Fysisch-chemische zuivering van afvalwater

adres:

..

Verslag behorende

bij het fabrieksvoorontwerp

van

8.A.B. Faber ~

- , . .

..

'. G. W. ·Meihdersma . , ...

.

...

-

...

---_

...

.

onderwerp:

Hopstraat 23, Delft

Aart van der Leeuwlaan 151, Delft

..

opdrachtdatum:

mei 1973

verslagdatum:

juli 1974

r ' [ '

l .

[

:

r

r'

l

.

FYSISCH-CHEMISCHE ZUIVERING

VAN AFVALHATER

G.W. Meindersma

Aart van der Leeuwlaan 151

-~--- - - -- -- - - -, 1

L

U

o

C

[

C

8

o

u

o

o

o

~I

~l

J

~

1

J

o

n

r' I L-l

L

L • , . l J

fl

l j

l

l

l

l

l

11 I t 1 INHO{jD Samenvatting Conclusies en aanbevelingen Inleiding

Uitgangspunten voor het ontwerp

Externe gegevens Fysische constanten Procesbeschrijving

Beschrijving van de diverse onderdelen van de zuiveringsinstallatie

Staafrooster ZandvaIiger

Verbindingspijp tussen zandvanger en snelle-meng-ta~k

Snelle-meng-tank Flocculatiebassin

Procesbeschrijving coagulatie en flocculatie Verbinding tcssen flocculatiebassin en bezinktankts Bezinktanks Berekening Ammoniak-striptoren Procesbeschrijving ammoniakverwijdering Ontwerp Recarbonatiesectie Procesbeschrijving recarbonatie Ontwerp Filters

Actieve kool adsorptie

Kalkregeneratie

Koolregeneratiesysteem

Economische beschouwing

Bijlage I, Flowsheet fysisch-chemische afvalwater zuivering Bijlage 11, CO

2 compressie

Literatuur

Lijst van gebruikte symbolen

- - - - -0-blz. 1 2 3 4 4 6 7 10 10 11 16 17 19 19 25 27 27 30 30 33 36 36 38 41 46 50 56 61

J

L •

[

[

:

T 1

r'

(

.

r'"

,

l

)

n

n

[l

r

-1-SAMENVATTING

Ontworpen werd een installatie voor fysisch-chemische zuivering van afvalwater,

. . 3 d

met een capacl tel t van 40.000 In water per ag.

Dit komt overeen met een vervuilingsgraad van 260. OGO I. E.

*.

Het te zuiveren water is uitslui tend huisho';delijkafvalwater, vermengd met regenwater.

Het water wordt m.b.v. kalk en polyelectrolyten gecoaguleerd en geflocculeerd. Het grootste gedeelte van het aanwezige fosfaat wordt hierbij neergeslagen. De gecoaguleerde en geflocculeerde deeltjes worden door middel van sedimentatie verwijderd.

Van het zogenaamde bezonken water wordt vervolgens de aanwezige ammoniak afgescheiden.

Î Door toevoeging van CO

2 aan het water (recarbonatie) wordt de pH verlaagd

r 'tot 7,5. Daarna wordt het water gefiltreerd. De nog overgebleven opgeloste

) .

/.~ stoffen worden geadsorbeerd in actief-kool kolommen.

Eer. knelpunt in deze afvalwaterbehandeling ka~ de ammoniakverwijdering zijn. Dit proces verloopt alleen goed, wanneer de luchttemperatuur boven 0° cis. Het is nie~ goed mogelijk om vrij exacte kostprijzen vast te stellen, aan-gezien er op dit ogenblik nog geen installatie van vergelijkbare gr'ootte operatief is. Er worden \ .. el voortc.urend proefnemingen gedaan met pilot-plants.

*) Als eenheid voor de vervuilingsgraad var. afvalwater gebruikt men het begrip inwonerequivalent (I.E.). Eén inwonerequivalent, ook wel vervuilingseenheid genoemd, komt overeen met de hoeveelheid afvalstoffen, die dagelijks door één persoon met het huishoudelijk afvalwater wordt afgevoerd. Als grondslag voor het inwonerequivalent wordt meestal de hoeveelheid zuurstofbindende stoffen

(BOD

=

Biochemical Oxygen Demand

=

Biochemisch zuurstofverbruik) gebruikt, welke gemiddeld per inwoner per dag met het afvalwater worden geloosd.

Aantal I.E.

=

3

m Idag x BOD 54

r

[

,

r

n

f1

n

n

n

r

3

Een waarschijnlijke prijs voor het behandelde water' is f

°

,22/m voor

3

40.000 m /dag.

-2-Voor een biologische zuivering met aanvullende fysisch-chemische zuivering, zodat eenzelfde effluent kwaliteit verkregen kan Horden als bij een volledig

3

fysisch-chemische zuivering, bedraagt de kostprijs ongeveer f 0,3l/m .

In beide kostprijzen zijn niet de kosten van de slibbehandeling inbegrepen.

Voor een chemisc~e zuivering is deze echter lager dan voor een biologische

zuivering.

De kosten van de slibverwerking van een biologische zuivering zijn f 0,12/m3•

3

Voor de fysisch-chemische zuivering is dat ongeveer f 0,08 - f 0,10 per m . Slechts ten aanzien van twee punten kan een fysisch-chemische zuivering gevaar opleveren:

beknelling/verdrir,king van personen in tanks met draaiende onderdelen - CO

2-verstikking op de plaatsen waar dit gas in overdekte ruimten wordt toegepast. Plaatsing van recarbonatiebassins onder/naast de NH

3-striptorens (tocht) vermijdt zodoende ongelukken.

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN

Uit het ontwerp blijkt dat de fysisch-chemische zuivering van huishoudelijk afvalwater naar alle waarschijnlijkheid economisch goed realiseerbaar is. Het effluent is van zodanige kwaliteit dat het water geschikt is voor bevloeiing, industrie en zelfs recreatie.

Het verdient aanbeveling om praktijkproeven te neme~ met het te zuiveren

afvalwater om op deze manier inzicht te verkrijgen in de eigenschappen van afvalwater, slib e.d.

l..J r • l _ I l ,

[

~

l:

r ' 1 [ ' I l .

r

~ r, ~ l •

[1

n

n

n

n

n

r

_l -3-INLEIDING

Tot voor kort werd afvalvlater alleen op biologische wij ze gezuiverd. Aangezien de eisen aan het effluent steeds strenger worden, is het niet meer mogelijk te volstaan met een biologische zuivering.

Er staan dan twee mogelijkheden open:

1. biologische zuivering gevolgd door een aanvullende behandeling

2. fysisch-chemische zuivering.

Dit voorontwerp betreft een fysisch-chemische zuivering.

De voordelen van een fysisch-chemische zuivering boven een biologische zuivering zijn:

gering grondoppervlak nodig • grote flexibiliteit

• momentaan opstarten mogelijk · ongevoelig voor giftige stoffen

• weinig gevoelig voor variabele aanvoer · hoge zuiveringsgraad.

Een nadeel van de fysisch-chemische zuivering is het feit, dat er bij deze

zui veringsmethode nauwkeuriger gewerkt moet 'lOrden. Er is meer meet- en

(

.

I L • r ' r' r • r ' r l l ,

f1

n

n

n

n

n

I

r

UITGANGSPUNTEN VOOR HET ONTWERP

Externe gegevens

A. Capaciteit en Capaciteit:

aantal bedrijfsuren van de ins tal lat ie .~ .

v-3

40.000 m per dag --____

Aantal draaidagen: 365 dagen per jaar

Aantal bedrijfsuren: 24 uur per dag.

B. Specificatie van de grond- en hulpstoffen

Gemiddelde samenstelling afvalwater (influent):

BOD* 360 mg/l

.,

\".,,' ÇOD** 350 mg/l

j ~

'.)\ (/I _{Bezinkbare zwevende stof 400 mg/l}

Gesuspendeerde vaste stof 200 mg/l

Opgeloste stof 650 mg/l

Totaal organische koolstof 100 mg/l

Totaal fosfaat als P 10 mg/l

Totaal stikstof als N 20 mg/l

NH -N 3 15 mg/l pH 7,5 eenheden Hulpstoffen: Kalk Ca(OH)2 . Polyelectrolyten (b.v. polyacrylamiden) . Actieve kool

*)

BOD

=

Biochemical Oxygen Demand

**)

COD

=

Chemical Oxygen Demand

BOD: BOD: BOD:

\.tVf~

\r

130 mg/l 80 mg/l 150 rr:g/l

-4-~

vrY'

..r'

J

V""'"

l.J r'

i

l ,

r:

r

:

I

['

I .

[

~

n

n

n

n

f1

c.

Sp

eci

ficatie

eindprodukt

Gemiddelde samenstelling van het effluent:

BOD COD

Bezinkbare zwevende stof

Gesuspendeerde vaste stof Opgeloste stof

Totaal organische koolstof Totaal fosfaat als P

Totaal stikstof als N

NH 3-N pH (in eenheden) mg/L 8 13,5

°

0,15 39 6,5 0,10 1,4 0,3 7,0 - 7,5 % verwij derd: spreiding 96 - 98,5 95 - 97 99 - 100 99 - 100 90 - 95 91 - 96 99 - 99,5 90 - 96 95 99 gemiddeld 98 96 100 99 94 93,5 99 93 98

D. Kosten van benodigde

utiZities

en hulpstoffen

Electriciteit (380 V): f 0,05 per kWh

Stoom (eventueel) 3 ato: f 8,00 per ton

Kalk: f 0,09 per kg

Actieve kool: f 1.100,00 per m 3

Polyelectrolyten: f 12,70 per kg A1 2S04: f 0,09 per kg 3 Aardgas: f 0,06 per m • -5-.-I I

f

1

l .J r • I l .

[

:

r '

f {

[l

o

o

n

n

n

r

Fysische constanten Influent: 3 p: 1000 kg/m

n:

1,31 x 10- 3 T: 10 - lSo C Ca(OH)2: 3 p: 2240 kg/m CaC0 3 : 3 p: 2700 kg/m Effluent: 3 p: 1000 kg/m

n:

1,31 x 10-3 T: 10 - lSo C -6-Ns/m 2 Ns/m 2

l J f I l ~ Ir'

i

I r I I ( ,

[1

n

n

n

-7-PROCESBESCHRIJVING

*

Het influent van de afvalwaterzuiveringsiLstallatie stroomt uit het riool-stelsel van de stad in een kelder.

Vanuit deze kelder wordt het water via een rooster weggepompt.

In de kelder treedt geen bezinking op door de hoge stroomsnelheid van ~et

water. Het rooster verhindert dat grove delen, zoals stukken hout, plastic

flessen e.d. in de installatie komen, waar ze grote schade aan de pompen

kunnen veroorzaken. Het rooster moet regelmatig met de hand of mechanisch 3

gereinigd worden. De hoeveelheid zal ongeveer 3,6 - 7,2 m per dag zijn, afhankelijk van de aard van het rioolstelsel en de samenstelling van het afvalwater.

Het water wordt vanuit de kelder via het rooster opgepompt naar de zandvanger, waarin alleen grovere zanddeeItjes worden bezonken. De verwijderiLg van het zand is noodzakelijk, aangezien het anders in een later stadium de onzuiver-heid van de geregenereerde kalk zou verhogen. Onder normale omstandigheden

zijn er slechts weinig grove zandkorrels te verwachten, doch bij regenbuien

kan wel vrij veel worden aangevoerd.

Vervolgens stroomt het water in een snelle-meng-tank. Vlak voordat het water

in deze tank stroomt vindt kalkdosering plaats.

De kalk moet zeer snel door het water gemengd worden, opdat er veel coagulatie kiemen kunnen ontstaan.

Vanuit de mengtank stroomt het water in de flocculatiekamer, waar adsorptie van verschillende stoffen aan de coagulatiekiemen plaatsvindt. Aan het einde van de kamer wordt een flocculantcplossing aan het water toegevoegd.

Vervolgens stroomt het water naar een bezinktank, waar de eigenlijke

flocculatie plaatsvindt, gevolgd door sedimentatie van de gevormde vlokken. Hierbij worden de bezinkbare zwevende stoffen en de gesuspendeerde zwevende stoffen verwijderd.

De coagulatie met kalk, gevolgd door flocculatie en sedimentatie geeft een

fosfaat-verwijdering van 90%.

I Het in de bezinktank ontstane slib wordt afgevoerd en de kalk wordt in een

l oven geregenereerd voor hergebruik.

*) Het flowsheet van de installatie is opgenomen in bijlage I.

.

l .J r ' l , r ' I I L .

r .

[

~

f'

l. l J

[ 1

[1

[1

n

-8-Het bezonken water wordt omhoog gepompt naar de ammoniak-strip-torens, waar de ammoniak met lucht uit het water verwijderd wordt. Door de

kalk-dosering is de pH van het water hoog (pH

=

11), zodat het ammoniak bijna

uitsluitend in de NH

3-vorm in het water aanwezig is.

Bij niet te lage luchttemperatuur (hoger dan 10° C) is een NH

3-N verwijdering

van 95% mogelijk. Bij lagere temperaturen is de verwijdering 60 - 80%. Beneden het vriespunt van Hater is deze methode onbruikbaar.

Onder de ammoniak-strip-toren bevindt zich het primaire gedeelte van het recarbonatie bassin. Hier wordt in eerste instantie de pH van het water ver-laagd van pH 11 naar pH 9,6 door middel van het doorborrelen van CO

2. Daarna stroomt het water naar een reactietank waar de gevormde CaC0

3

neer-slaat. Het kalkneerslag wordt continu verwijderd met een slibband en

gerege-nereerd voo~ hergebruik.

Daarna stroomt het water in het secundaire re carbonatie bassin Haar de zuur-graad van pH 9,6 op pH 7,0 - 7,5 gebracht wordt.

Het water wordt vervolgens naar de filtersectie gepompt. De filters zijn zogenaamde mixed-media bedden, die bestaan uit zand- en kooideeitjes, waarbij de deeltjesgrootte in het bed van boven naar beneden afneemt. Op deze manier worden grove slibdeeitjes door grote bed-korrels afgevangen, zodat er minder vlug verstopping optreedt.

De filtratie vru~ het water is nocdzakelijk voordat het water door de

actief-kool kolommen stroomt, aangezien anders de actief-koolkolommen te vlug verstopt raken.

Het water wordt van beneden naar boven door de kolommen gepompt, zodat àe

~deeltjes,

die het meeste stof geadsorbeerd hebben het zwaarst zijn,

naar beneden zakken.

Een gedeelte van de kool wordt regelmatig onder uit de kolom verwijderd en geregenereerd.

Het effluent vru~ de koolkolommen is tevens het effluent van de installatie.

Een klein gedeelte van het kalk-slib onderuit de bezinktank wordt

terugge-voerd naar de meng-tank om de kiemvorming te bevorderen. De rest van het

kalk-slib wordt naar een indikker gepompt. Ook de kalk uit het reactiebassin vru~ de rec~bonatie sectie wordt naar de indikker gepompt.

l • r '

l

r 1 I I 1

[1

n

n

r1

n

n

r

1 ,

In de indikker wordt het slib ingedikt tot ongeveer 8% d.s. Het slibwater wordt teruggevoerd naar de snelle-meng-tank.

-9-Het slib onder uit de indikker wordt naar een centrifuge gepompt, waar de zwaardere kalkdeeltjes van de rest van het slib vervrijderd worden.

De kalk-slurry bevat dan 15% d.s. en wordt naar de top van een recalcinatie-oven gevoerd. Dit is een recalcinatie-oven met 6 etages waar de kalk geregenereerd wordt. De afgassen van de oven worden met effluentwater gewassen en naar de CO

-2

compressoren gevoerd. Het waswater wordt naar de mengtank gepompt. Het zogenaamde centraat van de eerste centrifuge wordt naar een tweede

centrifuge gevoerd, waar het slib ontwaterd wordt. Het slib heeft dan 40% d.s. Het centraat van de t'tleeàe centrifuge wordt naar de mengtank teruggevoerd. Het slib wordt naar de top van een verbrandingsoven gevoerd, waar het verbrand wordt tot een steriele as.

De uitgeputte actieve kool van de adsorptietorens wordt periodiek onder uit de koolkolommen gehaald en via een ontwateringstank naar een regeneratie-oven gevoerd.

De oven is een etage-oven met 6 etages. De geregeneerde kool wordt 0l1Ger uit de oven afgevoerd, gekoeld en via een opslagtank weer teruggevoerd naar de top van de koolkolom.

r , l , r '

I

[

~

[

:

[1

o

n

n

-10-BESCHRIJVING VAN DE DIVERSE ONDERDELEN VAN DE ZUIVERINGSINSTALLATIE

Staafrooster [Zit.

1~ 2]

Door middel van het staafrooster worden grove bestanddelen uit het rioolwater verwijderd. Het tegenhouden van grof vuil is noodzakelijk, aangezien het water weggepompt moet worden.

De constructie van de pompen bepaalt mede de afstand tussen de roosterstaven. Stoffen die het rooster passeren, moeten zonder bezwaar door de pompen

verwerkt kunnen worden.

Bovendien moet het grof vuil verwijderd worden om beschadigingen aan mecha-nische werktuigen en verstopping van leidingen te voorkomen.

Het rooster bestaat uit rechte staven in een raarm-lerk dat in schuine stand is

opgesteld.

De vrije afstand tussen de roosterstaven is ca. 2 cm.

De hoeveelheid roostervuil is enkele liters per hoofd per jaar, afhankelijk van

de staafafstand en de hoedanigheid van het rioolwater. Bij een vrije afstand van 2 cm tussen de staven is volgens Imhoff de hoeveelheid roostervuil

5 - 10 liter per inwoner per jaar.

Dit wordt voor de installatie, die ontworpen is met een capaciteit van

3

260.000 I.E., 3,6 - 7,2 mldag.

Het roostervuil wordt enige malen per dag met een roosterhark van het rooster

verwijderd en in een container verzameld.

Om afzettingen van zand v66r het rooster te voorkomen moet de stroomsnelheid

tenminste 0,5

mis

zijn. Aangezien het vuil niet door het rooster gedrukt mag

worden is de maximale stroomsnelheid 1

mis.

3

Aangezien de stroom ~

=

0,47 m

Is

moet het effectieve oppervlak van het

v

rooster 0,5 - 1 m2 zijn.

I '

L _

[

:

f:

tI

[l

o

n

n

n

r

-11-Zandvangel' [Zit . 2~ 3]

net "later wordt vanuit een rioolwaterkelder opgepompt met behulp van 6

3 ./":

centrifugaalpompen met ieder een capaciteit van 285 m Ihr.

De diameter van de pijp is 0,143 m.

De stroomsnelheid in de pijp is 5

mis.

De benodigde opvoerhoogte is 1,5 - 2 m.

De instroomenergie van het water wordt vernietigd met behulp van een Hater-valletje. Bovendien wordt het instromende water zodoende gelijk verdeeld over de breedte van de zandvanger.

Afhankelijk van het rioolwateraanbod worden een of meer pompen uitgeschakeld.

Een zevende pomp zou geïnstalleerd kunnen worden indien men bij uitvallen va~

één van de andere geen capaciteitsverlies wenst.

In de zandvanger worden de grove (zand-)deeltjes door bezinking verwijderd.

Deze deeltjes zouden anders in de bezinktank neerslaan en via de kalkregeneratie

en -recirculatie als inert opgehoopt worden in de geregenereerde kalk,

aangezien dit grove zand in de kalkregeneratie-oven niet verbra~d wordt.

Het zand zou op deze manier een nutteloze ballast vormen.

Kleine zanddeeitjes «0,2 mm) worden in de zandvanger niet neergeslagen,

omdat het in het rioolwater aanwezige bezinkbare zwevende stof ongeveer

dezelfde bezinksnelheid heeft als deze kleinere zandkorreltjes, zoals blijkt uit onderstaande tabel.

Tabel' I [lito 2,3]: Bezinksnelheid in m/hr

Soort stof _dichtheid Deeltj esgrootte in mm

kg/m 3 1 0,5 0,2 0,1 0,05 Kwartszand p

=

2650 502 258 82 24 6,1 Kolenstof p

=

1500 152 76 26 7,6 1,5 Zwevend stof in huishoudelijk p

₌

1200 122 61 18 3 0,8 afvalwater - - - - _.

-,

' . I L., r '

I

[

~

r

r

r

L J

[

j

n

n

n

n

r

-12-De zandvanger is zodanig ontworpen, dat de deeltjes met een bezinksnelheid

van minstens 85 mlhr worden afgevangen.

Onder normale omstandigheden is er weinig zand te verwachten in het riool-water. Bij regenbuien echter is het mogelijk dat er vanaf de bestrating zand wordt meegevoerd.

Bovendien zijn dan de stroomsnelheden in de rioolbuizen hoger, zodat er eventueel bezonken zand wordt meegevoerd.

Bij het ontwerp van een zandvanger of een andere bezinktank zijn de volgende uitgangsgegevens noodzakelijk:

- de aangevoerde hoeveelheid rioolwater per tijdseenheid - de minimale vertik ale bezinksnelheid van de deeltjes - de lineaire horizontale stroomsnelheid.

De bezinksnelheid v (m/hr) van het kleinste deeltje dat moet bezinken, wordt

o

gewoonlijk met de term oppervlaktebelasting aangeduid. Hieronder wordt verstaan

de aangevoerde waterhoeveelheid (m3) waarmee gedurende een bepaalde tijd (hr)

2

een oppervlak (m ) wordt belast. In formule vorm wordt dit:

3 .

cp (m Ihr)

v

'Ij

o (m/hr)

=

In de praktijk is gebleken, dat de lineaire horizontale stroomsnelheid in een

zandvanger moet liggen tussen de 0,23 en 0,38 mis. De te prefereren waarde

is 0,30 mis. De ontwerpgegevens zijn: 3 Aanvoer influent: cp

=

40.000 m 124hr v 3 3 = 1.700

m

/hr

=

0,47 rn

Is.

Minimale bezinksnelheid: v

=

85 m/hr

=

23,6 x 10 -3 mis

o

(afgevangen zand ~ 0,2 mm ~).

Lineaire horizontale stroomsnelheid: v

! ,

,

'

[

:

r:

[

:

['

r , I l ,

[1

n

n

n

Berekeningen:

<Pv

Oppervlak: 0

= - -

_y o 2 m •

Dimensies (lengte l~ breedte b, hoogte h):

<l>y 0,30 mis Yh - b.h

=

(1) <l>y <l>y 0,0236 mis v

₌

₌

=

0 0 b.l (2) v h Ui t (1) en (2) volgt: 1

= -

h , v 1

=

0,30 0,0236 h F::1 12 7 h , o

De breedte/lengte verhouding moet bij voorkeur 1

Gekozen is de verhouding van 1 : 5.

Hieruit volgt: b

=

.

2 m De inhoud is: I

=

10 m h= 0,8m. 3 V

=

16 m • 5

à

1

De verblijf tijd in de zandvanger is: l

= -

V S

=

34 s.

4>v

De bodemhelling is 8%.

-13-6 zijn.

Het zwevende stof in het afvalwater bezinkt niet, aangezien de slibvlokken

t.g.v. de zogenaamde sleepspanning [2] in beNeging gehouden worden.

De sleepspanning T is de spanning per oppervlakte eenheid die door de

stromende vloeistof wordt uitgeoefend op de bodem of op bezonken stoffen.

In formule is dit:

Om bezinking van stoffen te voorkomen, mag de grootte van de sleepspanning niet onder een bepaald minimum komen. De daarvoor benodigde minimum snelheid kan men berekenen m.b.v. de formule van Shields:

\/Sf _{Pd - P}

v=VX-

g _{P d ,}

waarin:

À

=

dimensie loze coëfficiënt (À

gem

=

0,03)

v

=

de stroomsnelheid (mis)

versnelling t. g. v. 2

~ ~ :=J :=J

=:J

effluent

1

recirculatie

o

°l 0.

0,

0,

0. o van rooster--+ :J

=:J

.----, Fig. 1. ZANDVANGER ....----,

l

bezinksel ..---, r---.

r J

.----, .---,

~]~

.

naar snelle-meng-tank

j

-I I naar

l __

j

, ... _ _ _ - . snelle-meng-tank

r--:

,

.... +" I r---~

I

' ~ L~ ___________ ~ ______________________________________________ ___

( ,

,

L ___ I '

I

_{l .}

r

r:

f

:

n

o

n

n

n

n

-15-f

=

factor, afhankelijk van de vorm van het deeltje en de dikte van de

laminaire laag

dichtheid deeltje 3

P

d

=

van een (kg/m ) ₃

P

=

dichtheid van de omringende vloeistof (kg/m )

d

=

gemiddelde diameter van een deeltj e (m) .

De waarde van f moet experimenteel worden bepaald. Voor kleverig zand dat

onregelmatig ~an vorm is, is f

=

0,06.

Volgens de formule van Shields is de afmeting van het deeltje zwevende stof in afvalwater, dat nog in beweging gehouden wordt:

À

P

d

=

8fg x P d - P 2 v • In de zandvanger geldt: f

=

0,06, À

=

0,03, P

=

1200 kg/m3, P d 3

=

1000 kg/m , g d

₌

_{0,06 x} 0,03 _{8 x 9,81 . 1200 - 1000 0,3} 1000 ( )2 _m d

~

3 x 10-3 m

~

3 mmo 2

=

9,8 mIs, v

=

Dus organische slibdeeItjes met een diameter van 3 mm '1'lorden nog net in

beweging gehouden.

0,3 mIs.

Aange zien de meeste z'l-levende stofdeel tj es kleinere diameters hebben, bezinkt

het zwevende stof niet.

Het met het zand meebezonken organische stof wordt t.g.v. de sleepspanning uit het zand gewassen.

Bij een lager rioolwateraanbod dan 1700 m3/hr verdient het aanbeveling om

effluent te recirculeren om de vereiste stroomsnelheid in de zandvanger te

handhaven.

Overigens zal een zandvanger overbodig zijn indien het rioolwater uitsluitend

huishoudelijk afvalwater is en het aangesloten gebied een zgn. gescheiden

rioolwaterstelsel bezit, waarbij het regenwater zonder zuivering en zonder

vermenging met het huishoudelijk afvalwater direct in sloten of grachten

geloosd wordt.

-l~

r

r

1:

r

[~

11

I

L J

fl

o

n

n

-16-Verbindingspijp tussen zandvanger en snelle-meng-tank [lito 4]

Bij een stroomsnelheid van 0,6 mis worden volgens de formule van Shields

deeltjes met een diameter van 11,5 mm nog net in beweging gehouden.

De pijpdiameter moet dus zijn:

~

<P .

D

=

vnv m

=\

4 x 0,47 m

=

0,6

x

n

1 m

Re

=

pvD

n

=

1000 x 0,6 x 1 _{1,31 x 10-}3

=

4,58 x 105. De stroming is dus volledig turbulent. De drukval over de 1 Ap __ 4f'P 2 tot 1..:1_ 2 v

n.-]. 4f

₌

0,026 P

₌

1000 kg/m 3 v

₌

0,6 mis ltot

=

7,5 m (als D.

₌

1 m ]. pijp is: 2 K lv2 + . x w2 recht opgevat)

K

₌

0,5 (lange bochten van 900 C)

w tJp

₌

0,026 _x ~ x 1000 x 0,36 x 7,5

1

Ss ,1 + 0,18 Nim 2 35,28 Nim 2

=

=

+ 2 x 0,5 x ~

=

3,6 mm w.k.

Aan de stroom in deze pijp wordt nog toegevoegd:

- ovenwaswater

- overflow van de slibindikker.

I ' I . I l . r .

l.

L

[~

il

L J

[1

[1

n

n

n

n

-17-SneLLe-meng-tank [Lit. 5~ 6] /

In de snelle-meng-tank worden de even tevoren toegevoegde chemicaliën en het rioolwater intensief gemengd.

Er wordt een kalk-slurry (400 mg Ca(OH)2 pel' liter) en een hoeveelheid

kalkmodder (30

m3/~beÎinktank

toegevoerd.

De menging geschiedt d.m.v. een turbineroerder met een omwentelingssnelheid van 1500 rpm. Bovendien wordt de roerder in vertikale richting in vibratie gebracht om kalkaanslag aan de roerbladen te voorkomen.

3

De totale volume-stroom naar de snelle-meng-tank is 47.510 mldag. Deze

stroom bestaat uit het influent van de zuiveringsinstallatie vermeerderd met verschillende recirculatie stromen.

3 3

Voor de turbineroerder is een vermogen van 50 - 200 WI10 m nodig.

Aangenomen is dat een mengtijd van 30 s voldoende is.

Aangezien de toegevoerde hoeveelheid 47.510 m3/dag (0,55 m3/s) is, moet de

inhoud van de

men~er

0,55 x 30 m3

=

16,5 m3 zijn.

De menger is een verlengde halfcirkelvormige tank met de volgende afmetingen:

L

=

2,42 m

B

=

3,20 m H

=

2,50 m.

Bij een stroomsnelheid van 0,6 mis moet de diameter van de inlaatpijp

D

=V4~v

m

=

m

=

1,08 m zijn.

1TV 0, 61T

Het vloeistofniveau moet 0,5 cm lager dan het vloeistofniveau van de zand-vanger zijn in verband met de drukval in de verbindingspijp.

Voor de oversLortrand aan het eind van de menger geldt:

=

0,59.bVgh 3 3 0

=

0,55 m

Is

= 3,20 rn g

=

9,81 mis Hieruit volgt: h

=

20,5 cm o

•

fig. 2

[ 1 L-, ( , I l ,

[

:

l

:

r

~

r

r

[

:

[

~

l

:

r '

l

r~

r

r 1 I I • J

["1

*)

n

n

n

n

~

f'

recirculatie-stromen* van zand vanger kalk-toevoer van ---+ aandrijving zandvanger _ _ _ _ _ _ _ _ _

Overloop van de slibindikker Kalkmodder uit de bezinktanks Waswater van de ovengaswassers Waswater van de filters

Centraat van de slibcentrifuge

<

Fig. 3 SNELLE-MENG-TANK naar flocculatie-bassin I . 1 J I ) i _ • ,naar

rlocculatle-)"

SSin

-18-f'

J

l :

I

L

L

I

r'

l .

r '

t.

[~

r '

1

1

l:

r

~

l J

, 1

, 1

[1

[1

n

n

n

,

...,

\N

.Y'"

-19-FZoccuZatiebassin [lito 5~ 6]

Via de overstortrand van de mengtank stroomt het water in het flocculatiebassin. Hier vindt de coagulatie van het slib en adsorptie aan de gecoaguleerde deeltjes plaats.

De verblijf tijd van het water in het flocculatiebassin is 5 minuten. 3

Bij een toevoer van 0,55 m

Is

moet de inhoud van het bassin zijn:

3 3

V

=

0,55 x 300 m

=

165 m • De afmetingen van het bassin zijn: b

=

3,20 m

h

=

2,20 m

,

1

=

23,5 m ,~=.e. __

L

r

~ I~

De horizontale lineaire stroomsnelheid is 0,55 mis

=

0,078 mis.

3,20 x 2,20

De snelheid mag maximaal 0,30 mis zijn in verband met kortsluitstromen in

het bassin.

Aan het einde van het flocculatiebassin wordt een polyelectrolytoplossing

(0,1 - 0,5 mg/L), b.v. Calgon ST 270, toegevoegd.

In de praktijk is gebleken dat de toevoeging van polyelectrolyten aan het eind van het flocculatiebassin de hoogste P-verwijdering geeft.

Evenals bij de snelle-meng-tank is bij het flocculatiebassin de hoogte van

de vloeistofstroom over de overstortrand 20,5 cm.

Procesbeschrijving coaguZatie en fZoccuZatie [Ut. 5~ ?~ 8~ 9]

Coagulatie wordt gedefinieerd als de reductie van oppervlaktekrachten, zodat de suspensie haar stabiliteit verliest.

Flocculatie is het fysisch-chemische proces waardoor polyelectrolyten bruggen vorffien tussen de gesuspendeerde deeltjes.

In de mengtank wordt de kalk-slurry zo vlug en zo fijn mogelijk verdeeld over het afvalHater, zodat er zeer veel kernen met een groot totaal oppervlak ontstaan.

~

:.--J

----. _----.J ::J ==:J .---, ~---' .----' .----., van snelle-meng-tank

1\-

.

-

---..

..

van snelle-meng~tank

i

--

.... fT Fig. 4 FLOCCULATIEBASSIN .----., , '.' ~ j ,...--, naar bezinktanks

~L

flocculant-toevoer

1

naar

---+

' -be zinktanks

IQ

~

.

I rv o I ~ _I

' 1 L~ ( " L _ r ' I I l •

l:

[

I ,

r :

r :

r 1 I

l

J

n

n

n

fl

n

"

I -21-3 Ter bevordering van deze kiemvorming wordt bovendien een gedeelte (30 mldag) van de bezonken kalkmodder uit de bezinktank gerecirculeerd.

De reacties die plaatsvinden in de mengtank zijn:

2Ca 2+ _{+ 20H + 2HC0}

-3 + 2CaC03-t + 2H2O

SCa2_{+ + 40H + 3HPO!-o7 Ca}

s

OH(P04)3-t + 3H2O

De molecuulverhouding in het calciumapatiet kan variëren van Ca/P

=

1,3 - 2,0.

In huishoudelijk afvalwater is het fosfaat voor 70 - 90% aanwezig als

ortho-fosfaat of als polyortho-fosfaat. Polyortho-fosfaat hydrolyseert met OH naar orthofosfaat.

Het overige fosfaat is organisch gebonden fosfor.

Het fosfaat wordt op twee manieren verwijderd, nl.

precipitatie m.b.v. Ca2+ (orthofosfaat)

- adsorptie aan de gevormde kalkvlok (voornamelijk polyfosfaat).

<7

Boven pH 9,S is het calciumorthofosfaat in oplosbare vorm aanwezig. Beneden deze pH-waarde is het fosfaat geadsorbeerd aan calciumcarbonaat deelt jes, zodat deze slecht aangroeien.

Indien er magnesium aanwezig is reageert het op de volgende wijze: Mg2+ _{+ Ca} 2+ _{+ 20H} - M (0 ) I 2+

+ g H 2T + Ca (pH 11)

Het magnesiumhydroxide is een gelatineus precipitaat, waarin veel colloïdale deeltjes precipiteren.

Uit het voorgaande blijkt dat de pH boven pH 9,5 moet zijn voor een goede precipitatie van het calciumfosfaat.

Uit figuur S (blz. 22) blijkt dat bij een dosering va."'1 200 rn~;IL Ca(OH)2

4' "

het fos faatgehal te daalt van 10 mg/L P tot 0,3 mgl LP. 'I ,",.

Uit figuur 6 (blz. 23) blijkt dat bij een dosering van 200 mg/L CaO er 86%

van het aanwezige fosfor verwijderd is.

"

.

~~\'\

'I

"

u~

\

Aangezien het wenselijk is dat de pH van het water op de waarde pH 11 of hoger is in verband met de ammoniakverwijdering, wordt er een dosering van

300 - 400 mg/L Ca(OH)2 toegepast.

:1

."

L j

I

I l • r '

l,

r

.

l

['

[~

[

:

[

, rl I I l ,

[l

n

n

n

r

fig. 5 [lito 5] 0..

'"

Cl 10 6 ::: 6

'"

~ u> ::> Q: o I 4 0.. ~ I 0.. 2 o 1 2

---

----" , ~"""pH

'"

/

\;/'

/ / /

\

/ I I

X. ,"''''''''",

/

_\

I I

'--100 200 300 400

LlME DOSAGE, MG/L AS Co(OH)Z

Figure 2-2 Lime coagulation of ~ewage.

1 1 o 9 6 7 500

-22-De dosering van de kalk is overigens relatie"f onafhankelijk va..'"l de hoeveelheid

fosfor in het afvalwater.

Bovendien wordt het water door de coagulatie en de flocculatie van de

gesus-pendeerde stoffen minder troebel, zoals blijkt uit figuur 7 (blz. 24).

Bij een kalkdosering, waarbij de zuurgraad van het water pH 11 of hoger is,

worden virussen en bacteriën vrijwel volledig verwijderd.

Verse kalk (CaO) wordt door middel van een pneumatisch systeem (10 ton/hr)

naar een opslagtank vervoerd (max. 35 ton).

De gerecalcineerde CaO wordt eveneens via pneumatisch transport (0,75 ton/hr)

naar een opslagtank van 35 ton vervoerd.

De kalk die aan het water wordt toegevoerd bestaat voor 75% uit

gerecal-cineerde en voor 25% uit verse kalk.

De kalk kan met een snelheid van 680 kg/hr naar het mengbassin toegevoerd

worden.

Figuur 8 (blz. 25) geeft een voorbeeld van een kalktoevoersysteem.

De kalktoevoerleidingen moeten kort zijn i.v.m. verstopping van de leiding.

De leiding is vervaardigd van asbestcement en heeft een diameter van

! '

l~

r '

I

l " r '

L

l:

[

[

[~

w U) 0 0

[

~

w ~ -J IJ) >

[

~

u:

u. w >-Cl: « 0

[

,

-

-

z _O -W U _w t: _4> Cl: IJ) l-J _{~ ~} C)

[

, u. o:::? Cl: u. -J « > 0

[

, ~ _w Cl: (/) J Cl:

[~

0 :r:: Cl. (/) 0 :r:: Cl.

[

!

[l

[J

n

8

n

n

n

r

.

-

'

,

_

.

..

t-'

\

",,",

~~

o Q)

.

:

-J

a

-~ "":

-...

Cl. ~ 0 Cl.

~

_ J -«

E

z

~

~

o .". N o o SAl:IOHdSOHd 'V"O~3l:1 l.N30l:l3d Fig. 6 [li t. 6]

-23-8

Q)

§

3

\

-J

--

_"

:: ui

8

(1) 0 .". 0 W ~ ::i 0

g

8

...

o

r ' r ' _, I L '

l

:

L

[

[~

l:

w Cl)

r-

0 0 w :! :J Cl)

[

:

>

u.:

u.. w >-a:

i

.

ct 0 N z_ o ... w U ~ 0: w ~ :> IJ) ..

[

~

Cl :! -'-': u.. o -e: u.. J ct

['

> 0 :! w a:

>-r

~

l-Q Ui a: :>

I-l:

[1

[l

n

g

...

n

l !

n

r

l.

\

\

o co

..

'

~

,

~

""

-:>

..,

IJ) N

...

>- l-C

-~

Ui 0: :> l-J ct 1= z

-...

~

o N o A.LIOI8I:1n.l ~o 1'1f1\0I'1131:1 .lN301:13d Fig. 7 [lito 6] o o co o o

,...

0 0 Itl

8

~ 0 g o -24-0 t3 ,', ..J 'I t3 :! w' IJ) 0 0 w :! :;

l.

[~

n

n

n

,

n

.---" \ uur " \ STOR:se: " _{, ,}

.

, SLAKING WATER Do LUTiON WATER ncw TR':'~SMlrrER RAW WASTE

FLOW RECORDER WITH

PACING TRANSMITTER pH RECORDER

AUTOMATIC DOSAGE AOJUSTER

~~

COTqJRo~r

i ". ___ J L. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ • I I I r---' I L. _____ ____ I ~-_______ ____________ ~ : _ ... I I I I I I I I I I I I I I I I • I I "I I r---t---1 I I fr:::;'=::;'~O=V::;E~Ri=F,;:LO=W=;~=='./ I I

•

I I I I I I I I ___ -.J TRANSFER PUMP

MIXING AND REACTION TANK

Figure 2-3 Illustrative Iime feed system for wastewater coagulation. (Courtesy

BIF Co.) ....:

'

.

Fig. 8 [ l i t. 5 ]

-25-r . I • L •

[

:

r

:

[

:

[

:

n

n

fl

L J

n

n

n

-26-Verbinding tussen flocculatiebassin en bezinktanks [lito

4]

Het rioolwater stroomt via een overstortrand en een pijp uit het flocculatiebassi naar de beide bezinktanks.

Om sedimentatie in de pijp te voorkomen moet de snelheid van het water

0,6 mis zijn.

Daar de toevoer 0,55 m3/s is moet de diameter van de pijp

D J/4<Pv m

=

1,08 m zijn.

V Trv

De leiding is 6 m lang.

De waterstroom wordt door middel van een Y-stuk in tweeën gesplitst en naar de beide bezinktanks gevoerd.

---De diameter van deze pijpen moet dus zijn:

D

=

V

4<Pv m

=

Trv

4.0,275

m

=

0,76 m.

0,6Tr

..,r"y\-"1

Beide leidingen zijn 20 m lang.

\ .JV'-'" . ,

Berekenlng drukval over de leiding:

_ 1 L -2 6p - [(4f'_D)1 + (4f'D)2 + EKw]~pv '. Re -_ pvd _ 103 x 0,6 x 0,76 Pijpdiameter 1,08 m

n

1,31 x 10- 3 + 4f

=

0,026,

=

4,95 x 105, volledig turbulen '1 Pijpdiameter 0,76 m Re

=

pvd

n

3

=

10 x 0,6 x 0,76

=

1,31 x 10-3 3,48 x 105, volledig

turbulen

~

+ 4f

=

0,026, A

= (

6 20 1 - 2

up 0,026 x 1,08 + 0,026 x 0,76 + Kw Y-stuk + Kw bocht 450 + Kw bocht 90 0)'2PV

=

(0,026 x 1 068 + 0,026 x

~

+ 0,4 + 0,4 +

0,8).~,103

x 0,36 N/m2

, 0,76

=

(0,1444 + 0,6845 + 0,4 + 0,4 + 0,8) x 0,18 x 103 N/m2

3 2 2

r ' I . L •

1

:

r

~

I

:

f

'

r~

r

"

I

L

n

n

n

n

n

n

r

-27-Bezinktanks [Lit. 2]

\.

N'.,p\

Ll~ ~

,

,\

J

.

,\v

~

De bezinktank is een cirkelvormige "tank, die een betrekkelijk geringe diepte

heeft en een enigszins naar het midden van de tank aflopende bodem, onder een helling van 12%.

De invoer van het water geschiedt centraal door speciale inlaatconstructies, waarmee een regelmatig verdeelde instroming van het water beoogd wordt, dat in radiale richting naar de overstortrand aan de omtrek van het bassin stroomt. Het om een verticale as draaiende slibruimapparaat wordt aan de rand van het reservoir aangedreven.

Het apparaat bestaat uit één of meer armen, waaraan schuin daarop geplaatste gebogen slibschrapers zijn bevestigd, die het slib naar het midden van het reservoir vegen in een verdiepte slibput.

Berekening

De totale toevoer is 1980 m3/hr. De toevoer naar iedere

ta~k

is dus 990 m3/hr.

De oppervlaktebelasting'is 1,09 m3/m2hr (aanname), dus het oppervlak moet zijn:

990 2 2

o -

_{- 1,09} m _'

=

907 m _{. .}

De tank heeft dan een diameter van 34 m.

De verblijf tijd wordt gesteld op T

=

2 uur.

De inhoud van de tank moet dan zijn:

3 3

V

=

990 x 2 m

=

1980 m •

1980

De hoogte van de tank is dan: 907 m

=

2,18 m.

De omtrek van de tank is (meslengte): 2n.17 m

=

107 m.

~v

990 3 3

De mesbelasting is: 2nr

=

107 m

Im

hr

=

9,25 m

Im

hr.

De bodemhelling van de tank is 12%.

De instroomsnelheid is 0,6

mis.

In de bezinktank bezinkt het grootste gedeelte van de gesuspendeerde stoffen en de hoeveelheid gevormde kalkneerslag.

( . I ' l " r 1 L J

n

n

n

r

r

A B C D B _{, F} aanvoer afvalwater

afvoer bezonken afvalwater slibruimte slibafvoer E F G slibruimer drijflaag afstrijker drij flaagbak

Fig. 9 [lito 2] BEZINKTANK

-28-I 1 L-r •

L

[

.

L

L

L

r

~\

( '\ ~L, •. ~

C

Ç~VI~ r~

[

~

I ' I i. [ ,

[

~

~

,-,

l J

[1

[1

n

n

n

n

r

Bij een rioolHateraanvoer VaJl 40.000 m3/dag met 600 mg/L bezinkbare

zHevende en gesuspendeerde vaste stoffen en een kalkdosering (Ca(OH)2) van 400 mg/L Hordt het totale geHicht aan vaste stof in het water

40.000 x (600 + 400) g/dag = 40.000 kg/dag. ItVOOMC-.,Lï

\!.c.,l.'-

-29-Aangenomen wordt dat zich in het recirculatiewater naar de bezinktank

(totaal1510 m 3/ dag ) ongeveer 3000 kg vaste stof bevindt (concentratie 400 mg/L).

Het slib dat uit de bezinktank wordt gepompt bevat ongeveer 1% droge stof. Het volume van dit slib wordt berekend volgens:

V

=

100 gd

s 1000 P

waarin: V

₌

slibvolume in m 3

s

gd

=

gewicht droge stof in kg

p

₌

droge stof gehalte in %

V

=

s

100 x 43.000 3 3

1000 x 1 m /dag

=

4300 m /dag.

De totale hoeveelheid bezonken water, die de beide bezinktanks verlaat

3 3

is dus: (47.510 - 4300) m /dag

=

43.210 m /dag.

Samenstelling van het Hater na de sedimentatie

Influent Effluent % verwijderd

gem. gem. spreiding gemiddeld

mg/L mg/L BOD 360 .!.08 67 - 86 70 COD 350 70 80 - 86 80 B.Z.S. 400 0 99 - 100. 100 G.S. 200 30 75 - 96 85 O.S. 650 416 30 36 36 T.O.C. 100 30 53 - 84 70 p _{totaal 10 1 71 - 98 90} N totaal 20 15 23 - 37 25 NH -N 3 15 14 3,5 - 14 6 pH (in eenheden) 7,5 11,5

r , ! I L." f '

l.

[

:

r

f

:

r

/,

r 1 l J

[1

f1

n

n

n

-30-Ammoniak-striptoren [Zit. 5~ 6, 10] Procesbeschrijving a~oniakverwijdering +

In afvalwater kunnen zowel ammoniumionen, NH

4 ' als opgeloste ammoniak, NH3, aanwezig zijn.

Bij pH 7 zijn er alleen ammoniumionen aanwezig. Bij pH 12 is alleen opgeloste

ammoniak aanwezig. Dit gas kan onder de juiste omstandigheden uit het water

verwijderd worden.

Het evenwicht wordt weergegeven door de vergelijking

NH + + NH

3 + H+. 4 ~

Naarmate de pH boven de 7 stijgt, verloopt de reactie naar rechts. Figuur 10

geeft een beeld van dit evenwicht bij verschillende temperaturen.

Fig. 10 [li t. 5] 100.----,---r-:;;>...--:;....--::;,..-,0 80 20 :~60 40_ ~ _...,

..

a'!

..

I :I: Z z 40 . 60 20~----~~~_+---~80 pH

Figure 4-1 Effects of pH and temperature on the distribution of ammonia and

ilmmonium ion in water.

De overdrachtssnelheid van het ammoniak van water naar lucht wordt bepaald door twee factoren:

- de oppervlaktespanning op het grens vlak van water en lucht

I '

I

L.J I ' L _

I

.

l.

r:

r , r~ l, l J

n

II

n

n

-31-De oppervlaktespanning is minimaal in waterdruppeltjes, wanneer de

opper-vlaktefilm wordt gevormd, en het vrijkomen van de ammoniak is op dit punt

het grootst.

Wanneer de waterdruppel volledig gevormd is, komt er weinig ammoniak meer

vrij.

Om deze reden moet er dus regelmatig nieuwe druppelvorrning en

druppelcoales-centie plaatsvinden om zoveel mogelijk ammoniak te verwijderen.

Om de ammoniakconcentratie in de lucht minimaal te maken is het nodig dat de

lucht goed gecirculeerd wordt.

Bovendien kan luchtagitatie van de druppels het verwijderen van ammoniak versnellen.

Het ammoniakverwijderingsproces bestaat dus uit: - verhogen van de pH van het water tot pH 10,5 - 11,5 - vorming en hervorming van waterdruppels

- goed lucht-water contact en druppelagitatie door circulatie van grote hoeveelheden lucht door de toren.

Normaal is meer dan 90% van de stikstof in afvalwater aanwezig als ammonium-verbindingen of in ammonium-verbindingen waaruit ammonia gemakkelijk gevormd kan worden. fig. 11 [lito 5] 100r---,---,----~.~P~H~=1~on.8--,---, __ -...--t-""pH= 9.7 80r---+~ ,ryL-~---..J ~ o ~ 60r-~t7~~--~---4---+----~ a: z _,., :t: Z ~ 40 t-hf---+---+-::::;.._-?H=8.6 ---+---1 .... ~ ~ 20~~---t7~--+---~----~----~ O~---.O~.?2----~O~.4.---~O~.6~--~O~.8~--~1.0

AERATlON TIME(MINUTES) PER GALLON

,

Figure 4-2 Percent ammonia removaf versus aeration time. (From Slechta and

[-~

( . I

l>

l

~

L

r:

~\"Î _, \

C

[

~

i

:

I'

_{l ,}

r '

I

~

[

~

r '

t J

[1

r

j

'

t

₎

.

.

r1

:

...

Il

fl

n

r

-

-32-.

.

Uit figuur 11 (blz. 31) blijkt dat bij hogere pH-waarden en een beluchtings-tij d van 0,5 min. per gallon water (= 8 s/L) het op!imum van de ammonial.ç-verwij der·ing ligt.

fig. 12 [lito 5]

100r---~~--_+--~~+--+~_r

---

-~k=~

.~~

'

.,.

~l

o 80~----~- r---+---+---+_---6 o

J

12'DEPTH J À

..-I' __

~ ~ ~ 0 /f).C" ~ 60r---~frr--~~~---+---+---4---~ <t Z o ~ ~ : 40~--v--h&-6~--+---+---+_---+----~ ~ u Q: W CL

. /1

6

fi

I-

--ó--12 FT OF PACK!NG 20 tr,---~-+---- 0 - -20 FT OF PACKiNG

JI/

-+-"

"I" '"''''

400 600 800 1000 1200

cusle FEET AIR/GALLON TREATED

Figure 4-4 Percent ammonia removal versus cubic feet of air per gallon WJste-water treated for various depths of packing. (,erom Siechta and Culp, 1967)

Uit figuur 12 blijkt dat als de hoeveelheid pakking materiaal verhoogd wordt bij een bepaalde hoeveelheid lucht per eenheid water de efficiency van de ammoniakverwijdering groter wordt.

Dit wordt veroorzaal.çt door het grotere aantal druppelvormingen en verhoogd lucht-water contact bij een dichtere pakking.

fig. 13 [lito 5]

r11'~

"

\

'l.

\;~

.1. v ' '{ o 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

SURFACE LOADING RATE (GPM/FT2)

Figurc 4-5 Percent ammonia removal versus surface loading rate for various depths of packing. (From SlcchlJ and Cu lp, 1967)

I '

I

L _ [ l _

(

,

[

:

[

~

r ~ I I J r-l

I I

IJ

~l

[l

fl

n

r

l

-33-Uit figuur 13 (blz. 32) blijkt dat bij pakkingen met een hoogte van 6,1 m en van 7,3 m de oppervlakte belasting niet groter mag zijn dan 3 gpm/ft2

=

2

2,04 L/m s. 100 ₊ -~.~~-1 !

I

I

,-~'-- • '-';:::'11/2 'x ZIN, Pt.CKING(REDwbOD SLATSl

!

fig. 14 [lito 5] 80 -' ct > ~ L4J 60 Cl: ct Z 0 ::!! ::!! ct 40 I-z L4J u Cl: L4J 0-zo +y~ + ... ₀ 10 + 0 I i ( I

_i

-

--r--

! o

!

\ _V

\ x

4IN

,l

pA

C

K

I

NG(PL~S

T

IC

TRUSS BARSl

!

I

/

0

t

I

I

t

//

0 ( \

-Ij

NOTE: 24 FT PACKING DEPTH

I

I

I

o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

CUSIC FEET AIR/GALLON TREATED

Figure -4-6 Effect of packing spacing on air requirements and efficiency of ammonia stripping, (From Slechta and Culp, 1967)

Uit figuur 14 blijkt dat indien de pakking uit kleinere eenheden bestaat, de efficiency van de ammoniakverwijdering groter is.

De kleinere pakkingseenheid veroorzaakt meer druppelvorming dan de grotere pakkingseenheid.

OntuJerp

Er zijn drie torens met ieder een maximum capaciteit van 14.700 m3/dag.

3 3

De totale capaciteit is dan ongeveer 44.000 m /dag. Er wordt 43.210 m /dag boven in de toren gepompt.

De toren is een dwars stroom type (zie fig. 15, blz. 34), met een centrale met lucht gevulde ruimte.

De lucht wordt in vertikale richting weggezogen d.m.v. een ventilator aan

de bovenkant van de toren.

Gegevens:

l . ( ,

I

l .

l '

,

L'

[

,

L

['

r

o '

l

.

L

['

L

r~

r~

'-,I

fl

LJ

n

{J

rl

n

n

r

l fig. 15 [li t. 5] WATER INLET 2 Pakking: oppervlakte: 83,5 m hoogte: 7,3 m AIR OUTLET

t

WATER INLET COLLECTION BASIN CROSS-FLOW TOWER

spatplanken: materiaal: ruw gezaagd behandeld conifeerhout afmeting: 0,95 x 3,80 cm afstand: vertikaal: 3,38 cm horizontaal: 5,08 cm. Ventilator: 6 bladen diameter: 7,35 m 2 snelheden omkeerbaar 100 pk (75 kW) motor horizontaal geplaatst. Hatersnelheid Luchtsnelheid -34-3 m /s x 10- 3 m /m s 3 2 x 10- 3 m /s 3 m /s lucht/m /s water 3 3 ; -vV""' .... 03'1 85 0,68 vJr 0 " 354 4160 ','" 113,5 1,36 330 2900 170 2,04 295 1730 ~, I

L

[

~

[

~

n

n

n

n

De toren is gebouwd van rood~hout (brazielhout).

Het omhulsel bestaat uit gegolfd asbestcement.

De luchtdrukval is:

2 -3 3 2

127 mm w.k. per 0,68 L/m s

=

186,5 mm w.k. per 10 m

Im

s.

-35-Het water, met pH 11, wordt ingepompt door twee pompen met constante snelheid

per eenheid.

Twee of drie keer per dag wordt de toren met effluentwater gespoeld om de kalkaanslag te verwijderen.

Bij onvolledige belasting verdient het aanbeveling effluent te recirculeren. De efficiency van de NH

3-verwijdering wordt dan verhoogd.

Boven in de toren is een distributiebassin, die het water verdeeld over de torensectie.

De lucht wordt radiaal ingevoerd. Om kortsluitstromen te voo~komen zijn

luchtverdelers ingebouwd.

De buitenafmetingen van de toren zijn:

hoogte: 9,75 m

lengte: 19,55 m

breedte: 14,45 m.

De efficiency bij een luchttemperatuur van meer dan 10° C is 95%.

--'I

[

l

~

[

~

r '

l

[

"

['

r

[

n

n

n

n

n

r

r

-36-Recarbonatiesectie [lit. 5~ 6~ 8] ~ -~ -»" '. ~t- ~

~~

.I_

,/

\ei .../ t /

G

. , . ) "

.

'"

"

.1'\.\.1),' '"

V·

, C ~1v!\I" \( Procesbeschrijving recarbonatie

Onder en naast iedere ammoniakverwijderingstoren zijn 3 bassins geplaatst. In deze bassins wordt de pH van het water van pH 11 naar pH 7,0 - 7,5 gebracht door middel van het doorborrelen van CO

2•

De reacties die plaatsvinden zijn de volgende:

Ca2+ + 20H + CO 2

~ CaC03~

+ H20 Ca2+ + C0 3 2 - + H 20 + CO2

~ Ca(HC03)2~

In het eerste bassin, het primaire recarbonatiebassin, wordt de pH verlaagd van pH 11 tot pH 9,6.

Bij pH 9,6 ligt het minimale oplosbaarheidspunt van CaC0 3, In het recarbonatiebassin lost ongeveer 90% van de CO

2 op.

Er is echter nog 15 minuten reactietijd nodig om de pH tot 9,6 te verlagen

~

(zie fig. 16, blz. 37).

Het water loopt via een overstortrand van het eerste recarbor,atiebassin naar het reactiebassin, waar de chemische reacties plaatsvinden en het kalk bezinkt. Tenslotte vindt nog in het secundaire recarbonatiebassin een verdere verlaging van de pH tot 7,0 - 7,5 plaats, eveneens door CO

2-borreling.

Het doorborrelsysteem bestaat uit een rooster van geperforeerde pijpen op de bodem var. de beide recarbonatiebassins. Er zijn twee rijen gaten van ieder

0,5 mm diameter op 30° links en rechts van de vertikale hartlijn. De afstand

tussen de gaten is 7,5 cm.

In bijlage 11 wordt de hoeveelheid benodigde CO

2 berekend.

Het doel van de re carbonatie is: - pH verlaging

- CaC0

3 verwijdering.

De verlaging van de pH is belangrijk om de volgende redenen: - betere filtratie

- grotere efficiency bij kooladsorptie - eventueel chlorering mogelijk

- goede waarde voor effluent.

•

. -.;'

r

L

I:

w :E M f:

-w

-

Z ; cr :x: C/l ₀ I-::l ~ > _I- ~

'"

u

:!

u. ct w cr

r

l •

[ 1

n

n

n

n

r

~·· I It'! :x: a. ..J ct ~ Z

-C"'! 0

-:x: a. 0 I-Z 0 f: Ö 0 ct N 0 u o

o

Fig. 16 [lito 6] q Ol 0 N 0 o -37-en w ; I- ,1 :> z :E W· ~ f: z 0 f: u ct w cr

L

l.

L

[

~

L

\.

V""

,l,

F \

~, v ~ ~.}~

r

\, \IJ. \

I

r

L

['

! :

r .

r :

[

~

n

n

n

n

'l

l

J

n

n

r

-38-De verwijderde CaC0

3 bedraagt ongeveer 1/3 van de totale hoeveelheid te

re calcineren kalk.

Bovendien treedt er geen kalkaanslag in de leidingen meer op.

Het gewicht van het geprecipiteerde CaC0

3 bedraagt ongeveer 5200 kg/dag

(1/3 van de toegevoegde hoeveelheid).

Stel dat het verwijderde slib 4% d.s. bevat, dan is het volume van het slib:

v

_s

=

5200 x 100 1000 x 4 m /dag 3

=

130 m /dag. 3

De afvoer van het water naar de filter bedraagt dus: (43.210 - 130) m3/dag

=

43.080 m3/dag.

Ontwerp

De toevoer naar iedere recarbonatiesectie bedraagt 14.400 m3/dag

=

600 m3/hr

=

10 m3/min.

De verblijf tijd in het primaire en in het secundaire reactiebassin is

2,5 minuten.

3

De inhoud moet dus V

=

25 m zijn.

2

Als diepte is 2,5 m gekozen. Hieruit volgt dat de oppervl~~te 10 m moet

zijn. Als lengte is gekozen: 6,25 m. De breedte is dan 1,60 m.

3 2

Voor het reactiebassin geldt een oppervlaktebelasting van 4,08 m /m hr.

Het oppervlak van het reactiebassin moet dus zijn:

600 2 2

°

=

4,08 m

=

147 m •

Aangezien de breedte 6,25 m is, moet de lengte 23,5 m zijn.

De inhoud van het reactiebassin is 'dan 370 m3 en de verblijf tijd is 370

T

=

600 x 60 min.

=

37 min.

__________________________________________________ ~~~ __ ~w~, _ _===-~~~~ ______________________________________ __

I

~

-

]

==:::J

==:J

c:=J::=J

J ,---, .----, - - - , ~ r---""'1

I

I

van amme I --f-I str~ tere niak p-n ----+ CO 2 - - l

I

van -

~

I

slibband ammoniak

_01_-'_

~ I I _ I I 4-- I I I I ~ °l f t

I

striptoren ..

l.o.

-0:

:

0 : :

C2 : :

0

I : ( ) I :

0

I :

0

I :

0 : :

C2 :

-~ Fig. 17 RECARBONATIEBASSIN

1

kalk naar filter s ~

----t ~--

~---... t ~---...

-to naar filters I W lD I

c----:

L

( . ; I L _

r

r

r:

l'

l

r

IJ

n

n

r

-40-Samenstelling van het afvahlai:er na ammoniakverwij dering en recarbonatie

Influent gem. mg/L BOD 108 COD 70 B.Z.S. 0 G.S. 30 O.S. 416 T.O.C. 30 P totaal 1 N totaal IS NH -N 3 14

pH (in eenheden) lI,S

Effluent gem. . mg/L 108 70 0 30 416 30 1 1,7 0,7 7,S % ver·wijderd spreiding gemiddeld 83 - 90 9S - 98 89 9S

r .

L

I .

I

L.

L

r'

L

r

r

r

r'

L

[

:

j'

t )

D

IU

n

n

n

-41-Filters [lito

5~ 6~ 9~ 11]

Het water wordt aangevoerd uit de recarbonatiesectie naar de filtersectie.

f · . . . . 12 3/ 2 3/ 2

De lIters zlJn ontworpen met een capacltelt van m m hr

=

288 m m dag.

Aangezien de filters regelmatig teruggespoeld moeten worden, is een bepaalde overcapaciteit vereist.

De ontwerpstroomis 43.800 m3/dag. Het benodigde filteroppervlak is dus

43.800 2

=

152 2

288 m m .

Het filter bestaat uit gemengde media.

3

De bovenste laag bestaat uit grove kooIdeeItjes (p

=

1400 kg/m ).

Daaronder (p = 2650 (p = 4200 bevindt 3 kg/m ). 3 kg/m ).

zich een zandlaag, met deeltjes met middelmatige diameter De onderste laag bestaat uit fijne granaatsteendeeltjes

De hoogte van deze lagen is totaal ongeveer 1,25 m.

De filterlagen worden gedragen op een laag grove granaatsteen van 7,5 cm en een laag grint van 70 cm.

Het filter is gedraineerd met een geperforeerde plastic pijp.

Het afvalwater wordt tweemaal gefiltreerd. Er zijn dan 4 paar filterbedden 2

van 38 m (10 x 3,8 m) nodig.

Daarin wordt het water via een pijp met 254 mm diameter aan- en afgevoerd. Het heeft dan een snelheid van 0,6 mis.

Figuur 18 (blz. 42) geeft een voorbeeld van een dergelijk filter.

Het filter is een drukfilter.

Dit type filter heeft de volgende voordelen voor afvalwaterzuivering:

- De vaste stof concentratie is hoger en gevarieerder dan in een drinkwater-zuiveringsinstallatie. Daarom is het wenselijk om hogere druk vallen toe te laten (tot 6 m waterdruk) om grotere flexibiliteit te verkrijgen.

- Aange zien er met hogere druk vallen gei-l~rkt kan worden, behoe ft het filter minder vaak teruggespoeld te worden, hetgeen de hoeveelheid te recirculeren waswater vermindert.

Drukfilters zijn over het algemeen goedkoper te bedrijven dan zwaartekracht-filters .

I

L

l:

[

. L .

L

r:

r

[

r

[

~

[

:

n

n

n

• 8" '", ;; N .1 .... 1'-8' 50 PSIG PRESSURE VESSEL MEDIA GRAVEL FILTER SUPPORTS AT 1/4" POINTS ELEVATION 8'·0'0.0. / DtSTRI8UTOR ~--,--",~.Y 12' x 16' MAN HOLE MEDIA SUPPORT GRAVEL CONCRETE

Figure 6-14 Typical pressure filter. (Courte5Y Neptune Microfloc, Inc.)

Fig. 18 [lito 5]

De druk wordt geleverd door de aanvoerpompen.

-42-Om de filtratie te vergelmakkelijken wordt er een filtratie hulpmiddel toegevoegd, nl. 15 - 25 mg/L A1

2(S04)3' om coagulatie van vaste stof te

bevorderen.

Figuur 19 (blz. 43) geeft een schema van de polymeer mengapparatuur en toevoer.

Aangezien de bovenste laag uit de grofste deeltjes bestaat, worden daar de

grotere slibvlokken tegengehouden . .

Naarmate de deeltjes kleiner worden, worden ze dieper in het bed tegegehouden. Op deze manier bestaat er de minste kans op verstopping en kan de bedrijfs-tijd lang zijn.

Zodra de druk over een filter 2,5 m w.k. is, voor ieder paar 5 m w.k., wordt er teruggespoeld.

l.

r

'

l,

r~

II

fl

n

n

r

314" DISCHARGE NIPPLE

MIXER-TIMER PANEL 41N. CONCRETE _{PUMP BASE PAD}

PLAN

DILUTION

WATER

3/4"lINE FROM PLANT

.._---'''--COLD WATER SERVICE

---~-3/4" HOT WATER lINE FROM PLANT

WATER SUPPLY (OPTIOtJAL)

MIX TANK '1/2" DRAIN AND OVERFLOW PIPING ~ ,. BALL VALVE / ... '"PVC

/

h'

Y-STRAINER PLAN SEC.

U:::==1+=-FLOC. FEED

PUMPS

'"

3/4" PVC lINE TO POINT OF SEC. FLOC. INJECTION 3/4"PRESSURE· REGULATOR

'"

3/4"lINE FROM PLANT COLD WATËR SERVICE

3/4" PVC LlNE TO POINT OF SEC. FLOC. INJECTION 1V2"GATE/ VALVE FEED TANK

~./

- L _ _ _ _ -L-==:... _ _ _ _

-«:~U~~3l-=-=~!-=-=-~-t-~c!

.

:!

.

"'1'<;'i,-

.

I

~_~FEED

PUMPS 3" FLOOR

DRAIN 3/4" Y-STRAINER PVC

ELEVA TION

Figure fr 11 Polymer mixing and (eed equipment. (Courlesy Neplune Microfloc, Inc.)

Fig. 19 [lito 5]