|
Uitbreiding anaërobe zuivering bij CSM
Een artikel van Johan Raap van CSM Laboratorium te Breda over de uitbreiding van CSM's anaërobe zuivering ten koste van de bestaande aërobe zuivering. Dit zorgt voor een duurzamere oplossing voor de zuivering. Het artikel is tevens gepubliceerd in het vakblad H2O (nummer 19, 2004). Sinds begin jaren '70 wordt veel aandacht besteed aan waterbehandeling bij CSM. In de jaren '70 en '80 zijn regelmatig publicaties verschenen over de zuiveringssystemen bij de suikerfabrieken van CSM en de ontwikkeling van de anaërobe-zuiveringstechniek in het bijzonder.1,2,3 Het is tijd om opnieuw een kort overzicht te geven. Aanleiding daartoe is dat in 2004 op één van de suikerfabrieken de anaërobe-zuiveringscapaciteit flink wordt uitgebreid. Normaal gesproken is uitbreiding van zuiveringscapaciteit een gevolg van productievergroting of verbetering van de effluentkwaliteit. In onderhavige casus betreft het echter een verdere verschuiving van aëroob naar anaëroob-zuiveringsproces. Een zeer duurzame investering dus. Rentabiliteit is dan een lastig begrip.
CSM Suiker BV.De suikerdivisie van CSM heeft twee productielocaties: suikerfabriek Wittouck te Breda en suikerfabriek Vierverlaten te Hoogkerk (Groningen). Het hoofdkantoor is gevestigd in Amsterdam en ondersteuning wordt uitgevoerd vanuit het Centraal Laboratorium te Breda. Een bietsuikerfabriek kenmerkt zich tot een campagnekarakter wat betreft de productie van kristalsuiker. De campagne loopt globaal van medio september tot Kerst.
WaterstromenTwee belangrijke kenmerken in de suikerindustrie zijn; een positieve waterbalans (er wordt water “gemaakt”) en waterbehandeling als onderdeel van het totale productieproces (dus niet “end of pipe”). De twee belangrijkste waterstromen binnen het productieproces zijn
In onderstaande figuur zijn de waterstromen van een suikerfabriek schematisch weergegeven.
Figuur 1: Schematische weergave van de belangrijkste waterstromen binnen het suiker productieproces
Voor het wassen van bieten wordt waswater gebruikt. Tijdens het wassen wordt een deel van de aanhangende grond, stenen en bladeren verwijderd met behulp van wastrommels, stenenvangers en bladharken. Vervolgens worden bieten en waswater van elkaar gescheiden. De staartjes, kleine stukjes biet, worden met behulp van staartenzeven afgescheiden. De aanvankelijk met bieten meegevoerde grond wordt via een bezinkstap uit de circulerende waswaterstroom verwijderd en uiteindelijk opgeslagen in de grondberging. Omdat de bieten bij het oogsten, het laden en lossen en bij het wassen onvermijdelijk beschadigingen oplopen, komt er suikerhoudend celvocht in het waswater terecht. Kenmerkend aan waswater is dat het veel CZV en relatief weinig Kj-N bevat. Condensaat is afkomstig van het verdampingsstation waar dunsap wordt geconcentreerd tot diksap. Na de waterverdamping gaat een deel van het condensaat terug naar de stoomketels. Ook wordt veel condensaat gebruikt als proceswater. Kenmerkend aan condensaat is dat het relatief weinig CZV en veel ammoniak (NH3) bevat en dat alle componenten in opgelost vorm aanwezig zijn. De pH is hoog (ca. 9,5).
WaterzuiveringHet suikerverlies in het wascircuit leidt in principe tot verhoging van de vuillast in dat water. In dit proces zijn anaërobe zuiveringsinstallaties (AZ) opgenomen om die vuillast tot een bepaald nivo te verminderen. De organische verontreinigingen worden omgezet in biogas dat wordt benut voor de energievoorziening. In aërobe-zuiveringsinstallaties vindt volledige eindzuivering plaats voordat het water op het oppervlaktewater wordt geloosd. Met behulp van SBR-reactoren (discontinue waterzuivering) in de vorm van echte Pasveersloten wordt de rest-CZV, stikstof en fosfaat verwijderd. Het water ondergaat in dezelfde tank diverse opeenvolgende behandelingen. Het effluent wordt periodiek afgelaten, waarna nieuw influent wordt ingelaten. Op suikerfabriek Vierverlaten wordt C-houdend en N-houdend influent apart toegevoegd in verschillende fasen van een cyclus. In de onbeluchtte fases wordt gedenitrificeerd, in de beluchtte fases wordt genitrificeerd en tevens simultaan gedenitrificeerd. In onbelaste toestand blijft een laag slib met daarboven effluent in de reactor aanwezig. Daardoor kan deze, ook na negen maanden niet gebruikt te zijn, snel worden opgestart.
Figuur 2: Schematische weergave van een SBR cyclus.
In de campagne draaien de waterzuiveringsinstallaties op volle capaciteit. De rest van het jaar zijn enkele installaties buiten gebruik terwijl andere op lage capaciteit draaien.
Verschuiving van aëroob- naar anaëroob- proces.Op suikerfabriek Vierverlaten is in 2004 een 2e anaërobe zuivering gebouwd wat globaal tot een verdubbeling van de anaërobe-zuiveringscapaciteit leidt. Deze uitbreiding betreft een vuillast van ca. 500.000 i.e.. Directe aanleiding voor de verschuiving is de energiebesparing die ontstaat door enerzijds een verminderde behoefte aan elektrische energie voor beluchting in de aërobe zuiveringen en anderzijds de productie van meer biogas. De energiebehoefte voor beluchting bedraagt ca. 1-2 MJ per kg CZV omzetting, terwijl anaërobe zuivering voor een equivalente omzetting 12 MJ verbrandingsenergie genereert. Een andere reden ligt in de voor suikerfabrieken opmerkelijke spreiding in de vuillast. Deze spreiding wordt vooral veroorzaakt door de weersomstandigheden tijdens het rooien van de bieten. Variaties in de rooiomstandigheden beïnvloeden de kwaliteit van de aangevoerde grondstof. Deze kwaliteit richt zich tot de brosheid van de bieten maar ook de fractie aanhangende grond die in het wasproces wordt verwijderd. Dit bepaald in grote mate de intensiteit van het wasproces en daarmee het verlies aan suiker. Voorheen werden pieken in de vuillast, dus hetgeen niet anaëroob gezuiverd kon worden, in aërobe zuiveringen opgevangen. De beoogde uitbreiding zal dat omdraaien. De aërobe zuiveringen zullen constanter belast gaan worden en de spreiding in de vuillast zal dan opgevangen worden door de anaërobe zuiveringen. De bestaande anaërobe zuiveringen zijn van het type UASB en vanwege de goede bedrijfservaring lag het aanvankelijk voor de hand om de uitbreiding op hetzelfde systeem te baseren. Uiteindelijk is toch gekozen voor een expanded granular bed principe met Interne Circulatie van Paques te Balk.
Figuur 3: foto van de bestaande AZ, de nieuwe AZ en één van de SBR installaties.
Een direct gevolg van deze uitbreiding betreft de zogenaamde C/N ratio voor de aërobe zuiveringen. Dit getal varieerde in het verleden tussen 10 en 20. Daarbij werd altijd een zeer goede kwaliteit en helder effluent verkregen met waarden voor N-tot van ca. 4 mg/l. De beoogde C/N ratio voor 2004 en later is 6. De omstandigheden voor N-verwijdering zijn daarbij in ieder geval niet eenvoudiger. In separaat onderzoek op het Centraal Laboratorium te Breda wordt onderzoek uitgevoerd naar nog lagere ratio's. In 2005 zal daarover een volgend artikel verschijnen.
Literatuur.
|
