Om stagnatie in slibverwerking te voorkomen, krijgt Aquaminerals de regie over de collectieve incidentencapaciteit van de Nederlandse waterschappen. De drinkwatersector riep Aquaminerals het leven om grondstoffen aan commerciële afnemers aan te bieden en doet dit ook voor een aantal waterschappen. Nu komt daar dus ook een calamiteitenfunctie bij.

Bij het schoonmaken van rioolwater blijft naast gezuiverd water ook slib achter, dat naar afvalverwerkingsbedrijven gaat. Zij verbranden het slib samen met ander afval en maken hier energie van. De Nederlandse waterschappen zorgen voor genoeg capaciteit voor de verwerking van slib van hun rioolwaterzuiveringen. De afgelopen jaren zijn er echter bij verschillende waterschappen incidenten geweest bij fluctuaties van de hoeveelheid slib. Door veranderingen in de afzetmarkt of regelgeving of technische problemen bij een verwerker.

Alternatieve capaciteit

Omdat de aanvoer van slib nooit stopt, moet een waterschap bij zo’n incident direct capaciteit regelen bij een alternatieve verwerker. Als dat niet lukt moet men het slib afvoeren en tijdelijk opslaan. Dit brengt veel kosten met zich mee. Bovendien bestaat het risico dat het slib bij zware regen uit de opslag wegspoelt naar het oppervlaktewater. Wat slecht is voor de waterkwaliteit.

Regie

Meindert Smallenbroek, directeur van de Unie van Waterschappen: ‘De waterschappen zien het als een gezamenlijke verantwoordelijkheid om ervoor te zorgen dat er in de toekomst genoeg capaciteit is voor verwerking van het slib van de rioolwaterzuiveringen. Ook bij fluctuaties en incidenten. Daarom stelden de waterschappen eind 2020 gezamenlijk een plan op voor een collectieve incidentencapaciteit en een landelijke calamiteitenregeling. Aquaminerals is een onafhankelijke en kleinschalig organisatie met kennis van waterschappen, slib en verwerkers. Zij zijn zeer geschikt om de regie te voeren als de incidentenopslag gebruikt moet worden om capaciteit te vinden waar die nodig is.’

Vangnet

Olaf van der Kolk, directeur van AquaMinerals: ‘De slibverwerkingsketens kunnen in Nederland worden geconfronteerd  met tijdelijke hickups. Een collectief vangnet voorkomt veel onnodige kosten en transportkilometers. En het voorkomt dat elk door deze hickup getroffen waterschap het zelf maar moet regelen. AquaMinerals regelt dit vangnet al lang voor de reststoffen van de drinkwaterbedrijven, ze is verheugd dit nu ook voor de waterschappen te mogen doen.”

Duurzaamheid

Bij het opstellen van het collectieve plan is bijzondere aandacht uitgegaan naar de individuele ruimte voor de waterschappen om de zuivering van het rioolwater verder te verbeteren en te verduurzamen, bijvoorbeeld door energiewinning en de terugwinning van grondstoffen uit het rioolwater.

Afvalverwerker HVC en slibverwerker SNB doen de komende maanden een proef met terugwinning van fosfaat uit verbrandingsas. Dit is de as die overblijft na thermische verwerking van zuiveringsslib.

Als de proef succesvol uitpakt, is dit meteen ook een belangrijke stap naar het realiseren van een fabriek op grotere schaal. Deze zou meer dan tachtig procent van het fosfaat uit de verbrandingsas moeten terugwinnen in de vorm van fosforzuur. HVC en SNB denken aan een fosfaatfabriek die zo’n 60.000 ton per jaar – alle verbrandingsas van de twee bedrijven – kan verwerken tot circa 12 miljoen kilo fosforzuur. Dit product is onder meer geschikt voor het maken van kunstmest.

Als de bouw van de fabriek doorgaat, zou het de eerste fosfaatfabriek in zijn soort in Nederland zijn. Maar zover is het nog niet. Voor een definitieve beslissing zijn er nog tal van vervolgstappen nodig, vooral op het gebied van financiering en technische uitwerking.

Technologie

Voor de test gebruiken de twee partners technologie van Remondis Aqua om het fosfaat terug te winnen. Proeven op laboratoriumschaal met deze technologie waren eerder al succesvol. De technologie is gebaseerd op een nat-chemische techniek, waarbij verschillende zuren het fosfaat in de verbrandingsas omzetten in fosforzuur.

Fosfaatbalans

Fosfaat is een eindige grondstof die in een beperkt aantal landen, met name buiten Europa, wordt gewonnen in fosfaatmijnen. As uit zuiveringsslib bevat bijna net zoveel fosfaat als fosfaaterts. Met de productie van fosforzuur zou de fabriek van HVC en SNB de Nederlandse fosfaatbalans met circa dertig procent verbeteren. Dat wil zeggen dat dertig procent van het fosfaat dat nu verloren gaat met afval via zuiveringsslib straks wellicht wordt teruggewonnen voor hergebruik.

Overigens kan de fabriek naast fosforzuur ook gips, ijzer/aluminium-zouten en een resterende as-fractie produceren. Al deze producten zijn geschikt voor hergebruikt. Het gips als bouwstof, de ijzer/aluminium-zouten voor gebruik op rioolwaterzuiveringen. Voor de afzet van de as-fractie denken de twee bedrijven aan verschillende toepassingen als vulstof in beton en asfalt.

De nominatiefilm van het project Mid Mix is klaar. VSGM heeft bij Attero in Wilp een installatie gebouwd dat een cementachtiges stof uit slip van waterschappen haalt. Dat hoeft niet langer te worden verbrand. Dat scheelt bovendien heel veel uitstoot van CO2 en stikstofverbindingen. Bovendien levert het ook een bouwsteen op voor kunstmest. 

Op 11 februari dingt VSGM mee naar de Water Innovator 2021, tijdens Watervisie 2021 Online, vanuit Paleis Soestdijk. Andere finalisten zijn Mid Mix en Mezt. Inschrijven voor de livestream is kosteloos.

Stemmen

Vanaf donderdag 4 februari kan er via internet worden gestemd op de drie finalisten. Daarmee worden twintig van de honderd punten verdeeld. De andere punten kunnen ze bemachtigen via de juryleden (60) en het stemmen tijdens de livestream (20).

De problemen bij Afval Energie Bedrijf (AEB) Amsterdam hebben grote gevolgen voor de afvalketen. Zo verbrandde AEB ook het zuiveringsslib van Waterschap Amstel, Gooi en Vecht (AGV). Het waterschap kan het slib nog tijdelijk opslaan bij een ander afvalbedrijf en werkt aan tijdelijke opslagruimte in het havengebied van Amsterdam. Desondanks hoopt locodijkgraaf Peter Smit op een landelijke oplossing.

Bij het schoonmaken van vuil water blijft zuiveringsslib achter. Normaal gesproken gaat dit slib de verbrandingsoven van AEB in. Het bedrijf kondigde in juli echter aan dat het vier van de zes productielijnen moest stilleggen vanwege achterstallig onderhoud en veiligheidsissues.

Extra opslag zuiveringsslib

Het slib van AVG werd tijdelijk opgeslagen bij de afvalwaterzuivering Westpoort, maar liep al snel tegen zijn grenzen aan. Inmiddels is er extra opslag voor het zuiveringsslib gevonden bij afvalbedrijf Beelen in Terneuzen. Ook werkt AVG aan een tijdelijke opslagruimte in het havengebied van Amsterdam.

Nog niet opgelost

Peter Smit, locodijkgraaf van waterschap AVG: ‘We hebben extra opslag gevonden, maar het probleem is hiermee niet opgelost. Hoe meer zuiveringsslib we opslaan, hoe groter het probleem wordt. Al het slib moet uiteindelijk verwerkt worden. Daar is nog geen oplossing voor.’

Overleg

We slaan het slib liever niet op, maar het kan nu niet anders. Daarnaast kost het opslaan van slib het waterschap veel extra geld. We zoeken nog steeds naar een landelijke oplossing. We zijn in overleg met onder andere Rijkswaterstaat, het ministerie van I&W, provincies en omgevingsdiensten.

Maanden

Inmiddels voert AEB  in het in bedrijf zijnde gedeelte van de installatie een programma van maatregelen door dat zich richt op het wegwerken van achterstallig onderhoud.  Zodra het verbeterprogramma in het in bedrijf blijvende deel succesvol is afgerond, worden de volgende twee verbrandingslijnen weer in gebruik genomen. De doorlooptijd van het hele programma zal de komende maanden in beslag nemen.

 

Opvallend genoeg gaat een gesprek met Van Loosdrecht over technologie en innovatie in de waterketen meer over de implementatie van die innovaties dan over de technologie zelf. De complexiteit van de waterketen vraagt in de praktijk namelijk om een lange adem. Gelukkig is met het succes van Nereda het bewijs inmiddels geleverd dat geduld loont en er zit nog meer in het vat voor het korrelslib.

De status van Mark van Loosdrecht in de wereld van afvalwaterbehandeling is afgelopen jaar weer eens bevestigd met het toekennen van de Stockholm Water Prize. De hoogleraar Milieubiotechnologie en Waterzuivering van de TU Delft combineert kennis over de biologische kant van afvalwaterzuivering via bacteriën en de technische installaties die nodig zijn om de processen te beheersen. Van Loosdrecht werkte onder meer mee aan het onderzoek naar de anaerobe ammonium oxidatie (Anammox), maar kreeg de meeste bekendheid met de korrelslibreactor Nereda, dat commercieel wordt geëxploiteerd door RHDHV.

Actief slib

Volgens Van Loosdrecht gebeuren de mooiste dingen op het snijvlak van technologie en biologie, waarmee hij ook de werelden van de Wageningen Universiteit en de Technische Universiteit Delft verbindt. ‘Neem het voorbeeld van actief slib’, vervolgt Van Loosdrecht. ‘Al rond 1916 wist men dat de bacteriën afvalstoffen konden afbreken, maar fundamentele kennis over het hoe en waarom was er jarenlang niet. Inmiddels is er meer begrip over de bacteriën zelf en de variabelen die hun groei bespoedigen of beperken. Die kennis lag dan ook ten grondslag aan de ontwikkeling van de Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB, red.) reactor. Bacteriegroei is goed te sturen, maar dan moet je het wel goed begrijpen.

Alginaat

Van Loosdrecht werkt met zijn team aan een spin-off van de Nereda-technologie. ‘De bacteriën in de slibkorrels maken een biopolymeer dat de matrix vormt waarin de bacteriën groeien. Dit polymeer is een hydrocolloïd dat overeenkomsten in het gedrag vertoont met alginaat. Daarnaast kunnen bacteriën in een afvalwaterzuivering polyhydroxybutyraat (PHB), een bioplastic uit de polyesterklasse, produceren. Het alginaat-achtig polymeer (ALE) is in zijn gedrag voor negentig procent gelijk aan alginaat.

‘De toegevoegde waarde van deze kunststoffen is vele malen hoger dan dat van biogas’, zegt Van Loosdrecht, bovendien komt het vastgelegde CO2 niet meer de atmosfeer in. Als CO2-besparing het doel is, kan je het beter vastleggen in producten dan in biogas dat je gelijk verbrandt. De keten voor chemische stoffen en producten is echter complexer omdat de waterschappen een afnemer moeten vinden voor die producten. Daarbij komt dat een commerciële afnemer doorgaans hoge eisen stelt aan kwaliteit en leveringszekerheid. Dat is voor de milieumarkt nog een uitdaging.

Technologieoptimisme

Van Loosdrecht ziet met name een grotere rol voor de overheid in de innovatieroutes die nodig zijn voor de overgang naar een circulaire economie. ‘Het stimuleringsbeleid voor groen gas heeft de markt scheefgetrokken, hierdoor heeft groen afval een positieve marktwaarde gekregen. Dit bemoeilijkt de introductie van meer duurzame, niet gesubsidieerde, toepassingen van groen afval. Subsidie kan wel helpen bij het overbruggen van de valley of death die inherent is aan innovatietrajecten. Dat wil overigens niet zeggen dat je innovatie kunt versnellen door er meer geld aan te spenderen.’

Dit artikel is een samenvatting van het interview met Mark van Loosdrecht in Utilities 4. Wilt u het interview integraal lezen?  Word dan abonnee van Utilities

De pilotinstallatie voor korrelslibtechnologie voor de afvalwaterzuivering Harnaschpolder in Den Hoorn is officieel in gebruik genomen. Naar verwachting is het gebruik van korrelslib voordelig voor verschillende aspecten van het proces van afvalwaterzuivering, waarmee voor bestaande zuiveringen een nieuwe toekomst in het verschiet ligt.

Promovendus Viktor Haaksman en professor Mark van Loosdrecht, beiden van de TU Delft, lichtten de pilot toe tijdens het symposium ter gelegenheid van de opening. In de pilotopstelling worden de procescondities ontwikkeld en getest die nodig zijn om korrelslib te vormen in een zuivering met continue doorstroming.

Lager energieverbruik

Naar verwachting levert een continu korrelslibproces een beduidend lager energieverbruik op. Daarnaast zou daaruit een waardevolle grondstof (biopolymeren) kunnen worden gewonnen. Bijkomstig voordeel: door de compactheid van dit proces komen bestaande onderdelen van de zuiveringsinstallatie vrij, zodat de capaciteit kan worden vergroot en/of ruimte vrijkomt voor nabehandeling ter verbetering van de kwaliteit van het effluent. Als de resultaten van de pilot positief zijn, zal deze korrelslibtechnologie naar verwachting voor meerdere bestaande afvalwaterzuiveringen toepasbaar worden.

Fabriek

Voor Delfland is het zuiveren van afvalwater een belangrijke taak. Vanwege de eindigheid van grondstoffen én de opgave om circulair te werken, beschouwt het waterschap de waterzuivering als een fabriek waar grondstoffen worden gewonnen of water weer bruikbaar kan worden gemaakt. Deze pilot past helemaal in deze ambitie: niet alleen zuiveren, maar ook het herbruikbaar maken van grondstoffen en water – met zo een zo laag mogelijk energieverbruik.

De pilot en het onderzoek zijn mogelijk door samenwerking van de hoogheemraadschappen van Delfland en Rijnland, Delfluent Services, de TU Delft, Evides Industriewater en Royal HaskoningDHV.

Royal HaskoningDHV en het hoogheemraadschap Schieland en de Krimpenerwaard tekenden de realisatieovereenkomst voor de innovatieve Themista technologie. Na op kleinere schaal te hebben proefgedraaid met Themista gaan de partners nu voor het echte werk.

In biomassa zoals afvalwaterzuiveringsslib zit energie. Vergisting van biomassa levert biogas op, maar de huidige methodiek van vergisting en biogasproductie is vaak niet optimaal. Themista is een innovatieve technologie gericht op het verbeteren en optimaliseren van de slibgisting op afvalwaterzuiveringen. Ofwel: maximale vergisting van natte slibstroom uit afvalwater, meer biogas uit dezelfde slibstroom en minder restafval. De technologie is ontwikkeld samen met Royal HaskoningDHV, STOWA en waterschap Zuiderzeeland. In 2016 bewezen de partijen dat ze op kleine schaal meer energie uit biomassa kunnen halen. In dit geval uit het slib van afvalwaterzuiveringsinstallatie Kralingseveer.

Bestuurder Agnes van Zoelen: ‘De meeste energie verbruiken wij bij het zuiveren van afvalwater. We kijken naar manieren om minder energie te verbruiken maar ook hoe we meer energie duurzaam kunnen opwekken. Samenwerkingen zoals Themista zijn belangrijk voor het innovatief verduurzamen van onze afvalwaterzuiveringsproces.’

Thermisch-chemische behandeling

Themista is een thermisch-chemische behandeling waardoor de biomassa afbraak  en de biogasopbrengst in de nageschakelde slibgisting toenemen. Een Themista-installatie verhoogt de organische slibafbraak, en daarmee ook de energieopbrengsten, met tien tot twintig procent. Gezien de labprestaties, gunstige energiebalans, eenvoud en lagere operationele kosten zal de terugverdientijd, afhankelijk van de lokale situatie, vijf tot tien jaar zijn.

Nu gaat Royal HaskoningDHV aan de slag met de bouw van een installatie op grote schaal. In 2018 gaat het bedrijf het ontwerp uitwerken, aannemers selecteren, vergunningen aanvragen en starten aan de bouw van de installatie. De uiterste opleverdatum is medio 2020. Het streven is er om de Themista-installatie, getest en al, eerder op te leveren.

De patenten van een van origine Finse innovatie zijn in licentie genomen door een Belgische ondernemer. De elektrocoagulatie-flocculatie-flotatie installatie is van origine ontwikkeld om het afvalwater van de Scandinavische papierindustrie te zuiveren, maar Rik van Meirhaeghe en Dries Parmentier van NOAH Water Solutions hebben grootsere plannen voor de compacte en relatief goedkope installatie. Want ook de metaalindustrie, olie en gas, chemische industrie en bijvoorbeeld energiecentrales kunnen de technologie gebruiken om hun proceswater te ontdoen van organische vervuilingen of zware metalen. NOAH Water Solutions dingt dan ook mee naar de titel Water Innovator of the Year 2018.

Het idee van elektrocoagulatie is niet geheel nieuw. Men zet een spanning op een tweetal elektrodes waardoor aan de kant van de elektrode ijzer- of aluminiumionen vrijkomen en aan de kathodezijde waterstofgas en hydroxylionen. De ionen reageren tot metaalhydroxiden die colloïdale deeltjes en vervuilingen insluiten tot een slibmassa. Daardoor kunnen de meeste negatief geladen deeltjes zoals bacteriën en organische vervuilingen worden afgevangen, alsook fosfaten, zwarte metalen, fluoriden en cyaniden. Parmentier: ‘Bij traditionele coagulatie worden echter chloride- of sulfaatzouten van aluminium of ijzer aan het water toegevoegd. De anionen van deze zouten, zoals chloride of sulfaat, worden niet verwijderd en zorgen hierdoor voor een stijging van de geleidbaarheid van het effluent. In onze elektrische cel wordt zuiver ijzer of aluminium in het water gebracht met als nevenreactie de vorming van waterstof en hydroxides.’

Waterstof

Nu is het bijzondere van het ontwerp van NOAH dat men de vorming van waterstofgas in de reactor maximaal benut om het gevormde slib naar boven te stuwen, maar ook om emulsies te breken. Op deze manier gebruikt men de zwaartekracht om het slib binnen een half uur te scheiden van het gezuiverde water. Volgens Parmentier heeft deze manier van waterzuivering een groot aantal voordelen. ‘Ten eerste gebruiken we geen chemicaliën, maar offeren alleen een elektrode van ijzer of aluminium op. Het onderhoud aan de installatie beperkt zich dan ook tot het vervangen van die elektrode. Daarbij neemt de zoutconcentratie van het water niet toe en ook de temperatuur van het afvalwater gaat niet verloren, wat voordelig is wanneer het water wordt hergebruikt in een stoominstallatie. En omdat het een elektrochemisch proces is en geen biologisch, gaat het zuiveren ook nog een stuk sneller en kan het worden geautomatiseerd. De reactor is zeer compact en produceert minder en droger slib dan traditionele coagulatie-flocculatiemethoden.’

Percolaat

De technologie heeft zich inmiddels ook buiten de papierindustrie bewezen. Zo testte Parmentier in samenwerking met de Universiteit Gent de technologie op het percolaat van een tweetal afvalverwerkingsbedrijven en op het afvalwater van een spiegelfabriek. ‘De COD-verwijdering, afkomstig van moeilijk afbreekbare moleculen, was veel hoger dan vergelijkbare fysicochemische technieken voor de behandeling van percolaat’, aldus Parmentier. ‘Bovendien verwijderde de elektrocoagulatie-flocculatie-flotatie installatie de meeste metalen. Na behandeling moest nog wel actief kool worden ingezet om de lozingsnormen te halen, maar veel minder dan men gewend was.’

Spiegelfabriek

De resultaten in de spiegelfabriek waren misschien nog wel beter. ‘Bij het proces komen zilver en tin in het water’, zegt Parmentier. ‘Uiteraard mogen deze zware metalen niet worden geloosd en dus worden ze zoveel mogelijk teruggewonnen uit de afvalstromen. Desondanks blijft er aan het einde toch nog met zilver en tin vervuild water over. We slaagden er niet alleen in het water binnen de lozingsnormen te krijgen, maar ook nog tegen een zeer lage kostprijs van 36 tot 71 cent per kuub.’

Doorbraak

Parmentier verwacht dan ook dat 2018 een doorbraakjaar wordt voor de elektrocoalgulatie-flocculatie-flotatie reactor. ‘De techniek heeft zich in zeer uitdagende afvalwaterstromen bewezen en kan ook in andere waterstromen waar emulsies of metalen moeten worden verwijderd worden ingezet. De belangstelling is dan ook groot. Ook in Nederland, waar we samen met Evides Industriewater een testopstelling bouwden in de Stadsboerderij ‘Uit je eigen stad’ om nutriënten te verwijderen uit het industrieel afvalwater met het oog op recuperatie van waardevolle grondstoffen.

Water Innovator of the Year

De Water Innovator of the Year verkiezing is een onderdeel tijdens het Watervisie congres. We gaan op zoek naar innovatieve bedrijven, start-ups of overheidsinstellingen die innovatie, duurzaamheid, publiek-private samenwerking hoog in het vaandel hebben staan. We zoeken naar innovaties die het gebruik van (industrie)water goedkoper, duurzamer of efficiënter maken. Daarbij kijken we niet alleen naar technologie, maar ook naar samenwerking binnen de waterketen.

De genomineerden voor de award zullen tijdens Watervisie 2018 tijdens een pitch hun innovatie tonen aan het publiek. Uiteindelijk bepaalt een vakjury, samen met het publiek en de internetstemmers de uiteindelijke winnaar.