Geschikte combinatie van secundaire en tertiaire waterzuiveringstechnieken

• Biologische zuivering
• Coagulatie/flocculatie (fysico-chemische zuivering)
• Flotatie (voorafgegaan door coagulatie/flocculatie)
• Zandfiltratie of dual-bed filtratie
• Actief kool filtratie
• Bezinkingsbekken
• Membraanprocessen (microfiltratie, ultrafiltratie, omgekeerde osmose)
• Andere filtratietechnieken (bv. bodempassage, helofytenveld)

• Zand- en actief kool filtratie
• Zand- en/of actief kool filtratie als nazuivering na een biologische zuivering: Voor de verdere verwijdering van zwevende stoffen, AOX, PAK en zware metalen kan er na de biologische hoofdzuivering een nazuivering als “polishing” worden toegepast.
• Bezinkbekken gevolgd door coalescentiefilter
• Coagulatie/flocculatie als nazuivering voor vergaande verwijdering van zware metalen in opgeloste vorm.
• Coagulatie/flocculatie voor een bezinkbekken om de bezinking te versnellen en oppervlakte te besparen
• ...

Biologische zuivering (BIOLOGIE)

De meest toegepaste vorm van biologische zuivering is een actief slibbekken. In principe zijn biologische zuiveringsinstallaties geschikt voor de verwijdering van o.a. BZV en CZV en nutriënten (N en P). Een biologisch zuiveringssysteem heeft echter behoefte aan een continue aanvoer van voldoende en biologisch afbreekbare CZV en BZV (in de verhouding CZV/BZV≤4) en nutriënten en de bacteriën mogen niet blootstaan aan uitdroging. Beide voorwaarden zijn zeer moeilijk realiseerbaar met hemelwaterstromen die zowel qua samenstelling als debiet zeer wisselend kunnen zijn. Ook Gromaire-Mertz et al. (1999) rapporteerde dat verontreinigd hemelwater in stedelijk gebied een lage concentratie aan biologisch organisch materiaal bevat, waardoor het inzetten van een actief slib systeem geen optie is.

Biologische zuiveringsinstallaties worden daarom zelden toegepast voor deze problematiek. Nochtans zijn er twee bedrijven bekend die wel een biologische zuiveringsinstallatie voor het hemelwater hebben. Een bedrijf gaf echter zelf aan dat het niet ideaal is, gezien de bacteriën in droge periodes op azijnzuur moeten overleven.

Andere uitvoeringsvormen van biologische zuivering zijn een biofilter of rietvelden.

• Biofilter (BF): De verhoudingen tussen de verschillende nutriëntenconcentraties die optimaal zijn voor een biologische verwijdering/ inzetten van een biofilter zijn: BZV/N ≥4, BZV/P≥25 en CZV/BZV≤4 (VLAKWA). Dit is zelden het geval bij het verontreinigd hemelwater in de afvalopslagsector. Er is wel een (groot) schrootbedrijf met goede ervaringen met een biofilter in de volgende zuiveringstrein: bezinkbekken + KWS + verschillende bekkens met kalksteen met microbiologische film op (biofilter) + actief kool. Voor deze combinatie is wel voldoende oppervlakte nodig.
• Rietvelden: De aanwezige bacteriën op de wortels en in de bodem van het rietveld kunnen werken als actief slib. Het gezuiverde water komt eerst in een controleput en kan daarna worden geloosd via een overloop of via een pompsysteem. Rietvelden worden gebruikt als kleinschalige oplossing bij de zuivering van huishoudelijk afvalwater. Voor rietvelden geldt echter hetzelfde als voor actief slib: de samenstelling van het hemelwater is niet ideaal voor deze techniek. De verwijdering van CZV, BZV, ZS, N en P is geen probleem, maar het is twijfelachtig of een rietveld bruikbaar is bij verontreiniging met gevaarlijke stoffen zoals zware metalen, PAK’s en PCB’s. Rietvelden worden momenteel ook nog niet gebruikt in de sector.

Fysicochemische zuivering: coagulatie/flocculatie (C/F)

Voor de technische uitleg verwijzen we naar de REWARE-studie (Blondeel et al., 2014) of WASS. Coagulatie/flocculatie vergt een goede opvolging, waarbij de dosering van de chemicaliën afgestemd moet worden op de samenstelling van het te behandelen afvalwater.

Flotatie: dissolved air flotation (DAF)

Voor de technische uitleg verwijzen we naar WASS. Lucht wordt onder druk (5-7 bar) opgelost in het water. Bij ontspanning van het met lucht verzadigde water in de flotatie-unit, worden kleine belletjes (20-100 μm) gevormd die interageren met vlokvormige deeltjes. Hierdoor wordt de totale densiteit kleiner dan deze van water zodat de deeltjes naar de oppervlakte floteren. Om het flotatie-effect te versterken worden in het algemeen voorafgaand aan de flotatie coagulatiemiddelen en/of flocculatiemiddelen toegevoegd (C/F).

Zand- en dual-/multimedia-filtratie (ZF en DBF)

Zandfiltratie wordt voornamelijk toegepast voor het verwijderen van zwevende stoffen, maar ook drijvende en bezinkbare deeltjes. Het afvalwater stroomt verticaal doorheen een bed van fijn zand en/of grind. Bij zandfiltratie wordt hierbij één laag filtermedium ingezet, terwijl bij dual-/multimedia filtratie respectievelijk 2 of meerdere lagen met een verschillende korrelgrootte gebruikt worden (Blondeel et al., 2014). De korreldiameter van het filtermedium bepaalt ook de grootte van de deeltjes die zullen worden afgescheiden (tegengehouden). Het aanwezige deeltjes worden uit afvalwater verwijderd door middel van fysische inkapseling en afzetting. Als de drukval over de filter te groot wordt, moet teruggespoeld worden.

In het REWARE-project kwam een dualbedfilter met zand en antraciet het beste uit de labotesten en werden de piloottesten hiermee uitgevoerd (Blondeel et al., 2014, Chys et al., 2013)). Zeker wanneer er een grote variatie in deeltjesgrootte van het te zuiveren water is, wordt een meerlagige filter verkozen.

Actief kool filtratie (AK)

Actief kool adsorptie is een bewezen en veel toegepaste techniek vanwege de lage energie- en onderhoudskosten en zijn eenvoud en betrouwbaarheid. Een actief kool kolom vergt een beperkt toezicht en onderhoud. Meestal worden twee actief kool kolommen geplaatst om de werking te garanderen als de eerste filter verzadigd is.

Mechanische zeef

Er is ook een mechanische zeef op de markt die als vloeistof/vaste stof-afscheider wordt gebruikt in o.a. de voedingssector en farmaceutica. Een schrootbedrijf liet eenmalig water zuiveren via zo een zeef bij de leverancier Russell Finex. De geteste zeef was de liquid solid separator (www.russellfinex.com) die door de centrifugale actie van een rotor filtratie op fijn zeefgaas tot 20 μm mogelijk zou moeten maken. De zeef bestaat uit roestvrij staal en nylon. De filtratiesnelheid van een standaardtoestel bedraagt ongeveer 1 m³/uur. De theoretische capaciteit gaat tot 100 m³/uur, maar voor een goede zuivering is het beter dat de zeven minder verticaal gezet worden en dat het water er trager over stroomt. De resultaten van deze test zijn terug te vinden in het REWARE-rapport (Blondeel et al., 2014). Echter, het is slechts een eenmalige test en het water stond 40 dagen stil in een cubitainer waar het kon bezinken. Daarom valt hieruit niet te besluiten of dit een geschikte techniek is of niet.

bezinkingsbekken

Het doel van een bezinkingsbekken (bezinkingstank) is eveneens de verwijdering van zoveel mogelijk onopgeloste deeltjes uit het afvalwater. Als de dichtheid van de deeltjes groter is dan die van water, bewegen deze onder invloed van de zwaartekracht naar de bodem (= gravitatie/sedimentatie). Bezinking vindt plaats in een bezinkingsbekken waar het afvalwater langzaam door stroomt. Bezinking wordt echter zelden toegepast als “stand-alone-techniek”. Meestal wordt bezinking als voor- of nabehandelingstechniek ingezet. Een bezinker komt meestal voor in een oliewaterafscheider.

Voor meer informatie over bezinkingsbekkens en lamellen- of platenbezinkers verwijzen we naar WASS.

Toepasbaarheid

Volgende combinaties van technieken (voorafgegaan door KWS en/of slibvang) worden momenteel in de sector in Vlaanderen toegepast, voor zover bekend gemaakt werd:

 

In sommige gevallen werd er voor de coagulatie/flocculatie of zandfilter nog een lamellenseparator geïnstalleerd.

In Nederland is ook ervaring met het gebruik van flotatie-units in schrootbedrijven (Anoniem, Recycling Magazine Benelux, 2014).

Milieuaspecten

De verontreiniging van het oppervlaktewater wordt voorkomen of beperkt.

Daarnaast zijn er ook nadelige effecten op het milieu:

• Coagulatie/flocculatie:
  • Er komt een fysico-chemisch (verontreinigd) slib vrij dat vaak extern verwerkt moet worden.
  • Verbruik van grondstoffen (chemicaliën).
• Actief kool filtratie: Verbruik van grondstoffen (chemicaliën). Actieve kool moet geregeld op hoge temperatuur geregenereerd worden. Indien dit niet economisch rendabel is, wordt de actief kool vernietigd in een verbrandingsoven.
• De installaties vergen ook een extra energieverbruik. Idealiter wordt hiervoor groene stroom gebruikt.

De zuiveringsrendementen die behaald worden met deze technieken zijn afhankelijk van de specifieke situatie (aard en concentratie van de verontreinigingen in het hemelwater, ontwerp en werking van de waterzuiveringsinstallatie). In het kader van deze studie werden voor 4 bedrijven (3 schrootbedrijven, 1 multibedrijf) metingen voor en na de waterzuivering gedaan. Door het beperkt aantal (6) metingen per bedrijf, de grote variabiliteit tussen de meetwaarden onderling, ook binnen hetzelfde bedrijf, en het vrij groot aantal metingen gelijk aan detectielimiet, is het moeilijk om hieruit conclusies over de behaalde zuiveringsrendementen te trekken. Een link met de toegepaste technieken (buffer, bezinkingsbekken, coalescentiefilter, coagulatie/flocculatie, zandfilter) valt helemaal niet te leggen. Ter informatie worden in onderstaande tabel de mediaanwaarden gegeven van de metingen voor en na zuivering.

Financiële aspecten

Voor de analyse van de kostenhaalbaarheid van de zuiveringstechnieken verwijzen we naar Bijlage 5 [1]. Hierbij valt op te merken dat naast de directe aankoopkost van een waterzuiveringsinstallatie, er doorgaans significante kosten verbonden zijn aan de voorbereiding en plaatsing van de installatie, aan de plaatsverliezen verbonden aan de installatie en aan de uitbating van de installatie. Daarentegen kan de plaatsing van een waterzuiveringsinstallatie een verlaging van de jaarlijkse afvalwaterheffingen tot gevolg hebben.

 

---

[1] COBEREC en FEBEM zijn van mening dat de kostprijzen in Bijlage 5 van de BBT-stuedie te laag zijn ingeschat: zie Opmerking COBEREC en FEBEM 6 in Bijlage 7 van de BBT-studie