Anaerobe behandeling is een biologisch proces voor afvalwater- en slibbehandeling waarbij organische stoffen worden afgebroken onder anaerobe omstandigheden (d.w.z. zonder zuurstof). Dit proces speelt een belangrijke rol bij de behandeling van industrieel afvalwater, vooral voor afvalwater met een hoge organische belasting uit de voedingsmiddelenindustrie, de papierindustrie, de chemische industrie en in biogasinstallaties. Een belangrijk product van anaerobe behandeling is biogas, dat bestaat uit methaan (CH₄) en koolstofdioxide (CO₂) en kan worden gebruikt als energiebron.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond
Bij anaerobe processen gebruiken speciale micro-organismen, anaerobe bacteriën genaamd, alternatieve elektronenacceptoren in plaats van zuurstof voor hun metabolisme. Deze micro-organismen breken organische verbindingen zoals koolhydraten, vetten en eiwitten af in afwezigheid van zuurstof. Het proces verloopt in verschillende fasen:
Hydrolyse: Complexe organische verbindingen, zoals vetten en eiwitten, worden afgebroken in eenvoudigere moleculen zoals vetzuren, aminozuren en suikers.
Acidogenese: De moleculen die gevormd worden tijdens hydrolyse worden verder omgezet in organische zuren, alcoholen, waterstof en kooldioxide.
Acetogenese: Organische zuren en alcoholen worden door acetogene bacteriën afgebroken tot azijnzuur (acetaat), waterstof en koolstofdioxide.
Methanogenese: In de laatste fase produceren methanogene bacteriën uit azijnzuur en waterstof het eindproduct methaan (CH₄) en kooldioxide (CO₂).
Dit meerfasenproces leidt tot de productie van biogas, dat voor ongeveer 60-70% uit methaan bestaat en gebruikt kan worden voor energie. Tegelijkertijd worden organische onzuiverheden uit het afvalwater verwijderd, wat het biochemisch zuurstofverbruik (BZV5) en het chemisch zuurstofverbruik (CZV) aanzienlijk vermindert.
Anaerobe processen in de praktijk
Anaerobe processen zijn vooral gebruikelijk bij de behandeling van sterk organisch verontreinigd afvalwater en organisch afval in verschillende industrieën. De belangrijkste toepassingen zijn
1. anaerobe behandeling van afvalwater
Anaerobe reactoren worden vaak gebruikt in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, zuivelfabrieken, papierfabrieken en biogasinstallaties om organische stoffen in afvalwater af te breken en tegelijkertijd energie op te wekken in de vorm van biogas. Typische reactoren voor anaerobe processen zijn
UASB-reactoren (Upflow Anaerobic Sludge Blanket):
De UASB-reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) is een anaerobe reactortechnologie die wordt gekenmerkt door efficiënte afvalwaterbehandeling en biogasproductie. Het afvalwater stroomt in tegenstroom van de bodem naar de bovenkant van de reactor, waar het in contact komt met een sliblaag bestaande uit gegranuleerde anaerobe micro-organismen. Deze micro-organismen breken de organische stoffen in het afvalwater af onder anaerobe omstandigheden en produceren biogas, dat voornamelijk bestaat uit methaan en kooldioxide.
Technische specificaties:
- Stromingsrichting: van onder naar boven (upflow)
- Hydraulische verblijftijd: meestal tussen 6 en 12 uur
- Organische belastingsgraad: tot 10 kg COD/m³-d
- Temperatuurbereik: Kan worden gebruikt in zowel mesofiele (30-40°C) als thermofiele (50-60°C) gebieden
- Gasproductie: 0,25 tot 0,35 m³ biogas per kg afgebroken CZV
Afbeelding: Schematische voorstelling van onze ALMA BIO UASB-reactor
EGSB-reactoren (Expanded Granular Sludge Bed):
De EGSB-reactor (Expanded Granular Sludge Bed) is een verdere ontwikkeling van de UASB-reactor en wordt gekenmerkt door een hoger debiet en een betere menging. In de EGSB-reactor wordt het afvalwater met een hogere snelheid door de gegranuleerde sliblaag geleid, waardoor de hydraulische retentietijd afneemt en de organische belasting toeneemt. Deze verbeterde vloeistofcirculatie en expansie van het slibbed maakt de reactor efficiënter, vooral voor afvalwater met een zeer hoge organische belasting.
Technische specificaties:
- Stromingsrichting: Van onder naar boven, vergelijkbaar met de UASB-reactor, maar met een hogere stromingssnelheid.
- Hydraulische retentietijd: meestal tussen 1 en 6 uur, afhankelijk van de samenstelling van het afvalwater.
- Organische belastingsgraad: tot 30 kg COD/m³-d
- Reactorhoogte: EGSB-reactoren zijn doorgaans hoger dan UASB-reactoren, wat leidt tot een betere scheiding van slib en afvalwater.
- Gasproductie: Vergelijkbaar met de UASB-reactor, met een gasproductie van ongeveer 0,3 tot 0,35 m³ biogas per kg afgebroken CZV.
Afbeelding: Schematische voorstelling van onze ALMA BHU BIO EGSB-reactor
Gasmengreactoren:
- In onze ALMA BHU GMR (gasmengreactor) wordt het afvalwater efficiënt behandeld onder anaerobe omstandigheden, waarbij de reactor speciaal is ontwikkeld voor afvalwater met hoge calciumconcentraties. De geavanceerde gasmengtechnologie van de ALMA BHU GMR zorgt voor een optimale menging van de reactiegassen in het afvalwater, wat de biologische afbraak en neerslag van calcium sterk verbetert.De reactor biedt een bijzonder efficiënte oplossing voor afvalwater dat moeilijk te behandelen is vanwege het hoge calciumgehalte. De reactor vermindert niet alleen de organische belasting van het afvalwater, maar maakt ook gerichte calciumneerslag mogelijk, waardoor afzetting in nageschakelde systemen wordt voorkomen. Dit zorgt voor een stabiele werking en vermindert de onderhoudskosten aanzienlijk. De ALMA BHU GMR is daarom ideaal voor industriële toepassingen waar hoge calciumconcentraties in afvalwater een belangrijke uitdaging vormen.
Afbeelding: Foto's van onze anaerobe gasmengreactor ALMA BHU GMR
2. slibstabilisatie
In gemeentelijke en industriële rioolwaterzuiveringsinstallaties wordt het geproduceerde rioolslib gestabiliseerd in anaerobe gistingstanks. Hier worden organische verbindingen in het slib afgebroken onder zuurstofloze omstandigheden, waardoor het vaste stofgehalte van het slib afneemt en biogas wordt geproduceerd. Dit proces helpt om energie op te wekken en het slibvolume te verminderen, waardoor de afvoerkosten dalen.
Voordelen van anaerobe processen
Hoge energie-efficiëntie:
- Door biogas te genereren kan anaerobe afvalwaterzuivering een groot deel van de energiebehoefte van een fabriek dekken of zelfs overtollige energie produceren.
Lager zuurstofverbruik:
- Aangezien anaerobe processen geen zuurstof nodig hebben, zijn ze vooral voordelig in gebieden waar de energie die nodig is voor beluchting in aerobe processen hoog is.
Reductie van slib:
- Vergeleken met aerobe processen produceren anaerobe systemen minder overtollig slib, waardoor de kosten voor slibverwerking en -afvoer lager zijn.
Afbraak van slecht afbreekbare organische verbindingen:
- Anaerobe micro-organismen zijn ook in staat om moeilijk afbreekbare organische stoffen te verwerken, waardoor deze processen bijzonder waardevol zijn voor bepaald industrieel afval.
Uitdagingen van anaerobe processen
Langere reactietijden:
- Anaerobe processen zijn vaak langzamer dan aerobe processen, wat kan leiden tot langere verblijftijden en grotere reactorvolumes.
Gevoeligheid voor giftige stoffen:
- Anaerobe micro-organismen zijn gevoeliger voor toxische stoffen in afvalwater, wat kan leiden tot procesverstoringen. Dit vereist zorgvuldige bewaking en controle van de voedingsconcentraties.
Conclusie
Anaerobe processen zijn een efficiënte en milieuvriendelijke methode om organische vervuiling te verminderen en energie op te wekken bij industriële water- en afvalwaterzuivering. Door gebruik te maken van anaerobe technologieën kunnen industrieën niet alleen de kosten voor afvalwaterbehandeling verlagen, maar ook bijdragen aan duurzaamheid door biogas te gebruiken als hernieuwbare energiebron. De toepassing in anaerobe reactoren zoals UASB, EGSB of in gasmengreactoren maakt deze processen bijzonder geschikt voor afvalwater met een hoog organisch gehalte.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
