Communaal afvalwater

Moderne sanitaire rioolsystemen verplaatsen afvalwater via een reeks buizen van woonhuizen, bedrijven en industriële locaties naar afvalwaterzuiveringsinstallaties voor verwerking en afvoer. Sommige oudere systemen, die bekend zijn als gecombineerde rioolsystemen, verplaatsen naast het afvalwater van woonhuizen en bedrijven ook regenwater.

Het afvalwater stroomt door het ondergrondse rioleringsnetwerk, meestal onder invloed van de zwaartekracht, maar soms ondersteund door pompen die zich op liftstations bevinden. Afhankelijk van de topografie van een gebied, kunnen deze stuwsystemen tot een paar kilometer lang zijn. Hoofdriolen zijn locaties waar twee lijnen samenkomen en in een grotere pijp stromen, deze kunnen grote kamers omvatten die toegankelijk zijn via mangaten.

1. Industrieel
2. Huishoudelijk
3. Regenwater

De voorbereidende behandeling is meestal het eerste proces binnen de zuiveringsinstallatie, en bestaat uit screening en de-gritting. Screening is het proces van het verwijderen van afval, vodden en ander vuil waarbij het water door een mechanisch scherm of roterende trommel stroomt. Grit wordt verwijderd door de snelheid van het afvalwater te verminderen, zodat zwaardere anorganische deeltjes zoals kiezels en zand naar de bodem kunnen zakken en door de zwaartekracht kunnen worden verwijderd. Het grit en de screeningrestanten worden gewassen en comprimeerd alvorens te worden verzameld in een container. Deze voorbereidende processen zijn zeer belangrijk voor de moderne waterterugwinningsfaciliteiten, aangezien grit en vuil onherstelbare schade kunnen toebrengen aan processen, waaronder voorbezinkbassins, beluchtingsdiffusers en membranen.

Tijdens de primaire behandeling kunnen organische vaste stoffen in de voorbezinkbassins naar de bodem zakken door de zwaartekracht, terwijl vetten, oliën en smeermiddelen aan het oppervlak kunnen komen drijven. De vaste stoffen worden primair slib genoemd en dikken vaak in tijdens een stroomafwaarts proces, voordat ze in een anaërobe vergister terechtkomen. De zwevende vetten, oliën en smeermiddelen worden van het oppervlak gehaald en worden meestal direct aan de anaërobe vergister toegevoegd. Een typisch voorbezinkbassin zal ongeveer 70 % van de vaste stoffen en 45 % van het biochemische zuurstofverbruik van het onderzochte afvalwater verwijderen. Moderne installaties die werken met verbeterde biologische nutriëntverwijderingsprocessen extraheren de koolstof vaak of laten deze fermenteren in het primaire slib, en doseren deze via een zijstroom in anaërobe of anoxische stroomafwaartse processen, als voedselbron voor de biosystemen.

1. Screening/verwijdering van grit
2. Voorbezinkbassin

De secundaire behandeling verwijdert de oplosbare organische stoffen, nutriënten zoals stikstof en fosfaat, en de meeste gesuspendeerde vaste stoffen die aan de primaire behandeling ontsnappen. Meestal worden biologische processen toegepast waarin microbes organische verbindingen en voedingsstoffen helpen kweken en reproduceren. De twee meest voorkomende biologische secundaire behandelingsprocessen zijn gefixeerde groei- en gesuspendeerde groeisystemen. Een gesuspendeerd groeiproces bevordert de groei van gesuspendeerde vlokken van individuele micro-organismen die reeds aanwezig zijn in het afvalwater en in de retourstroom voor actief slib. De vlokken bevatten organismen die de verontreinigende stoffen kunnen verwijderen via aërobe, anoxische en anaërobe omgevingen. Nadat de verontreinigende stoffen zijn verwijderd, gaan de vlokken naar een nabezinkingsproces, waar ze door middel van zwaartekracht van het water worden gescheiden. Een deel van het slib op de bodem van het nabezinkbassin gaat vervolgens terug stroomopwaarts om een mengsel te vormen met het primaire effluent (retourstroom voor actief slib) om een slib-watermengsel te creëren. De rest van het slib wordt verwijderd uit het proces (overtollig actief slib) om de ideale ecologie van micro-organismen te creëren. De gefixeerde groeisystemen maken gebruik van micro-organismen die zich aan media hechten en een biofilm creëren. Het bezonken rioolwater wordt gemengd met of verspreid over het medium met de biofilmcoating, waarna de micro-organismen de verontreinigende stoffen verwijderen. Net als bij het gesuspendeerde groeiproces, worden biofilmfragmenten en gesuspendeerde vlokken naar een nabezinkbassin gestuurd voor scheiding. Daar wordt het slib gerecycled en afgevoerd en wordt schoon water naar het volgende proces gevoerd.

Voor een efficiënt functionerende biologische behandeling hebben organismen nutriënten nodig in een evenwichtige verhouding, met inbegrip van koolstof, stikstof, en fosfaat (aangeduid als C:N:P), evenals spoorelementen met inbegrip van ijzer, koper, zink, nikkel, mangaan, kalium, zwavel en andere componenten die gewoonlijk aanwezig zijn in afvalwater. De algemeen aanvaarde C:N:P-verhouding is 100:5:1, hoewel sommige installaties gedijen buiten deze verhouding. Andere installaties krijgen echter te maken met de vorming van polysaccharideslijm of draadvormige bacteriën die de biologie blokkeren en bezinken in het nabezinkbassin.

Er kunnen meerdere biologische processen worden gebruikt voor de secundaire behandeling, waaronder propstroombeluchtingsbassins, beluchtingstanks voor volledige mengsels, Sequencing Batch Reactors, oxidatesloten, continufilters, biologische reactors met bewegend bed, geïntegreerd actief slib met vaste film en meer.

Biologische nutriëntverwijdering (BNR) verandert het milieu van de micro-organismen om stikstof en fosfaat uit het water te verwijderen. Een BNR-proces bestaat uit anaërobe (geen zuurstof of nitraat), anoxische (geen zuurstof, nitraat aanwezig) en aërobe (zuurstof aanwezig) stadia, waarin het water wordt verplaatst door een reeks kamers om verschillende biologische functies uit te voeren.

Er kunnen ook chemische behandelingsprocessen worden gebruikt, zoals chemische verwijdering van fosfaat. Door de aanvoer van een chemisch neerslagmiddel binnen het beluchtingsbassin en de bezinkbassins wordt fosfaat verwijderd door middel van flocculatie, waardoor verbindingen van onoplosbare stoffen ontstaan die naar beneden zakken en kunnen worden verwijderd als slib.

1. Beluchting
2. Nabezinkbassin

Bij tertiaire behandelingen worden technieken zoals filtratie, desinfectie, koolstofabsorptie en andere processen toegepast om de resterende organische belasting, gesuspendeerde of opgeloste vaste stoffen, pathogenen en zware metalen te verwijderen die door andere behandelingsprocessen heen komen. Tertiaire behandeling, ook wel effluentpolijsting genoemd, verhoogt de effluentkwaliteit tot het niveau dat geschikt is voor het beoogde gebruik, zoals lozing in meren, rivieren of oceanen, hergebruik voor irrigatie van niet-gewassen (parken, golfbanen, groenvoorzieningen enz.), aanvullen van grondwater of, in bepaalde gevallen, als influent voor drinkwaterinstallaties. Het effluent van de afvalwaterzuiveringsinstallatie moet worden gecontroleerd om te zorgen voor naleving van de effluenteisen, die variëren afhankelijk van jurisdictie en land.

1. Filtratie
2. Desinfectie

De methode voor de behandeling van het slib dat uit het proces is verwijderd, is afhankelijk van het volume vaste stoffen en andere locatiespecifieke omstandigheden. De aërobe ontsluiting wordt vaak gebruikt door installaties die dagelijks minder dan dertig miljoen liter influent behandelen. Overtollig actief slib en indien aanwezig, primair slib, worden toegevoegd aan een beluchte reactor waar micro-organismen zich voeden met de organische stoffen en micro-organismen die aanwezig zijn in het slib om het gehalte aan vluchtige stoffen en de totale massa van het slib te beperken. Anaërobe ontsluiting wordt gewoonlijk gebruikt bij installaties die dagelijks meer dan 30 miljoen liter influent produceren. Hierbij worden verzegelde reactoren gebruikt om een anaëroob milieu te creëren waar verschillende organismen zich kunnen voeden met de organische stoffen en micro-organismen die aanwezig zijn in het slib, via de processen van acidogenese en methanogenese. Het methaan dat gevormd wordt door anaërobe ontsluiting, kan worden gebruikt voor brandstofketels om de vergister te verwarmen, af te fakkelen, of te reinigen en te hergebruiken als een groene energiebron.

Verdikking omvat het concentreren van het slib door een percentage van het vloeibare deel te verwijderen. Dit gebeurt door toevoeging van polymeermiddelen en wordt vaak gebruikt voor anaërobe ontsluiting. Ontwatering met bandfilters, centrifuges of andere middelen zorgt ervoor dat het slib verder wordt geconcentreerd in een koek. De koek kan verder worden gedroogd, of gewoon worden weggegooid door middel van landbehandeling of op stortplaatsen.

1. Indikken en ontsluitenn
2. Slibontwatering en verwerking van biologische stoffen

Waterinformatiesystemen zijn een groeiend veld van expertise binnen de afvalwaterzuiveringsindustrie, en maken gebruik van digitale technologieën, geavanceerde sensoren, controllers en algoritmen om operators van installaties in staat te stellen efficiëntie te verhogen om de totale kosten voor de installatie te verlagen.

Claros, het waterinformatiesysteem van Hach, integreert alle installatiegegevensbronnen, zoals systeemgegevens, apparaatgegevens en handmatig verzamelde gegevens, en stimuleert het nemen van beslissingen die leiden tot hogere efficiëntie en meer kostenbesparingen.

Met deze systemen kunnen gegevens over debiet, watersamenstelling, opgeloste zuurstof, nutriëntniveaus en andere factoren gemakkelijker worden gevolgd en gecontroleerd. Dit zorgt voor meer responsieve behandelingsopties, automatiseringsmogelijkheden, gegevensvisualisatie en rapportgeneratie.

Met behulp van door data gedreven inzichten in de waterkwaliteit, het debiet en andere factoren, kunnen operators overdosering verminderen (zowel qua chemicaliën als qua bedrijfstijd van beluchtingsventilatoren), waarbij ze weten dat hun installatie blijft voldoen aan de lozingseisen.

Naarmate de regelgeving strenger wordt en kostenbesparingen noodzakelijk zijn, worden waterinformatiesystemen, zoals Claros, steeds belangrijker en steeds vaker geïmplementeerd. En met het groeiende assortiment van Hach aan voor Claros geschikte sensoren, controllers, apparaten, procesmanagementsystemen en labapparatuur kunnen operators een systeem configureren dat past bij de unieke vereisten van elke installatie.