Het actiefslibproces is een biologisch proces voor afvalwaterbehandeling dat op grote schaal wordt gebruikt in gemeentelijke en industriële afvalwaterbehandeling. Het is gebaseerd op de activiteit van aerobe micro-organismen die in de vorm van actief slib in het afvalwater worden gesuspendeerd. Deze micro-organismen gebruiken de organische stoffen in het afvalwater als voedselbron en breken ze af in een aërobe omgeving. Het proces leidt tot een aanzienlijke vermindering van organische onzuiverheden en wordt vaak ook gebruikt om stikstof en fosfor te verwijderen.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond van het activeringsproces
Het actiefslibproces maakt gebruik van het natuurlijke potentieel van micro-organismen voor de biologische oxidatie van organische verbindingen. Het proces vindt plaats in beluchtingstanks waarin zuurstof wordt toegevoerd door beluchtingssystemen om de biologische activiteit te bevorderen. Het afbraakproces kan worden onderverdeeld in verschillende fasen:
Afbraak van organische stoffen: De micro-organismen breken de organische stoffen in het afvalwater af door ze om te zetten in koolstofdioxide (CO₂), water en nieuwe biomassa (celgroei). Dit gebeurt onder aerobe omstandigheden, d.w.z. in aanwezigheid van zuurstof. Deze biologische oxidatie is de centrale stap in het actiefslibproces en zorgt voor de vermindering van het biologisch zuurstofverbruik (BZV) en het chemisch zuurstofverbruik (CZV).
Nitrificatie en denitrificatie: Het actiefslibproces kan worden uitgebreid om ook stikstofverbindingen te verwijderen. Dit gebeurt in twee stappen:
- Nitrificatie: In de eerste fase zetten gespecialiseerde micro-organismen, nitrificeerders genoemd, ammonium (NH₄⁺) om in nitriet (NO₂-) en vervolgens in nitraat (NO₃-). Dit proces vereist voldoende toevoer van zuurstof en vindt plaats in het aerobe bereik.
- Denitrificatie: In een tweede stap, die plaatsvindt onder anoxische omstandigheden (zonder zuurstof), wordt het nitraat door de micro-organismen omgezet in stikstofgas (N₂), dat ontsnapt in de atmosfeer. Dit proces wordt uitgevoerd door denitrificeerders en draagt bij tot de vermindering van het totale stikstofgehalte in het afvalwater.
Fosfaatverwijdering: Sommige processen met actief slib zijn ontworpen om ook fosfaten uit het afvalwater te verwijderen. Dit gebeurt ofwel door de absorptie van fosfaten door polyfosfaathoudende bacteriën of door chemische precipitatie in combinatie met biologische behandeling.
Slibrecirculatie: Een deel van het actief slib dat gevormd wordt in het actiefslibproces wordt na afscheiding in de secundaire bezinker teruggevoerd naar de beluchtingstank om een stabiele populatie micro-organismen te behouden. Het deel dat niet wordt teruggevoerd, wordt overtollig slib genoemd en moet verder worden behandeld en afgevoerd.
Varianten van het activeringsproces
Er zijn verschillende varianten van het actiefslibproces, die worden gebruikt afhankelijk van het type afvalwater, de specifieke vereisten en de bestaande fabrieksomstandigheden:
Conventioneel actiefslibproces: Het klassieke proces waarbij het afvalwater continu door de beluchtingstank stroomt. Na een voldoende retentietijd wordt het water naar de secundaire klaringsinstallatie geleid, waar het actieve slib van het gezuiverde water wordt gescheiden.
Foto: Klassieke beluchtingstank (proces: ALMA BHU BIO)
Sequencing Batch Reactor (SBR): In het SBR-proces wordt het afvalwater in batches behandeld. Het volledige proces (beluchting, afbraak, bezinking en lozing van het behandelde water) wordt uitgevoerd in één enkele reactor. Deze technologie is vooral voordelig voor installaties met fluctuerende afvalwatervolumes of voor kleinere afvalwaterzuiveringsinstallaties.
- Cascade beluchting: In dit proces wordt het afvalwater achtereenvolgens door verschillende beluchtingsfasen geleid, wat een efficiënter zuurstofgebruik mogelijk maakt en de afbraaksnelheid verbetert. Dit proces is bijzonder geschikt voor de behandeling van zwaar verontreinigd afvalwater.
- Denitrificatiebeluchting: Bij deze variant wordt de stikstofverwijdering specifiek geoptimaliseerd door aerobe en anoxische zones te combineren in het actiefslibproces. Deze actiefslibprocessen worden voornamelijk gebruikt voor industrieel afvalwater dat een hoog aandeel stikstofhoudende verbindingen bevat.
Foto: Beluchtingstank met denitrificatie en nitrificatie voor afvalwater uit de voedingsindustrie (proces: ALMA BHU BIO)
Toepassing in de praktijk
Het actiefslibproces wordt gebruikt in een groot aantal toepassingen, zowel in gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties als in industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties. Typische toepassingsgebieden zijn
Gemeentelijke afvalwaterzuivering: Hier is het actiefslibproces het standaardproces voor het reduceren van organische stoffen en voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor. Het wordt wereldwijd in de meeste afvalwaterzuiveringsinstallaties gebruikt.
Behandeling van industrieel afvalwater: In sectoren zoals de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, de chemische industrie of de papierproductie wordt het actiefslibproces veel gebruikt vanwege de hoge organische belasting van het afvalwater. Het kan worden aangepast aan de specifieke vereisten van elke industrie.
Waterrecycling: Bij waterrecyclingprocessen kan het actiefslibproces worden gebruikt als voorbehandeling voor membraanprocessen zoals omgekeerde osmose om het risico op biofouling te minimaliseren en de levensduur van de membranen te verlengen.
Voordelen van het actiefslibproces
Hoge zuiveringsprestaties: Het actiefslibproces bereikt een effectieve vermindering van organische verbindingen en is in staat om voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor te verwijderen, waardoor het ideaal is voor afvalwater met een hoge organische belasting.
Flexibiliteit: Het proces kan eenvoudig worden aangepast aan verschillende afvalwatervolumes en samenstellingen. Door de bedrijfsparameters te variëren, zoals slibleeftijd, beluchtingsintensiteit en retentietijd, kan het proces worden geoptimaliseerd om aan specifieke eisen te voldoen.
Duurzaamheid: Het actiefslibproces maakt gebruik van natuurlijke biologische processen om afvalwater te behandelen, waardoor het gebruik van chemicaliën tot een minimum wordt beperkt. Hierdoor is het een milieuvriendelijke oplossing.
Kostenefficiënt: Vergeleken met andere geavanceerde technologieën is het actiefslibproces relatief goedkoop in aanschaf en gebruik, vooral voor grote hoeveelheden afvalwater.
Uitdagingen van het activeringsproces
Hoge energiebehoefte: Voor de toevoer van zuurstof via beluchtingssystemen is een aanzienlijke hoeveelheid energie nodig. De energiebehoefte is een van de grootste operationele kostenfactoren van het beluchtingsproces, daarom zijn energie-efficiënte beluchtingssystemen van cruciaal belang.
Gevoeligheid voor giftige stoffen: Het actiefslibproces is gevoelig voor toxische stoffen in het afvalwater, die de micro-organismen kunnen beschadigen. Zorgvuldige controle en voorbehandeling van het afvalwater is daarom noodzakelijk.
Slibbeheer: Het overtollige slib dat in het proces wordt geproduceerd, moet regelmatig worden verwijderd en verder behandeld. Dit vereist extra infrastructuur en brengt bedrijfskosten met zich mee.
Fluctuaties in de samenstelling van het afvalwater: Sterk fluctuerende belastingen in het afvalwater kunnen de prestaties van het proces beïnvloeden, waardoor een nauwkeurige procesbesturing nodig is om de reinigingsprestaties te garanderen.
Afbeelding: Beluchtingssysteem in de actiefslibtank van het ALMA BHU BIO systeem
Conclusie
Het actief slibproces is een van de meest gebruikte technologieën voor biologische afvalwaterbehandeling. Het biedt hoge zuiveringsprestaties voor de reductie van organische verbindingen, stikstof en fosfor en kan worden gebruikt in veel industriële en gemeentelijke toepassingen. Ondanks enkele uitdagingen, zoals de hoge energiebehoefte en het noodzakelijke slibbeheer, blijft het actiefslibproces een efficiënte en flexibele oplossing voor duurzame afvalwaterbehandeling.
