en slang. En delström av utflödet återcirkuleras till toppen av reaktorn för att viabla bakterier i utflödet skall tillföras och fördela sig jämnt i inflödet. 5 465 61% (N I filtrerings- eller sedimenteringstanken sker vatten- flödet åter nedifrån och uppåt. Vid sedimentering skall dock tillflödet icke ske i botten av tanken utan på ett lämpligt avstånd från botten för att inte de sedimenterade partiklarna skall resuspenderas. En sedimenteringstank kan vara försedd med lameller för åstadkommande av lamellsedimentering. En filtreringstank kan innehålla sand såsom filtermaterial. En dylik sedimentering eller filtrering av vattnet erfordras vanligen innan vattnet ledes vidare till konsumenten.

Tidigare biologiska processer för avlägsnande av kväve- föreningar ur råvatten har ej visat sig vara tillförlitliga på grund av att en alltför stor del av kvävet blivit kvar i vatt- net, bl a i form av ammoniumföreningar. Den här beskrivna uppfinningen eliminerar detta problem. Genom den speciella driften av den andra reaktorn med omvänt flöde och återflöde möjliggöres en optimal utfällning av ammonium i form av struvit. Luftningen i andra steget har visat sig effektiv när det gäller avdödningen och spridningen av bakterier från den första reaktorn.

Laboratorieförsök genomförda med vatten innehållande 30-40 mg N03 kväveföreningar i utflödet, dvs < 1 mg N/liter vatten. Vid höga koncentrationer av N03- arbetar systemet stabilare och bättre _ per liter har resulterat i en minimal mängd lösta än vid låga koncentrationer.

Claims (4)

463 364 Patentkrav

1. Förfarande för avlägsnande av kväveföreningar ur råvatten, varvid vattnet först underkastas ett denitrifika- tionssteg, kännetecknat av attdetfrån denitrifikationssteget kommande vattnet luftas i ett luft- ningssteg för lysering av denitrifikationsbakterierna så att det cellbundna kvävet frigöres i form av ammoniumjoner, varvid luftningen icke får vara så kraftig att ammonium- jonerna omvandlas till nitrit- och nitratjoner, och att vattnet därefter i ett fällningssteg behandlas med magne- siumjoner och fosfatjoner för utfällning av ammoniumjoner i form av struvit.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att fällningssteget genomföres i en reaktor, vari vattnet får strömma uppifrån och nedåt, och att magnesium- och fosfatjonerna tillföres i toppen av denna reaktor.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att en delström av utflödet från fällningsreaktorn återföres till toppen av denna reaktor.

4. Förfarande enligt något av kraven l - 3, k ä n n e- t e c k n a d a v att den utfällda struviten avlägsnas ur vattnet genom sedimentering och/eller filtrering.