NL1017690C2 - Werkwijze alsmede inrichting voor het anaeroob zuiveren van een organische bestanddelen bevattende slurry. - Google Patents

Description

Werkwijze alsmede inrichting voor het anaëroob zuiveren van een organische bestanddelen bevattende slurry.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het anaëroob 5 zuiveren van organische bestanddelen bevattende slurry.

Als zodanig is het bekend om bij het behandelen van afvalwater afkomstig uit de agro-industrie of uit de levensmiddelenindustrie anaerobe zuivering toe te passen. Dit vanwege de aanwezigheid van opgeloste organische bestanddelen, zoals bijvoorbeeld bestanddelen afkomstig van de verwerking van aardappels, groenten, granen etc. Bij de 10 bekende werkwijze worden niet-opgeloste bestanddelen van tevoren door middel van bezinking of flotatie afgescheiden uit het aan anaerobe zuivering te onderwerpen afvalwater. Probleem is echter dat men dan nog met het vooraf afgescheiden vaste afval blijft zitten. Dit zogenaamde vaste afval moet afzonderlijk worden afgevoerd. Dergelijk vast afval wordt bijvoorbeeld verwerkt in veevoer. Niet al dergelijk vast afval is echter 15 geschikt voor verwerking in bijvoorbeeld veevoer en ook kan de afzet voor verwerking in verdere producten, zoals bijvoorbeeld veevoer, stagneren.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een werkwijze waarbij ook de conventioneel vooraf afgescheiden niet-opgeloste bestanddelen worden behandeld.

20 Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een werkwijze voor het anaëroob zuiveren van organische bestanddelen bevattende slurry, a) waarbij men periodiek of continu te behandelen slurry toevoert aan een met mengsel gevulde, in wezen gesloten reactor terwijl men onder dwang de slurry met mengsel uit de reactor vermengt, 25 b) waarbij men het mengsel in de reactor aan een opwaartse doorstroming onderwerpt en aan een hydrolyseproces onderwerpt, c) waarbij men het mengsel uit de reactor in een flotatiecel door inspuiting van een zuurstofarm gas, zoals uit de reactor afkomstig biogas, floteert en de daarbij ontstane drijflaag van vaste stof terugvoert naar het mengsel in de reactor en de daarbij 30 ontstane deeltj esarme vloeistof als effluent afvoert.

De te behandelen slurry zal men bij het toevoeren aan de reactor onder dwang met het mengsel in de reactor vermengen. Hiermee wordt bereikt dat althans een gedeelte van niet-geloste bestanddelen in de slurry alsnog tot oplossing wordt gebracht in 1 PM "7 '"· f\ - 2 althans het in de reactor aanwezige mengsel. Het mengsel in de reactor waaraan dus periodiek of continu te behandelen slurry wordt toegevoerd, wordt in een opwaarts doorstroomde reactor middels een hydrolyseproces anaëroob gezuiverd. Hierbij komen biogassen vrij, omvattende onder meer CO2 en CH4. Doordat de reactor in wezen 5 gesloten is, zullen deze biogassen zich boven in de reactor, d.w.z. boven het zich daarin bevindende mengsel verzamelen. Teneinde relatief schoon, d.w.z. relatief deeltjesarm effluent te verkrijgen, wordt het mengsel in een flotatiecel gefloteerd, waarbij een drijflaag van vaste stof ontstaat die boven op het in de flotatiecel aanwezige fluïdum zal gaan drijven. Daarnaast zullen zich zwaardere deeltjes op de bodem van de flotatiecel 10 zal kunnen verzamelen. Teneinde het voor de anaerobe zuivering middels hydrolyse in de reactor benodigde milieu niet te verstoren maakt men bij het floteren gebruik van een zuurstofarm gas, bij voorkeur een zuurstofloos gas. Daarnaast voorkomt een dergelijk gas explosies bij contact met het biogas. Volgens de uitvinding laat zich voor een dergelijk zuurstofarm gas in het bijzonder zeer goed gebruiken het biogas dat bij 15 het anaëroob zuiveren vrijkomt en dat zich boven in de in wezen gesloten reactor verzamelt. De zich boven op het fluïdum in de flotatiecel vormende drijflaag van vaste stof wordt weer toegevoerd naar het mengsel om in dat mengsel weer nader aan een anaëroob zuiveringsproces door hydrolyse te worden onderworpen. Deze bestanddelen zullen bij het toevoeren van verdere slurry bovendien ook weer onder dwang aan een 20 mengproces worden onderworpen en daarbij dan uiteindelijk omgezet worden in opgeloste vervuiling die via de anaerobe zuivering door hydrolyse in onder meer methaangas omgezet kan worden.

Het is bij de werkwijze volgens de uitvinding in het bijzonder van voordeel wanneer de flotatiecel een van boven open, door een bovenrand begrensde bak is, die in de 25 reactor, bij voorkeur in het zich daarin bevindende mengsel, is geplaatst met zijn bovenrand op een hoogte hoger dan of gelijk aan het niveau van het zich in de reactor bevindende mengsel. Aldus wordt voorkomen dat mengsel uit de reactor via de bovenrand in de flotatiecel kan stromen. Indien de bovenrand hoger ligt dan het niveau van het zich in de reactor bevindende mengsel wordt dit zelfs geheel uitgesloten. De 30 drijflaag laat zich op zijn beurt betrekkelijk gemakkelijk over de bovenrand heen duwen weer terug het mengsel in de reactor in.

Het floteren laat zich volgens de uitvinding in het bijzonder op voordelige wijze uitvoeren wanneer men bij stap c) uit de reactor afkomstig biogas onder druk brengt en 3 onder druk oplost in een gedeelte van het effluent en het aldus verkregen witwater voor het teweegbrengen van de flotatie in de flotatiecel inspuit zodanig dat het niveau in de flotatiecel hoger ligt dan het niveau van het mengsel in de reactor. Door het biogas onder druk te brengen, bijvoorbeeld in een zogenaamde compressietank, en onder druk 5 gebracht in een aftapstroom van het effluent te injecteren - of eventueel het biogas en de aftapstroom van effluent te vermengen en daarna gezamenlijk onder druk te brengen - wordt bereikt dat de oplosbaarheid van het biogas in de aftapstroom van effluent toeneemt en wordt bereikt dat bij het inspuiten in de flotatiecel expansie, tengevolge van het wegvallen van de relatief hoge druk van bijvoorbeeld 2 bar, optreedt. Tenge-10 volge van deze expansie ontstaan er in het witwater relatief grote bellen biogas. Voorts heeft de overdruk tot gevolg dat het zich in de flotatiecel bevindende fluïdum opgetild wordt zodanig dat het niveau van dit fluïdum hoger komt te liggen dan het niveau van het mengsel in het reactorvat.

Met het oog op een eenvoudige en betrouwbare toevoer van mengsel vanuit de 15 reactor naar de flotatiecel is het volgens de uitvinding van voordeel wanneer de flotatiecel is voorzien van een in het mengsel uitmondende toevoeropening, die bij voorkeur in de bodem van de flotatiecel is voorzien, en wanneer men het biogas respectievelijk witwater zodanig via de toevoeropening in de flotatiecel spuit dat door ejecteurwerking mengsel vanuit de reactor wordt meegenomen de flotatiecel in.

20 De opwaartse stroming in de reactor ten behoeve van het anaerobe behandelpro- ces door hydrolyse laat zich volgens de uitvinding op voordelige wijze bereiken door onder in de reactor een vloeistof, zoals bijvoorbeeld een hulpvloeistof of uit de flotatiecel afkomstig effluent, in te spuiten. Hierbij is het van belang dat de vloeistof een hoge alkaliteit heeft met het oog op buffering van de pH in de hydrolysereactor.

25 De onderhavige uitvinding heeft volgens een verder aspect betrekking op een inrichting voor het anaëroob zuiveren van een organische bestanddelen bevattende slurry, waarbij de inrichting omvat: - een in wezen gesloten hydrolysereactor van het opwaarts doorstroomde type; - toevoer- en mengmiddelen voor het onder dwangmenging aan de reactor toevoeren 30 van de slurry; - een binnen in de reactor geplaatste flotatiecel, die in fluïdumverbinding staat met het inwendige van de reactor via enerzijds een toevoeropening voor het aan de flotatiecel toevoeren van uit de reactor afkomstig mengsel en anderzijds een af- 4 voeropening voor het uit de flotatiecel afvoeren van de tijdens gebruik hierin ontstaande drijflaag; - een flotatiegastoevoerstelsel voor het aan de flotatiecel toevoeren van een flotatie-gas, in het bijzonder een zuurstofarm flotatiegas.

5 De voordelen van deze inrichting zijn in wezen dezelfde als de voordelen van de werkwijze volgens de inrichting zoals die al hiervoor in het bijzonder in relatie tot conclusie 1 zijn toegelicht.

Om eerder beschreven redenen omvat het flotatiegastoevoerstelsel van de inrichting volgens de uitvinding op voordelige wijze een biogasaftapleiding voor het boven 10 uit de reactor aftappen van biogas alsmede pompmiddelen voor het via een inspuit-monding in de flotatiecel inspuiten van het biogas. Om eveneens eerder uiteengezette redenen is het bij de inrichting volgens de uitvinding van voordeel wanneer het flotatiegastoevoerstelsel is ingericht overeenkomstig conclusie 8 van de aanvrage.

Eveneens om eerder in relatie tot de werkwijze volgens de uitvinding 15 uiteengezette redenen is het volgens de uitvinding van voordeel wanneer de inspuitmonding overeenkomstig conclusie 9 is geplaatst.

Om wederom eerder in relatie tot de werkwijze volgens de uitvinding uiteengezette redenen is het bij de inrichting volgens de uitvinding van voordeel wanneer de flotatiecel een van boven open bak is, welke overigens overeenkomstig 20 conclusie 10 is uitgevoerd.

De toevoer- en mengmiddelen laten zich bij de inrichting volgens de uitvinding op voordelige wijze realiseren indien deze ten minste een opwaarts verlopende, in de tank opgestelde buis omvatten waarvan het boveneind tijdens bedrijf lager ligt dan het niveau van het mengsel in de reactor, en wanneer de buis is voorzien van een menger 25 die bij bedrijf een neerwaartse stroming door de buis opwekt, waarbij de buis aan het benedeneind van een uitstroomopening is voorzien en waarbij op de buis een slurrytoe-voerleiding uitmondt. Aldus wordt een mengkamer gecreëerd waarin de slurry aan de reactor wordt toegevoerd, in welke mengkamer een goed gecontroleerde dwangmen-ging met mengsel uit de reactor kan plaatsvinden. Teneinde hierbij enerzijds toevoer 30 van mengsel vanuit de reactor en anderzijds afvoer van met dat mengsel vermengde slurry naar het zich in de reactor bevindende mengsel te verzekeren is de buis aan zijn boveneind open en is de menger zodanig ingericht dat deze een neerwaartse stroming door de buis heen opwekt en is de buis bij het benedeneind open om een neerwaartse 5 stroming uit de buis te kunnen afvoeren. Door de neerwaartse stroming wordt tevens een recirculatie van het mengsel in de reactor bewerkstelligd, daar dit mengsel aan een opwaartse stroming in de reactor onderworpen zal zijn en voor hernieuwde behandeling weer naar de bodem teruggevoerd moet worden.

5 De onderhavige uitvinding zal in het navolgende aan de hand van een in de teke ning schematisch weergegeven uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht. Hierin toont:

Fig. 1 een schematisch zijaanzicht in doorsnede van een inrichting volgens de uitvinding waarin de werkwijze volgens de uitvinding wordt bedreven; en 10 Fig. 2 een schematisch bovenaanzicht van de inrichting volgens fig. 1.

De inrichting 1 volgens de uitvinding omvat een opwaarts doorstroomd reactorvat 2. In dit reactorvat 2 bevindt zich, althans tijdens bedrijf, een mengsel 3 met een vloei-stofspiegelniveau 4 en boven in het reactorvat, d.w.z. boven de niveauspiegel 4 verzamelt zich tijdens bedrijf biogas, in het bijzonder omvattende methaan (CH4) en CO2. 15 Het biogas is aangeduid met het verwijzingsnummer 5. Opdat het biogas 5 zich boven in de reactor 2 kan verzamelen, is het van belang dat de reactor 2 in wezen gesloten is. Teneinde in het reactorvat 2 een opwaartse stroming van het zich daarin bevindende mengsel 3 te bewerkstelligen is op de bodem van het reactorvat 2 een in het bijzonder in fig. 2 goed zichtbaar patroon van buizen 6 gelegd. Deze buizen 6 zijn langs hun 20 lengte voorzien van een uitstroomopening via welke door de buizen 6 gevoerde vloeistof, in het bijzonder zogenaamd verdunningswater, in de reactor is in te blazen. In de reactor bevindt zich een aantal, in het uitvoeringsvoorbeeld volgens de tekening een viertal, buizen 7. Deze buizen 7 zijn althans tijdens bedrijf geheel ondergedompeld in het mengsel 3. De buizen 7 zijn aan de bovenzijde open en aan de onderzijde eveneens 25 open of althans van uitstroomopeningen voorzien. In de buizen 7 is telkens een roerorgaan 8 opgesteld dat via een as 9 van buiten de reactor wordt aangedreven. Het roerorgaan en de aandrijfrichting zijn zodanig ingesteld dat hierdoor in de buis 7 een neerwaartse stroming wordt opgewekt, tengevolge waarvan aan de bovenzijde, zoals met pijlen is aangeduid, mengsel 3 vanuit de reactor 2 wordt aangezogen om 30 vervolgens aan de onderzijde weer uit de buis 7 te worden uitgeblazen. Middels deze buizen 7 en mengorganen 8 is aldus een mogelijkheid geschapen om indien gewenst, vaak is dit niet nodig, het mengsel 3, dat zoals middels pijl 10 is aangeduid in het reactorvat 2 doorgaans aan een opwaartse stroming is onderworpen, weer terug te 6 voeren naar de bodem van de reactor 2. In de buizen 7 monden voorts uit toevoerleidingen 8 voor het in de buis 7 toevoeren van te behandelen slurry. Door er nu voor te zorgen dat tijdens het toevoeren van de slurry de roerders 8 in bedrijf zijn wordt tevens bereikt dat de slurry bij het toevoeren in het reactorvat 2 wordt gedwongen met 5 het mengsel 3 te vermengen. Een deel van de onopgeloste bestanddelen in de slurry zal aldus gedwongen kunnen worden om in oplossing te geraken. De slurry 8 zal tijdens bedrijf doorgaans periodiek of continu worden toegevoerd. Tijdens het toevoeren van de slurry zullen de roerorganen 18 in bedrijf zijn. Wanneer de slurrytoevoer 8 is stilgezet zullen de mengorganen 18 doorgaans uitgeschakeld zijn, echter zoals hiervoor al 10 aangegeven kunnen de roerorganen 18 dan ook in bedrijf blijven of eventueel tijdelijk in bedrijf worden gehouden of alsnog tijdelijk in bedrijf worden gesteld.

Daar aan het reactorvat 2 slurry met onopgeloste bestanddelen wordt toegevoerd en men dergelijke onopgeloste bestanddelen in het uiteindelijke uit de reactor af te voeren effluent niet wenst, is in de reactor 2 een flotatiecel 11 opgesteld. De flotatiecel 11 15 bestaat uit een van boven in wezen open bak. De open zijde van de bak 11 wordt aan de bovenzijde begrensd door een bovenrand 12. Deze bovenrand 12 ligt, zoals in fig. 1 te zien, hoger dan de niveauspiegel 4 van het mengsel 3 in het reactorvat 2. Aan de onderzijde is de flotatiecel 11 van een conische instroommond 13 voorzien. In de instroom-mond 13 mondt uit een witwatertoevoerleiding 14. Zoals tevens in fig. 1 te zien, is de 20 plaats waar de witwatertoevoerleiding 14 in de toevoermond 13 eindigt venturivormig uitgevoerd. Aldus wordt bereikt dat bij het inspuiten van het witwater via de leiding 14 een ejecteurwerking wordt teweeggebracht die, zoals met pijl 15 is aangegeven, ervoor zorgt dat mengsel 3 vanuit het reactorvat 2 wordt meegezogen de flotatiecel 11 in.

In de flotatiecel 11 bevindt zich tevens een door een as 16 aangedreven bovenste 25 ruimorgaan 17 en onderste ruimorgaan 19. Het bovenste ruimorgaan 17 is zo ingericht dat het de zogenaamde drijflaag boven in de flotatiecel 11 over de rand 12 heen duwt terug naar het mengsel 3 in het reactorvat 2. Aldus wordt deze drijflaag, die in wezen onopgeloste bestanddelen bevat, weer aan het proces in het reactorvat 2 teruggegeven voor verdere behandeling. De drijflaag zal in het bijzonder boven op het mengsel 3 30 blijven drijven en dan bij het weer in bedrijf stellen van de roerorganen 18 onder dwangmenging via de pijpen 7 naar beneden gevoerd kunnen worden. Het onderste ruimorgaan 19 duwt zwaardere deeltjes die zich op de bodem verzameld hebben naar een verdiepte verzamelruimte 30 van waaruit dit slib via leiding 31 wordt afgevoerd.

7

In de flotatiecel 11 bevindt zich tevens een ringvormige effluentafvoerleiding 20 die via een centrale afvoerleiding 21 effluent uit de reactor afvoert. De leiding 21 is voorzien van een aftakking 22 om effluent af te tappen en met via leiding 23 boven uit het reactorvat afgetapt biogas te vermengen. 24 is een compressietank waarin het 5 mengsel van biogas en effluent onder druk gebracht wordt om dit mengsel, witwater genaamd, dan onder druk via leiding 14 als flotatievloeistof aan de flotatiecel 11 toe te voeren.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het anaëroob zuiveren van organische bestanddelen bevattende slurry, 5 (a) waarbij men periodiek of continu te behandelen slurry toevoert aan een met meng sel gevulde, in wezen gesloten reactor terwijl men onder dwang de slurry met mengsel uit de reactor vermengt, (b) waarbij men het mengsel in de reactor aan een opwaartse doorstroming onderwerpt en aan een hydrolyseproces onderwerpt, 10 (c) waarbij men het mengsel in een flotatiecel door inspuiting van een zuurstofarm gas, zoals uit de reactor afkomstig biogas, floteert en de daarbij ontstane drijflaag van vaste stof terugvoert naar het mengsel in de reactor en de daarbij ontstane deeltj esarme vloeistof als effluent afvoert.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de flotatiecel een van boven open, door een bovenrand begrensde bak is, die in de reactor, bij voorkeur in het mengsel, is geplaatst met zijn bovenrand op een hoogte hoger dan of gelijk aan het niveau van het zich in de reactor bevindende mengsel.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij men bij stap (c) uit de reactor afkom stig biogas onder druk brengt en onder druk oplost in een gedeelte van het effluent en het aldus verkregen witwater voor het teweegbrengen van de flotatie in de flotatiecel inspuit zodanig dat het niveau in de flotatiecel hoger ligt dan het niveau van het mengsel in de reactor. 25

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, waarbij de flotatiecel is voorzien van een in het mengsel uitmondende toevoeropening, die bij voorkeur in de bodem van de flotatiecel is voorzien, en waarbij men het biogas respectievelijk witwater zodanig via de toevoeropening in de flotatiecel spuit dat door ejecteurwerking mengsel uit de reac- 30 tor meegenomen wordt de flotatiecel in.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij men de opwaartse stroming in de reactor opwekt door onder in de reactor een vloeistof, bijvoorbeeld uit de flotatiecel afkomstig effluent, in te spuiten, waarbij de vloeistof bij voorkeur een hoge alkaliteit heeft.

6. Inrichting voor het anaëroob zuiveren van een organische bestanddelen bevat-5 tende slurry, waarbij de inrichting omvat: — een in wezen gesloten hydrolysereactor van het opwaarts doorstroomde type; - toevoer- en mengmiddelen voor het onder dwangmenging aan de reactor toevoeren van de slurry; 10. een binnen in de reactor geplaatste flotatiecel, die in fluïdumverbinding staat met het inwendige van de reactor via enerzijds een toevoeropening voor het aan de flotatiecel toevoeren van uit de reactor afkomstig mengsel en anderzijds een af-voeropening voor het uit de flotatiecel afvoeren van de tijdens gebruik hierin ontstaande drijflaag; 15. een flotatiegastoevoerstelsel voor het aan de flotatiecel toevoeren van een flotatie- gas, in het bijzonder een zuurstofarm flotatiegas.

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij het flotatiegastoevoerstelsel omvat een biogasaftapleiding voor het boven uit de reactor aftappen van biogas alsmede pomp- 20 middelen voor het via een inspuitmonding in de flotatiecel inspuiten van dat biogas.

8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij het flotatiegastoevoerstelsel verder omvat een op de flotatiecel uitkomende effluentaftapleiding die met de biogasaftapleiding in verbinding staat om gezamenlijk als witwatertoevoerleiding naar de inspuitmonding 25 te leiden.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, waarbij de inspuitmonding zodanig ten opzichte van de toevoeropening van de flotatiecel is geplaatst, dat, bij tijdens gebruik in het mengsel gelegen toevoeropening, bij inspuiting van het zuurstofarme gas respectie- 30 velijk witwater een ejecteurwerking ontstaat die mengsel vanuit de reactor meevoert de flotatiecel in.

10. Inrichting volgens een der conclusies 7-9, waarbij de flotatiecel een van boven open, door een omtreksrand begrensde bak is, en waarbij de pompmiddelen het zuurstofarme gas respectievelijk witwater onder zodanige druk aan de flotatiecel toevoeren dat tijdens gebruik hel niveau in de flotatiecel een hoogte hoger dan het niveau 5 van het mengsel in de reactor kan bereiken, welke hoogte bepaald is door de omtreksrand.

11. Inrichting volgens een der conclusies 6-10, waarbij de toevoer- en mengmid-delen ten minste een opwaarts verlopende, in de tank opgestelde buis omvatten, waar- 10 van het boveneind tijdens bedrijf lager ligt dan het niveau van het mengsel in de reactor, waarbij de buis is voorzien van een menger die bij bedrijf een neerwaartse stroming door de buis opwekt, waarbij de buis aan het benedeneind van een uitstroomopening is voorzien, en waarbij op de buis een slurrytoevoerleiding uitmondt. 15 *******