Toelichtingen formulier gedragsvoorschrift - OVERZICHT ZUIVERINGSTECHNIEKEN

ONO-installatie
Een ONO-installatie bestaat uit drie processen, te weten ontgiften, neutraliseren en ontwateren. Ontgiften van afvalwater kan noodzakelijk zijn bij de aanwezigheid van cyanide of (VI)-chroom. Cyanide wordt in de ontgiftingsstap geoxideerd met bijvoorbeeld natriumhypochloriet, terwijl chroom 6+ met behulp van natriumsulfiet gereduceerd kan worden tot chroom 3+. In de tweede stap wordt ernaar gestreefd om de opgeloste zware metalen om te zetten in moeilijk oplosbare metaalhydroxiden. De vorming van deze metaalhydroxiden verloopt voor de meeste metalen goed bij een zuurgraad van 8 à 10. De tweede stap komt dus neer op een pH-correctie. Hiervoor wordt veelal kalkmelk, natronloog of zoutzuur gebruikt. De ontwateringsstap bij een ONO bestaat vaak uit een kamerfilterpers. In dit apparaat wordt batchgewijs het slib in kamers en door een filterdoek geperst. Het doek houdt het slib tegen, waardoor er een sliblaag op dit doek wordt opgebouwd. Het perswater wordt bij een continue ONO teruggevoerd in de neutralisatietank om opnieuw behandeld te worden. Bij een batch-ONO wordt slechts het eerste perswater terug in de reactor gevoerd en geloosd nadat er een sliblaag is opgebouwd. Om de ontwatering te verbeteren worden hulpstoffen gedoseerd, zoals de reeds genoemde kalkmelk.

Bezinken
Bezinking (sedimentatie) is het afscheiden van vaste deeltjes onder invloed van gravitatie. Bezinking vindt plaats in een tank waarin een zodanige verblijftijd (circa 4 uur) wordt gecreëerd dat turbulenties worden gereduceerd. Turbulenties zorgen namelijk voor opwervelingen waardoor het bezinkingsproces wordt gehinderd. Het ontwerp van de tank bepaalt de efficiëntie van het afscheidingsproces. De afscheiding kan veelal verbeterd worden door in de tank een zogenaamd platenpakket te plaatsen. Deze platen worden schuin in de tank geplaatst en hebben als functie een bezinkend deeltje snel op te vangen en naar de bodem af te voeren. Toepassing van een platenpakket (platen- of lamellenseparator) biedt de mogelijkheid om de bezinktank compacter uit te voeren. Verbetering van de bezinking kan daarnaast plaatsvinden door poly-elektroliet te doseren. Hierdoor kunnen deeltjes met een hogere soortelijke massa worden gecreëerd die betere bezinkeigenschappen hebben. Aternatief is bezinking in een tank volgens het Dortmund principe.

Olie/bezineafscheider
Een olie/benzineafscheider is evenals bezinking en flotatie gebaseerd op het verschil in soortelijke massa van de componenten in het water. De meeste olie-achtige componenten hebben een geringere soortelijke massa dan water en zullen hierdoor gaan opdrijven. De zo gevormde drijflaag wordt afgeroomd en verwijderd. Olie/benzineafscheiders zijn vaak uitgebreid met een extra compartiment om bezinkbare delen te verwijderen (sedimentatie).

Coalescentie
Coalescentie is het laten samenvloeien van kleine druppels tot grote druppels. Grote druppels zijn namelijk beter en sneller af te scheiden dan kleine. Voor coalescentie is het noodzakelijk om druppels met elkaar in contact te brengen. Hiervoor zijn verschillende systemen op de markt. In de conventionele systemen zijn platen, gaasmateriaal of pakkingen in een tank aangebracht. De druppels hechten zich aan de wanden hiervan en vormen grotere druppels. Voorwaarde hiervoor is natuurlijk wel dat er een affiniteit bestaat tussen het coalescentiemateriaal en de af te scheiden fase. Nadat coalescentie heeft plaatsgevonden dienen de grote druppels afgescheiden te worden. Aangezien het vaak een olie-achtige fase met geringe dichtheid betreft, zal de fase naar het wateroppervlak stijgen, waarna zij wordt verwijderd. Om de afscheiding te verbeteren wordt in plaats van luchtinbreng ook elektroflotatie toegepast. Is dit het geval dan wordt het proces elektrocoalescentie genoemd.

Flotatie
Flotatie is gebaseerd op het opdrijven van deeltjes met behulp van gas of lucht. Delen met een soortelijke massa kleiner dan water zullen opdrijven, bijvoorbeeld olie-achtige delen. Met behulp van gasinbreng (lucht) kunnen delen met een soortelijke massa die vergelijkbaar is met die van water naar het vloeistofoppervlak worden getransporteerd. De opdrijvende delen vormen een drijflaag die wordt afgeroomd. Dit afromen kan met behulp van een schraper, die de drijflaag over een overstortrand drukt. De verwijderde laag wordt meestal verder ontwaterd en afgevoerd voor verwerking elders. Voor de luchtinbreng zijn twee principes gangbaar: IAF (induced air flotation)/ DAF (dissolved air flotation) en elektroflotatie.
Om het flotatieproces te verbeteren kan een poly-elektroliet worden toegepast. Bij elektroflotatie wordt door elektrolyse water ontleed in waterstofgas en zuurstofgas. Deze techniek kan worden verdeeld in elektroflotatie met inerte elektrodes en elektroflotatie met oplosbare elektrodes. In het laatste geval dienen deze opgeloste stoffen voor verbetering van de vlokvorming en de filtratie en zonodig voor ontgifting van in de afvalstroom aanwezige stoffen.

Centrifugatie/(hydro)cyclonen
Bij centrifugatie en in cyclonen wordt gebruikgemaakt van g-krachten om een scheiding tussen deeltjes of fasen te bewerkstelligen. Evenals bij bezinking en flotatie zijn verschillen in soortelijke dichtheid noodzakelijk voor een efficiënte scheiding. Delen met een hogere dichtheid worden tijdens het centrifugeren naar buiten getransporteerd en kunnen hier worden verwijderd. Delen met een lagere dichtheid worden verzameld aan de binnenkant van de centrifuge. Een decanter is een veelgebruikte uitvoeringsvorm van centrifugeren. De decanter is een horizontale trommelcentrifuge, voorzien van een roterende mantel en een transportschroef voor afvoer van de te scheiden vaste stoffen. De mantel en de schroef draaien in dezelfde richting, maar met een gering verschil in toerental. De schroef draait langzamer dan de mantel. De te scheiden c.q. te ontwateren suspensie wordt centraal in de centrifuge gebracht en onderworpen aan centrifugaalkrachten. De zwaardere deeltjes, de vaste stoffen, worden tegen de binnenkant van de mantel geslingerd en door de schroef, via een conisch gedeelte van de mantel daaruit verwijderd.

Omgekeerde osmose
Omgekeerde osmose is geen filtratietechniek. Een semi-permeabel membraan zorgt voor een scheiding die gebaseerd is op verschillen in oplosbaarheid en diffusie.
Bij omgekeerde osmose zijn hoge werkdrukken (20 tot 100 bar) noodzakelijk om de osmotische druk van het permeaat (gepermeëerde vloeistof) te weerstaan. Vergelijkbaar met membraanfiltratie is een omgekeerde osmose-installatie opgebouwd uit modules; er zijn verschillende uitvoeringsvormen. Een flux (hoeveelheid vloeistof per m2 per tijdseenheid) van 10 à 50 l/m2.h is over het algemeen haalbaar. Vervuilde membranen kunnen gereinigd worden met industriële zepen of andere chemicaliën.

Elektrolyse
Metaalafscheiding door middel van elektrolyse berust op hetzelfde principe als waarop de galvanotechniek is gebaseerd. Met behulp van ten minste twee elektroden, die zijn aangesloten op een gelijkspanningsbron, wordt een elektrische stroom door de elektrolytoplossing (in dit geval de afvalwaterstroom) geleid.
Aan de elektroden treden elektrochemische reacties op, waarbij aan de anode oxidatie plaatsvindt, bijvoorbeeld van cyanide, en aan de kathode reductie van in dit geval opgeloste metalen. Voor het verkrijgen van een hoge depositiesnelheid, een hoog stroomrendement en relatief lage eindconcentraties zijn verschillende reactortypen ontwikkeld. De vorm van de elektroden varieert van eenvoudige staven of platen tot gaasvormen en gefluïdiseerde deeltjes. Ook zijn volledig gesloten elektrolysecellen met pomp ontwikkeld die geïntegreerd in een lijn selectief/continue ingezet kunnen worden. Vooral bij edelmetaalterugwinnnig kan hiermee zeer efficiënt metaal worden teruggewonnen tegen lage operationele kosten.

Zandfiltratie
Filtratie is gebaseerd op het tegenhouden van deeltjes of emulsies door een filter. Filtratie wordt zowel toegepast voor het behandelen van afvalwater als voor het ontwateren van slib. Voor filtratie van afvalwater zijn vele uitvoeringsvormen op de markt. Deze zijn onder te verdelen in zand- en membraanfiltratie en de kamerfilterpers. Bij zandfiltratie wordt de te behandelen vloeistof over een met zand gevulde kolom geleid. Dit kan een gepakt (conventioneel) of een zwevend (dynamisch) bed zijn. Bij een gepakt bed is er vaak sprake van verscheidene pakkingsmaterialen. Vaste of geëmulgeerde deeltjes blijven achter in het zandbed. Het is dan ook nodig het bed van tijd tot tijd te reinigen. Bij conventionele zandfilters geschiedt dit batchgewijs door met water en lucht terug te spoelen. Het filter is hierbij uit bedrijf. Bij zogenaamde dynamische zandfilters vindt de reiniging van het bed continu plaats (het filter blijft operationeel). Een kleine stroom vervuild zand wordt hierdoor continu afgevoerd en intensief met schoon water (en lucht) gereinigd en vervolgens teruggevoerd. De verontreinigingen bij zowel een conventioneel als een dynamisch zandfilter worden in een tank opgevangen en dienen verder te worden verwerkt.

Membraanfiltratie
Bij membraanfiltratie bestaat het scheidingsvlak tussen de deeltjes en de vloeistof uit een membraan. Het membraan is van kunststof of keramiek gemaakt en bevat poriën die de scheiding teweegbrengen. Membraanfiltratie is een drukgedreven proces waarbij het water door de poriën wordt geperst (het permeaat) en de deeltjes en emulsies door het membraan worden tegengehouden en geconcentreerd (het concentraat). Afhankelijk van de diameter van de poriën is er sprake van micro-, ultra- of nanofiltratie. Nanofiltratie is (nog) geen stand der techniek. Omgekeerde osmose is ook een membraantechniek, maar wordt thans in Nederland alleen nog maar voor de waterbereiding gebruikt. Omgekeerde osmose voor de scheiding van afvalwaterstromen is nog niet in de praktijk uitgevoerd. Overige processen die zijn beschreven en waarin membranen worden toegepast, zijn membraanelektrolyse, elektrodialyse en pertractie. Deze membranen dienen niet als filter, maar als halfdoorlaatbare scheidingswand.

Membraanelektrolyse
Membraanelektrolyse is een elektrolysetechniek, waarbij een of meerdere ionselectieve membranen naast elkaar worden geplaatst. Membranen worden toegepast om het proces beheersbaar te maken of om verschillende compartimenten die elektrisch met elkaar in verbinding staan te scheiden. Dit is afhankelijk van de doorlaatbaarheid van de membranen voor verschillende componenten en van neveneffecten die kunnen optreden, zoals het transport van zuurresten of de corrosiebestendigheid van elektroden. Membraanelektrolyse kan leiden tot metaaldepositie, zoals bij nikkelvloeistoffen, maar dat hoeft niet, zoals bij de verwijdering van kationen uit chroomzuur. Bij metaalverwijdering kan het verwijderingsrendement zeer hoog zijn, maar dit gaat ten koste van het elektrisch rendement. Bij een dalende metaalconcentratie stijgt het stroomverbruik exponentieel.

Ionenwisseling
Zoals de naam reeds doet vermoeden, is deze techniek gebaseerd op het uitwisselen van ionen. In een ionenwisselaar is een hars aanwezig met positief (kationen) of negatief (anionen) geladen ionen. In een anionenwisselaar is hydroxide (OH-) aan de hars gebonden, terwijl in een kationenwisselaar waterstof (H+) aan de hars is gebonden. Opgeloste metalen zullen in een kationenwisselaar dus uitgewisseld worden met waterstofionen. De metalen worden op deze wijze ingevangen in de hars. Indien de hars verzadigd is, kan regeneratie plaatsvinden met behulp van een overmaat aan H+- of OH--ionen. Ionenwisselaarinstallaties worden meestal uitgevoerd als vastbedreactoren. In speciale toepassingen worden ook fluïdised-bed reactoren toegepast. Is een systeem dubbel uitgevoerd, dan kan worden gekozen voor een paralleluitvoering, waarbij een set na regeneratie stand-by staat. Er kan ook gekozen worden voor serieschakeling van de beide sets. Hierdoor kan de eerste set hoger beladen worden, zonder dat de kwaliteit van het effluent afneemt.

Actief kool
Actief kool is een microporeus materiaal van gebonden koolstof dat door middel van thermische of chemische activering uit organisch of bitumineus materiaal wordt verkregen en door deze bewerking een groot inwendig oppervlakte heeft (specifiek oppervlak). Aan het oppervlak van de actieve kool kunnen componenten door middel van adsorptie gebonden worden. De mate waarin de actieve kool componenten adsorbeert, de zogenaamde belading, is sterk afhankelijk van de component, het beschikbare specifieke oppervlak van de kool en de procesomstandigheden. Organische componenten worden in het algemeen goed geadsorbeerd en bijvoorbeeld zware metalen niet. Het beschikbare specifieke oppervlak kan sterk worden beïnvloed door de samenstelling van het water. Bevat het water veel emulsies, dan kan hierdoor versmering van het kooloppervlak optreden waardoor het specifieke oppervlak en daarmee de belading sterk zal afnemen. Met betrekking tot de procesomstandigheden wordt opgemerkt dat er voldoende adsorptietijd gecreëerd moet worden (10 à 40 minuten). Actief kool wordt voor de behandeling van water op twee manieren ingezet, namelijk gepakt in een kolom (actiefkoolfilter) of in een geroerde reactor (slurryreactor). In een actief kool filter wordt het te behandelen water over de actieve kool geleid die als een gepakt bed hierin aanwezig is. In de slurryreactor wordt actieve kool toegevoegd aan het te behandelen water en intensief gemengd. De beladen actieve kool wordt vervolgens meestal door middel van bezinking wederom van de vloeistof gescheiden.

Filtratie
Filtratie is gebaseerd op het tegenhouden van deeltjes of emulsies door een filter. Filtratie als ontwateringstechniek wordt meestal uitgevoerd in een (kamer-)filterpers of met een zeefbandpers. Soms kan het nodig zijn om flocculant toe te voegen. Bij emailleren wordt reinigingswater door een filterpers met doekenfilters geleid om emailsuspensies af te scheiden.

Retardatie
Retardatie is een scheidingstechniek, waarbij gebruik wordt gemaakt van bepaalde zeolieten om een zuur te scheiden van het metaalzout van dit zuur (retarderen = vertragen). Wordt het gepakte bed, dat is geregenereerd met water beladen met een mengsel van een geschikt zuur dat verontreinigd is met het desbetreffende metaalzout (mobiele fase), dan zullen beide stoffen een zwakke verbinding aangaan met de drager (stationaire fase). De bindingskracht van het zuur onder deze omstandigheden is groter dan die van het metaalzout. En het zuur zal meer worden tegengehouden dan het metaalzout. Eerst zal een fractie van hoofdzakelijk (regeneratie)water het bed verlaten. Hierna ontstaat, bij het ‘doorslaan' van de kolom een fractie met hoofdzakelijk metaalzoutoplossing met weinig zuur. Wordt op het moment dat het zuur ook gaat doorslaan het bed in omgekeerde richting geregenereerd met water, dan zal een mengsel worden teruggewonnen van ongeveer gelijke zuursterkte, maar met een lager metaalzoutgehalte.

Elektrodialyse
Elektrodialyse is een membraanproces waarbij ionen worden getransporteerd door ionenselectieve membranen onder invloed van een elektrisch veld. Tussen twee elektroden is alternerend, op geringe afstand van elkaar, een aantal kation- en anionselectieve membranen geplaatst. De negatief geladen kationselectieve membranen laten alleen kationen door, terwijl de positief geladen anionselectieve membranen alleen anionen doorlaten. Een membraanpakket met een elektrodenpaar wordt een stack genoemd. Er wordt vaak een aantal stacks na elkaar geschakeld om de gewenste eindconcentraties te bereiken. Op deze wijze wordt de te behandelen afvalwaterstroom/het procesbad gescheiden in twee stromen. De ene stroom, het concentraat, is rijk aan zouten (ionen) terwijl de andere stroom arm is aan zouten (ionen). In het permeaat (de zoutarme stroom) bevinden zich nog wel (een deel van de) organische componenten, zowel afbraakproducten als toevoegingen, zoals boorzuur.Bij elektrodialyse treedt het probleem van membraanvervuiling aanzienlijk minder op dan bij de overige membraanzuiveringstechnieken het geval is. Reiniging van de membranen vindt plaats met behulp van zuren en alkalische middelen.

Pertractie
Pertractie is een reinigingstechniek die gebruik maakt van een extractiemiddel opgelost in een organische fase. Dit extractiemiddel wordt gescheiden van de waterige fase door middel van een hydrofobe holle vezel membraan. Het toegepaste extractiemiddel kan selectief metalen uit de waterige fase verwijderen. Deze selectiviteit hangt af van het type, het metaal en de pH. Extractie van metalen kan in principe worden uitgevoerd zonder membraan (solvent extractie), maar omdat een sterke vermenging van beide fasen moet plaatsvinden, zullen in de praktijk veelal slecht te scheiden emulsies ontstaan. Hierdoor raakt de procesvloeistof verontreinigd met de organische component en wordt onbruikbaar. De belaste organische fase wordt intensief vermengd in de daarop volgende extractiestap, thans zwavelzuur. Na meer of mindere fasescheiding wordt het extractiemiddel weer aan het systeem aangeboden, terwijl het zwavelzuur met metalen wordt verwerkt.

Nanofiltratie
Nanofiltratie is een membraanscheidingstechniek. Tot nu toe zijn er nog geen toepassingen bekend binnen de galvano. De scheiding bij nanofiltratie wordt, evenals bij andere membraanscheidingstechnieken, tot stand gebracht door het influent door het membraan te persen. De mate waarin moleculen van een bepaalde stof worden tegengehouden (retentie of cut-off), wordt bepaald door de fysische omstandigheden tijdens het proces, alsmede de geometrie en de lading van zowel de poriën als de moleculen. De moleculen die het membraan niet kunnen passeren, concentreren zich aan de hoge drukzijde van het membraan, terwijl het permeaat geheel of nagenoeg vrij is van deze moleculen.