Er zijn verschillende soorten apparaten en apparatuur die worden gebruikt bij afvalwaterzuivering om verontreinigingen en verontreinigende stoffen uit het afvalwater te verwijderen. Enkele van de meest voorkomende apparaten zijn:
Schermen:
Schermen zijn een belangrijk onderdeel van veel afvalwaterzuiveringssystemen, omdat ze helpen om grote vaste stoffen, puin en andere materialen uit het afvalwater te verwijderen voordat het in andere zuiveringsprocessen terechtkomt. De schermen kunnen worden geclassificeerd op basis van de grootte van de openingen in het scherm, die bepalend zijn voor de grootte van de deeltjes die kunnen worden verwijderd. Enkele veel voorkomende soorten schermen die worden gebruikt bij afvalwaterzuivering zijn:
Barscreens: Barscreens bestaan uit een reeks staven die op afstand van elkaar staan om water door te laten stromen, maar om grote brokstukken en vaste stoffen op te vangen. De staven kunnen handmatig of mechanisch worden gereinigd om het opgevangen materiaal te verwijderen.
Fijnzeven: Fijnzeven gebruiken een gaas of geperforeerde plaat om kleinere deeltjes uit het afvalwater te verwijderen. Fijne schermen kunnen worden gebruikt om materialen zoals haar, papier en plastic te verwijderen.
Microscreens: Microscreens zijn vergelijkbaar met fijne schermen, maar ze gebruiken een fijnere maaswijdte of poriegrootte om kleinere deeltjes, waaronder bacteriën en andere micro-organismen, te verwijderen.
Trommelzeven: Trommelzeven gebruiken een roterende trommel met een gaas of geperforeerd oppervlak om puin en vaste stoffen op te vangen. Het opgevangen materiaal wordt vervolgens van het oppervlak van de trommel geschraapt en verwijderd.
Schijfschermen: Schijfschermen gebruiken roterende schijven met perforaties om vuil en vaste stoffen op te vangen. Het opgevangen materiaal wordt vervolgens verwijderd door een schraper of borstel.
De keuze van het zeeftype hangt af van de grootte en kenmerken van de deeltjes die moeten worden verwijderd, evenals van het ontwerp van het totale behandelingssysteem. Naast het verwijderen van vaste stoffen, kunnen schermen ook helpen om stroomafwaartse apparatuur, zoals pompen en kleppen, te beschermen tegen schade veroorzaakt door grof vuil of andere materialen.
Grit kamers:
Gritkamers zijn een type primaire behandeling die wordt gebruikt in afvalwaterzuiveringsinstallaties om zware anorganische vaste stoffen te verwijderen, zoals zand, grind en andere korrelige materialen die te zwaar zijn om alleen door sedimentatie te worden verwijderd. Deze stoffen kunnen tijdens het zuiveringsproces schade aan apparatuur, zoals pompen en kleppen, veroorzaken en kunnen zich tijdens de primaire zuivering ook ophopen in het slib.
Gritkamers werken door de stroom van afvalwater te vertragen en de zware materialen naar de bodem te laten zakken. De gritkamer is typisch een lange en smalle tank, met een breedte-lengteverhouding van ongeveer 1:4, om ervoor te zorgen dat het afvalwater voldoende lang in de kamer blijft. Terwijl het afvalwater de kamer binnenstroomt, vertraagt het, waardoor de zware materialen naar de bodem zakken.
Het bezonken grit wordt vervolgens van de bodem van de kamer verwijderd met behulp van een gritverwijderingssysteem, dat gritpompen, gritclassificatoren of grittransporteurs kan omvatten. Het verwijderde grit wordt vervolgens naar een stortplaats of een andere geschikte stortplaats gestuurd.
Gritkamers kunnen van het vortex-type of van het detritus-type zijn. In een gritkamer van het vortex-type wordt het afvalwater tangentieel naar de kamer geleid, waardoor een wervelende beweging ontstaat die helpt om het gruis van het afvalwater te scheiden. In een detritus-type gritkamer wordt het afvalwater met een lage snelheid ingebracht, waardoor het gruis naar de bodem van de kamer kan zakken.
Gritkamers bevinden zich meestal aan het begin van het behandelingsproces, vóór primaire sedimentatie, om ervoor te zorgen dat de zware materialen worden verwijderd voordat ze schade kunnen veroorzaken of de daaropvolgende behandelingsprocessen kunnen verstoren.
Sedimentatie tanks:
Sedimentatietanks, ook wel clarifiers genoemd, zijn een soort primaire behandeling die wordt gebruikt in afvalwaterzuiveringsinstallaties om zwevende deeltjes en organisch materiaal uit afvalwater te verwijderen. Deze tanks werken door het afvalwater te laten bezinken, waardoor de zwaardere vaste stoffen naar de bodem van de tank zinken terwijl de lichtere vaste stoffen naar boven drijven en een laag schuim vormen. Het geklaarde water wordt vervolgens uit het midden van de tank verwijderd.
Sedimentatietanks zijn meestal rechthoekig of rond van vorm en zijn ontworpen om de stroming van afvalwater te vertragen, zodat de vaste stoffen voldoende tijd hebben om te bezinken. De tanks kunnen zijn uitgerust met mechanische apparatuur zoals schrapers, skimmers of harken die helpen om de bezonken vaste stoffen van de bodem van de tank en de schuimlaag van het oppervlak te verwijderen.
Sedimentatietanks kunnen worden ontworpen als primaire bezinkers, die het grootste deel van de gesuspendeerde vaste stoffen en organisch materiaal verwijderen, of als secundaire bezinkers, die na biologische behandeling worden gebruikt om de resterende vaste stoffen en micro-organismen te verwijderen.
De effectiviteit van bezinkingstanks is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de detentietijd, de bezinkingssnelheid van de vaste stoffen en het ontwerp van de tank. De detentietijd is de hoeveelheid tijd dat het afvalwater in de tank blijft en wordt meestal bepaald door de grootte en het debiet van de tank. De bezinkingssnelheid van de vaste stoffen is afhankelijk van hun grootte, vorm en dichtheid en kan worden beïnvloed door de toevoeging van chemicaliën, zoals stollingsmiddelen, die helpen de vaste stoffen te aggregeren.
Over het algemeen vormen bezinkingstanks een belangrijk onderdeel van afvalwaterzuivering, omdat ze helpen om het grootste deel van de vaste stoffen en organisch materiaal te verwijderen voordat het afvalwater verder wordt gezuiverd met behulp van biologische of geavanceerde zuiveringsprocessen.
Beluchtingstanks:
Beluchtingstanks zijn een essentieel onderdeel van het biologische zuiveringsproces in afvalwaterzuiveringsinstallaties. De primaire functie van deze tanks is om een omgeving te bieden waarin micro-organismen kunnen gedijen en de organische stof in het afvalwater kunnen afbreken.
In een typisch actief slibproces is de beluchtingstank een groot bassin of tank waar het afvalwater wordt gemengd met een microbiële cultuur of slib. Het slib bevat een mengsel van micro-organismen, waaronder bacteriën, protozoa en schimmels, die de organische stof in het afvalwater afbreken door middel van aerobe ademhaling.
Om de groei en activiteit van de micro-organismen te bevorderen, is de beluchtingstank uitgerust met beluchtingsapparaten, zoals diffusors of mechanische beluchters, die zuurstof aan het afvalwater leveren. Dit zorgt voor de nodige zuurstof die de micro-organismen nodig hebben om hun stofwisselingsprocessen uit te voeren.
Het beluchtingsproces duurt doorgaans enkele uren, gedurende welke tijd de micro-organismen de organische stof in het afvalwater consumeren en zich in aantal vermenigvuldigen. Nadat het beluchtingsproces is voltooid, wordt het afvalwater naar een nabezinktank of bezinktank geleid, waar de micro-organismen kunnen bezinken en een sliblaag vormen. Het geklaarde water wordt vervolgens verwijderd en kan verder worden behandeld in tertiaire zuiveringsprocessen.
De effectiviteit van het beluchtingsproces is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de concentratie van micro-organismen in het slib, het gehalte aan opgeloste zuurstof in de beluchtingstank en de organische belasting van het afvalwater. Deze factoren moeten zorgvuldig worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat de micro-organismen in staat zijn om de organische stof effectief af te breken en afvalwater van hoge kwaliteit te produceren.
Actief-slibsystemen:
Een actief slibsysteem is een biologisch afvalwaterzuiveringsproces dat micro-organismen gebruikt om organisch materiaal in het afvalwater af te breken. Het proces omvat het toevoegen van lucht aan het afvalwater om de groei van micro-organismen te bevorderen, die vervolgens de organische stof consumeren en omzetten in koolstofdioxide, water en nieuwe microbiële cellen.
Bij een actief slibsysteem wordt het afvalwater eerst gezuiverd in een beluchtingstank, waar continu lucht wordt toegevoerd om de groei van de micro-organismen te bevorderen. De micro-organismen verbruiken de organische stof in het afvalwater, die hen voorziet van de energie en voedingsstoffen die nodig zijn voor groei. Naarmate de micro-organismen groeien, vormen ze klonten of vlokken die uit het afvalwater kunnen bezinken.
Na de beluchtingstank gaat het afvalwater naar een nabezinker, waar de vlokken uit het afvalwater bezinken en als slib worden afgevoerd. Het gezuiverde afvalwater wordt vervolgens geloosd of afgevoerd voor verdere behandeling.
Het gebruik van actiefslibsystemen voor afvalwaterzuivering heeft verschillende voordelen. Zo kunnen ze op een effectieve manier organische stof, stikstof en fosfor uit het afvalwater verwijderen, wat eutrofiëring en andere waterkwaliteitsproblemen kan helpen voorkomen. Actief-slibsystemen kunnen ook hoogwaardig effluent produceren, dat kan worden geloosd op oppervlaktewater of kan worden gebruikt voor irrigatie.
Er zijn echter ook enkele uitdagingen verbonden aan actiefslibsystemen. Het systeem vereist bijvoorbeeld zorgvuldig beheer om de juiste balans van micro-organismen en voedingsstoffen te behouden, aangezien te veel of te weinig van beide problemen kan veroorzaken. Daarnaast kan het systeem gevoelig zijn voor schokbelastingen en andere verstoringen die het zuiveringsproces kunnen verstoren. Ten slotte kunnen actiefslibsystemen grote hoeveelheden slib genereren, dat op de juiste manier moet worden behandeld en afgevoerd.
Membraan bioreactoren:
Een membraanbioreactor (MBR) is een soort afvalwaterzuiveringssysteem dat biologische zuivering combineert met membraanfiltratie. MBR-systemen gebruiken een biologisch proces om organisch materiaal in het afvalwater af te breken en gebruiken vervolgens membranen om gesuspendeerde vaste stoffen, bacteriën en andere verontreinigingen eruit te filteren.
In een MBR-systeem wordt het afvalwater eerst gezuiverd in een beluchtingstank, waar micro-organismen organisch materiaal opnemen en omzetten in koolstofdioxide en water. De gemengde vloeistof wordt vervolgens gescheiden van het behandelde water met behulp van een membraanfilter, dat het water doorlaat terwijl de vaste stoffen en micro-organismen worden vastgehouden. De vaste stoffen en micro-organismen die door het membraan worden gevangen, worden teruggevoerd naar de beluchtingstank om het behandelingsproces voort te zetten.
Er zijn twee hoofdtypen membraanfilters die worden gebruikt in MBR-systemen: holle vezel en vlakke plaat. Holle vezelmembranen worden meestal gebruikt in kleinere systemen, terwijl vlakke plaatmembranen worden gebruikt in grotere toepassingen. Beide soorten membranen hebben kleine poriën die bacteriën, virussen en andere verontreinigingen eruit filteren.
MBR-systemen hebben verschillende voordelen ten opzichte van conventionele afvalwaterzuiveringssystemen. MBR-systemen kunnen bijvoorbeeld effluent van hogere kwaliteit produceren dan conventionele systemen, aangezien de membranen een fysieke barrière vormen tegen zwevende deeltjes, bacteriën en andere verontreinigingen. MBR-systemen hebben ook minder ruimte nodig dan conventionele systemen, aangezien de membraanfiltratie de secundaire nabezinker kan vervangen. Bovendien kunnen MBR-systemen worden gebruikt bij hogere biomassaconcentraties, wat kan resulteren in een hogere zuiveringsefficiëntie en een lagere slibproductie.
MBR-systemen kunnen echter ook complexer en duurder zijn om te bedienen dan conventionele systemen, omdat ze gespecialiseerde membranen en geavanceerdere regelsystemen vereisen. Onderhoud en vervanging van de membranen kan ook kostbaar zijn. Ondanks deze uitdagingen worden MBR-systemen steeds populairder voor zowel gemeentelijke als industriële afvalwaterzuivering, met name in gebieden waar de ruimte beperkt is of waar hoogwaardig afvalwater vereist is.
Desinfectie systemen:
Desinfectiesystemen zijn een belangrijk onderdeel van veel afvalwaterzuiveringsprocessen, omdat ze helpen om de niveaus van pathogene micro-organismen in het afvalwater te verminderen. Er zijn verschillende soorten desinfectiesystemen die kunnen worden gebruikt, waaronder:
Chlorering: Chlorering is een gebruikelijke desinfectiemethode waarbij chloor aan het behandelde afvalwater wordt toegevoegd. Chloor kan vele soorten micro-organismen doden, waaronder bacteriën en virussen. Chlorering kan echter ook desinfectiebijproducten genereren, zoals trihalomethanen, die schadelijk kunnen zijn voor de menselijke gezondheid.
Ultraviolette (UV) straling: UV-desinfectiesystemen gebruiken UV-lampen met hoge intensiteit om micro-organismen in het afvalwater te doden. De UV-straling beschadigt het DNA van de micro-organismen, waardoor ze zich niet kunnen voortplanten. UV-desinfectie is een chemicaliënvrije methode die geen bijproducten van desinfectie produceert.
Ozonisatie: Ozonisatie is een proces waarbij ozon wordt toegevoegd aan het gezuiverde afvalwater. Ozon is een krachtig oxidatiemiddel dat micro-organismen kan doden en organische verbindingen kan afbreken. Ozonisatie is een chemicaliënvrije methode die geen desinfectiebijproducten produceert, maar het kan duur zijn om te gebruiken.
Membraanfiltratie: Sommige soorten membraanfilters, zoals ultrafiltratiemembranen, kunnen bacteriën en virussen uit het gezuiverde afvalwater verwijderen. Membraanfiltratie kan een effectieve desinfectiemethode zijn, maar kan duur zijn om te installeren en te onderhouden.
De keuze van het desinfectiesysteem hangt af van verschillende factoren, waaronder de kenmerken van het afvalwater, het vereiste desinfectieniveau en de beschikbare middelen. In veel gevallen kan een combinatie van desinfectiemethoden worden gebruikt om het gewenste behandelingsniveau te bereiken.
Tertiaire behandelingssystemen:
Tertiaire zuiveringssystemen worden gebruikt om afvalwater dat al primaire en secundaire zuiveringsprocessen heeft ondergaan, verder te zuiveren. Het doel van tertiaire behandeling is om resterende onzuiverheden en verontreinigingen uit het water te verwijderen om een effluent te produceren dat geschikt is voor hergebruik of lozing in het milieu. Enkele veel voorkomende tertiaire behandelingssystemen zijn:
Filtratie: Filtratie is een proces dat kleine deeltjes, gesuspendeerde vaste stoffen en andere onzuiverheden uit het afvalwater verwijdert. Veelvoorkomende soorten filters die bij tertiaire behandeling worden gebruikt, zijn onder meer zandfilters, multimediafilters en membraanfilters.
Chemische behandeling: Chemische behandeling omvat het toevoegen van chemicaliën aan het afvalwater om opgeloste vaste stoffen en organische verbindingen te verwijderen. Gebruikelijke chemicaliën die bij tertiaire behandeling worden gebruikt, zijn onder meer stollingsmiddelen, flocculanten en desinfectiemiddelen.
Nutriëntenverwijdering: Nutriëntenverwijdering is een proces dat overtollige stikstof en fosfor uit het afvalwater verwijdert. Overtollige voedingsstoffen kunnen bijdragen aan algenbloei en andere milieuproblemen. Gebruikelijke methoden voor het verwijderen van nutriënten zijn onder meer biologische nutriëntenverwijdering (BNR) en chemische neerslag.
Desinfectie: Desinfectie is een proces dat pathogene micro-organismen in het afvalwater doodt. Gebruikelijke desinfectiemethoden zijn onder meer chlorering, UV-straling en ozonbehandeling.
Omgekeerde osmose: Omgekeerde osmose is een proces waarbij een semi-permeabel membraan wordt gebruikt om opgeloste vaste stoffen, zouten en andere onzuiverheden uit het afvalwater te verwijderen. Dit proces kan water van hoge kwaliteit produceren dat geschikt is voor hergebruik in industriële of agrarische toepassingen.
De keuze van het tertiaire zuiveringssysteem hangt af van de specifieke verontreinigingen die uit het afvalwater moeten worden verwijderd, het beoogde gebruik van het effluent en de beschikbare middelen. In veel gevallen kan een combinatie van behandelingsmethoden worden gebruikt om de gewenste waterkwaliteit te bereiken.
Over het algemeen zijn apparaten voor afvalwaterbehandeling essentieel om verontreinigende stoffen en verontreinigingen uit het afvalwater te verwijderen en ervoor te zorgen dat het behandelde water voldoet aan de milieu- en volksgezondheidsnormen.