Duurzaam ontwerp en beheer van het afvalwaterzuiveringsproces: Conditio sine qua non voor economische rentabiliteit Industrie & Milieu learnshops 2011 Antwerpen Hans van Soest Zaakvoerder
: wie zijn wij? Sleutel-op-de-deur contractor & exploitant van industriële (afval)waterzuiveringsinstallaties Opgericht in 1996 40 tal mensen, multidisciplinair team Activiteiten: afvalwaterzuivering, groene energie, hergebruik van water en zijstromen (slib, nutriënten), geurbehandeling, vergisting organische reststomen Klanten van KMO (Leonidas, fysico-chemische zuivering) tot multinational (Pepsico; anaerobie met energieterugwinning, Schering Plough labo; biologie met nabehandeling) Locatie Benelux -> intercontinentaal (La Réunion, Latijns Amerika)
Globale aanpak &Wastewater Duurzame oplossingen Verregaande zuivering Groenee energie hergebruik Valorisatie bijproducten Em Zero issie
Het afvalwaterzuiveringsproces Afvalwater Rooster, zeef, vetvang, buffer Afval VOOR BEHANDELIN NG Mengtank Warmte Lucht Lucht Anaerobe reactor Aerobe reactor MBR RO Overschot slib Biogaswasser Slibbehandeling Verwerking Fakkel Brander Cogen polymeer Slibkoek Elektriciteit AEROBIE ANAEROBIE NAB BEHANDELING Oppervlaktewater Hergebruik
Anaerobie: het proces Complex org. materiaal Koolhydraten, proteïnen, vetten Oplosbare org. moleculen Suikers, aminozuren, vetzuren Vluchtige vetzuren Hydrolyse Fermentatie Acetogenese Acetaat H 2, CO 2 CH 4 + CO 2 Methanogenese
Anaerobie: voordelen VOORDELEN Lage nutriënt-eisen: geen zuurstof lage energieconsumptie weinig nutriënten Nuttige bijproducten: CH4 energierijk gas groene energie! anaeroob slib lage slibproductie: 6-8 keer minder Perioden zonder substraat gemakkelijk op te vangen Hoge belasting mogelijk kleinere reactorvolumes 0,5-3,2 kg COD/m 3.d 3,2-12 kg COD/m 3.d Aeroob organic matter + O 2 biosolids CO 2 + H 2 O Anaeroob organic matter biosolids CH 4 + CO 2
Anaerobie: nadelen NADELEN Hoge eisen aan het proces: Temperatuur: verwarmen als T<25 C Neutrale ph: inhibitie begint bij ph<6,8 Lange opstartperiode enten van slib noodzakelijk Ongewenste bijproducten: H2S slecht ruikend gas: gesloten reactor, gasbehandeling Corrosieve componenten instrumenten, tank coating Scaling CaCo 3, struviet Enkel als voorbehandeling: Gedeeltelijke COD en BOD verwijdering Geen nutrientverwijdering is gevoeliger dan aerobie!
Anaerobie: driefasenscheiding Driefasenscheiding: schematisch
Aerobie Anaerobie input-output vergelijking Warmteverlies Influent 100 kg COD Beluchting (100 kwh) AEROBIE Slib 30-60 kg DS Effluent 2-10 kg COD Methaan 28m³ (278 kwh) Influent 100 kg COD ANAEROBIE Effluent 10-20 kg COD Slib 5 kg DS
Hergebruik: mogelijkheden biogas Biogas Fakkel Boiler Brander Gasmotor CO 2 Stoom productie Verwarming afvalwater (voor)verwarming thermische olie Elektriciteits productie Gasbesparing Energiebesparing rentabiliteit Energie (gebruikte) verbruik Groene warmtecertificaten certificaten
Hergebruik: facts & figures BIOGAS METHAAN 100 Boiler Boiler met Brander COGEN turbine warmte 90 74 90 43 (50) elektriciteit 0 14 0 40 groen certificaten No yes No yes blauwe No No No yes certificaten verlies 10 12 10 17 (10)
Anaerobie: toepassingen Hoog geconcentreerd afvalwater Uitbreiding bestaande installatie Hoge vuilvrachten Beperkt beschikbare oppervlakte Voorzuivering (COD verwijdering tot 90%) Sectoren: brouwerij, zuivel, frisdranken, groentenverwerking, aardappelverwerking, compostering,
Afvalwaterhergebruik: wat kan met bio-effluent? PLUS Constante temperatuur Constante samenstelling MINUS ZS (5 60 mg/l) Bacteriën nog aanwezig Restkleur Organische rest fractie Zout concentratie Turbiditeit Temperatuur
& Afvalwaterhergebruik: wat kan met bio-effluent? (2) Wastewater VOORDEEL Beschikbaar, eigen winning Afvoer in riool of oppervlaktewater indien niet nodig NADEEL Moeilijk te behandelen > duurdere behandeling Risico op opconcentreren Zout Niet biodegradeerbare COD Risico i op normoverschrijding (concentratie versus vracht)
Afvalwaterhergebruik op maat Overige doeleinden water voor schoonmaak Boiler toevoerwater voor afspoelen (1 ste stap) voor koeling (condensors ) voor afspoelen (laatste stap) Make up water lage kwaliteit hoge kwaliteit
Afvalwaterhergebruik op maat (2) VOORBEHANDELING VOORBEHANDELING BIOLOGIE TWEEDE BEZINKING ZAND FILTRATIE SPOELWATER LAGE KWALITEIT MICRO- OF ULTRA- FILTRATIE SPOELWATER MEDIUM KWALITEIT MEMBRAAN BIOREACTOR OMGEKEERDE OSMOSE BOILER TOEVOER KOELWATER HOGE KWALITEIT OMGEKEERDE OSMOSE DESINFECTIE MAKE-UP WATER HOGE KWALITEIT DESINFECTIE
De MBR vs de klassieke biozuivering PRIMARY TREATMENT primary SECONDARY TREATMENT TERTIARY (activated sludge) secondary sedimentation clarifier screened sewage settled sewage final effluent TREATMENT (desinfection) aeration cell separation Helder, gedesinfecteerd product Kleine voetafdruk raw /primary sludge Lagere slibproductie (?) (0.35 0.6 Kg DS/Kg BOD) slibbulking is minder relevant HRT en SRT zijn ontkoppeld Nitrificatie en Nitrificatie en bioafbreekbaarheid bevorderd
MBR configuraties ZIJSTROOM ONDERGEDOMPELD Extern Intern Extern feed feed feed effluent effluent effluent air air air air air membraan buiten de bioreactor permeaat extractie met hogere TMD (2-3 bar) (cross flow) lagere investeringskost hogere werkingskost membraan in of extern aan de bioreactor permeaat extractie bij relatief lage TMD (0,05-0,5 bar) hogere investeringskost lagere werkingskost
Commerciële membranen Vlakke plaat Holle vezel Multi Tubulair Kubota Toray Huber Brightwater Weise Microdyn-Nadir A3 Colloide Alfa Laval GE Zenon Siemens Technologies Memcor Asahi Kasei Koch Membrane Systems-Puron Mitsubishi Rayon Tianjin Motimo Kolon Korean Membrane Systems Polymem Ultraflo Norit X-Flow Berghof
? + = ACTUELE PRIJS Elektriciteit: it it Gas: Groen certificaat: Blauw certificaat: Grondwater: Drinkwater: 01 /k 0,1 /kwh 0,03 /kwh 100-110 /cert. 35-40 /cert. 0,1 /m³ 1 /m³
Een voorbeeld Voedingsindustrie groentenverwerking - Europa Problematiek Volledig nieuwe installatie Hoog belast afvalwater Beperking grondwatergebruik Maximalisatie hergebruik Lozing op oppervlaktewater flow
Een voorbeeld Afvalwater INFLUENT 2400m³/d Rooster, zeef, vetvang, 22 buffer ton COD 660 kg N Afval VOOR BEHANDELIN NG Lucht Lucht Mengtank UASB 85% rendement COD Anaerobe 6000 Nm³ CH4 reactor Aerobe reactor MBR Overschot slib Biogaswasser AEROBIE + MBR Slibbehandeling nitrificatie-denitrificatie 6600 m² membranen EFFLUENT Warmte Fakkel Brander Cogen polymeer Slibkoek RO Verwerking Lozing: 720 m³/d (MBR) Verwerking: 480 m³/d (RO-concentraat) Hergebruik: 720 m³/d (MBR) + 480 m³/d (RO) COGEN 23 MWe/d 27 MWt/d Elektriciteit AEROBIE ANAEROBIE NAB BEHANDELING Oppervlaktewater Hergebruik
Kosten-baten: normal case 10 jaar langer rendement
Kosten-baten: normal case (2)
Wat vertelt de praktijk? Afvalwater Aantal installaties werkt niet zoals gepland of gebudgetteerd Influentkarakteristieken (ZS, vetten, toxiche componenten, lagere COD) Rooster, controle zeef, (ph, temperatuur, zuurstof, schuim, kalkafzetting) vetvang, Technische buffer faling (pompen, Afval beluchters, verstopping, onderhoud gasmotor) Lager rendement Mengtank Minder biogas Minder energieproductie Minder certificaten Anaerobe reactor Hogere belasting nazuivering Aerobe reactor Lucht Hoger energieverbruik Meer slib sb Lucht MBR Overschot slib Meer chemicaliën (reiniging membranen) Minder waterhergebruik RO Biogaswasser Slibbehandeling Verwerking Warmte Fakkel Brander Cogen polymeer Slibkoek Elektriciteit NG VOOR BEHANDELIN ANAEROBIE AEROBIE NAB BEHANDELING Oppervlaktewater Hergebruik
Case 1 Case 2 Case 3 Case 4 normale rendement biogasmotor reinigings- werking anaerobie 85% > 70% ligt 40% van de tijd stil frequentie membranen verhoogt onderhoud, reiniging: 8>16 keer/j chemische reiniging MBR 4>6 keer/j chemische reiniging RO 24>48 keer/j
Kosten-baten: cases Case 1 Case 2 Case 3 Case 4 normale werking rendement anaerobie 85% > 70% biogasmotor ligt 40% van de tijd stil reinigingsfrequentie membranen verhoogt onderhoud, reiniging: 8>16 keer/j chemische reiniging MBR 4>6 keer/j chemische reiniging RO 24>48 keer/j Case 1 normale werking Case 2 Rendement anaerobie 85% > 70% Case 3 Biogasmotor ligt 40% van de tijd stil Case 4 reinigingsfrequentie membranen verhoogt
Kosten-baten: cases Case 1 Case 2 Case 3 Case 4 normale werking rendement anaerobie 85% > 70% biogasmotor ligt 40% van de tijd stil reinigingsfrequentie membranen verhoogt onderhoud, reiniging: 8>16 keer/j chemische reiniging MBR 4>6 keer/j chemische reiniging RO 24>48 keer/j Case 1 normale werking Case 2 Rendement anaerobie 85% > 70% Case 3 Biogasmotor ligt 40% van de tijd stil Case 4 reinigingsfrequentie membranen verhoogt
Economische rendabiliteit? Installatie met hergebruik van biogas en water is enkel rendabel DUURZAAMHEID tips & tricks
Hoe werkt? Het bouwen van (afval)waterzuiveringsinstallaties vergt KNOW-HOW & ERVARING 1. stabiliteit 2. Bedrijfszekerheid 3. Eenvoudige bedrijfsvoering 4. Nazorg op maat Lage werkingskosten Lage investeringskosten Hogere opbrengst
1. stabiliteit Know how & ervaring Anaerobie Piloottesten Intelligent ontwerp
2. Bedrijfszekerheid Anaerobie Know how & ervaring Continue verbetering van het ontwerp Vereenvoudiging van de technische aanpak Biogas hergebruik uitrusting: continuiteit en (dezelfde) reserve capaciteit zijn winstgevend Geen toegeving op gebied van materiaalkeuzes Size DOES matter!
3. Eenvoudige bediening WWTP worden nog steeds als end of pipe aanzien WWTP worden beschouwd als minder belangrijk dan de productie WWTP = UTILITY garandeert een correcte werking dankzij: Logische opbouw van de installatie Overzichtelijk: duidelijk begrijpbare controlesystemen t reserve capaciteit noodzakelijke back up Beperkte doch correcte instrumentatie en technische ondersteuning
4. (Na)Zorg Duurzaam proces + kostenreductie Energie Werkuren Chemicaliën Wisselstukken Resultaten Systeemdoorlichting Ontwerp Optimalisatie Technisch onderhoud Preventief Curatief controle Opvolging Analyses
Referenties in leading industrial companies
WESTFRO, Staden, BELGIUM TECHNOLOGIE anaerobie UASB & aerobie met stikstofverwijdering KARAKTERISTIEKEN Capaciteit Debiet COD vracht 240.000 I.E. 2.500 m³/d 22.500 kg/d JAAR Operationeel sinds 2004 SECTOR Diepvriesgroenten Biogas Productie 9.560 Nm³/d Omzetting naar energie en warmte WKK)
ROGER & ROGER (Croky Chips) TECHNOLOGIE anaerobie UASB & aerobie met stikstofverwijdering JAAR Operationeel sinds 2004 KARAKTERISTIEKEN Capaciteit Debiet COD vracht 85.000 P.E. 1.500 m³/d 7.500 kg/d SECTOR Diepvriesgroenten
DUVEL, Breendonk, BELGIUM TECHNOLOGIE Anaerobie UASB & aerobie met stikstofverwijdering en zandfiltratie JAAR Operationeel sinds 2005 SECTOR Brouwerij KARAKTERISTIEKEN Capaciteit Debiet COD vracht Biogas Productie Biogas fakkel 107.000 I.E. 1.920 m³/d 9.600 kg/d 2.400 Nm³/d
Heineken-Maes, Alken, BELGIUM TECHNOLOGIE Anaerobie UASB & aerobie N- & P-verwijdering JAAR Operationeel sinds 2008 SECTOR Brouwerij KARAKTERISTIEKEN Capaciteit Debiet COD vracht Biogas Productie Biogas fakkel 126.400 I.E. 1680 m³/d 10.500 kg/d 4.725 Nm³/d
DEJAEGHERE, Langemark TECHNOLOGIE anaerobie UASB JAAR Operationeel sinds 2009 SECTOR Diepvriesgroenten KARAKTERISTIEKEN Capaciteit Debiet COD vracht 240.000 I.E. 2.500 m³/d 22.500 kg/d
SAN MIGUEL, Argentina TECHNOLOGIE anaerobie UASB JAAR In opstart SECTOR Citrusvruchten KARAKTERISTIEKEN Capaciteit Debiet COD vracht 840.000 I.E. 9.600 m³/d 70.000 kg/d
ATTERO, Venlo (Essent Milieu Zuid) TECHNOLOGIE anaerobie UASB JAAR Operationeel sinds 2009 KARAKTERISTIEKEN Capaciteit 30.000 I.E. Debiet 900 m³/d COD vracht 16.000 kg/d hergebruik 100% SECTOR Compost hydrolyse
IN AANBOUW TAMINCO GENT (onderneming van het jaar 2010) Aerobe BioActor + slibbehandeling 2400 m³/d 2 ton COD/d Veurne Snack Foods (Pepsico) Digestor (BioGestor)+ cogeneratie 15 ton COD/d 800 kwh electriciteit 1000 kwh warmte MATUTANO (Pepsico Portugal) MATUTANO (Pepsico Portugal) Anaerobe BioActor UASB 2000 m³/d 9 ton COD/d 2000 Nm³/d CH 4
DANK VOOR UW AANDACHT!! GRAAG NODIGEN WE U NU UIT VOOR EEN DRANKJE EN HAPJE OP ONZE STAND I010