Afvalwaterzuivering is het proces waarbij verontreinigende stoffen uit afvalwater worden verwijderd, die worden gegenereerd door menselijke activiteiten zoals huishoudelijke, industriële en landbouwpraktijken. Het doel van afvalwaterzuivering is om gezuiverd water te produceren dat veilig is voor lozing in het milieu of voor hergebruik.
Er zijn verschillende stadia betrokken bij afvalwaterzuivering, waaronder:
Voorbehandeling:
Voorbehandeling is de eerste fase van afvalwaterzuivering en omvat de fysieke verwijdering van grote vaste stoffen en puin uit het afvalwater. Dit wordt gedaan om stroomafwaartse behandelingsprocessen te beschermen, verstopping van leidingen en apparatuur te voorkomen en de effectiviteit van volgende behandelingsfasen te verbeteren.
De volgende zijn de gebruikelijke methoden die worden gebruikt bij de voorbehandeling:
Afscherming: Afvalwater stroomt door een zeef met openingen van verschillende grootte om grote voorwerpen zoals stokken, vodden, plastic en ander vuil te verwijderen. Het verzamelde materiaal wordt vervolgens afgevoerd naar een stortplaats.
Gruisverwijdering: Afvalwater wordt door een gruiskamer geleid om anorganische vaste stoffen zoals zand, grind en andere zware materialen te verwijderen. Dit wordt gedaan om slijtage van stroomafwaartse apparatuur te voorkomen.
Stroomvereffening: dit is een proces dat helpt om fluctuaties in de stroomsnelheid van afvalwater af te vlakken. Het gaat om het gebruik van een opslagtank om afvalwater vast te houden in tijden van hoge stroomsnelheden en het vrij te geven in tijden van lage stroomsnelheden.
Verwijdering van vet, olie en vet (FOG): FOG wordt verwijderd met behulp van een vetafscheider, een apparaat dat FOG van het afvalwater scheidt en verzamelt. Dit voorkomt dat FOG leidingen en apparatuur stroomafwaarts verstopt.
Na voorbehandeling is het afvalwater klaar voor verdere behandeling via secundaire en tertiaire behandelingsprocessen om opgeloste en gesuspendeerde organische materialen en schadelijke verontreinigingen te verwijderen voordat het wordt geloosd of hergebruikt.
Primaire behandeling:
Primaire zuivering is de tweede fase van afvalwaterzuivering en omvat de fysische en chemische verwijdering van bezinkbare en zwevende stoffen uit afvalwater. Het doel van primaire zuivering is om zoveel mogelijk organische en anorganische vaste stoffen te verwijderen voordat het afvalwater wordt onderworpen aan secundaire of tertiaire zuivering. De volgende zijn de gebruikelijke methoden die worden gebruikt bij de primaire behandeling:
Sedimentatie: Afvalwater wordt vastgehouden in een sedimentatietank of bezinkingstank, waardoor bezinkbare vaste stoffen naar de bodem van de tank kunnen bezinken. De bezonken vaste stoffen, primair slib genoemd, worden vervolgens verwijderd en naar een slibbehandelingsproces gestuurd. De geklaarde vloeistof, effluent genaamd, wordt verzonden voor verdere behandeling.
Coagulatie en flocculatie: in dit proces worden chemicaliën aan het afvalwater toegevoegd om deeltjes te helpen stollen en grotere klonten te vormen, vlokken genaamd. De vlokken kunnen dan gemakkelijker worden verwijderd door bezinking of filtratie. De chemicaliën die worden gebruikt bij coagulatie en flocculatie omvatten aluminiumsulfaat (aluin) en ijzerchloride.
Egalisatie: Egalisatie is het proces van het balanceren van de instroom van afvalwater naar de zuiveringsinstallatie. Dit wordt gedaan door een vuilwatertank te gebruiken om afvalwater tijdelijk op te slaan voordat het het zuiveringsproces ingaat. Dit helpt de piekstromen te verminderen en helpt om consistente omstandigheden te behouden voor verwerkingsprocessen stroomafwaarts.
pH-aanpassing: pH-aanpassing kan nodig zijn als de pH van het afvalwater te hoog of te laag is. Het toevoegen van zuren of basen kan helpen om de pH aan te passen aan het optimale bereik voor behandeling.
Na de primaire behandeling wordt het afvalwater onderworpen aan een secundaire behandeling, waarbij opgeloste en gesuspendeerde organische materialen biologisch worden behandeld, of tertiaire behandeling, waarbij geavanceerde behandelingsprocessen worden gebruikt om specifieke verontreinigingen te verwijderen.
Secundaire behandeling:
Secundaire behandeling is de derde fase van afvalwaterzuivering en omvat de biologische verwijdering van opgeloste en gesuspendeerde organische materialen uit afvalwater. Het doel van secundaire zuivering is om het afvalwater dat een primaire zuivering heeft ondergaan verder te zuiveren en klaar te maken voor lozing of hergebruik. De volgende zijn de gebruikelijke methoden die worden gebruikt bij secundaire behandeling:
Actief slibproces: In dit proces wordt het afvalwater vermengd met een cultuur van micro-organismen, waaronder bacteriën en schimmels, die het organische materiaal in het afvalwater consumeren en afbreken. Het mengsel, actief slib genaamd, wordt vervolgens met behulp van bezinktanks gescheiden van het behandelde water. Het gezuiverde water kan vervolgens worden afgevoerd voor verdere behandeling of worden geloosd.
Trickling Filter: Bij dit proces wordt het afvalwater over een bed van stenen of plastic media gespoten, waarop zich een biofilm van micro-organismen heeft ontwikkeld. De micro-organismen consumeren het organische materiaal in het afvalwater terwijl het over de media druppelt. Het behandelde water wordt dan opgevangen op de bodem van het filter en voor verdere behandeling gestuurd.
Roterende Biologische Contactor: Bij dit proces wordt het afvalwater over een roterende schijf of trommel gespoten, die is bedekt met een biofilm van micro-organismen. Terwijl de schijf draait, verbruiken de micro-organismen het organische materiaal in het afvalwater. Het behandelde water wordt vervolgens opgevangen en verzonden voor verdere behandeling.
Sequential Batch Reactor: Bij dit proces wordt het afvalwater batchgewijs gezuiverd, waarbij het verschillende stadia van biologische zuivering ondergaat. Elke fase omvat een andere set micro-organismen die het organische materiaal in het afvalwater afbreken. Het behandelde water wordt vervolgens opgevangen en verzonden voor verdere behandeling.
Na secundaire behandeling wordt het afvalwater meestal onderworpen aan tertiaire behandeling, waarbij geavanceerde behandelingsprocessen worden toegepast om specifieke verontreinigingen te verwijderen. Dit wordt gedaan om ervoor te zorgen dat het gezuiverde afvalwater voldoet aan de vereiste kwaliteitsnormen voor lozing of hergebruik.
Tertiaire behandeling:
Het actiefslibproces is een algemeen biologisch behandelingsproces dat wordt gebruikt in afvalwaterzuiveringsinstallaties om organisch materiaal, stikstof en fosfor uit het afvalwater te verwijderen. Het is een vorm van secundaire zuivering die volgt op de primaire zuiveringsprocessen, zoals zeven, gruisverwijdering en sedimentatie.
Bij het actiefslibproces wordt het afvalwater in een beluchtingstank gemengd met een microbiële cultuur, ook wel "actief slib" genoemd. Het actiefslib is een mengsel van micro-organismen, zoals bacteriën, protozoa en schimmels, die de organische stof in het afvalwater consumeren en omzetten in microbiële biomassa, koolstofdioxide en water.
De beluchtingstank is meestal uitgerust met diffuse beluchtingsapparaten of mechanische beluchters om de micro-organismen van zuurstof te voorzien en hun groei en activiteit te bevorderen. Het beluchtingsproces duurt meestal enkele uren en vereist een hoog gehalte aan opgeloste zuurstof om het aërobe metabolisme van de micro-organismen te ondersteunen.
Na het beluchtingsproces wordt het afvalwater naar een nabezinktank of bezinktank geleid, waar het actief slib en eventueel achtergebleven zwevende stoffen kunnen bezinken. Het bezonken slib wordt vervolgens teruggevoerd naar de beluchtingstank om het behandelingsproces voort te zetten, terwijl het gezuiverde water wordt geleid naar verdere behandelingsprocessen, zoals tertiaire behandeling of desinfectie, voordat het wordt geloosd of hergebruikt.
Om de effectiviteit van het actiefslibproces te behouden, moet de microbiële cultuur zorgvuldig worden bewaakt en gecontroleerd. Factoren zoals de opgeloste zuurstofconcentratie, de beschikbaarheid van voedingsstoffen, de pH en de temperatuur moeten binnen een bepaald bereik worden gehouden om de groei en activiteit van de micro-organismen te bevorderen en een hoogwaardig effluent te garanderen. Bovendien moet overtollig slib periodiek uit het proces worden verwijderd om de opbouw van inerte vaste stoffen te voorkomen en de gewenste microbiële populatie te behouden.
Na behandeling wordt het afvalwater doorgaans geloosd in een ontvangend waterlichaam of hergebruikt voor niet-drinkbare doeleinden zoals irrigatie of industriële processen.
Afvalwaterzuivering is een belangrijk proces voor de bescherming van de volksgezondheid en het milieu. Een juiste behandeling helpt de verspreiding van door water overgedragen ziekten te voorkomen, vervuiling van waterwegen te verminderen en waterbronnen te behouden.