Rening av industriellt avloppsvatten med hjälp av det högeffektiva biologiska FBR-systemet

• 1. Inledning: FBR – ett biologiskt avloppsreningssystem
• 2. Fördelarna med ett FBR-system
• 3. Framgångsrika exempel på avloppsrening med FBR-system
  • 3.1. Biologisk rening av avloppsvatten från maltindustrin med hjälp av ett FBR-system 
  • 3.2. Biologisk FBR-rening av avloppsvatten från mejeriindustrin
  • 3.3. Biologisk FBR-rening av avloppsvatten från livsmedelsindustrin
  • 3.4. Fullständig RANC- och FBR-rening av avloppsvatten från livsmedelsindustrin
  • 3.5. Installation av en SIGMA DAF-reningsreaktor som en del av en FBR-process vid avloppsrening från köttindustrin
  • 3.6. Fullständig rening av avloppsvatten från köttindustrin med hjälp av ett biologiskt SIGMA FBR-system

^{1. Inledning: FBR – ett biologiskt avloppsreningssystem}

FBR-systemet (flotation biorreactor)ärett biologiskt avloppsreningssystem som möjliggör kontinuerlig och kompakt rening av föroreningar.

Dessa system, som tar liten plats, är effektivare när det gäller att avlägsna organiska föreningar och andra biologiskt nedbrytbara föroreningar, och genererar mindre slam än konventionella system med aktivt slam.

Avloppsvattnet, som först har renats genom silning och avskiljning av fett och olja, leds in i en biologisk luftningsreaktor, där föroreningarna i vattnet kommer i kontakt med mikroorganismer som bryter ned dem i närvaro av syre.

Syret tillförs via luftningssystem såsom finbubbel- och grovbubbel-diffusorer, JET-system m.fl. Det är avgörande att kontrollera syrekoncentrationen och temperaturen inuti reaktorn för att ge mikroorganismerna optimala förhållanden för att bryta ned föroreningarna.

Som ett resultat av de biologiska reaktionerna som äger rum i reaktorn omvandlas föroreningarna till koldioxid, vatten och celltillväxt i biomassan. En pump driver blandningen av slam och renat vatten vidare till nästa reningssystem.

Reningssystemet i en FBR är särskilt utformat för att separera biomassa från det renade vattnet. För detta ändamål används ett system för flotation med upplöst luft som utför separationen, vanligtvis med hjälp av och optimerad genom användning av polyelektrolyt.

När slammet bringas i kontakt med ett polyelektrolyt i en flockuleringsanläggning främjas bildandet av biomassa-flockar som sedan enkelt kan separeras i DAF-enheten.

Genom rening med DAF-utrustning kan man uppnå en betydligt högre koncentration av avskilt slam än med konventionella sedimenteringsbassänger, med en torrsubstanshalt på upp till 5 %.

I en DAF-enhet bildas mikrobubblor med en diameter på 30–50 mikrometer, vilka fäster sig vid biomassaflocklarna och får dem att stiga upp mot DAF-enhetens yta, där de avskiljs medhjälp av ettskimmersystem.

Det sedimenterbara materialet sjunker ner till sedimentkammaren i botten av DAF-enheten och avlägsnas via slamavskiljningssystemet. Det biologiska slammet återcirkuleras delvis tillbioreaktorn och delvis avlägsnas. Eftersom detta slam är mycket koncentrerat är det möjligt att uppnå mycket höga biomassakoncentrationer i reaktorn, vilket leder till högre nedbrytningseffektivitet av föroreningsbelastningen.

DAF-anläggningen producerar ett helt klart vatten som kan släppas ut i enlighet med utsläppskraven.

En del av slammet kommer inte att släppas ut, utan återförs till den biologiska reaktorn för att upprätthålla en stabil biomassakoncentration, medan en annan del avlägsnas som avloppsvatten.

Med de FBR-system som konstruerats och tillverkats av SIGMADAF går det att på ett effektivt sätt uppfylla de utsläppsgränser som fastställs i gällande lagstiftning.

2. Fördelarna med ett FBR-system

• Kontinuerlig flödesmängd och kvalitet hos det renade avloppsvattnet.
• Hög tillförlitlighet och processstabilitet, eftersom DAF-systemet är tåligt mot variationer i slamkvaliteten.
• Det rör sig om kompakta system, och reaktorns storlek är mindre än vid ett konventionellt system med aktivt slam med samma kapacitet, eftersom den biomassakoncentration som kan uppnås i reaktorn är betydligt högre.
• En DAF-enhet är mindre än en konventionell sedimenteringsanläggning och kräver mindre markarbeten och markförändringar.
• Det slam som erhålls genom ett DAF-system har en torrsubstanshalt på mellan 3 och 5 procent, vilket är en betydligt högre koncentration än den som uppnås i konventionella sedimenteringsbassänger. Slamvolymen är mindre, vilket innebär besparingar i kostnaderna för hantering och avvattning.
• De har många industriella tillämpningar: kött- och slakteribranschen, livsmedelsförädling, fiskförädling, mejeriindustrin, tillverkning av juice och sockerhaltiga drycker, konditori- och bageribranschen, textil- och färgindustrin, olje- och kemikalieindustrin, läkemedelsindustrin m.fl.

3. Framgångsrika exempel på avloppsrening med FBR-system

Här presenterar vi sex framgångsrika exempeldärman uppnått utmärkta resultat vid rening av industriellt avloppsvatten med FBR-system.

3.1. Biologisk rening av avloppsvatten från maltindustrin med hjälp av ett FBR-system 

År:2011

Projektets plats:Cargills anläggningi Villaverde, Madrid.

Mål: ·Att uppfylla de lagstadgade kraven för avfallshantering. Möjlighet att anpassa anläggningen till förändrade behov till följd av utbyggnaden av tillverkningsanläggningen.

Installerad utrustning: ettsikt- och homogeniseringssystem; en aerob reaktor med JET-luftningssystem och doseringssystem för näringsämnen; ett SIGMA PFL-koagulerings- och flockningssystem med doseringssystem för polyelektrolyt; ett DAF-klarningssystem med en SIGMA DAF FPAC-120-enhet; fullständig slambehandling med hjälp av en förtjockningstank och en centrifugaldekanter; instrumentering, styr- och automatiseringssystem för hela processen.

Kapacitet:1 000^m³/dag.

COD	DBO5	NTK	Totalfosfor
4000 mg/l	2000 mg/l	100 mg/l	20 mg/l

Avlägsnande av kemisk syreförbrukning (KSB)	Avlägsnande av BOD5	Avlägsnande av TKN	Avlägsnande av totalt fosfor
> 75%	> 75%	> 50%	> 50%

Scen

Cargill är världsledande inom produktion av livsmedel, jordbruksprodukter och tjänster, och maltbearbetning är ett av företagets specialområden. Maltindustrin använder stora mängder vatten för tvätt och bearbetning av både mellan- och slutprodukter. Detta vatten kännetecknas av hög biologisk nedbrytbarhet, vilket gör det möjligt att använda biologiska reningsmetoder med hög effektivitet.

SIGMADAF har konstruerat och installerat en komplett anläggning för rening av avloppsvatten från maltfabriken i Villaverde, Madrid. Anläggningen består av följande processer:

• Ett biologiskt system med luftning för att bryta ned organiskt material och näringsämnen.
• Vid utloppet från den biologiska reaktorn installeras ett system för slamavskiljning genom koagulering och flockning samt rening genom DAF-flotation.

Med dessa anläggningar erhålls slam med en torrsubstanshalt som är 3–4 gånger högre än hos något konventionellt system med aktivt slam och sedimentering.

Efter att avloppsvattnet passerat genom flotationsanläggningen SIGMA DAF FPAC-120 erhålls:

• Ett helt klart vatten som kan släppas ut i enlighet med utsläppskraven.
• Ett slam som delvis återförs till den biologiska reaktorn för att upprätthålla en stabil biomassakoncentration och delvis avlägsnas som avloppsvatten.

Genom att tillsätta polyelektrolyt till reningssystemet kan man bilda flocculer av biomassa som är lätta att separera, samtidigt som man uppnår en hög koncentration av biomassa i reaktorn, vilket ger ett högre utbyte än vad andra biologiska system med suspenderad biomassa erbjuder

Dessutom utformar och installerar SIGMADAF system för behandling av slam som genereras genom avvattning med hjälp av en centrifug.

Processdiagram

3.2. Biologisk FBR-rening av avloppsvatten från mejeriindustrin

År:2009

Projektets plats:HELADOS ESTIU S.A.:s anläggningi Ribarroja, Valencia.

Mål: Att avlägsna den organiska belastningen från förbehandlingsfasen inför det efterföljande utsläppet av avloppsvattnet till avloppsnätet.

Installerad utrustning:homogeniserings- och luftningstank (biologisk); AQUAJET-system för luftning och recirkulation för den biologiska reningsbehållaren; SIGMA PFL-system för flockning i linje; SIGMA DAF FPAC-PWL-system för flotation med upplöst luft; behållare för slamförtjockning och avvattning med centrifugaldekantör; utrustning för dosering av kemikalier och näringsämnen; utrustning för styrning och automatisering.

Kapacitet:1 000^m³/dag.

COD	DBO5
4 500 mg/l	2500 mg/l

Avlägsnande av kemisk syreförbrukning (KSB)	Torrsubstanshalt i centrifugerat slam
90%	> 50%

Scen

Helados ESTIU S.A. är en glassproducent. Deras avloppsvatten har en mycket hög föroreningsbelastning. Anläggningen har redan ett förreningssystem, men kunden önskar införa en biologisk rening för att bryta ned den organiska belastningen och uppfylla utsläppsgränserna till det allmänna avloppsnätet.

SIGMA har konstruerat och installerat en FBR-process, som omfattar en luftningsreaktor där det organiska materialet omvandlas till mikrobiella flockar genom adsorption och agglomerering, samt en DAF-anläggning för att separera biomassan genom flockning och sekundär klarning. Med denna specialutrustning erhålls slam med en torrsubstanshalt som är 3–4 gånger högre än i något konventionellt system.

SIGMA DAF FPAC-PWL-flotationssystemet är ett modulärt system som är enkelt att utöka och som har stor anpassningsförmåga till olika biomassakoncentrationer.

SIGMA installerade dessutom ett komplett system för slambehandling: förtjockning och avvattning i en centrifug.

Processdiagram

3.3. Biologisk FBR-rening av avloppsvatten från livsmedelsindustrin

År:2010

Projektets plats:Tostaderos Sol de Alba S.A.:s anläggningar

Mål:Installation av ett biologiskt renings- och klarningssystem i anslutning till den befintliga förreningen, vilket gör det möjligt att uppfylla utsläppsgränserna.

Installerad utrustning:homogeniserings- och luftningstank (biologisk); MTJET-system för luftning och recirkulation för den biologiska reningsbehållaren; SIGMA DAF FPAC-PWL-35-flotationssystem; doseringsutrustning för näringsämnen och polyelektrolyt; styr- och automatiseringsutrustning.

Kapacitet:430^m³/dag.

COD	DBO5	Totalt kväve
4000 mg/l	1000 mg/l	60 mg/l

Avlägsnande av kemisk syreförbrukning (KSB)	Avlägsnande av BOD5	Avskiljning av totalt kväve
> 60%	> 88%	> 56%

Scen

Vid Tostaderos Sol de Alba S.A.:s anläggning, där man tillverkar friterad majs, finns ett förreningssystem för avloppsvatten som inte räcker till för att uppfylla utsläppskraven. Man konstruerar och installerar därför ett biologiskt reningssystem av typen FBR som matas med avloppsvattnet från denna förrening.

3.4. Fullständig RANC- och FBR-rening av avloppsvatten från livsmedelsindustrin

År:2016

Projektets plats: Navarras frystfabrikeni Fustiñana, Navarra.

Mål: Att installeraett komplett reningssystem för avloppsvatten från grönsaksbearbetningsanläggningarna, så att utsläppskraven kan uppfyllas.

En flexibel reningsprocess som anpassar sig till avloppsvattnets stora variationer och säsongsvariationer, både vad gäller flöde och organisk belastning.

Installerad utrustning: pumpsystem, sikt- och sandavskiljningssystem för avloppsvatten; homogeniseringsbehållare; anaerob reaktor SIGMA RANC; gasfilter; SIGMA BIODAF-FPBC-PWF-klaringsreaktor; aerobisk reaktor för aktivslam; SIGMA BIODAF 200-TWIN-slutklaringsreaktor; SIGMA PFL-flockuleringssystem; slambehandlingssystem genom dehydratisering med centrifugaldekantör. Styr- och automatiseringssystem.

Kapacitet:1 300^m³/dag.

COD	DBO5	SST	N-NTK
15 000 mg/l	8 000 mg/l	2000 mg/l	175 mg/l

Avlägsnande av kemisk syreförbrukning (KSB)	Avfallshantering av SST	Avlägsnande av N-NTK
> 96%	> 97%	> 91%

Scen

Congelados de Navarra S.A. är ett företag som sysslar med bearbetning av grönsaker för vidare frysning. Avloppsvattnet har en hög halt av biologiskt nedbrytbara organiska ämnen, varför en komplett biologisk reningsanläggning har konstruerats och installerats för att uppfylla utsläppskraven.

Två biologiska processer installeras i serie: en anaerob nedbrytning med en SIGMA RANC-reaktor och en aerob rening med SIGMA FBR. Anläggningen omfattar även ett gasreningssystem och ett komplett slambehandlingssystem. Med tanke på att grönsaksproduktionen är säsongsbetonad är anläggningen robust men flexibel och kan anpassas till förändringar i produktionen, både vad gäller flöde och vattnets beskaffenhet (som härrör från bearbetning av en stor variation av grönsaker: blomkål, broccoli, ris, potatis, ärtor, morötter etc.).

Den anaeroba nedbrytningsprocessen RANC består av en reaktor med uppåtgående flöde och kontakt, där organiska föreningar bryts ned under anaeroba förhållanden, vilket omvandlar COD och BOD₅ huvudsakligen till biogas och genererar mycket lite slam. Det anaeroba slammet separeras genom flotationsrening i ett SIGMA BIODAF-FPBC-PWF-system. Den genererade biogasen behandlas i ett filter för att avlägsna svavelväte.

FBR-processen (flotation bio-reactor) består av en luftningsreaktor där den biologiska behandlingen sker i närvaro av syre. Denna biologiska process omvandlar det organiska material som inte avlägsnades i den anaeroba reaktorn till mikrobiella flockar genom adsorption och agglomerering. Dessa biomassaflockar separeras genom koagulering, flockning och sekundär klarning genom DAF-flotation i en SIGMA BIODAF 200-TWIN-anläggning.

Flotationsreningsanläggningarna i SIGMA BIODAF-serien är specialanläggningar som uppvisar högre tillförlitlighet vid hantering av poröst slam med låg sedimentationshastighet.

Det slam som uppstår vid båda reningsprocesserna behandlas gemensamt genom avvattning i en centrifug.

3.5. Installation av en SIGMA DAF-reningsreaktor som en del av en FBR-process vid avloppsrening från köttindustrin

År:2019

Projektets plats: CárnicasMedina i Valencia.

Mål:Installation av ett system för sekundär rening efter den befintliga biologiska reningen.

Installerad utrustning:SIGMA PFL-180-systemför koagulering och flockning i processledet, DAF FPAC160/200-system.

Kapacitet:200^m³/dag

SST	Oljor och fett
4 500 mg/l	500 mg/l

Avfallshantering av SST	Avlägsnande av oljor och fetter
90%	90%

Scen

Cárnicas Medina är ett ledande företag inom köttbranschen. Deras anläggning i Valencia har ett avloppsreningsverk som använder biologisk rening och där det krävs installation av en anläggning för sekundär rening.

FBR-processen (”flotation bio-reactor”) består av en biologisk reaktor, som redan finns på anläggningen, där det organiska materialet avlägsnas, följt av en kombinerad koagulerings- och flockningsprocess och därefter klarning.

Koagulering och flockning sker i en SIGMA PFL-180-anläggning, där koaguleringsmedel tillsätts för att sammanföra den biomassa som bildats i den biologiska reaktorn, samt flockningsmedel (polyelektrolyt) för att bilda större flockar av dessa biomassakluster.

Reningen med hjälp av ett DAF-system möjliggör separering av de bildade flockarna.

DAF-system används för att avskilja oljor, fetter, fasta ämnen och flockar som inte har tillräcklig uppdrivningskraft för att flyta upp. De ger också utmärkta resultat när en blandning av emulgerade fetter, oljor och fasta ämnen påverkar föroreningarnas densitet.

Luftbubblornas storlek ligger mellan 30 och 50 mikrometer, vilket gör att bubblorna lätt fäster vid partiklar av samma storlek eller större.

Våra DAF-system är flexibla, mycket tillförlitliga och robusta, vilket gör att de enkelt kan anpassas till eventuella variationer i avloppsvattenmängden och anläggningens drift.

Processdiagram

3.6. Fullständig rening av avloppsvatten från köttindustrin med hjälp av ett biologiskt SIGMA FBR-system

År: 2018

Projektets plats:Slakteriet för nötkreatur som tillhör köttföretaget Vall d’en Bas, i Sant Privat d’en Bas, Girona.

Mål: Attfölja gällande utsläppsbestämmelser och anpassa sig till eventuella framtida förändringar vid slakteriet.

Installerad utrustning: Fastämnessil, fastämnesseparator, oljor och fetter SIGMA ACAF-025, anoxisk-aerob reaktor med diffusorer, inline-flockuleringssystem SIGMA PFL-020, sekundär klaringsanläggning med flotation SIGMA BIODAF FPAC 50, förtjockare och centrifug för slambehandling, kompletta manöver- och styrsystem.

Kapacitet: 150^m³/dag

COD	NTK	NH4+	SST	Oljor och fetter
6 000 mg/l	500 mg/l	175 mg/l	2000 mg/l	500 mg/l

COD	NTK	NH4+	SST	Oljor och fetter
> 75%	> 82%	> 65%	> 85%	> 96%

Scen

Cárniques Vall d’en Bas är ett ledande företag inom köttbranschen. Deras slakteri för nötkreatur kräver en fullständig rening av avloppsvattnet. Huvudmålet är att uppfylla utsläppsgränserna för det renade vattnet.

En förbehandlingsanläggning installeras, bestående av ett siktningssystem följt av en primär sedimenteringsbassäng med luftinducerad kavitationsflotation (SIGMA ACAF-25). I denna förbehandling avlägsnas större fasta partiklar, oljor och fetter.

Efterreningen sker i ett biologiskt FBR-system, som består av en anoxisk-aerob reaktor med långvarig luftning av aktivslam. Denna biologiska process avlägsnar organiskt material genom biologiska reaktioner med biomassa. Under denna process bildas mikrobiella flockar genom adsorption och agglomerering. Dessa biomassaflockar separeras därefter genom koagulering, flockning och sekundär klarning genom DAF-flotation.

Koagulering-flockning sker i en SIGMA PFL-020-anläggning, där man tillsätter koaguleringsmedel för att sammanföra den genererade biomassan samt flockningsmedel (polyelektrolyt) för att agglomerera dessa biomassakluster till större flockar.

Sekundärrening genom flotation med upplöst luft möjliggör separering av de bildade flockarna med hjälp av mikrobubblor av upplöst luft. Denna process utförs i en SIGMA BIODAF FPAC-50-anläggning.

Flotationsreningsanläggningarna i SIGMA BIODAF-serien är specialanläggningar som erbjuder högre tillförlitlighet vid hantering av poröst slam med låg sedimentationshastighet, såsom det som vanligtvis uppstår vid rening av industriellt avloppsvatten.

Det slam som bildas vid båda reningsstegen behandlas gemensamt genom förtjockning och avvattning i en centrifug. Detta resulterar i avvattnat slam med en torrsubstanshalt på 20 %.

^{Processdiagram}