Optimalisatie en opvolging van de biologische hoofdzuivering van afvalwater

Beschrijving

De afvalwaterzuiveringsinstallatie omvat, naast een voorbehandeling en een fysicochemische voorzuivering, een biologische zuivering (§ 3.1.6 en § 3.2.8). De biologische zuivering beoogt de verwijdering van (hoofdzakelijk opgelost) biodegradeerbare componenten. De biologische afvalwaterzuivering kan op diverse manieren zijn uitgevoerd. Veelgebruikte uitvoeringsvormen in de reinigingssector zijn:

• Conventioneel actief slib systeem (gewoon actief slib, nitrificerend actief slib, nitrificerend/denitrificerend actief slib en actief slib met nutriëntverwijdering);
• SBR (Sequencing Batch Reactor) (met of zonder nitrificatie/denitrificatie of nutriëntverwijdering).

Ook MBR (membraanbioreactoren) worden tot de biologische afvalwaterzuiveringstechnieken gerekend.

Voor een uitvoerige beschrijving van de afvalwaterzuiveringstechnieken verwijzen we naar de technische fiches in WASS, http://www.emis.vito.be/wass.

De werking van de biologische zuiveringsinstallatie kan geoptimaliseerd worden door o.a.:

• Tekorten aan (opgeloste) zuurstof te vermijden, bv. door aanpassing van type beluchtingssysteem en injectie van zuivere zuurstof (denitrificatie vindt echter plaats in afwezigheid van zuurstof)
• Schommelingen in temperatuur te vermijden, bv. door kunstmatige koeling/verwarming (temperatuur idealiter ca. 15 - 35°C, voor nitrificatie idealiter 30°C, voor denitrificatie[1]* idealiter 5 - 60°C);
• Schommelingen in pH te vermijden (pH idealiter ca. 6,5 - 8,5, voor nitrificatie idealiter 7,5, voor denitrificatie37 idealiter 6 - 8);
• Een continue voeding te voorzien (d.i. debietsegalisatie) (§ 4.2.15);
• Schommelingen in de samenstelling van het afvalwater (piek- en schokbelastingen) te vermijden, bv. door voldoende buffering (d.i. kwaliteitsegalisatie) (§ 4.2.15) en sturing, online metingen (bv. respirometrie). Dit zorgt voor een stabiele werking van biologische zuiveringsinstallatie;
• Toxische/remmende componenten te vermijden bv. door screening d.m.v. toxiciteitstesten en -sturing, online metingen (respirometrie);
• (Hoge concentraties aan) zouten te vermijden;
• Tekorten aan (micro)nutriënten, maar ook mineralen bv. B, Ca, Cu, Na, Mg en Zn te vermijden. Dosering van nutriënten en mineralen moet evenwel met de nodige omzichtigheid gebeuren);
• Slibuitspoeling te vermijden.

De biologische stikstofverwijdering is het meest gevoelige biologische zuiveringsproces. Wanneer schadelijke stoffen in de biologische zuivering terecht komen, is doorgaans de nitrificatie het eerste proces dat geremd wordt. Toxiciteitsbewaking van het biologische zuiveringsproces kan zich dus volgens (Desmet, 2016) best richten op de goede werking van de nitrificatie.

In functie van de bewaking van de goede werking van de biologische zuivering, en specifiek voor het nitrificatieproces, is het volgens (Desmet, 2016) aanbevolen het gehalte aan ammonium te monitoren en te registreren. Het is belangrijk dat een toename van ammonium opgevolgd wordt, en dat deze opvolging geregistreerd wordt omdat een dergelijke toename een indicator kan zijn voor toxiciteit. Het meten van de ammoniumconcentratie gebeurt bij voorkeur met een online meting. Als alternatief kunnen offline metingen m.b.v. spectrofotometrie, dagelijks tot wekelijks, en teststrips, dagelijks, worden uitgevoerd. Deze offline metingen gebeuren bv. met spectrofotometrie (dagelijks tot wekelijks).

De opvolging van de biologische hoofdzuivering sluit aan bij § 4.2.11 en 4.2.12.

Toepasbaarheid

• Techniek is bewezen.

Milieuvoordeel

• Toename van de zuiveringsefficiëntie (o.a. zwevende stoffen, gesuspendeerde stoffen, opgeloste stoffen, BZV, CZV, TOC, stikstof, fosfor).
• Beperking van emissies naar water.
• Normaal gesproken wordt met een biologische zuivering meer dan 95% van het biologische afbreekbaar CZV verwijderd. Bij nitrificerend slib kan tevens tot meer dan 95% verwijdering van Kjeldahl-stikstof optreden. Bij nitrificerend/denitrificerend slib wordt bijkomend nitraat verwijderd, en bij actief slib met nutriëntverwijdering tevens P. Het is gekend dat afvalwaters van reinigingssector een inhiberend effect kunnen hebben op nitrificatie/denitrificatie en op defosfatatie, en dat ook de hydrolyse van organisch gebonden stikstof vaak niet volledig doorgaat. Verregaande N- en P-verwijdering in de biologische afvalwaterzuivering is hierdoor meestal moeilijk realiseerbaar. Gebruik van een membraanbioreactor kan op dit gebied wel voordelen bieden.

Financiële aspecten

• Kosten voor personeel, opleiding, opvolging, etc.
• Kosten voor eventuele aanpassingen van de zuiveringsinstallatie.
• Besparingen als gevolg van de optimalisatie van de afvalwaterzuiveringsprocessen, incl. vermeden heffingen.

Bronnen

• (Desmet, 2016)
• (Huybrechts, Vercaemst, & Dijkmans, 2003)
• (Polders, Vanassche, & Huybrechts, 2013)
• WASS (WAterzuiveringsSelectieSysteem), te raadplegen via https://emis.vito.be/nl/wass-waterzuiveringsselectiesysteem