2011 04 21_Afval_Optimaal beheer van slibverwerking.pdf - suspro.be
2011 04 21_Afval_Optimaal beheer van slibverwerking.pdf - suspro.be
2011 04 21_Afval_Optimaal beheer van slibverwerking.pdf - suspro.be
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Optimaal</strong> <strong><strong>be</strong>heer</strong> <strong>van</strong> slib<br />
<strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
1 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Bronnen <strong>van</strong> slib<br />
Voor<strong>be</strong>handeling<br />
Spontane <strong>be</strong>zinking – flotatie<br />
Fysico chemische voorzuivering<br />
Biologische zuivering<br />
Bioslib<br />
Tertiaire zuivering<br />
Fysico chemisch slib<br />
2 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Fysico chemie<br />
3 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Voor<strong>be</strong>handeling<br />
Bezinking<br />
Afscheiden <strong>van</strong> stoffen die spontaan <strong>be</strong>zinken<br />
In buffers met sporadische reiniging<br />
• Gevaar <strong>van</strong> rotting<br />
In voor<strong>be</strong>zinkers<br />
Vaak een mengsel <strong>van</strong> latex, spinolie - spinfinish, additieven, zetmeel, sterkmiddel,<br />
<strong>be</strong>geleidingsstoffen <strong>van</strong> grondstoffen (was, pectines,...), drukpasta,...<br />
Fysico chemie<br />
Afscheiden <strong>van</strong> stoffen in emulsie<br />
4 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Definities<br />
Colloïdale deeltjes:<br />
Suspensie <strong>van</strong> gedispergeerde deeltjes gestabiliseerd door elektrische ladingen<br />
(negatief).<br />
Vb: Verf, inkt<br />
Coagulatie:<br />
Het destabiliseren <strong>van</strong> colloïdale deeltjes door hun lading te neutraliseren met<br />
een toegevoegde chemische stof, een zogenoemde coagulant<br />
Coagulanten:<br />
Chemische stoffen die de lading zullen neutraliseren zodat de colloïdale deeltjes<br />
elkaar kunnen naderen.<br />
=> Vorming <strong>van</strong> pinvlokken<br />
5 SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
6<br />
Coagulatie - Praktijk<br />
Door het neutraliseren <strong>van</strong> de ladingen kunnen de deeltjes samenklitten<br />
particles<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
7<br />
Verschillende coagulanten<br />
Anorganische coagulanten (driewaardige metaalzouten)<br />
Organische coagulanten<br />
Mengsel <strong>van</strong> coagulanten (anorganisch & organisch)<br />
Natuurlijke derivaten<br />
Klei<br />
Zetmeel<br />
Tannines<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
8<br />
Anorganische coagulanten<br />
Veel voorkomenende anorganische coagulanten :<br />
PAC of Poly Aluminium Chloride<br />
Fe 2(SO 4) 3<br />
FeCl 3<br />
Werkingsmechanisme:<br />
Ladingsneutralisatie door het trivalente kation<br />
Reeks <strong>van</strong> verschillende reacties die optreden<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
9<br />
Anorganische coagulanten<br />
Voordelen:<br />
Lage kilo prijzen<br />
Makkelijk <strong>be</strong>schikbaar<br />
Kunnen een positief effect heb<strong>be</strong>n op P verwijdering of een P tekort veroorzaken<br />
Geven volume/structuur aan kleine pinvlokken<br />
Nadelen:<br />
Werking is pH afhankelijk<br />
Zullen de pH <strong>van</strong> het systeem verlagen<br />
Zijn corrosief:<br />
Veiligheid<br />
Opslag<br />
Lekken<br />
Genereren zeer veel slib<br />
Negatief effect op de totale kost/verwerking<br />
Voegen Cl- en SO 4 2- toe<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
10<br />
Organische coagulanten<br />
Korte 100 % kationische polymeren (positief geladen)<br />
DADMAC: diallyl-dimethyl ammonium chloride<br />
Epi: epichlorohydrin<br />
DMA: dimethylamine<br />
DMAEA: dimethyl-aminoethyl-acrylate<br />
Poly Acrylamides<br />
Poly Amines<br />
Zijn <strong>be</strong>schikbaar in verschillende moleculaire gewichten en structuren.<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
11<br />
Organische coagulanten<br />
Voordelen:<br />
Minder pH afhankelijk (breder werkingsgebied)<br />
Zullen de pH niet <strong>be</strong>ïnvloeden<br />
Genereren een minimale hoeveelheid extra slib<br />
Dosering is doorgaans veel lager in vergelijking met anorganische coagulanten<br />
Kost efficiënt (±)<br />
Geen toevoeging <strong>van</strong> Cl- of sulfaten<br />
Nadelen:<br />
Hoge kostprijs per kg<br />
Overdosering leidt tot omkering <strong>van</strong> de lading (vorming colloïdale deeltjes)<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
12<br />
Natuurlijke coagulanten<br />
Veel voorkomende types:<br />
Tannines (afvalproduct)<br />
Eigenschappen:<br />
Hoog moleculair gewicht<br />
Zeer goede vlokvorming<br />
Efficiënt bij lage pH<br />
Stevige vlok zonder verhoogde slibproductie<br />
Milieu vriendelijk<br />
Wordt veel gebruikt in combinatie met<br />
FeCl 3 om slibproductie te minimaliseren<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
HO<br />
HO<br />
O<br />
O<br />
HO<br />
Active<br />
centers<br />
OH<br />
OH<br />
HO<br />
OH<br />
HO<br />
O<br />
O<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
HO<br />
HO<br />
HO<br />
OH<br />
HO<br />
O<br />
HO<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
O<br />
HO<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
HO<br />
O<br />
O<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH<br />
OH
Definities<br />
• Flocculatie<br />
Flocculatie is het vormen, of opbouwen <strong>van</strong> kleine deeltjes middels<br />
het mechanisme <strong>van</strong> brugvorming<br />
• Flocculant<br />
Lange keten polymeer welke er zorg voor draagt dat kleine deeltjes, grotere<br />
deeltjes, genaamd vlokken, vormt<br />
De gevormde grotere vlokken zullen daardoor sneller <strong>be</strong>zinken zodat<br />
uitspoelen <strong>van</strong> deeltjes <strong>be</strong>perkt wordt<br />
(Mechanisme: Brugvorming)<br />
13 SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Flocculatie - mechanisme<br />
Polymeren worden gebruikt<br />
Heb<strong>be</strong>n een zeer hoog moleculair gewicht (> 1<br />
miljoen)<br />
STAP 1 : Vorming <strong>van</strong> de vlok<br />
Onomkeerbare adsorptie <strong>van</strong> de deeltjes over de<br />
lengte <strong>van</strong> de polymeer molecuul.<br />
STAP 2 : Ontwikkeling <strong>van</strong> de vlok<br />
Brugvorming; botsing met ander deeltje<br />
Verdere groei door meerdere botsingen<br />
STAP 3 : Samenstelling<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Vlokken gaan kapot : zacht<br />
Vlokken zijn sterk : hard<br />
14
15<br />
Flocculant Typen<br />
Poeder polymeren<br />
Latex polymeren of emulsie polymeren<br />
Aanwezigheid minerale olie in ontwaterd slib<br />
Dispersie polymeren of watergedragen polymeren<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Slibproductie bij fysico chemie<br />
Slib <strong>be</strong>staat uit<br />
Zwevende stoffen<br />
Colloidaal materiaal<br />
Coagulant<br />
Flocculant<br />
Slibproductie minimaliseren door<br />
Correcte dosering <strong>van</strong> chemicaliën<br />
Keuze <strong>van</strong> gebruikte producten<br />
16 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Flotatie/<strong>be</strong>zinking<br />
Spontane flotatie<br />
Outlet<br />
17 SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Combined static oil/grease and settleable solids removal<br />
Clean water<br />
compartment<br />
Water flow<br />
Storage oil/grease<br />
Storage settled material<br />
Inlet
Flotatie<br />
Drukflotatie – Dissolved air flotation<br />
Inlaat<br />
Coagulatie<br />
compartiment<br />
18 SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Flocculatie<br />
compartiment<br />
Sli<strong>be</strong>vacuatie<br />
Bodemspui<br />
Slibschraper<br />
Distributie<br />
Flotatie compartiment<br />
Terugvoer <strong>van</strong><br />
Pressurisatie<br />
water<br />
Pressurisatie<br />
cel<br />
Effluent<br />
Retourpomp
Biologische zuivering<br />
19 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Aero<strong>be</strong> versus anaero<strong>be</strong> afvalwaterzuivering<br />
20 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
C 6H 12O 6 + 6 O 2 6 HCO 3 - + 6 H +<br />
energieopbrengst = -2843 kJ/mol<br />
één type organisme<br />
C 6H 12O 6 + 3 H 2O 3 CH 4 + 3 HCO 3 - + 3 H +<br />
energieopbrengst = -4<strong>04</strong> kJ/r<br />
meerdere types <strong>van</strong> organismen
Verband tussen slib<strong>be</strong>lasting, slibproductie en<br />
slibleeftijd voor aero<strong>be</strong> zuivering<br />
30.00<br />
25.00<br />
20.00<br />
15.00<br />
10.00<br />
5.00<br />
0.00<br />
<strong>21</strong> - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Slibopbrengstcoëfficient en slibleeftijd<br />
i.f.v de slib<strong>be</strong>lasting<br />
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600<br />
Slib<strong>be</strong>lasting (kg bCZV/kg MLVSS.d)<br />
0.4<br />
0.35<br />
0.3<br />
0.25<br />
0.2<br />
0.15<br />
0.1<br />
0.05<br />
0<br />
Gemiddelde SLT<br />
Slibopbrenst Y
Effecten <strong>van</strong> lage slib<strong>be</strong>lasting op slibkwaliteit<br />
Speldekopslib<br />
22 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Effecten <strong>van</strong> lage slib<strong>be</strong>lasting op slibkwaliteit<br />
Filamenteus licht slib bij lage slib<strong>be</strong>lasting<br />
23<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Kinetische selectietheorie (Chudoba et al., 1973)<br />
Meeste draadvormers gedijen op vlot afbreekbare substraten<br />
Lage <strong>be</strong>lasting stimuleert een brede range <strong>van</strong> draadvormers
Effecten <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>lasting op slibkwaliteit<br />
Filamenteus licht slib<br />
MICROTHRIX PARVICELLA<br />
24 SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
TYPE 0<strong>04</strong>1 G+<br />
OK!
Effecten <strong>van</strong> lage slib<strong>be</strong>lasting op slibkwaliteit<br />
Proto- en Metazoa: voorkomen in actief slib in functie <strong>van</strong><br />
procesefficiëntie<br />
25 SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Slibafscheiding<br />
Bezinker versus membranen<br />
26 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Slibverwerking<br />
27 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Doelstellingen <strong>van</strong> <strong>slibverwerking</strong><br />
28 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Volumereductie<br />
Stabilisatie<br />
Slibreductie<br />
Hygiënisatie<br />
Energierecuperatie<br />
Materiaalrecuperatie
Overzicht <strong>van</strong> de slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Volumereductie<br />
(Conditionering +)<br />
• Indikking<br />
• Ontwatering<br />
• Droging<br />
29 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Slibproductie<br />
Slibreductie, stabilisatie<br />
& hygiënisatie<br />
• Biologisch<br />
• Chemisch<br />
• Fysisch<br />
Eindafzet<br />
• Toepassing in bodem (landbouw, wegenwerken, …)<br />
• Verbranden<br />
• Storten<br />
• Recuperatie
Doelstellingen <strong>van</strong> <strong>slibverwerking</strong><br />
Volumereductie<br />
Particulaire verontreiniging is vaak in relatief weinig geconcentreerde<br />
vorm aanwezig<br />
Volumereductie is noodzakelijk om kosten te reduceren<br />
Eindvolumes afval verminderen<br />
Transportkost verminderen<br />
Kost <strong>van</strong> volumereductie moet in evenwicht zijn met kost <strong>van</strong> eindafzet<br />
Methoden<br />
Indikking : gravitair of mechanisch<br />
Ontwatering : zeefbandpers, kamerfilterpers, centrifuge<br />
Droging<br />
30 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Uitgangspunten<br />
Afvoerkost aan 5 % DS = 30 €/ton<br />
3.8 € extra per % DS => 87 € aan 20 % DS<br />
Ontwatering met centrifuge<br />
Kostprijs (€/kg DS)<br />
31 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Doelstellingen <strong>van</strong> <strong>slibverwerking</strong><br />
Volumereductie<br />
32 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Overzicht <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Volumereductie : indikking<br />
Gravitaire indikking<br />
Biologisch slib<br />
20 à 40 kgDS/m 2 /d<br />
DS : 2 à 4% (5 – 9% voor uitgegiste slibs)<br />
Minerale slibsoorten :<br />
100 – 200 kgDS/m 2 /d<br />
DS : 8 à 12%<br />
33 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Overzicht <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Volumereductie : indikking<br />
Mechanische indikking<br />
Ontwateringstafel (bandfilters,<br />
vacuümfilter) of ontwateringsdrum<br />
Voorafgaande conditionering met<br />
poly-elektrolyt<br />
DS: 5 à 7% (voor secundair slib)<br />
Compact proces, onmiddellijk na<br />
slibspui<br />
34 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Overzicht <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Volumereductie : ontwatering<br />
Drie meest courante systemen :<br />
Zeefbandpers<br />
Kamerfilterpers<br />
Decantor / centrifuge<br />
Eindresultaat : 15-40%DS<br />
35 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Opbouw <strong>van</strong> de <strong>slibverwerking</strong>sketen<br />
Voor<strong>be</strong>eldschema’s : Biologische zuivering – ontwatering<br />
Processchema 1 : ontwatering na indikking of tijdelijke opslag<br />
Influent<br />
Influent<br />
36 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Biologische zuivering afvalwater<br />
Biologische zuivering afvalwater<br />
Effluent<br />
Effluent<br />
Indikking<br />
Processchema 2 : rechtstreekse ontwatering<br />
Polymeer<br />
aanmaak<br />
Polymeer<br />
aanmaak
Opbouw <strong>van</strong> de <strong>slibverwerking</strong>sketen<br />
Voor<strong>be</strong>eldschema’s : Biologische zuivering – ontwatering<br />
Influent<br />
37 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Processchema 3 : ontwatering na mechanische indikking<br />
Biologische zuivering<br />
afvalwater<br />
Effluent<br />
Indikking<br />
Polymeer<br />
aanmaak
Opbouw <strong>van</strong> de <strong>slibverwerking</strong>sketen<br />
Voor<strong>be</strong>eldschema’s : Biologische zuivering – ontwatering<br />
Processchema 1 : fractie naar de ontwatering heeft hogere ingaande<br />
droge stof en lager debiet<br />
Processchema 2 :<br />
Lagere ingaande droge stof en hoger debiet<br />
Constantere samenstelling, zeker bij batchgewijze werking<br />
Geen vergisting in de opslag (ook vermijden tolueenvorming) – zeker <strong>be</strong>langrijk<br />
indien (organisch) primair en biologisch slib samen ontwaterd worden<br />
Vermijden vrijstelling <strong>van</strong> nutriënten (stikstof en fosfor)<br />
Vaak stabielere werking<br />
Processchema 3 : voorafgaande mechanische indikking<br />
Hogere ingaande droge stof naar centrifuge zonder <strong>be</strong>perking <strong>van</strong> gravitaire<br />
indikking<br />
38 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Overzicht <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Slibreductie – stabilisatie - hygiënisatie<br />
Biologisch<br />
Chemisch<br />
Fysisch<br />
39 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Stabilisatie Hygiënisatie Reductie<br />
Aero<strong>be</strong> stabilisatie V V V<br />
Anaero<strong>be</strong> stabilisatie V V V<br />
Compostering V V V<br />
Bekalking V<br />
Ozon (V) V<br />
Fenton (V) V<br />
Ultrasoon (V) V<br />
Thermisch V V
Overzicht <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Slibreductie – stabilisatie - hygiënisatie<br />
Aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Beluchting<br />
Aero<strong>be</strong> afbraak : omzetting<br />
naar CO 2 en water<br />
Hygiënisatie<br />
40 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
www.water.siemens.com<br />
Anaero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Zonder zuurstof<br />
Anaero<strong>be</strong> omzetting <strong>van</strong> slib<br />
naar biogas (methaan en CO 2)<br />
Hygiënisatie<br />
www.lenntech.com
Opbouw <strong>van</strong> de <strong>slibverwerking</strong>sketen<br />
Voor<strong>be</strong>eldschema’s : Biologische zuivering – gravitaire indikking en aero<strong>be</strong><br />
biologische stabilisatie<br />
Influent<br />
Influent<br />
41 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Schema 1 : Klassieke <strong>be</strong>nadering<br />
Biologische zuivering afvalwater<br />
Biologische zuivering afvalwater<br />
Effluent<br />
Effluent<br />
Indikking<br />
Aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Schema 2 : Indikking in circulatie over aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Indikking<br />
Ontwatering<br />
Ontwatering
Aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Beoogde reductie: 50% organische stof, ongeveer 1/3e slib (sterk afhankelijk <strong>van</strong><br />
de slib<strong>be</strong>lasting in de aero<strong>be</strong> zuivering!)<br />
Verblijftijd 10 dagen bij 20°C minimaal (wettelijk voor uitvoer naar landbouw) –<br />
normaal slibverblijftijd <strong>van</strong> 20-30 dagen (efficiëntie 10 d bij 20°C = 30 d bij 10°C)<br />
Belasting rond 2 kgVSS*/m³/d<br />
Voordeel: zeer eenvoudig systeem<br />
Nadeel: <strong>be</strong>luchtingsenergie, stikstof- en fosforvrijstelling<br />
*VSS : Volatile Suspended Solids = organische zwevende stoffen<br />
42 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Basisprincipe : temperatuur - tijdrelatie<br />
Bron : Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering 4th edition<br />
43 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Proces is sterk<br />
temperatuursafhankelijk<br />
Vuistregel : T (°C) x t (d) = cte<br />
Vb : T x t = 400 : effect <strong>van</strong><br />
20 dagen stabilisatie bij 20°C<br />
= 40 dagen stabilisatie bij 10°C<br />
=10 dagen stabilisatie bij 40°C<br />
Wettelijke vereisten in Vlaanderen<br />
voor toepassing landbouw :<br />
verblijftijd <strong>van</strong> 10 dagen
Opbouw <strong>van</strong> de <strong>slibverwerking</strong>sketen<br />
Voor<strong>be</strong>eldschema’s : Biologische zuivering – gravitaire indikking en<br />
anaero<strong>be</strong> biologische stabilisatie<br />
Gasverbranding<br />
Spuislib<br />
WZI<br />
Influent<br />
44 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Biologische zuivering afvalwater<br />
Warmtewisselaar<br />
Reactor<br />
Effluent<br />
Indikking<br />
Ontwatering<br />
Waterzuivering<br />
Afvoer slib<br />
Anaero<strong>be</strong><br />
vergisting
Anaero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Anaero<strong>be</strong> verwerking<br />
Meer toepassingen : Groene stroomcertificaten<br />
Meestal niet op <strong>be</strong>drijfsniveau – Transport wordt <strong>be</strong>langrijk (rechtstreeks<br />
pompen <strong>van</strong> vloeibare fracties / na ontwateren)<br />
Meestal met bijmenging <strong>van</strong> andere stromen die meer “vergistbaar” materiaal<br />
<strong>be</strong>vatten<br />
Complexe problematiek <strong>van</strong> waterzuivering <strong>van</strong> het filtraat en indikking <strong>van</strong> het<br />
digestaat<br />
Afbraak, hygiënisatie en gasproductie afhankelijk <strong>van</strong> verblijftijd en temperatuur<br />
Mesofiel (20 – 45°C : optimum 37°C) : 30 – 40 dagen<br />
Thermofiel (45 – 70°C : optimum 50°C) : korter (10 – 20 d)<br />
45 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Anaero<strong>be</strong> vergisting : de waterzuivering als<br />
energieproductieplant<br />
46 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
OBA Biogaspotentieel<br />
(m 3 /ton)<br />
Secundair slib 50<br />
Maagdarm inhoud 61<br />
Groenteafval 65<br />
Keukenafval 50-200<br />
Aardappelschillen 70<br />
GFT 100<br />
Vetten 400 - 800
Overzicht <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Slibreductie – stabilisatie - hygiënisatie<br />
Compostering<br />
Aero<strong>be</strong> afbraak : omzetting<br />
naar CO 2 en water<br />
Op vast product (bijmenging)<br />
Hygiënisatie<br />
47 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Bekalking (Ca(OH) 2)<br />
Hygiënisatie (pH > 12)<br />
Conditionering<br />
http://www.extension.iastate.edu http://www.euroby.com<br />
Landbouwkundige meerwaarde
Opbouw <strong>van</strong> de <strong>slibverwerking</strong>sketen<br />
Voor<strong>be</strong>eldschema’s : Biologische zuivering – ontwatering - <strong>be</strong>kalking<br />
Processchema : na<strong>be</strong>kalking met ongebluste kalk (poeder)<br />
Influent<br />
Biologische zuivering afvalwater<br />
48 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Effluent<br />
Processchema : <strong>be</strong>kalking met kalkmelk<br />
Influent<br />
Biologische zuivering afvalwater<br />
Effluent<br />
Polymeer<br />
aanmaak<br />
Ca(OH) 2<br />
Polymeer<br />
aanmaak<br />
CaO
Hygiënisatie met kalk<br />
Effect <strong>van</strong> ongebluste kalk op pH en temperatuur<br />
49 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Bron : Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering 4th edition
Hygiënisatie met kalk<br />
Invloed op hydrolyse <strong>van</strong> organische stof ifv tijd, temperatuur en pH<br />
50 -<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Hygiënisatie met kalk<br />
Impact op eind DS na ontwateren<br />
Effect op droge stof bij<br />
toevoeging <strong>van</strong> kalkmelk voor<br />
ontwatering<br />
soms duidelijke toename in DS<br />
gehalte in functie <strong>van</strong> de<br />
dosering<br />
niet altijd het geval<br />
51 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Bron : ”The strategic use of liquid lime<br />
in sludge treatment (www.britishlime.org)
Hygiënisatie met kalk<br />
Operationele aspecten<br />
Goede menging is heel <strong>be</strong>langrijk voor eindresultaat (reductie pathogenen)<br />
Toevoeging <strong>van</strong> kalkmelk voor ontwatering levert in het algemeen een<br />
retourwater met meer zwevende stof (kalkdeeltjes en neergeslagen carbonaten)<br />
in vergelijking met slib dat niet <strong>be</strong>handeld is of biologisch gestabiliseerd is<br />
Hydrolyse <strong>van</strong> organische zwevende stoffen : hogere COD <strong>van</strong> retourwater<br />
Toevoeging <strong>van</strong> kalkmelk voor ontwatering : soms minder goede flocculatie<br />
door te hoge pH (werking <strong>van</strong> de polymeren!)<br />
Vrijstelling <strong>van</strong> ammoniak in de omgevingslucht, captatie <strong>van</strong> H 2S<br />
veiligheid<br />
corrosie<br />
52 -<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Overzicht <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Slibreductie – stabilisatie - hygiënisatie<br />
Slibdestructie ozon/fenton<br />
Biologisch slib<br />
In combinatie met biologische<br />
stabilisatie<br />
53 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
www.airproducts.<strong>be</strong> www.hielscher.com<br />
Ultrasone destructie<br />
Biologisch slib<br />
In combinatie met<br />
biologische stabilisatie
Opbouw <strong>van</strong> de <strong>slibverwerking</strong>sketen<br />
Voor<strong>be</strong>eldschema’s : Biologische zuivering – gravitaire indikking en aero<strong>be</strong><br />
biologische stabilisatie<br />
Desintegratie <strong>van</strong> het slib :<br />
Influent<br />
Organisch materiaal <strong>van</strong> bacteriën wordt gedeeltelijk geoxideerd<br />
Deel komt vrij als biologisch afbreekbaar materiaal dat in de aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
afgebroken wordt<br />
Biologische zuivering afvalwater<br />
54 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Schema 3 : Slibdesintegratie met ozon<br />
Effluent<br />
Aero<strong>be</strong> stabilisatie<br />
Ozonisatie Ontgassing<br />
Indikking<br />
Ontwatering
Slibdesintegratie met ozon : basisprincipe<br />
Slibdesintegratie met ozon (O 3) : oxidatieve destructie<br />
55 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Bron www.airproducts.com
Slibdesintegratie met ozon : Processchema<br />
56 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Bron www.airproducts.com
Slibdesintegratie met ozon : Ozongenerator<br />
57 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
1 kg Ozon vereist :<br />
• 10 kW energie voor ozon<br />
• 4 kW energie voor koeling<br />
• 10 kg zuivere zuurstof<br />
Bron www.airproducts.com
Balans<br />
1 kg Ozon geïnjecteerd : 5,5 kg ODS verwijderd<br />
Kost per kg ODS verwijderd : 400 € (operationele kost)<br />
10 kWh per kg O 3<br />
4 kWh per kg O 3 voor koeling<br />
10 kg O 2 per kgO 3<br />
80 €/MWh<br />
110 €/ton vloeibare zuurstof<br />
Enkel mogelijk voor slib dat zeer duur is in verwijderingskost<br />
58 -<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Overzicht <strong>van</strong> slib<strong>be</strong>handelingstechnieken<br />
Slibreductie – stabilisatie - hygiënisatie<br />
Thermische <strong>be</strong>handeling<br />
hygiënisatie (desinfectie)<br />
Disinfectie Ascaris ova (meest resistent)<br />
>62°C – 1 uur<br />
>50°C – 1 dag<br />
>46°C – 1 week<br />
Aero<strong>be</strong> stabilisatie < 45°C vereist 30 - 50 dagen<br />
Desintegratie (destructie)<br />
Hogere temperaturen<br />
Soms samen met chemische <strong>be</strong>handelingen<br />
59 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Slibverwerking Brussel Noord<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
60
Ultrasone desintegratie <strong>van</strong> slib : basisprincipe<br />
Geluidsgolven boven hoorbaar gebied >200 kHz<br />
Hoge energie inhoud<br />
61 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Bron : Khanal et al. 2007
Ultrasone desintegratie <strong>van</strong> slib : basisprincipe<br />
Drukgolven (hoge en lage drukgebieden) leiden tot cavitatie<br />
62 -<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
• lage druk : gas ontsnapt uit vloeistof<br />
• hoge druk : gas<strong>be</strong>llen groeien en “exploderen”<br />
• grote schuifkrachten op deeltjes<br />
• lokaal zeer hoge temperatuurtoename<br />
• productie <strong>van</strong> radicalen (OH°, HO 2° en H°)
Ultrasone desintegratie <strong>van</strong> slib : effecten<br />
Desintegratie <strong>van</strong> slibvlokken<br />
63 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Bron : Khanal et al. 2007
Ultrasone desintegratie <strong>van</strong> slib : effecten<br />
In oplossing gaan <strong>van</strong> organisch materiaal<br />
Zeer hoge energievraag<br />
64 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
Specific energy (kWh/kgTS)<br />
Bron : Khanal et al. 2007<br />
SCOD = soluble COD<br />
0 5,6 11,1 16,7 22,2
Ultrasone desintegratie <strong>van</strong> slib : effecten<br />
Ver<strong>be</strong>tering <strong>van</strong> de anaero<strong>be</strong> vergistbaarheid :<br />
Kortere verblijftijden : 8 à 10 dagen in plaats <strong>van</strong> 30 dagen<br />
Hogere biogasopbrengst<br />
Hogere verwijdering <strong>van</strong> organisch materiaal<br />
Betere ontwaterbaarheid en daling polymeerverbruik<br />
Ge<strong>be</strong>urt reeds bij lagere energie-input dan omzetten in soluble COD :<br />
realistischer op praktijkschaal<br />
65 -<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Ultrasone desintegratie <strong>van</strong> slib : Praktijktoepassingen<br />
Investeringskost : 20 000 €/kW geïnstalleerd vermogen<br />
Gemakkelijk integreerbaar in <strong>be</strong>staande systemen<br />
Voornamelijk toegepast als voor<strong>be</strong>handeling voor anaero<strong>be</strong> digestie<br />
Op vloeibare stromen (1-3% DS)<br />
66 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
7, 12 en 48 kW ultrasound installatie voor slib<strong>be</strong>handeling (www.hielscher.com)
Ultrasone desintegratie <strong>van</strong> slib : Praktijktoepassingen<br />
• Voor<strong>be</strong>handeling voor anaero<strong>be</strong> vergisting<br />
CITY<br />
GERMANY<br />
67 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong><br />
SLUDGE<br />
TYPE<br />
POP<br />
EQUIV<br />
Ultrasound<br />
Load (kW)<br />
COMMISSION<br />
ED<br />
Wiesbaden Mixed 360000 48 April, 2002<br />
Mannheim Mixed 725000 24<br />
Decem<strong>be</strong>r,<br />
2001<br />
Rüsselsheim Mixed 80000 10 July, 2001<br />
Darmstadt Mixed 180000 16<br />
Süd<br />
100%<br />
Secondary<br />
Novem<strong>be</strong>r,<br />
2000<br />
40000 6 May, 2000<br />
Detmold Mixed 95000 14 April, 2000
Ultrasone desintegratie <strong>van</strong> slib : Praktijktoepassingen<br />
Pay back periode : gemiddeld < 2 jaar<br />
Verhoogde verwijdering <strong>van</strong> organisch materiaal : 30 – 45%<br />
Toename biogasproductie : 30-45%<br />
Vermindering <strong>van</strong> slib droge stof : 5 – 25%<br />
Toename DS gehalte bij ontwatering na vergisting : 5-10%<br />
Vermindering polymeerverbruik : 15-45%<br />
Positieve effecten op aero<strong>be</strong> zuivering : o.a. ver<strong>be</strong>terde denitrificatie<br />
68 -<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Kosteninschatting <strong>van</strong> <strong>slibverwerking</strong><br />
69 -<br />
SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Slibverwerking<br />
70 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
EPAS NV<br />
Dok Noord 4C bus 003 • 9000 GENT • Belgium<br />
Tel +32 9 381 51 30 • Fax +32 9 2<strong>21</strong> 82 18<br />
info@epas.<strong>be</strong> • www.epas.<strong>be</strong><br />
71 - SUSPRO³ - Slibreductie - <strong>21</strong> april <strong>2011</strong>
Change language