niet mogelijk de installatie zwaarder te belasten dan 9 m/uur (plaatbelasting 3,5 m/uur). In
de industrie worden echter oppervlaktebelastingen tot 40 m/uur in combinatie met een
plaatbelasting van 2,5 m/h toegepast met geconcentreerder afvalwater, afhankelijke van de
aard van het afvalwater. Hierbij worden vergelijkbare zuiveringsrendementen behaald.
3.4. AB-systeem
Een tweetrapssysteem (AB-systeem, Duits: Adsorption-Belebung System) is een
biologi-sche zuivering waarbij geen gebruik wordt gemaakt van een voorbezinktank, maar van een
zogenaamde A-trap en een B-trap (afbeelding 3.2).
Afbeelding 3.2. Schematische weergave van een AB-systeem
De A-trap is een zeer hoog belast actief-slibproces en bestaat in het geval van rwzi
Nieuw-veer uit drie in serie geschakelde zones. De eerste zone is altijd onbelucht voor optimale
denitrificatie. De tweede zone kan zowel belucht als onbelucht zijn. De derde zone is altijd
belucht. In de A-trap vinden adsorptie en afbraak van BZV en CZV en defosfatering plaats.
Met dit proces wordt een groot deel van de opgeloste organische koolstof verwijderd. In de
A-trap is zuurstof of nitraat vereist voor oxidatie van CZV. Zuurstof wordt ingebracht met
behulp van beluchting. In het geval van rwzi Nieuwveer wordt ook nitraat ingebracht in de
A-trap (stippellijn) met behulp van recirculatie van effluent uit de effluentsloot. Hierdoor
vindt ook denitrificatie plaats in de A-trap en kan optimaal gebruikt worden van het
BZV/CZV in het influent.
Na de A-trap worden water en slib gescheiden in tussenbezinktanks. Het slib bezinkt en
wordt door middel van pompen teruggevoerd naar de eerste trap. Het effluent van de
tus-senbezinktanks gaat door naar de laagbelaste B-trap waarin nitrificatie en denitrificatie
plaatsvinden. Het slib uit de B-trap wordt afgescheiden in de nabezinktank.
In 2011 waren in Nederland 18 van de 345 in werking zijnde rwzi’s een
meertrapsinstalla-tie. De totale capaciteit van meertrapsinstallaties in 2011 was 1.967.000 i.e. verwerkt. De
totale capaciteit van alle Nederlandse rwzi’s was 24.280.000 i.e., waarvan dus circa 8 %
een tweetrapssysteem is [13].
STOWA 2014-03 DISSOLVED AIR FLOTATION (DAF) ALS VOORBEHANDELING VAN COMMUNAAL AFVALWATER
In 2011 waren in Nederland 18 van de 345 in werking zijnde rwzi’s een meertrapsinstallatie. De totale capaciteit van meertrapsinstallaties in 2011 was 1.967.000 i.e. verwerkt. De totale capaciteit van alle Nederlandse rwzi’s was 24.280.000 i.e., waarvan dus circa 8 % een twee-trapssysteem is [13].
3.5 voorprecipitatie op voorbezinktank
Voorbehandeling middels conventionele voorbezinking verwijdert de grotere deeltjesfracties in het influent. Hierdoor wordt de biologische zuivering minder belast met zuurstofbindende stof en inerte slibmassa. De belasting van de biologische zuivering kan verder worden geredu-ceerd door ook de fijnere deeltjes af te vangen met behulp van voorprecipitatie. Hierbij spelen coagulatie en flocculatie een rol, waarna de vlokken worden afgescheiden in de voorbezink-tank. Voorprecipitatie kan worden toepast door metaalzoutdosering [14], toevoeging van poly-meer [15] of een combinatie van beide.
3.6 fijnzeef
In de afvalwaterzuivering worden zeven en roosters gebruikt voor de afscheiding van grove en fijnere deeltjes (roostergoed) uit afvalwater. In 2007 heeft STOWA een inventarisatie uitge-voerd naar de beschikbare systemen voor roostergoedverwijdering [16]. Een zeef bestaat uit gaas, filterdoek of een plaat met spleet- of cirkelvormige perforaties met een diameter kleiner dan 10 mm. De STOWA-inventarisatie benoemt hierbij specifiek microzeven, waarvan de dia-meter kleiner is dan 1 mm. Voor zeven met deze maaswijdte wordt in andere studies de term fijnzeef gebruikt. De terminologie op het gebied van zeven in de literatuur is niet eenduidig.
Door de verdergaande deeltjesverwijdering wordt een fijnzeef toegepast als voorbehandeling voor membraanbioreactoren (MBR’s). Hiervoor werd in het proefonderzoek MBR in Hilversum [17] een trommelzeef met een maaswijdte van 0,5 mm gebruikt. De trommelzeef behandelde ruw influent. Als voorbehandeling voor de MBR in Varsseveld zijn microzeven in twee uit-voeringen getest: een trommelzeef en een stationaire zeef [18]. Beide hadden een maaswijdte van 0,8 mm. In dit geval werd het afvalwater voorbehandeld met een fijnrooster en olie/zand-vanger alvorens het door de microzeef werd geleid. De behaalde verwijderingsrendementen zijn weergegeven in tabel 3.2.
tabel 3.2 verwijderingsrendementen fijnzeef als voorbehandeling voor mbr
parameter fijnzeef hilversum microzeef varsseveld
bron STOWA 2006-16 STOWA 2006-06
maaswijdte (mm) 0,5 0,8 zwevende stof 20 % 19 % BZV 10 % 18 % CZV 10 % 12 % P-totaal 0 % -2 % Kj-N 0 % 5 %
In STOWA-studie 2010-19 is de economische en praktische haalbaarheid bepaald van fijnzeven als alternatief voor een voorbezinktank. In het kader van dit onderzoek zijn op rwzi Blaricum een trommelzeef (maaswijdte 0,5 mm) en een bandzeef (maaswijdte 0,35 en 0,5 mm,
rende-STOWA 2014-03 DISSOLVED AIR FLOTATION (DAF) ALS VOORBEHANDELING VAN COMMUNAAL AFVALWATER
Ook tijdens het KALLISTO-onderzoek is een fijnzeef getest op ruw influent. Evenals op rwzi Blaricum is gebruik gemaakt van een bandzeef van de firma Salsnes (afbeelding 3.3). Het afvalwater komt via de inlaat binnen. Vervolgens duikt het onder de overstortgoot door alvo-rens het boven het filterdoek uit komt. Door filtratie onder invloed van gravitatie vindt koek-opbouw plaats. De koeklaag verkleint de effectieve maaswijdte van het filterdoek, waardoor een dynamische filtratie optreedt. De bandsnelheid wordt geregeld via het waterniveau. Als de koeklaag dikker wordt stijgt de druk en daarmee het waterniveau. Om hiervoor te compen-seren wordt de bandsnelheid verhoogd zodat de dikte van de koeklaag min of meer constant blijft. Doordat het filterdoek een volledige omwenteling maakt, is de fijnzeef een continu filter. Het zeefgoed wordt via een pers ontwaterd.
afbeelding 3.3 schematische weergave van een bandzeef
In tabel 3.3 zijn verwijderingsrendementen van influentzeven weergegeven die zijn behaald tijdens het STOWA-onderzoek en tijdens het KALLISTO-onderzoek. Hierbij dient te worden opgemerkt dat de spreiding binnen de resultaten van het KALLISTO-onderzoek zeer groot was. Voor het STOWA-onderzoek is de spreiding onbekend. Ook zijn er grote verschillen tus-sen de verwijderingsrendementen voor BZV, fosfaat en stikstof tustus-sen rwzi Blaricum en rwzi Eindhoven. Omdat het proefonderzoek DAF wordt uigevoerd op rwzi Eindhoven is besloten deze data aan te houden voor de variantenstudie.
tabel 3.3 verwijderingsrendementen fijnzeven
parameter trommelzeef bandzeef bandzeef
locatie rwzi Blaricum rwzi Blaricum rwzi Eindhoven
bron STOWA 2010-19 STOWA 2010-19 Eindrapportage KALLISTO
zwevende stof 50 % 40 % 59 %
BZV 26 % 17 % 46 %
STOWA 2014-03 DISSOLVED AIR FLOTATION (DAF) ALS VOORBEHANDELING VAN COMMUNAAL AFVALWATER
3.7 effluent polishing
Een rwzi is ontworpen om bepaalde effluentconcentraties te bereiken. In de toekomst zullen deze op veel locaties strenger worden door het in werking treden van de kaderrichtlijn water (KRW). De KRW stelt eisen aan de kwaliteit van het oppervlaktewater. Om deze te bereiken is het op sommige locaties nodig ook strengere eisen te stellen aan rwzi-effluent. Door aanpas-singen van de voorbehandeling of het biologische (actief slib-) systeem kunnen de effluent-concentraties worden verlaagd. Alternatief of aanvullend kan ervoor gekozen worden om een nabehandelingsinstallatie (effluent polishing) te realiseren. In 2005 is in STOWA-verband al een eerste inventarisatie gedaan van verschillende technieken om een hogere effluentkwali-teit te bereiken, waaronder nabehandelingstechnieken [20]. Hieruit bleek dat filtratietechnie-ken kansrijk zijn als effluent polishing, wat verder is uitgewerkt in STOWA 2006-21 [21]. Een verdere omschrijving van filtratietechnieken staat in bijlage III.
De nabehandelinginstallatie die is voorzien op rwzi Eindhoven is gericht op een vergaande biologische stikstofverwijdering, voornamelijk denitrificatie, en de chemische precipi tatie van fosfaat in het effluent. Op basis van de huidige stand der techniek (2011) en praktijk-ervaringen (STOWA; ontwerppraktijk-ervaringen Rijnland, ontwerppraktijk-ervaringen KALLISTO-partner Vallei&Eem) is door waterschap De Dommel in de huidige situatie gekozen om een neer-waarts doorstroomd vastbed multimediafilter met voorgeschakelde coagulatie en biologische nitraatverwijdering middels koolstofbrondosering als uitgangspunt voor het schetsontwerp te gebruiken.
3.8 koude anammoX
De ANAMMOX-reactie (ANoxische AMMonium OXidatie) is een onderdeel van de stikstofcyclus waarin ammonium met nitriet als elektronenacceptor wordt geoxideerd. Producten van deze reactie zijn stikstofgas en water. De reactie komt in de natuur voor en wordt ook gebruikt in de afvalwaterzuivering. Tot op heden is ANAMMOX echter alleen full-scale toegepast op geconcentreerde (> 500 mg N/l), warme (> 30ºC) afvalwaterstromen en rejectiewater. Toepas-sing bij lagere concentraties en temperaturen is mogelijk, maar bevindt zich nog in de ont-wikkelingsfase [34].
Momenteel is in STOWA-verband onderzoek gaande naar toepassing van ANAMMOX in de waterlijn van de communale afvalwaterzuivering (STOWA-projectcode 432.584). De doelstel-ling van het project ‘ANAMMOX in de hoofdstroom’ is het ontwikkelen en (in een praktijk-experiment) demonstreren van een stikstofverwijderingsproces, gebaseerd op het gebruik van ANAMMOX in de hoofdstroom van een A/B proces. Het onderzoek wordt uitgevoerd op laboratoriumschaal en op pilotschaal op rwzi Dokhaven door Waterschap Hollandse Delta, Paques, Radboud Universiteit Nijmegen en TU Delft. Het project wordt mede gefinancierd door het Innovatieprogramma Kaderrichtlijn Water van het ministerie van Verkeer en Water-staat.
Extreem lage groeisnelheden van de ANAMMOX-bacterie bij temperaturen lager dan 20 °C, gevoeligheid voor vreemde componenten en competitie met nitriet oxiderende organismen zijn belangrijke redenen waarom een andere inrichting van de rwzi nodig zal zijn om gebruik te kunnen maken van deze efficiënte stikstofverwijdering in de waterlijn. Een van de lijkheden hiervoor is om ANAMMOX toe te passen in de B-trap van een AB-systeem. Deze moge-lijkheid wordt onderzocht binnen het genoemde STOWA-project.
STOWA 2014-03 DISSOLVED AIR FLOTATION (DAF) ALS VOORBEHANDELING VAN COMMUNAAL AFVALWATER
Een andere mogelijkheid zou kunnen zijn om DAF te gebruiken als voorbehandeling voor koude ANAMMOX. Wanneer de DAF maximaal CZV, fosfaat en zwevende stof verwijdert, kan de koude ANAMMOX worden toegepast voor de verwijdering van stikstof. Vergaande verwijde-ring van CZV is een voorwaarde voor de goede werking van dit concept, omdat aanwezigheid van CZV leidt tot competitie voor nitriet tussen heterotrofe denitrificeerders en ANAMMOX-bacteriën [34].
3.9 voorwaarden voorbehandeling voor het actief-slibproces
Wanneer DAF wordt toegepast als alternatief voor een voorbezinktank, verandert de samen-stelling van het afvalwater dat vervolgens als voeding naar een actief-slibsysteem gaat. De wer-king van het actief-slibsysteem is echter geen onderdeel van deze studie. Daarom is op basis van literatuur ingeschat bij welke richtwaarden het actief-slibsysteem nog goed zou kunnen werken. De opgedane kennis is vastgelegd in een notitie, die is toegevoegd als bijlage I.
3.9.1 bzv/n-verhouding
Op basis van de notitie worden de volgende grenswaarden voor de BZV/N-verhouding voor de voeding van de biologie aanbevolen:
• BZV/N < 2,5: te laag, extra C-bron nodig voor voldoende denitrificatie;
• 2,5 < BZV/N < 3,0: kritiek gebied, voldoende denitrificatie waarschijnlijk wel mogelijk; • BZV/N > 3,0: goede waarde, geen problemen met denitrificatie verwacht. Deze waarde
wordt in de variantenstudie gebruikt als stuurwaarde.
3.9.2 fosfaat
Actief slib heeft een bepaalde hoeveelheid orthofosfaat (opgelost fosfaat) nodig om in leven te blijven. Dit wordt opgenomen in de bacteriële biomassa en verlaat het systeem via het surplusslib. Wanneer de fosfaatconcentratie te laag is, neemt de groeisnelheid van het actief slib af en worden het nitrificatie- en denitrificatieproces geremd. De notitie in bijlage I bevat eveneens een berekening van de benodigde hoeveelheid orthofosfaat in het actief-slibsysteem.
De benodigde orthofosfaatconcentratie in het voorbehandelde influent varieert tussen 1,48 en 1,89 mg PO4-P/l voor de situatie op rwzi Eindhoven. De bijbehorende BZV/P-verhouding is 69, de CZV/P-verhouding is 174. Deze verhouding is berekend op basis van orthofosfaat, omdat deze vorm opneembaar is door micro-organismen. Wanneer de BZV/P- of CZV/P-verhouding hoger is en er relatief dus meer BZV of CZV aanwezig is, zal de microbiologische groei geremd worden. Als richtwaarde voor de variantenstudie wordt 1,95 mg PO4-P/l aangehouden. In de pilot is 1,5 mg PO4-P/l aangehouden. De werkelijk benodigde concentratie is sterk afhankelijk van de hoeveelheid BZV en CZV in het actief-slibsysteem, de biomassaopbrengst (yield) en het aandeel P in de cellen. Afhankelijk van deze factoren zal de benodigde concentratie tussen 1,0 en 2,0 mg PO4-P/l liggen.
STOWA 2014-03 DISSOLVED AIR FLOTATION (DAF) ALS VOORBEHANDELING VAN COMMUNAAL AFVALWATER