Gepelletiseerd slib is een speciale vorm van slib dat wordt geproduceerd in anaerobe reactoren voor de behandeling van industrieel afvalwater. Dit slib wordt gekenmerkt door zijn compacte, korrelige structuur en hoge biologische activiteit. In UASB-reactoren (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) en andere anaerobe systemen in het bijzonder, wordt gepelletiseerd slib specifiek geproduceerd en gebruikt om organische stoffen af te breken en om te zetten in biogas (methaan en koolstofdioxide).
Inhoudsopgave
Vorming van korrelslib in anaerobe reactoren
De vorming van korrelslib is een complex biologisch en fysisch proces waarbij micro-organismen en bezinkbare deeltjes dichte, bolvormige structuren vormen. De korrels bestaan uit microbiële consortia die samenwerken in verschillende lagen.
1. structuur van het korrelslib
Cellulaire samenstelling:
- Pelletslib bevat verschillende soorten micro-organismen, waaronder
- Hydrolyserende bacteriën: Breiden complexe organische stoffen af tot kleinere moleculen.
- Zuurproducenten: produceren vluchtige vetzuren (bijv. acetaat).
- Methanogene archaea: Zuren en waterstof omzetten in methaan.
- Deze micro-organismen koloniseren specifieke lagen:
- Buitenlaag: hydrolyse en zuurvorming.
- Binnenste laag: methanogenese.
- Pelletslib bevat verschillende soorten micro-organismen, waaronder
Fysische eigenschappen:
- Granules zijn bolvormig en hebben meestal een diameter van 0,5-3 mm.
- De hoge dichtheid en sterkte zorgen voor een goede afzetbaarheid.
2. groeiomstandigheden voor korrelslib
De vorming van korrelslib vereist bepaalde procesomstandigheden:
- Hydraulische belasting:
- De opstroomsnelheid in de reactor moet zo worden ingesteld dat de korrels in suspensie blijven maar niet worden weggespoeld.
- Toevoer van voedingsstoffen:
- Evenwichtige verhoudingen van koolstof, stikstof en fosfor bevorderen de groei van micro-organismen.
- Temperatuur:
- Optimale temperaturen liggen tussen 35-40 °C (mesofiel) of 50-55 °C (thermofiel).
- pH-waarde:
- De pH-waarde moet stabiel worden gehouden in het bereik van 6,8-7,2 om methanogene archaea te ondersteunen.
Voordelen van gepelletiseerd slib in anaerobe reactoren
Hoge biomassadichtheid:
- Korrelslib biedt een groot oppervlak voor microbieel metabolisme.
- Dit maakt een hoge afbraakcapaciteit mogelijk met een laag reactorvolume.
Efficiënte methaanproductie:
- De korrelstructuur bevordert de co-existentie van micro-organismen die efficiënt samenwerken om biogas (methaan) te produceren.
Goede aftrekbaarheid:
- Door de hoge dichtheid bezinken de korrels snel, wat de scheiding van gezuiverd water en biomassa vergemakkelijkt.
Robuuste procesbesturing:
- Korrelslib is stabiel tegen hydraulische en organische belastingsschommelingen.
Toepassingsgebieden voor korrelslib
Gepelletiseerd slib wordt voornamelijk gebruikt in anaerobe reactoren voor de behandeling van organisch sterk verontreinigd afvalwater:
1. opstroomreactoren met anaëroob slib (UASB)
Werkingsprincipe:
In een UASB-reactor wordt het afvalwater van beneden naar boven door een laag korrelslib geleid. De korrels vormen een slibdeken die fungeert als een biologisch filter. Binnen de korrels werken verschillende micro-organismen samen in symbiotische gemeenschappen om de organische verbindingen af te breken. Het resulterende biogas tilt de deeltjes een beetje op, waarna ze weer bezinken door de zwaartekracht.
Belangrijkste functies:
- Biologische activiteit: De korrels bieden een hoge biomassadichtheid en bieden grote contactoppervlakken voor de afvalwatercomponenten.
- Scheiding van het gezuiverde afvalwater: Een driefasige afscheider scheidt biogas, slib en gezuiverd water.
Toepassingen:
UASB-reactoren zijn ideaal voor de behandeling van sterk organisch verontreinigd afvalwater. Typische toepassingsgebieden zijn
- Voedings- en drankenindustrie: Verwerking van afvalwater van de productie van vruchtensappen, zuivelproducten en eetbare oliën.
- Productie van suiker en alcohol: Efficiënte behandeling van afvalwater van fermentatieprocessen, zoals installaties op basis van melasse.
Voordelen:
- Lage bedrijfskosten dankzij hoge biogasproductie.
- Onderhoudsvriendelijk en robuust tegen belastingsschommelingen.
Uitdagingen:
- De initiële vorming van korrelslib vereist tijd en optimale omstandigheden.
- De slibdeken kan dichtslibben als er veel vaste deeltjes in zitten.
Afbeelding: Schematische voorstelling van onze ALMA BIO UASB-reactor
2. reactoren met een geëxpandeerd korrelslibbed (EGSB)
Werkingsprincipe:
Een EGSB-reactor is een verdere ontwikkeling van de UASB-reactor. Hier wordt een hogere opwaartse stroomsnelheid gegenereerd om een betere menging en contacttijd tussen de micro-organismen en de organische verbindingen te garanderen. De reactor is vaak slanker en hoger, waardoor het volume efficiënt wordt gebruikt. Door de opwaartse stroomsnelheid blijven de korrels in een gesuspendeerde fase, wat de reactiekinetiek verbetert.
Belangrijkste functies:
- Verbeterde mobiliteit van de pellets: De hoge opwaartse stroomsnelheid voorkomt dat het slib van de pellets bezinkt en zorgt voor een beter contactoppervlak.
- Verhoogde belastbaarheid: De intensievere menging maakt hogere organische voedingsconcentraties mogelijk.
Toepassingen:
EGSB-reactoren worden gebruikt voor afvalwater met een moeilijke samenstelling of een hoge organische belasting:
- Chemische industrie: Afbraak van complexe organische verbindingen uit de productie van kunststoffen, oppervlakteactieve stoffen en oplosmiddelen.
- Farmaceutische industrie: Behandeling van procesafvalwater, dat vaak sterk geconcentreerde en slecht afbreekbare organische verbindingen bevat.
Voordelen:
- Hoge reactiesnelheid en efficiëntie dankzij intensiever mengen.
- Compact ontwerp en weinig ruimte nodig.
Uitdagingen:
- Vereist een nauwkeurige regeling van de hydrauliek om de korrels drijvend te houden.
- Hogere investeringskosten in vergelijking met UASB-reactoren.
Afbeelding: Schematische voorstelling van onze ALMA BHU BIO EGSB-reactor
3. 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
Uitdagingen bij het gebruik van korrelslib
Startfase en korrelvorming:
- De initiële vorming van korrelslib kan enkele weken tot maanden duren.
- Oplossing: Inoculatie met actief korrelslib uit bestaande reactoren.
Zwevende of uiteenvallende korrels:
- Hoge gehaltes aan vet of deeltjes kunnen de korrels destabiliseren.
- Oplossing: voorbehandeling door vetafscheider of bezinking.
Giftige vermeldingen:
- Zware metalen of giftige organische verbindingen kunnen de microbiële consortia beschadigen.
- Oplossing: bewaking van de voederkwaliteit en pH-stabilisatie.
Vergelijking tussen korrelslib en conventioneel slib
Conclusie
Gepelletiseerd slib is een belangrijk element in moderne anaerobe reactoren. De compacte structuur, hoge biomassadichtheid en efficiëntie in methaanproductie maken het een optimale oplossing voor de behandeling van afvalwater met een hoge organische belasting. Ondanks uitdagingen zoals korrelvorming of toxische input, biedt gepelletiseerd slib aanzienlijke voordelen op het gebied van processtabiliteit, afbraakprestaties en duurzaamheid. Met geavanceerde procesbesturing en een gericht ontwerp van anaerobe systemen kan gepelletiseerd slib effectief worden gebruikt om zowel ecologische als economische doelen te bereiken bij de behandeling van afvalwater.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
