Je leest:

DHV wint Vernufteling 2005 voor waterzuivering met kiene korrels

DHV wint Vernufteling 2005 voor waterzuivering met kiene korrels

Ingenieursbureau DHV heeft vorige week de ‘Vernufteling 2005’ gewonnen voor de ontwikkelling van de aëroob korrelslibtechnologie (AKT), waarbij bacteriën in afvalwater korrels vormen. Dat heeft als belangrijk voordeel een veel kortere bezinktijd dan bij de bestaande zuiveringstechnieken met actief slib. Volgens DHV is voor een zuiveringinstallatie met AKT slechts 10 tot 25 % van het gebruikelijke oppervlak nodig. Ook ligt het energieverbruik 25 % lager dan bij conventionele installaties.

De Vernufteling is een wedstrijd van de de organisatie van advies- en ingenieursbureaus ONRI samen met de ingenieursberoepsvereniging KIvI Niria en het technologietijdschrift De Ingenieur. Uit 75 ingediende projecten door 26 ingenieursbureaus werden er 20 voor de prijs genomineerd, waarna DHV er mee aan de haal ging. Op 2 juni reikte Jan Dekker, president van KIVI NIRIA, de ‘Vernufteling 2005’ uit. De jury koos unaniem voor het aëroob korrelslib project op basis van aspecten als vernuftigheid, maatschappelijke relevantie, originaliteit en internationaal belang.

Het oppervlakte van een gebruikelijke rioolwaterzuivering kan met de aëroob-korrelslibtechniek minstens driekwart kleiner. Beeld DHV

Ir. Andreas Giesen, manager innovatie en productontwikkeling bij DHV, verwacht dat de introductie van AKT evenveel teweegbrengt als een andere belangrijke Nederlandse ontdekking op het gebied van biologische zuivering: de UASB-reactor (Upflow Anaerobic SludgeBed). Prof.dr.ir. Gatze Lettinga, oud-hoogleraar anaërobe zuiveringstechnologie en hergebruik aan Wageningen Universiteit, vond de reactor in de jaren zeventig uit, waarbij hij zich baseerde op het fenomeen dat bacteriën in afvalwater korrels vormen. De afvalstoffen diffunderen in de korrels, die de bacteriën vervolgens afbreken. Met deze innovatie kon vooral in warme landen tegen lage kosten afvalwater tot een redelijk kwaliteitsniveau worden gezuiverd. Het verschil met AKT is dat de bacteriën bij de UASB langzaam groeien en anaëroob zijn, dus geen zuurstof gebruiken.

Anaërobe korrelvorming bestaat dus al wat langer. Giesen: ‘Het voordeel van zuivering met aërobe bacteriën is dat de kwaliteit van het gezuiverde water veel hoger ligt dan bij anaërobe technieken. De omzetting met zuurstof is veel efficiënter. Anaërobe technieken als de UASB hebben bovendien als nadeel dat ze slechts goed toepasbaar zijn bij relatief hoge watertemperaturen.’

Zoektocht

Het is logisch dat sinds het ontdekken van anaëroob korrelslib ook gezocht is naar het vermogen van aërobe micro-organismen om dergelijke korrels te vormen. Die geelbruine korrels, met een grootte tussen de 0,2 en 5 mm, zijn handig, want de zuiverende werking van de bacteriën wordt op die manier geconcentreerd en de korrels bezinken dusdanig snel dat de scheiding tussen korrelslib en gezuiverd afvalwater snel én in de biologische zuiveringsreactor zelf kan plaatsvinden.

In de waterzuivering vormen bacteriën onder de juiste omstandigheden korrels waarin de afvalstoffen worden afgebroken. Foto DHV

Aan de TU Delft zijn onderzoekers al meer dan tien jaar bezig met aërobe korrels, maar begrijpen het proces van korrelvorming nog steeds niet goed. Giesen: ‘We weten welke procesomstandigheden de korrels vormen, maar de meningen verschillen over hoe dat exact in zijn werk gaat.’ Zo’n acht jaar geleden is het octrooi op de aërobe korrelvorming vastgelegd, dus heeft Nederland een voorsprong op het buitenland. Maar ook andere partijen zijn er, onder laboratoriumcondities, intussen in geslaagd de Delftse resultaten te reproduceren.

‘Dat juist Nederland in staat was om de doorbraak te forceren, lag voor een belangrijk deel aan praktijkonderzoek. Onder veldcondities kregen we grip op de storende en stimulerende condities voor een stabiele korrelvorming. Door alle ervaring die we hebben opgedaan, weten we nu hoe in de praktijk alle procescondities het beste zijn in te stellen.’

Actiefslib

Conventionele afvalwaterzuiveringen maken meestal gebruik van het biologische actiefslibproces. Hierbij vindt de scheiding tussen gezuiverd afvalwater en de zuiverende bacteriën (actiefslib) plaats in aparte nabezinkbekkens. Omdat het vlokvormige actiefslib relatief slecht bezinkt, hebben conventionele afvalwaterzuiveringsinstallaties grote bezinkbekkens nodig. Verder is de concentratie van zuiverende bacteriën in conventionele installaties nogal beperkt, zodat ze veel ruimte nodig hebben.

Behalve de goede bezinkingseigenschappen van de korrels bij de AKT is de hoeveelheid zuiverende bacteriën in de reactor beduidend hoger en is gebleken dat fosfaat- en stikstofverbindingen veel effectiever worden verwijderd. Verder vinden de verschillende reinigingsstappen plaats in één reactorcompartiment, wat de bouw van de installatie aanzienlijk eenvoudiger maakt. AKT maakt het volgens DHV mogelijk om eenzelfde zuiveringscapaciteit te bouwen op 10-25 % van het gebruikelijke grondoppervlak.

DHV claimt verder een lager energieverbruik. In vergelijking met de gangbare zuiveringstechnologieën ligt het energieverbruik van de AKT circa 25 % lager. ‘Dat ligt aan een aantal zaken’, verklaart Giesen. ‘Ten eerste verloopt de opname van zuurstof door de bacteriën efficiënter. Ten tweede is de reactor compacter, zodat er minder verliezen optreden. En ten slotte is er minder behoefte aan randvoorzieningen, zoals pompen.’

De eerste industriële toepassing van de korrelreactor bij het voedingsmiddelenbedrijf VIKA in Ede. Foto DHV

DHV verwacht dat de investeringskosten voor de directe constructie 20 tot 40 % lager zijn dan bij nu gangbare technieken. Het geringe energieverbruik, de minimale productie van afvalstoffen en een lagere milieuheffing door een verdergaande zuivering van het afvalwater heeft ook nog minder operationele kosten tot gevolg.

Interessant is de vergelijking met membraanbioreactoren (MBR). Giesen ziet de AKT als een belangrijke concurrent van deze reactoren. ‘Bij een MBR is de kwaliteit beter dan bij AKT. Maar het energieverbruik is veel hoger (geschat op ten minste een factor twee). Bovendien is de AKT-installatie compact, eenvoudiger in gebruik en beduidend goedkoper te bouwen. De MBR zal met name van belang blijven voor toepassingen in waterhergebruik en voor een uitzonderlijke hoge waterkwaliteit.’

Huishoudelijk

DHV en de TU Delft zijn eind 2003 in Ede begonnen met praktijkonderzoek, dat inmiddels bijna is afgerond. De experimentele rioolwaterzuiveringsinstallatie heeft een capaciteit van 5 m3/h. Door de combinatie van biologische zuivering en filtratie in eenvoudige en goedkope mechanische filters is de waterkwaliteit goed. Bovendien bleek dat een stabiele korrelvorming zonder problemen mogelijk is.

Dit jaar is ook een eerste installatie in de industrie gaan draaien met een debiet van maximaal 230 m3 per dag. ‘Het is belangrijk voor ons een goed industrieel referentieproject te hebben. Vandaar dat we bij VIKA zitten, een voedingsmiddelenbedrijf in de kaassector, ook in Ede.’

Nu de fase van de echte marktintroductie van AKT voor de deur staat, denkt DHV inmiddels ook aan zuivering van huishoudelijk afvalwater. Deze markt is immers nog groter dan die van industrieel afvalwater. ‘We zijn daarom in Nederland op zoek naar een demonstratieplek, waar we de techniek parallel aan conventionele zuivering kunnen laten zien.’

Dit artikel verscheen deze week in het technologietijdschrift De Ingenieur (nr 10/11, pag. 20)

Dit artikel is een publicatie van De Ingenieur.
© De Ingenieur, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 juni 2005
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.