Case Study: Behandeling van suikerhoudend afvalwater met BETT®

In één oogopslag

Een zoetwarenbedrijf ondervond problemen met een suikerhoudende afvalwaterstroom afkomstig van procesafvalwater met een extreem hoog suikergehalte. Ze gebruikten het BETT®-systeem van Aquacycl om het afvalwater ter plaatse te zuiveren en tot 95% van de organische stoffen te verwijderen.

De “Suikerwater”-uitdaging

Suikerverwerking is een van de meest waterintensieve industrieën. Het afvalwater van suikerraffinage en -verwerking bevat een hoge Brix-waarde (wat zich vertaalt naar een hoog chemisch zuurstofverbruik of COD), een hoog gehalte aan zwevende en opgeloste vaste stoffen (TSS en TDS), een hoge kleur, een lage pH en een hoge geur. De samenstelling van het afvalwater maakt het moeilijk te behandelen of te lozen.

Een zoetwarenbedrijf ondervond problemen met een specifieke afvalstroom, afkomstig van procesafvalwater met een extreem hoog suikergehalte. Deze specifieke afvalstroom (“suikerwater”) vereist voorbehandeling of verdunning vóór gebruik op land en kan niet worden geloosd in de aerobe zuiveringsinstallatie op locatie vanwege de koolstoftoxiciteit die zou optreden.

Het oplossen van de uitdaging van suikerhoudend afvalwater

Tot nu toe zijn pogingen om een ​​technologie te commercialiseren die deze afvalstroom kan behandelen, mislukt vanwege hoge materiaal- en productiekosten, schaalbaarheidsproblemen en efficiëntieverliezen die de energieterugwinning tijdens het zuiveringsproces beperken. Aquacycl is het eerste bedrijf dat de technische uitdagingen oplost die voorheen de commerciële toepassing van microbiële brandstofceltechnologie beperkten.

Aquacycl installeerde een volledig geautomatiseerde en gecontaineriseerde demonstratie-unit met 12 reactoren (BETT® Demo Unit) om continu 160 gpd (727 liter/dag) suikerwater te behandelen en een duidelijk inzicht en kostenmodel te bieden voor de toepassing van BETT®-systemen op volledige schaal in de afvalwaterzuivering van de suikerindustrie. Tijdens de demonstratie werden de COD-verwijdering en energieproductie van het systeem gemonitord. De COD-waarde van het inkomende suikerwater varieerde van 100.000 tot 300.000 mg/l onder continue stroomomstandigheden. Batchverwerking was ook vereist in verband met productiestops in verband met vakanties en andere faciliteitsactiviteiten.

De resultaten

De BETT® Demo Unit heeft zijn toepasbaarheid en efficiëntie bewezen bij de behandeling van suikerhoudend afvalwater met een hoge concentratie. De BETT® Demo Unit behaalde een gemiddelde COD-verwijdering van 10% (18.377 mg/l) in een hydraulische verblijftijd van 4 uur met slechts 12 BETT®-reactoren in hydraulische serie (Fig. 2). De COD-verwijderingscapaciteit van het systeem varieerde van 2.200 mg/l tot 50.000 mg/l. Lagere verwijderingssnelheden werden waargenomen bij het hervatten van de continue modus na geplande stilstand van de installatie. Het systeem heeft slechts 24-48 uur nodig om de normale prestatiewaarden te bereiken na een systeemstop of batchverwerking. Deze resultaten laten zien hoe microbiële brandstofcellen kunnen worden gebruikt voor de behandeling van afvalwater met een hoog gehalte aan organische stoffen. Bovendien is het systeem modulair schaalbaar. Door meer reactoren aan een behandelingstrein toe te voegen en meerdere behandelingstreinen te laten werken, kunnen de BETT®-reactoren worden gebruikt om tot 95% van de organische stoffen te verwijderen met stromen tussen 2500 en 10.000 gallons per dag.

Een voordeel van het Aquacycl BETT-systeem is de beperkte biomassaproductie. Tijdens de suikerwaterbehandeling genereerde de BETT Demo Unit slechts 0,03 tot 2,5% biomassa uit de verwijderde COD (tabel 1). In vergelijking met andere conventionele technologieën betekent dit een verwaarloosbare biomassaproductie (fig. 3). De biomassa die met BETT werd gegenereerd, varieerde van 4 tot 112 mg/l VSS, vergeleken met 381 tot 4615 mg/l VSS bij anaërobe behandeling van het afvalwater; en 1522 tot 18462 mg/l VSS bij aerobe processen (uitgaande van een identieke COD-belasting in alle gevallen).

De netto-energieterugwinning (NER) van BETT bedroeg tot 1,6 kWh/kg COD, vergelijkbaar met de verwijdering van anaerobe vergisters gecombineerd met methaanomzetting in elektriciteit. De elektriciteit werd opgewekt als directe gelijkstroom, zonder tussenliggende methaanproductie.