Industriële afvalwaterzuivering: gerichte oplossingen met MBBR-media (chemische/textiel-/voedselverwerkende industrie)

Er bestaat geen gestandaardiseerd industrieel afvalwater. Een chemische fabriek kan water lozen dat sterke oplosmiddelen bevat, terwijl een textielfabriek moet werken met kleurstoffen die moeilijk oplosbaar zijn. Voedselverwerkende bedrijven produceren daarentegen afvalwater dat doorgaans rijk is aan organisch afval en vetten. De behandeling ervan is vanwege deze verschillen een uitdaging. MBBR Biochip Media Het biedt een flexibele manier om deze fluctuerende omgevingen te beheren door de toename van nuttige bacteriën in het systeem te bevorderen. Met de juiste configuratie kan het worden gebruikt om water stabieler te behandelen en het behandelingsproces stabieler te houden, zelfs wanneer de waterkwaliteit van dag tot dag fluctueert.

Pijnpunten van industrieel afvalwater: speciale eisen voor filtermedia bij hoge COD/hoge ammoniakstikstofconcentraties

Afvalwater met een hoge COD- en ammoniakstikstofconcentratie brengt een reeks problemen met zich mee die in de praktijk moeilijk te negeren zijn. Het water is vaak donker, turbulent en niet erg helder tijdens elke shift. In een textielverflaboratorium kan een batch textielverf bijvoorbeeld zware kleurstoffen en oppervlakteactieve stoffen bevatten, evenals een batch reinigingsmiddelen. In een voedselverwerkingsbedrijf kunnen plotselinge pieken optreden als gevolg van productiepieken, waardoor de COD-waarden de normale niveaus overschrijden. In het geval van zuiveringssystemen zorgt een dergelijke belasting ervoor dat de biologische processen in de tank continu onder druk staan. Het primaire probleem begint met de zuurstofbehoefte. Een hoge COD-waarde betekent dat bacteriën veel zuurstof nodig hebben om organische stoffen af ​​te breken. Tegelijkertijd vereist een hoge ammoniakstikstofconcentratie nitrificerende bacteriën, die langzamer groeien en gevoeliger zijn. De aanwezigheid van beide leidt tot concurrentie, omdat ze strijden om ruimte en toegang tot zuurstof. Een onevenwichtig systeem resulteert vaak in een aanvankelijke vertraging van de ammoniakverwijdering en een instabiele effluentkwaliteit. MBBR-systemen zijn gebaseerd op het gebruik van dragers om biofilm te dragen, hoewel niet elke omstandigheid bevorderlijk is voor stabiele groei. Het filtermedium moet een dikke en actieve biofilm kunnen ondersteunen in sterk vervuild afvalwater, maar mag niet gemakkelijk loslaten. Tegelijkertijd moet het voldoende oppervlakte hebben om de co-existentie van snelgroeiende heterotrofe bacteriën en langzaam nitrificerende bacteriën mogelijk te maken. Wanneer het oppervlak te glad is, kan de biofilm zich niet hechten. Als de biofilm te dik wordt, kan zuurstof de binnenste laag niet bereiken en kunnen de bacteriën erin afsterven. Soortgelijke ammoniakpieken werden herhaaldelijk gemeld door operators van een chemische fabriek in Batangas, ondanks de toevoeging van beluchting. Het lag niet alleen aan de luchttoevoer, maar ook aan de ongelijkmatige groei van de biofilm in de tank. Nadat de menging was verbeterd en de acclimatisatieperiode was verlengd, werd het systeem stabieler, omdat de biomassa de tijd kreeg om te acclimatiseren aan de toxische pieken. In de praktijk is een constante belasting belangrijk, in tegenstelling tot snelle reparaties. De biofilm kan worden verstoord door plotselinge veranderingen in de doorstroming of chemische dosering. Een gelijkmatige toevoer, een hoge maar niet te heftige beluchting en het systeem de tijd geven om zich aan te passen, dragen allemaal bij aan betere prestaties van het filtermedium onder de zware omstandigheden.

Chemisch afvalwater: selectie van corrosiebestendige MBBR-media en procesoptimalisatie

Chemisch afvalwater legt een andere soort stress op de biologie dan veel andere industrieën. Het afvalwater bevat doorgaans zuren, basen, oplosmiddelen of reinigingsmiddelen die na verloop van tijd apparatuur en de biologische processen kunnen aantasten. Sommige installaties ervaren zelfs schommelingen in de pH-waarde tussen zeer lage en zeer hoge waarden gedurende één productiecyclus. Dit maakt het moeilijk voor bacteriën om actief te blijven en voor het dragermateriaal om een ​​stabiel oppervlak te bieden waaraan de biofilm zich kan hechten. Corrosie en chemische aantasting zijn belangrijke factoren bij de keuze van het type MBBR-medium voor chemisch afvalwater. De meeste installaties kiezen voor dragermaterialen van polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) vanwege hun vermogen om zware omstandigheden te weerstaan. De oppervlaktesamenstelling van het medium speelt hierbij ook een rol. Een ruw, maar stabiel oppervlak zorgt ervoor dat de biofilm zich snel kan hechten, zelfs wanneer het systeem wordt blootgesteld aan fluctuerende chemische stoffen. Naarmate het oppervlak van het medium na verloop van tijd afbreekt of broos wordt, verliest de biofilmlaag zijn hechting en neemt het zuiveringsvermogen af. Operators van een kleine coatingsfabriek ondervonden herhaaldelijk een verminderde COD-verwijderingsefficiëntie. Na onderzoek van het probleem realiseerden ze zich dat het te wijten was aan ongelijkmatige biofilmvorming na pieken in de lozing van oplosmiddelrijke stoffen. Gedurende deze perioden kon het medium in de reactor geen consistente voedingsbodem bieden voor biofilmgroei. De installatie schakelde niet alleen over op een chemisch resistenter dragermateriaal, maar wist ook de schokbelasting te verminderen voordat deze de biologische fase bereikte. Dit werd gedaan door een egalisatietank vóór het MBBR-bassin te plaatsen. Egalisatietanks zijn een methode voor procesbeheersing die kan helpen bij chemisch afvalwater. Ze maken het mogelijk om verschillende afvalwaterbatches te mengen voordat ze de biologische fase bereiken, waardoor wordt voorkomen dat grote hoeveelheden chemicaliën er in één keer doorheen stromen. pH-regeling is een andere belangrijke factor. Door de pH binnen een bepaald bereik te houden, kunnen uw nitrificerende bacteriën langer overleven en sneller herstellen van schokgebeurtenissen. Beluchting moet ook nauwkeurig worden afgesteld bij de verwerking van chemicaliën. Te veel lucht zal biofilm van het medium verwijderen en te veel zuurstof zal het herstelproces na een chemische aanval vertragen. Een correct afgestelde luchtstroom zorgt ervoor dat uw systeem soepel blijft draaien zonder de aangehechte groei te doden. Het succesvol verwerken van chemisch afvalwater komt meestal neer op een constante, in plaats van abrupte, controle. Door een medium te gebruiken dat bestand is tegen de chemicaliën, en een proces dat je biologische processen in staat stelt de stormen te doorstaan, geef je je systeem de beste kans om te functioneren en zich aan te passen.

Afvalwater uit de textiel- en voedingsindustrie: toepassing van media voor efficiënte afbraak van organische verontreinigende stoffen

Textielafvalwater en afvalwater uit de voedingsmiddelenindustrie zijn afkomstig uit twee zeer verschillende sectoren. Eén ding hebben ze echter gemeen: ze bevatten vaak een zeer hoge concentratie organische verontreinigingen. In een afvalwaterzuiveringssysteem kan het ene type afvalwater zich anders gedragen dan het andere. Textielafvalwater bevat verbindingen zoals kleurstoffen, oppervlakteactieve stoffen en zouten die vaak moeilijk door bacteriën worden afgebroken. Afvalwater uit de voedingsmiddelenindustrie leent zich over het algemeen beter voor biologische zuivering, maar kan na piekproductieperioden extreem hoge concentraties COD, vetten en zwevende deeltjes bevatten. MBBR-systemen (Membrane Bioreactor) vertrouwen in beide toepassingen op biofilm om het meeste werk te verrichten. De micro-organismen krijgen een plek om te groeien en te gedijen, zelfs als de doorstroming of belasting van het systeem varieert als gevolg van het filtermedium. Bij de behandeling van textielafvalwater is het belangrijk ervoor te zorgen dat er een stabiele biofilm ontstaat, zelfs wanneer de bacteriën worden blootgesteld aan giftige stoffen of sterke kleurstoffen. Sommige kleurstofmoleculen remmen de bacteriële activiteit, waardoor het systeem enige tijd nodig heeft om een ​​gezonde microbiële populatie te ontwikkelen. Zodra een goede biofilm in het filtermedium is gevormd, zal deze langzaam organische stoffen afbreken en na verloop van tijd ontkleuren. Een denimwasserij in Guangdong ondervond schommelingen in de kleur van het afvalwater. Niet alleen had het afvalwater de tijd om te reageren voordat het werd behandeld, maar er was ook een slechte biofilmvorming in de MBBR-reactor. Na meer acclimatisatietijd en een stabielere toevoer begon het systeem een ​​verbeterde kleurverwijdering te vertonen. Operators merkten zelfs op dat, zodra de biofilm een ​​voldoende dikte had bereikt, de reactor aanzienlijk beter bestand was tegen schokbelastingen. Afvalwater uit de voedingsmiddelenindustrie reageert anders dan afvalwater uit de textielindustrie. Een goed voorbeeld is een zuivelbedrijf dat na reinigingscycli afvalwater met een hoog vet- en eiwitgehalte in het systeem pompt. Deze organische stoffen kunnen een piek in de COD veroorzaken en schuimvorming in de beluchtingstanks teweegbrengen. In dit scenario zorgt het gebruik van MBBR-media voor een snellere groei van microben die deze organische stoffen afbreken. Zorg er wel voor dat het systeem goed gemengd is om te voorkomen dat vetten zich op één plek in de media ophopen. Operators van een vruchtensapfabriek merkten dat er verstoppingen optraden op verschillende plaatsen in de dragers als gevolg van een ongelijkmatige stroming. Niet alleen zag het filtermateriaal er schoner uit, maar de biofilmactiviteit verbeterde ook toen de voorfiltering werd geoptimaliseerd en de beluchtingspatronen werden aangepast. Tijdens piekproductieperioden functioneerde het systeem veel stabieler dan voorheen. Het behouden van een stabiel contact tussen afvalwater en actieve biofilm is cruciaal in deze industrieën. Een constante belasting, geen chemische verstoringen en voldoende tijd voor een biofilm om zich te vestigen, zorgen ervoor dat het filtermateriaal optimaal kan functioneren. Hierdoor kunnen MBBR-systemen onder stabiele omstandigheden draaien met minimale tussenkomst van de operator en meer voorspelbare resultaten.

Industriële projectcase: Prestatiegegevens van MBBR-media in industriële afvalwaterzuivering

Voor praktisch industrieel gebruik worden MBBR-media gekozen vanwege hun stabiliteit onder wisselende omstandigheden, en niet zozeer vanwege hun theoretische verwijderingsefficiëntie. Hieronder volgt een praktijkvoorbeeld gebaseerd op observaties tijdens de modernisering van een gecombineerde afvalwaterzuiveringsinstallatie voor de chemische en textielindustrie in een industriegebied op Luzon. De geschatte afvalwaterstroom die in de installatie wordt behandeld, varieert van 800 tot 1000 m³/dag. Vóór de modernisering lag de COD-waarde van het influent normaal gesproken tussen de 1,800 en 3,500 mg/L. Het ammoniakstikstofgehalte lag doorgaans tussen de 40 en 85 mg/L. Er waren momenten waarop het oude systeem de vereiste normen maar net haalde, vooral op dagen dat zowel de verflijn als de waslijnen op volle capaciteit draaiden. Na de installatie van een MBBR-trap met goed ontwikkelde dragers en het afstellen van het beluchtingssysteem om een ​​evenwicht te bereiken, werd een opstartperiode van 46 weken waargenomen. Gedurende de opstartperiode groeiden de biofilms langzaam maar zeker. De operators vermeden drastische veranderingen in de luchtstroom en hielden de belasting zoveel mogelijk constant om de bacteriën de tijd te geven zich aan de omgeving aan te passen. Nadat een stabiele toestand was bereikt, was het percentage COD-verwijdering hoger (88-92%) met de toevoeging van MBBR-technologie dan met het bestaande oude systeem (70%). De COD in het effluent bleef ook consistent laag (<250 mg/L), zelfs op dagen met een piek in de influentstroom. De verbetering was nog dramatischer als het ging om ammoniakstikstof. In het oude systeem bleven de waarden na behandeling meestal boven de 20 mg/L. Na de opstart en stabilisatie konden de resultaten onder normale bedrijfsomstandigheden 5-10 mg/L bereiken, met enkele piekwaarden bij sterke schokbelastingen. Opmerkelijk was dat toen een afdeling plotseling de productie van de textiellijn verdubbelde, de COD in het influent gedurende twee dagen steeg tot bijna 4,000 mg/L. In plaats van een systeemstoring ondervond het MBBR-bekken slechts een lichte daling in prestaties, die zich binnen 48-72 uur herstelde. De operators merkten op dat de dikte van de biofilm iets was toegenomen ten opzichte van vóór de schokbelasting van het influent, wat hielp om een ​​deel van de belasting op te vangen. Uit onderhoudslogboeken bleek ook dat er minder slibvorming was dan in voorgaande jaren, toen alleen het actiefslibproces werd gebruikt. De hoeveelheid overtollig slib die werd geproduceerd was constanter en het ontwateren verliep gemakkelijker. De les die uit dit geval werd getrokken was eenvoudig. Het filtermedium nam de behandeling niet volledig over. Het gaf het systeem simpelweg meer flexibiliteit. De biofilm fungeerde als een buffer... een levende buffer die operators de tijd gaf om te reageren op veranderingen in de belasting en voorkwam dat de prestaties afnamen.