Amoras

Technische fiche

Algemeen
Bij het ontwateren van de onderhoudsbaggerspecie m.b.v. membraankamerfilterpersen wordt naast de filterkoeken uiteraard ook filtraatwater geproduceerd. Afhankelijk van de conditionering van de onderhoudsbaggerspecie kan dit filtraat beladen zijn met restconcentraties (organische materiaal, stikstof,…) die ertoe leiden dat deze waterstroom dient te worden gezuiverd vooraleer te worden geloosd op het oppervlaktewater.

Het bestek legt het gebruik op van een biologische waterzuivering, uitgevoerd in minimum 2 parallelle straten en voorafgegaan door een fysico-chemische voorzuivering (BBT). SeReAnt heeft als biologisch systeem voor een “gesuspendeerd actief slib” gekozen.

De dimensionering van de waterzuivering houdt rekening met een debiet van 252 m³/uur (= 2 straten*126m³/uur/straat), 24 uur op 24, 7 dagen op 7. In de overzichtsfiguur van de waterzuivering worden de algemene stromen van enerzijds het water en anderzijds het waterzuiveringsslib aangegeven. Voor de duidelijkheid wordt in straat 1 de slibstroom en in straat 2 de waterstroom getoond. In realiteit gebeuren beide stromen tegelijkertijd binnen een straat.

Het effluent wordt tijdens het ontwateringsproces deels hergebruikt als spoelwater voor de filterpersen en voor de conditionering van de onderhoudsbaggerspecie (voor de aanmaak van kalkmelk en voor het verdunnen van de PE-oplossing).

Proces
Het proces van de waterzuivering wordt opgedeeld in vier stappen:
• bufferen van het te zuiveren water
• de fysico-chemische voorzuivering (1-3)
• de biologische zuivering van stikstof en chemische zuurstof vraag (4-7)
• de nabehandeling(8-9)

Bufferen van het te zuiveren water
Het te zuiveren water wordt tussentijds gebufferd in de zgn. influentvijver (inhoud ca. 20.000 m³). Deze buffering laat toe om de waterzuiveringsinstallatie continu te voeden met een vrij homogeen influent. De hoeveelheid water die gedurende 5 werkdagen uit het slib wordt geperst, kan zo gespreid over 7 dagen worden verwerkt.

Vanuit de influentbuffer wordt het water verpompt naar de waterzuiveringsinstallatie om vervolgens het volledige zuiveringsproces tot na de nabezinker gravitair te doorlopen.

Fysico-chemische voorzuivering
In de fysico-chemische voorzuivering gebeuren twee processen:
• verwijderen van moeilijk afbreekbaar en bezinkbaar materiaal uit het water
Met behulp van een coagulant (FeCl3) en flocculant (polymeer) wordt het in het influent aanwezige zwevend materiaal aan elkaar gebonden in de coagulatie- (1) en de flocculatieunit (2).
De ontstane grotere en dus zwaardere vaste deeltjes worden via een lamellenbezinker (3) afgescheiden uit het opstromende water en m.b.v. een bodemrakel centraal verzameld. Het bezonken materiaal wordt verpompt naar het slibbekken (11).

• sturing van de pH van het water
Het biologisch systeem is enkel efficiënt werkzaam rond een neutrale pH. Afhankelijk van de conditioneringswijze van de onderhoudsbaggerspecie kan de zuurtegraad van het filtraatwater variëren en kan zelfs waarden aannemen tot buiten het pH-werkgebied van de biologie, zodanig dat pH-sturing onontbeerlijk is.

Biologische zuivering
Waar in de voorzuivering voornamelijk zwevend materiaal wordt verwijderd, heeft de biologische zuivering tot doel de opgeloste componenten (stikstof en organische verbindingen) uit het water te verwijderen.

De biologische zuivering is gebaseerd op de samenwerking van 2 groepen micro-organismen: nitrificeerders en denitrificeerders. In twee stappen (ammonium naar nitraat door de nitrificeerders en nitraat naar stikstofgas door de denitrificeerders) wordt stikstof uit de waterfase gehaald en als (onschuldig) stikstofgas in de atmosfeer gebracht. Stikstofgas is immers de meest voorkomende component (78%) in gewone lucht. Deze omzettingen zorgen voor de organismen voor de nodige energie om te kunnen overleven en groeien.

 NH^{+₄ nitrificeerders}→   +CO2; O2
 NO^{-₃ dentrificeerders} →+ (externe) C-bron; geen O2

Zoals aangegeven hebben nitrificeerders zuurstof nodig. Denitrificeerders daarentegen hebben een zuurstofarm milieu nodig. Daarom moeten twee gescheiden zones worden voorzien waarbij één zone wordt belucht, de andere niet. In een actief slibsysteem is het zo dat beide groepen organismen samen aanwezig zijn. Komt het biologische slib in de beluchte zone, dan zijn de nitrificeerders actief (5), stroomt het slib verder en komt het in de niet-beluchte zone, dan worden de denitrificeerders actief (6).
Beide groepen organismen hebben als voedsel een koolstofbron nodig. Nitrificeerders gebruiken CO2 uit de lucht maar denitrificeerders hebben nood aan een (extern toe te dienen) opgeloste koolstofbron (organisch materiaal, azijnzuur, melasse,…).

In het influent is een beperkte hoeveelheid opgelost organisch materiaal (koolstofbron) aanwezig dat door denitrificeerders kan gebruikt worden. Indien een externe koolstofbron (azijnzuur, melasse,…) wordt toegediend, zullen deze organismen - omwille van de gemakkelijkere afbreekbaarheid - aan de externe bron de voorkeur geven. Omdat het effluent van de waterzuivering maar een beperkte hoeveelheid koolstof mag bevatten en omdat zo minder externe koolstof moet worden toegediend, is het aangewezen om de denitrificeerders het reeds aanwezige opgeloste organisch materiaal te laten verbruiken. Hiervoor wordt een extra bekken voor het nitrificatie- en denitrificatiebekken geplaatst: het predenitrificatiebekken (4). Het voor het proces noodzakelijke nitraat wordt verkregen door een deel van het water uit het nitrificatiebekken terug naar het predenitrificatiebekken te pompen.

Het resterende nitraat geproduceerd in de nitrificatie wordt verwijderd in het denitrificatiebekken. Aangezien er geen bruikbaar organisch materiaal meer aanwezig is, wordt een externe koolstofbron toegediend. Hierbij wordt iets meer koolstof gedoseerd dan strikt noodzakelijk. De voornaamste zorg blijft immers zoveel mogelijk stikstof uit het water te verwijderen. De hoeveelheid koolstof die teveel gegeven werd, moet echter ook terug uit het water worden verwijderd. Dit gebeurt in het vierde bekken: de nabeluchting (7). Het is evident dat tijdens de bedrijfsvoering van de waterzuivering het overschot aan opgeloste koolstof in het water tot een minimum wordt beperkt.

Soms zal het influentwater maar weinig stikstof bevatten (afhankelijk van de eigenschappen van de onderhoudsbaggerspecie en de conditioneringswijze). Om er voor te zorgen dat de nitrificeerders en denitrificeerders ook tijdens deze periodes kunnen blijven leven en organisch materiaal kunnen blijven verwijderen, wordt een stikstofreservebuffer voorzien (12). Uit de gaswasinstallatie in de ontwateringshal komt immers een vloeistofstroom (spui) die rijk is aan stikstof (ammoniumsulfaat) en mits “op-concentreren” kan worden gebruikt als stikstofreserve om de zuivering bij te regelen.

Gebaseerd op de hoeveelheid stikstof die de waterzuivering binnenkomt en de omzettingsnelheden die haalbaar zijn, worden de bekkenvolumes bepaald. Per straat wil dit zeggen dat het water ca. 1 dag nodig heeft om door de biologische bekkens te stromen.

Nabehandeling
Om te vermijden dat het traag aangroeiende biologisch slib continu uit de waterzuivering spoelt, wordt een nabezinker (8) voorzien. In dit bekken krijgt het biologische slib de tijd om naar de bodem van de tank te zinken vanwaar het terug naar het pre-denitrificatiebekken kan worden verpompt. Indien er teveel nieuw slib geproduceerd wordt, wordt dit uit het systeem verwijderd en samen met het baggerslib verwerkt in de ontwateringshal. Het gezuiverde water wordt via een overstort uit de nabezinker afgevoerd.

Na de biologische zuivering kan het water nog een resthoeveelheid zwevend materiaal - nu van biologische aard - bevatten. Om dit zwevende materiaal uit het water te verwijderen, wordt het over één van de 3 parallelle zandfilters (9) geleid.

In deze dynamische zelfreinigende zandfilters wordt het water gedwongen tussen de poriën van de zandkorrels te stromen zodanig dat het zwevend materiaal wordt gevangen in het zandskelet. In de zandfilter zakt het beladen zand geleidelijk naar de bodem en wordt via een lucht-liftsysteem centraal in de filter opnieuw naar boven gebracht. Door wrijving wordt het vastgeklitte materiaal losgemaakt van de zandkorrels en afgevoerd naar het nabeluchtingsbekken. De propere zandkorrels worden gerecupereerd binnen de zandfilter.
Aan de bovenzijde van de zandfilter loopt het gefilterde water over naar het effluentbekken (10). Het water kan van hieruit gerecupereerd worden voor het proces of via een meetgoot worden geloosd op het oppervlaktewater.

Procesparameters
Ontwerptemperatuur: 10°C
Influentwater waterzuivering:
• CZV: 24-660 mg/L
• BZV5: <2-28 mg/L
• NH4+-N: <0,5-89 mg/L
• NO3--N: <0,5-1,2 mg/L
• Totaal N: 30-90 mg/L
• Zwevend stof: <5-110
• Cl-: 1600-4100 mg/L
• Hardheid: 140-170 F°

Debiet per straat: 126 m³/uur

Alle onderstaande gegevens zijn uitgedrukt per straat

Fysico-chemische voorzuivering
Volume coagulatie: 10 m³
Volume flocculatie: 20 m³
Oppervlaktebelasting lamellenseparator: 0,8 m/uur

Biologische zuivering
Volumebelasting nitrificatie: 0,2 kg N/(m³ d)
Volume nitrificatie: 1210 m³
Volumebelasting denitrificatie (predenitrificatie en denitrificatie): 0,2 kg N/(m³ d)
Volume denitrificatie (predenitrificatie en denitrificatie): 1210 m³
Volumebelasting nabeluchting: 0,6 kg COD/(m³ d)
Volume nabeluchting: 402 m³
Ontwerp zuurstofvraag voor nitrificatie: 1468 kg COD/d
Ontwerp zuurstofvraag nabeluchting: 271 kg COD/d
Benodigd luchtdebiet: 980 Nm³/uur

Nabehandeling
Retourverhouding nabezinker: 1
Oppervlaktebelasting nabezinker: 0,5 m/uur
Oppervlaktebelasting zandfilters: 10 m/uur

Technische parameters
Gemiddeld opgenomen vermogen: 130 kWh
Voornaamste verbruikers (uitgedrukt t.o.v. het opgenomen vermogen):
• Surpressoren (beluchting): 24%
• Influent-, effluentpompen: 20%
• Mixers: 13%
• Polymeeraanmaak en -dosering: 10%
• Compressor (zandfilters): 6%

Belangrijkste leveranciers
• Elektromechanische bouw: Trevi
• Lamellenseparator en nabezinker: Dewekon
• Pompen: Netzsch, Prominent, Warman, Flygt
• Mengers: Flygt, Axflow
• Zandfilters: Nordic Waters
• Chemicaliëntanks: MIP
• Appendages: Prodim, Bray Controls
• Compressor: Atlas Copco
• Polymeeraanmaak en -dosering: Prominent
• Surpressoren: Robuschi
• Instrumentatie: Endress & Hauser