Luchtemissiebeperkende techniek – Biologische wasser

Inhoud

• Varianten en synoniemen
• Verwijderde stoffen
• Werkingsprincipe
• Toepasbaarheid
• Varianten techniek
• Installatie, ontwerp en onderhoud
• Milieuaspecten
• Financiële aspecten

Varianten en synoniemen

Biologische wasser, bioscrubber, biowasser

Verwijderde stoffen

Vooral: geur, H₂S, VOS

Werkingsprincipe

Het werkingsprincipe van een biologische wasser is hetzelfde als dat van een gaswasser, namelijk het oplossen van stoffen in het afgas in een wasvloeistof. De wasvloeistof wordt vervolgens biologisch behandeld, namelijk door biologische omzetting van organische stoffen in een afgas en zuurstof (in lucht) in biomassa, kooldioxide (CO₂) en water.

Een biologische wasser bestaat dus uit een gaswasser en een biologische reiniging. In de gaswasser wordt het afgas intensief in contact gebracht met waswater waardoor verontreinigingen uit het afgas oplossen in het waswater (absorptie) en het afgas wordt gereinigd. De gereinigde gasstroom kan dan naar de buitenlucht worden afgevoerd. De verzadigde wasvloeistof met de opgeloste verontreinigingen wordt als afvalwater gezuiverd.

De gebruikelijke afvalwaterzuivering bestaat uit een reactor waar micro-organismen (actief slib) de opgeloste stoffen afbreken. De micro-organismen breken de verontreinigingen middels microbiologische processen af om in leven te blijven, voor groei en benodigde energie. Om het actief slib actief te houden moeten er meestal nutriënten worden toegevoegd evenals zuren of logen om de zuurtegraad te stabiliseren. Het gevormde slib wordt afgescheiden en afgevoerd als afvalwaterzuiveringsslib. Het aldus gezuiverde water wordt weer naar de gaswasser gepompt.

Toepasbaarheid

Biologische wassers worden toegepast voor het afvangen en afbreken van biologisch afbreekbare verontreinigingen die goed wateroplosbaar zijn. Breed toepassingsgebied in de volgende sectoren:

• koffiebranderijen
• rubberindustrie
• sigarettenindustrie
• slachthuizen
• stortplaatsen voor gevaarlijke afvalstoffen
• veehouderij
• verwijdering van geur- bij de productie van polymeren
• verwijdering van geur voortkomend uit de productie van aroma
• verwijdering van geur voortkomend uit de productie van enzymen
• verwijdering van geur, VOS en stikstofhoudende stoffen bij de verwerking van verfafval
• waterzuiveringsinstallaties

Zeer Zorgwekkende Stoffen

De restconcentratie van biologische wassers is sterk afhankelijk van de toepassing en de uit te wassen stof. Biologische wassers kunnen geschikt zijn voor de reiniging van luchtstromen met ZZS Klik hier voor uitleg over dit begrip (opent in popup), maar dit zal niet vaak voorkomen. De toepassing is sterk afhankelijk van de te reinigen stof. Deze dient wateroplosbaar te zijn, biologisch afbreekbaar en niet giftig voor de micro-organismen. Er zijn niet veel ZZS die voldoen aan deze criteria. De uitgangsconcentratie van een biologische wasser kan laag genoeg zijn om te voldoen aan de emissiegrenswaarden voor ZZS.

Combinatie van technieken

Afhankelijk van de voorgaande processen moet het afgas worden voorbehandeld. Dit betreft meestal afkoelen tot een geschikte temperatuur, stof afvangen en eventueel verwijderen van stoffen die giftig zijn voor de micro-organismen. Vaak worden stoffilters voor de biologische wasser geplaatst. Het is niet gebruikelijk om na een biologische wasser een andere techniek te plaatsen. Biologische wassers kunnen echter net als algemene gaswassers deel uitmaken van een combinatie van technieken.

Prestaties

De prestaties biologische wassers komen overeen met de prestaties van gaswassers die water als wasvloeistof hebben. De gepresenteerde waarden zijn afhankelijk van de specifieke configuratie en bedrijfscondities. De waarden zijn in principe gebaseerd op halfuurgemiddelde waarden. In voorkomende situaties kunnen afwijkende waarden gerechtvaardigd zijn.

Nvt staat voor ‘niet van toepassing’ en is gebruikt voor geur. Voor geur zijn geen emissiegrenswaarden vastgesteld omdat de aanvaardbaarheid getoetst wordt aan de hand van de immissie (geurbelasting) bij gevoelige receptoren.

Randvoorwaarden

Debiet [Nm³/uur]:

• P10: 30
• P50: 2.000
• P90: 30.000

Temperatuur [°C]: 15 – 40, optimum tussen 30 – 35

Druk [bar]: atmosferisch

Drukval [mbar]: 2 - 5

Vochtgehalte: Geen beperkingen

Stof [g/Nm³]: <10; voor een goede werking zijn lage stofconcentraties wenselijk.

Ingaande concentratie [mg/Nm³]:

• 100 – 1.000 (VOS)
• 50 – 200 (NH₃)
• >10.000 (geur, ou_E/m³)

Varianten techniek

Biologische gaswasser met aerobe zuivering

Naast omzetting naar biomassa worden koolwaterstoffen omgezet in water en kooldioxide en voorkomende stikstof- en zwavelhoudende verbindingen in respectievelijk nitraat en sulfaat. De gevormde nitraat en sulfaat worden als zouten opgelost in water gespuid. De omzetting gebeurt meestal aeroob, dat wil zeggen met zuurstof, maar anaeroob (zonder zuurstof) is ook mogelijk. Onder anaerobe omstandigheden zullen methaan, ammoniak/ammonium, zwavelwaterstof/sulfide worden gevormd (anaerobe vergisting).

Een hydraulische verblijftijd van het waswater van 20 – 40 (maximum) dagen geeft goede resultaten.

Biologische gaswasser met zwavelterugwinning

Door de hoeveelheid zuurstof te beperken wordt sulfide (opgelost H₂S) door sommige bacteriën tot elementair zwavel geoxideerde en niet verder geoxideerd tot sulfaat. H₂S-houdend afgas wordt in tegenstroom in contact gebracht met het waswater onder mild basische omstandigheden waarbij het H₂S nagenoeg volledig oplost in het waswater. De vloeistof met sulfide (opgelost H₂S) stroomt naar de bioreactor, waar bacteriën het sulfide oxideren en onder zuurstofbeperkende omstandigheden omzetten in zwavel en loog. De bacteriën scheiden het gevormde zwavel als korreltjes uit, die vervolgens als vaste elementaire zwavel uit het water kunnen worden verwijderd.

Het systeem biedt een hoge H₂S-verwijderingsefficiëntie (> 99,5 %).

Installatie, ontwerp en onderhoud

Een biologische wasser moet zo ontworpen worden dat de verblijftijd van de luchtstroom in de wasser ongeveer 1 seconde is, afhankelijk van de oplosbaarheid van de af te vangen stof. Er dient aandacht te zijn voor een goede doorstroming van het slib, omdat het actieve slib anders voor verstopping kan zorgen; dit groeit namelijk meer als meer verontreiniging is afgevangen.

Per m² kolomoppervlak kan 1.000 – 3.000 m³/uur aan afgas worden behandeld.

Monitoring

Monitoring vindt plaats door chemische analyse (of beoordeling van geur) van de in- en uitlaat gassen. Controle over de pH van het waswater is noodzakelijk.

Milieuaspecten

De belangrijkste voordelen zijn:

• beter in staat om te gaan met wisselende (piek) belastingen dan een biofilter of biotrickling filter
• reinigt ontvlambare en/of explosieve gassen op relatief veilige wijze

Nadelen zijn:

• de biomassa groeit en moet periodiek worden verwijderd
• niet geschikt voor stoffen die slecht in water oplossen

Chemicaliën en energie

• Waterverbruik: Water dient periodiek bijgevuld te worden vanwege spui, slibafvoer en verdamping.
• Chemicaliën: Chemicaliën (voedingsstoffen, zuren, basen) om een optimale biologische activiteit te garanderen.
• Energieverbruik: Elektriciteit voor aandrijven van een pomp en eventueel ventilator.

Milieuafwegingen

Terugwinning

Terugwinning van product is in een beperkt aantal gevallen mogelijk. Zwavelterugwinning is een voorbeeld hiervan.

Lucht

De slibtanks kunnen emissies van geur geven. Daarom kan kanalisering en behandeling van verdringingslucht nodig zijn.

Afvalwater

Er ontstaat afvalwater door de vorming van nitraat- en sulfaatzouten.

Afval

Er ontstaat afvalwaterzuiveringsslib door de aangroei van micro-organismen.

Veiligheid

Er zijn geen bijzondere veiligheidsaspecten anders de gevaareigenschappen van eventuele zuren of basen voor het stabiliseren van de zuurtegraad. Ontvlambare en/of explosieve gassen kunnen op relatief veilige wijze worden behandeld.

Financiële aspecten

• Investeringen [EUR per 1.000 Nm³/uur]: 7.500 – 25.000. De kosten zijn afgeleid van de kosten voor een gaswasser. Daarbij moeten de kosten voor biologische afvalwaterzuivering nog apart worden beschouwd.
• Operationele kosten [EUR per 1.000 Nm³/uur per jaar]: 1.000 – 2.000

Operationele kosten

Dit is een opsplitsing van de operationele kosten. Ze tellen dus niet apart mee bij een kostenberekening. Zie ook Financiële aspecten op de pagina Opbouw van de factsheets.

• Personeel [uur/week]: 4
• Materiaal [EUR per 1.000 Nm³/uur]: Laag
• Energieverbruik [kWh/1.000 Nm³]: 0,2 – 0,5
• Baten: Geen, tenzij teruggewonnen materiaal nuttig kan worden toegepast
• Kostenbepalende parameters: debiet, concentratie en type verontreiniging

Informatiebronnen

1. Handreiking luchtemissiebeperkende technieken; DHV, 15 april 2009
2. BREF Waste Gas Management and Treatment Systems in the Chemical Sector; first draft, 2019
3. BREF Common Waste Water and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector, 2016
4. VITO LUSS: biowasser
5. Leverancier Thiopaq – Paques / Paqell