ALMA BHU CSTR
Een anaërobe afvalwaterzuiveringsinstallatie laten ontwerpen:
Maksim Neubauer
Hoofd Internationale Projectontwikkeling
Volledig doorroerde anaërobe reactor voor veeleisend industrieel afvalwater
De ALMA BHU CSTR is ontworpen voor toepassingen waarbij een intensieve en gelijkmatige doormenging van het anaërobe reactorvolume vereist is. In tegenstelling tot op granulaatslib gebaseerde reactoren voor hoge belasting is de CSTR niet afhankelijk van de vorming van een compact granulaatslibbed.
Hierdoor kunnen ook media met een hoge organische belasting, met een verhoogd gehalte aan vaste stoffen of een wisselende samenstelling, worden behandeld. De volledige vermenging vermindert concentratiegradiënten en zorgt ervoor dat het substraat, de biomassa, de nutriënten en de temperatuur zo homogeen mogelijk in de reactor worden verdeeld.
Voordelen van de ALMA BHU CSTR
Hoge tolerantie voor vaste stoffen
Geschikt voor industrieel afvalwater en processtromen met verhoogde gehaltes aan zwevende of organische vaste stoffen en een heterogene samenstelling.
Homogene procesomstandigheden
Door de intensieve doormenging worden het substraat, de biomassa, de temperatuur en de voedingsstoffen gelijkmatig verdeeld over het gehele reactorvolume.
Robuust bij wisselende belastingen
Variërende organische ladingen en wisselende samenstellingen kunnen worden gecompenseerd door het grote, goed doorgemengde reactorvolume.
Flexibele mengtechniek
Afhankelijk van de toepassing worden zijdelingse roerwerken, externe recirculatie, circulatiepompen en injectiemengsproeiers afzonderlijk of in combinatie ingezet.
Biogas uit organisch afval
Biologisch afbreekbare organische stoffen worden anaeroob omgezet in methaanhoudend biogas en zo energetisch benut.
De aërobe behandeling ontlasten
De anaërobe COD-reductie vermindert de organische belasting van de daaropvolgende aërobe fasen en kan hun zuurstof- en energiebehoefte verlagen.
Hoe werkt de ALMA BHU CSTR?
In de ALMA BHU CSTR wordt het industriële afvalwater continu gemengd met de actieve anaërobe biomassa. De volledige vermenging zorgt voor zo gelijkmatig mogelijke biologische en hydraulische omstandigheden in de gehele reactor.
Afvalwater voorbereiden
Het industriële afvalwater wordt indien nodig gehomogeniseerd, op temperatuur gebracht, geneutraliseerd of vooraf aangezuurd en afgestemd op geschikte biologische procesomstandigheden.
Afvalwater in de CSTR lozen
Het voorbehandelde afvalwater stroomt continu naar de anaërobe reactor en wordt daar onmiddellijk vermengd met de aanwezige actieve biomassa.
De reactor volledig door mengen
Zijdelingse roerwerken en/of externe recirculatie met circulatiepompen en injectiemengsproeiers zorgen voor een gelijkmatige vermenging van het reactorvolume.
Organisch afval afbreken
Anaërobe micro-organismen breken biologisch beschikbare organische verbindingen af in een zuurstofvrije omgeving en verminderen zo de BZV-belasting.
Biogas produceren en gebruiken
Bij anaërobe afbraak ontstaat methaanhoudend biogas, dat kan worden opgevangen en bijvoorbeeld kan worden gebruikt voor de opwekking van warmte, stoom- of elektriciteit.
Verder verwerken
Afhankelijk van de vereiste zuiveringskwaliteit kunnen aërobe biologische zuivering, afscheiding van vaste stoffen, flotatie, filtratie of membraanprocessen in de verwerkingsketen worden ingeschakeld.
Referenties: anaërobe installaties
Südzucker, Ochsenfurt, Duitsland
Anaërobe behandeling van waswater van suikerbieten met een organische belasting van ongeveer 45.000 kg COD/dag.
Bio-ethanolproductie, Duitsland
Anaërobe afvalwaterzuivering van circa 10.000 kg BZV/dag met een EGSB-reactor met een reactievolume van ongeveer 700 m³.
Suikerfabriek,
Polen
Anaërobe behandeling van afvalwater uit de suikerindustrie met een ALMA BHU GMR bij 125 m³/u.
Suikerindustrie, Duitsland
Anaërobe behandeling van industrieel afvalwater met een ALMA BHU GMR bij 220 m³/u.
Suikerindustrie, Zuid-Duitsland
Anaërobe afvalwaterzuivering met een ALMA BHU GMR-reactor voor 45 ton CSB per dag.
Zuiveringsinstallatie Focsani, Roemenië
Kant-en-klare gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallatie voor 40.000 m³/d met anaërobe slibvergisting.
Mengsystemen van de ALMA BHU CSTR
Het belangrijkste kenmerk van een CSTR is de volledige vermenging van de inhoud van de reactor. ALMAWATECH ontwerpt het mengconcept op projectspecifieke basis, rekening houdend met de grootte van de reactor, de eigenschappen van het afvalwater, het gehalte aan vaste stoffen en de hydraulische eisen.
Zijdelingse roerwerken
Mechanische roerwerken zorgen voor gerichte stromingen in de reactor en zorgen voor een continue vermenging van substraat, biomassa en vaste stoffen.
Externe recirculatie
Een deel van de inhoud van de reactor wordt via externe circulatiepompen afgetapt en gecontroleerd teruggevoerd, om een intensieve hydraulische circulatie te bewerkstelligen.
Injectiemengsproeiers
Strategisch geplaatste mengsproeiers voeren de gerecirculeerde vloeistofstroom met een hoge stromingsenergie gericht in het reactorvolume in.
Gecombineerde mengsystemen
Mechanische en hydraulische menging kunnen worden gecombineerd om ook bij veeleisende media een zo gelijkmatig mogelijke reactorhydraulica te bereiken.
Wanneer is een CSTR-reactor bijzonder geschikt?
De ALMA BHU CSTR is met name geschikt wanneer industrieel afvalwater een verhoogd gehalte aan vaste stoffen bevat of wanneer de samenstelling en de organische belasting sterk fluctueren. De intensieve, volledige doormenging zorgt voor robuuste en zo mogelijk homogene reactieomstandigheden.
CSTR, GMR, EGSB of UASB – wanneer is de CSTR de juiste keuze?
Welk type anaërobe reactor technisch gezien geschikt is, hangt met name af van het gehalte aan vaste stoffen, de biologische afbreekbaarheid, de waterchemie, de hydraulische omstandigheden en de vereiste doormenging.
Een CSTR-reactor is bijzonder geschikt voor organisch verontreinigd industrieel afvalwater met een verhoogd gehalte aan vaste stoffen, een heterogene samenstelling of sterk schommelende belasting. Voor overwegend opgelost en goed biologisch afbreekbaar industrieel afvalwater kunnen daarentegen UASB- of EGSB-reactoren voordeliger zijn.
| Afvalwaterkwaliteit | Een veelgebruikt type reactor |
|---|---|
| Verhoogd gehalte aan vaste stoffen | CSTR |
| Sterk wisselende samenstelling | CSTR of GMR |
| Intensieve mechanische of hydraulische doormenging vereist | CSTR |
| Calciumrijk industrieel afvalwater | GMR |
| Hoge concentratie aan opgeloste, goed afbreekbare BZV-belasting | EGSB |
| Afgevoerd, continu geproduceerd industrieel afvalwater | UASB |
| Zeer kleine opstellingsruimte bij een hoge hoeveelheid opgeloste organische stoffen | EGSB |
Technische uitvoering van de ALMA BHU CSTR
De reactor, de mengtechniek, de meet- en regeltechniek en de biogasafvoer worden, afhankelijk van de samenstelling van het afvalwater, de grootte van de reactor en de operationele eisen, per project op elkaar afgestemd.
Reactorconcept
Continu geroerde tankreactorVolledig doorroerde anaërobe reactor voor industrieel afvalwater en processtromen met een organische belasting.
Gemengde techniek
Mechanisch en/of hydraulischZijroerwerken, recirculatie, circulatiepompen en injectiemengsproeiers, afhankelijk van de toepassing.
Procesmeting
pH, temperatuur en procesparametersContinue bewaking van de relevante biologische en procestechnische bedrijfsomstandigheden.
Biogas-technologie
Gasmeting en gasgebruikProjectspecifiek ontwerp op basis van de geproduceerde hoeveelheid biogas en het beoogde gebruiksconcept.
Automatisering
Geautomatiseerde procesbesturingRegeling van de toevoer, circulatie, temperatuur en andere functies die relevant zijn voor de biologische werking.
Interfaces
Koppeling met bestaande besturingssystemenIntegratie van de CSTR-installatie in overkoepelende procesbesturings- en bedrijfsbeheersystemen.
Systeemintegratie
Nieuwe en bestaande installatiesToepassing als anaërobe hoofdstap of als voorbehandeling voorafgaand aan een bestaand aëroob biologisch zuiveringssysteem.
ALMA SmartCare
Digitale installatiebewakingProcesgegevens, trendgrafieken, alarmgeschiedenis en operationele analyses voor de bedrijfsvoering van de installatie.
FAQ - Volledig doorroerde biogasreactor ALMA BHU CSTR
Wat betekent CSTR bij een anaërobe reactor?
CSTR staat voor Continuous Stirred Tank Reactor. Hiermee wordt een continu gevoede, volledig doorroerde reactor bedoeld. Bij de anaërobe afvalwaterzuivering zorgt de doorroering ervoor dat biomassa, substraat, temperatuur en voedingsstoffen zo gelijkmatig mogelijk in de reactor worden verdeeld.
Welke voordelen biedt een CSTR bij een wisselende samenstelling van het afvalwater?
Een CSTR kan schommelingen in belasting en concentratie egaliseren dankzij het volledig doorgemengde reactorvolume. Hierdoor worden lokale overbelastingen verminderd en wordt de anaërobe biomassa gelijkmatiger van substraat voorzien. Dit is met name van belang bij wisselende productieomstandigheden of heterogeen industrieel afvalwater.
Hoe wordt een ALMA BHU CSTR afgestemd op de betreffende toepassing?
Het ontwerp wordt per project bepaald op basis van het debiet, de organische belasting, de anaërobe afbreekbaarheid, het gehalte aan vaste stoffen, de temperatuur, de waterchemie en schommelingen in de belasting. Daarnaast worden het reactorvolume, de hydraulische verblijftijd en het geschikte mengsysteem op elkaar afgestemd.
Kan een CSTR ook afvalwater met vaste stoffen zuiveren?
Ja. Een belangrijk voordeel van een volledig doorroerde CSTR is dat deze geschikt is voor media met een verhoogd gehalte aan zwevende of organische vaste stoffen. Daarbij zijn de aard, concentratie, afbreekbaarheid en mengbaarheid van de vaste stoffen, evenals de vereiste hydraulische verblijftijd, van doorslaggevend belang.
Welke voorbehandeling kan nodig zijn vóór een CSTR?
Dat hangt af van de samenstelling van het industrieel afvalwater. Afhankelijk van de toepassing kunnen zeven, afscheiding van vaste stoffen, vetafscheiding, neutralisatie, temperatuurregeling, egalisatiebekkens of voorverzuring zinvol zijn. Het doel is om stabiele omstandigheden voor het anaërobe proces te creëren.
Welke nabehandeling kan na een CSTR volgen?
Een anaërobe CSTR maakt vaak deel uit van een meerfasige afvalwaterzuivering. Afhankelijk van de vereiste kwaliteit van het effluent kunnen daarna aërobe biologische zuivering, flotatie, filtratie of membraanprocessen worden toegepast. De anaërobe fase zorgt daarbij vooral voor de afbraak van hoge organische belasting.
Hoe wordt het in de CSTR geproduceerde biogas gebruikt?
Het methaanhoudende biogas dat bij de anaërobe omzetting ontstaat, kan worden opgevangen en, afhankelijk van het project, voor energieopwekking worden gebruikt. Typische toepassingen zijn warmtekrachtkoppelingsinstallaties, stoomketels of de opwekking van proceswarmte. De daadwerkelijk bruikbare hoeveelheid biogas hangt vooral af van de anaëroob afbreekbare COD-belasting.
Hoe lang duurt de biologische inbedrijfstelling van een CSTR-reactor?
De duur van de opstartfase is projectspecifiek. Deze is onder andere afhankelijk van de inzaaibiomassa, de samenstelling van het afvalwater, de temperatuur, de organische belasting en de processtabiliteit. De belasting wordt tijdens de inbedrijfstelling stapsgewijs verhoogd totdat de beoogde bedrijfstoestand is bereikt.
Kan een CSTR worden geïntegreerd in een bestaande industriële zuiveringsinstallatie?
Ja. Een CSTR kan zowel in nieuwe installaties als in bestaande zuiveringssystemen worden geïntegreerd. Vaak wordt het gebruikt als anaërobe voorbehandeling om de organische belasting vóór een bestaande aërobe biologische zuivering te verminderen en zo de belasting daarvan te verlagen.
Welke gegevens heeft ALMAWATECH nodig voor een eerste CSTR-beoordeling?
Voor een eerste technische beoordeling zijn vooral de afvalwaterhoeveelheid, het chemisch zuurstofverbruik (CSB), het biologisch zuurstofverbruik (BSB), het gehalte aan vaste stoffen, de temperatuur, de pH-waarde en informatie over de samenstelling van het afvalwater nuttig. Daarnaast moeten schommelingen in de belasting, mogelijke remmende stoffen en beschikbare afvalwateranalyses worden vermeld. Op basis daarvan kan worden beoordeeld of een CSTR in principe geschikt is en welke verdere onderzoeken nodig zijn.
Onze reactoren voor de anaërobe afvalwaterzuivering
ALMA BHU BIO EGSB
Tweetraps anaerobe reactor ALMA BHU BIO EGSB, die gevoed kan worden met een hoge COD-belasting dankzij de tweetraps biogasextractie.
ALMA BHU GMR
ALMA BIO UASB
Eentraps anaerobe reactor ALMA UASB voor de productie van biogas uit afvalwater van de voedingsindustrie met reactorgroottes tot 3.000 m³ en biomassa recirculatie.
Afvalwatergegevens laten controleren
Maksim Neubauer
Hoofd Internationale Projectontwikkeling