MBR of zandfilter

Waterschap Rivierenland experimenteert met nieuwe zuiveringstechnieken

Welke zuiveringstechniek levert uiteindelijk het schoonste oppervlaktewater op? Zuivering met behulp van een zandfilter of zuivering middels een MBR (membraanbiorector)? Dat is in een notendop de vraag die Waterschap Rivierenland over ongeveer anderhalf jaar hoopt te kunnen beantwoorden.

Bij de rioolwaterzuiveringsinstallatie in Maasbommel start het waterschap binnenkort een proef, waarbij beide technieken met elkaar vergeleken worden. ‘Dat er sowieso nieuwe zuiveringstechnieken moeten komen, staat als een paal boven water’, stelt Dennis Piron, projectleider MBR bij Waterschap Rivierenland. ‘Het waterschap wil de kwaliteit van het oppervlaktewater verbeteren: in 2010 moet het voldoen aan de normen van het Maximaal Toelaatbaar Risico (MTR). Dat betekent onder meer dat de fosfaatwaarde van het ontvangende oppervlaktewater na het lozingspunt van het effluent niet meer mag bedragen dan 0,15 mg per liter; het stikstofgehalte mag maximaal 2,2 mg per liter zijn. Per rwzi wordt een oppervlaktewater kwaliteitstoets uitgevoerd om te kijken aan welke normen het effluent moet voldoen. Voor de meeste rwzi’s zal die richting MTR-kwaliteit gaan, maar die halen we nooit met een conventioneel biologisch zuiveringssysteem. Daarmee kunnen we niet aan die normen voldoen. Daarom willen we de komende jaren een grote kwaliteitsslag maken voor de rwzi’s die op binnenwater lozen door nabehandeling van het effluent.’ Collega Jan van Paassen, projectleider zandfilter: ‘Die extra zuivering kan natuurlijk op meerdere manieren worden gerealiseerd. Dit is onder meer afhankelijk van de beschikbare ruimte op de locatie waar de zuivering plaatsvindt en het oppervlaktewater waarop geloosd wordt. Doordat zandfilters al vaker in de praktijk zijn toegepast, ook voor afvalwaterbehandeling op rwzi’s, weten we al dat dit systeem voor ons doel geschikt is. Voor de rwzi Maasbommel is daarom, en ook vanwege het gunstige ruimtebeslag op deze installatie, gekozen voor een zandfilter om het effluent te behandelen. Daarnaast is uit de ervaringen van het membraanonderzoek op de rwzi Beverwijk naar voren gekomen dat membraantechnologie een veelbelovend zuiveringssysteem is, dat mogelijk ook op andere installaties toegepast zou kunnen worden. Om tot een vergelijkbaar resultaat te komen is daarom besloten om een pilot-plant volgens het MBR-systeem in een deelstroom op deze installatie te beproeven.’

Spaghettislierten
De MBR is na een opstart- en experimenteerfase inmiddels bijna negen maanden in bedrijf. Uiterlijk is de proefinstallatie, die niet alleen fosfaat en stikstof verwijdert, maar mogelijk ook microverontreinigingen, bacteriën en virussen, geen opvallende verschijning. Keurig compact ondergebracht in een voor dit doel aangepaste scheepscontainer staat het ‘beestje’, zoals de reactor liefkozend door Piron wordt genoemd, achter de conventionele rwzi. Ook binnenin de container is niet veel meer te zien dan een aantal pompen met leidingwerk, een luchtcompressor en de procescompartimentering. Toch vindt daar een nauwkeurig zuiveringsproces plaats. Het afvalwater dat de container binnenkomt wordt eerst gezeefd op een fijnmazig rooster, zodat er geen vaste delen zoals bijvoorbeeld haren en vezels, in het proces worden meegevoerd en zich aan de membranen kunnen hechten. Het zuiveringsproces vindt in een vijftal compartimenten plaats, waardoor omstandigheden ontstaan voor een goede biologische fosfaat- en stikstofverwijdering. Vervolgens stroomt het slib-watermengsel door naar twee tanks waarin pakketten membranen zijn aangebracht. Deze zien eruit als grote bossen rietjes of lange slierten spaghetti. Door onderdruk op te wekken, dringt water door de poreuze wanden de membranen binnen. Het slib zet zich af tegen de buitenwand van de membranen. Alle zwevende stoffen worden zo tegengehouden, waardoor het effluent schoner is dan bij een conventioneel biologisch zuiveringssysteem. Het gezuiverde water wordt vervolgens op het oppervlaktewater geloosd. Willen de membranen naar behoren blijven functioneren dan is het zaak dat zij goed schoon worden gehouden. Er vindt een continue reiniging plaats, doordat de membranen in de twee tanks om en om kort worden belucht. ‘Zo worden ze telkens even schoon gewapperd’, verklaart Piron dit proces. Daarnaast wordt er na elke filtratiecyclus een klein deel van het gefiltreerde water door de membranen teruggepompt. Een keer per week vindt er bovendien nog een chemische reiniging plaats.

Zandfilter
Vlak naast de MBR en de conventionele rwzi ligt grond opgeslagen, afkomstig uit een bouwput. Op deze plek verrijzen binnen enkele maanden twee nieuwe zandfilters. De filters zorgen voor een na-zuivering van het water dat al in de bestaande rwzi is gezuiverd. Het eerste filter heeft een denitrificerende en het tweede filter een defosfaterende werking. Het te reinigen water, dat vanuit de nabezinktank van de bestaande rwzi wordt aangevoerd, wordt opgepompt naar het eerste filter en wordt halverwege over het zandpakket verdeeld. Afhankelijk van de gemeten concentraties, wordt azijnzuur toegevoegd in de aanvoerleiding naar het eerste filter. Het te reinigen water wordt in opwaartse richting gevoerd door het zandbed, dat in tegenstroom neerwaarts beweegt. Hier vindt het denitrificatieproces plaats. Het door het zandfilter gereinigde water stroomt vervolgens via een overloop naar het tweede filter. Het vervuilde zand, dat intussen onder in het filter komt, wordt continue opgepompt via een centrale stijgbuis samen met perslucht, dat onder in de stijgbuis wordt geblazen. De beweging die hierdoor ontstaat in het mengsel van vervuild zand en water, maakt het vuil los van het zand. Boven in de stijgbuis ontwijkt de lucht, het waswater wordt afgevoerd en het zand komt via een zandwasser terug op het zandbed, waarna het proces weer wordt herhaald. In het tweede filter vindt een soortgelijk proces plaats, maar hier wordt ijzerchloride toegevoegd om het fosfaatgehalte te reduceren. Is het zandfilter eenmaal in werking getreden, dan kan de installatie straks 120 m3 per uur verwerken. Van Paassen: ‘Deze capaciteit zal over het algemeen voldoende zijn, al kan de maximale aanvoer in de toekomst op regendagen oplopen tot 180 m3 per uur. In die situatie kan het filter niet alles verwerken. Er zal dan 60 m3 per uur effluent niet extra worden gezuiverd. Een ramp is dat niet, omdat die perioden over langere termijn gezien betrekkelijk kort zijn en de vuillast dan relatief laag is. Als we de zandfilters op een capaciteit van 180 m3 per uur ontworpen zouden hebben, dan zou het aantal filters groter moeten zijn. Daarmee zouden de investeringskosten een factor 1,5 hoger uitvallen. En het kostenaspect in verhouding tot het rendement is zeker iets om rekening mee te houden in dit verhaal. Want uiteindelijk bepalen niet alleen de prestaties, maar zeker ook de kosten, welke techniek het waterschap in de toekomst zal toepassen bij zuiveringsinstallaties die op binnenwater lozen.’

Resultaten
Om de prestaties van beide systemen goed te kunnen vergelijken is een monitoringsprogramma opgesteld. Naast de waarden van stikstof en fosfaat, zal hierbij ook gekeken worden naar onder meer zware metalen en organische microverontreinigingen. De leverancier van het zandfiltersysteem, Paques B.V. uit Balk heeft op basis van zijn expertise met dit systeem gegarandeerd dat het zuiveringsresultaat zal voldoen aan de gestelde fosfaat- en stikstofeisen. Piron: ‘Van de werking van de MBR zijn inmiddels ook al wat resultaten bekend; zo weten we dat het fosfaatgehalte van het effluent reeds aan de MTR-norm voldoet. Het stikstofgehalte is helaas nog iets te hoog: ongeveer 4 mg per liter. Door de installatie nog verder te optimaliseren, hopen we dat gehalte terug te kunnen brengen naar de MTR waarde. Omdat zandfiltratie in principe alleen het stikstof- en fosfaatniveau verder omlaag kan brengen, concentreren we onze vergelijking tussen de MBR en het zandfilter eerst alleen op hun beider prestaties op dit gebied. Zijn deze eenmaal bekend, dan moeten we ze afzetten tegen de kosten om een goede onderlinge afweging te kunnen maken. Nu is het echter nog te vroeg om beide systemen echt te kunnen vergelijken op hun prestaties.’ Van Paassen: ‘Ook het in kaart brengen en vergelijken van de kosten zal zorgvuldig moeten gebeuren. We hebben immers niet alleen te maken met investeringskosten, maar ook met onderhouds-, personeels-, chemicaliën- en energiekosten. Na een proefjaar waarin beide systemen operationeel zijn, hopen we dan een gefundeerde keuze te kunnen maken voor een van beide technieken: MBR of zandfilter.’

Verschenen in: Afvalwater (HolaPress; 2002).

Dit artikel is 1739 keer bekeken