Emissie van vluchtige organische stoffen en geur
Literatuurgegevens
In de BREF for the Waste Treatments Industries (EIPPCB, 2006), meer bepaald in Hoofdstuk 3 is bijkomende informatie terug te vinden m.b.t. de emissie van VOS en geur. Typische emissiebronnen voor de sector afvalbehandeling volgens de BREF zijn weergegeven in Tabel 1.
Tabel 1: Enkele typische bronnen van VOS en geur voor de sector afvalbehandeling (Bron: BREF for the Waste Treatments Industries (EIPPCB, 2006), aangepast op basis van opmerking Begeleidingscomité)
In de BREF worden er weinig of geen emissiegegevens gerapporteerd voor de verwerking van externe bedrijfsafvalwaters en vloeibare/slibachtige bedrijfsafvalstromen: de BREF vermeldt enkele emissiegegevens voor de fysico-chemische behandeling van afvalwater met weinig of geen achtergrondinformatie.
Tabel 2: Emissies bij fysico-chemische behandeling van afvalwater (Bron: BREF for the Waste Treatments Industries (EIPPCB, 2006))
De emissiegegevens zijn gebaseerd op de emissiegegevens van een aantal fysico-chemische installaties (totale capaciteit van 850 kton/jaar, gemiddelde leeftijd van ca. 17 jaar, 84% uit EWL (European Waste List) groepen 11, 12, 13, 16 en 19). De metingen werden uitgevoerd om de processen te controleren, daar waar verontreiniging van de afgassen kan worden verwacht, zoals bij verdamping of bij oxidatie van cyaniden.
Volgens Richard et al. (Red.) (2001) is bij verschillende stappen in de zuivering van afvalwater, maar ook de (voor)behandeling van slibs, een brede waaier van chemische bestanddelen aanwezig in de vrijgestelde gassen, inclusief bestanddelen die normaal niet gelinkt worden aan geurhinder. De belangrijkste bestanddelen zijn:
- alifatische, aromatische en gechloreerde koolwaterstoffen, ook vluchtige organische stoffen of VOS genoemd
- waterstofsulfide
- organische zwavelverbindingen
- aldehyden en ketonen
- vetzuren met laag moleculair gewicht
- ammoniak en amines
De bestanddelen die bijdragen tot de geur van een afvalwater, maar ook slib, zijn:
- (originele) bestanddelen aanwezig in het afvalwater
- of bestanddelen die ontstaan door biochemische veranderingen
- of bestanddelen, additieven, die tijdens de zuivering/behandeling worden toegevoegd
De meerderheid van de bestanddelen die aanleiding geven tot geurhinder bij zuivering van afvalwater en slib ontstaat wanneer zij anaëroob of septisch zijn geworden, d.i. wanneer alle opgeloste zuurstof en nitraten zijn (op)gebruikt. Onder anaërobe omstandigheden vinden de volgende geurproducerende biochemische reacties plaats:
- fermentatie (gisting) van vetten, polysacchariden en proteïnen, met vorming van vetzuren, alcoholen, aldehyden, ketonen, ammoniak, aminen, thio-alcohol en sulfiden
- sulfaatreductie, met vorming van waterstofsulfide
Andere biochemische reacties zullen de emissie van geurende bestanddelen doen verminderen:
- onder aërobe en anoxische omstandigheden worden slechtruikende bestanddelen geoxideerd
- bij anaërobe vergisting, splitsen de methanogene bacteriën vluchtige vetzuren op onder vorming van geurloos methaan (broeikasgas)
De mate waarin de verschillende biochemische reacties plaatsvinden, zal door omgevingsfactoren met inbegrip van de verblijftijd, de temperatuur, de pH, de redoxpotentiaal, de concentraties substraat en nutriënten, de aanwezigheid van toxische bestanddelen, het zoutgehalte en de samenstelling van het afvalwater en slib (in het bijzonder de concentratie organisch materiaal en zwevende stoffen) worden beïnvloed.
Bij de zuivering van afvalwater en de behandeling van slib worden chemicaliën, additieven, gedoseerd. Deze additieven kunnen een invloed hebben op de geurontwikkeling, in het bijzonder op de vrijstelling van geurende bestanddelen die al in het afvalwater of slib aanwezig zijn. Voorbeelden:
- Bij de toevoeging van ijzerzouten aan afvalwater zullen sulfides neerslaan, en zal dus het risico op geurhinder kleiner worden. Nochtans, kunnen hoge dosissen ijzerzouten (zoals ijzerchloride) leiden tot een daling van de pH, en dus resulteren in een vrijstelling van sulfides.
- De toevoeging van kalk (b.v. voor stabilisatie van slib) zal de vrijstelling van waterstofsulfide afremmen, door een verhoging van de pH, maar het zal de vrijstelling van ammoniak en andere geurende stikstofhoudende verbindingen verhogen.
Ook bij de behandeling van gassen d.m.v. een nageschakelde techniek kunnen geurende bestanddelen geëmitteerd worden (b.v. geur van turf van een turf-bed biofilter). Geurende bestanddelen kunnen aanleiding geven tot geurhinder wanneer ze in de atmosfeer worden verspreid en naar een gevoelige ontvanger worden getransporteerd.
Geurende bestanddelen die in oplossing blijven en later, in oplossing, chemisch of biochemisch geoxideerd worden zullen geen aanleiding geven tot geurhinder. De mate waarin de geuren die uit afvalwater, maar ook slibs, of diens producten geurhinder zullen veroorzaken hangt af van:
- de specifieke geurende bestanddelen die worden vrijgesteld
- de hoeveelheid geur die wordt vrijgesteld
- het volume lucht waarin de geur wordt vrijgesteld en verspreid
- de nabijheid van gevoelige ontvangers
- de frequentie, de duur en het ogenblik (moment van de dag) van emissie
Wat de potentiële bronnen betreft, kan er volgens Richard et al. (Red.) (2001) een onderscheid gemaakt worden tussen geleide bronnen en diffuse bronnen. Onderstaande is een niet-limitatieve lijst van potentiële bronnen.
Geleide bronnen:
- luchtzuiveringsinstallaties (restemissies)
Diffuse bronnen:
- buisleidingen/pompen/kleppen
- ontvangstbekkens/-tanks (b.v. voor fysico-chemie en biologie)
- bufferbekkens/-tanks (b.v. voor fysico-chemie en biologie)
- fysico-chemische (voor)zuivering
- biologische zuivering
- nabezinkingsbekken/-tank
- fysico-chemische (na)zuivering, op moment dat er zich een onvolledige zuivering zou hebben voorgedaan in het voortraject
- op- en overslag van slib
- voorbehandeling als (gravitaire) indikking, conditionering en ontwatering van slib (via kamerfilterpers, decanteercentrifuge, …)
- anaërobe vergisting (buiten scope)
- thermische behandeling en drogen van slib (buiten scope)
Emissiegegevens voor VOS en geur
Emissiegegevens voor de geselecteerde bedrijven zijn schaars. Er werden door 3 bedrijven emissiegegevens ter beschikking gesteld.
Bedrijf 1
Bij bedrijf 1 worden diverse afgassen en dampen gecollecteerd en behandeld in een actief koolfilter en een drietrapsgaswasser. Het gaat om afgassen en dampen afkomstig van:
- de verwerkingshal soldificatie (steekvast maken van afvalstoffen zoals vliegassen en rookgaswassing residu’s)
- de verwerkingshal fysico-chemie (fysico-chemische behandeling van afvalwater, zuren en basen)
- de tanks van de biologische waterzuivering, m.u.v. de 2 beluchtingstanks
- de losplaats waar over de zeef wordt gelost
- de opslagtanks gevaarlijk en niet-gevaarlijk afvalwater en dunslibs
De buffertanks voor de biologische waterzuivering zijn aangesloten op een naverbrander.
Volgens het bedrijf komen er ter hoogte van de afvalwaterzuiveringsinstallatie honderden verschillende vluchtige componenten vrij. Deze worden in alle stadia geëmitteerd. De hoogste concentraties komen echter vrij bij overslag en bij de fysico-chemische behandeling en specifiek door verpompen, roeren, wijzigen van de pH en verhogen van de temperatuur.
De concentraties vóór behandeling in actief koolfilter en de gaswasser bedragen, bij een debiet van 12.612 m³/h (20°C, 101,325 kPa, nat gas):
- VOS: 160 mg /m³;
- geurverbindingen: 6.635 ouE/m³;
- en H2S: 8 mg/m³
Bedrijf 2
De beschikbare analyserapporten van bedrijf 2, met daarin de analyseresultaten van emissiemetingen ter hoogte van de tank 21 (d.i. een opslagtank) en de vacuümpomp (indamping), tonen emissies van aromatische koolwaterstoffen, alifatische halogeen koolwaterstoffen, esters en acrylaten en ketonen in een concentratie van 97,5 mg/Nm³ (of 62,1 mg C/Nm³) respectievelijk 1.409,8 mg/Nm³ (of 747,1 mg C/Nm³) (Bij 0° C, 101,325 kPa, droog gas).
Componenten geëmitteerd ter hoogte van de tank zijn (in afnemende concentraties) tetrachlooretheen, tolueen, xylenen (som o, m en p), ethylbenzeen, 1,2,4-trimethylbenzeen, cumeen, 1,2,3-trimethylbenzeen, n-butylacetaat, 1,3,5-trimethylbenzeen en trichlooretheen.
Componenten geëmitteerd ter hoogte van de vacuümpomp (na actief koolfilter?) zijn (eveneens in afnemende concentraties) tetrachlooretheen, tolueen, ethylbenzeen, xylenen (som o, m en p), n-butylacetaat, trichlooretheen, aceton, cumeen, benzeen, methylmethacrylaat, 2-butanon, 4-methyl-2-pentanone, t-butylacetaat, dichloormethaan, methylacetaat en ethylacetaat.
Bedrijf 3
Voor bedrijf 3 zijn analyseresultaten beschikbaar uit diverse meetcampagnes uitgevoerd aan de verschillende biofilters (B) en actief koolfilters (AK). De installaties AK1 en B1 behandelen de lucht afkomstig van ontgiftings-, neutralisatie- en ontwateringsloods (capaciteit ca. 20.000 m³/h). De installaties AK2 en B2 behandelen de lucht afkomstig van mengreactoren, sas en slibloods (capaciteit ca. 20.000 m³/h). De installatie AK3 behandelt de ademlucht afkomstig van buffertanks voor de fysico-chemie en de buffertanks voor de biologie (capaciteit ca. 2.000 m³/h). De installatie B3 behandelt de lucht afkomstig van slibreactoren (conditionering van slib) en filterperslokaal (capaciteit ca. 3.000 m³/h).
In totaal wordt de emissie van de verschillende luchtzuiveringsinstallaties geschat tussen 50 en 100 g VOS/h. Hierbij dient te worden opgemerkt dat deze meetgegevens enkel een indicatie geven van de huidige toestand aangezien de metingen meestal werden uitgevoerd wanneer de actief koolfilter minder goede rendementen haalde (verzadigd was).
De exacte samenstelling van de luchtstromen die gemeten worden, hangt natuurlijk sterk af van het type afvalwater/afvalstromen dat op het moment van de meting verwerkt werden.
Bij een biofilter is het ook zo dat de relatieve verhouding van de verschillende componenten voor en na de filters kan verschillen. Dit is te wijten aan de betere biodegradeerbaarheid van bepaalde componenten, of het feit dat polaire componenten in een vochtige biofilter beter weerhouden worden dan apolaire.
Referenties
EIPPCB (2006). Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Waste Treatments Industries. EIPPCB, Sevilla, Spanje.