Stedelijk afvalwater

In de onverminderde stroom van versnelde mondiale verstedelijking zijn installaties voor de zuivering van gemeentelijk afvalwater uitgegroeid tot essentiële infrastructuur, die fungeren als de centrale schakel in de stedelijke ecologische barrière. Deze installaties staan aan de voorste lijn en worden voortdurend blootgesteld aan de dubbele en toenemende druk van 'exponentiële bevolkingsgroei' en de noodzaak van 'strengere waterkwaliteitsverbetering'. Naarmate steden groter, dichter en economisch verder ontwikkeld raken, neemt de hoeveelheid gegenereerd afvalwater toe, terwijl tegelijkertijd de eisen van het publiek en van overheidsinstanties op het gebied van schonere lozingen en gezondere aquatische omgevingen aanscherpen, wat een enorme uitdaging vormt voor stadsplanners en ingenieurs.

Het geval van de rioolwaterzuiveringsinstallatie in het oude stadsgebied van een bepaalde stad op prefectureniveau in centraal China is een klassiek voorbeeld van dit wijdverspreide stedelijke dilemma. Deze installatie is al meer dan 15 jaar onafgebroken in bedrijf en draagt de kenmerken van haar tijdperk. Ze werd ontworpen voor een ander tijdperk, met een kleiner stedelijk gebied en een minder consumptief volk. Haar servicegebied beslaat 35 vierkante kilometer en ze is verantwoordelijk voor het afvalwater dat wordt geproduceerd door 400.000 ingezetenen — een aantal dat waarschijnlijk is toegenomen sinds de ingebruikname. De oorspronkelijke ontwerpcapaciteit was een bescheiden 30.000 ton per dag, een hoeveelheid die ooit voldoende was. Door de dubbele impuls van stedelijke uitbreiding — de uitbreiding naar omliggende wijken en de instroom van nieuwe bewoners — in combinatie met een sterke stijging van de levensstandaard, is deze capaciteit echter kritiek verouderd geraakt. De dagelijkse instroom is gestegen tot 45.000 ton, een overbelasting van 50%, waardoor de verouderde infrastructuur tot het uiterste wordt belast. Deze hydraulische overbelasting leidt tot kortere verblijftijden, wat de efficiëntie van de zuivering vermindert en het risico op niet-naleving van regelgeving vergroot.

De uitdagingen zijn niet alleen kwantitatief, maar ook diepgrondig kwalitatief. Het afvalwater dat binnenkomt, heeft een complex en wisselend chemisch profiel. De concentratie chemische zuurstofvraag (CZV), een belangrijke indicator van de sterkte van organische verontreiniging, varieert sterk tussen 300 en 800 mg/L. Deze variabiliteit is op zich al een probleem voor biologische behandelingsystemen, die stabiele omstandigheden prefereren. De samenstelling van dit afvalwater weerspiegelt direct het moderne stedelijke leven: het is beladen met bijproducten van huishoudelijke werkzaamheden, waaronder vetten, olie, grijze en voedselafval uit keukens. Een significante en problematische component is de hoge concentratie synthetische wasmiddelen en oppervlakteactieve stoffen, die schuim kunnen veroorzaken en biologische processen kunnen remmen. Bovendien bevat de afvalwaterstroom ondanks regelgeving een mengsel van verontreinigingen afkomstig van kleine, niet-conforme industriële of commerciële eenheden die illegaal of onjuist lozen in het gemeentelijke rioleringnetwerk. Daartoe kunnen zware metalen, oplosmiddelen en andere moeilijk afbreekbare verbindingen behoren die toxisch zijn voor de microbiële consortia die essentieel zijn voor de behandeling.

Geconfronteerd met deze realiteit, werd het oorspronkelijke behandelingsysteem van de installatie—waarschijnlijk gebaseerd op conventionele actiefslibprocessen uit het begin van de jaren 2000—gedwongen buiten zijn ontwerpcapaciteit te functioneren. Belangrijke componenten zoals beluchtingssystemen, bezinktanks en pompposten werkten inefficiënt, geplaagd door mechanische slijtage, hoog energieverbruik en een onvermogen om de voedingsstoffenbelasting en giftige schokken consistent aan te kunnen. Het systeem stond op het punt om buiten gebruik gesteld te worden, met als dreigende gevolgen voortdurende sancties van toezichthouders, klachten van de bevolking over geurhinder of de kwaliteit van het ontvangende oppervlaktewater, en uiteindelijk een knelpunt te vormen voor de duurzame ontwikkeling van de stad. Een eenvoudige uitbreiding was niet voldoende; er was een technologische sprong nodig.

Het was op dit cruciale moment dat de implementatie en grondige renovatie met behulp van het QDEVU-systeem voor rioleringwaterzuivering een transformatieve oplossing bood. Dit was geen tijdelijke reparatie, maar een strategische revisie bedoeld om de installatie toekomstbestendig te maken. Dankzij het project kon dit verouderde stedelijke centrum een sprong voorwaarts maken, van het bieden van basale "basisbehandeling"—die slechts beoogde voldoen aan minimale lozingsnormen—naar het bereiken van de twee betere doelstellingen: "hoogwaardige lozing" en "hergebruik van bronnen".

Wat houdt deze sprongsgewijze upgrade in de praktijk in? Het QDEVU-systeem vertegenwoordigt een geïntegreerde, geavanceerde behandelketen. De renovatie is waarschijnlijk begonnen met verbeterde voorbehandeling om de verhoogde doorstroom te verwerken en fijnere vaste stoffen uit te schermen. De kern van de upgrade bestond vermoedelijk uit het vervangen of uitbreiden van de biologische behandelunit met een robuustere en efficiëntere proces, zoals een membraanbioreactor (MBR). MBR-technologie combineert biologische afbraak met membraanfiltratie en vervangt daarmee de traditionele secundaire bezinktank. Dit maakt het mogelijk om een veel hogere concentratie actieve biomassa in de reactor te handhaven, wat resulteert in een aanzienlijk kleiner oppervlak en betere behandelprestaties, en effectief omgaat met schommelende COD- en ammoniakniveaus.

Bovendien zijn ongetwijfeld geavanceerde voedingsstofverwijderingsprocessen (Geavanceerde Biologische Fosfaatverwijdering en Nitrificatie/Denitrificatie) toegepast om het eutrofieringspotentieel in de ontvangende wateren aan te pakken. De laatste en meest cruciale stap voor hergebruik is een geavanceerde tertiaire behandelingsbarrière, waarschijnlijk met ultrafiltratie en ultraviolette desinfectie of omgekeerde osmose. Deze multi-barrièrebenadering zorgt voor de verwijdering van pathogenen, zwevende stoffen en sporen organische stoffen, waardoor een zeer hoge kwaliteit afvalwater wordt geproduceerd.

Dit hoogwaardige productwater, dat ver boven de basisontladingsnormen uitkomt, wordt een waardevolle bron. Het kan veilig worden gebruikt voor stedelijke toepassingen zoals het besproeien van openbare parken, golfbanen en groene loperbanden, het schoonmaken van straten, het leveren van industriële koelwater of het aanvullen van grondwater, waardoor kostbare zoetwaterbronnen worden bespaard. Tegelijkertijd is het behandelingsproces zelf geoptimaliseerd voor het terugwinnen van hulpbronnen. Het slib dat tijdens de behandeling ontstaat, wordt anaeroob vergist om biogas te produceren, een hernieuwbare energiebron die kan worden gebruikt om de installatie van stroom te voorzien, wat de koolstofvoetafdruk en energiekosten verlaagt. Het gestabiliseerde digestaat kan worden verwerkt tot organische compost voor landbouwgebruik.

Kortom, de strategische integratie van het QDEVU-systeem transformeerde deze problemenplant tot een gemeenschapsmiddel. Het systeem wist de dubbele druk van hydraulische en verontreinigingsbelasting succesvol aan te pakken en zorgde voor naleving van de strengste milieunormen. Belangrijker nog, het inluiden van een nieuw tijdperk van circulaire waterbeheer voor de oude stad, waar afvalwater niet langer wordt gezien als afval, maar als een betrouwbare bron van water, energie en nutriënten, en daarmee een benchmark stelt voor duurzame stedelijke infrastructuur in de 21e eeuw.