Fosfor in en uit Afvalwater

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Fosfor in en uit Afvalwater"

Pieter-Jan van Wijk
9 jaren geleden
Aantal bezoeken:

Alleen voor intern gebruik DHV Groep Wereldwijd actief 5,500

1 Fosfor in en uit Afvalwater Crystalactor Geestmerambacht. Foto: DHV Arnold Zilverentant Juni 2011 DHV 2011 All rights reserved Alleen voor intern gebruik DHV Groep Wereldwijd actief 5,500 medewerkers Verbonden door een gezamelijke missie en toegevoegde waarde in projecten 1

Speerpunt Water Innovatieve en duurzame oplossingen voor waterprojecten door unieke expertise en technologisch leiderschap op het gebied van: Water- en afvalwaterbehandeling Water Management,

2 Speerpunt Water Innovatieve en duurzame oplossingen voor waterprojecten door unieke expertise en technologisch leiderschap op het gebied van: Water- en afvalwaterbehandeling Water Management, Kustverdediging Havens en waterwegen In nauwe samenwerking met klanten, medewerkers en partners Fosfor in afvalwater Initieel aanwezig in meerdere vormen: orthofosfaat (PO 3-4, HPO 2-4 ) polyfosfaat (HP 2 O 3-7, H 3 P 3 O 2-10 ) chemisch gebonden (neergeslagen) fosfaat organisch gebonden opgelost fosfaat (suikers, proteïnen, lipiden) in micro-organismen en (zwevend) organisch materiaal In biologische zuivering noodzakelijke nutriënt: vuistregel: CZV : P = 200 : 1 Huishoudelijk: range (ruim) voldoende Industrieel: vaak dosering nodig 2

3 Redenen voor P verwijdering Effluent eis halen AMVB stedelijk afvalwater: Grote zuiveringen (> ie): 1 mg/l Kleine zuiveringen 2 mg/l Tendens (veel) strenger, Target Nereda Epe: 0.2 mg/l Slib ontwatering verbeteren Hoger DS-gehalte Tegengaan scaling Terug winnen P Duurzaamheid Wettelijke belemmeringen Nog beperkt in de praktijk! Verwijdering uit afvalwater Biologische fosfaatverwijdering (Bio-P) Fysisch Chemische vastlegging Metaalzouten: AlPO 4 (25% P) FePO 4.2H 2 O (17% P) Struviet (MgNH 4 PO 4.6H 2 O (13% P) Calciumfosfaat (Ca 3 (PO 4 ) 2 (20% P) Nieuwe(re) technieken Ionenwisseling Membraanfiltratie Fosfaat uit Urine (verlaging belasting) 3

4 PO4-P concentratie [mg/l] BIO-P Aeroob (Anoxisch) Opname van Fosfaat Anaeroob Afgifte van Fosfaat Afwisselende opname/afgifte leidt tot meer opslag Van naar 4 6% Voorbeeld Bio-P Nereda Epe juni Meetwaarde Beluchte tijd Theoretisch zonder bio-p 4

Keuze techniek Keuze techniek primair bepaald door influent samenstelling en verder door: Eisen Kosten Bewezen technieken Duurzaamheid Ruimtebeslag Kwaliteit eindproduct Industrieel afvalwater (1)

5 Keuze techniek Keuze techniek primair bepaald door influent samenstelling en verder door: Eisen Kosten Bewezen technieken Duurzaamheid Ruimtebeslag Kwaliteit eindproduct Industrieel afvalwater (1) Geen/weinig Fosfor Fosforzuur P-vrij Afvalwater Biologische zuivering Effluent Veel Fosfor, weinig/geen Stikstof Kalkmelk P-houdend Afvalwater Chemische Defosfatering Biologische zuivering (Indien nodig) Effluent Hergebruik Calciumfosfaat 5

6 Industrieel afvalwater (2) Veel Fosfor, veel Stikstof MgO/MgCl2 P-houdend Afvalwater Chemische Defosfatering Biologische zuivering Effluent Hergebruik Struviet Huishoudelijk afvalwater (chemisch) Precipitatie als metaalfosfaat door dosering van: Fe/AL-zout FeCl 3 Fe(II)SO 4 Huishoudelijk afvalwater Biologische zuivering Effluent FeClSO 4 Drinkwaterslib Slibontwatering AlCl 3 Al(OH)Cl 2 NaAlO 2 Stort Fe-houdende as Verbranding Hergebruik Fe-vrije as 6

Huishoudelijk afvalwater (Bio-P) Calcium route Struviet route Fe/AL-zout (optioneel) Fe/AL-zout (optioneel) Huishoudelijk afvalwater Biologische zuivering met BIO-P Effluent Huishoudelijk afvalwater

7 Huishoudelijk afvalwater (Bio-P) Calcium route Struviet route Fe/AL-zout (optioneel) Fe/AL-zout (optioneel) Huishoudelijk afvalwater Biologische zuivering met BIO-P Effluent Huishoudelijk afvalwater Biologische zuivering met BIO-P Effluent Kalkmelk Fosfaat release Calciumfosfaat Slibontwatering MgO/MgCl2 Slibontwatering Struviet Verbranding Verbranding Verwerking as afhankelijk Fe-gehalte Verwerking as afhankelijk Fe-gehalte Balans huishoudelijk afvalwater Aanbod: ca. 15 kton P Verwijderd: ca. 12 kton P (ca. 80% efficiency) Kunstmest NL ca. 21 kton P 93% zuiveringen P-verwijdering 28% chemisch 23% biologisch 42% gecombineerd 7% geen P-verwijdering 7

Opwerking as (1) Terugwinning >80% mogelijk Meest kansrijke technieken Concept Proces Hulpstoffen Product Status Thermphos Opwerking met erts Cokes, Grind 100% P Full scale, Fe/P < 0.

8 Opwerking as (1) Terugwinning >80% mogelijk Meest kansrijke technieken Concept Proces Hulpstoffen Product Status Thermphos Opwerking met erts Cokes, Grind 100% P Full scale, Fe/P < 0.3 mol/mol AshDec Thermochemisch MgCl2, TSP, adsorbens 26% P2O5 Demo schaal (2000 t/jaar) Ecophos Nat Chemisch Zuur, 48% P2O5 Pilot schaal Opwerking as (2) Direct gebruik as vraagt overgang ijzer-zouten naar Al-zouten: Al factor maal duurder potentieel ook goedkoper Al-houdend restproduct toepasbaar Ander gebruik/aanvoer ijzer soms limiterend: Influent Geurbestrijding (vastleggen sulfide) Thermphos 8

9 Directe terugwinning Industriële stromen hoog rendement mogelijk Dicalciumfosfaat (crystalactor) Struviet Huishoudelijk afvalwater: Vrijkomen opgenomen P in geconcentreerde deelstroom (centraat) Vrijkomende deel 15 50% Primair struviet Struviet In sliblijn vaak al spontane (ongewenste) vorming scaling leidingwerk, pompen e.d. Winning van fosfaat voor direct gebruik Recycle via ertsverwerking problematisch door stikstof N-strippen in combinatie met energieopwekking Benutting is nog niet eenvoudig regelgeving zit in de weg Enkele praktijkinstallaties Vooral aardappelverwerking soms in combinatie met rejectiewater 9

Gebruikte technieken (1) Anphos Toepassing: RWZI Cuijk, Lamb Weston Meier / Peka kroef Rendement 85% Struviet komt vrij als slurry, ontwatering in een lekbak tot 60 % >90% puur (afhankelijk van

10 Gebruikte technieken (1) Anphos Toepassing: RWZI Cuijk, Lamb Weston Meier / Peka kroef Rendement 85% Struviet komt vrij als slurry, ontwatering in een lekbak tot 60 % >90% puur (afhankelijk van werking Centrifuge) Struviet naar Duitsland Gebruikte technieken (2) Phosphaq Toepassing: Aviko 80% en RWZI rejectiewater Rendement 80% Ontwatering tot 70 % in simpele schroefpers Zie verder presentatie Olburgen 10

Gebruikte technieken (3) Airprex RWZI Emmen Gericht op verbetering ontwatering Duitse ontwikkeling (BWB en Niersverband) Tweetraps slurrieproces met dosering en CO 2 uitdrijving Vrijkomend fosfaat in

11 Gebruikte technieken (3) Airprex RWZI Emmen Gericht op verbetering ontwatering Duitse ontwikkeling (BWB en Niersverband) Tweetraps slurrieproces met dosering en CO 2 uitdrijving Vrijkomend fosfaat in gisting 15 20%, rendement 90% Gebruikte technieken (4) NuReSys Clarebout Potatoes (B), Agristo (nog geen RWZI stromen) Tweetraps Slurriekristallisatie (sterke overeenkomst airprex) Rendement >60% Hergebruik als meststof De struviet-installatie van Clarebout. Foto: Nuresys 11

12 Evaluatie Op RWZI is effluenteis (nog) het belangrijkste Potentieel >50% van kunstmestgebruik Eerste aanzet tot terugwinning is gezet Twee belangrijke richtingen bij RWZI s: Opwerking verbrandingsas IJzergehalte kritisch Directe afzet struviet (of Calciumfosfaat) Uit RWZI-stromen <50% P terugwinning Veelheid van sterk gelijkende technieken Afzet nog problematisch Directe opwerking Urine 12

Vergelijkbare documenten

Watertechniek en mestverwerking

Watertechniek en mestverwerking Workshop Wetsus & Innovatienetwerk 27 juni 2012 Leon Korving combining scientific excellence with commercial relevance 1 Rioolwater vs mest Overeenkomsten: Herkomst (vnl.