De beluchtingstank is een centraal onderdeel van het actiefslibproces, dat wordt gebruikt in industriële en gemeentelijke afvalwaterzuivering voor de biologische zuivering van afvalwater. In deze tank wordt de biologische afbraak van organische verbindingen uitgevoerd door micro-organismen (bacteriën en andere microben), die als zogenaamd actief slib in het afvalwater zweven. Intensieve beluchting levert zuurstof, wat nodig is om de biologische activiteit van de micro-organismen in stand te houden. De micro-organismen gebruiken de organische stoffen in het afvalwater als voedingsstoffen, waardoor het afvalwater wordt gezuiverd.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond
De beluchtingstank is een open tank of vat dat van zuurstof wordt voorzien door mechanische of pneumatische systemen om de biologische afbraak van organische verontreinigingen te ondersteunen. Het werkt in het aerobe bereik, wat betekent dat het zuurstofgehalte hoog genoeg is om de groei van aerobe bacteriën te bevorderen.
Beluchtingssystemen: In de beluchtingstank worden verschillende soorten beluchtingssystemen gebruikt om te zorgen voor zuurstoftoevoer en menging van het afvalwater. De meest voorkomende systemen zijn
- Dompelbeluchters: Deze apparaten worden ondergedompeld in het water van het zwembad en maken gebruik van roterende schijven of turbines om kleine belletjes te genereren die de zuurstof in het water verspreiden.
- Beluchting met fijne belletjes onder druk: Lucht wordt door speciale diffusors in de bodem van het zwembad geperst via persluchtstations, die lucht met fijne belletjes genereren en zo zorgen voor een efficiënte zuurstoftoevoer.
- Oppervlaktebeluchters: Deze beluchters drijven water van het oppervlak in het zwembad en mengen het met de lucht.
Afbeelding: Beluchtingssysteem in de actief-slibtank van het ALMA BHU BIO systeem
Micro-organismen en actief slib: Het actief slib bestaat uit een mengsel van micro-organismen die de organische stoffen in het afvalwater als voedsel gebruiken. Deze micro-organismen fungeren als biologische zuiveringsfabrieken en breken de onzuiverheden af tot hun componenten. De organismen die in actief slib voorkomen zijn onder andere
- Bacteriën: Zij zijn de hoofdrolspelers in het biologische afbraakproces en breken organische stoffen af tot kooldioxide (CO₂), water (H₂O) en nieuwe biomassa.
- Protozoa: Deze micro-organismen spelen een belangrijke rol bij het verminderen van fijne deeltjes in het water en het bestrijden van ongewenste bacteriën.
- Schimmels en gisten: Komen in mindere mate voor en kunnen de afbraak ondersteunen, vooral in afvalwater met een hoge organische belasting.
Procesregeling en parameters: De beluchtingstank vereist een nauwkeurige regeling van de bedrijfsparameters om optimale reinigingsprestaties te garanderen:
- Zuurstofgehalte: Een continu zuurstofgehalte van ongeveer 2-4 mg/l is nodig om de activiteit van de aerobe micro-organismen in stand te houden. Te lage waarden kunnen leiden tot een afname van de reinigingsprestaties en de vorming van anaerobe omstandigheden.
- Slibleeftijd: De slibleeftijd, d.w.z. de tijd dat de micro-organismen in de tank blijven, moet zo worden gekozen dat er een stabiel evenwicht tussen groei en afbraak wordt bereikt. Typische slibleeftijden zijn tussen 5 en 15 dagen.
- Hydraulische verblijftijd (HRT): De tijd dat het afvalwater in de beluchtingstank blijft, wordt gemeten in uren en beïnvloedt de efficiëntie van de afbraak. Een te korte verblijftijd leidt tot onvolledige afbraak, terwijl een te lange verblijftijd de energiebehoefte onnodig verhoogt.
Slibterugvoer: Nadat het afvalwater gescheiden is van de micro-organismen in de secundaire bezinker, wordt een deel van het actieve slib teruggevoerd naar de beluchtingstank om de populatie micro-organismen stabiel te houden. Het deel dat niet wordt teruggevoerd, wordt overtollig slib genoemd en wordt meestal verzonden voor verdere slibbehandeling.
Foto: Bezinktank met schraper en slibrecirculatie (proces: ALMA BHU BIO)
Toepassing in de praktijk
De beluchtingstank is het middelpunt van afvalwaterzuiveringsinstallaties en speelt een doorslaggevende rol bij het verwijderen van organische verbindingen en voedingsstoffen uit afvalwater. Afhankelijk van de toepassing en de samenstelling van het afvalwater kan het beluchtingsproces worden aangepast:
Nitrificatie en denitrificatie: In veel industriële toepassingen, vooral in de chemische en voedingsmiddelenindustrie, moeten stikstofverbindingen zoals ammonium (NH₄⁺) worden verwijderd. In een proces dat uit twee stappen bestaat, zetten micro-organismen het ammonium om in nitraat (NO₃-) (nitrificatie). In een volgende stap wordt het nitraat omgezet in stikstofgas (N₂) en ontsnapt het in de atmosfeer (denitrificatie).
Aanpassing aan afvalwater met een hoge organische belasting: In industrieën zoals de voedingsmiddelen- en drankenindustrie of de papierproductie heeft het afvalwater vaak een hoge organische belasting. De beluchtingstank kan aan deze belasting worden aangepast door de beluchtingssnelheid te verhogen of het slibgehalte te optimaliseren.
Gecombineerde processen: De beluchtingstank wordt vaak gebruikt in combinatie met stroomopwaartse mechanische of chemische behandelingsprocessen (bijv. chemische neerslag of flotatie) om de belasting van de biologische fase te verminderen en een grotere efficiëntie te bereiken.
Foto: Klassieke beluchtingstank (proces: ALMA BHU BIO)
Voordelen van de beluchtingstank
Effectieve organische afbraak: De beluchtingstank is uiterst efficiënt in het reduceren van organische verbindingen in afvalwater. De gerichte zuurstoftoevoer en de biologische activiteit van de micro-organismen kunnen het afvalwater op de vereiste lozingswaarden brengen.
Flexibiliteit en aanpasbaarheid: Beluchtingstanks kunnen worden aangepast aan verschillende afvalwatervolumes en samenstellingen. Dit maakt ze veelzijdig voor zowel gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties als industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties.
Hoge zuiveringsprestaties voor stikstof en fosfor: De beluchtingstank kan zo worden gebruikt dat voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor efficiënt worden afgebroken, naast de verwijdering van organische stoffen.
Kostenefficiënt: Vergeleken met andere biologische behandelingsmethoden biedt de actief-slibtank een goede verhouding tussen zuiveringsprestaties en bedrijfskosten, vooral voor grote hoeveelheden afvalwater.
Uitdagingen van de beluchtingstank
Hoge energiebehoefte: De toevoer van zuurstof via ventilatiesystemen veroorzaakt een aanzienlijk energieverbruik. Het is daarom belangrijk om de ventilatie efficiënt te regelen om onnodig energieverbruik te voorkomen.
Gevoeligheid voor toxische invloeden: Bepaalde chemicaliën en toxische verbindingen in afvalwater kunnen de micro-organismen in de beluchtingstank beschadigen en het zuiveringsproces belemmeren. Het is daarom noodzakelijk om potentieel schadelijke stoffen in een vroeg stadium te identificeren en te behandelen.
Slibvorming en -afvoer: Voor de afvoer van het overtollige slib dat in de beluchtingstank wordt geproduceerd, zijn geschikte ontwaterings- en afvoermethoden nodig, wat extra bedrijfskosten met zich mee kan brengen.
Conclusie
De beluchtingstank is een centraal onderdeel van de biologische afvalwaterbehandeling en biedt een efficiënte oplossing voor het verwijderen van organische verontreinigingen en het verwijderen van stikstof en fosfor. Dankzij de flexibiliteit en hoge zuiveringsprestaties wordt de beluchtingstank veel gebruikt in gemeentelijke afvalwaterzuivering en in verschillende industrieën. Ondanks enkele uitdagingen, zoals de hoge energiebehoefte en de noodzaak van nauwkeurige controle van de bedrijfsparameters, blijft de beluchtingstank een belangrijke technologie voor duurzame en efficiënte afvalwaterbehandeling.
