Nieuwe slibverwerkingstechnieken

Transcriptie

1 Onderzoek & Projecten Onderzoek & Advies Nieuwe slibverwerkingstechnieken Eerste verkenning Definitief Enna Klaversma Korte Ouderkerkerdijk 7 Amsterdam Postbus GJ Amsterdam T (lokaal tarief) F KvK januari 2012 Waternet is de gemeenschappelijke organisatie van Waterschap Amstel, Gooi en Vecht en de gemeente Amsterdam

2

3 Inhoud 1 Inleiding Aanleiding Doel en eindresultaat Afbakening Aansluiting bij lopende projecten Leeswijzer 6 2 Huidige en toekomstige situatie Slibstromen Slibverwerking Biogashoeveelheden 10 3 Achtergrond slibverwerkingstechnieken 11 4 Thermische drukhydrolyse Cambi Turbotec (Sustec) Biothelys (Veolia) Exelys (Krüger) Lysotherm Overzicht procesvarianten 18 5 Overige slibdesintegratie technieken Hydrodynamische desintegratie (Crown proces) Ultrasone desintegratie Homogenization (MicroSludge) Elektrische pulsen (OpenCEL) Vermalen (Baker proces) Ozonatie (Bioleader) Enzymatische hydrolyse Cellruptur Microwave irridation Desintegratie door wormen 23 6 Thermofiele gisting en andere technieken tijdens de gisting Thermofiele gisting Hoogbelaste tweetraps vergisting Hogedruk gisting Ander mixpatroon/reactor (Bioterminator24/85 en CBFT3) Chemische en thermische behandeling slib in recirculatie gisting (AFC proces) 26 7 Overzicht alle mogelijke technieken 27 8 Mogelijkheden voor vrijkomende gisting Hoeveel extra slib/biomassa? Soort slib/biomassa 29 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 3/51

4 9 Deelstroombehandeling voor verwijdering van N en P Fosfaat Stikstof Conclusies en aanbevelingen Conclusies en samenvatting Aanbevelingen 36 Literatuur 37 Bijlage A: Toekomstige slibhoeveelheden per rwzi 38 Bijlage B: Het Chen&Hashimoto model voor de gisting van rwzi Amsterdam West 43 Bijlage C: Verslag Cambi referentie bezoeken Londen juni Bijlage D: Financieel vergelijk Cambi en Sustec thermische druk hydrolyse 48 Bijlage E: Verslag bezoek pilot Sustec op rwzi Amersfoort - maart Bijlage F: Uitslag MCA WERF 51 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 4/51

5 1 Inleiding 1.1 Aanleiding Op rwzi Amsterdam West wordt het grootste gedeelte van het AGV slib vergist en ontwaterd. Het ontwaterde slib wordt afgezet bij het AEB, waar het verbrand wordt. Ook het biogas dat bij de vergisting ontstaat wordt verkocht aan het AEB. Zij maken er elektriciteit en (hoogwaardige) warmte van. Waternet krijgt van het AEB (laagwaardige) warmte en goedkope elektriciteit terug. Het gaat hier om een mooie en duurzame samenwerking. Er zijn echter ontwikkelingen in de verwerking van slib waarmee kostenbesparing te behalen is en meer energie opgewekt kan worden. Zo staat energiewinning op rwzi s nu erg in de belangstelling (energiefabriek). Waternet heeft komende jaren de tijd om in samenwerking met het AEB de ontwikkelingen te volgen en de haalbaarheid ervan te onderzoeken. 1.2 Doel en eindresultaat Het doel van dit project is te komen tot een optimale slibverwerkingsroute voor het slib op rwzi Amsterdam West, in samenwerking/overeenstemming met het AEB. De gisting blijft daarin zeker bestaan, aangezien uit de Visie slibgisting en biogasverwerking bleek dat dat een slimme keus is. Met optimaal wordt bedoeld dat er meer energie opgewekt kan worden dan met de huidige slibverwerkingsroute en dat er een kostenbesparing behaald kan worden. Daarnaast moet de optimale route voordelen opleveren als nutriëntenterugwinning en problemen met verstoppingen etc. voorkomen. In het project zal een literatuurstudie worden gedaan naar mogelijke technieken die bovenstaand doel kunnen halen. Hierbij wordt in ieder geval gedacht aan thermische drukhydrolyse (technieken als Cambi en Turbotec) en thermofiele gisting. Tegelijkertijd zullen er referentiebezoeken worden gepleegd aan locaties waar gevonden interessante technieken al (in de praktijk) worden toegepast. Als laatste zullen er berekeningen (kosten en milieu) worden gedaan voor de meest veelbelovende technieken. Het eindresultaat van dit project is een onderbouwd advies over welke techniek(en) voor Waternet de meest optimale slibverwerkingsroute opleveren. Met deze technieken zal in een vervolgproject een pilot uitgevoerd moeten worden. Deze pilot zal in 2012 (en 2013) plaatsvinden. 1.3 Afbakening De optimale slibverwerkingsroute waar in dit project naar gezocht wordt begint met de huidige eigen primair en secundair slibhoeveelheden. De enige verandering die hierin kan optreden is het afnemen van primair slib door het gebruik van fijnzeven. Het zeefgoed wordt niet meegenomen in de slibverwerkingsroute, de afname van primair slib wel. Indien er bij een slibverwerkingsroute gistingsruimte vrij komt, wordt gekeken of er externe slibstromen zijn waarmee deze ruimte opgevuld kan worden. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 5/51

6 De slibverwerkingsroute eindigt bij de ontwatering. Na de ontwatering wordt het slib afgezet bij het AEB. Later zal deze afzet veranderen en komt er een nieuwe slibeindverwerking. Dat is echter geen onderdeel van dit project. 1.4 Aansluiting bij lopende projecten Deze studie heeft direct aansluiting bij de volgende projecten binnen Waternet: Studie slibeindverwerking: binnen het samenwerkingsverband tussen HVC, HHNK, HDSR en Rijnland is bekeken of er een gezamenlijke slibeindverwerking opgezet kan worden (bijv. slibverbranding). Uit de studie is gekomen dat de partijen wel samen verder willen, maar dat er voorlopig nog geen keuze voor een eindverwerkingstechniek wordt gekozen, aangezien er te veel onzekerheden en ontwikkelingen zijn op dit vlak. De hoeveelheid ontwaterd slib die met de nieuwe slibverwerkingsroute ontstaat wordt uiteindelijk meegenomen in de nieuwe slibeindverwerking. Groengasketen: in dit project wordt bekeken of Waternet door slibvoorbehandeling en samenwerking met Orgaworld een grote groengasunit rendabel kan exploiteren. Idee is om het groene gas in samenwerking met de gemeente in te zetten voor mobiliteit in de regio Amsterdam. De hoeveelheid biogas die ontstaat met een nieuwe slibverwerkingsroute moet in dit ketenproject worden meegenomen. Fijnzeven: op rwzi Blaricum staat sinds januari 2011 een fijnzeef en in het ontwerp van rwzi Weesp staan ook fijnzeven gepland. Het zeefgoed dat nu ontstaat wordt afgezet bij Orgaworld in Lelystad. Er wordt in het fijnzevenproject echter gekeken of er andere zeefgoed verwerkingsroutes zijn, bijvoorbeeld vergisting samen met maaisel. Deze droge vergister zou eventueel op rwzi Amsterdam West kunnen komen. Struvietterugwinning: op rwzi Amsterdam West zijn momenteel veel (verstoppings)problemen in de sliblijn door ongewenste struvietvorming. In 2010 heeft er een pilot plaatsgevonden voor struvietwinning uit uitgegist slib. Hiermee worden de verstoppingsproblemen opgelost en bovendien kan het slib beter ontwaterd worden (van 22 tot 25% ds). In de nieuwe slibverwerkingsroute moet de dan al gerealiseerde struvietinstallatie passen. Tevens is er via de AGV biogas/slibgroep afstemming met alle slib en biogasprojecten binnen Waternet. 1.5 Leeswijzer In dit rapport bestaat de volgende indeling: Hoofdstuk 2: Een beschrijving van de huidige slibverwerking op rwzi Amsterdam West en de huidige en toekomstige slib- en biogashoeveelheden van AGV. Hoofdstuk 3: Een achtergrond over slibdesintegratie en de verschillende toe te passen slibverwerkingstechnieken waarmee meer energie opgewekt kan worden. Hoofdstuk 4: Een beschrijving van thermische drukhydrolyse waarbij de beschikbare technieken worden benoemd. Hoofdstuk 5: Een beschrijving van overige slibdesintegratietechnieken. Hoofdstuk 6: Een beschrijving van thermofiele gisting en andere technieken die tijdens de gisting toegepast kunnen worden. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 6/51

7 Hoofdstuk 7: Een overzicht van alle beschreven technieken, waarbij wordt aangegeven welke technieken mogelijk interessant zijn voor rwzi Amsterdam West. Hoofdstuk 8: Een analyse wat er gedaan kan worden met de eventueel vrijkomende ruimte in de bestaande gisting. Hoofdstuk 9: Een beschrijving van de eventueel benodigde deelstroombehandeling voor de verwijdering van stikstof en fosfaat uit het rejectiewater. Hoofdstuk 10: De conclusies en aanbevelingen van het eerder beschreven onderzoek. 2 Huidige en toekomstige situatie In dit hoofdstuk wordt de huidige slibverwerking van het AGV slib beschreven. Het grootste gedeelte hiervan vindt plaats op rwzi Amsterdam West. Ook is er een massabalans en berekening gemaakt over de gisting. Hiermee is uitgerekend wat de verwachte slibafbraak en biogasproductie in 2020 worden. 2.1 Slibstromen Op rwzi Amsterdam West bevindt zich de CSI (Centrale Slibontvangst Installatie) waar het slib van regionale AGV rwzi s per as aankomt. Het slib van rwzi Amsterdam Westpoort wordt per leiding naar Amsterdam West getransporteerd. In onderstaande figuur zijn de slibsoorten te zien en in tabel 1 de hoeveelheden. Figuur 1 Slibstromen AGV in 2020 Opmerking: Rwzi Weesp heeft tot ±2014 een eigen gisting, tot die tijd wordt er net als vanaf rwzi De Ronde Venen uitgegist slib naar de CSI gebracht. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 7/51

8 Tabel 1 Slibhoeveelheden (bron 2010 [Technisch Jaarverslag Afvalwater 2010]) In ton ds/jaar Min Max 1 Amstelveen Uitgegist 8 Prim + sec (bij volle eigen gisting) Amsterdam West Primair Secundair Prim + sec Blaricum Secundair Hilversum Primair (oude rwzi) Primair (nieuwe rwzi) Secundair (nieuwe rwzi) Prim + sec Horstermeer Prim + sec (bij volle eigen gisting) Huizen Vers (prim + sec) Loenen Secundair Maarssen Primair Secundair Prim + sec De Ronde Venen Uitgegist Primair 18 Secundair Uithoorn Primair * Secundair Prim + sec Weesp Uitgegist (oude rwzi) 520 Secundair (Abbott) Secundair (nieuwe rwzi) Sec Ab + rwzi Westpoort Primair Secundair Prim + sec Totalen: Slib naar rwzi West Slib naar gisting West Primair Secundair Uitgegist (niet ontwaterd) * Deel primair slib ging in 2010 naar gisting De Ronde Venen. Een uitleg hoe bovenstaande hoeveelheden voor 2020 bepaald zijn is te vinden in bijlage A. 2.2 Slibverwerking Momenteel wordt globaal de volgende slibverwerking toegepast: Primair slib: indikking (gravitair) tot ~5% ds, gisting Secundair slib: indikking (met bandfilters) tot ~6% ds, gisting Uitgegist slib: opslag in USB, ontwatering (met centrifuges) Ontwaterd slib: afvoer per as naar het AEB. Hier wordt het meeverbrand in de huisvuilverbranding. De PFD van de volledige sliblijn wordt in onderstaande figuur weergegeven. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 8/51

9 Figuur 2 PFD van de sliblijn van rwzi Amsterdam West 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 9/51

10 In 2013 zal de struvietreactor voor het uitgegiste slib gerealiseerd zijn. Met deze reactor wordt struviet gevormd en verwijderd uit uitgegist slib. Hierdoor zal de USB minder snel vol raken met struviet, zullen leidingen vanaf de USB naar de centrifuges niet meer verstoppen en zullen de centrifuges minder snel slijten. Als laatste zal het slib ontwaterd kunnen worden tot 25% ds (dit is nu 22%). 2.3 Biogashoeveelheden In onderstaande tabel wordt een slib- en biogasbalans over de gisting gegeven. Deze is bepaald met het gistingsmodel van Chen&Hashimoto (gepubliceerd bij Stowa Slibketenstudie I [Stowa ]). Hiervoor is allereerst een kloppend model gemaakt voor de huidige situatie. In dit model is aangenomen dat de gloeirest bepaling van uitgegist slib klopt. In tonnen is de gloeirest vóór gisting gelijk (er wordt immers geen gloeirest afgebroken in de gisting). Hiermee is het organische gehalte van primair en secundair slib vóór de gisting bepaald. Met de gemeten hoeveelheid droge stof na gisting zijn vervolgens de afbraakparameters voor het Chen&Hashimoto model bepaald. Deze zijn voor de berekening van 2020 gelijk gehouden. Op deze manier is een schatting gemaakt van de slibafbraak en biogasproductie in In bijlage B wordt het volledige Chen&Hashimoto model weergegeven. Tabel 2 Slib- en biogasbalans over de gisting voor 2010 (huidige gegevens) en 2020 (prognose) Verklaring 2020 min max Gisting in: DS (ton/jaar)* Prognose uit tabel 1 GR (%) 22 ** Gelijk aan 2010 OS (%) Gelijk aan 2010 Gisting uit: DS (ton/jaar)* Berekend met Chen&Hashimoto model. GR (%) Kanttekening: door hogere aanvoer slib is de OS (%) verblijftijd in de gisting nog maar 16 dagen. Hierdoor neemt de afbraak af. Biogasproductie: (Nm 3 /dag) *** Chen&Hashimoto CH 4 gehalte (%) Gelijk aan 2010 (Nm 3 /ton DS verwijderd ) Chen&Hashimoto * Dit is eigenlijk indamprest, maar wordt vanwege eenvoud DS genoemd. Eigenlijk klopt dit niet, omdat bij DS de zoutfractie niet wordt meegemeten en bij IR wel. Namelijk: IR = DS + zout en IR = OS + GR. DS = droge stof IR = indamprest OS = organische stof GR = gloeirest = anorganische stof ** Berekend met de gemeten GR van uitgegist slib en de aanname dat er geen gloeirest wordt afgebroken in de gisting (ton GR in = ton GR uit). *** Deze productie is laag aangezien de verblijftijd in de gisting maar 16 dagen is. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 10/51

11 3 Achtergrond slibverwerkingstechnieken In deze studie wordt er gezocht naar slibverwerkingstechnieken waarmee de gisting geoptimaliseerd kan worden, zodat er meer energie opgewekt kan worden. Een randvoorwaarde is dat de waterlijn van rwzi Amsterdam West niet aangepast wordt. De nieuwe slibverwerkingstechnieken kunnen dus alleen in de sliblijn worden toegepast. Onderstaande figuur laat zien op welke locaties er nieuwe technieken ingezet kunnen worden. Figuur 3 Locaties op een rwzi waar nieuwe slibverwerkingstechnieken kunnen worden toegepast [WERF, 2008] Kortweg zijn deze locaties: - in de slibretourstroom - vóór de gisting; in secundair slib of secundair en primair slib gezamenlijk - in/tijdens de gisting Technieken in de slibretourstroom leveren geen energiewinst op en zullen daarom in dit rapport niet meegenomen worden. Technieken die vóór de gisting worden toegepast, worden slibdesintegratie technieken genoemd en worden wel meegenomen in dit rapport. Bij mogelijke technieken in/tijdens de gisting kan gedacht worden aan een verhoogde temperatuur (thermofiel vergisten) of andere menging. Slibdesintegratie is de verzamelnaam voor technieken die er op gericht zijn de biologische afbreekbaarheid van het slib te verbeteren door het slib uit elkaar te laten vallen. In eerste instantie is dit het afbreken van slibvlokken en bij intensievere behandeling van het slib worden ook aanwezige cellen of moleculen (bijvoorbeeld EPS) opengebroken. Naarmate meer energie wordt toegevoerd, worden de slibstructuren verder afgebroken. [Stowa 2005-W04] 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 11/51

12 Door leveranciers worden de volgende voordelen genoemd voor desintegratietechnieken [Stowa 2005-W04]: Slibreductie Door de voorbewerking van het slib kan dit sneller en vollediger worden afgebroken tijdens de vergisting. Ten gevolge hiervan kan volstaan worden met een kortere verblijftijd ofwel vindt een verdergaande afbraak van organisch materiaal plaats bij dezelfde verblijftijd. Op basis van de literatuur lijkt een toename van de afbraak van organisch materiaal met 25-35% haalbaar. Verbeterde ontwatering Ten gevolge van de andere deeltjesgrootteverdeling van het slib na desintegratie en het lagere gehalte aan organisch materiaal na vergisting is het slib beter ontwaterbaar. Een relatieve toename van het drogestofgehalte in de slibkoek met 10% is haalbaar. Bestrijding van licht slib en schuim Desintegratie kan de dradige structuur van het slib afbreken, waardoor schuimvorming wordt tegengegaan en het effectief volume van de vergistingtanks toeneemt. Toename van biogasproductie Door de toegenomen afbraak van biomassa in de vergisting wordt meer biogas geproduceerd. De toename van de biogasproductie is evenredig met de extra afbraak en ligt daardoor naar verwachting in de grootteorden 25-35%. De volgende nadelen worden beschreven: - Er is extra energie nodig voor de slibdesintegratie. - Er is een verhoogde retourbelasting van stikstof, fosfaat en CZV en daardoor kan extra zuurstofvraag ontstaan en/of een C-bron voor stikstofverwijdering nodig worden. - Extra polymeerverbruik voor ontwatering; in sommige experimenten wordt gerapporteerd dat het drogestof gehalte na ontwatering toeneemt, maar dat hiervoor meer polymeer nodig is. In 2005 is door de Stowa literatuuronderzoek [Stowa 2005-W04] gedaan naar slibdesintegratie technieken, toegepast vóór gisting. Uit deze studie kwam toepassing van mechanische desintegratie volgens het cavitatie principe het beste uit de bus. Specifiek ging het dan om ultrasone en hydrodynamische desintegratie. Deze technieken werden al veelvuldig full scale toegepast in verschillende Europese landen en gebruikten bovendien relatief weinig energie. De resultaten wat betreft verhoogde slibafbraak in de gisting leken veelbelovend. Na aanleiding van deze resultaten heeft er tussen 2006 en 2008 op rwzi s Bath, Nieuwgraaf en Enschede pilotonderzoek met deze technieken plaatsgevonden. Op Bath en Nieuwgraaf is ultrasone slibdesintegratie getest (ontwikkeld door het Duitse Ultrawaves) en op Enschede hydrodynamische slibdesintegratie (het Crown proces, ontwikkeld door het Duitse Biogest). Op alledrie de zuiveringen is er getest met twee volledig gescheiden gistingen. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 12/51

13 Figuur 4 Relatieve verandering van de afbraak van organische stof bij slibdesintegratie (SDI) en referentie (REF) op de drie onderzoekslocaties [Stowa ] In bovenstaande figuur is te zien dat de resultaten van slibdesintegratie op alledrie de rwzi s erg tegenvallen. De geëiste 15% betere slibafbraak in de gisting is niet gehaald. Er werd ook geen verbetering in de ontwatering of vermindering van schuimvorming in de gisting gevonden. Een reden van het slechte resultaat is wellicht dat de energietoevoer voor de desintegratie te laag was (zie figuur 5). Na de studie werd aanbevolen de technieken in Nederland niet verder toe te passen. Dit is gezien het matige resultaat begrijpelijk, maar het blijft vreemd dat de technieken in het buitenland goed presteren en in Nederland niet. Figuur 5 Effect van energie toevoer op desintegratie [Stowa ] In 2009 werd de Energiefabriek opgericht en werd optimalisatie van slibgisting weer belangrijk. Nu kwamen thermische desintegratietechnieken (Cambi en Turbotec) in beeld. Deze technieken zijn in de Stowa literatuurstudie [Stowa W04] ook beschreven, maar zijn toen afgeschreven omdat ze te veel energie zouden gebruiken. De leveranciers beweren nu echter dat de opbrengsten (hogere slibafbraak en dus meer biogas) groter zijn dan de energiebenodigdheden. Turbotec (van Sustec) is inmiddels op meerdere Nederlandse rwzi s (Venlo, Apeldoorn, Amersfoort) getest met pilotonderzoek. De resultaten hiervan zijn goed 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 13/51

14 [Stowa 2011-W03]. Cambi heeft meerdere full scale installaties, oa in Engeland en heeft in 2011 pilotonderzoek op rwzi Hengelo gedaan. Thermische desintegratie (ook wel thermische drukhydrolyse of thermische ontsluiting genoemd) wordt in onderstaand hoofdstuk nader toegelicht. Overige desintegratie technieken (inclusief ultrasoon en hydrodynamisch) worden in hoofdstuk 5 samengevat. In hoofdstuk 6 wordt thermofiele gisting beschreven en andere verbeteringen in of tijdens de gisting. 4 Thermische drukhydrolyse Thermische drukhydrolyse (TDH) is een proces dat wordt gebruikt om de vergistbaarheid van (secundair) slib toe te laten nemen. Door betere slibafbraak ontstaat er meer biogas en minder slibresidu. Tijdens TDH wordt slib blootgesteld aan een hoge temperatuur en druk. Hierdoor worden microbiële celwanden opengebroken waarbij makkelijk afbreekbare organische componenten uit de cellen in oplossing gaan. Naast een betere slibafbraak zijn andere voordelen van TDH dat de viscositeit van het slib wordt verlaagd, zodat de slibconcentratie in de gisting verhoogd kan worden, en dat de ontwaterbaarheid van het uitgegiste slib verbeterd. Het proces wordt in het buitenland (oa Engeland, Frankrijk) al veelvuldig toegepast. In Nederland wordt momenteel pilotonderzoek uitgevoerd. Bij TDH processen wordt gebruik gemaakt van een combinatie van een hoge temperatuur ( C) en druk (5 10 bar). Vanwege de gunstige ligging van rwzi Amsterdam West naast het AEB is voor het krijgen van de hoge temperatuur relatief minder primaire energie nodig, er kan namelijk gebruik worden gemaakt van beschikbare warmte in de vorm van stoom. Specifieke varianten van het proces zijn Cambi, Turbotec (Sustec), Biothelys (Veolia), Exelys (Kruger) en Lysotherm (Stulz H+E GmbH). Deze varianten worden hieronder nader toegelicht. 4.1 Cambi De Cambi technologie bestaat uit een serie van 3 gesloten reactoren die in batch vorm bedreven worden; de pulper, de hydrolyse reactor en een flashtank. Hierin kan zowel primair als secundair slib behandeld worden. In landen als Engeland (waar Cambi veel wordt toegepast) is het nog toegestaan om rwzi slib in de landbouw toe te passen, mits het voldoende gehygiëniseerd is. Daarom is het nodig om zowel primair als secundair slib bloot te stellen aan de hoge temperaturen. Ook moet er een batch systeem toegepast worden, zodat zeker is dat al het slib een voldoende lange verblijftijd in het proces heeft gehad. Cambi is hier op ontworpen. In Nederland mag slib niet naar de landbouw en daarom is het niet nodig om ook primair slib te behandelen. Daarnaast is het hier wel mogelijk een continu proces toe te passen. Voorontwaterd slib (ongeveer 16% DS) wordt in de pulper met stoom voorverwarmd tot 80 C en doorgepompt naar de hydrolyse tank. Hier verblijft het 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 14/51

15 ongeveer 30 minuten bij 160 tot 180 C en 6 tot 8 bar. Vervolgens gaat het slib naar de flashtank, waar de druk plotseling afneemt tot atmosferische druk. Deze drukval veroorzaakt celafbraak 1. Het slib moet nu worden afgekoeld voor mesofiele gisting. Als primair slib niet wordt meegehydrolyseerd zorgt menging met het verwarmde gehydrolyseerde secundaire slib met koud primair slib voor de juiste temperatuur. Cambi wordt onder andere toegepast in Noorwegen, Engeland en Denemarken. In totaal zijn er meer dan 25 installaties wereldwijd in gebruik. In juni 2010 heeft er een refentiebezoek aan 2 installaties in Engeland plaatsgevonden. Het verslag van dit bezoek is te vinden in bijlage C. Na aanleiding van dit bezoek heeft Cambi voor rwzi Amsterdam West berekeningen gemaakt waarmee bepaald is hoeveel extra biogas er geproduceerd kan worden, hoeveel slib er overblijft en wat dit gaat kosten. Het resultaat hiervan is te vinden in bijlage D. Figuur 6 Processchema Cambi [brochure Cambi] 4.2 Turbotec (Sustec) Turbotec is een in Nederland ontwikkeld continu systeem bestaande uit één reactor die wordt bedreven bij een temperatuur van 140 C en een druk van 5 bar. De verblijftijd is 1,5 uur, waarna slib met een drukgestuurde klep uit de reactor ontsnapt. Het systeem is op pilotschaal getest op rwzi Venlo, Amersfoort en Apeldoorn. In Venlo komt een fullscale installatie. In bijlage E is het verslag te 1 Volgens leveranciers is er celafbraak, theoretisch is dit echter niet logisch, aangezien slib maar voor een klein deel uit cellen bestaat. Waarschijnlijk wordt er voornamelijk EPS en andere eiwitten afgebroken. [Discussie met Kees de Korte, ] 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 15/51

16 vinden van het bezoek aan de pilot op Amersfoort. Na dit bezoek heeft Sustec met dezelfde input als bij Cambi gebruikt is ook berekeningen gemaakt. Het resultaat hiervan is ook te vinden in bijlage D. 4.3 Biothelys (Veolia) Het Biothelys proces is in Frankrijk ontwikkeld. Er wordt een enkele reactor gebruikt voor de behandeling van slib met een DS gehalte hoger dan 10%. Slib verblijft 30 tot 60 minuten in de reactor bij een temperatuur van 150 tot 180 C en een druk van 8 tot 10 bar. Er zijn 4 full scale referentie locaties, allemaal in Frankrijk. 4.4 Exelys (Krüger) Naast Biothelys is ook Exelys door Veolia ontwikkeld, met als doel een onderscheidend proces te bieden naast Cambi. Exelys wordt nu door Krüger aangeboden. Het is een continu proces dat gevoed wordt met slib met een zeer hoog droge stof gehalte (>25%). De reden hiervoor is dat er minder stoom nodig is voor de verwarming van het slib en volgens Krüger is het systeem daardoor kosten- en energie-efficiënter dan Biothelys en andere thermische destructietechnieken. De benodigde procescondities zijn in onderstaande figuur te vinden. Figuur 7 Processchema Exelys [Kline et al., 2011] Bij Exelys wordt slib, verwarmd met stoom, ingebracht in een buis. Door trage inbreng verloopt de TDH als een propstroom (4 mm/sec.). De druk in de buis wordt aan beide kanten geregeld m.b.v. mohno-pompen (Seepex). Dit lijkt een vrij robuuste oplossing. [van Delft et al, 2011] Verdere optimalisatie zou te bereiken zijn door Exelys toe te passen tussen twee vergistingsstappen in. Na de eerste vergisting wordt slib ontwaterd en thermisch behandeld in de Exelys reactor. Vervolgens wordt er een tweede vergister toegepast (zie onderstaande figuur). 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 16/51

17 Figuur 8 Processchema Exelys DLD (Digestion Lysis Digestion) [ Dit proces (Exelys DLD) wordt sinds oktober 2010 gedemonstreerd op rwzi Hillerød ( ie, ca tds/jaar, SGT I á m 3, SGT II á 925 m 3 ) in Denemarken. Er wordt een stijging in biogasproductie van 30% genoemd en een verlaging van af te zetten ontwaterd slib van ongeveer 25% [Kline et al, 2011]. Verdere informatie over de demo is niet beschikbaar. 4.5 Lysotherm Het Duitse Stulz H+E GmbH brengt een continu TDH systeem op de markt, Lysotherm genaamd. De eerste full-scale installatie wordt op dit moment in Lingen (Duitsland) gerealiseerd. Lysotherm ontsluit surplusslib voorafgaand aan vergisting. Dit gebeurt echter niet met stoom maar met thermische olie die met restwarmte van de WKK verwarmd wordt. Voordeel is dat er geen volume toename plaatsvindt ten gevolge van de stoominjectie. Om redenen van fouling wordt het surplusslib hooguit met 6% de TDH (en dus slibgisting) ingevoerd. Hierdoor gaat één van de belangrijkste voordelen van een TDH verloren, namelijk het verhogen van de capaciteit door slib met een hoger drogestofgehalte te vergisten. Het ontsluitingsproces vindt plaats in onder druk staande warmtewisselaars. Na passage van het propstroom gedeelte vindt een drukval plaats in een opvangtank. Hier vindt de eigenlijke ontsluiting plaats. De installatie is zeer compact door het handig ineenvlechten van buizen en warmtewisselaars. De TDH-unit voor rwzi Lingen is dan ook niet groter dan 4 x 8 meter. Op de proefinstallatie werd ervaren dat er veel afzettingen op de warmtewisselaars plaatsvindt. Dit werd verwijderd door te reinigen met hete natronloog. Ontsluitingscriteria zijn: Lysotherm: C, 1-15 bar en een verblijftijd van minuten. [van Delft et al, 2011] 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 17/51

18 4.6 Overzicht procesvarianten Tabel 3 Overzicht procesvarianten thermische hydrolyse Cambi Turbotec Biothelys Exelys Lysotherm Leverancier Cambi Sustec Veolia Krüger Stulz H+E GmbH Land Noorwegen Nederland Frankrijk Frankrijk? Duitsland Type Batch Continu Batch Continu Continu? Temperatuur ( C) Druk (bar) Ingaand DS (%) > 5 > 10 > 25 Max. 6 Procestijd (min.) Referenties ~ 25 (vooral Europa) Geen, alleen 2x pilot (NL) 4 (in Frankrijk) 1x demo (Denemarken) Geen, alleen pilot (1x) Cambi en Sustec hebben berekeningen gemaakt voor rwzi Amsterdam West. Het resultaat van deze berekeningen is te vinden in bijlage D. De uiteindelijke kosten en opbrengsten zijn afhankelijk van de hoeveelheid slib die gehydrolyseerd wordt (alleen secundair slib of ook primair of CSI slib). Ook de stoomprijs heeft impact op de uitkomst. Volgens de voorlopige gegevens ligt de totale investering (reactor plus randvoorzieningen) tussen de 6,8 en 9,6 miljoen euro (incl. BTW). De jaarlijkse opbrengsten liggen tussen de 1,1 en 1,3 miljoen euro. Dit resulteert in een terugverdientijd van 6 tot 7 jaar. 5 Overige slibdesintegratie technieken In dit hoofdstuk worden overige slibbehandelingstechnieken genoemd. Deze technieken lijken in Nederland niet meer meegenomen te worden in onderzoeken, maar om een compleet beeld weer te geven worden ze wel kort beschreven. Bovendien zijn een aantal van de technieken in het buitenland wel succesvol. Het nadeel van deze technieken is wel dat ze meestal gebruik maken van mechanische energie (trillingen, pulsen, hoge druk) en daardoor elektriciteit nodig hebben. Hierdoor kunnen ze geen gebruik maken van de beschikbare warmte van het AEB. 5.1 Hydrodynamische desintegratie (Crown proces) Het Crown proces (ontwikkeld door Biogest AG uit Duitsland, in Nederland vertegenwoordigt door AQA HydraSep) is gebaseerd op het cavitatie principe; opgeloste gasbellen in secundair slib knappen open door een plotselinge drukval. De opengeknapte bellen veroorzaken een grote stijging in temperatuur en druk, waardoor mechanische energie vrijkomt en als een schokgolf door het omliggende materiaal schiet. Deze schokgolf veroorzaakt disintegratie van de slib bacteriecellen. In het Crown proces wordt slib eerst fijngemaald in de zogenaamde macerator. Daarna wordt het gemixed en wordt de druk opgevoerd tot 12 bar. Vervolgens wordt in de disintegrator de druk verlaagd en vindt de daadwerkelijke cavitatie 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 18/51

19 plaats. Als laatste wordt het behandelde slib naar de relaxation tank geleid om vanuit daar vergist te kunnen worden. Het Crown proces is als volgt opgebouwd (zie figuur 9): Een homogenizor waarmee de deeltjesgrootte en -verdeling van het slib wordt aangepast, de suspensie wordt gehomogeniseerd en eventuele vaste slibdelen worden verkleind; Een excentrische wormpomp ( pressurisation pump ) waarmee een constante druk van 12 bar wordt opgebouwd en het slib wordt rondgepompt De desintegrator zelf, bestaande uit een nozzle waar het slib met 12 bar doorheen wordt gepompt; Relaxation tank en monopomp voor afvoer van het slib naar de vergister. Er zijn momenteel >4 full scale Crown installaties in bedrijf (zie tabel 4). Interessant van het systeem is dat het volgens een multicriteria analyse in het WERF rapport Evaluation of processes to reduce activated sludge solids generation and disposal erg goed uit de bus komt (zie bijlage F). Daarom is het vreemd dat de testen met het systeem op rwzi Enschede geen goede resultaten hebben opgeleverd. Mogelijk is het interessant om uit te zoeken waar dit aan lag, bijvoorbeeld door eigen testen te doen. Figuur 9 Schema met werking Crown proces [Product documentation Crown] 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 19/51

20 Tabel 4 Informatie van fullscale Crown installaties [WERF, 2010] VSr = Volatile solids reduction, ft 3 /lb = cubic feet per pound Aan de hand van een aantal procesparameters van rwzi Amsterdam West (slibhoeveelheid en slibleeftijd) heeft Biogest een schatting gemaakt wat Crown voor ons kan betekenen: 10 tot 15% meer biogas en 10% minder slib. Dit zou resulteren in een terugverdientijd van 3 tot 4 jaar. [ Christoph Lodde, 24 augustus 2011] 5.2 Ultrasone desintegratie Bij ultrasone slibdesintegratie wordt een mechanisch opgewekte trilling via een zogenaamde sonotrode overgebracht op de te behandelen slibstroom. De term ultrasoon heeft betrekking op het feit dat de gebruikte trillingen een hogere frequentie hebben dan die van hoorbaar geluid (oftewel boven 20 khz). De sonotrode kan zowel in de vorm van een staaf als in een ring worden uitgevoerd. De door de sonotrode veroorzaakte trillingen veroorzaken een hoge druk en temperatuur in het slib. Dit resulteert in cavitatie, oftewel de implosie van dampbellen, met als gevolg dat de volgende desintegratie effecten: Op het punt van de implosie ontstaan grote afschuifkrachten met als gevolg deeltjesverkleining en beschadiging van cellen. Ook kunnen hierbij enzymen gemobiliseerd worden; Door het ontstaan van een kleine vloeistofstraal met een zeer hoge snelheid (jetstream) kan tot op enige afstand van de plaats van implosie nog steeds een beschadiging van celmateriaal plaatsvinden. Ultrasone slibdesintegratie wordt vooral op secundair slib toegepast. Verblijftijden zijn zeer kort (een paar seconden). De energievraag zou hoog zijn, maar lijkt ten opzichte van andere technieken mee te vallen (sterk afhankelijk van ingaand ds 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 20/51

21 gehalte) (zie onderstaande tabel). Er zijn al meerdere fullscale installaties (> 30) in bedrijf, voornamelijk in Duitsland. Er zijn in de literatuur zeer positieve resultaten te vinden (45-50% meer biogasproductie bijvoorbeeld), terwijl bij de testen op rwzi Nieuwgraaf en Bath nauwelijks effect werd gevonden [Stowa ]. Tijdens het onderzoek op rwzi Willem Annapolder werd wel weer een positief effect gevonden op de biogasproductie (21% meer). Hier was er echter geen effect op de ontwaterbaarheid van het slib, het ds gehalte van ontwaterd slib was na desintegratie gelijk aan de nulsituatie [Pinxteren et al, 2011]. Aangezien een verbeterde ontwatering voor Amsterdam West erg belangrijk is voor een gunstig kostenplaatje, is het advies om de techniek niet toe te passen daar. Tabel 5 Vergelijking energievraag technieken Techniek Energie Bron (kj/kg ds) Ultrasoon Bougrier et al, 2006 Ultrasoon Gianico et al, 2011 Ultrasoon ~167 GWRC State of Science Report: Energy and Resource Recovery from Sludge, 2008, berekend (8% ds en 3,7 kwh/m 3 ) Ultrasoon ~262 Pinxteren et al, 2011, berekent (5,5% ds en 4 kwh/m 3 ) TDH ~ 6335 (therm.) ~ 0,02 (elek.) Berekent (10% ds, temp. stijging van 20 naar 170 C) Volgens gegevens Cambi, zie ook bijlage D. Ozonatie ~ 5400 Bougrier et al, 2006, berekend (met 0,1 go 3 /gts en 15 kwh/kgo 3 ) Crown ~ 85 Berekent (6% ds en 1,42 kwh/m 3, zie tabel 4) 5.3 Homogenization (MicroSludge) Bij het Microsludge proces wordt secundair slib (5 tot 10% ds) één uur geweekt in natronloog om celmembranen te verzwakken. Vervolgens wordt er een druk van 80 bar op het slib gezet, welke in een homogenizer plotseling wegvalt. Hierdoor breken de cellen kapot en kan het slib makkelijker vergist worden. Er waren 2 fullscale Microsludge installaties in Noord Amerika, maar deze zijn weer uit bedrijf genomen omdat ze niet kosteneffectief waren [WERF, 2008]. Daarom zal deze techniek voor rwzi Amsterdam West niet meegenomen worden. 5.4 Elektrische pulsen (OpenCEL) Bij deze techniek worden (zoals de naam al aangeeft) elektrische pulsen (20 tot 30 kv) gebruikt voor de slibdesintegratie. Er is één fullscale installatie en één pilot installatie bekend, in de VS. Vanwege het gebrek aan referenties zal ook deze techniek niet verder bekeken worden. 5.5 Vermalen (Baker proces) De bekendste vermaal desintegratietechniek is het Baker proces, oftewel de lysate indikcentrifuge. Cellen worden met centrifugale kracht opengebroken in de zogenaamde lysate ring. Ook vindt er botsing tussen de cellen plaats door een flinke afname in snelheid en wrijving door de overgang van de centrifuge naar de lysate ring. De techniek gebruikt minder energie dan andere mechanische 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 21/51

22 desintegratietechnieken. Er is geen verbetering van ontwatering door de techniek. [ Er zijn vier fullscale Baker installaties, in Duitsland en Tsjechië (rwzi Praag). Helaas werkt de officiële website over het Baker proces ( niet (meer). De techniek lijkt daarom niet echt meer in de belangstelling te staan en daarom wordt voor rwzi Amsterdam West aangenomen hem verder niet meer mee te nemen. 5.6 Ozonatie (Bioleader) Deze techniek wordt toegepast als een recirculatiestroom op de aeratietank, nabezinktank of gisting. Er wordt daarbij ozon toegevoegd aan het slib. In figuur 5 (hoofdstuk 3) lijkt ozonatie goed te scoren (hoge slibafbraak met laag energieverbruik), maar waarschijnlijk gaat het daarbij alleen om slibreductie, zonder dat het slib nuttig wordt ingezet in een gisting. In een Frans onderzoek is ozonatie voorafgaand aan gisting vergeleken met ultrasone desintegratie en thermische hydrolyse. Ozon leverde toen veel minder resultaat wat betreft biogasproductie [Bougrier et al, 2006]. Volgens het GWRC State of science report heeft ozonatie een grote energievraag wat resulteert in een negatieve energiebalans. In het Franse rapport wordt hier niets over geschreven. Echter, een simpele omrekening met kental 15 kwh/kg O 3 [SimaPro LCA database] laat zien dat de energievraag van ozon niet hoger is dan die van ultrasoon. De techniek wordt niet verder meegenomen voor optimalisatie van de gisting op rwzi Amsterdam West, aangezien de toename in biogas niet zo hoog lijkt te zijn. 5.7 Enzymatische hydrolyse De activiteit van enzymen leidt tot een biologische hydrolyse van het slib. Al bij kleine hoeveelheden kunnen enzymen een aanzienlijke toename van de reactiesnelheid bewerkstelligen. De enzymen kunnen extern geproduceerd worden en toegevoegd worden voor de slibgisting om de afbraak en ontwatering te verbeteren. Daarnaast komen bij de afbraak van in het slib aanwezige cellen enzymen vrij (autolyse). Deze autolyse treedt ook op bij de andere desintegratietechnieken die de celwand afbreken, waardoor de celinhoud vrijkomt. Er wordt een verhoging van biogasproductie van 0 tot 12% genoemd door toevoeging van enzymen. [Stowa 2005-W04] Het proces lijkt niet full scale te worden toegepast met als doel optimalisatie vergisting. Verder wordt op [ beschreven dat de kosten voor de enzymen te hoog zijn om een kostenneutraal proces te creëren. Daarom lijkt het voor rwzi Amsterdam West ook niet interessant. 5.8 Cellruptur Bij deze techniek wordt slib tot een druk van 2 tot 10 bar (>1 barg) gebracht en gemengd met een kleine hoeveelheid biogas. Dit gas wordt dankzij de snelle diffusie in de deeltjes getransporteerd en door de celwanden door het grote verschil in gradiënt. Door opvolgende mix, evenwicht en depressurisatie stappen vormt het tot dan toe opgeloste gas opnieuw bellen die het celmateriaal doen openknappen. Hierdoor komt celmateriaal vrij en gaat de vergisting sneller. [ 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 22/51

23 Er lijken nog geen full scale installaties in bedrijf te zijn, waardoor geadviseerd wordt deze techniek niet verder te onderzoeken. 5.9 Microwave irridation Dit is een nieuwe thermische hydrolyse techniek die gebruik maakt van magnetron verwarming van slib tot C. Het effect hiervan is verhoogde biogasproductie. [WERF, 2008] Er zijn meerdere onderzoeken naar de techniek uitgevoerd, met positieve resultaten (o.a. [Eskicioglu et al. 2010]). Onduidelijk is echter of de techniek al full scale wordt toegepast. Daarom wordt ook deze techniek niet verder meegenomen Desintegratie door wormen Tijdens het wormenpilotonderzoek op rwzi Wolvega is ontdekt dat slib na de wormenreactor anaeroob tot wel 50% afbreekt. Hoe dit precies kan en wat voor procescondities er nodig zijn, wordt komende 4 jaar onderzocht. Waternet doet daar wellicht aan mee met een pilot op een regionale rwzi. Het doel van het onderzoek is te komen tot een makkelijk toepasbare desintegratiestap voor gisting, met bijvoorbeeld enzymen afgescheiden door wormen. Aangezien de techniek nu nog niet fullscale toepasbaar is, wordt hij niet verder meegenomen voor rwzi Amsterdam West. Wel zal hij in de gaten gehouden worden als Waternet met een regionale rwzi deelneemt aan het onderzoek. Als binnen de 4 jaar onderzoek al een doorbraak ontstaat, kan hij wellicht wel interessant worden voor rwzi Amsterdam West. 6 Thermofiele gisting en andere technieken tijdens de gisting 6.1 Thermofiele gisting Mesofiele gisting werkt met bacteriën die hun optimumtemperatuur hebben rond de 35 C. Bij thermofiele gisting ligt deze optimumtemperatuur rond de 55 C. Zie onderstaande figuur. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 23/51

24 Figuur 10 Optimum temperatuur voor mesofiele en thermofiele gisting [Stowa ] Thermofiele gisting heeft een snellere omzetting dan mesofiele gisting, maar het lijkt uit de literatuur dat er niet meer wordt afgebroken. Door de snellere omzetting kan een (veel) kortere verblijftijd worden toegepast, waardoor (veel) meer slib te verwerken is in het dezelfde gistingvolume. Hierdoor is kostenbesparing te halen. Figuur 11 Theoretische (curves) en praktische (punten) afbraak van organische stof tijdens de slibgisting [Stowa ] Thermofiele gisting is gevoeliger voor de ammoniakconcentratie, maar verder is er geen reden om aan te nemen dat thermofiele gisting minder stabiel zou zijn dan mesofiele. De techniek wordt in het buitenland veel in de praktijk toegepast. In Nederland is dat niet het geval. Thermofiele gisting lijkt geen effect te hebben op de ontwaterbaarheid van slib. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 24/51

25 Het is eventueel mogelijk om voorafgaand aan thermofiele gisting slibdesintegratie toe te passen, bijvoorbeeld thermische hydrolyse. Dit laatste heeft als voordeel dat het slib al warm is er dus niet meer hoeft te worden opgewarmd (of afgekoeld in et geval van mesofiel) voor de gisting. Op rwzi Hamar (Noorwegen) is een combinatie met Cambi TDH en thermofiele gisting fullscale toegepast. Dit leverde wel meer biogas op, maar het bleek lastig de thermofiele gisting stabiel te laten draaien [Fjaergard et al, 2006]. Verder zijn er geen toepassingen gevonden van de combinatie TDH en thermofiele gisting. Daarom lijkt het voorlopig niet interessant hier verder op in te gaan. Als er wel (een) praktijk toepassing(en) komen, kan alsnog gekeken worden of een combinatie toegepast kan worden. De constructie van de gisting van rwzi Amsterdam West zou bestand moeten zijn tegen de hoge temperaturen van thermofiele gisting [Informatie uit ontwerp gisting door aannemer, via Rene Clignett]. Hierdoor zou de huidige mesofiele gisting zonder al te grote investeringen om te bouwen moeten zijn naar een thermofiele gisting. Wel moet dit nog definitief berekend worden als daadwerkelijk wordt gekozen voor thermofiele gisting. Verder moet opgelet worden dat niet meer CH 4 oplost in het water en elders vrijkomt. Dat zou namelijk leiden tot meer uitstoot van broeikasgas en minder energieproductie. 6.2 Hoogbelaste tweetraps vergisting Een systeem met hoogbelaste tweetraps vergisting is ontwikkeld door het Fraunhofer IGB instituut, de Duitse tegenhanger van TNO. Er wordt gewerkt met een verblijftijd van 5 tot 7 dagen en een OLR van 8 kg OS/m 3 /dag (in plaats van de nu op rwzi Amsterdam West toegepaste 1 kg OS/m 3 /dag). Om toch goede gisting te krijgen worden 2 in serie geschakelde tanks gebruikt, die door middel van geperforeerde platen (met gaten van ± 2,5 cm) in compartimenten zijn verdeeld (zie onderstaand schema). Voor menging (en het openhouden van de gaten) wordt gedurende een korte tijd een drukstoot gegeven van de trechter bovenin naar beneden. Vanwege de grote kracht van de pomp treedt ook een soort desintegratie op. Als de pomp niet draait, vult de trechter zich weer door de leiding. Figuur 12 Schema hoogbelaste tweetraps vergisting [Brochure Fraunhofer IGB] 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 25/51

26 Op rwzi Heidelberg draait bovenstaand systeem, gevolgd door 3 normale mesofiele gistingtanks. Op deze rwzi wordt met de hoogbelaste gisting 39% OS afbraak gehaald en in totaal 60%. Bovendien is de ontwatering omhoog gegaan van 25 naar 30% ds. [Presentatie tijdens excursie Heidelberg, september 2011] Als op rwzi Amsterdam West voor een vergelijkbare combinatie wordt gekozen, moet geïnvesteerd worden in ± m 3 extra gisting volume. Dit is bijna 10 keer zoveel als op rwzi Heidelberg. Op Heidelberg was de investering 3,68 miljoen. Op rwzi Amsterdam West zal de investering fors hoger zijn. Daarmee lijkt dit een erg duur systeem. Daarom zal het verder niet meegenomen worden. 6.3 Hogedruk gisting Als gisting wordt uitgevoerd bij een hoge druk (tot 24 bar), lost meer van de geproduceerde CO 2 op in de waterfase en dissocieert het tot bicarbonaat. Het geproduceerde biogas bestaat bij een druk boven de 5 bar voor meer dan 90% uit methaan, terwijl dit bij atmosferische druk doorgaans % is. Hierdoor kan het geproduceerde biogas zonder kwalitatieve opwerking en zonder toepassing van een compressor in een decentraal gasnet worden gebracht. Het grootste nadeel van hogedruk gisting zijn de hoge investeringskosten. Ook is het proces nog slechts op laboratoriumschaal bewezen (bij het Van Hall Instituut in Leeuwarden) [Stowa ]. Vanwege het gebrek aan een praktijktoepassing is deze techniek niet interessant voor rwzi Amsterdam West. 6.4 Ander mixpatroon/reactor (Bioterminator24/85 en CBFT3) Bioterminator wordt in het GWRC State of Science rapport beschreven als een mesofiel anaeroob vergistingssysteem met een nieuw mixpatroon. Ook wordt er een buffer gedoseerd om de ph constant te houden en een lage hoeveelheid sucrose. Hoe de techniek precies werkt wordt niet genoemd en ook is er geen informatie te vinden over het bedrijf dat de techniek verkoopt. Daarom wordt de techniek verder niet meegenomen voor rwzi Amsterdam West. CBFT3 (Columbus Advanced Biosolids Flow through Thermophilic Treatment) is een modificatie op thermofiele anaerobe vergisting door gebruik te maken van een plug-flow reactor. Het voornaamste doel van het systeem is het reduceren van pathogenen in het slib, maar er wordt ook een verbeterde energiebalans als voordeel genoemd [WERF, 2008]. Het lijkt erop dat de techniek alleen op labschaal is bewezen De eerste full scale toepassing van het systeem wordt nu in de VS gebouwd [Wiser et al, 2008]. Vanwege het gebrek aan referenties wordt geadviseerd ook deze techniek niet verder te onderzoeken. 6.5 Chemische en thermische behandeling slib in recirculatie gisting (AFC proces) Het AFC proces kan worden toegepast op de recirculatiestroom van de gisting, maar lijkt vooral te worden toegepast op de recirculatie van aerobe processen. Het doel van het proces is slibreductie en daartoe wordt een combinatie van chemische en thermische behandeling toegepast. Er zijn pilot onderzoeken met het AFC 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 26/51

27 proces uitgevoerd, maar het is onduidelijk of er ook full scale installaties zijn. Daarom wordt ook deze techniek niet verder bekeken voor rwzi Amsterdam West. 7 Overzicht alle mogelijke technieken In onderstaande tabel wordt weergegeven welke technieken volgens de eerste literatuurstudie mogelijk interessant zijn. Technieken zonder (of met weinig/onduidelijke) (full scale) referenties zijn daarbij bijvoorbeeld afgevallen. Tabel 6 Overzicht technieken Wel/niet Reden interessant Thermische drukhydrolyse Cambi Wel Veel goede referenties en al veel contact mee gehad. Turbotec (Sustec) Wel Veelbelovend pilotonderzoek op Nederlandse rwzi s. Biothelys (Veolia) Niet Vergelijkbaar aan Cambi, dus geen toegevoegde waarde. Exelys (Kruger) Niet Geen referenties. Lysotherm Niet Geen informatie te vinden en geen referenties. Overige slibdesintegratietechnieken Hydrodynamische desintegratie (Crown proces) Wel Veel referenties, goedkoop, weinig energie nodig (wel elektrisch). Werkte helaas niet in Nederland Ultrasone desintegratie Niet Werkte niet in Nederland en geen effect op ontwatering Homogenization (MicroSludge) Niet Beide full scale installaties zijn weer uit bedrijf omdat ze niet kosteneffectief waren. Elektrische pulsen (OpenCEL) Niet Gebrek aan referenties. Vermalen (Baker proces) Niet Geen recente informatie te vinden. Ozonizatie (Bioleader) Niet Minder goed resultaat dan ultrasoon/tdh Enzymatische hydrolyse Niet Enzymen zijn te duur om een kostenneutraal proces te creëren. Cellruptur Niet Geen (full scale) referenties. Microwave irridation Niet Geen (full scale) referenties. Desintegratie door wormen Niet Nog in onderzoek (niet full scale beschikbaar). Thermofiele gisting en andere technieken tijdens de gisting Thermofiele gisting Wel Met lage investering meer biogas en/of meer slib verwerken. Hoogbelaste tweetraps Niet Lijkt erg duur vergisting Hogedruk gisting Niet Nog in ontwikkelstadium (alleen op labschaal bewezen). Ander mixpatroon Niet Geen (full scale) referenties. (Bioterminator 24/85) Andere reactor (CBFT3) Niet Geen (full scale) referenties. AFC proces Niet Geen (full scale) referenties. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 27/51

28 Bij de uiteindelijke keus voor een techniek moeten de volgende aspecten worden meegenomen: - Met welk drogestof gehalte werkt de techniek? Een hoger gehalte is gunstig, omdat er minder vloeistof verwarmd/verwerkt hoeft te worden (energiewinst) en er meer ruimte vrijkomt in de gisting. Echter, om een hoger gehalte te halen is wel een extra ontwateringsstap nodig. Oftewel een extra investering en meer installaties te onderhouden. - Hoeveel en in welke vorm is energie nodig? Warmte, elektriciteit, biogas etc. - Met welke verblijftijd in de gisting kan er het beste gewerkt worden, zo dat het proces stabiel blijft en er toch zo veel mogelijk slib verwerkt kan worden. 8 Mogelijkheden voor vrijkomende gisting Door slibdestructie komt er gistingsruimte vrij. In het project moet bekeken worden hoe deze ruimte het beste benut kan worden. Er kan gekozen worden te werken met een langere verblijftijd en daarmee meer slibafbraak. Een andere mogelijkheid is het verwerken van secundair slib van waterschappen die hun slib nog niet zelf vergisten. In dit hoofdstuk wordt aangenomen dat de gistingsruimte weer ingevuld wordt (dus dat de verblijftijd niet verlengd wordt). 8.1 Hoeveel extra slib/biomassa? Er zijn twee processen waardoor er gistingsruimte vrij komt, die beide tegelijk op kunnen treden: 1. (Secundair) slib wordt voorafgaand aan destructie verder ingedikt. Voor sommige technieken zijn daarvoor zelfs centrifuges nodig, om tot 14-19% ds te komen. Voor andere technieken is dit niet nodig, maar is het wel raadzaam met de bestaande bandindikkers zo goed mogelijk in te dikken (tot 7-8%). De reden dat verdergaand indikken mogelijk is, is dat de viscositeit van slib na destructie omlaag gaat. Hierdoor kan slib in de gisting nog steeds goed gemengd worden, ondanks hogere ds belastingen. 2. Met destructie wordt (secundair) slib beter afbreekbaar. Hierdoor kan gewerkt worden met kortere verblijftijden in de gisting. In onderstaande tabel worden twee mogelijke scenario s beschreven, waarbij ruimte in de gisting vrijkomt waar externe biomassa of slib in verwerkt kan worden. 2 januari Nieuwe slibverwerkingstechnieken 28/51