Eén praktijkinstallatie staat in een nieuwbouwwijk van 250 huizen in Sneek en drie staan in een kantooromgeving, namelijk bij het NIOO in Wageningen, bij het Ministerie van infrastructuur en milieu in Den Haag en in de Villa Flora in Venlo. Op meerdere plaatsen zijn nieuwe, soortgelijke projecten in ontwikkeling voor locaties van 450-500 huizen, onder andere in Amsterdam, Helsingborg (Zweden), Gent (België) en Edmonton (Canada).
Scheiden van stromen
Nieuwe sanitatie staat voor het terugwinnen en hergebruiken van grondstoffen uit huishoudelijk afval en afvalwater op basis van concentratie en karakteristieken van de betreffende stromen. De behandeling en terugwinning vindt plaats op wijk- of kantoorniveau.
Om de voordelen van een dergelijke scheiding te kunnen begrijpen, moeten we terug naar de basis, naar de grondstoffenketen. Stikstof, fosfaat, kalium en sporenelementen worden gebruikt in de landbouw bij de productie van ons voedsel. Deze nutriënten worden na voedselconsumptie door de mens uitgescheiden via feces en urine. Feces en urine zijn geconcentreerde nutriëntenstromen, die van oudsher werden gebruikt als meststof in de landbouw. Door de opkomst van de kunstmest en toenemende verdunning door het gebruik van spoeltoiletten en watergedragen riolering, in het begin van de 20e eeuw, verdween het gebruik van feces en urine in de landbouw.
Met name in landen met lange winters en relatief lage temperaturen, zoals Nederland, is het gebruik van verdunde nutriënten stromen in de landbouw niet mogelijk omdat grote opslag volumes nodig zijn om de periode zonder gewasgroei te overbruggen. Bovendien is het terugwinnen van deze nutriënten uit verdunde stromen energetisch niet efficiënt. Onze huidige afvalwaterzuiveringsinstallaties zijn ontworpen voor verwijdering en niet voor terugwinning van nutriënten.
Herstel nutriëntenkringloop
Nieuwe sanitatie is gericht op het herstellen van de nutriëntenkringloop tussen landbouw en sanitatie. Daarnaast kan door toepassing van anaerobe zuivering, biogas worden geproduceerd uit zwart water en keukenafval, organische meststof worden geproduceerd uit het anaerobe slib en kan het grijze water worden opgewerkt tot een kwaliteit die het mogelijk maakt om bijvoorbeeld bodeminfiltratie toe te passen. Grijs water kan bovendien worden ingezet voor terugwinning van de warmte.
Binnen nieuwe sanitatie wordt de gehele keten in beschouwing genomen; de inzameling (toilet), het transport, de behandeling en terugwinning en het hergebruik in de landbouw. Het toilet en daaropvolgende transport bepalen de concentratie van de stoffen in het zwarte water en daarmee de mogelijkheid om nutriënten op een energie-efficiënte wijze terug te winnen. Binnen de hierboven genoemde vier nieuwe sanitatie-projecten is gekozen voor vacuümtoiletten als transport medium. Vacuümtoiletten gebruiken maximaal 1 liter water per spoelbeurt, terwijl conventionele spoeltoiletten 6-8 liter gebruiken.
De huidige nieuwe sanitatie-toepassingen bevatten een anaerobe zuiveringsinstallatie (UASB = Upflow Anaerobic Sludge Bed) voor behandeling van zwart water en eventueel keukenafval, gevolgd door een struviet-precipitatiereactor voor terugwinning van fosfaat. Stikstof wordt vooralsnog verwijderd in een Anammoxreactor, omdat de concentraties niet hoog genoeg zijn voor een energie-efficiënte terugwinning, met huidige technieken.
Nieuwe ontwikkelingen
Binnen het op dit moment lopende EU project Run4life worden verbeterde vacuümtoiletten ontwikkeld met maximaal twee in plaats van zes liter watergebruik per persoon per dag. De geproduceerde hoge concentratie zwart water maakt het mogelijk de anaerobe zuivering uit te voeren bij een hogere temperatuur.
Bij de sectie Milieutechnologie van de Wageningen Universiteit & Research wordt, in samenwerking met het bedrijf DESAH BV, onderzoek gedaan naar thermofiele anaerobe zuivering (70°C), teneinde desinfectie en anaerobe zuivering te combineren. Daarnaast wordt in een samenwerking van het onderzoeksinstituut Wetsus en de sectie Milieutechnologie gewerkt aan een technologie om calciumfosfaatkorrels in de UASB te produceren. Dit betekent één reactor minder en een product dat vergelijkbaar is met op dit moment gebruikt fosfaat.
Combinatie van beide technologieën zou het mogelijk maken in één reactor drie gedesinfecteerde producten te maken: een vloeibaar effluent met hoge concentraties stikstof en kalium, organische meststof en calciumfosfaatkorrels. Deze producten kunnen direct in de landbouw worden toegepast. Verwijdering van micro-verontreinigingen is tevens onderwerp van onderzoek.
Volgende stap
Nieuwe sanitatie heeft zich technisch bewezen op kantoorniveau en een schaal van 250 huizen. Op basis van de monitoringresultaten van het 250-huizenproject in Sneek, is berekend dat nieuwe sanitatie op een schaal van 1000-1500 mensen gelijke kosten kent als conventionele sanitatie, uitgaande van een nieuwbouwwijksituatie. Het onderzoek heeft ook laten zien dat de bewoners tevreden zijn en dat de installatie, die midden in de wijk staat, geen overlast veroorzaakt. Nieuwe sanitatie is klaar voor een bredere toepassing. De tweedegeneratie-concepten zijn in ontwikkeling en zullen leiden tot een volledige sluiting van de nutriëntenkringloop tussen sanitatie en landbouw.