Veeleisende afvalwaterzuivering via ultrafiltratie

ArcelorMittal Gent verwerkt op economisch verantwoorde wijze aanzienlijke hoeveelheden moeilijk behandelbare oliehoudende afvalwaters. Zij bestaan voornamelijk uit emulsies die worden gebruikt voor de smering en koeling van de walsen. Een stabiele verbinding tussen olie en water heet in vaktermen een emulsie. Door de emulsieverbinding te scheiden in haar samenstellende delen, kunnen we het water en de olie opnieuw gebruiken. Zo voorziet ArcelorMittal Gent in een milieuvriendelijke oplossing voor een niet zo evident probleem. Wij stappen dus af van de traditionele verwerkingsmanieren van verbranden of storten. Het milieu vaart er wel bij en de productie gebeurt op een economisch verantwoorde manier door het gebruik van innoverende membraantechnologie!

De afvalwaterzuiveringsinstallatie behandelt volautomatisch de oliehoudende afvalwaters van de walserijen. Zij bestaat uit drie onderdelen:


  1. de voorbehandeling waar de zwevende deeltjes uit het water bezinken en waar de eerste vrije olie afgeskimd wordt
  2. de ultrafiltratie die de waterfractie afscheidt en recupereert naar het koelwaternet
  3. de oliebehandeling die de oliefractie afscheidt voor injectie in de hoogovens

Klik om te vergroten
Principeschets

De voorbehandeling omvat 5 kuipen van 150 m³ tot 250 m³. De lange doorstroomtijd van het te behandelen afvalwater zorgt voor een eerste afscheiding van de vrije olie die komt bovendrijven. Skimmers verwijderen deze olie en voeren ze af naar de oliebehandeling. De zwevende deeltjes in suspensie bezinken door de lage doorstroomsnelheid. De periodieke reiniging van de kuipen zorgt voor de afvoer van het gevormde slib. De eerste verwijdering van de vrije olie en de afvoer van de sedimenten is noodzakelijk voor een optimaal rendement van de ultrafiltratiemembranen. De laatste kuip in doorstroomrichting is tegelijk de bufferkuip voor de voeding van de werktanks van de ultrafiltratie. Daarvoor verwijdert een zelfreinigend filter aangevuld met een filter met filterkaarsen de nog overblijvende deeltjes in suspensie.


De werktanks van de ultrafiltratie voeden de ultrafiltratieskids.



Ultrafiltratie

Iedere skid bestaat uit een frame waarop 34 parallelle rijen van 6 membranen in serie zijn gemonteerd. Deze constructie levert een membraanoppervlakte van 48 m² per skid. Een voldoende hoge vloeistofsnelheid tot 6 m/s met een druk van 5 barg duwt de waterfractie door het membraan heen en voedt de permeaatstroom. De oliedeeltjes en de stoffen met een hoger moleculair gewicht raken niet doorheen het membraan en blijven achter in de concentraatstroom. Deeltjes groter dan 10 tot 100 Å (1 Ångström is 0,1 nanometer) komen niet door het membraan heen.


Klik om te vergroten
Membraandoorsnede en principeschets

Constructietechnisch functioneren de membranen tot een temperatuur van 50°C. Omdat de opbrengst toeneemt met de temperatuur is de werkingstemperatuur vastgesteld op 40°C. De gemiddelde opbrengst bedraagt 3 m³/h zuiver water per ultrafiltratieskid. Oliehoudend afvalwater met een olieconcentratie tot 10% wordt op deze manier gezuiverd.

De geproduceerde waterfractie verdwijnt via het recuperatienet in het koelwaternet voor verder gebruik. Met troebelheidsmetingen bewaken wij de zuiverheid van het water.

De membranen moeten periodiek worden gereinigd. Voor een eerste spoeling gebruiken wij een detergent aangelengd met een base voor een hogere alkaliteit. De verhoogde alkaliteit verbetert de tensioactieve inwerking en draagt bij tot een efficiëntere verwijdering van de organische vervuiling. Hierna volgt een zuurspoeling voor de verwijdering van anorganische vervuiling.

Het afvalwater circuleert over de ultrafiltratieskids met een debiet van 330 m³/h om de vermelde vloeistofsnelheid te behalen. Het volume van de werktanks ververst het recirculatievolume met een debiet van 70 m³/h. De olieconcentratie in de werktanks loopt dus op: zuiver water wordt afgevoerd en vervangen door oliehoudend afvalwater. Om de stijgende olieconcentraties te neutraliseren worden de werktanks periodiek gespuid. De oliebehandeling is berekend op de verdere verwerking van dit gespuide afvalwater met verhoogde olieconcentratie.


De oliebehandeling bestaat in essentie uit drie procestanks van elk 60 m³. Alle te verwerken afvalolie komt hierin terecht. Een thermochemische behandeling verwerkt het aangeboden volume. Bij het te verwerken tankvolume wordt 98-procentig zwavelzuur gedoseerd. Daarna warmt de ingebouwde stoomwarmtewisselaar de tank op tot 90°C. De tankinhoud blijft gedurende 24 uur op deze temperatuur en decanteert aansluitend gedurende 48 uur. Via monstername en laboratoriumanalyse controleren wij de afscheiding tussen de waterfase en de oliefase. De gemeten olieconcentratie bepaalt welke fractie naar waar wordt afgevoerd. Alle olie met een watergehalte van minder dan 20% verwerken we door injectie in de hoogovens. De met olie vervuilde waterrestfractie verdwijnt terug naar de hierboven besproken voorbehandeling voor verdere zuivering.


Deze installatie is het werk van een projectteam bestaande uit chemici en technici, stuk voor stuk vaste medewerkers van ArcelorMittal Gent. Vijf jaar aanpassingen aan de sturingen en talrijke experimenten met wisselend resultaat waren nodig om het gewenste effect te bereiken. Doorgedreven onderzoek in combinatie met innovatieve technologiën leidden tot het beoogde resultaat: een volautomatische installatie die op de efficiëntst mogelijke wijze de samenstellende componenten uit problematische afvalwaters herwint en opnieuw bruikbaar maakt.