Schuimbeheersing bij afvalwaterzuivering: waarom de keuze voor het juiste ontschuimingsmiddel ter plaatse echt van belang is

Na meer dan twintig jaar ervaring met industriële en gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties heb ik geleerd dat schuim een van die problemen is die er op papier eenvoudig uitziet, maar de bedrijfsvoering stilletjes kan ontwrichten als je er niet op de juiste manier mee omgaat. Een dikke schuimlaag in een beluchtingstank of secundaire bezinker ziet er niet alleen rommelig uit. Het vermindert de efficiëntie van de zuurstofoverdracht, vergroot het risico op overstromingen tijdens stormen, zorgt voor gladheid en veiligheidsrisico’s, en kan zelfs vaste stoffen over de overloop in het uiteindelijke effluent duwen. In veel gevallen komt het verschil tussen een installatie die stabiel draait en een installatie die voortdurend met storingen kampt, neer op het selecteren en toepassen van de juiste ontschuimer, afgestemd op de chemische en biologische processen die bij de afvalwaterzuivering een rol spelen.

Schuim in de afvalwaterzuivering ontstaat meestal wanneer oppervlakteactieve stoffen luchtbellen stabiliseren. Deze stoffen zijn afkomstig van wasmiddelen en oppervlakteactieve stoffen in huishoudelijk afvalwater, maar in industriële afvalstromen is de situatie vaak veel ernstiger — eiwitten en vetten uit de voedselverwerking, lignine en harsen uit pulp- en papierfabrieken, of oliën en vetten uit raffinaderijen en de metaalbewerking. In actiefslibsystemen kan de combinatie van fijne belletjes door beluchting en extracellulaire polymere stoffen die door de biomassa worden geproduceerd, zeer stabiel, hardnekkig schuim vormen dat niet vanzelf verdwijnt. Zodra die schuimlaag dik wordt, isoleert deze het vloeistofoppervlak, vermindert het de zuurstofopname en kan het zelfs de groei bevorderen van schuimveroorzakende filamenten zoals Nocardia of Microthrix.

Een ontschuimer werkt door de oppervlaktefilm te verstoren die de luchtbel bijeenhoudt. Goede ontschuimers voor afvalwater zijn zo samengesteld dat ze zich snel over het lucht-vloeistofgrensvlak verspreiden, de stabiliserende oppervlakteactieve stoffen verdringen en ervoor zorgen dat de wanden van de luchtbellen dunner worden en barsten. Omdat afvalwater zelden schoon is, moet de ontschuimer ook goed presteren bij een hoog gehalte aan zwevende deeltjes, een variërende pH-waarde en soms hoge temperaturen of een hoog zoutgehalte. Dit moet gebeuren zonder het biologische zuiveringsproces te schaden of nieuwe problemen stroomafwaarts te veroorzaken.

Niet elke ontschuimer is geschikt voor biologische afvalwaterzuiveringssystemen. Producten op basis van siliconen werken snel en effectief bij lage doseringen, maar sommige kunnen bij overdosering een laagje op de biomassa vormen of de zuurstofoverdracht verminderen, en ze kunnen via de installatie in het ontvangende water terechtkomen. Ontschuimers op basis van minerale olie of koolwaterstoffen zijn goedkoper en worden op grote schaal gebruikt, maar ze kunnen het chemisch zuurstofverbruik van het effluent verhogen en soms de slibontwatering verstoren. De laatste jaren zijn steeds meer zuiveringsinstallaties overgestapt op ontschuimers op basis van vetalcoholen, plantaardige olie of polymeren, die milieuvriendelijker zijn en minder giftig voor waterorganismen. Deze alternatieven zijn doorgaans beter te combineren met gevoelige biologische processen, hoewel ze mogelijk iets hogere doseringen vereisen of zorgvuldiger moeten worden toegepast.

In de praktijk worden de beste resultaten behaald door het ontschuimingsmiddel af te stemmen op de bron van het schuim en de behandelingsfase. In beluchtingsbekkens werkt een continue, lage dosering vaak beter dan eenmalige, hoge doseringen. Veel installaties voeren het ontschuimingsmiddel rechtstreeks in de beluchtingstank of net stroomopwaarts daarvan toe met behulp van een doseerpomp die is gekoppeld aan schuimniveausensoren of eenvoudige timers. Bij slibverwerking of in anaërobe vergisters kan een ander product of een hogere dosering nodig zijn, omdat de chemische samenstelling van het schuim anders is. Ik heb gevallen gezien waarin één bepaald ontschuimingsmiddel goed werkte in de beluchtingstanks, maar problemen veroorzaakte in de eindbezinkbakken omdat het de bezinkingskenmerken beïnvloedde. Daarom zijn proeven in een testbeker en kleinschalige proeven met het daadwerkelijke installatiewater essentieel voordat tot gebruik op volledige schaal wordt overgegaan.

De dosering varieert doorgaans van 5 tot 50 mg/l, afhankelijk van de ernst van de schuimvorming en de sterkte van het product, maar het belangrijkste is een consistente toepassing in plaats van pieken na te jagen met grote doses. Overdosering is een veelgemaakte fout — het is geldverspilling en kan het schuim soms zelfs verergeren of andere operationele problemen veroorzaken, zoals een toegenomen slibvolume of problemen met de verdere desinfectie. Onderdosering lost het schuimprobleem slechts voor de helft op. Goede operators letten ook op de invloed die de ontschuimer voor afvalwaterzuivering heeft op andere delen van de installatie. Sommige producten kunnen de effectiviteit van UV-desinfectie verminderen of ervoor zorgen dat er stoffen in het effluent terechtkomen die de lokale lozingsnormen voor oliën of oppervlakteactieve stoffen overschrijden.

De ervaring leert dat bedrijven die de keuze van ontschuimers beschouwen als onderdeel van hun algehele procesbeheersing – en niet als een bijzaak – de beste resultaten behalen. Ze houden het schuimniveau bij, samen met het gehalte aan opgeloste zuurstof, de slibvolume-index en de kwaliteit van het effluent, zowel vóór als na wijzigingen. Ook werken ze samen met leveranciers die zowel de chemie als de biologie van afvalwaterzuivering begrijpen, en niet alleen met leveranciers die generieke industriële ontschuimers verkopen. In een gemeentelijke zuiveringsinstallatie waar ik mee heb samengewerkt, zorgde de overstap van een standaard siliconenemulsie naar een meer doelgericht product op basis van vetzuren ervoor dat storingen als gevolg van schuim met meer dan de helft afnamen en dat de zuurstofoverdracht voldoende verbeterde om het energieverbruik voor beluchting merkbaar te verlagen.

Er zijn natuurlijk grenzen. Geen enkele ontschuimer lost onderliggende problemen op, zoals een slechte regeling van de slibleeftijd of een te hoge belasting met oppervlakteactieve stoffen afkomstig van stroomopwaartse industrieën. Mechanische schuimbrekers, sproeisystemen of aanpassingen aan het ontwerp van beluchtingsdiffusoren kunnen soms de afhankelijkheid van chemicaliën verminderen. Ook de druk vanuit de regelgeving dwingt zuiveringsinstallaties om over te stappen op minder giftige en beter biologisch afbreekbare alternatieven, wat betekent dat de oudere producten op basis van minerale olie in veel regio’s geleidelijk worden uitgefaseerd.

Uiteindelijk komt effectieve schuimbeheersing bij afvalwaterzuivering neer op het begrijpen van de specifieke chemische samenstelling van het schuim, het kiezen van ontschuimers die samenwerken met uw biologische proces in plaats van ertegenin te werken, en het consequent toepassen ervan op de juiste plaatsen. Als die combinatie klopt, draait de installatie soepeler, verbetert de veiligheid en voorkomt u het voortdurende brandblussen dat schuimproblemen doorgaans met zich meebrengen. Als u te maken heeft met hardnekkig schuim, is de eerste stap nog steeds dezelfde die ik al jaren aanbeveel: neem de tijd om het schuim te karakteriseren en de juiste compatibiliteitstests uit te voeren voordat u een product kiest. Die inspanning vooraf loont bijna altijd in de vorm van een stabielere dagelijkse bedrijfsvoering.