De Zahn-Wellens test, genoemd naar de wetenschappers Hans Zahn en Carl Wellens, is een gevestigde methode om de biologische afbreekbaarheid van organische stoffen in afvalwaterzuivering te beoordelen. Deze test wordt met name gebruikt in de industriële water- en afvalwatertechnologie om de biologische afbreekbaarheid van chemicaliën, procesafvalwater of organische residuen te testen en hun invloed op biologische reactoren te beoordelen.
De resultaten van de Zahn-Wellens test leveren belangrijke informatie op voor de selectie en optimalisatie van zuiveringsprocessen, vooral bij biologische zuiveringsprocessen zoals het actiefslibproces of sequencing batch reactors (SBR). De test is gestandaardiseerd in overeenstemming met de OESO 302 B-norm.
Inhoudsopgave
Doel van de tandgolvingstest
De Zahn-Wellens test wordt voornamelijk gebruikt om de biologische afbreekbaarheid van persistente of persistente organische verbindingen te beoordelen.
- Primaire afbraak: Testen of de stoffen structureel worden gewijzigd of afgebroken door micro-organismen.
- Mineralisatie: Bepaling of de stoffen volledig zijn afgebroken tot kooldioxide (CO₂) en water (H₂O).
- Remmend vermogen: Beoordeling of de geteste stoffen een remmend effect hebben op de biologische activiteit, bijvoorbeeld door toxiciteit.
De test levert kwantitatieve gegevens over het biochemisch zuurstofverbruik (BZV) en de resterende organische belasting, waardoor conclusies kunnen worden getrokken over de geschiktheid van biologische behandelingsprocessen.
Testprincipe
In de Zahn-Wellens test wordt een actief-slibcultuur toegevoegd aan een afvalwatermonster of een organische stof in een laboratoriumreactor onder gedefinieerde omstandigheden. Over een periode van maximaal 28 dagen wordt de afbraaksnelheid van het organische materiaal bepaald door het chemisch zuurstofverbruik (CZV) of de opgeloste organische koolstof (DOC) te meten.
Procedure van de test
Bereiding van het reactormengsel:
- Afvalwater of een stofmonster wordt gecombineerd met een voedingsoplossing (bevat stikstof en fosfor) en een actieve actief-slibcultuur in een reactor.
- Initiële DOC- of COD-concentraties worden gemeten.
Aërobe omstandigheden:
- De reactor wordt continu belucht om een aërobe stofwisseling van de micro-organismen te garanderen.
Bemonstering:
- Op regelmatige tijdstippen worden monsters genomen, gefilterd en geanalyseerd op DOC of COD.
Gegevensanalyse:
- De afname van DOC- of COD-waarden wordt in de loop van de tijd gedocumenteerd. Een afname van 70% of meer wordt beschouwd als een indicatie van gemakkelijke biologische afbreekbaarheid.
Foto: Onze anaerobe biogasreactor ALMA BHU GMR: De dimensionering en het ontwerp van de reactor zijn gebaseerd op de toevoerbelasting om een optimale biogasproductie en processtabiliteit te garanderen.
Technische parameters en voorwaarden
- Substraatconcentratie: DOC-concentratie meestal tussen 10-40 mg/L.
- Reactortemperatuur: constant gehouden op 20-25 °C voor optimale omstandigheden voor biologische activiteit.
- Slibconcentratie: Actieve slibconcentratie in het bereik van 1-4 g droge stof/L.
- Beluchting: De zuurstofverzadiging in de reactor wordt op peil gehouden door continue beluchting.
Evaluatie van de testresultaten
De testresultaten worden weergegeven als een procentuele afname in DOC of COD en als volgt gecategoriseerd:
- Gemakkelijk biologisch afbreekbaar: > 70 % reductie binnen 28 dagen.
- Gedeeltelijk afbreekbaar: 20-70 % afname.
- Schwer abbaubar/persistent: < 20 % Abnahme.
Daarnaast wordt gecontroleerd of er remmende effecten op de actiefslibcultuur optreden, bijvoorbeeld door een stagnerende afname van de afbraakparameters.
Toepassingen in industriële water- en afvalwatertechnologie
1. evaluatie van nieuwe chemische stoffen
Voordat nieuwe proceschemicaliën of reinigingsmiddelen in de fabriek worden geïntroduceerd, wordt hun biologische afbreekbaarheid beoordeeld met de Zahn-Wellens test.
- Industriële sectoren: Chemische industrie, voedingsindustrie, farmaceutische industrie.
- Doelstelling: Ervoor zorgen dat nieuwe stoffen geen negatief effect hebben op biologische afvalwaterzuiveringsinstallaties.
2. inspectie van industrieel afvalwater
Industrieel afvalwater bevat vaak organische stoffen die moeilijk af te breken zijn en de werking van biologische reactoren kunnen verstoren. De Zahn-Wellens test helpt hierbij:
- Identificatie van toxische of remmende stoffen die de activiteit van micro-organismen remmen.
- Planning van voorbehandelingen, zoals chemische oxidatie of adsorptie, om persistente verbindingen te verwijderen.
Afbeelding: Ons ALMA BioFil Compact biofiltratiesysteem voor de behandeling van afvalwater met organische reststoffen
3. optimalisatie van biologische behandelingsprocessen
De testresultaten geven informatie over of een stof:
- Kan direct biologisch afgebroken worden.
- Extra processtappen zoals biofiltratie of anaerobe behandeling is vereist.
Grenzen en uitdagingen
Reproduceerbaarheid:
- De resultaten kunnen variëren door de specifieke samenstelling van het actieve slib of door variaties in de testomstandigheden.
Slecht afbreekbare verbindingen:
- Sommige organische stoffen zijn niet biologisch afbreekbaar en vereisen alternatieve processen zoals UV-oxidatie of precipitatie en uitvlokking.
Invloed van giftige stoffen:
- Zeer giftige stoffen kunnen het afbraakproces remmen, waardoor de resultaten vervalst worden.
Praktische relevantie en voordelen
- Regelgevende vereisten: De Zahn-Wellens test voldoet aan internationale normen (bijv. OECD 302 B) en wordt vaak vereist in toelatingsprocedures.
- Kostenefficiëntie: De evaluatie van de afbreekbaarheid kan helpen om dure problemen in biologische afvalwaterzuiveringsinstallaties in een vroeg stadium te voorkomen.
- Procesbetrouwbaarheid: De test levert waardevolle gegevens voor operationeel beheer en maakt gerichte optimalisatie van behandelingsprocessen mogelijk.
Conclusie
De Zahn-Wellens test is een onmisbaar hulpmiddel bij de behandeling van industrieel water en afvalwater. Het maakt een gefundeerde beoordeling van de biologische afbreekbaarheid van organische stoffen mogelijk en levert essentiële gegevens voor de selectie, planning en optimalisatie van zuiveringsprocessen.
In combinatie met andere analyses, zoals chemische karakterisering of toxiciteitstesten, helpt de Zahn-Wellens test om de processtabiliteit in biologische installaties te garanderen en milieuvriendelijke oplossingen te ontwikkelen voor de behandeling van afvalwater.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
