A biofiltratiesysteem is een technische installatie voor de biologische zuivering van water en afvalwater waarin micro-organismen op speciale groeimedia (filtermaterialen) worden gebruikt om organische verbindingen en andere verontreinigende stoffen af te breken. Biofiltratie-installaties vertrouwen op biochemische processen waarbij de micro-organismen de verontreinigende stoffen als voedselbron gebruiken en ze omzetten in onschadelijke eindproducten zoals koolstofdioxide (CO₂), stikstof (N₂) en water. Deze installaties spelen een cruciale rol in industriële waterzuivering en afvalwaterbehandeling, vooral als het gaat om het verwijderen van organische restvervuiling, stikstofverbindingen en andere oplosbare vervuilende stoffen uit het water.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond en functionaliteit
De werking van een biofiltratiesysteem is gebaseerd op de kolonisatie van filtermaterialen met micro-organismen die zich in een biofilm vestigen. Het te behandelen water wordt door het filtermedium geleid waarop de micro-organismen zich bevinden. Deze gebruiken de organische stoffen in het water als substraat, breken ze af en zuiveren zo het water. De biofilm zorgt voor adsorptie en afbraak van de vervuilende stoffen. Dit proces kan plaatsvinden onder zowel aerobe (met zuurstof) als anoxische (zonder zuurstof) omstandigheden, afhankelijk van de doelverbindingen die verwijderd moeten worden.
Typische biologische processen in biofiltratiesystemen zijn onder andere
Koolstofverwijdering: Organische stoffen zoals koolwaterstoffen en suikers worden afgebroken door micro-organismen en omgezet in kooldioxide en water.
Nitrificatie en denitrificatie: Deze processen worden gebruikt om stikstofverbindingen uit afvalwater te verwijderen. Tijdens nitrificatie wordt ammonium (NH₄⁺) omgezet in nitraat (NO₃-), terwijl denitrificatie het nitraat reduceert tot moleculair stikstof (N₂), dat ontsnapt als een gas.
Biofiltratie wordt meestal gebruikt als voorbehandeling voor andere technologieën zoals omgekeerde osmose of als laatste stap in de waterbehandeling om restvervuiling te minimaliseren voor lozing in het milieu of hergebruik.
Bouw van een biofiltratiesysteem
Een typisch biofiltratiesysteem bestaat uit verschillende onderdelen die samenwerken om een efficiënte zuivering van het water te garanderen:
Reactortank: De reactor is het middelpunt van het systeem en bevat het filtermateriaal dat dient als drager voor de biofilm. Deze dragermaterialen kunnen bestaan uit synthetische media zoals plastic korrels, zand, diatomeeënaarde of speciaal geprepareerde kleikorrels met een hoog specifiek oppervlak.
Beluchtingssysteem (voor aerobe biofiltratiesystemen): In installaties die onder aerobe omstandigheden werken, is een beluchtingssysteem nodig om de micro-organismen te voorzien van de zuurstof die ze nodig hebben. Dit wordt vaak gerealiseerd door bubbelsystemen of ventilatoren.
Waterverdeling: Een gelijkmatige verdeling van het water over het filtermedium is cruciaal voor de prestaties van het systeem. Deze verdeling gebeurt vaak via sproeisystemen die het afvalwater continu over het filterbed verdelen.
Controle- en regelsysteem: De bedrijfsparameters zoals debiet, beluchting en pH-waarde worden gecontroleerd en geregeld door een geautomatiseerd regelsysteem om optimale omstandigheden voor de micro-organismen te garanderen.
Toepassingen van biofiltratiesystemen in de industrie
Biofiltratiesystemen worden in verschillende industrieën gebruikt om organische en anorganische onzuiverheden uit water te verwijderen. Typische toepassingsgebieden zijn
Voedingsindustrie: Biofiltratiesystemen worden gebruikt om de organische belasting in afvalwater van voedselverwerking te verminderen, vooral in dampcondensaten van zuivelfabrieken of andere productieprocessen. Dit afvalwater bevat grote hoeveelheden opgeloste organische stoffen die efficiënt kunnen worden afgebroken door biofiltratie.
Waterrecycling (Water ReUse): Bij de productie van proceswater worden biofiltratiesystemen gebruikt om afvalwaterstromen te behandelen zodat ze opnieuw in de cyclus kunnen worden gebracht als proceswater of koelwater. Hier wordt biofiltratie vaak gebruikt als voorbehandeling voor omgekeerde osmose systemen om de resterende organische vervuiling te minimaliseren en zo de membranen te beschermen tegen biofouling.
Gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties: In gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties wordt biofiltratie gebruikt voor verdere verwijdering van stikstof. Door gerichte controle van aerobe en anoxische zones kan zowel nitrificatie als denitrificatie worden uitgevoerd in één installatie.
Chemische industrie: Biofiltratiesystemen worden hier gebruikt om organische oplosmiddelen en andere slecht afbreekbare organische verbindingen uit afvalwater te verwijderen. Biofiltratie kan helpen om de restbelasting na de chemisch-fysische nabehandeling behandeling.
Afbeelding: ALMA BHU BiosS-Treat omgekeerd osmose systeem voor het terugwinnen van proceswater uit afvalwater
ALMAWATECH biofiltratie oplossingen
ALMAWATECH biedt op maat gemaakte biofiltratiesystemen voor verschillende industriële eisen. Twee producten uit het ALMAWATECH portfolio zijn bijzonder opmerkelijk:
1. ALMA BHU BAF
De ALMA BHU BAF (Biologisch Geactiveerde Filtratie) is een oplossing voor waterstromen tot 1.000 m³/u in de betonbouw. Dit grootschalige biofiltratiesysteem is ideaal voor industriële toepassingen met hoge watervereisten waar een robuust en efficiënt systeem nodig is. Het kan worden gebruikt voor de behandeling van proceswater en afvalwater in grote productiefabrieken om stikstof- en koolstofverbindingen efficiënt te reduceren.
Afbeelding: Biofiltratie ALMA BHU BAF, procesdiagram
2 ALMA BioFil Compact
De ALMA BioFil Compact is ontworpen voor afvalwaterstromen tot 100 m³/u en biedt een compacte en flexibele oplossing voor kleinere afvalwatervolumes. Dit systeem is bijzonder geschikt als voorbehandeling voor omgekeerde osmose systemenwaar een lage organische restbelasting vereist is. De reductie van organische stoffen minimaliseert het risico op membraanvervuiling (biofouling), wat de levensduur van de membranen verlengt en de bedrijfskosten verlaagt.
Foto: ALMA BioFil Compact biofiltratiesysteem, 3D ontwerp
Beide systemen gebruiken speciaal geprepareerde kleikorrels of andere filtermedia die een hoog specifiek oppervlak hebben en zowel aerobe als anoxische micro-organismen herbergen om een maximale efficiëntie in nitrificatie en denitrificatie te garanderen.
Voordelen van een biofiltratiesysteem
Efficiënte verwijdering van organische stoffen: Biofiltratiesystemen zijn bijzonder effectief in het verminderen van biologisch afbreekbare organische stoffen, wat de waterkwaliteit helpt verbeteren.
Stikstofverwijdering: Dankzij de geïntegreerde processen van nitrificatie en denitrificatie zijn biofiltratiesystemen in staat om stikstofverbindingen efficiënt te verwijderen, wat van groot belang is voor het naleven van wettelijke limieten.
Lage bedrijfskosten: Biofiltratiesystemen werken biologisch, waardoor het gebruik van chemicaliën tot een minimum wordt beperkt. Dit resulteert in lagere bedrijfskosten in vergelijking met zuiver chemische behandelingsprocessen.
Flexibiliteit en schaalbaarheid: systemen zoals de ALMA BHU BAF en de ALMA BioFil Compact bieden flexibele oplossingen voor verschillende afvalwaterstromen en kunnen naar wens worden opgeschaald.
Verlenging van de levensduur van membraansystemen: Vooral als voorbehandeling voor omgekeerde osmose systemen helpen biofiltratiesystemen het risico op membraanverstopping en biofouling te verminderen, waardoor de levensduur van de membranen aanzienlijk wordt verlengd.
Conclusie
A biofiltratiesysteem is een onmisbaar onderdeel in de behandeling van industrieel water en afvalwater, vooral als het gaat om de verwijdering van organische resten en de vermindering van stikstofverbindingen. Met oplossingen van ALMAWATECH zoals de ALMA BHU BAF voor grote waterstromen en de ALMA BioFil Compact voor kleinere toepassingen, bieden deze systemen flexibele en kosteneffectieve opties die ideaal zijn als voorbehandeling voor membraanprocessen of voor de behandeling van proceswater.
