IntelSensWijzer

Fysico-chemische zuiveringscontrole

Een fysico-chemische zuivering staat in voor de verwijdering van colloïden, zwevende stoffen, oliën en vetten uit afvalwater. Daarnaast wordt ook kleur gedeeltelijk verwijderd. Het is belangrijk om de kwaliteit van het fysico-chemisch gezuiverde water goed op te volgen, aangezien, oliën en vetten ongewenst zijn in een biologische waterzuivering.

Inhoud:

Welke online metingen worden gebruikt?
Regelstrategieën
Economische analyse
Toepassingen

Welke online metingen worden gebruikt?

Een eerste interessante parameter is de turbiditeit van het afvalwater (gemeten via lichtverstrooiing). Daarnaast is ook de pH een belangrijke parameter (gemeten in combinatie met temperatuur via potentiometrie). Het debiet is eveneens een parameter die vaak gebruikt wordt om de fysico-chemische zuivering te controleren.

Regelstrategieën

Figuur 1 geeft een standaard fysico-chemische zuivering weer, met achtereenvolgens coagulatie, zuur/base dosering, flocculatie en flotatie/lamellenseparator/bezinkingsbekken.

Het coagulant, meestal ijzerchloride (FeCl₃) of polyaluminiumchloride (PAC), dient om negatieve ladingen tussen colloïdendeeltjes te neutraliseren en zo vlokvorming te faciliteren. Dit brengt wel een pH daling met zich mee, waardoor het gewenst is om een automatische pH-correctie uit te voeren. Het flocculant, meestal een polymeer, dient om verdere vlokvorming (grotere vlokken) te bekomen. De dosering van coagulant en flocculant kan dynamisch worden gecontroleerd en worden aangepast door te doseren wanneer de voedingspomp draait, via een debiet proportionele dosering of via een automatische aanpassing van de doseerverhouding o.b.v. turbiditeit. Deze principes worden eveneens weergegeven in Figuur 1.

De water- en vlokafscheiding kan gebeuren door flotatie, waarbij er een drijflaag gevormd wordt die later wordt afgeschraapt. Dikwijls worden er onderaan fijne luchtbelletjes toegevoegd om de flotatie te vergemakkelijken. Naast flotatie, kan een lamellenseparator of bezinkingsbekken worden gebruikt voor de water- en vlokafscheiding.

Dosering wanneer voedingspomp draait

Hierbij begint de dosering wanneer er een elektrisch signaal van de voedingspomp wordt ontvangen. Deze regelstrategie is enkel mogelijk bij een discontinu werkende fysico-chemie.

Debiet proportionele dosering

Hierbij wordt de hoeveelheid coagulant en flocculant aangepast aan de hand van het inkomende debiet. In deze situatie wordt er geen rekening gehouden met wijzigende samenstellingen van het afvalwater.

Automatische aanpassing doseerverhouding o.b.v. turbiditeit

Een meting van de turbiditeit laat toe om een calamiteit of doorslag snel op te merken. Bovendien kan de meting gebruikt worden om de doseerverhouding automatisch aan te passen. Er moeten jar-testen uitgevoerd worden om de relatie tussen de troebelheid en de concentratie zwevende stof en de doseerverhouding vast te stellen (zie Figuur 2).

Economische analyse

Kosten

Tabel 1 geeft een overzicht van de investerings- en operationele kost voor een turbiditeits- en pH/t° – meting.

Tabel 1: Investerings- en operationele kost voor een turbiditeit en pH/t° meting (indicatieve waarden in september 2018!).

Online meting	Turbiditeit	pH/t°
CAPEX (€)	3 500 – 4 000*	250 – 500*
OPEX (€/jaar)	200 – 500**	0 – 1 000**
Totale kost over 8 jaar	5 100 – 8 000	250 – 8 500

* excl. kabel, transmitter, bevestigingsarmatuur en software integratie, reken hiervoor een extra € 1 000 – € 3 000
**afhankelijk van de procescondities

Baten

De integratie van een coagulant- flocculantdoseringscontrole leidt tot processtabiliteit van de fysico-chemische zuivering en beschermt achterliggende zuiveringscomponenten tegen uitspoeling van colloïden, oliën of vetten. Een terugkoppeling naar de productie is ook mogelijk.

Een debiet proportionele dosering of een dosering op basis van de turbiditeit zorgen verder voor een verlaagde operationele kost. Zo worden er minder chemicaliën gebruikt, wordt er minder slib geproduceerd en worden er minder ionen zoals Cl- en Na+ in het water gebracht.

Toepassingen

Ervaringen IntelSens

Er was een fysico-chemische zuiveringsstap voorzien in 43 % van de bezochte waterzuiveringsinstallaties (zie Figuur 3). Zo’n 30% van deze installaties was voorzien van een turbiditeitssensor op het effluent, maar slechts 7% van deze metingen werden gebruikt voor een automatische chemicaliëndosering. Verder was 21% van de installaties uitgerust met een debiet proportionele dosering, een constante dosering werd toegepast bij 51% van de installaties.

Bij de installatie van een turbiditeitssensor moet er rekening gehouden worden met parameters zoals locatie van de sensor, eventuele kleurinterferenties, aanlading van de sensor en automatische reiniging. Wanneer het influent te vervuild is, kan dit leiden tot snelle vervuiling van de sensor en tot onbetrouwbare metingen. Daarom wordt er aangeraden om de werking van de meting steeds na te gaan in een testfase.

Case

Een afvalverwerkend bedrijf met een fysico-chemische zuiveringsstap volgt de turbiditeit van het inkomende afvalwater continu op. Er wordt ijzerchloride (max. 0,15 L FeCl₃/m³) en polymeer (max. 8 mL PE/m³) toegevoegd op basis van deze meting. Wanneer de turbiditeit 300 NTU bedraagt, zal de maximale hoeveelheid ijzerchloride gedoseerd worden, bij 25 NTU zal er 75% van de maximale hoeveelheid worden toegevoegd. Bovendien is er een alarm ingesteld wanneer er te veel ijzerchloride wordt toegevoegd. Daarnaast is de flocculatietank uitgerust met een pH/t° meting, maar het is niet noodzakelijk om de pH automatisch te corrigeren.