Elektroflotatie

Beschrijving

Procesbeschrijving

Elektroflotatie is een elektrochemisch proces met een dubbele werking.

Over twee elektroden, die zich in het afvalwater bevinden, wordt een elektrische spanning aangelegd.

Aan de anode, die vervaardigd is uit ijzer of aluminium, worden Fe- of Al-ionen vrijgezet. Deze ionen zorgen voor een coagulerend effect. Verder wordt aan de anode O₂ vrijgezet, die oxidatie van organische en anorganische bestanddelen kan veroorzaken.

Aan de kathode worden protonen gereduceerd tot waterstof. De gevormde H₂-belletjes zijn zeer fijn en drijven de gevormde vlokjes naar de oppervlakte (flotatie) (Peys en Gysen, 2000).

Het slibdeken wordt vervolgens verwijderd d.m.v. een oppervlakterakel.

Varianten

In sommige installaties wordt de afscheiding van de vaste bestanddelen gerealiseerd in een volgende processtap. Men spreekt dan van elektroflocculatie.

Stand van de techniek en referenties

Over het algemeen wordt elektroflotatie gezien als een techniek die bij voorkeur geschikt is voor relatief zwaar vervuilde afvalwaters. In de gewone carwash zal ze dus relatief weinig toepassing vinden

Toch is sinds 1998 een elektroflocculatie eenheid actief in de carwashregeneratie-eenheid van City Carwash te St. Niklaas (zie bijlage 4 van de BBT-studie). Deze installatie is door de carwashuitbater zelf gebouwd. Zeer recentelijk is deze installatie echter buiten dienst gesteld wegens te slechte resultaten en te veel onderhoud.

Voor- en nadelen

Voordelen

• T.o.v. chemische coagulatie biedt elektroflotatie het voordeel dat geen anionen, afkomstig van FeCl₃ of AlCl₃, in het te recycleren water wordt gebracht (Peys en Gysen, 2000).
• Elektroflotatie is bijzonder geschikt voor de behandeling van zwaar vervuilde afvalwaters, die moeilijk met andere technieken kunnen behandeld worden.
• Het chemicaliënverbruik is zeer laag (in vergelijking met fysicochemie).

Nadelen

• Elektroflotatie zorgt wel voor een toename van het aantal kationen (Fe⁺⁺⁺ en Al⁺⁺⁺) in het afvalwater (Maes & Gysen, 1999).
• De installatie vergt een grote mate van onderhoud: de elektrodeplaten staan op amper 5mm van elkaar, wat gemakkelijk aanleiding kan geven tot verstopping. Dit kan te wijten zijn aan de aanwezigheid van grotere partikels in het afvalwater, maar ook aan de vorming van slibvlokken in het proces. Bovendien worden de elektrodeplaten a.h.w. opgebruikt, en dienen ze op regelmatige tijdstippen vervangen te worden.
• Het elektriciteitsverbruik ligt hoog (in vergelijking met fysicochemie).

Werkingsgraad

Testen, uitgevoerd door Maes & Gysen (1999) op een elektroflocculatie-installatie die afvalwater uit een bestaande wasstraat behandelt, wijzen op volgende rendementen:

• Zware metalen en nutriënten worden verwijderd in de mate dat ze in ionische vorm voorkomen en dus neerslaan door de toevoeging van de ionen uit de elektroden.

Hulpstoffen

Geen, behalve het zuur dat nodig is om de pH-stijging tegen te gaan.

Automatiseringsgraad

Het gaat om een volautomatische installatie.

Leveranciers

Een mogelijke leverancier van elektroflocculatie- en/of elektroflotatie-installaties is:

• Morselt Milieutechniek, Borne, Nederland

Toepasbaarheid

Tijdens het elektrochemisch proces neemt de pH voortdurend toe. Er dient bijgevolg een neutralisatie-installatie nageschakeld te worden (Maes & Gysen, 1999).

Voordeel voor milieu/veiligheidsniveau

Milieu- aspecten

Het elektro-chemisch proces brengt redelijke hoeveelheden slib voort, die dienen afgevoerd te worden als bedrijfsafval.

Energieverbruik

Zeer hoog: Maes & Gysen berekenden, o.b.v. piloottesten, dat, voor de behandeling van 50 m³/d (= 2 m³/h), niet minder dan 260 kWh nodig zou zijn.

Veiligheidsaspecten

• Er wordt gewerkt met zeer hoge stroomsterktes, maar met lage spanningen (grootteorde 10V). Er hoeven dus geen speciale veiligheidsmaatregelen genomen te worden.
• Tijdens het elektroflotatieproces komt explosief H₂-gas vrij.  De nodige aandacht dient dus besteed te worden aan explosiebeveiliging, en aan verluchting van de ruimte waarin gewerkt wordt.

Financiële aspecten

• investering: hoog: een installatie van 1 m³/u, met bijhorende slibverwerking d.m.v. een kamerfilterpers, kost ongeveer 75.000 euro (Maes en Gysen, 1999)
• onderhoud: hoog
• energie: hoog: ongeveer 0,65 euro/m³ (Maes & Gysen, 1999)
• chemicaliën: aag: enkel zuurdosering te voorzien
• afvalproductie (slib): hoog: afvoer en verbranding kost ongeveer 225 euro/ton (Van Colen, 2002)
• benodigde randapparatuur: geurbestrijding