Struviet productie door middel van het

Transcriptie

1 Final l rereport pilotonderzoek op de rioolwaterzuivering amsterdam west Struviet productie door middel van het Figuur 3: Gewassen airprex struviet proces rapport Na studie van verschillende oplossingen voor de bovenstaande proble voor het onderzoek het zogenaamde Ò Airprex procesó gekozen. Hierb een reactor het uitgegiste slib belucht en door toevoeging van een m kristalliseert het struviet. Daarna kan het worden afgescheiden. Dit p ontwikkeld door het Ò Berliner WasserbetriebeÓ (zie figuur 4) omdat Ž zuiveringen dezelfde problemen vertoonde als de zuivering in Amster Figuur 4: Beschrijving Airprex proces(website BwB.de)

2 Pilotonderzoek op de rioolwaterzuivering amsterdam west struviet Productie door middel van het airprex Proces rapport isbn TEL FAX Stationsplein LE Amersfoort POSTBUS CD AMERSFOORT Publicaties van de STOWA kunt u bestellen op

3 colofon uitgave stichting toegepast onderzoek waterbeheer Postbus cd amersfoort Begeleidingscommissie henry van veldhuizen, waterschap vallei en veluwe i.o. hans mollen, waterschap Brabantse delta marc augustijn, waterschap scheldestromen otto kluiving, waterschap hunze en aa s victor claessen, waterschap de dommel geert notenboom, grontmij nederland bv leon korving, aiforo (voorheen snb) cora uijterlinde, stowa Projectuitvoering alex veltman, waternet druk kruyt grafisch adviesbureau stowa stowa isbn copyright de informatie uit dit rapport mag worden overgenomen, mits met bronvermelding. de in het rapport ontwikkelde, dan wel verzamelde kennis is om niet verkrijgbaar. de eventuele kosten die stowa voor publicaties in rekening brengt, zijn uitsluitend kosten voor het vormgeven, vermenigvuldigen en verzenden. disclaimer dit rapport is gebaseerd op de meest recente inzichten in het vakgebied. desalniettemin moeten bij toepassing ervan de resultaten te allen tijde kritisch worden beschouwd. de auteurs en stowa kunnen niet aansprakelijk worden gesteld voor eventuele schade die ontstaat door toepassing van het gedachtegoed uit dit rapport. ii

4 samenvatting Samenvatting Samenvatting Op de rioolwaterzuivering Amsterdam West van Waternet (uitvoerende dienst van het Op de waterschap rioolwaterzuivering Op Amstel, de rioolwaterzuivering Gooi Amsterdam en Vecht West Amsterdam en de van gemeente Waternet West van Amsterdam) (uitvoerende Waternet (uitvoerende is in dienst van dienst van het Waterschap samenwerking het waterschap met Amstel, de STOWA Gooi en een Vecht proef en uitgevoerd de gemeente om Amsterdam) gecontroleerd is struviet in te Amstel, Gooi en Vecht en de gemeente Amsterdam) is in samenwerking met de STOWA een proef vormen samenwerking het slib met na de gisting. STOWA Aanleiding een proef is uitgevoerd dat in de om afgelopen gecontroleerd jaren afzettingen struviet te uitgevoerd om gecontroleerd struviet te vormen in het slib na gisting. Aanleiding is dat in de zijn vormen geconstateerd in het slib na in de gisting. centrifuges Aanleiding en leidingwerk is dat in de (zie afgelopen figuur 1). jaren Deze afzettingen afzettingen afgelopen jaren afzettingen zijn geconstateerd in de centrifuges en leidingwerk (zie figuur 1). zijn geanalyseerd geconstateerd en in bestaan de centrifuges voor het en grootste leidingwerk deel (zie uit struviet. figuur 1). Dit Deze is een afzettingen kristal Deze afzettingen zijn geanalyseerd en bestaan voor het grootste deel uit struviet. Dit is een bestaande zijn geanalyseerd uit magnesium, en bestaan ammonium voor het grootste en fosfaat deel uit struviet. 4 PO 4.6 HDit 2 O). is een kristal bestaande uit kristal magnesium, bestaande ammonium uit magnesium, en fosfaat ammonium (MgNHen 4 PO fosfaat 4.6 H(MgNH 2 O). 4 PO 4.6 H 2 O). Figuur 1: Afzettingen leidingwerk en centrifuges slibverwerking 1 afzettingen leidingwerk centrifuges slibverwerking Figuur 1: Afzettingen leidingwerk en centrifuges slibverwerking De vorming van struviet beperkte zich niet alleen tot de slibverwerking. Eind 2008 De vorming van struviet beperkte zich niet alleen tot de slibverwerking. Eind 2008 liep de liep De vorming de aanvoer van vanuit struviet de beperkte uitgegist zich slib niet buffer alleen (USB) tot naar de slibverwerking. de slibontwatering Eind vast aanvoer vanuit de uitgegist slib buffer (USB) naar de slibontwatering vast. Bij de schoonmaak Bij liep de de schoonmaak aanvoer vanuit van de de uitgegist USB bleek slib zich buffer 150 (USB) ton struviet naar de gevormd slibontwatering te hebben, vast. van de USB bleek zich 150 ton struviet gevormd te hebben, dat in bergen op de bodem van de dat Bij de in bergen schoonmaak op de van bodem USB van de bleek buffertank zich 150 lag ton (zie struviet figuur gevormd 2). te hebben, dat in bergen buffertank op de bodem lag (zie van figuur de buffertank 2). lag (zie figuur 2). Figuur 2: Struviet in de buffertank RWZI Amsterdam West Figuur 2 2: Struviet struviet in de in de buffertank buffertank rwzi RWZI amsterdam Amsterdam west West Op het eerste gezicht lijkt het struviet erg vervuild te zijn maar na wassing met water Op het blijven eerste er Op gezicht mooie het eerste lijkt heldere gezicht het struviet kristallen lijkt het erg over struviet vervuild (zie erg figuur te vervuild zijn 3). maar te zijn na maar wassing na wassing met met water blijven water blijven er er mooie mooie heldere heldere kristallen kristallen over over (zie (zie figuur figuur 3). 3). 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces - 1 6/54 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces - 1 6/54

5 Figuur 3 Figuur 3: Gewassen struviet Figuur 3: Gewassen struviet gewassen struviet Na studie van verschillende oplossingen voor voor de bovenstaande problematiek problematiek is voor is het Na studie van verschillende oplossingen voor de bovenstaande problematiek is voor onderzoek het onderzoek het zogenaamde het zogenaamde Airprex proces Ò Airprex gekozen. procesó Hierbij gekozen. wordt Hierbij in een wordt reactor in het voor het onderzoek het zogenaamde Ò Airprex procesó gekozen. Hierbij wordt in een uitgegiste reactor slib het belucht uitgegiste en door slib belucht toevoeging en door van een toevoeging magnesiumzout van een kristalliseert magnesiumzout het een reactor het uitgegiste slib belucht en door toevoeging van een magnesiumzout kristalliseert struviet. Daarna het kan struviet. het worden Daarna afgescheiden. kan het worden Dit proces afgescheiden. is ontwikkeld Dit door proces het Berliner is kristalliseert het struviet. Daarna kan het worden afgescheiden. Dit proces is ontwikkeld Wasserbetriebe door (zie het figuur Ò Berliner 4) omdat WasserbetriebeÓ één van hun zuiveringen (zie figuur dezelfde 4) omdat problemen Ž Ž n van vertoonde hun ontwikkeld door het Ò Berliner WasserbetriebeÓ (zie figuur 4) omdat Ž Ž n van hun zuiveringen als de dezelfde in Amsterdam problemen West. vertoonde als de zuivering in Amsterdam West. zuiveringen dezelfde problemen vertoonde als de zuivering in Amsterdam West. Figuur 4 beschrijving airprex proces(website bwb.de) Figuur 4: Beschrijving Airprex proces(website BwB.de) Figuur 4: Beschrijving Airprex proces(website BwB.de) 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces - 1 7/54 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces - 1 7/54

6 De resultaten van het uitgevoerde onderzoek laten een reductie zien van 98 % van De resultaten het ortho-fosfaat van het uitgevoerde gehalte in onderzoek rejectiestroom laten een van reductie de ontwatering zien van 98 van % van het slib. het Dit ortho-fosfaat leidt tot een gehalte aanzienlijk in de rejectiestroom lagere belasting van de van ontwatering fosfaat op van de waterlijn het slib. Dit van leidt de tot riool-waterzuivering. een aanzienlijk lagere belasting In onderstaande van fosfaat grafiek op de is waterlijn het effect van van de rioolwaterzuivering. het proces op de In sliblijn onderstaande weergegeven. grafiek is het effect van het proces op de sliblijn weergegeven. grafiek Grafiek: overall resultaat Overall experimenten resultaat (ortho-fosfaat experimenten gehalte (ortho-fosfaat in de waterfase) gehalte in de waterfase) Gisting MAP reactor Centraat PO4-P (mg/l) tabel Tabel: effect van het Airprex proces op de ontwatering van het slib na gisting effect van het airprex proces op de ontwatering van het slib na gisting parameter Huidige situatie Na Airprex Droge parameter stof (%) 22 huidige situatie 25 na airprex droge stof (%) Vlokmiddelverbruik (g/kg ds) vlokmiddelverbruik (g/kg ds) Ook is er een verhoging van het droge stof gehalte van het ontwaterde slib na gisting Ook is er geconstateerd een verhoging van van 3 het % droge absoluut stof gehalte (zie tabel). van het Dit ontwaterde leidt tot een slib aanzienlijke na gisting geconstateerd van 3 kostenbesparing op % absoluut de eindverwerking (zie tabel). Dit van leidt het tot slib. een Ook aanzienlijke is er beduidend kostenbesparing minder op vlokmiddel de eindverwerking benodigd van voor het slib. de ontwatering. Ook is er beduidend Als het minder beoogde vlokmiddel proces benodigd wordt toegepast voor de op ontwatering. de rioolwaterzuivering Als het beoogde Amsterdam proces wordt West toegepast kan op op de basis rioolwaterzuivering van ervaringen Amsterdam op Duitse RWZIÕ West kan s ongeveer op basis van 900 ervaringen ton struviet op Duitse (117 RWZI s ton P) ongeveer per jaar 900 worden ton struviet geproduceerd. (117 ton P) De per toepassing jaar worden binnen geproduceerd. de Nederlandse De toepassing rioolwaterzuiveringen binnen de Nederlandse ligt rioolwaterzuiveringen vooral bij de ligt combinatie vooral bij de van combinatie biologische van biologische fosfaatverwijdering fosfaatverwijdering en gisting. en gisting. Het geproduceerde Het geproduceerde struviet struviet is is geanalyseerd geanalyseerd door door een een kunstmestproducent kunstmestproducent en voldoet en voldoet aan de kwaliteitseisen aan de om kwaliteitseisen te worden verwerkt om in te hun worden kunstmestproducten. verwerkt in hun Het kunstmestproducten. enige struikelblok is de Het toestemming enige struikelblok van de overheid is de om toestemming dit product toe van te passen. de overheid om dit product toe te passen. life can multiply until all the phosphorus is gone, and then there is an inexorable halt which nothing can prevent. We may be able to substitute nuclear power for coal, and plastics for wood, and yeast for meat, and friendliness for isolation - but for phosphorus there is neither substitute nor replacement. Asimov on chemistry (1974) Doubleday Company, New York 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces - 1 8/54

7 de stowa in het kort De Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer, kortweg STOWA, is het onderzoeks plat form van Nederlandse waterbeheerders. Deelnemers zijn alle beheerders van grondwater en oppervlaktewater in landelijk en stedelijk gebied, beheerders van installaties voor de zuive ring van huishoudelijk afvalwater en beheerders van waterkeringen. Dat zijn alle water schappen, hoogheemraadschappen en zuiveringsschappen en de provincies. De waterbeheerders gebruiken de STOWA voor het realiseren van toegepast technisch, natuur wetenschappelijk, bestuurlijk juridisch en sociaal-wetenschappelijk onderzoek dat voor hen van gemeenschappelijk belang is. Onderzoeksprogramma s komen tot stand op basis van inventarisaties van de behoefte bij de deelnemers. Onderzoekssuggesties van der den, zoals ken nis instituten en adviesbureaus, zijn van harte welkom. Deze suggesties toetst de STOWA aan de behoeften van de deelnemers. De STOWA verricht zelf geen onderzoek, maar laat dit uitvoeren door gespecialiseerde in stanties. De onderzoeken worden begeleid door begeleidingscommissies. Deze zijn samengesteld uit medewerkers van de deelnemers, zonodig aangevuld met andere deskundigen. Het geld voor onderzoek, ontwikkeling, informatie en diensten brengen de deelnemers sa men bijeen. Momenteel bedraagt het jaarlijkse budget zo n 6,5 miljoen euro. U kunt de STOWA bereiken op telefoonnummer: Ons adres luidt: STOWA, Postbus 2180, 3800 CD Amersfoort. stowa@stowa.nl. Website:

8 stowa struviet Productie door middel van het airprex Proces struviet Productie door middel van het airprex Proces inhoud samenvatting stowa in het kort 1 inleiding Fosfaat struvietproblemen op rwzi amsterdam west Fosfaatterugwinning leeswijzer 2 2 achtergrond onderzoek Fosfaatverwijdering struviet struvietkristallisatie ontwaterbaarheid rioolwaterzuivering amsterdam west airprex proces 9 3 onderzoeksopzet doel van het onderzoek uitgangspunten experimenten materiaal en methode analyses uitgevoerde experimenten nulmeting experiment met eerst beluchting en daarna magnesiumdosering 15

9 4 resultaten en discussie nulmeting resultaten beluchting en daarna magnesiumdosering Beluchting magnesiumdosering stabiliteit proces variatie van de magnesiumdosering effect op ortho-fosfaatgehalte in de reactor effect op het droge stof gehalte na ontwatering variatie in vlokmiddel evaluatie magnesiumdosering rejectie stroom ontwatering uitgegist slib struvietkwaliteit effect van het proces op de rwzi amsterdam west vergelijking resultaten met rwzi wassmansdorf (Berlijn) en rwzi neuwerk (mönchen gladbach) Business case 29 5 conclusies en discussie conclusies discussie vervolg 31 literatuurlijst 32 Bijlagen 1 resultaten van de verschillende magnesiumdoseringen 34 2 analyseresultaten struviet icl 36 3 atb rapport struviet 37

10 1 inleiding 1.1 FosFaat Fosfaat, en in mindere mate stikstof, leidt tot eutrofiëring van het oppervlaktewater. Door de steeds strengere lozingseisen van het effluent (gezuiverde afvalwater) van de rioolwaterzuivering worden processen ontwikkeld om aan deze eisen te voldoen. Voor de fosfaatverwijdering wordt daarbij gebruik gemaakt van chemicaliën zoals ijzerchloride en aluminiumchloride (FeCl 3 en AlCl 3 ). Deze zogenaamde chemische fosfaatverwijdering functioneert prima maar het chemicaliënverbruik is hoog en leidt tevens tot verhoging van de zoutlast in het effluent en van de hoeveelheid af te voeren slib. Eind jaren negentig van de vorige eeuw worden de eerste zuiveringen gebouwd of omgebouwd waarbij gebruik wordt gemaakt van het vermogen van bacteriën in het actief slib om biologisch fosfaat te binden. Hoewel deze zuiveringen goed functioneren qua lozingseisen blijkt dat de combinatie van het biologisch vastleggen van fosfaat in het slib en het vergisten van dit slib kan leiden tot een aantal ongewenste neveneffecten. Zoals het vrijkomen van het fosfaat in de gisting dat weer leidt tot verhoogde fosfaatconcentraties in de rejectiestroom bij de ontwatering van het slib. Dit betekent een extra fosfaatbelasting van soms 20 tot 40 % van de totale aanvoer aan fosfaat op de rioolwaterzuivering. Vorming van een harde aanslag (scaling) op installatieonderdelen van de slibverwerking na gisting zijn ook geconstateerd (Heinzmann B et al, 2006, Jaffer Y et al, 2002). Ook lijkt het dat het slib na gisting van een rioolwaterzuivering met biologische fosfaatverwijdering slechter te ontwateren is (Alex Sengers, Schieland en Krimpernerwaard, Paul Weij, Harnaschpolder Delfluent Delfland (persoonlijke communicatie) Heinzmann B, (2007), Reichert J, (2007)). Al met al kan biologische fosfaatverwijdering en vergisting leiden tot extra kosten voor onderhoud, afzet van het slib en toegenomen fosfaatbelasting op de rioolwaterzuivering. 1.2 struvietproblemen op rwzi amsterdam west In 2005 is de rioolwaterzuivering Amsterdam West in bedrijf genomen ter vervanging van twee verouderde zuiveringsinstallaties met chemische fosfaatverwijdering. De huidige zuivering is een laagbelast actief slib systeem met voorbezinking en slibgisting. Fosfaatverwijdering vindt biologisch plaats door middel van het m-uct (Modified University of Cape Town) proces. De ontwatering van het slib vindt plaats door middel van centrifuges. In afgelopen jaren zijn afzettingen geconstateerd in de centrifuges en leidingwerk Deze afzettingen zijn geanalyseerd en bestaan voor het grootste deel uit struviet. Dit is een kristal bestaande uit magnesium, ammonium en fosfaat (MgNH 4 PO 4.6 H 2 O). De vorming van struviet beperkte zich niet alleen tot de slibverwerking. Eind 2008 liep de aanvoer vanuit de uitgegist slib buffer (USB) naar de ontwatering vast. Bij de schoonmaak van de USB bleek zich 150 ton struviet te hebben verzameld, dat in bergen op de bodem van de uitgegist slib buffer lag. Hieruit blijkt dat de condities in het slib, na gisting, dusdanig zijn dat kristallisatie van struviet erg makkelijk plaatsvindt. Op het eerste gezicht lijkt het struviet erg vervuild te zijn 1

11 maar na een simpele wassing met water blijven er mooie heldere kristallen over. Daarom is besloten om te kijken of er technieken aanwezig zijn die zich specifiek richten op verwijdering van struviet uit slib 1.3 FosFaatterugwinning Een veel gebruikte techniek voor de verlaging van de fosfaatvracht in de rejectie stroom naar de rioolwaterzuivering (Martí et al 2010, Münch et al 2001, Battistoni et al 2002, Parsons and Doyle 2004) is de gecontroleerde kristallisatie en afscheiding van struviet volgens de onderstaande reactievergelijking: Mg 2+ + NH PO H 2 O èmgnh 4 PO 4.6 H 2 O = Magnesiumammoniumfosfaat Het gevormde struviet kan afgezet worden als kunstmest en levert zo een bijdrage aan de recycling van fosfaat (Gilbert, N. 2009). Een nadeel van de behandeling van de rejectie stroom is dat de sliblijn nog steeds last heeft van vorming van struviet. Op een aantal zuiveringen wordt daarom anti-scaling middelen of metaalzouten gedoseerd in de afloop van de gisting of in de gisting zelf om neerslag van struviet te voorkomen. Uit het oogpunt van fosfaatrecycling en bronbestrijding verdient een proces waarbij het struviet gecontroleerd wordt verwijderd, en daarmee scaling en verstoppingen wordt voorkomen, de voorkeur. Uit onderzoek blijkt dat op twee RWZI s in Duitsland struviet gevormd en afgescheiden wordt in uitgegist slib door middel van het Airprex systeem. Een bijkomend voordeel is dat het eind droge stof gehalte van het ontwaterde slib sterk toeneemt. Toename van 2% tot 5% (absoluut) is geen uitzondering. Dit maakt de toepassing van het proces zeer aantrekkelijk vanwege de grote kostenbesparing op de eindverwerking van het slib. Vanwege bovenstaand voordeel heeft Waternet in samenwerking met de STOWA besloten om het Airprex proces op semitechnische schaal te testen op de RWZI Amsterdam West. Hierbij is de nadruk gelegd op de ontwaterbaarheid van het slib en het gehalte aan ortho-fosfaat in de rejectie stroom. Om een zo waarheidsgetrouw beeld van de effecten van het proces te verkrijgen is in de opzet van het onderzoek gekozen voor een mobiele ontwateringsunit na de proefreactor. 1.4 leeswijzer Het hierna volgende rapport beschrijft de pilot test van het Airprex proces op de rioolwaterzuivering Amsterdam West. In hoofdstuk 2 wordt ingegaan op de achtergrond van het onderzoek zoals fosfaatverwijdering, vorming van struviet en het Airprex proces. In hoofdstuk 3 wordt de onderzoeksopzet van de pilotproef en gebruikte analysemethoden beschreven. In hoofdstuk 4 worden de resultaten beschreven. Tevens wordt een korte businesscase (kosten/ baten analyse) gegeven op basis van de gegenereerde resultaten. In hoofdstuk 5 worden de conclusies, discussie en aanbevelingen gepresenteerd. 2

12 2 achtergrond onderzoek 2.1 FosFaatverwijdering Op Nederlandse rioolwaterzuiveringen is veel ervaring opgedaan met biologische fosfaatverwijdering. Hierbij wordt veelal gebruik gemaakt van drie systemen: Phoredox M-UCT BCFS Het functioneren van de fosfaatverwijdering wordt soms negatief beïnvloed door een hoog fosfaat gehalte in de rejectiestroom vanuit de slibverwerking naar het influent van de rioolwaterzuivering. Verhoogde concentraties aan fosfaat komen voornamelijk voor op rioolwaterzuiveringen met biologische fosfaatverwijdering in combinatie met vergisting. Vanwege kringloopsluiting en een mogelijk tekort in de toekomst aan fosfaat is terugwinning uit afvalwater een aantrekkelijke optie. Het blijkt dat er voornamelijk fosfaat wordt teruggewonnen uit de waterfase (Münch, von E, Barr K, 2001) Dit geldt zowel voor industriële afvalwaterzuiveringen als ook voor communale afvalwaterzuiveringen. Het terugwinnen van fosfaat in de vorm van struviet uit het slib na gisting wordt veel minder toegepast. Naast het onderzoek uitgevoerd door het waterschap in Berlijn (Heizmann B, Engel G, 2006) zijn er nog twee andere onderzoeken gevonden (Nakamura T, Nakabayashi A, Nakamura T, 2008; Destison B, 2006) met betrekking tot vorming van struviet uit slib. De resultaten van deze onderzoeken komen grotendeels overeen met de resultaten van het onderzoek in Berlijn. Meer informatie over fosfaat en communale afvalwaterzuiveringen is te vinden in het STOWA rapport Fosfaatterugwinning in communale afvalwaterzuiveringsinstallaties (2011). 2.2 struviet Struviet is een mineraal bestaande uit magnesium, ammonium en fosfaat met de chemische formule: MgNH 4 PO 4.6 H 2 O (MAP). Struviet (zie figuur 5) kristalliseert in verschillende vormen zoals in orthorhombische vorm van wit tot geel, als bruin witte piramidevormige kristallen en als op mica gelijkende plaatjes of naaldjes. Het is een zacht mineraal (Mohs hardheid 1,5-2) maar wel abrasief met een dichtheid van 1,7 kg/m 3. Het lost slecht op in neutrale en basische oplossingen maar het lost direct op in zure oplossingen. Daarom vindt struviet soms zijn toepassing als slow release kunstmest. De samenstelling van struviet is als eerste beschreven uit middeleeuwse riool systemen in Hamburg (Duitsland) en vernoemd naar een geoloog, Heinrich Christiaan Gottfried von Struve ( ). Het eerste gebruik als kunstmest dateert van Struviet kan op verschillende manieren worden uitgedrukt: Uitgaande van de chemische samenstelling MgNH 4 PO 4.6H 2 O is het P =13 %, N =5 %, Mg =10%. In de kunstmest industrie wordt fosfor uitgedrukt als P 2 O 5, voor struviet geldt dan N (stikstof): P (fosfor): K (kalium) è 5:28:0 en 10 % Mg als MgO. 3

13 %, N =5 %, Mg =10%. In de kunstmest industrie wordt fosfor uitgedrukt als P 2 O 5, voor struviet geldt dan N (stikstof): P (fosfor): K (kalium) è 5:28:0 en 10 % Mg als STOWA Struviet productie door middel van het airprex proces MgO. Figuur 5 Figuur struvietkristallen 5: Struvietkristallen 2.3 Struvietkristallisatie Uit de literatuur (Musvoto et al, 2000, Rensburg et al, 2002, Saidou et al, 2009, 2.3 struvietkristallisatie Rahaman al, 2008) is bekend dat voor de vorming van struviet onderstaande parameters Uit de literatuur belangrijk (Musvoto zijn: et al, 2000, Rensburg et al, 2002, Saidou et al, 2009, Rahaman et al, 2008) is bekend dat voor de vorming van struviet onderstaande parameters belangrijk zijn: Oververzadiging afhankelijk van de concentratie fosfaat, ammonium en Oververzadiging afhankelijk van de concentratie fosfaat, ammonium en magnesium magnesium ph ph Temperatuur Temperatuur Voor kristallisatie is is de de belangrijkste drijvende drijvende kracht kracht de oververzadiging: de oververzadiging: 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces /54 [ Mg][ NH ][.. PO44 ] Sc = sp K S r = relatieve oververzadiging S r = S c c -1-1 waarbij waarbij S c = Soververzadiging c = K sp sp = oplosbaarheidsproduct (13,6) (13,6) bij 25 bij graden 25 graden celcius celcius Als S r >0 dan dan is is er er sprake sprake van oververzadiging. van oververzadiging. Grafiek 1: Oververzadiging versus ph 4 Uit grafiek 1 blijkt dat een verhoging van de ph leidt tot oververzadiging en de mogelijke vorming van struviet. Omdat de vorm van fosfaat afhankelijk is van de ph wordt in grafiek 2 de verdeling afhankelijk van de ph weergegeven.

14 S r = S c -1 waarbij S c = oververzadiging K sp = oplosbaarheidsproduct (13,6) bij 25 graden celcius STOWA Struviet productie door middel van het airprex proces Als S r >0 dan is er sprake van oververzadiging. grafiek 1 oververzadiging versus ph Grafiek 1: Oververzadiging versus ph grafiek 2 Uit grafiek Uit grafiek 1 blijkt 1 blijkt dat dat een een verhoging van de ph leidt tot oververzadiging en en de de mogelijke mogelijke vorming vorming van struviet. van struviet. Omdat de Omdat vorm van de fosfaat vorm afhankelijk van fosfaat is van afhankelijk de ph wordt is van in grafiek de 2 ph wordt de verdeling grafiek afhankelijk 2 de verdeling van ph afhankelijk weergegeven. van de ph weergegeven. Grafiek 2: verdeling van verschillende fosfaatvormen afhankelijk van de ph verdeling van verschillende FosFaatvormen afhankelijk van de ph 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces /54 Omdat Omdat ammonium ammonium in grote in grote overmaat aanwezig aanwezig is in is het in slib het wordt slib struviet wordt niet struviet meegenomen niet in bovenstaande verdeling. Aan de hand van grafiek 2 blijkt dat als de vorming van struviet meegenomen in bovenstaande verdeling. Aan de hand van grafiek 2 blijkt dat als rond een ph van 8 plaatsvindt de reactie verloopt volgens onderstaande reactievergelijking: de vorming van struviet rond een ph van 8 plaatsvindt de reactie verloopt volgens onderstaande reactievergelijking: Mg 2+ + NH HPO H 2 O èmgnh 4 PO 4.6 H 2 O + H + Mg 2+ + NH + Uit bovenstaande 4 + HPO H vergelijking 2 O è MgNH blijkt dat 4 PO na toevoeging 4.6 H 2 O + H + van magnesium de initiële ph kan dalen vanwege H + productie (zuur) maar is afhankelijk van de aanwezige buffercapaciteit. Uit bovenstaande Uit grafiek 1 blijkt vergelijking verder dat blijkt een dat hogere na ph toevoeging (>8) leidt tot van een magnesium hogere oververzadiging. de initi le ph kan Een dalen nadeel vanwege hiervan is H + dat productie het evenwicht (zuur) van maar ammonium is afhankelijk naar ammoniak van de verschuift aanwezige (zie buffercapaciteit. grafiek 3). Uit grafiek 1 blijkt verder dat een hogere ph (>8) leidt tot een hogere oververzadiging. Een nadeel hiervan is dat het evenwicht van ammonium naar ammoniak verschuift (zie grafiek 3). Grafiek 3: verdeling ammonium/ammoniak 5

15 buffercapaciteit. Uit grafiek 1 blijkt verder dat een hogere ph (>8) leidt tot een hogere oververzadiging. STOWA Struviet Een productie nadeel door hiervan middel het is airprex dat proces het evenwicht van ammonium naar ammoniak verschuift (zie grafiek 3). grafiek 3 Grafiek verdeling 3: verdeling ammonium/ammoniak ammonium/ammoniak Deze verschuiving kan leiden tot ammoniak emissies en verslechtering van de Deze verschuiving kan leiden tot ammoniak emissies en verslechtering van de vorming van vorming van struviet. Een ph tussen 7,8 en 8,2 lijkt het ideale gebied voor de struviet. Een ph tussen 7,8 en 8,2 lijkt het ideale gebied voor de vorming van struviet te zijn vorming van struviet te zijn zonder bijwerkingen. zonder bijwerkingen. Bovenstaande is een summiere uitleg over de vorming van struviet. Voor een Bovenstaande is een summiere uitleg over de vorming van struviet. Voor een uitgebreid uitgebreid onderzoek naar de kristallisatie van struviet wordt verwezen naar de onderzoek naar de kristallisatie van struviet wordt verwezen naar de master thesis uitgevoerd master thesis uitgevoerd naar aanleiding van dit pilot onderzoek (Struvite naar aanleiding van dit pilot onderzoek (Struvite recovery from digested sludge, B. Bergmans, recovery from digested sludge, B. Bergmans, masterthesis TU Delft, 24 februari masterthesis TU Delft, 24 februari 2011). 2011). 2.4 Ontwaterbaarheid 2.4 ontwaterbaarheid Uit grafiek 4 blijkt er een duidelijk verband te bestaan tussen het ortho-fosfaat gehalte Uit in grafiek het slib 4 blijkt na gisting er een duidelijk en het droge verband stof te bestaan gehalte tussen van de het ontwatering. ortho-fosfaat gehalte Door in het toevoeging slib na van gisting magnesium en het droge en stof de gehalte daaruit van volgende ontwatering. vastlegging Door toevoeging van ortho-fosfaat van magnesium als struviet en de daaruit leidt tot volgende een grote vastlegging verbetering van ortho-fosfaat van de ontwaterbaarheid als struviet leidt tot een van grote het slib. verbetering De gegevens van de ontwaterbaarheid van de onderstaande van het slib. grafiek De gegevens zijn afkomstig van de onderstaande van praktijkonderzoek grafiek zijn afkomstig op de RWZI van praktijkonderzoek Neuwerk in Mš nchen-gladbach op de RWZI Neuwerk (Reichert in Mönchen-Gladbach J, 2007). (Reichert J, 2007). 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces /54 grafiek 4 ortho FosFaat gehalte versus droge stof gehalte ontwatering Grafiek 4: Ortho fosfaat gehalte versus droge stof gehalte ontwatering 27 TR-Austrag Dekanter [%] PO 4 -P Gehalt im Schlammwasser [mg/l] Afkomstig Afkomstig van PCS van (gegevens PCS (gegevens RWZI Neuwerk, RWZI Neuwerk, Niersverband Niersverband Mš nchen Mönchen Gladbach, Gladbach, aantal waarnemingen aantal waarnemingen N= 2000) N= 2000) Dekanter Dekanter = ontwateringcentrifuge = ontwateringcentrifuge EŽ n theorie Eén theorie gaat gaat er vanuit er vanuit dat dat de de verwijdering van het het ortho-fosfaat leidt leidt tot een tot afname een van afname het van waterbindende het waterbindende vermogen van vermogen het slib. Een van deel het daarvan slib. Een is toe deel te schrijven daarvan aan is toe de toename te schrijven van anorganisch aan de toename materiaal van door anorganisch de vorming materiaal van struviet. door de vorming van struviet. Een andere verklaring is de Divalent Cation Bridging (DCB) theorie (Peeters B, Herman Een andere S, 2007) verklaring waarbij wordt is de uitgegaan Ò Divalent Cation dat door BridgingÓ toevoeging (DCB) van theorie een tweewaardig (Peeters B, ion zoals Herman magnesium, S, 2007) bruggen waarbij (zie wordt figuur uitgegaan 6) worden dat gevormd. door toevoeging Dit zou ook van leiden een tot een verbetering tweewaardig van de ontwaterbaarheid ion zoals magnesium, van het slib. bruggen (zie figuur 6) worden gevormd. Dit zou ook leiden tot een verbetering van de ontwaterbaarheid van het slib. 6 Figuur 6: weergave DCB - Mg

16 Een andere verklaring is de Ò Divalent Cation BridgingÓ (DCB) theorie (Peeters B, Herman S, 2007) waarbij wordt uitgegaan dat door toevoeging van een STOWA Struviet productie door middel van het airprex proces tweewaardig ion zoals magnesium, bruggen (zie figuur 6) worden gevormd. Dit zou ook leiden tot een verbetering van de ontwaterbaarheid van het slib. Figuur 6 Figuur weergave 6: dcb weergave DCB - Mg Mg Mg Bacteria Negatively charged EPS - - Mg 2+ Mg Bovenstaande theorieën zijn nog onderdeel van discussie en nog niet wetenschappelijk Bovenstaande bewezen. theorie n zijn nog onderdeel van discussie en nog niet 2.5 Rioolwaterzuivering wetenschappelijk Amsterdam bewezen. West 2.5 rioolwaterzuivering De amsterdam Amsterdam west West (RWZI West, figuur 7) is een laagbelast actief slib De systeem rioolwaterzuivering met voorbezinking Amsterdam en West slibgisting. (RWZI West, Fosfaatverwijdering figuur 7) is een laagbelast vindt actief slib biologisch systeem plaats met (figuur voorbezinking 8) door middel en slibgisting. van het M-UCT Fosfaatverwijdering (Modified University vindt biologisch of plaats (figuur 8) door middel van het M-UCT (Modified University of Cape Town) proces. Bij piek 5 juni 2012 Cape - Struviet Town) productie proces. door Bij middel piek van situaties het Airprex is er proces de mogelijkheid - 1 om aanvullend 18/54 chemisch situaties fosfaat is te er verwijderen. mogelijkheid De om ontwatering aanvullend chemisch van het fosfaat slib vindt te verwijderen. plaats door De ontwatering middel van centrifuges. het slib vindt plaats De eindverwerking door middel van van centrifuges. het ontwaterde De eindverwerking slib vindt van plaats het ontwaterde bij de naastgelegen slib vindt huisvuilverbrandingsinstallatie plaats bij de naastgelegen huisvuilverbrandingsinstallatie (AEB), waarbij het slib gezamenlijk (AEB), waarbij het met het slib huisvuil gezamenlijk wordt verbrand. met het huisvuil De waterlijn wordt verbrand. van RWZI De West waterlijn heeft van een RWZI capaciteit West heeft een van capaciteit IE (150 van g TZV/d). IE (150 De sliblijn g TZV/d). wordt De sliblijn gedeeld wordt met gedeeld nabijgelegen met de nabijgelegen RWZI RWZI Westpoort en die heeft een een capaciteit van van ongeveer ongeveer IE (150 g IE TZV/d). (150 De g productie van TZV/d). ontwaterd De productie slib van is ongeveer ontwaterd slib ton is (22 ongeveer % droge stof) per ton jaar (22 en de % productie droge stof) van biogas per jaar bedraagt en de productie ongeveer van 11 miljoen biogas Nm bedraagt 3 per jaar. ongeveer De verwerking 11 miljoen van het Nmbiogas 3 per vindt jaar. plaats met De verwerking gasmotoren van bij het het biogas AEB. vindt plaats met gasmotoren bij het AEB. Figuur Figuur 7 7: proces Proces Flow flow diagram diagram van de rioolwaterzuivering van de rioolwaterzuivering amsterdam west Amsterdam West CSI = CSI = centrale slibinname van andere van andere zuiveringen zuiveringen zonder slibverwerking zonder slibverwerking AEB = Afvalenergiebedrijf (Biogas -en sliblevering en teruglevering van elektriciteit en warmte) AEB = Afvalenergiebedrijf (Biogas -en sliblevering en teruglevering van elektriciteit en warmte) Figuur 8: Basis M-UCT proces 7

17 Figuur 8 basis m-uct proces Het voordeel van het M-UCT proces is dat er met minder toevoeging van chemicaliën een Het voordeel van goede het effluent M-UCT kwaliteit proces voor is dat fosfaat er met te bereiken minder is. toevoeging van chemicali n een goede effluent kwaliteit voor fosfaat te bereiken is. In tabel 1 is de samenstelling van uitgegist slib weergegeven van rioolwaterzuiveringsinstallatie In tabel 1 is de Amsterdam samenstelling West met van biologische uitgegist slib fosfaatverwijdering weergegeven en van gisting. rioolwaterzuiveringsinstallatie Amsterdam West met biologische tabel 1 samenstelling uitgegist slib rwzi west gemeten over de proefperiode( t/m ) fosfaatverwijdering en gisting. ph 7,2 - RWZI West temperatuur ( c) 36 c ph droge stof gehalte (%) 7,2 3,1 % temperatuur ( gloeirest C) (%) % droge stof gehalte waterfase (%) uitgegist slib gloeirest (%) ortho-fosfaat (mg/l) 3, mg/l 6,9 mmol/l Waterfase uitgegist ammonium-n slib (mg/l) mmol/l 849 mg/l 47,2 mmol/l ortho-fosfaat (mg/l) magnesium (mg/l) 214 6,9 36 mg/l 1,5 mmol/l Ammonium-N chloride (mg/l) (mg/l) ,2 269 mg/l magnesium (mg/l) slibfase chloride (mg/l) totaal-p (g/kg ds) ,5 46 g/kg ds Slibfase totaal-n (g/kg ds) 85 g/kg ds chloride (g/kg ds) totaal-p (g/kg ds) 46 7,3 g/kg ds magnesium (g/kg ds) totaal-n (g/kg ds) 85 8,3 g/kg ds chloride (g/kg ds) 7,3 Opvallend is de hoge concentratie ortho-fosfaat en magnesium in oplossing. Ook is de magnesium (g/kg ds) 8,3 gloeirest lager dan van andere zuiveringen (chemische fosfaatverwijdering) in beheer bij Tabel 1: Samenstelling uitgegist slib RWZI West gemeten over de proefperiode( Waternet (38 %-40%). Deels is dit te verklaren doordat er minder chemisch slib wordt gevormd t/m ) in de waterlijn door de toepassing van biologische fosfaatverwijdering. Opvallend is de hoge concentratie ortho-fosfaat en magnesium in oplossing. Ook is de gloeirest lager dan van andere zuiveringen (chemische fosfaatverwijdering) in beheer bij Waternet (38 %-40%). Deels is dit te verklaren doordat er minder chemisch slib wordt gevormd in de waterlijn door de toepassing van biologische fosfaatverwijdering. 8 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces /54

18 Voor de vorming van struviet is de ideale molverhouding 1:1:1 respectievelijk magnesium, ammonium en fosfaat. tabel 2 Voor de vorming van struviet is de ideale molverhouding 1:1:1 respectievelijk magnesium, Molmassa ammonium en fosfaat. Magnesium (Mg) 24,3 Ammonium (NH parameters met betrekking 4 ) 18 tot vorming van struviet in het slib na gisting Fosfor (P) 31 Magnesiumchloride(MgCl 2 ) 95 molmassa magnesium (mg) Struviet 245,3 24,3 ammonium (nh 4 ) 18 Tabel 2: parameters met betrekking tot vorming van struviet in het slib na gisting Fosfor (P) 31 magnesiumchloride(mgcl 2 ) 95 Uit tabel 1 en 2 blijkt dat in het uitgegiste slib de Mg/P (mol/mol) verhouding 0,22 struviet 245,3 bedraagt. De combinatie van biologische fosfaatverwijdering en vergisten leidt tot een hoge fosfaatconcentratie in het uitgegist slib maar dit hoeft niet altijd tot Uit tabel 1 en 2 blijkt dat in het uitgegiste slib de Mg/P (mol/mol) verhouding 0,22 problemen met struviet te leiden. RWZI West biedt wel de mogelijkheid om be draagt. De combinatie van biologische fosfaatverwijdering en vergisten leidt tot een hoge struviet te vormen omdat CO 2 uit het slib wordt gestript doordat het slib van 20 fosfaatconcentratie in het uitgegist slib maar dit hoeft niet altijd tot problemen met struviet meter hoogte naar beneden valt. Tevens zijn er 90 graden bochten in het te leiden. RWZI West biedt wel de mogelijkheid om struviet te vormen omdat CO 2 uit het leidingwerk waardoor extra turbulentie ontstaat. Hierdoor loopt de ph op wat leidt slib wordt gestript doordat het slib van 20 meter hoogte naar beneden valt. Tevens zijn er tot oververzadiging en de mogelijke vorming van struviet. De omstandigheden zijn 90 graden bochten in het leidingwerk waardoor extra turbulentie ontstaat. Hierdoor loopt de nog niet ideaal voor de vorming van struviet vooral de concentratie aan ph op wat leidt tot oververzadiging en de mogelijke vorming van struviet. De omstandigheden magnesium is laag, maar toch voldoende om de eerder geschetste problemen in zijn nog niet ideaal voor de vorming van struviet vooral de concentratie aan magnesium is de sliblijn te veroorzaken. Ook is het mogelijk dat andere verbindingen neerslaan laag, maar toch voldoende om de eerder geschetste problemen in de sliblijn te veroorzaken. zoals bijvoorbeeld calciumfosfaat. Ook is het mogelijk dat andere verbindingen neerslaan zoals bijvoorbeeld calciumfosfaat. 2.6 Airprex proces 2.6 airprex proces Uit onderzoek (Heinzmann B, 2007) blijkt dat de rioolwaterzuivering Wassmandorf Uit onderzoek (Heinzmann B, 2007) blijkt dat de rioolwaterzuivering Wassmandorf in Berlijn in Berlijn dezelfde problemen betreffende de vorming van struviet ondervindt als dezelfde problemen betreffende de vorming van struviet ondervindt als de rioolwaterzuivering de rioolwaterzuivering Amsterdam West (zie figuur 9). Amsterdam West (zie figuur 9). Figuur 9 Figuur 9: Struviet in de buffertank RWZI Wassmanndorf (Berliner Wasserbetriebe) struviet in de buffertank rwzi wassmanndorf (berliner wasserbetriebe) Uit: ÒUit: Phosphorus Recovery on on Large Large Scale water Scale purification water purification Plants Heinzmann PlantsÓ B, Heinzmann (2007) B, (2007) Gezien Gezien deze deze problematiek is is het Airprex proces (Heinzmann B, 2006, B, 2006, Lengemann Lengemann A, 2008) A, 2008) ontwikkeld ontwikkeld door het door Berlin het Wasserbetriebe Ò Berlin WasserbetriebeÓ in Berlijn. Het in Berlijn. proces beoogt Het proces door beluchting beoogt door de beluchting CO 2 te strippen de CO waardoor 2 te strippen de ph waardoor stijgt en tegelijkertijd de ph stijgt magnesium en tegelijkertijd toe voegen om de magnesium kristalvorming toe te voegen bevorderen. om Het de gevormde kristalvorming struviet te wordt bevorderen. door bezinking Het gevormde in conus aan struviet de onderkant wordt door van de bezinking reactor verzameld in de conus en discontinu aan de onderkant afgelaten. van In figuur de reactor 10 is het proces weergegeven en de plaats waar het wordt toegepast in het zuiveringsproces. 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces /54 9

19 Figuur 10: Het Airprexproces en plaats in het zuiveringsproces Figuur 10 het airprexproces en plaats in het zuiveringsproces Voor menging is gekozen voor het airlift principe en als magnesium bron Voor menging is gekozen voor het airlift principe en als magnesium bron magnesiumchloride. magnesiumchloride. Hoewel er nog andere reactor mogelijkheden (fluidized bed en Hoewel er nog andere reactor mogelijkheden (fluidized bed en stirred tank) of magnesium stirred tank) of magnesium bronnen (MgO en Mg(OH) 2 ) zijn heeft bovenstaande bronnen (MgO en Mg(OH) 2 ) zijn heeft bovenstaande configuratie zich bewezen. De reactie configuratie zich bewezen. De reactie verloopt snel en volledig. De afscheiding van verloopt snel en volledig. De afscheiding van het struviet blijkt in de praktijk wel lastiger te het struviet blijkt in de praktijk wel lastiger te verlopen. verlopen. Uit de informatie van Pollution Control Services (PCS) Hamburg (licentiehouder Airprex) en het Uit bezoek de informatie aan de twee van Pollution praktijk installaties Control Services op de (PCS) RWZI Hamburg Neuwerk (licentiehouder in Airprex) Mš nchen Gladbach en het (Niersverband) bezoek aan de twee en de praktijk RWZI installaties Wassmanndorf op de RWZI in Berlijn Neuwerk in Mönchen Gladbach (BerlinerwasserBetriebe), (Niersverband) lijken de voordelen RWZI Wassmanndorf van de toepassing Berlijn van (BerlinerwasserBetriebe), het Ò AirprexÓ lijken de proces te zijn: voordelen van de toepassing van het Airprex proces te zijn: verbetering van de ontwaterbaarheid: hoger eind droge stof gehalte en lager vlokmiddel verbetering verbruik van de ontwaterbaarheid: hoger eind droge stof gehalte en lager vlokmiddel verminderde verbruik slijtage en scaling van onderdelen in de slibverwerking: centrifuges, pompen verminderde en leidingwerk slijtage en scaling van onderdelen in de slibverwerking: centrifuges, verlaging pompen fosfaatgehalte en leidingwerk in de rejectie stroom naar de zuivering waardoor afname aanvullende fosfaatgehalte metaaldosering de rejectie stroom naar de zuivering waardoor verlaging afname aanvullende productie van metaaldosering struviet (fosfaat kunstmest). productie van struviet (fosfaat kunstmest). 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces /54 10

20 3 onderzoeksopzet 3.1 doel van het onderzoek Het doel van het onderzoek is te onderzoeken of het mogelijk is, door toepassing van het Airprex proces, struviet vorming gecontroleerd te laten plaatsvinden waardoor scaling in de sliblijn wordt voorkomen. Ook de verbetering van de ontwaterbaarheid, verlaging van het fosfaat gehalte in de rejectie stroom en verminderd vlokmiddel gebruik zijn belangrijke onderzoeksdoelen. 3.2 uitgangspunten De verwachtingen van de toepassing van het Airprex proces zijn gebaseerd op de ervaringen van de installaties in Duitsland. Deze zijn: een droge stof gehalte verbetering van het ontwaterde slib met minimaal 3 % (absoluut) dat wil zeggen van de huidige 22 % naar 25 % (eind droge stof gehalte). een fosfaatgehalte verlaging in de rejectie stroom van de ontwatering tot 50 mg/l (als P) gebaseerd op het fosfaat gehalte in de rejectie stroom van een zuivering met chemische fosfaatverwijdering. dat het gevormde precipitaat ook daadwerkelijk struviet is. een afname van het vlokmiddel gebruik met 20 %. Het onderzoek in Berlijn loopt al vanaf 2000/2001 met een proefinstallatie en de praktijkinstallatie vanaf Het onderzoek in Mönchen Gladbach is in 2004 met een proefinstallatie gestart en de praktijkinstallatie is evenals in Berlijn in 2010 opgestart. 3.3 experimenten De experimenten zijn uitgevoerd van 22 april 2010 tot en met 4 mei Als eerste wordt de gebruikte proefinstallatie beschreven met de uitgevoerde bemonstering en analyses. Daarna worden de uitgevoerde experimenten beschreven. Voor het vaststellen van kengetallen waarop de business case en het ontwerp van de praktijk installatie is gebaseerd, zijn de volgende procesvariabelen van belang: magnesiumdosering verblijftijd menging afname van fosfaat concentratie è struvietproductie (berekend) materiaal en methode In figuur 11 is het process flow diagram van de proefinstallatie weergegeven. Het slib wordt de reactor (figuur 12) ingeleid waar het wordt belucht en MgCl 2 (32 % oplossing) (figuur 15) wordt toegevoegd. Voor het onderzoek is er een aftakking gemaakt van de leiding van de gistingstank naar de reactor. Door middel van een pomp en een niveaumeting wordt continu 11

21 slib wordt de reactor (figuur 12) ingeleid waar het wordt belucht en MgCl 2 (32 % oplossing) (figuur 15) wordt toegevoegd. Voor het onderzoek is er een aftakking STOWA Struviet productie door middel van het airprex proces gemaakt van de leiding van de gistingstank naar de reactor. Door middel van een pomp en een niveaumeting wordt continu uitgegist slib de reactor ingevoerd. De reactor heeft een inhoud van ongeveer 25 m 3. Als het slib in de reactor wordt gebracht loopt tegelijkertijd de doseerpomp van het magnesiumchloride. In de uitgegist slib de reactor ingevoerd. De reactor heeft een inhoud van ongeveer 25 m 3. Als het slib reactor zijn beluchtingselementen (figuur 13) aangebracht. De mobiele in de reactor wordt gebracht loopt tegelijkertijd de doseerpomp van het magnesiumchloride. ontwatering (zie figuur 14) bestaat uit een centrifuge met een capaciteit van 5 In de reactor zijn beluchtingselementen (figuur 13) aangebracht. De mobiele ontwatering (zie m 3 /h en een eigen vlokmiddel aanmaak installatie met bijbehorende afvoer van figuur 14) bestaat uit een centrifuge met een capaciteit van 5 m 3 /h en een eigen vlokmiddel het ontwaterde slib. Ter voorkoming van het drooglopen van pomp naar de centrifuge aanmaak is installatie een recycle met stroom bijbehorende aangebracht afvoer door van middel het ontwaterde van een rechtop slib. Ter staande voorkoming buis van met het overloop. drooglopen Het van slib pomp wordt naar door de middel centrifuge van een is een pomp recycle (10 mstroom 3 /h) vanuit aangebracht de door reactor middel in van de een buis rechtop gepompt staande en loopt buis via met de overloop. Het weer slib terug wordt de door reactor middel in. van De een pomp centrifuge (10 m 3 /h) wordt vanuit vanuit de reactor deze in buis de buis gevoed. gepompt en loopt via de overloop weer terug de reactor in. De centrifuge wordt vanuit deze buis gevoed. Figuur 11: proces flow diagram proefopstelling Figuur 11 proces Flow diagram proefopstelling MgCl 2 (32 %) l/h Slib 10 m 3 /h Vlokmiddel Slib 5 m 3 /h Inhoud: 25 m 3 Reactor Overloop vat Slib 5 m 3 /h Centrifuge Lucht 400 m 3 /h Centraat Ontwaterd slib 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces /54 Figuur 12: 12: proefreactor Figuur 12: proefreactor Figuur 12: proefreactor Figuur 13: Beluchtingselementen Figuur 13: Beluchtingselementen Figuur 13: Beluchtingselementen Figuur 12 proefreactor Figuur 13 beluchtingselementen Figuur 14: Mobiele ontwatering centrifuge Figuur 15: Doseerpomp magnesiumchloride Figuur 14: Mobiele Figuur 14: ontwatering 14: Mobiele centrifuge ontwatering centrifuge Figuur 15: Doseerpomp Figuur 15: 15: Doseerpomp magnesiumchloride magnesiumchloride Figuur 14 mobiele ontwatering centrifuge Figuur 15 doseerpomp magnesiumchloride Figuur 16: Overzicht Figuur 16: proefopstelling Overzicht proefopstelling Figuur 16: Overzicht Figuur 16: proefopstelling Overzicht proefopstelling 12

22 Figuur 16 Figuur 16: Overzicht proefopstelling overzicht proefopstelling Een bijkomend voordeel is dat de reactor goed gemengd is. Omdat er in de proefopstelling maar weinig struviet wordt geproduceerd is geen scheidingsstap voorzien maar is het Een struviet bijkomend samen voordeel met is het dat slib de reactor ontwaterd. goed gemengd Tijdens de is. Omdat er in de proefopstelling experimenten is de maar verblijftijd, weinig struviet voor zover wordt mogelijk, geproduceerd gehouden is geen scheidingsstap op 5 uur. De voorzien maar is het struviet beluchting draait met samen een met vast het debiet slib ontwaterd. (400 m 3 Tijdens /h) waardoor de experimenten de ph tijdens is verblijftijd, de voor zover mogelijk, experimenten rond gehouden 7,8 op 8 ligt. 5 uur. De beluchting draait met een vast debiet (400 m 3 /h) waardoor de ph De karakterisering tijdens van de de procesomstandigheden experimenten rond de 7,8 vindt à 8 ligt. plaats door het bepalen van een aantal belangrijke De karakterisering parameters: van de procesomstandigheden vindt plaats door het bepalen van een aantal belangrijke parameters: ph ph Magnesium/fosfaat Magnesium/fosfaat ratio (Mg/ortho-P) ratio (Mg/ortho-P) è magnesium è magnesium dosering dosering (liter/h) (liter/h) Beluchting Beluchting Verblijftijd (h) Verblijftijd (h) Om het proces goed Om te het volgen proces wordt goed te hieronder volgen wordt (figuur hieronder 17) aangegeven (figuur 17) aangegeven waar de waar de monsters zijn monsters zijn genomen. genomen. Figuur 17 overzicht Figuur 17: Overzicht monsterpunten magnesium Vlokmiddel chloride (32 %) 5 juni Struviet productie door middel van het Airprex proces / Uitgegist Slib Kristallisatie Centrifuge 1 reactor 2 4 Ontwaterd Slib 7 3 Lucht (m 3 /h) Centraat Monsterpunten: Monsterpunten: 1. Uitgegist slib naar de reactor 1. Uitgegist slib naar de reactor 2. Behandeld slib uit de reactor 2. Behandeld slib uit de reactor 3. Centraat 3. uit Centraat centrifuge uit centrifuge 4. Ontwaterd 4. Ontwaterd slib uit de slib centrifuge uit de centrifuge 5. Magnesiumchloride 5. Magnesiumchloride dosering dosering 6. Vlokmiddelsoort en dosering 6. Vlokmiddelsoort en dosering 7. Lucht toevoer is een vast debiet van 400 m 3 /h 7. Lucht toevoer is een vast debiet van 400 m 3 /h Hieronder volgt een overzicht van de gebruikte materialen en chemicali n: vlokmiddel, kationisch polyacrylamide SD2081 van de firma Kemira magnesium zout, MgCl2 (32 % oplossing) van de firma Nedmag mobiele ontwatering van de firma Servis proefreactor van de firma PCS uit Hamburg 13