Fysicochemische zuivering

Beschrijving

Procesbeschrijving

Het principe van de zuivering bestaat erin om, d.m.v. toevoeging van chemicaliën, een scheiding te realiseren tussen de zwevende bestanddelen en het water.

De zwevende deeltjes uit een emulsie worden in twee stappen afgezonderd.  Eerst worden zgn. coagulantia toegevoegd die de onderlinge afstoting tussen de deeltjes ongedaan maken. Vervolgens worden deze afzonderlijke deeltjes gegroepeerd tot grotere vlokken door toevoeging van zgn. flocculantia.

Deze vlokken zullen dan in een derde fase afgescheiden worden (zie punt “Varianten”) waarna ze verwijderd kunnen worden.

(Peys en Gysen, 2000)

Varianten

• coagulatie-flocculatie-bezinking: o.i.v. de zwaartekracht bezinken de vlokken op de bodem van de tank (bezinking), waarna ze verwijderd worden d.m.v. een bodemrakel (Peys en Gysen, 2000).
• coagulatie-flocculatie-flotatie (ook emulsiesplitser genoemd): de vlokken worden (veelal d.m.v. fijne luchtbelletjes) naar het wateroppervlak gedreven (flotatie), waarna ze verwijderd worden d.m.v. een oppervlakterakel. Deze variant wordt enkel gebruikt voor zwaar vervuilde afvalwaters, afkomstig van b.v. deconserveerinstallaties van nieuwe wagens (Nering Bögel, 2000).
• coagulatie-flocculatie –filtratie: in deze variant worden de vlokken afgescheiden in een filtratiestap, die buiten de coagulatie-flocculatie-eenheid ligt.

Stand van de techniek en referenties

Vooral de laatste variant wordt af en toe gebruikt in de car- & truckwashsector. Het gaat hier dan om een eenvoudige dosering van chemicaliën in een slibvanginstallatie. De filtratiestap vindt verderop plaats, na het doorlopen van een ganse behandelingstrein.

Volgende referenties kunnen vernoemd worden:

• Carwash (wasstraat) Smart Bubbles te St. Truiden: hierbij dient vermeld dat deze installatie in gebruik is sinds december 2001, en dat nog geen uitspraak kan gedaan worden over de goede werking over langere termijn. (zie bijlage 4 van de BBT-studie)
• Antwerp Euroterminal, Haven nr 1333 te Antwerpen
• ASC te Rumst
• Carwash (wasstraat) Stubbe te Mol: werd voorlopig alleen theoretisch en d.m.v. labotesten als haalbaar beschouwd (Peys en Gysen, 2000) (zie bijlage 4 van de BBT-studie)

Voor- en nadelen

Voordelen

• Deze systemen zijn weinig gevoelig voor storingen door toevoeging van onbekende chemicaliën (b.v. in de self-carwash).
• Fysicochemische installaties zijn bijzonder geschikt voor behandeling van zwaar vervuild afvalwater, zoals dat afkomstig van deconserveerinstallaties van nieuwe wagens.
• Het slib dat vrijkomt bij het reinigingsproces, kan gemakkelijk worden verwijderd en afgevoerd.
• De investeringskost is laag tot matig

Nadelen

• Er dienen continu chemicaliën of vlokkingsmiddelen toegevoegd te worden om de afscheiding te realiseren. Mits het gebruik van een zgn. multimedia-filter kan het chemicaliënverbruik gehalveerd worden: door de zeer kleine poriëngrootte van dit soort filter hoeven immers minder grote vlokken gevormd te worden (Nering Bögel, 2000).
• Een fysicochemie vereist veel opvolging en onderhoud, en heeft dus een hoge personeelskost.
• Het proces levert een afvalstroom (waterhoudend slib) op, die groot is t.g.v. de toevoeging van chemicaliën.
• Het water is niet geschikt voor een vlekvrije naspoeling. Kalk e.d. worden immers niet verwijderd.
• Zonder bijkomende maatregelen kan het systeem te lijden hebben onder geurproblemen.

Werkingsgraad

Maes en Gysen (1999) haalden in laboproeven op afvalwater afkomstig uit de voor- en hoofdwas resp. de naspoeling (waxwater) van een bestaande wasstraat volgende rendementen:

• Van de detergenten worden de kationische en de anionische verwijderd.
• Zware metalen en nutriënten worden verwijderd in de mate dat ze in ionische vorm voorkomen en dus neerslaan door de toevoeging van coagulanten en flocculanten

Hulpstoffen

• Coagulantia: FeCl₃, FeSO₄, AlCl₃, poly- AlCl₃ en kationische polymeren
• Flocculantia: polymeren en kalkmelk

(Peys en Gysen, 2000)

Automatiseringsgraad

Fysicochemische installaties werken in principe volautomatisch, maar dienen toch op regelmatige basis opgevolgd te worden. Chemicaliëndoseringen moeten immers aangepast worden in functie van wijzigende afvalwatersamenstellingen.

Leveranciers

Fysicochemische zuiveringsinstallaties voor de car- & truckwashsector worden o.a. geleverd door:

• Nering Bögel, Bocholt : emulsiesplitsing
• Wash-Tec (Wesumat), Brussel: coagulatie-flocculatie-bezinking in slib/vetvang

Toepasbaarheid

• Vooraleer het afvalwater in de fysicochemie terechtkomt, dient het ontdaan van bezinkbare delen (d.m.v. een zand- en slibvang) en van opdrijvende bestanddelen (d.m.v. een olie-waterscheider).
• Eventueel dient het afvalwater geneutraliseerd te worden.
• Na de fysicochemie kan eventueel een biologische zuiveringstrap geplaatst worden.
• Alleszins dient een nazuivering voorzien te worden wil men het afvalwater hergebruiken in een re-cyclingtoepassing.
• Voor het geproduceerde slib dient een verwerkingsmogelijkheid gezocht te worden. Ofwel kan het slib ter plaatse ontwaterd worden d.m.v. een zeefbandpers of een kamerfilterpers, waarna het kan afgevoerd worden als bedrijfsafval, ofwel laat men het niet-ontwaterd slib ophalen en extern verwerken.

Voordeel voor milieu/veiligheidsniveau

Milieu- aspecten

Het fysicochemisch proces brengt aanzienlijke hoeveelheden slib voort, die dienen afgevoerd te worden als bedrijfsafval.

Energieverbruik

Laag: enkel energieverbruik om (doseer)pompen en sturingseenheden aan te drijven

Veiligheidsaspecten

De manipulatie van de gebruikte coagulantia vraagt de nodige voorzorgsmaatregelen. Het gaat hier immers om zeer corrosieve producten.

Financiële aspecten

• investering: laag, voor zover de fysicochemie beperkt wordt tot een chemicaliën dosering en de bezinking gebeurt in de zand- en slibvang: een installatie van 10 m³/h kost ongeveer 2.500 euro
  matig, indien een fysicochemie voorzien wordt, bestaande uit een coagulatie-flocculatie-eenheid, zonder slibverwerking : een installatie van 10m³/h kost ongeveer 25.000 euro (Peys en Gysen, 2000)
• onderhoud: zeer hoog, o.a. hoge personeelskost
• energie: laag
• chemicaliën: hoog: globale werkingskost: +/- 0,50 euro/m³ (Peys en Gysen, 2000) 
• afvalproductie (slib): hoog: afvoer en verbranding kost ongeveer 225 euro/ton (Van Colen, 2002). De slibproductie in de fysicochemische voorzuivering van een wasstraat kan oplopen tot 4,25 ton/maand (Maris, 2002)
• benodigde randapparatuur: geurbestrijding