TKI Sustainable airport cities

KWR 2015.056 | Augustus 2015

TKI Sustainable airport cities Closing the phosphorus cycle at Amsterdam Airport Schiphol

KWR 2015.056 | Augustus 2015

TKI Sustainable airport cities

KWR 2015.056 | Augustus 2015



Closing the phosphorus cycle at Amsterdam Airport Schiphol KWR 2015.056 | Augustus 2015

Projectnummer 400524 Projectmanager Luc Palmen Opdrachtgever TKI Watertechnologie Kwaliteitsborger Frank Oesterholt Auteurs Kees Roest (KWR Watercycle Research Institute) en Justina Racyte (Evides Industriewater) Samenwerkingspartners Vewin, Evides Industriewater, Amsterdam Airport Schiphol & KWR Watercycle Research Institute Dit rapport is verzonden aan de deelnemende partijen en is openbaar. Dit project is mede gefinancierd uit de Toeslag voor Topconsortia voor Kennis en Innovatie (TKI’s) van het ministerie van Economische Zaken.

Jaar van publicatie 2015 Meer informatie Dr. Kees Roest T +31 (0)30 606 95 31 E [email protected]

PO Box 1072 3430 BB Nieuwegein The Netherlands T F E I

+31 (0)30 60 69 511 +31 (0)30 60 61 165 [email protected] www.kwrwater.nl

KWR 2015.056 | Augustus 2015 © KWR Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Samenvatting

Dit TKI-project is bedoeld als ‘showcase’ voor de manier waarop verschillende sectoren elkaar kunnen versterken in het verduurzamen van hun eigen sector (win-win gedachte) door middel van het toepassen van innovatieve technologie afkomstig uit de watersector. De praktische doelstelling van het pilotproject omvat het terugwinnen van fosfaat uit afvalwater van Schiphol, zodat het teruggewonnen fosfaat zonder nabewerking als kunstmest kan worden ingezet op of in de omgeving van de luchthaven. Een belangrijk onderdeel van dit project was de technologiekeuze, waarbij verschillende technologieën zijn vergeleken. Eén van de belangrijkste selectiecriteria in de technologiekeuze voor fosfaatterugwinning uit afvalwater van Schiphol was de kwaliteit en daarmee de afzetbaarheid van het gewonnen fosfaat. Er is uiteindelijk gekozen voor een technologie waarbij struviet (NH4MgPO4.6H2O, ofwel magnesiumammoniumfosfaat) in korrelvorm wordt verkregen, omdat dit het meest overeenkomt met traditionele kunstmest. De meeste geproduceerde korrels waren echter niet groter dan een halve millimeter en dit is kleiner dan reguliere kunstmestkorrels. Gedurende de proef is ongeveer 700 kg struviet gewonnen uit centraat (dat is het water dat vrijkomt bij de ontwatering van uitgegist slib) en het sanitair afvalwater uit vliegtuigen (fecaliënwater). Het gevormde struviet is geanalyseerd op samenstelling, verontreiniging met pathogenen en microverontreinigingen. Het kristallijne bestanddeel van het gevormde product bleek voor 96,8% uit struviet te bestaan bij winning uit centraat en voor 100% bij winning uit fecaliënwater. Uit de eerste microbiologische metingen door middel van indicatoren is gebleken dat het gewonnen struviet minder pathogenen bevat dan de grondstof waaruit het is gemaakt. Het product is echter niet vrij van pathogenen. Aangezien de gemeten concentraties van indicatoren voor pathogenen in struviet laag zijn, en in principe weinig contact van het product met mensen en dieren plaatsvindt, lijkt toepassing van struviet in plaats van dierlijke mest op Schiphol niet tot een hoger risico te leiden. De gemeten concentraties microverontreinigingen in struviet uit centraat en fecaliënwater liggen in dezelfde orde groottes en zijn vergeleken met de maximaal toegestane waarden voor deze microverontreinigingen die zijn gegeven in de wetgeving (Tabel 1 en Tabel 4 van Bijlage II van het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet). Hieruit blijkt dat de gevonden concentraties microverontreinigingen in het gewonnen struviet veel lager zijn dan de maximaal toegestane concentraties. Struviet gewonnen uit afvalwater werd voorheen gezien als een afvalstof waardoor nuttige afzet in de praktijk niet mogelijk was. Vanuit de gedachte dat fosfaaterts steeds schaarser wordt en fosfaat een eindige grondstof is, heeft de overheid de toepassing van struviet in de weten regelgeving verwerkt en daarmee de toepassing mogelijk gemaakt. Onder andere het ‘Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet’ en de ‘Uitvoeringsregeling Meststoffenwet’ zijn aangepast. Hierbij moet worden opgemerkt dat het ‘Besluit gebruik meststoffen’ nog in behandeling is. Hierdoor is het nog lastig om besluiten over gebruik van het gewonnen struviet te kunnen nemen. De algehele conclusie van dit project is dat fosfaatterugwinning d.m.v. struvietproductie haalbaar lijkt op AWZI Schiphol, ook al is de schaal waarop dit kan relatief klein. Een belangrijke voorwaarde voor struvietterugwinning is de invoering van biologische

2

KWR 2015.056 | Augustus 2015


fosfaatverwijdering op de AWZI. De belangrijkste onzekerheid op dit moment is of het verwijderingsrendement van 85% voor fosfaat in de struvietreactor ook haalbaar zal zijn op continue basis. De kostenbesparing die met de productie van struviet wordt bereikt, zit vooral in de AWZI en is gerelateerd aan de reductie van het ijzerverbruik en afvoer van chemisch slib (ijzerfosfaat).

3

KWR 2015.056 | Augustus 2015


4

Inhoud

1

Introductie

6

1.1 1.2 1.3 1.4

Achtergrond Doel Fosfaatterugwinning Struviet

6 6 6 7

1.5

Leeswijzer

9

2 2.1

Materialen en Methoden De afvalwaterzuiveringsinstallatie (AWZI) Schiphol

11 11

2.2 2.3 2.4

Pilot Algemene uitvoering Data acquisitie & analyses

12 14 15

3

Resultaten en discussie

18

3.1 3.2 3.3

Pilot resultaten Analyseresultaten Gevolgen struvietwinning op het

18 22

3.4 3.5

afvalwaterzuiveringsproces Financiële beschouwing Relevante weten regelgeving

27 30 33

4

Conclusies en aanbevelingen

34

4.1 4.2

Conclusies Aanbevelingen

34 35

Bijlage I

•

mei 2013) Samenvatting Inleiding Praktijkproeven struviet Bijlage II • Technologiekeuze fosfaatterugwinning TKI Sustainable airport cities (memo dd. 23 september 2013) Bijlage III

•

37

Toepassing van Struviet (memo 2013-07 dd. 6 37 37 37 37 41

41 46

Advies CDM: Opname van struviet als categorie in het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet (Memo 2013-10 dd. 23 augustus 2013) Samenvatting Aanvullende informatie Bepalingen voor zuiveringsslib: artikel 16, lid 1

46 46 46 48

Europese activiteiten wat betreft wetgeving

48

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Bijlage IV • Analyseplan (memo 2013-14 dd. 23 december

5

49

2013) Inleiding Stand-van-zaken

49 49 49

Pilotinstallatie Onderzoeksdoel Benodigd Globale planning

49 49 49 50

Uitvoering

50

Bijlage V Resultaten SEM-EDX analyse aanvullende neerslag bij bezinking struviet

52

Bijlage VI • Grafieken met pilotresultaten

54 54

Bijlage VII • Interpretatie van microbiologische analyse

57

struviet (memo 2015-01 dd. 20 januari 2015) Inleiding Systeem

57 57 57

Microbiologische analyses Resultaten Effect (struviet)proces op micro-organismen Kwaliteitseisen meststoffen

58 58 59 59

Conclusies en volgende stappen Referenties

60 60

Bijlage VIII

•

62

STRUVIET GEWONNEN UIT CENTRAAT STRUVIET GEWONNEN UIT FECALIEN WATER

62 64

Bijlage IX

•

62

Resultaten analyse struviet op microverontreinigingen en samenstelling

Financiële beschouwing: Aannames en berekeningen

Bijlage X Struviet - Relevante weten regelgeving

66 66 68

KWR 2015.056 | Augustus 2015


1 Introductie

1.1

Achtergrond

De aanleiding voor dit TKI-project, dat gericht is op fosfaatterugwinning uit afvalwater, is ontstaan vanuit een dubbele behoefte vanuit de luchtvaart- en watersector. De luchtvaartsector streeft naar een concrete invulling van haar ambities om de bedrijfsvoering te verduurzamen middels maatschappelijk verantwoord ondernemen (MVO). Water, beperking van CO2-uitstoot en het Cradle to Cradle principe zijn hierin belangrijke speerpunten. De watersector ambieert een verduurzaming van de waterketen waarbij innovatieve technologie uit hun sector een kans krijgt. Er zijn meerdere redenen waarom beide sectoren elkaar hebben gevonden in dit project, met specifieke interessante aspecten voor een showcase op Schiphol, waarin fosfaatterugwinning uit afvalwater op het Schipholterrein centraal staat: • • • • •

Momentum: het algemeen besef van fosfaat als essentiële maar eindige grondstof vertaalt zich in diversen initiatieven om duurzamer gebruik te stimuleren. Technologie: er is nu technologie beschikbaar die kan voorzien in de behoefte van fosfaatterugwinning uit afvalwater. Beschikbaarheid: fosfaathoudend afvalwater is beschikbaar op de afvalwaterzuivering van Schiphol. Synergie met biogasproductie: fosfaat komt vrij bij vergisten van zuiveringsslib ten behoeve van biogasproductie op de afvalwaterzuivering van Schiphol. Potentie lokaal hergebruik: er is potentieel voor toepassing van teruggewonnen fosfaat in de vorm van kunstmest op en in de directe omgeving van Schiphol.

1.2 Doel Het hoofddoel van dit project is om een voorbeeld te stellen (‘showcase’) van hoe sectoren elkaar kunnen versterken in het verduurzamen van hun eigen sector (win-win gedachte) door middel van het toepassen van innovatieve technologie afkomstig uit de watersector. Het project heeft de volgende twee praktische doelstellingen: • •

Terugwinnen van fosfaat uit afvalwater van Schiphol d.m.v. pilot onderzoek met een innovatieve en duurzame technologie afkomstig uit de watersector. Inzetten van het teruggewonnen fosfaat, zodanig dat het zonder nabewerking als kunstmest kan worden ingezet, op of in de omgeving van de luchthaven.

1.3 Fosfaatterugwinning Er zijn inmiddels een aantal technologieën beschikbaar voor fosfaatterugwinning uit afvalwater, maar de praktische implementatie blijft nog achter bij de ontwikkelingen. Dit komt voornamelijk door twee aspecten: (1) men kent de risico’s van de nieuwe technologie vooraf niet goed en (2) het is meestal niet duidelijk of het teruggewonnen fosfaat wel kan worden toegepast als kunstmest. Deze twee onzekerheden zorgen ervoor dat het niet op voorhand duidelijk is of het teruggewonnen fosfaat rendabel is of juist een extra kostenpost zal zijn. In dit project is gestuurd op de toepassing en waarde-maximalisatie van het teruggewonnen fosfaatproduct. Dit betekent dat een technologie is gekozen die naar verwachting een recycleproduct maakt dat kan en mag worden toegepast als kunstmest. Dit in verband met de voorkeur voor een recycleproduct dat een zo hoog mogelijke waarde

6

KWR 2015.056 | Augustus 2015


vertegenwoordigt, zodat de rentabiliteit op full-scale geborgd is. Dit kan alleen als er een product wordt gemaakt dat past in de filosofie van de kunstmestbranche, dus past in de huidige structuren voor gebruik en toepassing. Verschillende afvalwaterstromen komen voor terugwinning in aanmerking: •

Pure urine verkregen door gescheiden sanitatie, waarbij de urinestroom aan de bron

• •

al apart wordt opgevangen. Fecaliënstort, het afvalwater dat uit vliegtuigen wordt opgevangen. Deelstromen op de afvalwaterzuivering, specifiek het centraat dat vrijkomt bij de ontwatering van uitgegist slib.

Fosfaatterugwinning uit afvalwater komt in zicht als een geschikte technologie beschikbaar is. Momenteel gaan de ontwikkelingen snel en zijn er al verschillende technologieën op de markt. De gemene deler van bijna alle beschikbare technologie is dat fosfaat wordt teruggewonnen als struviet uit afvalwater met hoge fosfaat en stikstofconcentraties, al zijn er ook enkele andere producten mogelijk. Niet elke techniek levert hetzelfde rendement op qua fosfaatterugwinning, en niet elke technologie produceert struviet in een direct toepasbare vorm. De rendementen variëren tussen de 35 tot 90% afhankelijk van de gekozen techniek (Stowa rapport 2011-24). Ook de kwaliteit van het eindproduct varieert per technologie sterk qua consistentie en zuiverheid. Dit heeft consequenties voor de toepasbaarheid als kunstmest en ook voor de waarde van het recycleproduct. 1.4 Struviet Ammoniumstruviet (NH4MgPO4.6H2O) ofwel magnesiumammoniumphosphate (MAP) bevat fosfaat, stikstof en magnesium, wat het geschikt maakt als meststof. De reactievergelijking van de struvietvorming rond pH 8 is als volgt: Mg2+ + NH4+ + PO43− +6H2O → MgNH4PO4.6H2O. Vooral boven pH 9 kan ook kaliumstruviet (MgKPO4.6H2O) ontstaan. Struviet is één van de minerale vormen die tot de struvietgroep behoren. Lindsay et al. (1989) 1 rekenen naast struviet de volgende mineralen tot deze groep: • • • • •

Newberyiet HMg(PO4).3H2O Phosphorrossleriet HMg(PO4).7H2O Scherteliet (NH4)2H2Mg(PO4)2.4H2O Stercoriet NH4NaH(PO4)2.8H2O Hannayiet (NH4)2H4Mg3(PO4)4.8H2O

Vanwege de wetgeving is er in Nederland nog maar weinig ervaring met het hergebruik van fosfaatproducten uit afvalwater. Sinds kort worden een paar struvietproducten toegestaan als grondstof voor de minerale meststofindustrie. In dit project speelt onderzoek naar de afzetmogelijkheid van struviet bij eindgebruikers - bij voorkeur op/of in de nabijheid van Schiphol - een belangrijke rol. Hierdoor wint het project aan betekenis omdat lokale toepassing het duurzame karakter van het project vergroot. Bovendien neemt de kans op economische haalbaarheid toe als het struvietproduct voldoende waarde vertegenwoordigt en/of er weinig of geen aanvullende kosten hoeven worden gemaakt om het te kunnen toepassen als kunstmest. Om de afzetmogelijkheden zo groot mogelijk te houden, wordt in de eerste plaats gestreefd naar de productie van hoogwaardig struviet, dat binnen de regelgeving en kwaliteitseisen van de kunstmestwet valt of kan vallen.

Lindsay, W,L,., P.L.G. Vlek en S.H. Chen, 1989. Chapter 22. Phosphate minerals. In: J.B. Dixon and S.B. Weed (Eds.), Minerals in Soil Environments. Second Edition. Soil Science Society of America Book Series; no 1. ISBN 0-89118-787-1, pp. 1089-1130. 1

7

KWR 2015.056 | Augustus 2015


1.4.1 Toepassingsmogelijkheden voor struviet Als onderdeel van het project is een memo over de struviettoepassingsmogelijkheden opgesteld (Bijlage I). Deze memo geeft een overzicht van beschikbare openbare kennis over toepassing van struviet. Een typische eigenschap van struviet is dat het fosfaat in struviet minder goed oplosbaar is dan in gangbare fosfaatmeststoffen, waardoor het een ‘slow release’ meststof is. Stuviet is derhalve zeer geschikt voor gewassen waarbij de nutriënten langzaam beschikbaar mogen komen. Uit groeiproeven met gewassen waarvoor de nutriënten sneller beschikbaar moeten komen blijkt overigens dat struviet vooral in gronden met een lage pH vaak effectiever is dan in gronden met een hogere pH, omdat het struviet dan sneller oplost. Vooralsnog lijken toepassingen in de (pot)plantenteelt en containerteelt, waarbij de meststof door de potgrond wordt gemengd, de groenvoorziening en sportvelden het meest voor de hand te liggen. Struviet kan direct worden afgezet als meststof voor de landbouw of als grondstof voor meststofproducenten. Voor de afzet in de landbouwsector moet struviet erkend zijn als meststof. Volgens enkele studies bevat struviet geen resten van medicijnen, hormonen e.d. (Gell et al. 2011)2. Uit de gepubliceerde analyseresultaten blijkt dat de gehalten aan zware metalen lager zijn dan die in conventionele kunstmeststoffen en struviet uit afvalwater overschrijdt niet de gehalten van zware metalen en pathogenen zoals vastgelegd in de huidige Nederlandse wetgeving (Gell et al. 2011) 2. 1.4.2 Technologiekeuze voor struvietterugwinning Een onderdeel van dit project was de technologiekeuze, waarbij verschillende technologieën zijn vergeleken (Bijlage II). Voor de afzetbaarheid van het gewonnen fosfaat is de kwaliteit van het uiteindelijk gevormde struvietproduct één van de belangrijkste selectiecriteria in de technologiekeuze voor fosfaatterugwinning uit afvalwater van Schiphol. Een uiteindelijk product in korrelvorm wordt hierbij gezien als het meest overeenkomstig met traditionele meststoffen. Daarnaast spelen financiële zaken een belangrijke rol. De kosten van de beoogde pilotinstallatie en van de projectuitvoering (produceren en toepassen van een kunstmestproduct) zullen in het budget van het TKI-project moeten passen. De perspectieven van de uiteindelijke technologie moeten natuurlijk gunstig zijn voor toepassing op volle schaal hebben. Hierbij speelt de uiteindelijke prijs van het gevormde product voor een specifieke toepassing een belangrijke rol als indicatie voor de CAPEX/OPEX. Overigens zijn er geen gespecificeerde CAPEX/OPEX-berekeningen uitgevoerd. Bovendien moet de gekozen technologie inpasbaar zijn op de AWZI Schiphol. Er werd op voorhand beoogd om minimaal 1 ton fosfaat terug te winnen uit respectievelijk centraat, de fecaliënstroom uit vliegtuigen en eventueel uit uitgegist slib. Robuustheid van de technologie voor een stabiele bedrijfsvoering hoort ook bij de inpasbaarheid. De hoeveelheid hulpstoffen (energie/chemicaliën/reststoffen) voor fosfaatterugwinning zou idealiter zo klein mogelijk moeten zijn. De volgende criteria zijn gebruikt bij de technologiekeuze voor fosfaatterugwinning uit afvalwater van Schiphol: • • •

Korrelvormig fosfaatproduct met hoge zuiverheid (> 80% struviet) Aanbiedingsprijs offerte Mogelijke opbrengst gevormd product (minimaal 1 ton struviet en positieve waarde)

• • •

Inpasbaarheid van de technologie op AWZI Schiphol Labschaal ontgroeid (robuustheid van de technologie) Hoeveelheid hulpstoffen (zo min mogelijk)

Uiteindelijk is gekozen voor de aanbieding van Solis met NuReSys-technologie met als additioneel voordeel dat met deze technologie fosfaat ook direct uit uitgegist slib gewonnen Gell K., de Ruijter F.J., Kuntke P., de Graaff M. & Smit A.L. (2011) Safety and effectiveness of struvite from black water and urine as a phosphorus fertilizer. Journal of Agricultural Science 3 (3), 67-80. 2

8

KWR 2015.056 | Augustus 2015


kan worden, waardoor het systeem flexibel toepasbaar is op alle relevante stromen. Ook met deze stroom als voeding naar de reactor worden volgens de leverancier struvietkorrels gevormd (80-90% struviet). De struvietkorrels met de NuReSys-technologie zijn o.a. in België gebruikt als meststof. De verwachting is dat de korrels zullen voldoen aan de eisen van de Nederlandse meststoffenwet. De technologie kan ook voor fosfaatwinning uit centraat gebruikt worden en de mogelijkheid voor winning van fosfaat uit de fecaliënstroom is in dit project onderzocht. De installatie heeft een verwerkingscapaciteit van 5 m 3/uur. 1.4.3 Beoordelingscriteria proefresultaat De hoofddoelstelling van dit project is het creëren van een ‘showcase’ duurzame fosfaatterugwinning uit afvalwater met potentieel lokaal hergebruik. In verband met toepassing door middel van bestaande apparatuur zou de korrelgrootte vergelijkbaar moeten zijn met traditionele kunstmest (> 1 mm). Daarnaast is het voor een effectief resultaat belangrijk dat de fosfaatconcentratie in het effluent van de pilot laag genoeg is, omdat daarmee een efficiënte fosfaatverwijdering wordt gerealiseerd. Streefwaarde hierbij is 20 mg/l fosfaat in het effluent. Het gebruik van hulpmiddelen is optimaliter minimaal en dit alles zou moeten resulteren in een haalbare business case. Er zijn momenteel nog geen eenduidige normen en kwaliteitseisen voor gewonnen struviet uit afvalwaterstromen. De wetgeving is begin 2015 aangepast. Een commissie (CDM; Commissie van Deskundigen Meststoffenwet) heeft destijds advies uitgebracht ten aanzien van de kwaliteitseisen (Bijlage III). Het advies van CDM is dat het geproduceerde struviet als een vorm van secundaire fosfaten onder de meststoffenwet valt met de volgende eisen: • •

Gehalte van minimaal 5% (gewicht) P2O5 of 15% (gewicht) P2O5 3 Verontreinigingen conform tabel 1 en 4 uit bijlage II, Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet

•

Mogelijk eisen aan voorbehandeling om risico’s van overdracht pathogenen (bepalingen voor zuiveringsslib) en residuen van geneesmiddelen te beperken

Het advies van CDM is om een onderscheid te maken naar verschillende afvalstromen en dan met name een onderscheid tussen afvalstromen met mogelijke pathogenen en residuen van geneesmiddelen en afvalstromen die daar niet mee zijn belast. Voor ons project betekent dit dat we rekening moeten houden met mogelijke eisen om risico’s van overdracht van pathogenen en residuen van geneesmiddelen te beperken, naast redelijk standaard eisen voor wat betreft verontreinigingen zoals vermeld in tabel 1 en 4 uit bijlage II van het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet. Er worden momenteel nog onderzoeken hieromtrent uitgevoerd, die de regelgeving mogelijk gaan beïnvloeden. In dit TKI-project zijn struvietmonsters geanalyseerd op zware metalen, organische micro-verontreinigingen en microbiologische parameters. 1.5 Leeswijzer In hoofdstuk 2 wordt inzicht gegeven in de gebruikte materialen en methoden voor uitvoering van dit TKI-project. Hoofdstuk 3 geeft een overzicht van de behaalde resultaten. De interpretatie van deze resultaten wordt ook in dit hoofdstuk gegeven.

Een minimum eis van 15% lijkt de huidige Nederlandse initiatieven niet te belemmeren. Sturing op zuiverheid verlaagt risico’s op contaminanten. Momenteel staat in het Uitvoeringsbesluit Meststoffen bij Landbouwkundige eisen een minimale hoeveelheid P 2O5 van 5% gewichtsprocenten van de droge stof. 3

9

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Tot slot volgen in hoofdstuk 4 de belangrijkste conclusies die zijn getrokken tijdens de uitvoering van dit TKI-project. Ook worden er aanbevelingen gegeven.

10

KWR 2015.056 | Augustus 2015


2 Materialen en Methoden

2.1

De afvalwaterzuiveringsinstallatie (AWZI) Schiphol

De watercyclus van Schiphol is vergelijkbaar met die van een kleine stad. De locatie biedt daarom een goede context voor een proefproject waarbij fosfaat duurzaam wordt teruggewonnen. Verwijdering van fosfaat uit afvalwater van de luchthaven en de vliegtuigen is noodzakelijk voor een goede effluentkwaliteit. Fosfaatterugwinning en –hergebruik is mogelijk efficiënter en vereist minder additieven dan de bestaande ijzersulfaatdosering (Fe2(SO4)3) voor fosfaatverwijdering. De AWZI Schiphol is gelegen op Schiphol-Oost. De AWZI van Schiphol is in gebruik sinds 1965 en de installatie is eigendom van, en wordt geëxploiteerd door Evides Industriewater sinds 2004. Deze installatie zuivert op voornamelijk biologische wijze circa 4.000 m 3 afvalwater per etmaal tot een eindkwaliteit die geschikt is voor lozing op de Haarlemmerringvaart. De hoeveelheid afvalwater is vergelijkbaar met die van een kleine stad van 45.000 inwoners. Ongeveer 50% van het afvalwater is afkomstig van passagiers en bedrijven op de luchthaven (Amsterdam Airport Schiphol), 25% is afkomstig van het vliegverkeer (fecaliënstort) en de catering en de resterende hoeveelheid is afkomstig van andere, luchtvaart gerelateerde bedrijven in de omgeving van Schiphol. Een schematisch overzicht van de afvalwaterzuivering is gegeven in Figuur 1.

FIGUUR 1 SCHEMA VAN AWZI SCHIPHOL.

Enkele relevante gegevens voor de waterketen op de luchthaven: • • •

Amsterdam Airport Schiphol heeft meer dan 50 miljoen reizigers per jaar. Er wordt ongeveer 1,2 miljoen m3 drinkwater gebruikt per jaar. Er zijn zo’n 1000 toiletten en 450 urinoirs (waarvan ruim 250 watervrije urinoirs) met afvoer op het riool.

11

KWR 2015.056 | Augustus 2015

•


De afvalwaterzuiveringsinstallatie zuivert ongeveer 1,5 miljoen m 3 afvalwater en de vervuilingswaarde komt overeen met zo’n 45.000 i.e. Ongeveer 60 m³/dag afvalwater komt via storten in het riool van vliegtuigtoiletten.

• •

Centraat afkomstig uit de slibontwatering op de AWZI is een interne stroom van circa 40 m3/dag. Potentiële fosfaatterugwinning tot 100 kg struviet per dag als droge massa, theoretisch berekend uitgaande van de P vracht op AWZI Schiphol.

•

2.1.1 Afvalwaterstromen Gedurende de proef is er met twee verschillende stromen in de pilot gewerkt: 1. 2.

Centraat (het water dat vrijkomt bij de uitgegiste slib ontwatering) Fecaliën (het sanitair water uit de vliegtuigen)

Met de stroom digestaat (de stroom die uit de vergister vrijkomt) waren oorspronkelijk ook testen voorzien, maar die zijn uiteindelijk niet uitgevoerd. Voor deze fase zou de pilot aangepast moeten worden door installatie van een cycloon en een extra pompfase. Omdat de concentratie ortho-fosfaat in het centraat echter was gedaald tot 22 mg/l (ook in het digestaat was circa 20 mg/l gemeten) en niet herstelde tot eind september (laatst mogelijke datum om naar slib verwerking om te schakelen), werd het bedrijven van de reactor met digestaat niet zinvol geacht. Daarom werd besloten om de resterende projecttijd te continueren met de verwerking van fecaliënwater. Omdat deze stromen op verschillende plekken vrijkomen en de capaciteit van de pilot de facto te groot is, moesten beide stromen eerst worden gebufferd. Hiervoor is een buiten gebruik zijnde voorindikker gebruikt. Vanaf deze tank is de processtroom naar de pilot gepompt (3 -10 m³/uur). 2.2 Pilot De pilot voor fosfaatterugwinning bestond uit de volgende hoofdonderdelen: 1. 2.

Stripper (6,8 m³) Reactor en bezinker (9,3 m³)

In Figuur 2 is het process flow diagram van de pilot weergegeven en in Figuur 3 staat een foto van de pilot op AWZI Schiphol. In de stripper werd gedurende behandeling van centraat lucht geblazen om de CO 2 uit de stroom te verwijderen. Als CO2 gestript wordt stijgt de pH. Om de pH verder omhoog te brengen (gewenste pH van 8) werd NaOH (32%) gedoseerd in de aanvoerleiding. Voor de verwerking van fecaliënwater werd de stripper om verschillende redenen niet gebruikt. Omdat fecaliënwater al een pH waarde had van 9, was er geen pH correctie nodig. Bovendien zou vanaf pH 8 ook ammonia worden gestript. Dit zou stankoverlast kunnen opleveren. In de stripper werd de pH continu gemeten met een sensor van het type (7AA21 Orbisint CPS11D Memosens, pH combi electrode, Endress+Hauser AG) en gelogd (PLC). Vanuit de stripper stroomde de processtroom over naar de reactor. Deze werd gemengd met een roerpropeller op de bodem van de reactor (20-50 Hz). In de reactor bevonden zich 3 doseerlansen. Hiermee werd MgCl2 gedoseerd net boven de bodem van de reactor (op dezelfde hoogte als de propeller). De benodigde hoeveelheid MgCl2 werd berekend aan de hand van het debiet, de ingestelde ortho-fosfaatwaarde en de gewenste Mg/P mol verhouding. In de reactor werd de pH continu gemeten met eenzelfde type sensor als in de stripper.

12

KWR 2015.056 | Augustus 2015


FIGUUR 2 PROCESS FLOW DIAGRAM VAN DE PILOT VOOR FOSFAATTERUGWINNING BIJ BEHANDELING VAN CENTRAAT.

FIGUUR 3 FOTO VAN DE PILOT VOOR FOSFAATTERUGWINNING OP AWZI SCHIPHOL; LINKS ACHTER STRIPPER, RECHTS REACTOR MET BEZINKER EN VOOR BESTURINGSCONTAINER.

13

KWR 2015.056 | Augustus 2015


De bezinker was van onder en boven verbonden met de reactor. Hierdoor stroomde de processtroom van de reactor in de bezinker. In de bezinker kon het struviet uit de processtroom bezinken en worden afgescheiden in de trechtervorm. Vanuit de bezinker liep de processtroom met verlaagde fosfaatconcentratie over naar het riool van AWZI Schiphol. Het rioolwater werd gemengd met AWZI influent en afgevoerd naar het begin van het AWZI Schiphol zuiveringsproces. 2.3 Algemene uitvoering De pilot voor fosfaatterugwinning is ongeveer een half jaar in bedrijf geweest, waarbij uiteindelijk struviet uit twee verschillende stromen (centraat en fecaliënwater uit vliegtuigen) is gewonnen. De installatie is alleen gedurende werkdagen en -tijden gebruikt (gemiddeld 6 uur per dag met een gemiddeld debiet van 5 m³/uur) en is dus iedere dag opnieuw gestart. Voor een vlotte start is éénmalig 60 kg droog struviet geënt uit een vergelijkbare full-scale installatie. Monsters voor analyses zijn ongeveer 2 uur na de reactor opstart (vloeistof verblijftijd in de reactor ±2 uur) genomen. Verzamelde monsters werden zo nodig verdund met demiwater, om te passen binnen het meetbereik van de kuvettentest. Voor de metingen in de waterfase werd gebruik gemaakt van Hach Lange kuvettentesten. Om de nauwkeurigheid van de metingen te verbeteren, werden dezelfde monster in duplo of, bij relatief grote verschillen in het duplo resultaat, in triplo geanalyseerd. Ook zijn er ter validatie van analyseresultaten enkele monsters naar Aqualab Zuid gestuurd. Om te voorkomen dat gevormde struvietkorrels konden oplossen door de chemicaliën van de kuvettentest werden de monsters gefiltreerd (Centraat - Filtermate 0,45 µm PTFE voor 50 ml, Boom B.V.; fecaliënwater – wegwerpfilters 0,45 µm, met 20 cm 2 filtrerend oppervlak, Eijkelkamp Agrisearch Equipment). Alleen op deze manier kan de opgeloste concentratie van de parameters (P en N) nauwkeurig worden gemeten. Om te bepalen of struvietkorrels de juiste vorm en omvang hadden werden ze regelmatig bekeken met een microscoop met 100x vergroting (Paralux L1200, France). 2.3.1 Centraat fase In de eerste fase werd struviet geproduceerd uit de vloeibare processtroom (centraat) uit de centrifuge voor ontwatering van het uitgegist slib. Dit is een geconcentreerde stroom die hogere concentraties van fosfaat (in de vorm van ortho-fosfaat), stikstof (in de vorm van ammonium), magnesium, ijzer, carbonaat en andere elementen bevat dan het AWZI influent. Deze stroom is beschikbaar op AWZI Schiphol met een debiet van 3,5 m³/uur, 24 uur per dag, 3-4 dagen per week. Omdat de pilot moest worden bedreven met een hoger debiet dan 3,5 m³/uur, werd een voorraad opgebouwd van 180 m³ in een dichte buffertank. De gemiddelde pH van de centraatstroom was 7,5 en moest worden verhoogd naar 7,8 (setpoint) in de struvietreactor om de juiste pH voor struvietkristallisatie, te bereiken. Magnesiumchloride (MgCl2) werd gedoseerd om een molaire verhouding van 1,1-1,2 voor Mg/P te verkrijgen. 2.3.2 Fecaliën fase Fecaliënwater is de geconcentreerde stroom (zwart water) uit vliegtuigen. Het werd in de buffertank (5 m³) op luchthaven Schiphol verzameld en gehomogeniseerd (gemaal). Daarna werd dit direct met een zuigwagen naar AWZI Schiphol gebracht. Er zijn in totaal 105 vrachtwagenritten naar AWZI Schiphol uitgevoerd. Dit heeft 1.200 m³ fecaliënwater opgeleverd. Om het fecaliënwater te verzamelen op de AWZI was een verzameltank van 15 m³ voorgeschakeld. Van de verzameltank werd het fecaliënwater met een verdringerpomp naar een bandfilter (± 400 CFM) gepompt, waar zeefgoed (onder andere cellulose) van de vloeistof werd afgescheiden (dikke fractie). Het afvoerdebiet van de bandfilter was 7 m³/uur. De afgescheiden vloeistof (dunne fractie) werd naar de dichte buffertank gepompt om

14

KWR 2015.056 | Augustus 2015


voorraad op te bouwen voor verwerking in de pilot. Op de bandfilter afgescheiden zeefgoed werd tot 9% droge stof ingedikt en direct afgevoerd naar de gisting met 5 m³/uur (pomp schakelde aan wanneer er genoeg voorraad was). Het fecaliënwater werd met de bandfilter verwerkt met 90% vloeistofscheidingsrendement en in de pilot werd 1.086 m³ aangevoerd en verwerkt. Na afloop van de pilottesten heeft het externe bedrijf Desah in een alternatieve batchtest ongeveer 1 m3 fecaliënwater verwerkt, waarbij ook specifiek onderzoek is gedaan naar de korrelgrootte, naast de concentratie ortho-fosfaat in de afvoer en het verwijderingsrendement. De gemiddelde pH van de fecaliënstroom was 9. MgCl 2 werd gedoseerd om een molaire verhouding van 1; 1,1; 1,3 of 2,3 voor Mg/P te verkrijgen. Om aanvullende neerslagvorming te verminderen is gedurende de laatste maand een zoutzuur (10%) doseerinstallatie voorgeschakeld zodat fecaliënwater in de pilot werd verwerkt met lagere pH. Het debiet van de zuurdosering werd gestuurd middels een in-line aangesloten pH meter op een ingestelde pH (7,9-7,7). Er werd 25-35 l/uur zuur gedoseerd. In de periode waarin zuurdosering is toegepast, werd 330 m³ fecaliënwater verwerkt waarbij ongeveer 2.200 liter 10% zoutzuur is gedoseerd. 2.4

Data acquisitie & analyses

2.4.1 Data acquisitie De pilot was uitgerust met een aantal sensoren, waarvan de data automatisch is gelogd. Het gehele proces werd aangestuurd met een PLC. Deze zorgde ook voor de registratie van de meetgegevens. De in te stellen parameters waren: • •

pH (in de reactor en in de stripper); toevoerdebiet (m³/uur);

•

MgCl2 dosering (L/uur).

Deze gegevens konden op afstand worden uitgelezen. 2.4.2 Algemene analyses In bijlage IV staat het analyseplan en in Tabel 1 een samenvattend overzicht van de gemeten parameters op de verschillende stromen. De gevormde hoeveelheid struviet in de reactor werd 2-3 keer per week bepaald d.m.v. bezinking in een imhofglas (ml struviet per liter reactorvloeistof). De bezinking werd afgelezen na 30 min bezinkingstijd. De pH (in stripper en reactor) werd continu gemeten en geregistreerd met een data logger. Daarnaast werd de pH bepaald van verschillende monsters (influent/effluent/reactor) met een handheld pH meter (WTW pH330, Boom B.V.). De droge massa van struviet werd bepaald van monsters die gedroogd waren in een oven op 40°C (Memmert universal oven 100), en een enkele keer van monsters die in de buitenlucht gedroogd waren indien de oven niet beschikbaar was. Het gebruik van een hogere temperatuur (>40°C) leidt tot vervluchtiging van ammonia en daarmee zou de massa en samenstelling van struviet (MgNH4PO4*6 H2O) veranderen en afnemen. Tijdens de proef met fecaliënwater werden naast de genoemde parameters aanvullend CZVconcentraties voor en na het gebruikte bandfilter bepaald. In zeefgoed werd alleen het percentage droge stof bepaald.

15

KWR 2015.056 | Augustus 2015


16

TABEL 1 OVERZICHT VAN GEMETEN PARAMETERS PER STROOM MET MONSTERFREQUENTIE PER WEEK. Reactor

Reactor

Reactor

Struviet

Effluent AWZI

0,1

5

2-3

0,1

5

2-3

0,1

influent

effluent

Fosfaat totaal

2-3

2-3

Ortho-fosfaat

2-3

2-3

Stikstof totaal

2-3

2-3

Ammonium

2-3

Magnesium

2-3

Bicarbonaat

0,5

0,5

Calcium

0,5

0,5

IJzer

0,5

0.5

Zwevende stof

0,5

0,5

pH

2-3

Temperatuur

2-3

Struviet hvh.

2-3

2-3 2-3

5

2-3

2-3

Pathogenen

0,1

Micro-

0,1

verontreinigingen

Er vormde aanvullende neerslag in de pilot reactor en deze werd geanalyseerd op fractie organisch/anorganisch door droging in de oven op 103 °C graden (organisch) en 450°C (anorganisch). De anorganische, resterende stof werd geanalyseerd met SEM-EDX voor het bepalen van de elementsamenstelling. 2.4.3 Analyse van microverontreinigingen en pathogenen Het gevormde struviet is geanalyseerd op samenstelling en verontreiniging met pathogenen en microverontreinigingen. Ook een aantal monsters van de centraat- en fecaliëntoevoer, de pilot reactor inhoud en het AWZI-effluent zijn geanalyseerd op aanwezigheid van pathogenen (Tabel 2). Bij de eerste meetserie werd struviet geproduceerd uit centraat. Bij de tweede en derde meetserie werd struviet geproduceerd uit toiletwater van vliegtuigen. De monsters van het centraat- en de fecaliëntoevoer geven een beeld van de mate van verontreiniging van de grondstof van struviet. De monsters uit de struvietreactor zijn een momentopname van het productieproces. De struvietmonsters geven de mate van verontreiniging van het struviet weer. AWZI-effluent biedt een indruk van de kwaliteit van behandeld afvalwater, dat in principe op oppervlaktewater mag worden geloosd en dient als referentie. Hoofdcomponenten struviet analyse Struviet is geanalyseerd op de chemische componentensamenstelling en kristallijne structuur (XRD-analyse) door uitbesteding via Omegam Laboratoria in Amsterdam. Neutraliserende waarde en organische koolstof is bepaald bij VITO in België. Pathogenenanalyse Het analyseren van water op de aanwezigheid van ziekteverwekkende micro-organismen (pathogenen) is duur en geeft niet altijd betrouwbare resultaten omdat ook concentraties onder de meetgrens relevant kunnen zijn voor de gezondheid. Daarom worden zogenaamde indicatororganismen gemeten die in veel hogere concentraties voorkomen in fecaliën. Omdat de diverse soorten pathogenen, zoals virussen, bacteriën en protozoa, verschillend reageren op behandeling zijn ook diverse soorten indicatororganismen onderzocht. Coliformen,

KWR 2015.056 | Augustus 2015


17

enterococcen en E. coli zijn representatief voor bacteriën, Clostridium perfringens en sporen van sulfiet reducerende Clostridia (SSRC) zijn representatief voor persistente protozoa zoals Cryptosporidium en Giardia, en bacteriofagen en somatische fagen (bacterie-virussen) zijn representatief voor virussen. Vloeistoffen zijn op gebruikelijke wijze geanalyseerd. Bij de analyse van struviet is een aantal gram van het product ‘gewassen’ met water en vervolgens is dit water onderzocht op microorganismen. Voorbehandelen van struvietmonsters ging als volgt: • •

Weeg 16 gram struviet af in 100 ml water. Schud de fles met het monster 2 minuten krachtig.

•

Laat de fles met het monster 10 minuten staan zodat de zware delen kunnen bezinken. Schenk de bovenstaande vloeistof af en gebruik dit voor de bepalingen.

•

Microverontreinigingenanalyse Analyse van struviet op microverontreinigingen is uitbesteed aan Omegam Laboratoria in Amsterdam. De analyseresultaten zijn vergeleken met de gehalten en verontreinigingen genoemd in tabel 1 en 4 uit bijlage II van het uitvoeringsbesluit meststoffenwet (Bijlage III). TABEL 2 OVERZICHT VAN MONSTERS VOOR ANALYSE OP PATHOGENEN, MICROVERONTREINIGINGEN EN STRUVIETSAMENSTELLING. Monster

Monstername

Analyse(s)

datum 1.

Struviet

23-07-2014

Pathogenen en microverontreinigingen

2.

Centraat

30-07-2014

Pathogenen

3.

Pilot reactor

30-07-2014

Pathogenen

4.

Struviet

30-07-2014

Samenstelling, pathogenen en microverontreinigingen

5.

Fecalien toevoer

30-09-2014

Pathogenen

6.

Pilot reactor

30-09-2014

Pathogenen

7.

Struviet

30-09-2014

Pathogenen en microverontreinigingen

8.

Effluent AWZI

30-09-2014

Pathogenen

9.

Fecalien toevoer

28-10-2014

Pathogenen

10. Pilot reactor

28-10-2014

Pathogenen

11. Struviet

28-10-2014

Samenstelling, pathogenen en microverontreinigingen

12. Effluent AWZI

28-10-2014

Pathogenen


KWR 2015.056 | Augustus 2015

18

3 Resultaten en discussie

3.1

Pilot resultaten

3.1.1 Struvietproductie uit centraat Vanaf 10 april 2014 (entdatum) werd de struvietpilot met de centraatstroom gevoed. In het begin was de concentratie ortho-fosfaat in het centraat redelijk hoog (130 mg/l) en de pilot leverde een gemiddelde verwijderingsrendement voor ortho-fosfaat van 65 % (Figuur 4 en Bijlage V). De gemiddelde struvietproductie was in deze periode circa 16 kg/dag gedurende 20 dagen, zodat in totaal 320 kg struviet werd geproduceerd (droge massa). Vervolgens waren aanpassingen en optimalisaties van de pilot nodig. Tijdens het onderhoud aan de pilot nam de concentratie ortho-fosfaat in het centraat af. Toen de pilot weer werd opgestart na het onderhoud was de concentratie ortho-fosfaat 50 mg/l en daalde verder tot 30 mg/l. Dit resulteerde in een verlaagd verwijderingsrendement voor ortho-fosfaat (35%) en verlaagde struvietproductie (< 5 kg/dag). Over de gehele periode varieerde het verwijderingsrendement voor ortho-fosfaat tussen 9 en 80%. De afname in concentratie ortho-fosfaat in het centraat werd veroorzaakt door een verhoogde ijzerdosering in de hoofdzuivering - AWZI Schiphol. Tijdens de centraatfase is in totaal 1.799 m³ centraat verwerkt en is uiteindelijk 364 kg droge struviet geproduceerd, bovenop de ent van 60 kg struviet.

PO4

160 centraat

Influent

Effluent

fecalien

140

PO4- P mg/L

120 100 80 60 40 20

15-mrt 22-mrt 29-mrt 5-apr 12-apr 19-apr 26-apr 3-mei 10-mei 17-mei 24-mei 31-mei 7-jun 14-jun 21-jun 28-jun 5-jul 12-jul 19-jul 26-jul 2-aug 9-aug 16-aug 23-aug 30-aug 6-sep 13-sep 20-sep 27-sep 4-okt 11-okt 18-okt 25-okt 1-nov 8-nov 15-nov

0

FIGUUR 4 GEMETEN FOSFAATCONCENTRATIE VAN PILOT INFLUENT EN EFFLUENT.

De centraatfase werd beëindigd op 31 juli 2014 zonder dat de criteria voor korrelgrootte waren bereikt. De korrelgroottedistributie van de centraatfase was 0,1% > 1 mm; 6,2% > 0,5 mm; 83% > 0,25 mm; 10% < 0,25 mm (gezeefd monster= 220 g). De bulk van het geproduceerde struviet had dus een korrelgrootte tussen de 0,25 en 0,5 mm. De initiële verwachting was dat de korrels groter zouden groeien.

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Na de centraatfase werd de pilot schoongemaakt (4-8-2014). Het meeste struviet was hierbij uit de reactor verwijderd. Hiervan werd 200 kg struviet geoogst en bewaard om te drogen, zodat het later uitgestrooid kan worden. De resterende circa 220 kg is terug in de reactor gebracht als entmateriaal voor de fase met fecaliënwater. 3.1.2 Struvietproductie uit fecaliën In het fecaliënwater was de gemiddelde concentratie voor ortho-fosfaat 90-100 mg/l (Figuur 4). De pilot leverde een gemiddeld verwijderingsrendement voor ortho-fosfaat van 55%. Om een hoger verwijderingsrendement voor ortho-fosfaat te bereiken, werd meer MgCl 2 gedoseerd dan stoichiometrisch nodig was om ortho-fosfaat te verwijderen (1,1-1,3). Over de gehele periode varieerde het verwijderingsrendement voor ortho-fosfaat tussen 21 en 87%. Om de hoeveelheid struviet in de reactor te bepalen werd de bezinking gemeten. Deze kon echter niet nauwkeurig afgelezen worden door de aanwezigheid van een tweede neerslag in het bezinkingsglas (Figuur 5). Deze anorganische neerslag (vermoedelijk MgOH 2) werd waarschijnlijk veroorzaakt door de hoge pH (pH 9). Dit leidde er tevens toe dat meer MgCl 2 werd verbruikt dan theoretisch nodig is voor struvietkristallisatie.

FIGUUR 5 AANVULLENDE NEERSLAG BIJ BEPALING HOEVEELHEID STRUVIET IN BEZINKINGSGLAS.

De samenstelling van de neerslag dat zich bovenop het struviet vormde, was 40% organisch (waarschijnlijk slib) en 60% anorganisch. De elementensamenstelling in het anorganisch deel van de neerslag is door middel van SEM-EDX in duplo bepaald (Bijlage V). Naast de elementen O en Mg (vermoedelijk MgOH2) is er ook P waargenomen.

19

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Een ander aandachtspunt was de korrelgrootte van het geproduceerde struviet. Deze nam niet zichtbaar toe. Mogelijke redenen hiervoor zijn: • • •

Te hoge mengenergie; Hoge pH van het fecaliënwater (pH 9); Onvoldoende kritische massa in de reactor.

De volgende acties zijn ondernomen om de struvietkorrelgroei in de pilot op AWZI Schiphol te verbeteren: •

•

•

De mengenergie is geoptimaliseerd met behulp van bezinkingstests, om te bevestigen dat alle struviet gesuspendeerd is maar de menging niet te hoog is zodat wrijving wordt voorkomen (24-09-2014). De hoge pH van het fecaliënwater is verlaagd door middel van zuurdosering. Hiermee is geprobeerd de vorming van de tweede neerslag te verminderen, maar ook om te voorkomen dat bij hogere pH sneller het verzadigingspunt wordt bereikt waardoor microkorrels struviet gevormd worden wat niet in het voordeel is voor groei van bestaande korrels (zuur gedoseerd 8-10-2014 t/m 29-10-2014). Om de kritische massa in de reactor te verhogen is er aanvullend 165 kg eerder geoogst struviet in de pilotreactor gebracht om meer korrels te hebben voor groei (15-10-2014).

De mengenergie is geoptimaliseerd om te voorkomen dat enerzijds het struviet in de reactor bezinkt waarbij niet alle struvietkorrels worden gefluïdiseerd, en anderzijds dat de gevormde struvietkorrels kapot worden gemaakt door de wrijving. De test is eenmalig uitgevoerd. De roerenergie is geleidelijk aangepast van 20 Hz naar 45 Hz, en op verschillende reactor hoogtes zijn monsters genomen waarmee bezinkingstests zijn uitgevoerd. Van 1 liter monsters is na 30 min de bezinkingswaarde in ml/l genoteerd. Er is aangenomen dat de minimale mengingsenergie om alle struvietkorrels gefluïdiseerd te houden, bereikt is zodra op verschillende hoogtes de bezinking gelijk was, en met verhoging van de mengerfrequentie de bezinking niet veranderde. Uit deze test is gebleken dat een minimale mengenergie van 30 Hz nodig is. Als de menger op een hogere frequentie zou werken, kan wrijving van korrels plaatsvinden, waardoor de korrelgrootte negatief wordt beïnvloed. Daarom is na deze test de menger ingesteld op 30 Hz. Om de ongewenste neerslagvorming te verminderen werd zuur-dosering (10% HCl) ingesteld. Van 8 tot 29 oktober 2014 werd de pilot installatie bedreven met een verlaagde pH (range 8,1 – 8,6). In deze periode is 330 m3 fecaliënwater behandeld, waarbij 6,66 L 10% zoutzuur is gedoseerd per m3 fecaliënwater. De verlaagde pH verminderde de aanwezigheid van aanvullende neerslaag, al was het onderscheid tussen het struviet en de neerslag minder duidelijk. Bovendien, daalde de ortho-fosfaat-verwijdering en ondanks een verhoogde MgCl 2 dosering, was de concentratie ortho-fosfaat in het effluent gemiddeld 58 mg/l (min 35; max 75 mg/l). Op de laatste draaidag was de MgCl2 dosering verdubbeld, echter de concentratie ortho-fosfaat in het effluent was 68,8 mg/l (in plaats van de beoogde 20 mg/l). Tijdens de fecaliënfase is 1.086 m³ fecaliënwater verwerkt en is uiteindelijk 283 kg droge struviet geproduceerd, bovenop de ent van 220 kg struviet bij de start van de fecaliënfase en een tweede ent van 150 kg struviet op 15 oktober in een poging om grotere struvietkorrels te verkrijgen. De fecaliënfase werd beëindigd op 31 oktober 2014 zonder dat de resterende concentratie ortho-fosfaat in het effluent en de korrelgroottecriteria waren bereikt. De korrelgroottedistributie aan het eind van de fecaliënfase was 0,2% > 1 mm; 5,2% > 0,5 mm; 78,7% > 0,25 mm; 16% < 0,25 mm (gezeefd monster= 320 g).

20

KWR 2015.056 | Augustus 2015


21

De ongeveer 1 m3 fecaliënwater die Desah heeft verwerkt na afloop van de pilottesten lieten zien dat er grotere struvietkorrels geproduceerd kunnen worden. 3.1.3 Overall resultaten pilotinstallatie De pilot is ongeveer een half jaar in bedrijf geweest, eerst met centraat als voeding en vervolgens met fecaliënwater uit vliegtuigen. Digestaat is uiteindelijk niet als voeding gebruikt, omdat dit door de lage concentratie ortho-fosfaat in de digestaatstroom niet zinnig was. In Tabel 3 staat een samenvatting van de resultaten. TABEL 3 SAMENVATTING VAN PILOT RESULTATEN. Criteria

Centraat

Fecaliënwater

pH

7,4 - 7,6

8,8 – 9,2

Digestaat 7,5

P concentratie max (influent pilot)

142 mgP/l

109 mgP/l

n.v.t.

P concentratie min (influent pilot)

31 mgP/l

85 mgP/l

n.v.t.

P concentratie max (effluent pilot)

74mgP/l

76 mgP/l

n.v.t.

P concentratie min (effluent pilot)

17 mgP/l

14 mgP/l

n.v.t.

P verwijderingsrendement max

80%

87%

n.v.t.

P verwijderingsrendement min

9%

21%

n.v.t.

P verwijderingsrendement gem.

45%

55%

n.v.t.

Bezinking max

115 ml/l

180 ml/l

n.v.t.

Korrelgrootte

< 1 mm

< 1 mm

n.v.t.

Massa droog gewogen struvietproductie

364 kg

283 kg

n.v.t.

Een belangrijke parameter in dit onderzoek is de fosfaatconcentratie. Figuur 4 is een weergave van de gemeten ingaande en uitgaande fosfaatconcentraties van de pilot. De fosfaatverwijdering was gemiddeld over de gehele projectperiode circa 50%, maar in de periode dat de concentratie ortho-fosfaat in het centraat laag was liep het fosfaatverwijderingsrendement terug (Bijlage VI). Met hoge fosfaatconcentraties van rond de 100 mg/l zijn fosfaatverwijderingsrendementen van boven de 80% gehaald. De effluent fosfaatconcentratie is gedurende de hele testperiode nauwelijks onder de streefwaarde van 20 mg/l uitgekomen. In Bijlage VI is een grafiek opgenomen met de gemeten ingaande en uitgaande ammoniumconcentraties van de pilot. Daaruit blijkt dat de ammoniumverwijderingsrendementen over het algemeen tussen 0 en 10% liggen. Dit komt door de relatief hoge ammoniumconcentraties in het ingaande water; vooral in fecaliënwater, daarin zat circa 1.400 mg/l ammonium. De pH van de ingaande en uitgaande stroom van de pilot zijn gemeten. In de grafiek is duidelijk te zien dat de pH van het fecaliënwater hoger is dan van het centraat (Bijlage VI). Daarom werd er vanaf 8 oktober 10% zoutzuur gedoseerd om de pH gecontroleerd te verlagen. In Bijlage VI is een grafiek opgenomen met de gemeten ingaande en uitgaande magnesiumconcentraties. Er is een overmaat aan magnesium gedoseerd en dat blijkt ook duidelijk uit deze grafiek, want de magnesiumconcentratie in de reactor en ook in het effluent is hoger dan de gemeten concentratie in het ingaande water. Vanaf 18 juni is er met 10% magnesiumoplossing gedoseerd in plaats van de eerder gebruikte 32% magnesiumoplossing. Dit is gedaan omdat de 32% magnesiumoplossing kristallisatieproblemen gaf in leidingen. De magnesiumdosering is weergegeven in Figuur 6.


KWR 2015.056 | Augustus 2015

22

MgCl2 Dosering

centraat

fecalien

40,00

32% MgCl2 gedoseerd

10 % MgCl2 gedoseerd

Berekend debiet MgCl2 (L/uur)

30,00

20,00

10,00

24-okt-14

4-okt-14

14-sep-14

25-aug-14

Datum

5-aug-14

16-jul-14

26-jun-14

6-jun-14

17-mei-14

27-apr-14

0,00

FIGUUR 6 MAGNESIUM-DOSERING.

Vanaf half mei tot half juni was de pilot uit bedrijf voor aanpassingen om de nodige optimalisaties door te voeren aan o.a. het roerwerk. 3.2

Analyseresultaten

3.2.1 Hoofcomponenten struvietanalyse De samenstelling van het gewonnen struviet uit centraat en fecaliënwater is door analyse vastgesteld (Tabel 4 en Bijlage VIII). Uit de XRD-analyse blijkt dat het gevormde kristallijne product bijna volledig (96,8%) bestaat uit struviet bij winning uit centraat. Newberyiet (HMg(PO4).3H2O) is een mineraal uit de struvietgroep4. Volgens de uitgevoerde XRD-analyse blijkt struviet (100%) de enige kristallijne structuur die is gevonden in het gewonnen product uit fecaliënwater.

Lindsay, W,L,., P.L.G. Vlek en S.H. Chen, 1989. Chapter 22. Phosphate minerals. In: J.B. Dixon and S.B. Weed (Eds.), Minerals in Soil Environments. Second Edition. Soil Science Society of America Book Series; no 1. ISBN 0-89118-787-1, pp. 1089-1130 4

KWR 2015.056 | Augustus 2015


23

TABEL 4 ANALYSERESULTATEN STRUVIET OP HOOFDCOMPONENTEN (ANORGANISCHE PARAMETERS EN XRD ANALYSE VIA OMEGAM EN ANALYSE VAN NEUTRALISERENDE WAARDE EN ORGANISCHE KOOLSTOF VIA VITO)5. Parameters

Struviet uit centraat van

Struviet uit fecaliënwater na

vergist slib (mg/kg)

bandzeef (mg/kg)

Anorganisch -

Kalium (K)

770

440

-

Calcium (Ca)

810

2100

-

Fosfor (P2O5)

230.000

190.000

-

Magnesium (Mg)

61.000

67.000

-

Zwavel (S)

54

570

13 % CaO

12 % CaO

0,15 m/m % C ds

0,49 m/m % C ds

96,8%

100%

Neutraliserende waarde Organische koolstof XRD-analyse -

Struviet

-

Newberyiet

2,6%

-

Kwarts (silicaten)

0,7%

3.2.2 Resultaten pathogenen analyse In Bijlage VII staat een overzicht en interpretatie van de analyse op pathogenen in struviet en enkele andere monsters. De gemeten concentraties micro-organismen in struviet zijn in algemene zin relatief laag (Tabel 5). Het droge struviet bevat nauwelijks E. coli en coliformen, maar het aantal enterococcen loopt uiteen van <3 tot 300 Kolonie Vormende Eenheden (KVE)/g. Het is bekend dat enterococcen persistenter zijn in het milieu en in zuiveringsprocessen dan E. coli. Ook het aantal bacteriofagen loopt sterk uiteen van <3,1 tot >19.000 Plaque Vormende Eenheden (PVE)/g, maar de analyseresultaten van twee struvietmonsters op somatische fagen (maximaal 35 PVE/g) komen overeen met die van de bacteriofagen. De concentraties C. perfringens en SSRC komen, zoals verwacht, sterk overeen en variëren van <3 tot 51.000 KVE/g. Het monster op 28/10/2014 bevat de laagste concentraties voor alle microorganismen. De overige monsters geven geen consistent beeld. Dit is overigens niet ongebruikelijk voor microbiologisch onderzoek, omdat aantallen organismen zeer sterk kunnen variëren in de tijd en zelden homogeen zijn verdeeld in water of vaste stof. In vergelijking met het effluent van de AWZI bevat het struviet weinig bacteriën en een vergelijkbaar niveau aan fagen. Het struviet bevat meer persistente organismen (C. perfringens en SSRC) dan AWZI effluent. Het struviet betreft echter vaste stof, en het is niet mogelijk om aan te geven in hoeveel water deze organismen terecht zouden komen wanneer het struviet oplost in de praktijk. Bij de fecaliëntoevoer valt op dat er weinig bacteriën aanwezig zijn, met uitzondering van enterococcen die in één monster in een concentratie van 2.500 KVE/ml zijn aangetroffen. Ter vergelijking, in afvalwater worden gemiddelde concentraties van 160.000 resp. 16.000 Een zuivere struviet bevat 57,0 g N per kg, 289 g P 2O5 per kg en 164,2 g MgO per kg. Op het lokale afvalwaterlaboratorium gemeten waarden (na drogen van struviet bij maximaal 40°C) benaderen een nagenoeg zuiver struviet. De bij KWR bepaalde droogrest bij 40°C gaf 68,9% voor struviet uit centraat van vergist slib en 66,9% voor struviet uit fecaliënwater na bandzeef. VITO heeft monsters in ieder geval laten drogen bij 40°C voor analyse van neutraliserende waarde en organische koolstof. 5


KWR 2015.056 | Augustus 2015

24

KVE/ml E. coli en enterococcen gevonden. De voorbehandeling van de fecaliën heeft blijkbaar al invloed op de aanwezigheid van bacteriën. Het is onduidelijk of, en in welke mate, er desinfecterende chemicaliën worden toegevoegd aan het afvalwater in vliegtuigtoiletten. Somatische fagen komen in hoge concentraties (100.000 PVE/ml) voor in de fecaliën en zijn ook in de reactor aanwezig. Het drogen van struviet lijkt een afdodend effect te hebben, want het gedroogde struviet bevat nauwelijks somatische fagen. Bacteriofagen werden op analysedag 31/7/2014 in hoge aantallen van >3000 PVE/ml aangetroffen in zowel het aangevoerde centraat als in de reactor en het struviet. In de fecaliën uit vliegtuigtoiletten zaten circa 100 PVE/ml. Mogelijk speelt hier ook de aanwezigheid van chemicaliën een rol, het kan echter ook ‘toevallig’ lager zijn. TABEL 5 GEMETEN CONCENTRATIES MICRO-ORGANISMEN IN KOLONIE VORMENDE EENHEDEN (KVE)/GRAM IN STRUVIET (1IN PLAQUE VORMENDE EENHEDEN/GRAM; 2MONSTERDATUM 23-7-2014; 3MONSTERDATUM 30-7-2014; 4MONSTERDATUM 30-9-2014; 5MONSTERDATUM 28-10-2014; N.G. = NIET GEANALYSEERD). Monster

Coliformen

E. coli

Clostridium

SSRC

perfingens Centraat

Entero-

Bacterio-

Somatische

coccen

fagen1

fagen1

n.g.

<0,5

<0,5

150

0,5

>3,0E+03

n.g.

Struviet centraat 2

n.g.

<3

<3

6

<3

>1,9E+04

n.g.

Reactor inhoud3

n.g.

0,5

19

1,9E+04

19

>3,0E+03

n.g.

Struviet centraat 3

n.g.

3

140

1,9E+03

34

>1,9E+04

n.g.

2

Fecaliën toevoer

<1

<1

5,5E+03

5,0E+03

113

80

1,2E+05

Reactor inhoud4

<1

<1

1,4E+04

5,0E+03

92

68

1,2E+05

Struviet fecalien4

<6

<6

5,1E+04

2,7E+04

300

31

34

180

18

79

12

54

0,5

17

<5

<5

5,1E+03

8,9E+03

2,5E+03

±100

1,1E+05

4

Effluent AWZI4 Fecaliën toevoer5 Reactor inhoud5 Struviet fecalien5 Effluent AWZI5

<5

<5

7,5E+03

6,5E+03

3,7E+03

3,5

8,0E+04

<0,6

<0,6

5,7E+02

9,5E+02

<6,3

<3,1

<3,1

150

19

2

5,9

14

<0,5

12

Uit de metingen ontstaat het beeld dat bacteriën en virussen goed worden verwijderd of geïnactiveerd in de voorbehandeling en bij de struvietproductie zelf. Virussen lijken vooral gevoelig voor droging, waardoor circa 3,5 logeenheden (factor 10 -3,5 ) reductie plaatsvindt. Persistente organismen zoals SSRC worden niet verwijderd of geïnactiveerd, een mg water bevat ongeveer evenveel SSRC als een mg struviet. Er lijkt daarom geen sprake te zijn van concentratie of binding door het struviet. De beoogde toepassing van struviet is bemesting. Hiervoor gelden Europese regels, zoals de verordening dierlijke bijproducten. Bij mest is er vooral aandacht voor overdracht van dierziektes. Een aantal micro-organismen, zogenaamde zoönosen zoals Campylobacter, Cryptosporidium, vogelgriepvirus en de Q-koorts bacterie, kunnen zowel bij dieren als bij mensen ziekten veroorzaken,. Voor toepassing van struviet op Schiphol zal er nauwelijks direct contact zijn tussen de aangebrachte meststof en mensen of huisdieren en vee. Personen die bemesten komen mogelijk wel in contact met mest, afhankelijk van de wijze waarop struviet wordt verspreid. Bij mogelijke toekomstige toepassing op landbouwgrond, openbare gebieden of sportvelden zou hier wel sprake van zijn. De verordening dierlijke bijproducten vormt daarom wel een toetsingskader voor (risico’s bij) toepassing van struviet. Voor export van mestproducten moet de mest thermisch worden behandeld om te voldoen aan microbiologische kwaliteitseisen. Thermische behandeling staat omschreven als minimaal 60 minuten verhitting tot 70 °C, maar er worden ook alternatieven bij lagere

KWR 2015.056 | Augustus 2015


temperatuur (55-60°C) en langere tijden genoemd. Het droge struviet in dit onderzoek is niet thermisch behandeld, en voldoet daarmee niet aan deze proceseisen. Bovendien mag het product niet meer dan 1000 KVE/g E. coli of enterococcen bevatten, en 25 g product mag geen Salmonella bevatten. Alle vier struvietmonsters voldoen aan de eisen, waarbij moet worden opgemerkt dat Salmonella niet is gemeten. Bij één monster is de concentratie enterococcen wel hoog (300 KVE/g) en het is niet uitgesloten dat bij een routinematige monstername (eens per kwartaal vijf monsters) de norm wel wordt overschreden. Anderzijds kan worden gesteld dat thermische behandeling volgens de voorschriften niet tot een steriel product hoeft te leiden. Het effect van thermische behandeling zal verschillend zijn voor de diverse ziekteverwekkers en indicatororganismen. Persistente organismen zoals SSRC kunnen weinig effect ondervinden, terwijl bijvoorbeeld Cryptosporidium wel gevoelig is voor hitte. In tegenstelling tot mest kan struviet naast zoönosen ook humane micro-organismen bevatten, met name virussen. Hoewel de microbiologische analyses van het struviet voldoen aan de eisen, kan daarom niet op voorhand worden gesteld dat het struviet even veilig is als behandelde mest. Vooralsnog wordt dan ook afgeraden om struviet te gebruiken in toepassingen waar veel menselijke blootstelling kan plaatsvinden zoals parken en sportvelden. Daarvoor is meer onderzoek nodig.De Nederlandse wetgeving (Staatsblad 2014543: Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet en Staatscourant 2014-36600: Uitvoeringsregeling Meststoffenwet) staat toepassing echter niet in de weg, indien de concentraties zware metalen en organische microverontreinigingen onder de gestelde norm blijven. 3.2.3 Resultaten struviet analyse microverontreinigingen Het gewonnen struviet uit centraat en fecaliënwater is geanalyseerd op concentraties zware metalen en organische microverontreinigingen (Tabel 6 en Bijlage VIII). De gemeten concentraties microverontreinigingen in struviet uit centraat en fecaliënwater liggen in dezelfde orde van grootte en zijn vergeleken met de maximaal op basis van wetgeving toegestane waarden voor deze microverontreinigingen(zie tabellen 1 en 4 van het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet in Bijlage III). Hieruit blijkt dat de gevonden concentraties microverontreinigingen in het gewonnen struviet veel lager zijn dan de maximaal toegestane concentraties. Aangezien de wetgeving begin 2015 is aangepast, lijkt er op dit vlak op de korte termijn geen belemmering voor het toepassen van het gewonnen struviet als meststof in de praktijk. Er zijn echter nog een aantal onduidelijkheden in de weten regelgeving rondom struviet (zie paragraaf 3.5).

25

KWR 2015.056 | Augustus 2015


26

TABEL 6 ANALYSERESULTATEN MICROVERONTREINIGINGEN STRUVIET VIA OMEGAM. Parameters

Cd (Cadmium)

Maximale

Gemeten

Concentratie

Gemeten

Concentratie

concentratie

concentratie

contaminant

concentratie

contaminant

contaminant

contaminant

in mg/kg

contaminant

in mg/kg

in mg/kg

in mg/kg

fosfaat in

in mg/kg

fosfaat in

fosfaat

struviet uit

struviet uit

struviet uit

struviet uit

(P2O5)6

centraat

centraat

fecaliën-

fecaliën-

water

water

31,3

0,6

2,6

0,5

2,6

Cr (Chroom)

1875

9

39

5

26

Cu (Koper)

1875

9

39

7

37

Hg (Kwik)

18,8

0,085

0,37

0,68

0,36

Ni (Nikkel)

750

5

22

4

21

Pb (Lood)

2500

17

74

14

74

Zn (Zink)

7500

17

74

14

74

375

3,7

16

2,8

15

0,019

0,00006

0,00026

0,00006

0,00032

α-HCH

310

0,01

0,04

0,001

0,005

β-HCH

12

0,01

0,04

0,001

0,005

1,2

0,01

0,04

0,001

0,005

As (Arseen) Σ PCDD/PCDF

γ-HCH (lindaan) HCB

31

0,01

0,04

0,0017

0,009

Aldrin

7

0,01

0,04

0,001

0,005

Dieldrin

7

0,01

0,04

0,0016

0,008

Σ aldrin/dieldrin

7

0,02

0,09

0,0026

0,014

Endrin

7

0,01

0,04

0,001

0,005

Isodrin

7

0,01

0,04

0,001

0,005

S endrin/isodrin

7

0,02

0,09

0,002

0,01

23

0,06

0,3

0,064

0,3

PCB-28

18,5

0,01

0,04

0,01

0,05

PCB-52

18,5

0,01

0,04

0,01

0,05

PCB-101

75

0,01

0,04

0,01

0,05

PCB-118

75

0,01

0,04

0,01

0,05

PCB-138

75

0,01

0,04

0,01

0,05

PCB-153

75

0,01

0,04

0,01

0,05

PCB-180

75

0,01

0,04

0,01

0,05

375

0,05

0,2

0,05

0,03

Naftaleen

600

0,08

0,3

0,08

0,4

Fenanthreen

750

0,08

0,3

0,08

0,4

Antraceen

600

0,08

0,3

0,08

0,4

Fluoranteen

185

0,08

0,3

0,08

0,4

Benzo(a)antraceen

230

0,08

0,3

0,08

0,4

Chryseen

230

0,08

0,3

0,08

0,4

Benzo(k)fluoranteen

270

0,08

0,3

0,08

0,4

Benzo(a)pyreen

290

0,08

0,3

0,08

0,4

Benzo(g,h,i)peryleen

210

0,08

0,3

0,08

0,4

Indeno(1,2,3-

235

0,08

0,3

0,08

0,4

11500

0,56

2,4

0,56

2,9

935000

160

696

66

347

S DDT + DDD + DDE

Σ 6-PCB

(excl. PCB-118)

c,d)pyreen Σ 10-PAK Minerale olie 6

Uit Tabel 4 van Bijlage II, behorende bij het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet.

KWR 2015.056 | Augustus 2015


3.3 Gevolgen struvietwinning op het afvalwaterzuiveringsproces Voor aanvang van de experimenten met de pilot werden een aantal effecten op de hoofdzuivering van AWZI Schiphol verwacht: • • •

Minder gebruik van de reguliere chemicaliën voor fosfaatverwijdering Beperkte verlaging van stikstofbelasting uit de sliblijn Beperkte verhoging biogasproductie door inbreng van zeefgoed uit fecaliënwater in de gisting

Gedurende de looptijd zijn echter de volgende effecten waargenomen: • •

Verhoogd fosfaatgehalte effluent Verstoring stikstofverwijdering

Hieronder volgt een korte beschouwing van deze effecten. 3.3.1 Effecten op stikstofverwijdering van de AWZI Schiphol Stikstofverwijdering op de AWZI Schiphol is een kritisch proces en gevoelig voor veranderingen. De stikstofverwijdering met struviet is theoretisch beperkt door de stoichiometrie. De stikstofconcentratie in de AWZI is een factor 10 hoger dan ortho-fosfaat en daarom is per definitie de verwijdering van stikstof door struvietvorming gering. Gedurende de proef werd er geen of nauwelijks stikstofverwijdering gemeten. Gedurende beide fasen (centraat en fecaliënwater) was de stikstofverwijdering op AWZI Schiphol verstoord. Naast mogelijke gevolgen van de pilot waren er ook andere zaken op de hoofdzuivering die niet optimaal verliepen. Zo was voor de start van de struvietpilot de wijze van C-bron dosering aangepast. Deze verandering bleek meer storingsgevoelig en lastiger in te regelen. Door deze verstoring nam de nitraatconcentratie tijdelijk toe. Tevens is gedurende de proef met fecaliënwater C-bron onttrokken aan het influent, omdat het met vrachtwagens werd aangevoerd en vervolgens apart is verwerkt (bandfilter). De op het bandfilter uitgefilterde fractie is direct naar de vergister getransporteerd en niet als influent de AWZI in gegaan. Het water is eerst in de pilot behandeld en de uitgaande stroom van de pilot is vervolgens met het influent gemengd en in de AWZI gezuiverd. Uiteindelijk is hierdoor het lozingspatroon van CZV op de AWZI gedurende de proef veranderd. Daarnaast was ook nog sprake van het discontinu bedrijven van de pilot. Eerst werd een buffer gevuld (geen lozing van centraat, of fecaliënwater) en vervolgens werd er alleen geloosd tijdens kantooruren, omdat de pilot alleen tijdens deze kantooruren werd bedreven. Deze verschuiving van het lozingspatroon van CZV heeft een direct gevolg gehad op de stikstofverwijdering op de AWZI. Onafhankelijk van de struvietpilot waren er storingen aan de beluchting in de AWZI. Om deze storing goed te verhelpen werd er een periode een tijdelijke blower gebruikt, nieuwe blowers ingeregeld en nieuwe software ingeregeld. Hierdoor was er tijdelijk een ander regelgedrag dat afwijkt van de situatie voor de proef. Door al deze effecten is het niet mogelijk aan te duiden welke verstoring hoofdverantwoordelijk is voor de verminderde stikstofverwijdering. Alle verstoringen hebben er toe geleid dat ingegrepen moest worden in het proces, hetgeen niet zorgde voor een stabiele procesvoering. Gedurende de hele onderzoeksperiode is met de pilot gemiddeld 65 kg N/fase verwijderd (geschat). Hiermee is de stikstofbelasting op de waterlijn met 0,2 % verminderd. In het influent van de zuivering werd er niet minder N gemeten. Dit heeft te maken met de hoge spreiding in aanvoer en metingen, terwijl er maar een fractie minder stikstof werd

27

KWR 2015.056 | Augustus 2015


28

aangevoerd. Gedurende de fase met fecaliënwater was de verwijdering van stikstof in de pilot minder en is stoichiometrisch 26,5 kg stikstof verwijderd (geschat) door omzetting naar struviet. Hiermee is de waterlijn met 0,75 kg N/d of 0,17 % minder belast. 3.3.2 Effecten op fosfaatverwijdering van de AWZI Schiphol Tijdens het opstarten van de pilot werd een verhoogde concentratie ortho-fosfaat gemeten in het effluent van de AWZI Schiphol. Na filtratie van de monsters (overeenkomstig analyse van de pilotmonsters) bleekt de verhoging niet meer aanwezig. Het vermoeden is dat door het enten van struviet voor de opstart kleine struvietkorrels ook in effluent terecht kwamen. Onduidelijk is waarom deze niet bezonken. In Figuur 7 is de gemiddelde normale fosfaatbalans over de AWZI weergegeven. Hieruit blijkt dat er potentie zit in het verwijderen en terugwinnen van fosfaat uit verschillende stromen, zoals het centraat en het fecaliënwater uit vliegtuigen. Het terugwinningspotentieel van fosfaat is 5,5 - 8,4 kg P per dag aan struviet indien 75% rendement zou worden gehaald.

Vliegtuigen Fecaliën Afvalwater 58 m³/d 100 mg P/L 6 kg P/d

AWZI influent 3900 m³/d 18 mg P/L 70 kg P/d

Centraat 40 m³/d 130-33 mg P/L 5,2 - 1,4 kg P/d

AWZI effluent 3900 m³/d 1,3 mg P/L 5 kg P/d

Uitgegist slib 71 kg P/d

FIGUUR 7 FOSFAATBALANS VAN AWZI SCHIPHOL.

Gedurende de totale proef werd met de pilot 640 kg struviet geproduceerd door 2.884 m³ centraat en fecaliënwater te verwerken. Hiermee is de fosfaatbelasting op de waterlijn met 2,57 % verminderd. In deze periode is echter ook de dosering van chemicaliën in de AWZI waterlijn toegenomen. Dit was nodig in verband met een afname van de biologische fosfaatverwijdering. Door de verstoorde stikstofverwijdering waren de omstandigheden voor fosfaat accumulerende organismen (PAO’s) niet meer optimaal. Dit had ook tot gevolg dat de fosfaatconcentratie in het centraat en digistaat gedurende de centraat fase steeds lager werd, waardoor de effectiviteit van de pilot afnam en aangroei van struviet stagneerde. Hierdoor was het nodig om de experimenten vooral te richten op de behandeling van fecaliënwater uit vliegtuigen. Er is 1200 m³ fecaliënwater met daarin 214 kg P (circa 6,11 kg P/d) aangevoerd en met een bandfilter gefiltreerd, voordat het water in de pilot werd verwerkt. Hierdoor is in het influent van de zuivering echter geen verlaagde fosfaatconcentratie gemeten, wat wellicht heeft te maken met de normale variaties in influentfosfaatconcentraties. Bovendien was de extra fosfaatverwijdering beperkt door de verliezen van ortho-fosfaat door het

KWR 2015.056 | Augustus 2015


29

behandelen van het fecaliënwater met het bandfilter en laag verwijderingsrendement in de pilot. Er is 59 kg (circa 1,7 kg P/d) van het aangevoerde fosfaat verwijderd en naar struviet omgezet. Hiermee is de waterlijn met 1,7 kg P/d oftewel ruim 2% minder belast. 3.3.3 Effecten op de biogasproductie Gedurende 3 maanden draaitijd (augustus/september/oktober) met fecaliënwater zijn er geen verstoringen van het gistingsproces geweest en was de biogasproductie met 10 % verhoogd. De verhoogde biogasproductie kan een direct gevolg zijn van de pilot, doordat de zeefgoedfractie (o.a. cellulose) afgescheiden met het bandfilter, direct naar de gisting werd afgevoerd (1,6 % extra naast de reguliere slibaanvoer; Figuur 8).Indirect kan dit echter ook veroorzaakt zijn door de noodzakelijk verhoogde C-bron dosering in de hoofdzuivering. Door het wegnemen van CZV uit het influent (fecaliënwater werd gescheiden aangevoerd) was dosering van extra C-bron noodzakelijk om aan de eisen voor stikstofverwijdering te blijven voldoen. De extra C-bron dosering kan extra slib en daarmee extra biogas opleveren. Voor de pilot proef was er gemiddeld 352 m3/d biogas, terwijl er gedurende de experimenten gemiddeld 390 m3/d aan biogas is geproduceerd. Toename biogasproductie tijdens de proef: •

10 % biogas totaal ten opzichte van de voorgaande periode, waarvan: o 6 % biogas door verhoogde C-bron dosering in de hoofdzuivering (extra slibproductie); o 4 % toename door zeefgoed (14 m3/d biogas).

Het aangevoerde zeefgoed 790 kg CZV/dag (Figuur 8) is maar voor 6% in biogas omgezet. Het lage omzettingsrendement van het zeefgoed (grotendeels toilet papier uit vliegtuigen m.a.w. cellulose) uit de pilot is te verklaren door de lage biologische afbraaksnelheid van cellulose. De gemiddelde afbraaktijd van cellulose is 40-50 dagen en de verblijftijd van slib in de gisting op AWZI Schiphol is maar ongeveer 22dagen (STOWA rapport 2010-19).

35 m³/d fecaliënwater 1120 kg/dag CZV 6 kg/dag PO4-P

31 m³/d fecaliënwater 250 kg/dag CZV 3,4 kg/dag PO4-P

31 m³/d fecaliënwater 120 kg/dag CZV 3 kg/dag PO4-P

pilot zeefband Naar gisting afgevoerd

4 m³/d zeefgoed 790 kg/dag CZV

FIGUUR 8 MASSABALANS OVER BANDZEEF EN PILOT.

31 m³/d fecaliënwater 125 kg/dag CZV 1,4 kg/dag PO4-P

KWR 2015.056 | Augustus 2015


3.4 Financiële beschouwing Een eerste indicatieve economische berekening op hoofdlijnen heeft laten zien dat het winnen van struviet uit de centraat- en fecaliënstroom of de uitgegist slib- en fecaliënstroom een mogelijke financiële besparing oplevert. Dit komt dan met name door besparing op FeCl3-dosering en verlaging van de Fe-slib afvoerkosten. In deze nadere financiële beschouwing is uitgegaan van de volgende situaties: •

Situatie A: huidige situatie zonder struvietwinning. In deze situatie is geen of

•

nauwelijks sprake van biologische fosfaatverwijdering (ook wel bio-P genoemd) en vindt P-verwijdering vrijwel uitsluitend chemisch plaats door dosering van ijzerchloride of ijzer sulfaat. Situatie B: struvietwinning met bio-P en fosfaatstripper. In deze situatie kan maximaal struviet worden geproduceerd, maar is een extra investering nodig voor een strippertank (in rood aangegeven in Figuur 9). Er wordt in deze situatie uitgegaan van biologische fosfaatverwijdering waarbij extra fosfaat in het (spui)slib aanwezig is, dat vervolgens weer loslaat in een strippertank. Dit wordt met het filtraat uit de bandfilter

•

separaat aangevoerd naar de struvietreactor. Daarnaast wordt fosfaat aangevoerd via het centraat. Omdat er twee stromen met fosfaat beschikbaar komen, kan er dus meer struviet worden geproduceerd. Situatie C: struvietwinning met bio P maar zonder fosfaatstripper. In deze situatie wordt alleen fosfaat aangeboden aan de struvietreactor via het centraat. Hierdoor wordt minder struviet gemaakt dan in situatie B (Figuur 9).

FIGUUR 9 SCHEMATISCHE WEERGAVEN VAN MOGELIJKHEDEN VOOR INPASSING STRUVIETTERUGWINNING OP AWZI SCHIPHOL. IN SITUATIE C WORDT ALLEEN CENTRAAT AANGEBODEN AAN DE STRUVIETREACTOR. IN SITUATIE B WORDT ZOWEL FILTRAAT ALS CENTRAAT AANGEBODEN AAN DE STRUVIETREACTOR. IN SITUATIE B KAN HIERDOOR MEER STRUVIET WORDEN GEPRODUCEERD, MAAR DIENT WEL GEÏNVESTEERD TE WORDEN IN EEN P-STRIPPERTANK.

Opgemerkt dient te worden dat er op dit moment geen bio-P op de AWZI Schiphol mogelijk is zonder aanvullende processtappen toe te voegen. Op dit moment wordt de haalbaarheid hiervan in separate projecten onderzocht.

30


KWR 2015.056 | Augustus 2015

3.4.1 Uitgangspunten Voor de uitwerking van de financiële analyse zijn de volgende uitgangspunten gehanteerd. • De prijzen van hulpstoffen en struvietprijs conform Tabel 7 • •

•

De verbruiken voor hulpstoffen conform Bijlage IX. Per situatie (A, B, of C) is eerst een P-balans opgesteld om de hoeveelheid als struviet terugwinbare P te kunnen vaststellen. Hierbij is de P-balans zoals in figuur 7 als uitgangspunt genomen (enkele kleine verschillen daargelaten). De P-balans berekeningen inclusief gehanteerde uitgangspunten zijn bijgevoegd in Bijlage IX. De volgende pilotresultaten zijn gebruikt in deze analyse: o P-verwijderingsrendement (85%). Dit rendement lijkt haalbaar in geval van een geoptimaliseerd proces. Verbruik van loog en magnesiumchloride per kg geproduceerd struviet De investeringen (geschat op circa 300-400k€) die nodig zijn om biologische fosfaatverwijdering op AWZI Schiphol te implementeren, zijn niet meegenomen in de o

•

financiële beschouwing. 3.4.2 IJzerverbruik Indien men overgaat tot biologische fosfaatverwijdering met struvietterugwinning wordt ingeschat dat het ijzerverbruik circa 75% afneemt. Dit komt doordat een groot deel van het fosfaat niet langer chemisch (dus met ijzerchloride of ijzersulfaat) hoeft te worden verwijderd, omdat daar struviet van wordt gemaakt. Dit levert een voordeel op. 3.4.3 Magnesiumverbruik In situatie B en C worden kosten gemaakt voor magnesiumdosering. Magnesium wordt gebruikt voor de productie van struviet. In situatie B wordt ook tweemaal zoveel struviet geproduceerd omdat er tweemaal zoveel fosfaat wordt aangeboden vanwege extra fosfaathoudende stroom uit de strippertank. 3.4.4 Loogverbruik In situatie B en C worden kosten gemaakt voor loogdosering om de pH in de struvietreactor aan te passen (omhoog te brengen). De kosten voor loog in situatie B worden tweemaal hoger ingeschat dan voor situatie C, omdat daar ook het filtraat naar de struvietreactor gaat. 3.4.5 Slibafvoer De kosten voor slibafvoer in situatie B en situatie C zijn lager dan voor situatie A. Dit komt doordat er veel minder ijzerslib wordt geproduceerd, omdat de meeste fosfaat niet meer met ijzer wordt verwijderd en daardoor 75% minder ijzerslib ontstaat. In situatie C zijn de kosten voor slibafvoer hoger dan voor situatie B, doordat in situatie C een aanzienlijk deel van het fosfaat in de gistingstank zal neerslaan door spontane struvietvorming. Dat komt doordat in de gistingstank óók het P-strippingsproces plaatsvindt, alleen dan in de aanwezigheid van stikstof die vrijkomt tijdens het gistingsproces zodat er struviet ontstaat in de gistingstank. Het struviet dat in de gistingstank zal ontstaan, zal via de centrifuge worden afgevoerd met het uitgegist slib, waardoor de massa slibafvoer in situatie B toch hoger is dan in situatie C. 3.4.6 Struvietopbrengst In situatie B en C wordt struviet geproduceerd. Uit dit onderzoek blijkt dat de struviet van goede kwaliteit is, daarom wordt uitgegaan van een positieve waarde van het struviet van €200 per ton. Dit is hoger dan €50, per ton die veelal wordt aangehouden voor laagwaardiger struviet dat een hoog gehalte aan organisch stof heeft. 3.4.7 Investering Zowel in situatie B als in C moet worden geïnvesteerd in een struvietreactor. Daarnaast moet voor situatie B worden geïnvesteerd in een kleine strippertank, waardoor de investering voor

31

KWR 2015.056 | Augustus 2015


32

situatie B hoger is, maar de totale besparingen ook. Wat buiten de financiële beschouwing gehouden is, zijn de extra investeringen die nodig zijn voor het implementeren van biologische fosfaatverwijdering. Het betreft onder andere het creëren van extra volume in de zuivering. Op dit moment is echter nog onduidelijk hoeveel extra volume voor bio-P nodig is, omdat dit samenhangt met hoe de capaciteitsvergroting t.b.v. stikstofverwijdering wordt gerealiseerd. Dit laatste is noodzakelijk om in de toekomst te kunnen voldoen aan de stikstofeis in het effluent. De verwachting is dat een deelstroombehandeling op stikstof de waterlijn van de zuivering ontlast en een struvietreactor de hoeveelheid chemisch slib in de AWZI doet afnemen. Hierdoor bevat de waterlijn meer biologisch slib en krijgt daardoor een grotere capaciteit. Deze twee effecten samen bepalen hoeveel extra volume er dan nog extra nodig zou zijn voor de implementatie van bio-P. 3.4.8 Conclusie Tabellen met een overzicht van de aannames en berekeningen staan in Bijlage IX. Het resultaat van de financiële beschouwing is in Tabel 7 weergegeven. Hieruit blijkt dat situatie C de kortste terugverdientijd heeft (iets meer dan 4 jaar) maar in situatie B zijn de operationele besparingen groter en wordt er meer struviet geproduceerd. Daardoor is over een periode van 10 jaar gerekend situatie B de meest gunstige. De resultaten worden hierna verder toegelicht. TABEL 7 RESULTAAT FINANCIËLE BESCHOUWING VAN 3 SITUATIES (A ZONDER STRUVIETWINNING, B STRUVIETWINNING MET BIO P EN FOSFAATSTRIPPER EN C STRUVIETWINNING MET BIO P MAAR ZONDER FOSFAATSTRIPPER. Kosten/Opbrengst

€/ton

Fe (metaal)

1450

MgCl2 32%

95

Slib afvoer

73

NaOH 32%

200

Struvietopbrengst

200

Kosten per situatie Fe (metaal)

A

B

C

€ 59.500

€ 14.000

€ 14.000

MgCl2 32%

-

€ 10.400

€ 5.200

Slib afvoer

€ 149.600

€ 122.700

€ 138.400

NaOH 32%

-

€ 2.200

€ 1.100

€ 209.100

€ 149.300

€ 158.700

-

€ 15.400

€ 7.700

Totaal

Opbrengst Struvietopbrengst

Totaal netto kosten

€ 209.100

€ 133.900

€ 151.000

Delta (verschil met situatie A)

-

€ 75.200

€ 58.100

Investering

-

€ 350.000

€ 250.000

Terugverdientijd (lineair)

-

4,7 jaar

4,3 jaar

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Fosfaatterugwinning d.m.v. struvietproductie lijkt economisch haalbaar op AWZI Schiphol, ook al is de schaal waarop dit kan relatief klein en is er op dit moment nog onzekerheid of het verwijderingsrendement van 85% op fosfaat in de struvietreactor haalbaar is op continue basis. De kostenbesparing zit vooral in de reductie van ijzerverbruik en afvoer van chemisch slib. Voorwaarde voor struvietterugwinning is de invoering van biologische fosfaatverwijdering op de AWZI. 3.5 Relevante weten regelgeving Hergebruik van struviet is onderhevig aan weten regelgeving. Aangezien struviet wordt gewonnen uit afvalwater, werd het voorheen gezien als een afvalstof. Echter, aangezien fosfaaterts vanwege de eindige voorraden schaarser wordt, heeft de overheid toepassing van struviet in de weten regelgeving verwerkt. Onder andere het ‘Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet’ en de ‘Uitvoeringsregeling Meststoffenwet’ zijn aangepast. De aanpassingen in het ‘Besluit gebruik meststoffen’ zijn nog in behandeling. In Bijlage X is een memo van het Nutrient Platform dd. 26 juni 2015 opgenomen over de relevante weten regelgeving rondom struviet. De weten regelgeving is nog in ontwikkeling en de inhoud van Bijlage X is dus een momentopname. Dit geeft aan dat het lastig is om de juiste interpretatie te geven en besluiten over gebruik van het gewonnen struviet te kunnen nemen. Voor verontreinigingen als zware metalen en organische microverontreinigingen gelden de maximale waarden genoemd in respectievelijk tabel 1 en tabel 4 van Bijlage II van het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet, maar richtlijnen rondom pathogenen zijn minder duidelijk. De passage in de Uitvoeringsregeling Meststoffenwet is momenteel als volgt: ‘Herwonnen fosfaten uit rioolzuiveringsslib worden behandeld langs biologische, chemische of thermische weg, door langdurige opslag of volgens enig ander geschikt procedé, dat tot gevolg heeft dat het grootste deel van de in het zuiveringsslib aanwezige pathogene organismen afsterft.’ Exacte maximale grenswaarden of richtlijnen worden niet gegeven. Er loopt nog onderzoek dat kan leiden tot aanvullende vereisten, omdat herwonnen fosfaten uit (communaal) afvalwater in het algemeen niet worden gezien als risicovrij.

33

KWR 2015.056 | Augustus 2015


4 Conclusies en aanbevelingen

4.1

Conclusies

De hoofddoelstelling van dit project is het creëren van een ‘showcase’ duurzame fosfaatterugwinning uit afvalwater met potentieel lokaal hergebruik. Voor het beoordelen van het succes van het terugwinnen van fosfaat uit het afvalwater van Schiphol en het lokaal direct gebruik van het teruggewonnen product zijn een aantal criteria gedefinieerd: • • •

Korrelgrootte vergelijkbaar met traditionele kunstmest Voldoende lage pilot effluent fosfaatconcentratie (streefwaarde < 20 mg/l) Beperkt gebruik van hulpstoffen

• •

Haalbare business case Wettelijke permissie om het herwonnen fosfaatproduct toe te passen

Het creëren van een ‘showcase’ duurzame fosfaatterugwinning uit afvalwater met potentieel voor lokaal hergebruik is geslaagd. Het TKI-project heeft de nodige (media)aandacht gekregen. •

Nationale TV uitzending (VPRO Tegenlicht): http://www.npo.nl/tegenlicht/23-03-

• • •

2014/VPWON_1209788 Filmpje Schiphol TV: https://www.youtube.com/watch?v=ferrpP2U9nQ Krantenartikelen, bijvoorbeeld AD, Parool, Volkskrant en Haarlems Dagblad Vakartikelen, bijvoorbeeld H2O, Waterforum online, Watervakblad en Waterspiegel

Aan de vooraf gedefinieerde beoordelingscriteria wordt voor een deel voldaan. De meeste geproduceerde korrels waren kleiner dan een halve millimeter en dit is kleiner dan reguliere kunstmestkorrels. In een aanvullende batchtest met fecaliënwater van Schiphol is aangetoond dat onder de juiste procesomstandigheden grotere korrels struviet kunnen worden gemaakt (74% groter dan 0,5 mm). De behaalde effluent fosfaatconcentratie in de pilot was over het algemeen hoger dan 20 mg/l. Hierdoor is het rendement van de pilotinstallatie achtergebleven bij de verwachtingen. Het bleek moeilijk om de juiste procesomstandigheden te vinden en te creëren voor een constant hoog rendement. Dit is een aandachtspunt bij eventuele full-scale toepassing van dit proces op AWZI Schiphol. Zeker in de begin fase na de pilotopstart zijn er nog een aantal aanpassingen en optimalisaties nodig geweest. Vanaf half mei tot half juni is de pilot in onderhoud geweest om de verschillende problemen te verhelpen, zoals lekkages, verstoppingen en een slijtageprobleem van het roerwerk. Daarna is ook de concentratie van de benodigde MgCl 2oplossing aangepast. De MgCl2-oplossing van 32% kristalliseerde spontaan en gaf verstoppingen en daarom is vervolgens met een 10% MgCl 2-oplossing gewerkt, waarvoor verdunningswater nodig was. De chemicaliëndosering van de pilot was nog experimenteel en zal bij verdere implementatie nog geoptimaliseerd moeten worden. Fosfaatterugwinning d.m.v. struvietproductie lijkt economisch haalbaar op AWZI Schiphol, ook al is de schaal waarop dit kan relatief klein en is er op dit moment nog onzekerheid of het verwijderingsrendement van 85% op fosfaat in de struvietreactor haalbaar is op continue

34

KWR 2015.056 | Augustus 2015


basis. De kostenbesparing zit vooral in de reductie van ijzerverbruik en afvoer van chemisch slib. Voorwaarde voor struvietterugwinning is de invoering van biologische fosfaatverwijdering op de AWZI. De normen en kwaliteitseisen voor gewonnen struviet uit afvalwaterstromen zijn ten tijde van deze rapportage nog niet duidelijk. De wetgeving is begin 2015 aangepast (Staatsblad 2014-543). Daarin staat dat met name bij obligaat pathogene bacteriën en bij parasitaire nematoden het proces van struvietprecipitatie voorlopig als onvoldoende afdodend wordt beschouwd. Herwonnen fosfaten uit rioolzuiveringsslib kunnen daardoor voorlopig niet als algemeen risicovrij worden aangemerkt. Daarom wordt voorzien in een delegatiebepaling die het mogelijk maakt bij ministeriële regeling een procedé voor te schrijven dat ervoor zorgt dat het grootste deel van de in het rioolzuiveringsslib aanwezige pathogene organismen afsterft. Er wordt ten tijde van deze rapportage onderzoek gedaan naar de noodzaak van het voorschrijven van een dergelijk procedé. In de Staatscourant (2014-36600) staat aanvullend als vereiste dat herwonnen fosfaten uit rioolzuiveringsslib worden behandeld langs biologische, chemische of thermische weg, door langdurige opslag of volgens enig ander geschikt procedé, dat tot gevolg heeft dat het grootste deel van de in het zuiveringsslib aanwezige pathogene organismen afsterft. Richtlijnen worden echter niet gegeven. De eisen die genoemd staan in het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet bijlage II tabel 1 voor zware metalen en tabel 4 voor organische microverontreinigingen zijn in ieder geval van kracht (Bijlage III). Uit de analyseresultaten blijkt dat het struviet dat is gewonnen in dit TKI-project uit centraat en fecaliënwater op AWZI Schiphol voldoet aan deze eisen. Bovendien blijkt dat het kristallijne bestanddeel van het gevormde product voor 96,8% uit struviet bestaat bij winning uit centraat en voor 100% bij winning uit fecaliënwater. Uit de eerste microbiologische metingen blijkt dat het gewonnen struviet minder microorganismen bevat dan de grondstof waaruit het wordt gemaakt. Het product is echter niet steriel. Persistente micro-organismen komen in relatief hoge concentraties voor, maar er is geen sprake van ophoping. Minder persistente micro-organismen zoals bacteriën en virussen komen in lagere aantallen voor, waarbij met name droging voor virussen een belangrijk proces lijkt ter vermindering van de aantallen. Omdat de gemeten concentraties microorganismen in struviet laag zijn, en er weinig contact van mensen en dieren plaatsvindt, lijkt toepassing van struviet in plaats van dierlijke mest op Schiphol niet tot een hoger risico te leiden (Bijlage VII). 4.2 Aanbevelingen Er is in dit TKI-project Sustainable Airport Cities een re-cycle fosfaatproduct gewonnen uit centraat uit de slibvergisting en fecaliënwater afkomstig uit vliegtuigen op AWZI Schiphol waarvan het kristallijne bestanddeel respectievelijk voor 96,8% en 100% uit struviet bestaat. De korrelgrootte bleef echter achter bij de verwachtingen. Met het oog op de geteste technologie dient men bij toepassing in de praktijk te letten op de afgegeven korrelgrootte specificaties voor het geproduceerde struviet. De struvietinstallatie en het proces van fosfaatterugwinning moeten nog verder geoptimaliseerd worden. Het is mogelijk gebleken om een fosfaatconcentratie van minder dan 20 mg/l in het effluent van de pilot te bereiken, maar dit is geen vanzelfsprekendheid. Bij full-scale implementatie van de geteste struvietinstallatie op AWZI Schiphol moet men er van uit gaan dat zonder verdere systeemoptimalisaties de effluentconcentraties doorgaans hoger kunnen zijn dan 20 mg/l. Een uitgebreider meetprogramma én toetsingskader is nodig om de microbiologische kwaliteit van struviet te karakteriseren en te kunnen beoordelen. Omdat de gemeten

35

KWR 2015.056 | Augustus 2015


concentraties micro-organismen in struviet laag zijn, en er weinig contact van mensen en dieren plaatsvindt lijkt toepassing van struviet in plaats van dierlijke mest op Schiphol niet tot een hoger gezondheidsrisico te leiden. Afhankelijk van de methode waarmee het struviet wordt aangebracht op de bodem, zouden personen die de struviet aanbrengen uit voorzorg gepaste bescherming kunnen dragen en hygiëne toepassen. Toepassing in de nabijheid van mensen zoals parken of sportvelden wordt vooralsnog afgeraden. Wanneer meer meetgegevens beschikbaar komen kan bovenstaande afweging worden herzien.

36

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Bijlage I

Toepassing van Struviet (memo 2013-07 dd. 6 mei 2013) Samenvatting Deze memo geeft een kort overzicht van gepubliceerde kennis over toepassing van struviet. Ammoniumstruviet (NH4MgPO4.H2O) ofwel magnesiumammoniumphosphate (MAP) bevat fosfaat, stikstof en magnesium, wat het geschikt maakt als meststof. Nadeel is dat het fosfaat in struviet minder goed oplosbaar is dan in gangbare fosfaatmeststoffen. Uit groeiproeven met gewassen blijkt echter dat struviet vooral in gronden met een lage pH vaak effectiever is. Struviet is het meest geschikt voor gewassen waarbij de nutriënten langzaam beschikbaar mogen komen. Vooralsnog lijken toepassingen in de (pot)plantenteelt en containerteelt waarbij de meststof door de potgrond wordt gemengd, de groenvoorziening en sportvelden het meest voor de hand te liggen. Struviet kan direct worden afgezet als meststof voor de landbouw of als grondstof voor de industrie, bijvoorbeeld de producenten van meststof. Voor de afzet in de landbouwsector moet struviet erkend zijn als meststof. Volgens de literatuur bevat struviet geen resten van medicijnen, hormonen e.d. [Gell et al 2011]. Uit analyses blijkt dat de gehalten aan zware metalen lager zijn dan die in conventionele kunstmeststoffen en struviet uit humaan zwart water overschrijdt niet de gehalten van zware metalen en pathogenen zoals vastgelegd in de huidige Nederlandse wetgeving [Gell et al 2011]. Inleiding De waarde gevende bestanddelen in ammoniumstruviet zijn fosfaat, stikstof en magnesium. Het zuivere product, dat nog wel kristalwater bevat, bestaat voor 28% uit fosfaat (bij meststoffen uitgedrukt als P2O5), voor 5% uit stikstof en voor 16% uit magnesium (uitgedrukt als MgO)7. Fosfaat is dus het belangrijkste bestanddeel van struviet, dat moet worden beschouwd als een fosfaatmeststof met stikstof en magnesium. De verhouding tussen de nutriënten in ammoniumstruviet sluit niet goed aan bij de nutriëntenbehoefte van gewassen, die vrijwel altijd meer stikstof nodig hebben (voor vorming van eiwitten) dan fosfaat (vitale voedingsstof voor groei en wortelontwikkeling). Dit betekent dat het gebruik van struviet als meststof meestal gecombineerd moet worden met andere meststoffen (vooral stikstof en kalium (voor fotosynthese, transport van voedingsstoffen en voor het regelen van de waterhuishouding)). Praktijkproeven struviet In het groeiseizoen van 2007 is een praktijkproef uitgevoerd op een voetbalveld van HVV Turbantia in Hengelo [Reijerink 2008 en 2009, Swart & Faber 2008]. Uit het onderzoek is gebleken dat de bemestende waarde van struviet als fosfaatmeststof vergelijkbaar is met die van een reguliere meststof. Met de struvietbemesting is een vergelijkbare grasopbrengst verkregen ten opzichte van reguliere bemesting. Verder heeft de struvietbemesting geen negatief effect gehad op de gezondheid van de grasmat. ‘Opname van struviet als categorie in het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet’, WOt-werkdocument 332, WUR: http://edepot.wur.nl/262471 7

37

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Struviet kan (mogelijk) worden afgezet in de glastuinbouw, aanleg en beheer van sportvelden en in de grondsector. Een proef met het toepassen van struviet in graan toonde aan dat de meststof waarde had voor de productie van graan. Onderzoek in Egypte naar het toepassen van struviet in bonen (broad beans) liet zien dat deze meststof effectief werkt. Bij potproeven met Chinese kool werden eveneens positieve resultaten behaald. In het algemeen reageren bolgewassen in vergelijking met andere gewassen weinig of niet op de fosfaattoestand en fosfaatbemesting. Strikte evenwichtsbemesting volgens ‘aanvoer is afvoer’ volstaat bij de meeste bolgewassen. Het Nutriënten Management Instituut (NMI) heeft in het verleden onderzoek uitgevoerd met chemisch zuiver struviet. Daarin werd de werking van het fosfaat in struviet vergeleken met die van fosfaat uit superfosfaat (waarin fosfaat voorkomt als monocalciumfosfaat; dit vormt ook het hoofdbestanddeel van tripelsuperfosfaat; TSP). De werking van het magnesium werd vergeleken met die van magnesium uit kieseriet (MgSO4), een in de praktijk veel gebruikte, snelwerkende magnesiummeststof. De conclusie van het onderzoek was dat fosfaat en magnesium uit poedervormig struviet even gemakkelijk werd opgenomen als uit superfosfaat en kieseriet. Wanneer het struviet in gekorrelde vorm werd toegediend, dan was de werking trager, maar op wat langere termijn wel gelijk aan die van de kunstmeststoffen. In 1990 heeft NMI de fosfaatwerking van struviet in een incubatieproef vergeleken met die van verwerkte varkensmest en van kunstmest (tripelsuperfosfaat met als fosfaatvorm: monocalciumfosfaat). Daaruit bleek dat de fosfaatwerking van de verwerkte mest slechter was dan die van de kunstmest, terwijl de P-werking van struviet vergelijkbaar was aan die van de kunstmest. Uit een potproef, die aan de voormalige Landbouw Universiteit is uitgevoerd (Hofstad 1997), is gebleken dat de P in ammoniumstruviet (MgNH 4PO4.6H2O) minstens even goed werkt als de P in de referentiemeststof TSP. In het onderzoek van Hofstad is de P-werking van struviet bepaald in een potproef met gras en snijbiet. Een belangrijke eigenschap van fosfaatmeststoffen is de beschikbaarheid van het fosfaat voor gewassen. In gangbare fosfaatmeststoffen, zoals tripelsuperfosfaat en NP-meststoffen, is de fosfaatoplosbaarheid in water hoger dan 80%, terwijl dat voor struviet minder 1% is. De fosfaatbeschikbaarheid van meststoffen kan ook worden gekarakteriseerd aan de hand van groeiproeven met een gewas. Uit wetenschappelijk onderzoek in het buitenland komt naar voren dat struviet meestal in gelijke mate of zelfs beter werkt dan gangbare, goed oplosbare fosfaatmeststoffen. Vooral in gronden met een lage pH was struviet vaak effectiever en nam het gewas een groter aandeel fosfaat op dan bij de gangbare meststoffen. In een enkel geval was struviet iets minder effectief. In een artikel van Gell et al. (2011) is in een tabel (Tabel 1) een overzicht gegeven van verschillende pot- en veldtesten met struviet. Er is in de literatuur weinig aandacht besteed aan de werking van de nutriënten die naast fosfaat aanwezig zijn in struviet. Hierbij gaat het meestal om stikstof (N) en magnesium (Mg). Scherer & Werner (2002) hebben de N- en Mg-werking van struviet experimenteel onderzocht in een potproef met Italiaans raaigras in Nordrhein Westfalen in Duitsland, waarbij gebruik is gemaakt van een grond met pH 5,5. In de N-proef is gebruik gemaakt van de referentiemeststof ammoniumnitraat met gips (NH 4NO3 + CaSO4) en in de Mg-proef is gebruik gemaakt van de referentiemeststof magnesiumsulfaat (MgSO 4). Zowel de N- als de Mgwerking van struviet was hoger dan 100%. De P-werking is bij pH 5,5 en bij pH 6,5 bepaald en was in beide gevallen gelijk aan 100%. Geconcludeerd werd dan ook dat P-, N- en Mgwerking van struviet goed is.

38


KWR 2015.056 | Augustus 2015

39

TABEL 1: OVERZICHT VAN RESULTATEN VAN UITGEVOERDE POT- EN VELDTESTEN MET STRUVIET [GELL ET AL 2011].

Citation

Year

Type

Crop

Struvite source

Improvement in crop*

Bridger et al

1962

Pot

Herbaceous flowers,

USA, chemical reagents

0-100

NR

Shrubs, grasses


40-75

NR

Maize


40

SS

SOL

tomatoes Bridger et al

1962

Field

Terman &

1965

Pot

Ghosh et al

1996

Pot

Chickpea, gram

India, chemical reagents

50

SS

SOL

Goto

1998

Pot

Komatsuna, green

Japan, ‘recovered’ struvite

50

SS

SOL

Taylor

vegetable Johnston &

2003

Pot

Ryegrass

UK, chemical reagents

100

SS

SOL

2003

Pot

Ryegrass

Japanese sewage, and Dutch

100

SS

SOL

100

SS

SOL

Hong Kong, landfill leachate

>100

SS

Richards Johnston & Richards Johnston &

sewage & manure 2003

Pot

Ryegrass

Spanish red dye liquor, US corn

Richards Li & Zhao

liquor 2003

Pot

Cabbage, chard, spinach, etc.

Romer

2006

Pot

Ryegrass

German and USA manure

>100

SS

SOL

Romer

2006

Pot

Ryegrass

German, Italian and Japanese

>100

SS

SOL

sewage Gonzalez Ponce

2007

Pot

Perennial ryegrass

Spain, municipal wastewater

SS

& Lopez-de-Sa

> SOL

Montag et al.

2007

Pot

Unspecified

Germany, sewage sludge

NR

SOL

Plaza et al.

2007

Pot

Ryegrass


>100

SS

SOL

Ganrot et al.

2007

Pot

Wheat

Sweden, human urine, also

30-

SS

included zeolites

100

Ponce & Lopez-

2008

Pot

White lupine


2009

Pot

Maize


NR

SOL

SS

SOL

NS

SOL

de-Sa Cabeza Perez et al. Cabeza Perez et

25100

2009

Field

al.

Rapeseed and winter


0-40

barley

DHV

2009

Field

Massey et al.

2009

Pot

Flowers, potatoes,

Netherlands, potato wastewater

NR

Brussels sprouts Spring wheat

USA, Dairy waste and process

<25

SS

wastewater Gonzalez Ponce

2009

Pot

Lettuce


2009

Pot

Maize


< SOL

SS

SOL

SS

SOL

et al. Weinfurtner et al. Yetilmezsoy &

20100

2009

Pot

2010

Field

Purslane, cress, grass

Turkey, digested poultry manure

>100

NR

Maize

Netherlands, urine and black

<30

NS

Sapci-Zengin Gell et al.

water Number refers to % improvement over control in P-uptake and/or yield; SS = improvement is statistically

*

significant; NS = improvement is not statistically significant; NR = statistics not reported; SOL = comparable to soluble fertilizer.

SOL

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Literatuur Claassen N., Steingrobe B. & Cabeza Pérez R. Phosphorrecycling – Charakterisierung der Düngewirkung recyclierter Phosphatdünger in Feld- und Gefäßversuchen. Rapport GeorgAugust-Universität, Göttingen. Ehlert P.A.I, Pasterkamp H.P. & Brouwer G. (2004) Fosfaatbehoefte van bloembollen. Onderbouwing van de fosfaatbemestingsadviezen. Rapport Alterra. Gell K., de Ruijter F.J., Kuntke P., de Graaff M. & Smit A.L. (2011) Safety and effectiveness of struvite from black water and urine as a phosphorus fertilizer. Journal of Agricultural Science 3 (3), 67-80. Hofstad E. (1997) Struviet: een nieuw alternatief voor de huidige fosfaatmeststof tripelsuperfosfaat? Scriptie Landbouwuniversiteit Wageningen. Postma R., Bussink W., van Dijk T., Mulder M., van der Hulst W. & Kampschreur M. (2011) Waarde en afzetmogelijkheden van struviet uit verwerking van dierlijke mest en menselijke urine. H2O 11, 16-17. Postma R., van Dijk T.A. & van Schöll L. (2011) Mogelijkheden van fosfaathergebruik door de inzet van biomassa-assen als meststof. Rapport NMI. Reijerink J. (2008) Praktijkproef toepassing van struviet als meststof. Rapport Grontmij. Reijerink J. (2009) Vervolg praktijkproef toepassing van struviet als meststof. Concept rapport Grontmij. Scherer H.W. & Werner W. (2002) Plant availability of phosphorus, nitrogen and magnesium applied with magnesium-ammonium-phosphate (struvite) derived from animal slurry. Poster International Conference ‘From nutrient removal to recovery’. Amsterdam, October 2-4, 2002. SCOPE Newsletter nr 69, augustus 2007, www.ceep-phosphates.org SCOPE Newsletter nr 70, februari 2008, www.ceep-phosphates.org Swart B. & Faber S. (2008) Toepassingsmogelijkheden voor urine in de landbouw in Friesland. Rapport Grontmij.

40

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Bijlage II

Technologiekeuze fosfaatterugwinning TKI Sustainable airport cities (memo dd. 23 september 2013) Inleiding Deze memo beschrijft de technologiekeuze voor fosfaatterugwinning op Schiphol als onderdeel van het TKI project Sustainable airport cities. In dit project staat fosfaatterugwinning uit afvalwater van Schiphol centraal. Er zijn inmiddels een aantal technologieën beschikbaar voor fosfaatterugwinning uit afvalwater, maar de praktische implementatie blijft nog achter bij de ontwikkelingen. Dit komt voornamelijk door twee aspecten: (1) men kent de risico’s van de nieuwe technologie vooraf niet goed en (2) het is meestal niet duidelijk of het teruggewonnen fosfaat wel kan worden toegepast als kunstmest. Deze twee onzekerheden zorgen ervoor dat het niet duidelijk wordt of fosfaatterugwinning waarde vertegenwoordigt of juist een extra kostenpost blijkt te zijn. In dit project wordt gestuurd op het terugwinnen van een fosfaatproduct uit afvalwater van Schiphol dat lokaal kan worden toegepast. Fosfaatterugwinning uit afvalwater komt ook echt in zicht als er een geschikte technologie beschikbaar is. Momenteel gaan de ontwikkelingen snel en zijn er reeds verschillende technologieën op de markt (Tabel 1). De gemene deler van bijna alle beschikbare technologie is dat fosfaat wordt teruggewonnen als struviet uit afvalwater met hoge fosfaat en stikstofconcentraties. Echter, de kwaliteit van het eindproduct varieert per technologie sterk qua consistentie en zuiverheid. Dit heeft consequenties voor de toepasbaarheid als kunstmest en ook voor de waarde van het recycleproduct. Een onderdeel van dit project is de technologiekeuze, waarbij verschillende technologieën worden vergeleken. De toepasbaarheid van het eindproduct is daarbij een belangrijk criterium. De toepasbaarheid van struviet is eerder beschreven in memo 2013-07 (6 mei 2013). Ammoniumstruviet (NH4MgPO4.H2O) ofwel magnesiumammoniumphosphate (MAP) bevat fosfaat, stikstof en magnesium, wat het geschikt maakt als meststof. Een typische eigenschap van struviet is dat het fosfaat in struviet minder goed oplosbaar is dan in gangbare fosfaatmeststoffen, waardoor het een ‘slow release’ meststof is. Uit groeiproeven met gewassen blijkt dat struviet vooral in gronden met een lage pH vaak effectiever is, omdat het dan sneller oplost. Stuviet is het meest geschikt voor gewassen waarbij de nutriënten langzaam beschikbaar mogen komen. Vooralsnog lijken toepassingen in de (pot)plantenteelt en containerteelt waarbij de meststof door de potgrond wordt gemengd, de groenvoorziening en sportvelden het meest voor de hand te liggen. Struviet kan direct worden afgezet als meststof voor de landbouw of als grondstof voor de industrie, bijvoorbeeld de producenten van meststof. Voor de afzet in de landbouwsector moet struviet erkend zijn als meststof. Struviet bevat geen resten van medicijnen, hormonen e.d. [Gell et al 2011]. Uit analyses blijkt dat de gehalten aan zware metalen lager zijn dan die in

41


KWR 2015.056 | Augustus 2015

42

conventionele kunstmeststoffen en struviet uit humaan zwart water overschrijdt niet de gehalten van zware metalen en pathogenen zoals vastgelegd in de huidige Nederlandse wetgeving [Gell et al 2011]. Vanwege de wetgeving is er in Nederland nog maar weinig ervaring met het hergebruik van fosfaatproducten uit afvalwater. Sinds kort worden een paar struvietproducten toegestaan als grondstof voor de minerale meststofindustrie. De verwachting is dat de wetgeving per 1 januari 2014 wordt aangepast op basis van het advies van het CDM (Commissie van Deskundigen Meststoffenwet). In dit advies staat dat vormen van secundaire fosfaten (waaronder struviet uit afvalstromen) zal vallen onder de meststoffenwet 8. TABEL 1: ENKELE KARAKTERISTIEKEN VAN FOSFAATTERUGWINTECHNOLOGIEËN (INFORMATIE UIT STOWA RAPPORT 2011-24 EN INFORMATIE VERKREGEN TIJDENS (TELEFONISCHE) 1-OP-1 GESPREKKEN MET DE TECHNOLOGIEAANBIEDERS) Technologie

Airprex

Anphos

Crystal-actor

NuReSys

NutriTec

Pearl

Phospaq

Nederlandse

Geen (Duits)

Colsen

RHDHV

Solis

Sustec

Grontmij

Paques

Slurry

Slurry

Korrel

Korrel

Waarschijn-

Korrel

Slurry

technologie aanbieder Gevormd product Eisen aan de te behandelen stroom

lijk slurry Ontwerp op

>50 mg/l PO4

Voeding < 20

Ontwerp op

< 1 g/L

>50 mg/l PO4

verblijftijd,

en 200 mg/l

mg/l

volume, niet

zwevende

en equimolar

niet op P-

NH4

zwevende

op P-vracht

stof (SS); >65

mg/l NH4, <

mg/l PO4 en

5 g/L SS

vracht

niet bekend

stof (SS)

>150-200 mg/l NH4 Rendement

> 90% ortho-

> 90% ortho-

> 90% ortho-

> 90% ortho-

> 90% ortho-

> 90% ortho-

verwijdering

fosfaat

fosfaat

fosfaat

fosfaat

fosfaat

fosfaat

> 90% orthofosfaat

Afscheidingsre

30-50%

onbekend

hoog

Tot 70%

onbekend

Tot 95%

onbekend

€ 0-60/ton

Positieve

Positieve

€ 50-60/ton

Positieve

Minimaal

Ongeveer €

waarde

waarde

waarde

dekkend voor

50/ton

ndement Waarde product

operatione-le kosten9 Inpasbaar-heid

Sliblijn

Centraat

Centraat

Centraat en

Centraat

Centraat en

sliblijn Robuustheid Hulpstoffen

Full-scale

Full-scale

Full-scale

Full-scale

referenties

referenties

referenties

referenties

MgCl2 & loog

MgCl2 & loog

Entzand,

MgCl2 & loog

Niet bekend MgCl2 & loog

Full-scale

Full-scale

referenties

referenties

MgCl2 & loog

MgCl2 & loog

MgCl2 & loog

In dit project speelt onderzoek naar de afzetmogelijkheid van struviet bij eindgebruikers - bij voorkeur op/of in de nabijheid van Schiphol - een prominente rol. Lokale toepassing van het

Als het advies van CDM wordt overgenomen, dan valt het geproduceerde struviet als een vorm van secundaire fosfaten onder de meststoffenwet en zijn er de volgende eisen: - Gehalte van minimaal 5% (gewicht) P2O5 of 15% (gewicht) P2O5 - Verontreinigingen, tabel 1 en 4 uit bijlage II, Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet - Mogelijk eisen aan voorbehandeling om risico’s van overdracht pathogenen (bepalingen voor zuiveringsslib) en residuen van geneesmiddelen te beperken 9 Commerciële waarde van struviet is circa $1000 per ton 8

Centraat

filtraat

KWR 2015.056 | Augustus 2015


43

gewonnen struvietproduct zal het duurzame karakter vergroten. Bovendien neemt tevens de kans op economische haalbaarheid toe als het struvietproduct voldoende waarde vertegenwoordigt en/of er weinig of geen aanvullende kosten hoeven worden gemaakt om het te kunnen toepassen als kunstmest. Om de afzetmogelijkheden zo groot mogelijk te houden, wordt in de eerste plaats gestreefd naar de productie van hoogwaardige struviet (korrels met > 95% struviet), dat binnen de regelgeving en kwaliteitseisen van de meststoffenwet valt of kan vallen 1. Samenstelling van de mogelijke afvalstromen op awzi Schiphol: Om fosfaat terug te winnen op de afvalwaterzuivering Schiphol (awzi Schiphol) zijn drie stromen geschikt: centraat, fecaliën uit de vliegtuigen en uitgegist slib. De samenstelling van de eerste twee stromen wordt weergegeven in Tabel 2 en Tabel 3 10. TABEL 2 - CENTRAAT

Centraat Q 58 m3/d Qgem 34 m3/d BZV nb mg/l CZV 957 mg/l Ptot-P 122 mg/l Portho 85 mg/l Nkj-N 1.050 mg/l NH4-N 1.025 mg/l SS 118 mg/l Mg 15 mg/l Struviet uit centraat n 75 % Struviet 17 kg/d 6 ton/jr

TABEL 3 - FECALIËN

Fecaliën Qgem 58 m3/d BZV 2.500 mg/l CZV 10.300 mg/l Ptot-P 170 mg/l Portho 151 mg/l Nkj-N 1.900 mg/l NH4-N 1.433 mg/l SS 2.900 mg/l Mg 5 mg/l Struviet uit fecaliën n 75 % Struviet 52 kg/d 19 ton/jr

Selectiecriteria Voor de afzetbaarheid van het gewonnen fosfaat is de kwaliteit van het uiteindelijk gevormde struvietproduct één van de belangrijkste selectiecriteria in de technologiekeuze voor fosfaatterugwinning uit afvalwater van Schiphol. Een uiteindelijk product in korrelvorm wordt hierbij gezien als het meest overeenkomstig met traditionele meststoffen. Daarnaast spelen financiën een belangrijke rol. De kosten van de beoogde pilotinstallatie en van de projectuitvoering (produceren en toepassen van een kunstmestproduct) zullen in het budget van het TKI-project moeten passen. De perspectieven van de uiteindelijke technologie moeten natuurlijk gunstig zijn voor toepassing op volle schaal hebben. Hierbij speelt de 10

1 kg P komt overeen met 7,9 kg struviet (molaire massa P = 31 g/mol; molaire massa struviet = 245

g/mol)

KWR 2015.056 | Augustus 2015


uiteindelijke waarde van het gevormde product voor toepassing een belangrijke rol als indicatie voor de CAPEX/OPEX. Er zijn verder geen gespecificeerde CAPEX/OPEXberekeningen uitgevoerd. Tot slot moet de gekozen technologie inpasbaar zijn op de AWZI Schiphol. Er wordt beoogd om minimaal 1 ton fosfaat terug te winnen uit respectievelijk centraat, de fecaliënstroom uit vliegtuigen en eventueel uit uitgegist slib. Robuustheid van de technologie voor een stabiele bedrijfsvoering hoort ook bij de inpasbaarheid. De hoeveelheid hulpstoffen (energie/chemicaliën/reststoffen) voor fosfaatterugwinning zou idealiter zo klein mogelijk moeten zijn. De volgende selectiecriteria zijn gebruikt bij de technologiekeuze voor fosfaatterugwinning uit afvalwater van Schiphol: -

Korrelvormig fosfaatproduct met hoge zuiverheid (> 80% struviet) Aanbiedingsprijs offerte Mogelijke opbrengst gevormd product (minimaal 1 ton struviet en positieve waarde)

-

Inpasbaarheid van de technologie op AWZI Schiphol Bewezen robuustheid van de technologie Hoeveelheid hulpstoffen

Fosfaatterugwintechnologie In eerste instantie zijn de volgende zeven fosfaatterugwintechnologieën geselecteerd, voornamelijk op basis van Stowa rapport 2011-24: -

Airprex Anphos

-

Crystalactor NuReSys Nutritec Pearl

-

Phospaq

Door middel van literatuuronderzoek en telefoongesprekken met de technologieleveranciers is bekeken of de verschillende fosfaatterugwintechnologieën en het product dat gevormd wordt aan de opgestelde selectiecriteria voldoen (Tabel 1). Er bleken een aantal technologieën te zijn die een slurry van struviet en voornamelijk organische stof produceren. Dit zijn Airprex, Anphos, Phospaq en waarschijnlijk Nutritec, maar die laatste technologie was nog niet in de praktijk buiten het laboratorium getest. In de Crystalactor, NuReSys en Pearl reactoren worden wel struvietkorrels gevormd. Vervolgens is er gesproken met drie Nederlandse partijen die deze technologieën aanbieden en zijn er offertes verkregen.

Selectie fosfaatterugwintechnologie Er zijn aanbiedingen voor een pilot voor fosfaatterugwinning verkregen voor de Crystalactor, NuReSys en Pearl technologie. Het struvietproduct dat met de Pearl-technologie gevormd wordt is van zeer hoge kwaliteit (99,9% struviet) en kan als gecertificeerd product (Crystal Green) worden afgezet. Het

44

KWR 2015.056 | Augustus 2015


voedingswater mag een zwevende stof gehalte hebben tot zo’n 1 g/L en moet minimaal 65 mg/l PO4-P en 150-200 mg/l NH4 mg/l NH4-N bevatten. Na verschillende gesprekken en onderhandelingen bleek de aanbieding voor de Pearl-technologie niet in het projectbudget te passen. Bovendien waren de inpassingskosten erg hoog. Uit een Crystalactor komt een struvietkorrel die gevormd wordt rond entzand. Er is derhalve een extra hulpstof nodig in vergelijking met andere fosfaatterugwintechnologieën en dit is ongeveer 5% van de volume hoeveelheid aan geproduceerd struviet. Het zilverzand heeft een korrelgrootte van 0,1-0,3 mm. De uiteindelijke struvietkorrels bestaan uit zo’n 80-90% struviet en hebben een grootte van ongeveer 0,8 mm. De struvietkorrels uit de Crystalactor zijn in China toegepast als meststof en de verwachting is dat de korrels zullen voldoen aan de eisen van de Nederlandse meststoffenwet 1. Het voedingswater naar de Crystalactor mag niet meer dan zo’n 20 mg/l zwevende stof bevatten en daarom wordt gebruik gemaakt van een multimediafilter. Dat maakt de bedrijfsvoering complexer. Bovendien heeft de aangeboden pilot een capaciteit van 5-80 L/uur en hiermee is het niet mogelijk om de beoogde hoeveelheid struviet (1 ton) te produceren11. Daarom is uiteindelijk niet de Crystalactor gekozen, hoewel de aanbiedingsprijs het laagst was. De aanbieding van Solis met NuReSys-technologie paste in het projectbudget en heeft als voordeel dat fosfaat ook direct uit uitgegist slib gewonnen kan worden, waardoor het systeem flexibel toepasbaar is op alle relevante stromen. Ook met deze stroom als voeding naar de reactor worden struvietkorrels gevormd (80-90% struviet). De struvietkorrels met de NuReSys-technologie zijn o.a. in België gebruikt als meststof. De verwachting is dat de korrels zullen voldoen aan de eisen van de Nederlandse meststoffenwet 1. De technologie kan ook voor fosfaatwinning uit centraat gebruikt worden en de mogelijkheden voor winning van fosfaat uit de fecaliënstroom is onderzocht. De aangeboden installatie heeft een verwerkingscapaciteit van 5 m3/uur. Het bovenstaande heeft er toe geleid om deze technologie en leverancier te kiezen voor realisatie van de demo installatie.

11

Uitgaande van 80 L/uur, 151 mg PO4-P/L, en 7,9 kg struviet/kgP kan er in een half jaar tijd max 0,4

ton struviet worden geproduceerd.

45

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Bijlage III

Advies CDM: Opname van struviet als categorie in het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet (Memo 2013-10 dd. 23 augustus 2013) Samenvatting Als het advies van CDM wordt overgenomen, dan valt het geproduceerde struviet als een vorm van secundaire fosfaten onder de meststoffenwet en zijn er de volgende eisen: • • •

Gehalte van minimaal 5% (gewicht) P2O5 of 15% (gewicht) P2O5 12 Verontreinigingen, tabel 1 en 4 uit bijlage II, Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet Mogelijk eisen aan voorbehandeling om risico’s van overdracht pathogenen (bepalingen voor zuiveringsslib) en residuen van geneesmiddelen te beperken

Het advies is om een onderscheid te maken naar verschillende afvalstromen en dan met name een onderscheid tussen afvalstromen met mogelijke pathogenen en residuen van geneesmiddelen en afvalstromen die daar niet mee zijn belast. Voor ons project betekent dit dat we rekening moeten houden met mogelijke eisen om risico’s van overdracht pathogenen en residuen van geneesmiddelen te beperken, naast redelijk standaard eisen wat betreft gehalte en verontreinigingen in tabel 1 en 4 uit bijlage II, uitvoeringsbesluit meststoffenwet. Aanvullende informatie Advies ‘Opname van struviet als categorie in het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet’, WOtwerkdocument 332, WUR: http://edepot.wur.nl/262471 Uitvoeringsbesluit meststoffenwet: http://wetten.overheid.nl/BWBR0019031/geldigheidsdatum_15-08-2013 Kwaliteitseisen struviet (uit Advies ‘Opname van struviet als categorie in het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet’, WOt-werkdocument 332, WUR): Nutriënten samenstelling Een zuivere struviet bevat 57,0 g N per kg, 289 g P2O5 per kg en 164,2 g MgO per kg. Montag et al. (2009) geven een overzicht van de variatie in samenstelling van struviet in de praktijk (Bijlage 2). Gemiddeld wordt voor 33 monsters zogenoemde Sekundärphosphate9 een stikstofgehalte in de drogestof van 11,8 g N per kg vastgesteld met een bereik van 1,0 tot 30,3 g N per kg. Voor fosfaat (P2O5) is het gemiddelde 213 met een bereik van 124 tot 357 g per kg; voor magnesium (als MgO) is het gemiddelde 252 met een bereik van 32 tot 696 g MgO per kg.

Een minimum eis van 15% lijkt de huidige Nederlandse initiatieven niet te belemmeren. Sturing op zuiverheid verlaagt risico’s op contaminanten. 12

46


KWR 2015.056 | Augustus 2015

47

Milieukundige risico’s: Bijlage II. , behorende bij het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet Tabel 1. Maximale waarden voor zware metalen in meststoffen per kilogram van het desbetreffende waardegevende bestanddeel zware metalen

Maximale waarden in mg per kg van het desbetreffende waardegevende bestanddeel fosfaat

Cd (Cadmium) Cr (Chroom) Cu (Koper) Hg (Kwik) Ni (Nikkel) Pb (Lood) Zn (Zink) As (Arseen)

31,3 1875 1875 18,8 750 2500 7500 375

stikstof 25 1500 1500 15 600 2000 6000 300

kali

neutraliserende waarde

organische stof

16,7 6,3 1000 375 1000 375 10 3,8 400 150 1333 500 4000 1500 200 75

0,8 50 50 0,5 20 67 200 10

Voor de toepassing van deze tabel zijn de maximale waarden van toepassing die behoren bij dat waardegevende bestanddeel waarvan bij het toedienen van een toenemende hoeveelheid van de meststof, de hoeveelheden van 80 kilogram fosfaat, 100 kg stikstof, 150 kilogram kali, 400 kilogram neutraliserende waarde of 3000 kilogram organische stof het éérst wordt bereikt. Tabel 4. Maximale waarden voor organische microverontreinigingen in meststoffen per kilogram van het desbetreffende waardegevende bestanddeel organische microverontreinigingen

maximale waarden in mg per kg van het desbetreffende waardegevende bestanddeel fosfaat

stikstof

kali

Σ PCDD/PCDF 0,015

α-HCH

310

β-HCH

12

0,010

248

0,00051

165

9,6

6,4

1,2

62 2,4 0,24

0,96 HCB

organische stof

0,0038 0,019

γ-HCH (lindaan)


8,3 0,32 0,032

0,64

31

31,2

20,8

7,8

1,0

Aldrin

7

5,6

3,7

1,4

0,2

Dieldrin

7

5,6

3,7

1,4

0,2

Σ aldrin/dieldrin

7

5,6

3,7

1,4

0,2

Endrin

7

5,6

3,7

1,4

0,2

Isodrin

7

5,6

3,7

1,4

0,2

S endrin/isodrin

7

5,6

3,7

1,4

0,2

S DDT + DDD + DDE

23

18,4

12,3

4,6

0,6

PCB-28

18,5

14,8

9,9

3,7

0,48

PCB-52

18,5

14,8

9,9

3,7

0,48

PCB-101

75

60

40

15

2

PCB-118

75

60

40

15

2

PCB-138

75

60

40

15

2

KWR 2015.056 | Augustus 2015


48

Tabel 4. Maximale waarden voor organische microverontreinigingen in meststoffen per kilogram van het desbetreffende waardegevende bestanddeel organische microverontreinigingen

maximale waarden in mg per kg van het desbetreffende waardegevende bestanddeel fosfaat

stikstof

kali


organische stof

PCB-153

75

60

40

15

2

PCB-180

75

60

40

15

2

Σ 6-PCB (excl. PCB118)

375

300

200

75

10

Naftaleen

600

480

320

120

16

Fenanthreen

750

600

400

150

20

Antraceen

600

480

320

120

16

Fluoranteen

185

148

98

37

4,9

Benzo(a)antraceen

230

184

123

46

6,1

Chryseen

230

184

123

46

6,1

Benzo(k)fluoranteen

270

216

144

54

7,2

Benzo(a)pyreen

290

232

155

58

7,7

Benzo(g,h,i)peryleen

210

168

112

42

5,6

Indeno(1,2,3c,d)pyreen

235

188

125

47

6,3

11500

9200

6133

2300

307

935000

748000

498668

187000

24933

Σ 10-PAK Minerale olie

Voor de toepassing van deze tabel zijn de maximale waarden van toepassing die behoren bij dat waardegevende bestanddeel waarvan bij het toedienen van een toenemende hoeveelheid van de meststof, de hoeveelheden van 80 kilogram fosfaat, 100 kg stikstof, 150 kilogram kali, 400 kilogram neutraliserende waarde of 3000 kilogram organische stof het éérst wordt bereikt.

Bepalingen voor zuiveringsslib: artikel 16, lid 1 Eisen zuiveringsslib en compost Artikel 16 1.Zuiveringsslib is behandeld langs biologische, chemische of thermische weg, door langdurige opslag of volgens enig ander geschikt procédé, dat tot gevolg heeft dat het grootste deel van de in het zuiveringsslib aanwezige pathogene organismen afsterft. Europese activiteiten wat betreft wetgeving “De herziening van Verordening (EG) nr. 2003/2003 betreffende de regulering van meststoffen in de EU is momenteel gaande. Na de herziening van deze verordening dient bezien te worden of de huidige Nederlandse risicobasis gehandhaafd kan worden of aangepast moet worden aan het nieuwe Europese kader. Ook bezien moet worden of de herziening consequenties heeft voor struviet, al dan niet gemaakt uit dierlijke mest of andere afvalstromen.”

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Bijlage IV

Analyseplan (memo 2013-14 dd. 23 december 2013) Inleiding Deze memo beschrijft het analyseplan voor fosfaatterugwinning op Schiphol als onderdeel van het TKI-project Sustainable airport cities. In dit project staat fosfaatterugwinning uit afvalwater van Schiphol centraal. Het is de bedoeling om een fosfaatproduct te winnen dat lokaal kan worden toegepast. De technologie die toegepast gaat worden zal een korrelvormig struviet-product opleveren (NH 4MgP04 • 6 H20). De consistentie en zuiverheid van dit product, gewonnen uit verschillende stromen (centraat, uitgegist slib en fecaliën uit vliegtuigen), zal worden getest. Stand-van-zaken Vanwege de wetgeving is er in Nederland nog maar weinig ervaring met het hergebruik van fosfaatproducten uit afvalwater. Sinds kort worden een paar struvietproducten toegestaan als grondstof voor de minerale meststofindustrie. De verwachting is dat de wetgeving per 1 januari 2014 wordt aangepast op basis van het advies van het CDM (Commissie van Deskundigen Meststoffenwet). In dit advies staat dat vormen van secundaire fosfaten (waaronder struviet uit afvalstromen) zal vallen onder de meststoffenwet 13. Pilotinstallatie Voor de pilot is gekozen voor de aanbieding van Solis met NuReSys-technologie. Deze technologiekeuze heeft als voordeel dat fosfaat ook direct uit uitgegist slib gewonnen kan worden. Ook met deze stroom als voeding naar de reactor worden struvietkorrels gevormd (80-90% struviet). De struvietkorrels met de NuReSys-technologie zijn o.a. in België gebruikt als meststof. De verwachting is dat de korrels zullen voldoen aan de eisen van de Nederlandse meststoffenwet1. De technologie kan ook voor fosfaatwinning uit centraat gebruikt worden en de mogelijkheden voor winning van fosfaat uit de fecaliënstroom is onderzocht. De aangeboden installatie heeft een verwerkingscapaciteit van 5 m 3/uur. Onderzoeksdoel Productie van ongeveer 1 ton struviet uit geselecteerde afvalwaterstromen op de AWZI van Schiphol (centraat, uitgegist slib en fecaliën uit vliegtuigen) en bepalen geschiktheid voor lokale toepassing. Benodigd • Pilot (Solis). • Stromen met hoge concentraties ammonium en fosfaat (AWZI Schiphol). Als het advies van CDM wordt overgenomen, dan valt het geproduceerde struviet als een vorm van secundaire fosfaten onder de meststoffenwet en zijn er de volgende eisen: - Gehalte van minimaal 5% (gewicht) P2O5 of 15% (gewicht) P2O5 - Verontreinigingen, tabel 1 en 4 uit bijlage II, Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet - Mogelijk eisen aan voorbehandeling om risico’s van overdracht pathogenen (bepalingen voor zuiveringsslib) en residuen van geneesmiddelen te beperken 13

49

KWR 2015.056 | Augustus 2015

• • • •


Operators (Evides Industriewater) Onderzoekers (Evides Industriewater & KWR). NaOH en MgCl2 Analyses (zie verderop).

Globale planning De pilot zal een half jaar beschikbaar zijn op AWZI Schiphol. In dat half jaar is het de bedoeling om uit 3 verschillende stromen (centraat, uitgegist slib en fecaliën uit vliegtuigen) fosfaat terug te winnen. De globale planning is als volgt:

Uitvoering Korte checklist storingen/functioneren pilot omvat de volgende punten (iedere werkdag): •

Controleren algemene werking van de installatie.

•

Bijzonderheden (o.a. lekkages, verstoppingen, wijzigingen, etc.).

Monsters, analyses (bv. Hach Lange kits) en gegevens (3 maal per week): Influent naar de pilotreactor: • • • • • • •

Zwevende stof Ammonium NH4 Magnesium voor en na MgCl2 dosering (opgelost en totaal) Totaal fosfaat Ortho-fosfaat PO4 Bicarbonaat pH

Enkele keren (bv. eens per 2 weken): • • •

Calcium Kalium IJzer (II & III)

Effluent uit de pilotreactor: • • • • • • •

Zevende stof Ammonium NH4 Magnesium (opgelost) Totaal fosfaat Ortho-fosfaat PO4 Bicarbonaat pH

50


KWR 2015.056 | Augustus 2015

Enkele keren (circa eens per 2 weken): •

Calcium

• •

Kalium IJzer

Analyse gewassen struviet-product (Maximaal 2 keer per behandelde stroom): • • •

Totaal stikstof (%w/w) Ammonium NH3 (%w/w) Calcium (mg/kg)

• • • •

Magnesium (%w/w) Totaal fosfaat als P (%w/w) Totaal fosfaat als P2O5 (%w/w) Totaal Kalium (%w/w)

• •

Zwavel (%w/w) Organische microverontreinigingen (tabel 4 uit meststoffenwet, o.a. PCB’s en insecticides, hexachloorbenzeen (HCB)) Pathogenen

• • •

XRD-analyse Metalen (tabel 1 uit meststoffenwet): o Cd (Cadmium) o Cr (Chroom) o o o o

Cu (Koper) Hg (Kwik) Ni (Nikkel) Pb (Lood)

o o

Zn (Zink) As (Arseen)

Standaard wekelijkse procedure: • • •

Werkdagen: Korte checklist storingen/functioneren/troubleshooting pilot (Evides Industriewater). Maandag, woensdag en vrijdag: Monstername & analyses (Evides Industriewater). Vrijdagochtend: Meetgegevens (analyseresultaten + aanvullende gegevens) naar KWR (Evides Industriewater).

51

KWR 2015.056 | Augustus 2015


52

Bijlage V Resultaten SEM-EDX analyse aanvullende neerslag bij bezinking struviet

30-08-2014 Reactor neerslag samenstelling (neerslag boven de struviet laag). In tabel 1 is de samenstelling weergeven.

TABEL 1. NEERSLAG SAMENSTELLING IN GEWICHT PERCENTAGE (WT%) EN IN ATOMIC PERCENTAGE (ATOMIC%). Element O

Wt%

Atomic %

51.91

65.90

Na

8.77

7.75

Mg

12.59

10.52

Al

0.21

0.16

Si

0.35

0.25

P

14.74

9.66

S

1.27

0.81

Cl

1.13

0.64

K

4.48

2.32

Ca

2.81

1.42

Fe

0.27

0.10

Cu

0.79

0.25

Zn Total:

0.70

0.22

100.00

100.00

KWR 2015.056 | Augustus 2015


53

________________________________________________________________________ 29-09-2014 Reactor neerslag samenstelling (neerslag boven de struviet laag) 2 monsters in duplo geanalyseerd. In tabel 2 is de samenstelling weergeven.

TABEL 2. NEERSLAG SAMENSTELLING IN GEWICHT PERCENTAGE (WT%) EN IN ATOMIC PERCENTAGE (ATOMIC%). Element

Wt%

Atomic %

O

54,34

68,67

Na

4,43

3,90

Mg

11,57

9,59

Al

0,42

0,32

Si

0,70

0,51

P

17,86

11,65

K

2,06

1,06

Ca

8,64

6,59

Fe

0,29

0,11

100.00

100.00

Total:

100%

90%


KWR 2015.056 | Augustus 2015 TKI Sustainable airport cities

P tot %

54

Bijlage VI

Grafieken met pilotresultaten P verwijdering

P ortho %

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%


mg/L


NH4 mg/L

KWR 2015.056 | Augustus 2015

1.800

1.600


Influent

Influent

55

NH4 Effluent

1.400

1.200

1.000

800

600

400

200

0

140

Mg 2+

Reactor Effluent

120

100

80

60

40

20

0

10,0


-

KWR 2015.056 | Augustus 2015 TKI Sustainable airport cities

Influent

56

pH

9,0

Effluent

8,0

7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,0

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Bijlage VII

Interpretatie van microbiologische analyse struviet (memo 2015-01 dd. 20 januari 2015) Inleiding Op Schiphol wordt struviet gewonnen uit het afvalwater met als doel dit in te zetten als meststof. Het gebruik van menselijke reststoffen kan leiden tot microbiologische gezondheidsrisico’s. Op dit moment is er geen specifieke beoordelingsrichtlijn voor het gebruik van menselijke urine of daaruit verkregen stoffen. Om een inschatting te maken van de microbiologische kwaliteit van struviet is het materiaal driemaal onderzocht op de aanwezigheid van micro-organismen die kunnen duiden op aanwezigheid van ziekteverwekkers in verschillende fasen van het productieproces. In deze memo worden de resultaten besproken in het licht van verschillende normen voor meststof, respectievelijk andere blootstelling aan microbiologische risico’s.

FIGUUR 1 SCHEMA VAN STRUVIETPRODUCTIE OP SCHIPHOL

Systeem Voor het onderzoek zijn op verschillende plaatsen monsters genomen. Bij de eerste meetserie werd struviet geproduceerd uit centraat, water dat vrijkomt bij de ontwatering van vergist slib. Bij de tweede en derde meetserie werd struviet geproduceerd uit toiletwater van vliegtuigen. De monsters van het centraat en de ‘fecaliën toevoer’ geven een beeld van de mate van verontreiniging van de grondstof van struviet. De monsters uit de struvietreactor zijn een momentopname van het productieproces. De struvietmonsters geven de mate van verontreiniging van het struviet weer. Effluent RWZI biedt een indruk van de kwaliteit van behandeld afvalwater dat in principe op oppervlaktewater mag worden geloosd als referentie.

57

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Omdat er verschillende concentratiestappen plaatsvinden in het proces is het van belang de hoeveelheden verwerkte en geproduceerde stoffen te schatten. Er is 1.200 m³ fecaliënwater aangevoerd. Het fecaliënwater werd met een bandfilter verwerkt met 90% vloeistof scheidingsrendement en in de pilot werd 1.086 m³ aangevoerd en verwerkt. Er is uit dit water ongeveer 400 kg struviet gewonnen. Microbiologische analyses Het analyseren van water voor de aanwezigheid van ziekteverwekkende micro-organismen (pathogenen) is duur en geeft niet altijd betrouwbare resultaten omdat ook concentraties onder de meetgrens relevant kunnen zijn voor de gezondheid. Daarom worden zogenaamde indicatororganismen gemeten die in veel hogere concentraties voorkomen in fecaliën. Omdat de diverse soorten pathogenen, zoals virussen, bacteriën en protozoa, verschillend reageren op behandeling zijn ook diverse soorten indicatororganismen onderzocht. Coliformen, enterococcen en E. coli zijn representatief voor bacteriën, Clostridium perfringens en sporen van sulfiet reducerende Clostridia (SSRC) zijn representatief voor persistente protozoa zoals Cryptosporidium en Giardia, en bacteriofagen en somatische fagen (bacterie-virussen) zijn representatief voor virussen. Vloeistoffen zijn op gebruikelijke wijze geanalyseerd. Een aantal gram struviet is ‘gewassen’ met water en vervolgens is dit water onderzocht op micro-organismen. Resultaten De resultaten zijn weergegeven aan het eind van deze bijlage. Het droge struviet bevat nauwelijks E. coli en coliformen, maar het aantal enterococcen loopt uiteen van <6,3 tot 300 KVE/g. Het is bekend dat enterococcen persistenter zijn in het milieu en zuiveringsprocessen dan E. coli. Ook het aantal bacteriofagen loopt sterk uiteen van <3,1 tot >19.000 KVE/g, en de twee monsters van somatische fagen (maximaal 35 KVE/g) komen overeen met bacteriofagen. De concentraties C. perfringens en SSRC komen, zoals verwacht, sterk overeen en variëren van <3 tot 51.000 KVE/g. Het monster op 28/10/2014 bevat de laagste concentraties voor alle micro-organismen. De overige monsters geven geen consistent beeld van hogere of lagere concentraties. Dit is overigens niet ongebruikelijk voor microbiologisch onderzoek, omdat aantallen organismen zeer sterk kunnen variëren in de tijd en zelden homogeen zijn verdeeld in water of vaste stof. In vergelijking met het effluent van de RWZI bevat het struviet weinig bacteriën en een vergelijkbaar niveau aan fagen. Het struviet bevat meer persistente organismen (C. perfringens en SSRC) dan RWZI effluent. Het struviet betreft echter vaste stof, en het is niet mogelijk om aan te geven in hoeveel water deze organismen terecht zouden komen wanneer het struviet oplost in de praktijk. Bij de fecaliën toevoer valt op dat er weinig bacteriën aanwezig zijn, met uitzondering van enterococcen die in één monster in een concentratie van 2.500 KVE/ml zijn aangetroffen. Ter vergelijking, in afvalwater worden gemiddelde concentraties van 160.000 resp. 16.000 KVE/ml E. coli en enterococcen gevonden. De voorbehandeling van de fecaliën heeft blijkbaar al invloed op bacteriën. Het is onduidelijk of er desinfecterende chemicaliën worden toegevoegd aan het afvalwater in vliegtuigtoiletten. Somatische fagen komen in hoge concentraties (100.000 PVE/ml) voor in de fecaliën en zijn ook in de reactor aanwezig. Het drogen van struviet lijkt een afdodend effect te hebben, want het gedroogde struviet bevat nauwelijks somatische fagen. Bacteriofagen werden op 31/7/2014 in hoge aantallen van >3000 PVE/ml aangetroffen in zowel het aangevoerde centraat als in de reactor en het struviet. In de fecaliën uit vliegtuigtoiletten zaten circa 100 PVE/ml. Mogelijk speelt hier ook de aanwezigheid van chemicaliën een rol, het kan echter ook ‘toevallig’ lager zijn. C. perfringens en SSRC werden op 31/7/2014 in wat lagere concentraties (<0,5 resp. 150

58

KWR 2015.056 | Augustus 2015


KVE/ml) aangetroffen in het centraat dan op de andere dagen (circa 6.500 KVE/ml) terwijl de concentraties in struviet op die dag sterk uiteen liepen (6 resp. 1.900 KVE/l). Effect (struviet)proces op micro-organismen Uit de metingen ontstaat het beeld dat bacteriën en virussen goed worden verwijderd of geïnactiveerd in voorbehandeling en struviet productie. Virussen lijken vooral gevoelig voor droging, waardoor circa 3,5 logeenheden (factor 10-3,5 ) reductie plaatsvindt. Persistente organismen zoals SSRC worden niet verwijderd of geïnactiveerd, een mg water bevat ongeveer evenveel SSRC als een mg struviet. Er lijkt daarom geen sprake te zijn van concentratie of binding in het struviet. Kwaliteitseisen meststoffen Volgens het Landelijk afvalbeheerplan 2009-2011moet waterzuiveringsslib ‘thermisch verwerkt’ (verbrand) worden om organisch stof te oxideren. Bij de productie van struviet is centraat van de slib-ontwatering gebruikt dat normaalgesproken niet wordt verbrand. Het struviet is een vaste stof die uit oplossing wordt bereid, en is dus geen slib. Daarom wordt ervan uitgegaan dat struviet niet thermisch hoeft te worden verwerkt. De beoogde toepassing van struviet is bemesting. Hiervoor gelden Europese regels: verordening dierlijke bijproducten. Voor mest is met name aandacht voor overdracht van dierziektes. Een aantal micro-organismen kunnen zowel bij dieren als bij mensen ziekten veroorzaken, zogenaamde zoönosen (bijvoorbeeld Campylobacter, Cryptosporidium, vogelgriepvirus en de Q-koorts bacterie). Voor toepassing van struviet op Schiphol zal er nauwelijks direct contact zijn tussen de aangebrachte meststof en mensen of huisdieren en vee. Personen die bemesten komen mogelijk wel in contact met mest, afhankelijk van de wijze waarop struviet wordt verspreid. Bij mogelijke toekomstige toepassing op landbouwgrond, openbare gebieden of sportvelden zou hier wel sprake van zijn. De verordening dierlijke bijproducten vormt daarom wel een toetsingskader voor (risico’s van) toepassing van struviet. Voor export van mestproducten moet de mest thermisch worden behandeld om te voldoen aan microbiologische kwaliteitseisen. Thermische behandeling staat omschreven als minimaal 60 minuten verhitting tot 70 °C, maar er worden ook alternatieven bij lagere temperatuur (55-60°C) en langere tijden genoemd. Het product mag niet meer dan 1000 KVE/g E. coli of enterococcen bevatten, en 25 g product mag geen Salmonella bevatten. De struviet monsters in dit onderzoek voldoen alle vier aan deze eisen, maar Salmonella is niet gemeten. Bij één monster is de concentratie enterococcen wel hoog (300 KVE/g) en het is niet uitgesloten dat bij een routinematige monstername (eens per kwartaal vijf monsters) de norm wel wordt overschreden. Het struviet is niet thermisch behandeld, en voldoet daarmee niet aan de gestelde proceseisen. Anderzijds kan worden gesteld dat thermische behandeling volgens de voorschriften niet tot een steriel product hoeft te leiden. Het effect van thermische behandeling zal verschillend zijn voor de diverse ziekteverwekkers en indicatororganismen. Persistente organismen zoals SSRC kunnen weinig effect ondervinden, terwijl bijvoorbeeld Cryptosporidium wel gevoelig is voor hitte. In tegenstelling tot mest kan struviet naast zoönosen ook humane micro-organismen bevatten, met name virussen. Hoewel de microbiologische analyses van het struviet voldoen aan de eisen, kan daarom niet op voorhand worden gesteld dat het struviet even veilig is als behandelde mest. Vooralsnog wordt daarom afgeraden om struviet te gebruiken in toepassingen waar veel menselijke blootstelling kan plaatsvinden zoals parken en sportvelden. Daarvoor is meer onderzoek nodig.

59

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Conclusies en volgende stappen Uit de eerste metingen blijkt dat struviet minder micro-organismen bevat dan de grondstof waaruit het wordt gemaakt. Het product is echter niet steriel. Persistente micro-organismen komen in hoge concentraties voor, maar er is geen sprake van ophoping. Minder persistente micro-organismen zoals bacteriën en virussen komen in lagere aantallen voor, waarbij met name droging voor virussen een belangrijk proces lijkt. Een uitgebreider meetprogramma is nodig om de microbiologische kwaliteit van struviet te karakteriseren. Omdat de gemeten concentraties micro-organismen in struviet laag zijn, en er weinig contact van mensen en dieren plaatsvindt lijkt toepassing van struviet in plaats van dierlijke mest op Schiphol niet tot een hoger risico te leiden. Afhankelijk van de methode moeten personen die de struviet aanbrengen gepaste bescherming dragen en hygiëne toepassen. Toepassing in de nabijheid van mensen zoals parken of sportvelden wordt vooralsnog afgeraden. Wanneer meer meetgegevens beschikbaar komen kan bovenstaande afweging worden herzien. Daarnaast wordt het dan mogelijk een meer kwantitatieve risicobenadering toe te passen. Aanbevolen wordt hiervoor een kwantitatieve microbiologische risicoanalyse (QMRA) uit te voeren. Dit kan worden gebaseerd op bestaande benaderingen voor drinkwater (AMVD, analyse microbiologische veiligheid drinkwater) of de Australische richtlijnen voor hergebruik van afvalwater. Hieruit zou de noodzaak voor (thermische) behandeling van struviet voor diverse toepassingen kunnen volgen. Referenties Landelijk afvalbeheerplan 2009-2011(http://www.lap2.nl/sectorplan.asp?b=19 ) VERORDENING (EG) nr. 1069/2009 VAN HET EUROPEES PARLEMENT EN DE RAAD van 21 oktober 2009 tot vaststelling van gezondheidsvoorschriften inzake niet voor menselijke consumptie bestemde dierlijke bijproducten en afgeleide producten en tot intrekking van Verordening (EG) nr. 1774/2002 (http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:300:0001:0033:NL:PDF ). http://www.beleidsplanning.nl/documents/nl/Van-mest-tot-exportwaardigproduct_Elsinga-beleidsplanning-en-innovatie-grondig-juni-2014.pdf

60

Analyse datum 31-7-2014 31-7-2014 31-7-2014 31-7-2014 30-9-2014 30-9-2014 30-9-2014 30-9-2014 28-10-2014 28-10-2014 28-10-2014 28-10-2014

Monstercodering Struviet 30-7-2014 Uit de reactor Struviet 23-7-2014 Centraat Faecalien toevoer Inhoud reactor Droge struviet # Effluent RWZI Faecalien toevoer Inhoud reactor Droge struviet # Effluent RWZI

M143663 M143664 M143665 M143666

M143222 M143223 M143224 M143225

M142313 M142314 M142315 M142316

Monsternummer

KVE/ml KVE/ml KVE/gram KVE/ml

KVE/ml KVE/ml KVE/gram KVE/ml

KVE/gram KVE/ml KVE/gram KVE/ml

Eenheid

<5 <5 < 0,6 150

<1 <1 <6 180

Coliformen

<5 <5 < 0,6 19

<1 <1 <6 18

3 0,5 <3 < 0,5

E-coli

5,1E+03 7,5E+03 5,7E+02 2

5,5E+03 1,4E+04 5,1E+04 79

Clostridium perfingens 140 19 <3 < 0,5

8,9E+03 6,5E+03 9,5E+02 5,9

> 5,0E+03 > 5,0E+03 2,7E+04 12

1,9E+03 1,2E+03 6 150

SSRC

2,5E+03 3,7E+03 < 6,3 14

113 92 300 54

± 100 * 3,5 * < 3,1 < 0,5

80 * 68 * 31 0,5

1,1E+05 8,0E+04 < 3,1 12

1,2E+05 1,2E+05 34 17

Enterococcen Bacteriofagen * Somatische fagen ( in PVE) (in PVE) 34 > 1,9E+04 * 19 > 3,0E+03 * <3 > 1,9E+04 * 0,5 > 3,0E+03 *

KWR 2015.056 | Augustus 2015 TKI Sustainable airport cities 61

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Bijlage VIII

Resultaten analyse struviet op microverontreinigingen en samenstelling STRUVIET GEWONNEN UIT CENTRAAT Anorganische parameters - metalen •

arseen (As) mg/kg 3,7

• • • •

cadmium (Cd) mg/kg < 0,6 chroom (Cr) mg/kg 9 koper (Cu) mg/kg < 9 kwik (Hg) FIAS/Fims mg/kg < 0,085

• • •

lood (Pb) mg/kg < 17 nikkel (Ni) mg/kg < 5 zink (Zn) mg/kg < 17

Organische parameters - aromatisch •

som PAK (10) mg/kg 0,56

Organische parameters - gehalogeneerd • •

Polychloorbifenylen: PCB -28 mg/kg < 0,01

• • • •

PCB PCB PCB PCB

• • •

PCB -153 mg/kg < 0,01 PCB -180 mg/kg < 0,01 som PCBs (7) mg/kg 0,05

-52 mg/kg < 0,01 -101 mg/kg < 0,01 -118 mg/kg < 0,01 -138 mg/kg < 0,01

Organochloorbestrijdingsmiddelen: • •

2,4-DDD (o,p-DDD) mg/kg < 0,01 4,4-DDD (p,p-DDD) mg/kg < 0,01

• • • •

2,4-DDE (o,p-DDE) mg/kg < 0,01 4,4-DDE (p,p-DDE) mg/kg < 0,01 2,4-DDT (o,p-DDT) mg/kg < 0,01 4,4-DDT (p,p-DDT) mg/kg < 0,01

• • • •

aldrin mg/kg < 0,01 dieldrin mg/kg < 0,01 endrin mg/kg < 0,01 telodrin mg/kg < 0,01

62

KWR 2015.056 | Augustus 2015


• • •

isodrin mg/kg < 0,01 heptachloor mg/kg < 0,01 heptachloorepoxide (cis) mg/kg < 0,01

• • • •

heptachloorepoxide (trans) mg/kg < 0,01 alfa-endosulfan mg/kg < 0,01 alfa -HCH mg/kg < 0,01 beta -HCH mg/kg < 0,01

• • • •

gamma -HCH (lindaan) mg/kg < 0,01 pentachloorbenzeen mg/kg < 0,01 hexachloorbenzeen mg/kg < 0,01 hexachloorethaan mg/kg < 0,01

•

hexachloorbutadieen mg/kg < 0,01

Organische parameters - indicatief onderzoek • • • •

Polycyclische koolwaterstoffen: naftaleen mg/kg < 0,08 acenaftyleen mg/kg < 0,08 acenafteen mg/kg < 0,08

• • • •

fluoreen mg/kg < 0,08 fenantreen mg/kg < 0,08 anthraceen mg/kg < 0,08 fluoranteen mg/kg < 0,08

• • • •

pyreen mg/kg < 0,08 benzo(a)antraceen mg/kg < 0,08 chryseen mg/kg < 0,08 benzo(b)fluoranteen mg/kg < 0,08

• • • •

benzo(k)fluoranteen mg/kg < 0,08 benzo(a)pyreen mg/kg < 0,08 dibenz(a,h)anthraceen mg/kg < 0,08 benzo(ghi)peryleen mg/kg < 0,08

•

indeno(1,2,3-cd)pyreen mg/kg < 0,08

Organische parameters - niet aromatisch: •

minerale olie mg/kg 160

OLIEFRACTIEVERDELING 1. 2. 3. 4.

fractie fractie fractie fractie

> C10 - C19 98 % C19 - C29 2 % C29 - C35 <1 % C35 -< C40 <1 %

Anorganische parameters - metalen •

kalium (K) mg/kg 770

• • • •

calcium (Ca) mg/kg 810 fosfor als P2O5 mg/kg 230000 magnesium (Mg) mg/kg 61000 zwavel (S) mg/kg 54

63

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Anorganische parameters - overig •

oplosb. ammonium als N mg N/kg 660

•

totaal stikstof als N mg N/kg 140

XRD-analyse liet zien dat het monster voor 96,8% uit struviet bestaat, 2,6% newberyiet en 0,7 kwarts (silicaten). STRUVIET GEWONNEN UIT FECALIEN WATER Anorganische parameters - metalen • kalium (K) mg/kg 440 • • • •

arseen (As) mg/kg < 2,8 cadmium (Cd) mg/kg < 0,5 calcium (Ca) mg/kg 2100 chroom (Cr) mg/kg < 5

• • • •

fosfor als P2O5 mg/kg 190000 koper (Cu) mg/kg < 7 kwik (Hg) FIAS/Fims mg/kg < 0,068 lood (Pb) mg/kg < 14

• • • •

magnesium (Mg) mg/kg 67000 nikkel (Ni) mg/kg < 4 zink (Zn) mg/kg < 14 zwavel (S) mg/kg 570

Organische parameters - aromatisch •

som PAK (10) mg/kg 0,56

Organische parameters - gehalogeneerd • •

Polychloorbifenylen: PCB -28 mg/kg < 0,01

• • • •

PCB PCB PCB PCB

• • •

PCB -153 mg/kg < 0,01 PCB -180 mg/kg < 0,01 som PCBs (7) mg/kg 0,05

-52 mg/kg < 0,01 -101 mg/kg < 0,01 -118 mg/kg < 0,01 -138 mg/kg < 0,01

Organochloorbestrijdingsmiddelen: • •

2,4-DDD (o,p-DDD) mg/kg < 0,002 2,4-DDE (o,p-DDE) mg/kg < 0,01

• • • •

2,4-DDT (o,p-DDT) mg/kg < 0,02 4,4-DDD (p,p-DDD) mg/kg < 0,002 4,4-DDE (p,p-DDE) mg/kg < 0,01 4,4-DDT (p,p-DDT) mg/kg < 0,02

• • • •

aldrin mg/kg < 0,001 alfa -HCH mg/kg < 0,001 alfa-endosulfan mg/kg < 0,001 beta -HCH mg/kg < 0,001

64

KWR 2015.056 | Augustus 2015


• • •

chloordaan (cis) mg/kg < 0,001 chloordaan (trans) mg/kg < 0,001 delta -HCH mg/kg < 0,001

• • • •

dieldrin mg/kg < 0,0016 endosulfansulfaat mg/kg < 0,002 endrin mg/kg < 0,001 gamma -HCH (lindaan) mg/kg < 0,001

• • • •

heptachloor mg/kg < 0,001 heptachloorepoxide (cis) mg/kg < 0,001 heptachloorepoxide (trans) mg/kg < 0,001 hexachloorbenzeen mg/kg < 0,0017

• • •

hexachloorbutadieen mg/kg < 0,001 isodrin mg/kg < 0,001 telodrin mg/kg < 0,001

Organische parameters - indicatief onderzoek • •

Polycyclische koolwaterstoffen: naftaleen mg/kg < 0,08

• • • •

acenaftyleen mg/kg < 0,08 acenafteen mg/kg < 0,08 fluoreen mg/kg < 0,08 fenantreen mg/kg < 0,08

• • • •

anthraceen mg/kg < 0,08 fluoranteen mg/kg < 0,08 pyreen mg/kg < 0,08 benzo(a)antraceen mg/kg < 0,08

• • • •

chryseen mg/kg < 0,08 benzo(b)fluoranteen mg/kg < 0,08 benzo(k)fluoranteen mg/kg < 0,08 benzo(a)pyreen mg/kg < 0,08

• • •

dibenz(a,h)anthraceen mg/kg < 0,08 benzo(ghi)peryleen mg/kg < 0,08 indeno(1,2,3-cd)pyreen mg/kg < 0,08

Organische parameters - niet aromatisch: •

minerale olie mg/kg 66

OLIEFRACTIEVERDELING 1. 2.

fractie > C10 - C19 44 % fractie C19 - C29 23 %

3. 4.

fractie C29 - C35 31 % fractie C35 -< C40 3 %

Anorganische parameters - overig • • •

oplosb. ammonium als N mg N/kg 230 totaal fosfaat als P mg P/kg 180 totaal stikstof als N mg N/kg 1000

65


KWR 2015.056 | Augustus 2015

66

Bijlage IX

Financiële beschouwing: Aannames en berekeningen P Balans Parameter

Toelichting/ aanname

aant.

eenheid

opmerking

kg P/d

gemeten 2014

Situatie A: zonder struvietwinning P inf P eff Pverw

P in influent AWZI

69

P in effluent AWZI

5

kg P/d

gemeten 2014

64

kg P/d

berekend

% van

percentage is ingeschat

P verwijderd in AWZI

Organisch P

P gebonden aan secundair

verwijdering

slib

afbraak %

afbraak secundair slib in

P gehalte

organisch P gehalte in

2 23

gisting uitgegist slib hoeveelheid

2,46

uitgegist slib nat gewicht uitgegist slib

2049366

secundair slib

o.b.v kentallen

% van

gemiddelde afbraak

secundair slib

van 2013 en 2014

% van

aanname dat vrijwel

uitgegist slib

alle P in slib blijft zitten

kg/jaar

2013 (want 2014 niet

uitgegist slib DS gehalte

representatief) droge stof gehalte uitgegist

23,3

%

gemeten

kg/d

berekend

32,2

kg P/d

berekend

3

kg P/d

gemeten

29,2

kg/d

berekend

34,8

kg/d

berekend

% van (5)

aanname

kg P/d

berekend

%

gemeten in pilot

kg/d

berekend

slib hoeveelheid

drooggewicht uitgegeist slib

1308

uitgegist slib Organisch P verwijdering P retour via centraat Organisch P

gecorrigeerd voor retour via

verwijdering

centraat

Chemisch P

P gebonden aan chemisch slib

Situatie B:

met bio P en fosfaatstripper

struvietwinning P terugwinning

aanname: bio P en fosfaatstripper aanwezig

Chemisch P verwijdering

aanvullend chemische P

10

verwijdering

maximaal

31,3

terugwinbare P rendement

85

struviet reactor teruggwinbare P_B Chemisch P

aanname: bio P en

26,6

fosfaatstripper aanwezig 8,2

berekend

KWR 2015.056 | Augustus 2015


67

verwijdering Situatie C: struvietwinning terugwinbare P_C

met bio P maar zonder fosfaatstripper aanname: bio P maar zonder fosfaat stripper

MAP MAP-P

struvietvorming in gisting P verwijdering via MAP

50

% van (70)

aanname

13,3

kg P/d

berekend

13,3

kg P/d

berekend

vorming in gisting terugwinbare P_C

aanname: bio P maar zonder fosfaat stripper

Chemisch P

8,2

berekend

verwijdering

Massabalans Situatie ->>>>>

Eenh.

A

B

C

Opmerking

Omschrijving P terugwinning

kg/d

0

26,6

13,3

berekend

P terugwinning

t/jr

0

9722

4861

berekend

Struvietproductie

t/jr

0

76,8

38,4

berekend

MgCl2 32% verbruik

t MgCl2/ t

1,432

resultaat pilot

struviet MgCl2 32% verbruik

t/jr

0

110,0

55,0

resultaat pilot, en verdubbeld

Loog verbruik

t/jr

0

10,9

5,4

resultaat pilot, en verdubbeld

Chemische P

t/jr

12,71

2,99

2,99

tFe/t P

3,226

t Fe/jr

41,00

9,64

9,64

bedrijfsvoering

voor situatie A voor situatie A berekend

verwijdering Specifiek Fe (metaal)

bedrijfsvoering

verbruik Fe (metaal) verbruik Chemisch slib

t/jr

96,8

22,7

22,7

berekend

MAP

t/jr

0

0

38,40

berekend

Slibproductie droog

t/jr

477,5

403,5

441,9

berekend

23,3

24

23,3

2049

1681

1896

DS gehalte slib Slibproductie nat

% t/jr

gemeten bedrijfsvoering

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Bijlage X Struviet - Relevante weten regelgeving

Datum

26 juni 2015

Van

Nutrient Platform

Aan

de leden van het Nutrient Platform

Onderwerp

Informatie over weten regelgeving met betrekking tot struviet

Struviet Relevante weten regelgeving

68

KWR 2015.056 | Augustus 2015


De fosfaat problematiek & struviet Hergebruik van fosfaat wordt meer en meer een noodzaak omdat de beschikbare voorraden primair fosfaaterts eindig zijn. Terwijl de vraag naar fosfaat toeneemt, neemt de wereldvoorraad af. Dit heeft al geleid tot onrust op de wereldmarkt en geleid tot fors stijgende en fluctuerende prijzen van fosfaatgrondstoffen. De Rijksoverheid, het bedrijfsleven en het Nutrient Platform werken aan mogelijkheden om fosfaat uit afval- en reststoffen zoveel mogelijk te hergebruiken. Eén van de vormen die voor hergebruik in aanmerking komt, is struviet wat voornamelijk wordt teruggewonnen uit afvalwater of industrieel proceswater. Struviet in zuivere vorm is een magnesiumammoniumfosfaat dat gevormd wordt door neerslag van opgeloste fosfaat met magnesium en ammonium. De fosfaat houdende reststroom bevat afhankelijk van de kwaliteit van het afvalwater en de procestechnologie een variabel aandeel struviet. Dit variabel aandeel strutviet is belast met een variabel aandeel nevenbestanddelen, dit kunnen ook contaminanten en microorganismen zijn.

Struviet & de wet De fosfaat houdende reststroom is conform de Wet milieubeheer per definitie een afvalstof.i Zo valt afvalwater (dat deze fosfaat houdende reststroom veelal bevat) volgens de Wet Milieubeheer ook onder de categorie afvalstof.ii Voorheen was het toepassen en verhandelen van de afvalstof struviet als meststof mogelijk mits de stof vermeld werd in bijlage Aa van de Uitvoeringsregeling Meststoffenwet.

Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet Op 15 december 2015 werd besloten dat het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet zou worden aangepast. Per 1 januari 2015 is een gedeelte van het besluit in werking getreden (d.w.z onderdeel G, H, I, J, K, L, en M) dit zijn enkele redactionele aanpassingen ter uitvoering van de Wet verantwoorde groei melkveehouderij en enkele overige aanpassingen. De overige onderdelen (d.w.z. onderdeel A, B, C, D, E, F, N) zijn per koninklijk besluit vanaf 27 februari 2015 geldend. Kortom, vanaf eind februari is struviet opgenomen in het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet in de categorie “herwonnen fosfaten” dit betekend dat, mits het aan technische normen (zware metalen en microverontreinigingen) voldoet, struviet kan worden toegepast als meststof. Hieronder worden de specifieke eisen voor de verhandeling en vervoer nog nader toegelicht.

Uitvoeringsregeling Meststoffenwet Naast het uitvoeringsbesluit is ook de uitvoeringsregeling aangepast op de categorie herwonnen fosfaten. Deze Ministeriële Regeling is per 1 januari 2015 geldend. Verder is er in de Uitvoeringsregeling Meststoffenwet een bepaling opgenomen met betrekking tot pathogenen en rioolzuiveringsslib. Dit zal hieronder nader uitgewerkt worden.

69

KWR 2015.056 | Augustus 2015


Besluit gebruik meststoffen Met het opnemen van herwonnen fosfaten in het Uitvoeringsbesluit en Uitvoeringsregeling Meststoffenwet zijn nog niet alle zaken volledig afgerond. Op dit moment ligt de aanpassing van Besluit gebruik Meststoffen voor de tweede kamer en zal daarna nog langs de Raad van State gaan. De wijziging in het Besluit zal de voorwaarden voor het gebruik van herwonnen fosfaten gelijkstellen met de voorwaarden voor overige organische meststoffen. Dit houdt in dat er nadere regels gesteld aan gaan worden het gebruik van herwonnen fosfaten. Dezelfde beperkingen die voor organische meststoffen van toepassing zijn zullen ook gaan gelden voor herwonnen fosfaten. Tevens wordt in het Besluit gebruik Meststoffen een mogelijkheid opgenomen om herwonnen fosfaten en overige organische meststoffen van plantaardige herkomst te gebruiken op overige gronden.

Afvalstof toets Zoals eerder aangegeven blijft de fosfaat houdende reststroom, waaronder dus struviet, voor alsnog een afval status houden. Afvalstoffen kunnen normaliter niet worden verhandeld. Echter, zoals hierboven beschreven, is er nu een uitzondering gemaakt voor herwonnen fosfaten, waaronder struviet, hierdoor mag het gewoon verhandelt worden in Nederland.

Om erachter te komen of een reststof een afvalstof is moet er gekeken worden naar de wet. In de Kaderrichtlijn afvalstoffen staan de voorwaarden die de Europese Commissie moet gebruiken bij het opstellen van specifieke criteria. Deze zijn: • • •

De stof of het voorwerp wordt gebruikelijk toegepast voor specifieke doelen, Er is een markt voor of vraag naar de stof of het voorwerp, De stof of het voorwerp voldoet aan de technische voorschriften voor de specifieke

•

doelen en aan de voor producten geldende wetgeving en normen, Het gebruik van de stof of het voorwerp heeft over het geheel genomen geen ongunstige effecten voor het milieu of de menselijke gezondheid. iii

De Europese Commissie heeft geen extra criteria opgesteld voor herwonnen fosfaten. Dit betekent dat de lidstaat zelf (in dit geval Nederland) regelingen kan opnemen met betrekking tot einde-afvalcriteria. Er zijn ook geen criteria opgenomen op nationaal niveau wat betekend dat er per geval besloten moet worden of er sprake is van einde afvalstatus of niet. Dit kan via de website van Rijkswaterstaat, hier is een webtool ‘afval of grondstof’ voor ontwikkeld.

Hierbij moet nog vermeldt worden dat op moment de herziening van de Meststoffenverordening is gestart. Struviet zal hier mogelijk als meststof in worden opgenomen. Dit zal betekenen dat de verordening einde-afvalcriteria zal gaan bevatten voor de teruggewonnen stoffen die als mest gezien gaan worden. Echter, dit proces laat nog even op zich wachten en de komende tijd zal de herziening nog niet in werking gaan treden.

70

KWR 2015.056 | Augustus 2015


REACH Volgens de Europese REACH-verordening (nr. 1907/2006) moeten ondernemingen die chemische stoffen produceren en op de markt brengen, de risico’s van deze stoffen beoordelen en hiervoor (indien nodig) beschermende maatregelen nemen. De producenten moeten hiervoor bij het Europees Agentschap voor Chemische Stoffen (ECHA) in Helsinki een dossier met relevante gegevens indienen en de betreffende stoffen registreren. Dit is een procedure waar veel tijd en geld in gaat zitten.

Het vorige gedeelte over de eind status van herwonnen fosfaten zoals struviet is van belang voor de REACH regeling op Europees niveau. Onder de categorie herwonnen substanties van de REACH vallen enkel stoffen die volgens de kaderrichtlijn afvalstoffen geen afval meer zijn en de zogeheten ‘end of waste status’ hebben (artikel 2(7)(d))). Wanneer een substantie deze status niet heeft valt het gewoon onder afval en wordt het uitgezonderd van REACH registratie op grond van artikel 2 (2) van de REACH-verordening. Herwonnen substanties moeten zich daarentegen wel registreren onder de REACH.

Een uitzondering is dat registratie niet hoeft plaats te vinden als de stof die herwonnen wordt al eerder is geregistreerd door een andere partij. Het Berliner Wasserbetriebe heeft struviet succesvol geregistreerd onder de REACH. Wanneer een organisatie of bedrijf ook struviet produceert moet deze contact opnemen met het Berlin Wasserbetriebe om een toegangsbrief te ontvangen. Dit verschaft toegang tot het gezamenlijke struviet registratie dossier. Let op dit gaat wel om struviet geproduceerd uit elke afvalstroom en elk proces, maar specificeert zich in struviet dat minstens 80% puur moet zijn ten minste 80% magnesium ammonium fosfaat of MAP hydraat, water is hier niet in opgenomen. Helaas is ook deze manier registreren niet kosten vrij en komen de kosten liggen al snel rond de €5000 euro voor het inkopen in de onderzoeksdata en €9000 voor het laten registreren en de daadwerkelijke kosten.

Pathogene organismen & ministeriële regeling Binnen de wereld van struviet wordt er een onderscheid gemaakt tussen afvalstromen met mogelijke pathogenen en residuen van geneesmiddelen en afval- of proceswaterstromen die daarmee niet belast zijn. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen communaal afvalwater (inclusief afvalstromen afkomstig van verwerking van dierlijke bijproducten en dierlijke mest) en afval- of proceswater van louter verwerking van plantaardige afval- of proceswaterstromen. Door de verschillende processen (waterzuiveringsprocessen en struvietprecipitatie) worden vele pathogene organismen gedood, echter toch blijven er in de eerste categorie vaak pathogene organismen over. De processen worden als onvoldoende dodend beschouwd.

Herwonnen fosfaten uit rioolzuiveringsslib kunnen daardoor voorlopig niet als algemeen risicovrij worden aangemerkt. Daarom wordt in artikel 17a, derde lid, van het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet voorzien in een bepaling die het mogelijk maakt bij ministeriële regeling een procedé voor te schrijven dat ervoor zorgt dat het grootste deel van

71

KWR 2015.056 | Augustus 2015


de in het rioolzuiveringsslib aanwezige pathogene organismen afsterft.iv Op dit moment wordt onderzoek gedaan naar de noodzaak van het voorschrijven van zo’n procedé. STOWA doet een onderzoek naar de hoeveelheid pathogenen en andere risicostoffen die overblijven in struviet wanneer dit wordt herwonnen uit rioolzuiveringsslib. In het najaar (2015) zal dit rapport waarschijnlijk gepubliceerd worden. Tot die tijd kan struviet van rioolzuiveringsslib alleen als meststof verhandeld worden als de fabrikant overtuigend kan aantonen dat deze geen pathogenen bevat. Dit betekend echter, dat er een kans is dat de regelgeving nog verandert met betrekking tot rioolzuiveringsslib, nadere regels kunnen gesteld gaan worden. Dit wordt ook herhaald in de Uitvoeringsregeling Meststoffenwet. In artikel 6a (die per 1 januari 2015 is ingegaan) wordt het volgende gesteld: 'Herwonnen fosfaten uit rioolzuiveringsslib worden behandeld langs biologische, chemische of thermische weg, door langdurige opslag of volgens enig ander geschikt procedé, dat tot gevolg heeft dat het grootste deel van de in het zuiveringsslib aanwezige pathogene organismen afsterft.' v Deze bepaling heeft tot functie dat gewaarborgd wordt dat het grootste deel van de in het rioolzuiveringsslib aanwezige pathogene organismen sterft. De bepaling is uit voorzorg opgenomen, aan de hand van de resultaten van het STOWA onderzoek zal later bepaald worden of er een apart procedé komt.

Verhandeling meststoffen Tot slot de eisen voor het verhandelen van herwonnen fosfaten. Deze eisen zijn verschillend, dit wordt door de herkomst bepaald.

Herwonnen fosfaten (organisch) Herwonnen fosfaten mogen als meststof worden verhandeld , gebruikt en vervoerd worden als het voldoet aan onderstaande voorwaarden: Er wordt aangesloten bij de gangbare milieukundige eisen die voor meststoffen gelden. Dat zijn de maximale waarden voor zware metalen, genoemd in tabel 1 van bijlage II, en de maximale waarden voor organische microverontreinigingen, genoemd in tabel 4 van bijlage II van het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet.vi

Struviet uit dierlijke mest Let op: Struviet dat is ontstaan uit dierlijke mest, blijft dierlijke mest. Dat betekent dat voor de toepassing van struviet uit dierlijke mest de gebruiksnorm dierlijke mest geldt. Ook moet het vervoer van struviet uit dierlijke mest voldoen aan de eisen die hiervoor gesteld zijn in de meststoffenwet, die voortvloeien uit de Nitraatrichtlijn.vii

Rioolzuiveringsslib Zoals eerder aangegeven, moeten herwonnen fosfaten uit rioolzuiveringsslib worden behandeld langs biologische, chemische of thermische weg, door langdurige opslag of volgens enig ander geschikt procedé, dat tot gevolg heeft dat het grootste deel van de in het

72

KWR 2015.056 | Augustus 2015


zuiveringsslib aanwezige pathogene organismen afsterft. Er wordt aangesloten bij de gangbare milieukundige eisen die voor meststoffen gelden. Dat zijn de maximale waarden voor zware metalen, genoemd in tabel 1 van bijlage II, en de maximale waarden voor organische microverontreinigingen, genoemd in tabel 4 van bijlage II van het Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet.viii Let op, zoals eerder aangegeven moet over een strenger procedé moet nog besloten worden, dit kan dus in de toekomst nog wijzigen.

Contact Wanneer u verder vragen heeft met betrekking tot de weten regelgeving neem dan gerust contact op met het Nutrient Platform via [email protected] of +31 70 304 3763.

Bijlage

Relevante Nationale weten regelgeving •

Meststoffenwet

• • • •

Uitvoeringsbesluit Meststoffenwet Uitvoeringsregeling Meststoffenwet Hoofstuk 10 Wet Milieubeheer Activiteitenbesluit

•

Besluit gebruik meststoffen

Relevante Europese weten regelgeving • •

Europese kaderrichtlijn afvalstoffen (2008/98/EG) REACH verordening (1907/2006)

•

Meststoffenverordening (2003/2003/EG)

i ii

Art.1.1 Wet Milieubeheer. http://waterenenergie.stowa.nl/Upload/documenten/LR_Rapport-Juridische-Handreiking-Duurzame-E_en_G.pdf, p. 37. iii Art. 6 Kaderrichtlijn afvalstoffen. iv Art. 17a (lid3) http://wetten.overheid.nl/BWBR0019031/geldigheidsdatum_03-06-2015#HoofdstukIII_Paragraaf4_ Artikel17a. v Art. 6a Uitvoeringsregeling Meststoffenwet http://wetten.overheid.nl/BWBR0018989/Hoofdstuk2/Artikel6a/geldigheidsdatum_01-07-2015 vi https://mijn.rvo.nl/handel-en-vervoer-van-overige-meststoffen. vii https://mijn.rvo.nl/handel-en-vervoer-van-overige-meststoffen. viii https://mijn.rvo.nl/handel-en-vervoer-van-overige-meststoffen.

73

TKI Sustainable airport cities

Recommend Documents