Geoptimaliseerde beluchting voor nauwkeurige afregeling en minimaal energieverbruik

Afvalwaterzuivering is verantwoordelijk voor een groot deel van de totale energieconsumptie in de wereld. Omdat energie waardevol en schaars is, is het belangrijk om deze behandelingsprocessen te optimaliseren. Er zijn veel manieren om dit te doen: van het vervangen van oudere apparatuur door meer energie-efficiënte oplossingen tot het omzetten van afvalwater naar waardevolle energiebron. 

De organische verbindingen die tijdens de biologische behandeling worden verwijderd, bevatten aanzienlijke hoeveelheden chemische energie die kunnen worden gebruikt voor het optimaliseren van de behandelingsprocessen. Met de kennis en de technologie die momenteel beschikbaar is, kunt u eigenlijk energieneutrale – of zelfs energieproducerende – afvalwaterinstallaties opzetten.

Beluchting is een belangrijk onderdeel van de behandeling van afvalwater en het is het meest energiebesparende proces in de zuiveringsinstallatie. Het optimaliseren van dit proces is daarom een belangrijke stap op weg naar een energieproducerende installatie.

Wat is beluchting?

Beluchting is het proces waarbij lucht aan een vloeistof of een substantie wordt toegevoegd. Water beluchten betekent dus zuurstof toevoegen aan water of de zuurstofverzadiging verhogen, en er zijn verschillende manieren om dit te doen.

De meest toegepaste methoden voor waterbeluchting zijn waterval- en luchtdiffusiemethoden. Watervallen beluchten het water met behulp van sproeikoppen om het contact te vergroten en daarmee het vermogen om de zuurstof te absorberen te verbeteren. Luchtdiffusiebeluchters daarentegen pompen lucht in het water. Hierdoor ontstaan kleine luchtbelletjes die door het water gaan en op deze manier wordt het wateroppervlak dat aan de lucht wordt blootgesteld verhoogd [1].

Biologische afbraak

Het proces van het verwijderen van verontreinigingen zoals fosfor, stikstof en organische verbindingen in waterzuiveringsinstallaties omvat meestal de stappen van mechanische, biologische en chemische behandeling.

De meeste biologische afvalwaterzuiveringssystemen omvatten beluchting als onderdeel van het proces. De biologische behandeling maakt gebruik van in de natuur voorkomende micro-organismen om verontreinigingen in het afvalwater af te breken. Wanneer het zuurstofniveau van het water onvoldoende is, zal de biologische afbraak uiterst langzaam gaan. Net daarom wordt lucht aan het water toegevoegd, en zorgt het zuurstof voor de aërobe biologische afbraak van organische materialen. Aan de andere kant kan een teveel aan zuurstof leiden tot N2O-emissie - een gas dat veel sterker en meer schadelijk is voor het milieu dan CO2. Daarom is het belangrijk om beluchting nauwkeurig te regelen [2].

Verwijdering van anorganische verbindingen

Bovendien wordt de beluchting bij afvalwaterbehandeling typisch gebruikt om het niveau van kooldioxide, ammoniak en waterstofsulfide te verlagen en om b.v. ijzer en mangaan te verwijderen door oxidatie. Hoewel zwavelverbindingen niet noodzakelijk schadelijk zijn, is het aanbevolen deze verbindingen te verwijderen omwille van de potentieel slechte geur en smaak. 
Dit gebeurt door het water te verzadigen met stik- en zuurstof tot het atmosferische evenwicht bereikt is. Als alternatief voor chloor als chemisch desinfectiemiddel, kan beluchting kleinere hoeveelheden zwavelverbindingen efficiënt verwijderen. 

Zowel ijzer als waterstofsulfide kunnen effectief worden geoxideerd om van een tweewaardige vorm (ferro) om te zetten naar een driewaardige vorm (ferri) en om waterstofsulfide te reduceren tot atomaire zwavel. Deze verbindingen kunnen vervolgens fysiek uit het water worden gefilterd [1].

Nauwkeurige regelgeving is belangrijk

Beluchting is de meest energieverslindende activiteit van een afvalwaterzuiveringsinstallatie en dit proces telt doorgaans tot 50% van het totale stroomverbruik in de installatie [3].
Vanwege het hoge energieverbruik wordt beluchting beschouwd als een van de meest kritische stappen van afvalwaterbehandeling en heeft een goed ontworpen beluchtingssysteem direct invloed op zowel de effectiviteit als de economie. Het regelen van het beluchtingsproces vermindert niet alleen de energie die wordt gebruikt voor de afvalwaterbehandeling, het kan ook de uitstoot van CO2 verminderen. Zoals reeds vermeld, kunnen de energiebesparende acties echter leiden tot N2O-emissie als het proces niet correct wordt geregeld. Daarom is een precieze regelgeving belangrijk - niet alleen voor de economie, maar ook voor het milieu.