IntelSensWijzer
Anaerobe zuiveringscontrole
Inhoud:
- Welke online metingen worden gebruikt?
- Regelstrategie
- Economische analyses
- Toepassingen
Figuur 1 stelt een upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor voor. Het afvalwater wordt onderaan deze anaerobe reactor ingebracht. Bovenaan is een drie-fasenafscheider geplaatst om het gevormde biogas en gezuiverde water te scheiden van het actieve slib. Daarnaast is er een recirculatiestroom aanwezig, die het effluent terug naar de ingang van de reactor brengt.
Welke online metingen worden gebruikt?
Belangrijke parameters voor de opvolging en controle van de algemene procescondities van een anaerobe zuivering zijn o.a. de pH en temperatuur (gemeten via potentiometrie) en de concentratie vluchtige vetzuren (gemeten via een zuur-base titratie). Daarnaast zijn ook het inkomende, het recirculatie- en het biogasdebiet belangrijk om op te volgen. Daarnaast kan men de concentratie methaan (CH4) opvolgen.
Regelstrategie
Het proces vraagt om een automatische controle van de pH en temperatuur, een mesofiel anaeroob afbraakproces werkt immers optimaal bij een pH van 7 en een temperatuur tussen 30°C – 37°C. De concentratie vluchtige vetzuren, de biogassamenstelling en het biogasdebiet vertellen iets over de staat van het anaerobe afbraakproces. Een ophoping van vluchtige vetzuren of een verandering in de samenstelling of het debiet van het geproduceerde biogas wijst op een minder goed werkend proces. Via een online meting van deze parameters is het mogelijk om sneller te reageren op calamiteiten of om deze te voorkomen.
Economische analyse
Kosten
Tabel 1 geeft een overzicht van de investerings- en operationele kost voor een pH/t° sensor en een meting van vluchtige vetzuren.
Tabel 1: Investerings- en operationele kost voor een turbiditeit en pH/t° meting. (indicatieve waarden in september 2018!).
| Online meting | pH/t° | Vluchtige vetzuren |
| CAPEX (€) | 250 – 500* | 20 000 – 30 000** |
| OPEX (€/jaar) | 0 – 1 000*** | 500 – 1 500*** |
| Totale kost over 8 jaar | 250 – 8 500 | 24 000 – 42 000 |
* excl. kabel, transmitter, bevestigingsarmatuur en software integratie, reken hiervoor een extra € 1 000 – € 3 000
**excl. filtratiesysteem, reken hiervoor een extra € 10 000
***afhankelijk van de procescondities
Baten
Anaerobe bacteriën zetten organische componenten in het afvalwater om tot biogas. Het geproduceerde biogas is sterk afhankelijk van de procescondities en is economisch interessant voor intern of extern gebruik. De kwaliteit van het anaeroob gezuiverde water is belangrijk met het oog op de achterliggende aerobe zuivering.
Toepassingen
Ervaringen IntelSens
Een 10% van de bezochte waterzuiveringsinstallaties was voorzien van een anaerobe zuivering, allen van het type UASB. Deze waren vooral te vinden bij voedingsbedrijven. De procesintegratie van online metingen van de pH, temperatuur en het debiet bleken steeds aanwezig. Een online meting van methaan, waarmee de biogaskwaliteit werd opgevolgd, was geïnstalleerd bij twee bedrijven. Geen van de bedrijven had een meting voor vluchtige vetzuren geïnstalleerd.
Jammer genoeg werd het geproduceerde biogas niet altijd als energiebron gerecupereerd, maar werd het soms gewoon afgefakkeld.
Case
De anaerobe zuivering van een voedingsbedrijf wordt manueel aangestuurd op basis van een online pH-meting en een dagelijkse COD-meting van het effluent. Wanneer de pH (optimaal 7) te laag en de COD in het effluent te hoog is, wordt de voeding naar de anaerobie verlaagd. Een fractie van het geproduceerde biogas verbrandt men in een dompelbrander. De warmte die hierbij vrijkomt warmt het afvalwater in de mengtank op zodat de temperatuur in de reactor tussen 30 en 35°C blijft.
Tijdens periodes van hoge belasting ontstaan er overschotten aan biogas bij dit bedrijf, die worden afgefakkeld. Er werd aangeraden om ook de overschotten te valoriseren.
Het energieoverschot (weergegeven in Figuur 2) werd berekend op basis van de gemiddelde COD-vracht naar de anaerobe zuivering met een afbraakefficiëntie van 90%. Daarnaast bevat het biogas 70% methaan en heeft de brander een rendement van 90%. Het finale energieoverschot wordt berekend door te vergelijken met de warmte nodig om water op te warmen van 20 °C naar 30 °C.
Het energieoverschot bedraagt gemiddeld 6 000 ± 10 200 kWh/d. Tijdens de rustige periode (februari-april) is er geen overschot, maar in de drukke periodes kan het overschot oplopen tot 35 000 kWh/d.
