Principeschema
principeschema 1: Aerobe biofilter (trickling filter)
BRON: VITO-SCT, 2009
principeschema 2: Aerobe biofilter (fluidised bed)
BRON: VITO-SCT, 2009
principeschema 3: Biorotor
BRON: VITO-SCT, 2009
Principe- en installatiebeschrijving
Het doel van slib op drager systemen is de verwijdering van CZV via biologische afbraak van organische bestanddelen tot CO2 en water door micro-organismen. Deze micro-organismen zijn geïmmobiliseerd op een dragersysteem.
De biologische processen voor CZV-verwijdering zijn gelijkaardig aan deze van actief slib systemen maar de uitvoeringsvormen zijn verschillend. Aangezien de micro-organismen geïmmobiliseerd zijn op een drager is geen of een beperkte bezinkingsstap nodig.
Biofilter (zie principeschema 1 en 2)
Het principe van een biofilter berust op het feit dat micro-organismen op een drager vastzitten. Het afvalwater stroomt langsheen de biofilm, die de verontreinigingen omzet. Als dragermateriaal kan zand, klei, lava of kunststof (bv. PUR) gebruikt worden. De biofilter kan statisch of dynamisch uitgevoerd worden. In een statische biofilter bevindt het dragermateriaal zich in een tank of vat. Het afvalwater loopt er opwaarts of neerwaarts doorheen. Typische voorbeelden zijn de statische zandfilter en de 'trickling filter'. Bij deze laatste wordt een tank vol dragermateriaal (kunststofringen of lavastenen) gestopt en het water bovenaan de filter verdeeld. Beluchting gebeurt door het contact tussen afvalwater en omgevingslucht terwijl het water doorheen de filter sijpelt. Bij ondergedompelde biofilters wordt het water van beneden naar boven gepompt. Bij een dynamische biofilter is het filterbed continu in beweging. Een voorbeeld hiervan is de continue zandfilter, waarbij het zand continu geregenereerd wordt. Er bestaan ook verschillende gefluïdizeerde biofilters (fluidized bed reactor) waarbij zand, inert materiaal of actieve kool als dragermateriaal dienen en door een voldoende opstroomsnelheid een gefluïdiseerd bed vormen. Anaerobe behandeling van afvalwater kan gebeuren met anaerobe biofilters.
Biorotor (zie principeschema 3)
De biorotor is een unit die bestaat uit een trommel als frame met binnenin een honingraatstructuur of een vulmateriaal waarop de micro-organismen zijn geïmmobiliseerd. De trommel wordt gedeeltelijk ondergedompeld in een continu met afvalwater doorstroomde bak, waarbij de organische stoffen geadsorbeerd en omgezet worden. Door middel van rotatie en contact met de open lucht vindt beluchting plaats. Vervolgens stroomt het afvalwater in een nabezinker waar het slib bezinkt. Biorotoren zijn ook geschikt voor nitrificatie. Nitrificerende micro-organismen groeien langzaam; door de immobilisatie in een biorotor kunnen deze micro-organismen goed standhouden. Voor volledige stikstofverwijdering is een extra denitrificatiestap noodzakelijk (zie technische fiche 'Biolgische nutriëntverwijdering').
Specifieke voor- en nadelen
Er bestaan tal van dragermaterialen met hun specifieke voor- en nadelen. Het voordeel van een kunststofdrager zoals PUR is het grote specifieke oppervlak en het lage gewicht. Ook is dit een relatief goedkoop materiaal.
Slib op drager systemen zijn geschikt voor de behandeling van afvalwaters met relatief lage concentraties CZV en stikstof (N). Trickling filter systemen worden ook toegepast als eerste stap in de biologische zuivering voor de afbraak van goed afbreekbare componenten. Hydraulische pieken en hoge concentraties leiden tot vermindering van de effluentkwaliteit in biofilters. Men dient ook verstopping van het dragermateriaal te voorkomen. Dit kan vermeden worden door een gepaste reinigingscyclus van de filter toe te passen (b.v. terugspoelen van statische zandfilters).
Slib op drager systemen hebben een laag bufferend vermogen. Hydraulische pieken en hoge concentraties leiden tot vermindering van de effluentkwaliteit. Er is nagenoeg geen bediening noodzakelijk.
Toepassing
De biorotor wordt o.a. toegepast op kleine schaal voor afvalwaterzuivering op locatie, zoals bij hotels, restaurants en campings. Daarnaast wordt de biorotor ook toegepast in de levensmiddelen- en andere industrieën.
Randvoorwaarden
Voorbezinken is soms nodig omdat een slib op drager systeem bij veel zwevende stof snel kan verstoppen. Ieder systeem heeft specifieke randvoorwaarden.
Enkele typische kenmerken en kengetallen voor biorotor zijn:
- materiaal: kunststof, PVC, polyetheen, styropoorschuim;
- specifiek oppervlak rotormedium: 50 tot 250 m²/m³;
- verhouding tankvolume rotoroppervlak: 0,004-0,01 m³/m²;
- BZV-belasting: 5 tot 40 g/m².d, afname 60% tot 90%;
- N-Kjeldahl belasting: 1 tot 6 g/m².d, afname 80% tot 95%;
- hydraulische verblijftijd: 1 tot 3 uur voor BZV verwijdering en 3 tot 6 uur voor N-Kjeldahl verwijdering;
- slibproductie: 0,5 tot 1,5 kg slib per kg verwijderd BZV.
Werkingsgraad
De verwijdering van BZV en stikstof is gemiddeld meer dan 90%, afhankelijk van de verhouding BZV/N in het afvalwater en de verblijftijd in het slib op drager systeem.
Hulpstoffen
Indien nodig moet de pH van het afvalwater gecorrigeerd worden met loog of zuur.
Nutriënten in de vorm van N en P kunnen soms toegevoegd worden om de werking te verbeteren.
Milieu-aspecten
Als reststof komt slib vrij. Afhankelijk van het influent, de locatie en de installatie kunnen maatregelen tegen geuroverlast, emissie van schadelijke stoffen en aërosolen naar de lucht of geluidsoverlast nodig zijn.
Kosten
De investeringskost voor een biorotor met lamellenbezinker voor behandeling van 10 m³/dag met een CZV van 2500 mg/l bedraagt ongeveer 65 000 € (case industrieel afvalwater van grafische sector - 2006).
De investeringskost voor een biorotor voor de behandeling van 6 m³/uur inclusief buffertank, pH correctie, nabezinktank en afzuiging en behandeling van de lucht van de biorotor in een actief kool filter bedraagt ongeveer 105 000 € (case industrieel afvalwater van grafische sector studie 2006).
Opmerkingen
Bij nitrificatie is meestal verdere behandeling van nitraten nodig.
Complexiteit
Een slib op drager systeem is een eenvoudige afvalwaterzuiveringstechniek.
Automatiseringsgraad
Dit afvalwaterzuiveringssysteem is volledig automatiseerbaar.
Referenties
- EIPPCB, Reference Document on BAT in Common Waste Water and Waste Gas Treatment / Management Systems in the Chemical Sector, draft februari 2009 (herziening in uitvoering)
- Environmental Technology, Monographs handbook, Envi Tech Consult, INC, Den Haag, Handbook on Wastewater
- Manual of Effluent Process Technology, Environmental & Process Engineering Department, AEA Technology, Harwell (GB), 1991
Versie : februari 2010