De afbraaksnelheid beschrijft de snelheid waarmee organische of anorganische stoffen in water of afvalwater worden afgebroken door fysische, chemische of biologische processen. Bij de behandeling van industrieel water en afvalwater is de afbraaksnelheid een belangrijke parameter om de efficiëntie van zuiveringsprocessen te evalueren, vooral met betrekking tot de verwijdering van verontreinigende stoffen en de behandeling van biologisch afbreekbare stoffen.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond
De afbraaksnelheid wordt vaak beschouwd in verband met biologische afvalwaterzuivering, waarbij micro-organismen organische verontreinigingen afbreken. Hier beschrijft de afbraaksnelheid hoe snel deze micro-organismen de organische stoffen omzetten in minder schadelijke eindproducten zoals koolstofdioxide (CO₂) en water (H₂O). De snelheid van dit proces hangt af van verschillende factoren, waaronder
Substraatconcentratie:
Hogere concentraties organische stoffen verhogen de activiteit van de micro-organismen en daarmee de afbraaksnelheid totdat een verzadigingspunt wordt bereikt.
Temperatuur:
De biologische afbraakprocessen zijn temperatuurafhankelijk, waarbij de meeste micro-organismen het meest efficiënt werken bij temperaturen tussen 20 °C en 35 °C.
pH-waarde:
Micro-organismen zijn afhankelijk van een stabiele pH-waarde. Bij pH-waarden buiten het neutrale bereik (6,5-7,5) kan de afbraaksnelheid aanzienlijk dalen.
Zuurstoftoevoer:
In aerobe systemen (zoals het actiefslibproces) is een voldoende zuurstoftoevoer cruciaal voor de afbraaksnelheid, aangezien zuurstof nodig is voor biologische afbraak.
Degradatiesnelheid in de praktijk
In de praktijk wordt de afbraaksnelheid gemeten met verschillende methoden, afhankelijk van het te behandelen afvalwater en de vereiste zuiveringsdoelen. Twee veelgebruikte parameters voor het beoordelen van de afbraaksnelheid zijn
Biochemisch zuurstofverbruik (BZV): Het BZV geeft aan hoeveel zuurstof micro-organismen verbruiken in een bepaalde periode (meestal 5 dagen, BZV5) om de organische stoffen in het water af te breken. Een hoge afbraaksnelheid leidt tot snel zuurstofverbruik.
Chemisch zuurstofverbruik (COD): COD meet de hoeveelheid zuurstof die nodig is om alle organische verbindingen in een watermonster chemisch te oxideren. Hoewel het COD niet uitsluitend biologische afbraakprocessen weergeeft, kan het wel dienen als indicator voor het algehele afbraakpotentieel van het afvalwater.
Afbraaksnelheid in verschillende processen
Aërobe processen: In installaties zoals actiefslibsystemen (bijv. ALMA BHU BIO) en membraanbioreactoren (ALMA BHU MBR) is de afbraaksnelheid sterk afhankelijk van de zuurstoftoevoer. Hier zorgt continue beluchting ervoor dat micro-organismen effectief kunnen werken en organische stoffen snel kunnen afbreken.
Anaerobe processen: In processen zoals slibvergisting (bijv. in biogasinstallaties zoals de ALMA BHU GMR) werken micro-organismen zonder zuurstof. De afbraaksnelheid is meestal lager bij anaerobe processen, maar deze processen produceren biogas als bijproduct, dat kan worden gebruikt om energie op te wekken.
Chemische en fysische afbraaksnelheid: In processen zoals ozonatie of UV-oxidatie (bv. ALMA OXI UV) worden verontreinigende stoffen afgebroken door chemische of fysische methoden. De afbraaksnelheid in deze processen hangt af van de dosis van het gebruikte oxidatiemiddel (bijv. ozon) of de energiebron (bijv. UV-licht).
Invloed op het systeemontwerp
Kennis van de afbraaksnelheid is cruciaal voor het ontwerp van water- en afvalwaterzuiveringsinstallaties. Een lage afbraaksnelheid vereist vaak langere verblijftijden in reactoren of tanks om ervoor te zorgen dat de verontreinigende stoffen voldoende worden afgebroken. Hoge afbraaksnelheden daarentegen kunnen kleinere bassinvolumes en kortere verblijftijden toestaan, wat resulteert in een compacter en kostenefficiënter installatieontwerp.
Voorbeeld: Afbraaksnelheid in de voedingsindustrie
De voedingsindustrie, vooral de zuivelindustrie, produceert afvalwater met een hoog gehalte aan organische verbindingen zoals vetten, eiwitten en koolhydraten. De afbraaksnelheid van deze stoffen in biologische afvalwaterzuiveringsinstallaties is cruciaal om de efficiëntie van de installatie te garanderen. Een trage afbraaksnelheid kan leiden tot een overbelasting van de biologische processen. Daarom moet er gezorgd worden voor voldoende beluchting en optimale temperatuuromstandigheden.
Conclusie
De afbraaksnelheid is een belangrijke parameter in water- en afvalwaterzuivering die de afbraaksnelheid van verontreinigende stoffen en organische verbindingen beschrijft. Het beïnvloedt het ontwerp en de werking van zuiveringsinstallaties en is afhankelijk van verschillende factoren zoals substraatconcentratie, temperatuur, pH-waarde en zuurstoftoevoer. Inzicht in de afbraaksnelheid is cruciaal voor het optimaliseren van zuiveringsprocessen en het naleven van milieuregelgeving bij de behandeling van industrieel water en afvalwater.
