Principeschema
Principe- en installatiebeschrijving
Luchtstrippen is een techniek waarbij afvalwater en lucht intensief met elkaar in contact gebracht worden. Hierbij worden de in het afvalwater aanwezige vluchtige verbindingen overgebracht naar de lucht.
De lucht die VOS bevat, moet worden behandeld in een luchtbehandelingsysteem (bv. actiefkoolinstallatie, biofilter). Een stripper heeft een klein oppervlak nodig; 5x5 m2 is voldoende voor een stripper met een capaciteit van 100 m3/uur. Het ruimtebeslag van een luchtbehandelingsunit is zeer verschillend.
Belangrijkste uitvoeringsvormen zijn de striptoren of stripkolom en de plaatstripper. De striptoren is gebaseerd op het tegenstroomprincipe, waarbij een verticaal opgestelde kolom is gevuld met een pakkingsmateriaal. De plaatstripper is gebaseerd op het kruisstroomprincipe (crossflow) waarbij de vloeistofstroom intensief wordt belucht door een geperforeerde plaat.
Specifieke voor- en nadelen
Het stripproces is goedkoop, betrouwbaar en er vindt een relatief goede stofoverdracht plaats. Een nadeel van dit proces is dat het gevoelig is voor vervuiling.
Toepassing
Mits voldoende aandacht aan de voorzuivering besteed wordt, is stripping een robuuste techniek die eenvoudig inzetbaar is in sterk verschillende sectoren en in een brede debiet-range. Een aantal voorbeelden:
- Zowel in de anorganische als organische chemie wordt stripping ingezet voor de verwijdering van vluchtige organische stoffen, zwavelverbindingen (H2S, fosfine) en NH3. Meestal gebeurt de stripping op de geconcentreerde deelstroom;
- Luchtstripping wordt in de farmaceutische sector gebruikt voor verwijdering van gechloreerde oplosmiddelen uit het afvalwater;
- In de viscoseproductie is luchtstripping de standaard techniek voor verwijdering van CS2 uit het afvalwater;
- Bij het etsen van glas met ammoniumhoudende oplossingen, kan voor de stikstofverwijdering uit het afvalwater gebruik gemaakt worden van pH-verhoging en luchtstripping;
- In de grafische sector wordt stripping gebruikt voor de verwijdering van tolueen uit het condensaat van terugwinningsinstallaties;
- In diverse sectoren wordt luchtstripping ingezet voor de verwijdering van gechloreerde solventen uit het afvalwater: PER in de droogkuissector, methyleenchloride bij de verwijdering van laklagen van hout .
Bij de zuivering van grondwater in het kader van bodemsanering wordt courant gebruikt gemaakt van luchtstrippers, al of niet gevolgd door een luchtzijdige actief kool- of biofilter. Volgende verbindingen worden voornamelijk verwijderd bij stripping van grondwater : aromatische verbindingen (BTEX) en/of vluchtige gechloreerde koolwaterstoffen (VOCl's, o.a. trichlooretheen, perchlooretheen, tetrachloormethaan, chloroform).
Randvoorwaarden
Voor de werking van de techniek is in eerste instantie de verhouding tussen de partiële dampspanning van de verontreiniging in de gasfase en de concentratie van de verontreiniging in de waterfase van belang. Deze verhouding is een vaste stofeigenschap en wordt de Henry-coëfficiënt genoemd. In feite geeft de grootte van deze coëfficiënt de "stripbaarheid" van de verbinding aan. De Henry-coëfficiënt is afhankelijk van de temperatuur.
Daarnaast speelt de snelheid van stoftransport van de waterfase naar de luchtfase een belangrijke rol. Deze stofoverdracht wordt bepaald door:
- het uitwisselend oppervlak tussen luchtfase en waterfase;
- de verblijftijd in het systeem ofwel de tijd dat zich een stof aan het uitwisselend oppervlak bevindt (contacttijd);
- het concentratieverschil van de stof tussen de gasfase en de vloeistoffase (de drijvende kracht ofwel de afwijking van het thermodynamisch evenwicht).
De techniek wordt ingezet bij vluchtige verbindingen die een Henry-coëfficiënt hebben die (globaal) groter is dan 0,001 atm.m³/mol. Het concentratiebereik waarbinnen de techniek kan worden ingezet varieert van een tiental microgrammen per liter tot enige tientallen milligrammen per liter.
Ontijzering voorafgaand aan luchtstrippen is noodzakelijk bij ijzergehaltes boven de 2 mg/l bij een stripkolom en 5 mg/l bij een plaatstripper. Zonder ontijzering kunnen er verstoppingen optreden in het pakket door ijzerafzettingen waardoor na verloop van tijd vervanging van het pakket of reiniging van het pakket met zuur noodzakelijk wordt.
De pH moet worden gecorrigeerd als het water kalkafzettend is.
Om verstoppingen te voorkomen dient het afvalwater geen zwevend stof te bevatten. Het afvalwater moet zonodig worden voorbehandeld om het zwevend stof te verwijderen (bijvoorbeeld met behulp van een zandfilter of door coagulatie/flocculatie gevolgd door sedimentatie).
Werkingsgraad
Luchtstrippen wordt voornamelijk ingezet voor de verwijdering van vluchtige organische stoffen (o.a. gechloreerde koolwaterstoffen, VOX en BTEX) uit afvalwater.
Onder de gestelde voorwaarde voor de Henry-coëfficiënt kunnen met luchtstrippen hoge verwijderingsrendementen worden bereikt (bv. >99% voor VOX) per geplaatste unit. Indien noodzakelijk kunnen meerdere units in serie worden geplaatst om op die manier het totaalrendement nog verder te verhogen.
Hulpstoffen
Ammoniak kan gestript worden in o.a. een luchtstripper. Indien ammoniak interfereert met andere polluenten die te verwijderen zijn, kan het vastgelegd worden met neutraliserende stoffen.
Milieu-aspecten
Als reststof komt lucht met VOS vrij. Mogelijk is een luchtbehandeling nodig (bv. actiefkoolinstallatie, biofilter). Afhankelijk van het influent, de locatie en de installatie kunnen extra voorzieningen nodig zijn om geur- en geluidsoverlast te voorkomen.
Kosten
De kosten voor toepassing van luchtstrippen worden bepaald door enerzijds het te behalen zuiveringsrendement en anderzijds het noodzakelijke concentratieniveau in het effluent. Deze twee aspecten zijn bepalend voor het aantal modules (units) dat in serie moet worden geplaatst.
Strippen kost relatief veel energie. Het energieverbruik met een actief kool luchtzuivering bedraagt circa 0,3 tot 0,5 kW/m³ water en met een biofilter luchtzuivering circa 0,1 tot 0,2 kW/m³.
Opmerkingen
Ook aërobe biologische zuivering van het afvalwater kan een strippend effect hebben.
Complexiteit
Strippen is een eenvoudig proces.
Automatiseringsgraad
Geen gegevens beschikbaar.
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, 1996.
- RIVM (NL); Technieken voor het verwerken van verontreinigd water dat vrijkomt bij bodemsanering. Handboek Bodemsaneringstechnieken
- http://www.senternovem.nl/Bodemplus/bodemsanering/richtlijn.asp
- VITO-SCT, herwerking technische fiches WASS, 2008
Versie : februari 2010