Usage/subjects

Anaerobic Treatment



Het omzetten van de organische fractie van de vuilvracht naar biogas (methaan en koolstofdioxide) en andere producten zoals sulfide met behulp van anaerobe bacteriën.

Principle of operation

We onderscheiden vier verschillende stappen in anaerobe afbraak;
  1. Hydrolyse van koolhydraten, vetten en proteïnen met een hoog moleculair gewicht door enzymen. Dit resulteert in de vorming van oplosbare polymeren.
  2. Fermentatie, de omzetting van polymeren in organische zuren, alcoholen, waterstof en koolstofdioxide door zuurvormende bacteriën.
  3. Acetogenese, de organische zuren en alcoholen worden omgezet in o.a. azijnzuur, waterstof en koolstofdioxide.
  4. Methanogenese, methanogenen zetten azijnzuur en waterstof in methaan (CH4)
Het uiteindelijke resultaat is de vorming van biogas dat bestaat uit methaan (+/-70%) en koolstofdioxide (+/- 30%).

Installation description

Het proces vindt plaats in een luchtdichte reactor waar de biomassa in contact komt met het afvalwater. Wanneer het slib gemengd en verwarmd wordt is er sprake van een higt-rate process. Als dit niet het geval is wordt een standard-rate process genoemd. Daarnaast bestaan er verschillende uitvoeringsvormen van rectoren.

Anaerobe contact reactor

Het zelfde principe als een aeroob actief slib systeem maar dan onder anaerobe omstandigheden. Bestaat uit een contactreactor met een nageschakelde bezinktank, het bezonken slib wordt weer teruggevoerd naar de reactor.

Figuur 1Principeschema anaerobe contactreactor

Conventionele vergister

Kenmerkt zich door lage belasting, groot volume en geen recirculatie van het anaerobe slib. Wordt veel toegepast voor het vergisten van RWZI-slib.

Upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB)

Het afvalwater wordt hier aan de onderkant de reactor ingebracht. Hiervandaan stroomt het water opwaarts door de slibdeken bestaande uit slibkorrels.

Hoger belaste systemen worden aangeduid met EGSB (Expanded Granular Sludge Bed).

Figuur 2. Schematische weergave UASB proces, a) sludge – liquid inlet, b) gas screens, c) settled sludge return opening.

Slib op drager

Het slib hecht aan een dragermateriaal dat vastzit ( anaerobe filter) of vrij zweeft in de reactor (fluidized bed reactor). Kenmerkt zich door een hoge concentratie biomassa, een kleine footprint. Het systeem kan wat beter omgaan met piekbelastingen t.o.v. de andere systemen. Het slib wordt niet gerecirculeerd.

Anaerobe Membraam Bioreactor (AnMBR)

Voor zeer geconcentreerde afvalstromen is de anaerobe membraam bioreactor ontwikkeld, analoog aan aerobe MBR.

Process automation and maintenance

Anaerobe zuiveringssystemen kunnen volledig geautomatiseerd worden.

Process variables and constraints

Anaerobe zuivering wordtvoornamelijk ingezet voor het zuiveren van afvalwater met een hoog BZV (> 1000 mgBZV/l, >1500 mgCZV/l) en met een redelijk constante samenstelling. (zie ook aerobe biologische zuivering)

De belangrijkste randvoorwaarden zijn:

  • Temperatuur: tussen de 20- 40 °C met een optimum
  • Ph: Optimum tussen 6,5 – 7,5 en mag niet onder de 6,1 aangezien dat methanogenen niet kunnen werken onder deze pH-waarde
  • Toxische stoffen: Anaerobe processen zijn gevoeliger dan aerobe en kunnen ontregeld worden door toxische stoffen

Applications opportunities

Anaerobe zuiveringen worden veel toegepast in de:

  • Voedingsmiddelenindustrie,
  • Zuivelindustrie,
  • RWZI’s (slibvergisting),
  • Brouwerijen,
  • Slachthuizen,
  • Pulp & papier industrie,
  • Chemische industrie,
  • Gist productie,
  • Distilleerderijen,
  • Bio-fuels, etc.

Pros and cons

Voordelen

  • Lage energie consumptie t.o.v. aerobe behandeling
  • Productie van biogas dat gebruikt kan worden als duurzame energiebron
  • Lage slib productie
  • Mogelijkheid tot precipitatie van zware metalen
  • Geen aerosol vorming; geen geur

Nadelen

  • Gevoelig voor toxische stoffen
  • Mogelijkheid tot vorming van giftige ontvlambare gassen
  • Mogelijkheid tot vorming van giftige ontvlambare gassen
  • Redelijk lange opstarttijd van het proces; enten mogelijk
  • Vaak nog aerobe nabehandeling nodig om aan lozingsnorm te voldoen
  • Relatieve lang verblijftijd in de reactor (30- 60 dagen voor standard-rate en 15 dagen voor een high-rate process).

Sources

  1. EIPPCB, Reference Document on BAT in Common Waste Water and Waste Gas Treatment / Management Systems in the Chemical Sector, draft februari 2003.
  2. Vlaams Gewest, Energie- en Milieu Informatie Systeem (EMIS), www.emis.vito.be , sept 2012.
  3. www.uasb.org
  4. Pereboom, J. Biothane System International BV
  5. Figuur 1 en 2: EIPPCB, Reference Document on BAT in Common Waste Water and Waste Gas Treatment / Management Systems in the Chemical Sector, draft februari 2003.
  6. Tchobanoglus.G & Burton F.L, Wastewater Engineering Treatment, Disponsal and Reuse, Mc Graw Hill, Boston Massachusetts, 1991, pp 420-428.