Watertechniek en mestverwerking

Watertechniek en mestverwerking Workshop Wetsus & Innovatienetwerk 27 juni 2012

Leon Korving

combining scientific excellence with commercial relevance 1

Rioolwater vs mest Overeenkomsten: • Herkomst (vnl. faeces, urine) • Nutriënten (N, P, K) • Organische stof 2008

Eenheid

Rioolwater

Mest

N

kton N

89

426

P

kton P

15

76

2

Verschillen Riool • Gericht op gemak & hygiëne: verdunning • Afbraak & verwijdering • Ook andere bronnen (industrie, regen)

Mest • Geconcentreerd • Focus op benutting nutriënten • Grotere volumes

3

Ontwikkelingen Riool • Van zuivering naar grondstoffen- en energiefabriek • Focus op winning P • Feedstock biobased? • Decentraal?

Mest • Overschot • Reductie via voeding • Mestverwaarding

4

In ontwikkelingslanden… Verwerking “faecal sludge”

5

Rioolwater & Mest

• Vergelijkbare problematiek • Verschillende werelden • Verschillende technieken Maar: gedeelde visie op de toekomst: => Verwaarding van nutrienten en organische stof

6

Wat is nodig

Logistiek

Interessante Producten

Partners

Techniek Durf => Interactief innoveren 7

Van afval naar product Restproduct • • • •

Mengsel Diffuse bron Verontreinigingen Negatieve waarde

Producten • • • • •

Geconcentreerd Samenstelling op maat Kwaliteit Volume Hoge waarde

Erts/grondstof • • • •

Geconcentreerd Enkele verontreinigingen Volume Positieve waarde 8

Mestverwerken

Biogas Org. stof

Mest

Vergisting

dun/dik scheiding

Dikke mest/ digestaat Org. stof, P

Organische stof N, P, K

N, K, (P)

(Co-substraat)

Concentreren

Mineralen concentraat N, K

Organische stof

Afvalwater 9

Voorscheiding

Biogas Org. stof

Mest

Vergisting

dun/dik scheiding



N, K, (P)

(Co-substraat)

Concentreren


Organische stof

Afvalwater 10

Influentzeven • Rioolwater zeven op 0,5 mm • Zeefgoed bevat 80% cellulose • Pilotonderzoek op rwzi Blaricum & demosite rwzi Leeuwarden • Verdere verwaarding cellulose aandachtspunt

11

Scheiding aan de bron Watertechniek: • Zwart water Sneek • Saniphos • Microbiële brandstofcel • Gele stroom Mestverwerking • Hercules, Kempfarm g/l

N

P

K

Urine (mens)

9

2

2

6-9

0,1-0,6

4

Urine (varken, Kempfarm)

12

Verbeteren vergisting

Biogas Org. stof

Mest

Vergisting

dun/dik scheiding



N, K , (P)

(Co-substraat)

Concentreren


Organische stof

Afvalwater 13

Stappen in een gisting Mest Hydrolyse Suikers Aminozuren Vetzuren Verzuring

Lage vetzuren Methaan vorming Methaan 14

Thermische drukhydrolyse • Hydrolyse van organische stof: – – – –

4-10 bar, 140-200 C Verhoging biogasproductie Verbetering slibontwatering Vrijmaken nutrienten

• Full scale op rwzi’s in buitenland • Trend naar kleine schaal • Ecoferm/Sustec

15

Alternatieven voor biogas • Bioplastics uit vetzuren – Bacteriën zetten vetzuren om in PHA als energie reserve – PHA is winbaar als bioplastic – Pilotonderzoek op rwzi Brussel (Veolia) – Vooraanstaand onderzoek bij TU Delft

• Of vetzuren zelf

Mest: slechte vergistbaarheid is aandachtspunt 16

Onderzoeksvragen? • Verbeteren vergistbaarheid – – – –

Thermische technieken Enzymen Zure hydrolyse …

• Alternatieve producten voor biogas – – – –

Vetzuren Suikers Ethanol Bioplastics 17

Behandeling dunne fractie

Biogas Org. stof

Mest

Vergisting

dun/dik scheiding



N, K, (P)

Co-substraat

Concentreren


Organische stof

Afvalwater 18

Ontwatering

Ontwatering rwzi-slib, ontwikkelingen • Toename polymeer gebruik • Keuze en aanmaak polymeer van belang • Duitsland: aandacht voor gebruik biologisch afbreekbaar polymeer voor toepassing in de landbouw • Proeven met gruisontwatering

19

Ontwatering Fosfaat? • Rwzi met bio-P: 40% in centraat en winbaar als struviet • Rwzi met chemische P: <10% in centraat • Mest: 20-50% in dunne fractie, afhankelijk van scheidingsmethode

Bepalende factoren: • • • • •

Scheidingsmethode (P in fijn colloïdale fractie) Bindingsvorm voor P Flocculantkeuze (polymeer / Fe-zouten) Thermische hydrolyse (vrij maken gebonden P) Rol fytase in veevoer? 20

Struviet voor ontwatering Full scale RWZI Emmen: • Dosering van Mg voor slibontwatering • Geen struviet afscheiding

Resultaten: • Daling PE verbruik • Toename ds van slibkoek

21

Onderzoeksagenda? Sturingsmogelijkheden voor P • • • • •

Naar dunne fractie: separate P-winning mogelijk Hydrolyse Verhitting Fytase Invloed fytase in veevoer

Optimalisatie flocculantkeuze • Verbruik • Milieu-effecten (afbreekbaarheid)

22


Biogas Org. stof

Mest

Vergisting

dun/dik scheiding



N, K , (P)

(Co-substraat)

Concentreren


Organische stof

Afvalwater 23

Concentratie dunne fractie

Veel kennis bij Wetsus over ontzouten van water: • Capacitieve deionisatie • Elektrodialyse • Ontzouten met elektrospray • Eutektische vrieskristallatie • Ontzouten in superkritisch water • Ionische vloeistoffen • Fouling van membranen 24

Capacitieve deionisatie

25

Ontzouten met elektrospray

26

Ontzouten in superkritisch water

27

Benutting dunne fractie

Alternatief: benutten nutrienten en COD • Microbiële brandstofcel • Algen productie

28


Biogas Org. stof

Mest

Vergisting

dun/dik scheiding



N, K , (P)

(Co-substraat)

Concentreren


Organische stof

Afvalwater 29

Digestaat & rioolslib

Verwerking rioolslib in NL: • Verbranding • Compostering en meeverbranding • Drogen en meeverbranding Aandachtspunt: fosfaat in asrest Hergebruik P alleen mogelijk bij monoverbranding 30

P-winning uit as

Meest interessant: • Afzet bij Thermphos (Fe/P < 0,2 mol/mol) • Inzet bij ICL Fertilizers • Nat-chemische opwerking tot TSP • Thermo-chemische opwerking (Rhenania-fosfaat) Meeste technieken waarschijnlijk ook toepasbaar op as van mestverbranding 31

Nieuwe technieken

• Productie van biochar – Pyrolyse – Hydrothermale omzetting

• Vergassen in superkritisch water • Oxidatie in superkritisch water

32

Superkritische vergassing

• In onderzoek voor rwzi-slib en mest • Vergassing natte biomassa zonder droging • Interessant potentieel voor winning nutriënten, evt. destillatie

33

Superkritisch vergassen

Biogas Org. stof

Mest Organische stof N, P, K

Vergisting

dun/dik scheiding

Dikke mest/ digestaat Org. stof, P?

N, K , (P)

Concentreren

Mineralen concentraat N, K, P?

Afvalwater 34

Superkritische vergassing Veel expertise in NL • Onderzoek: Universiteit Twente, Delft, Wetsus • Bedrijven: Gensos, Sparqle, Procede

Aandachtspunten: • Omzettingsgraad • Nutriëntenwinning • Voorkomen afzettingen Conversie bij algen (Chakinala 2009, Twente) 35

Mestverwerking

Biogas Org. stof

Mest

Vergisting

dun/dik scheiding



N, K , (P)

(Co-substraat)

Concentreren


Organische stof

Afvalwater 36

Mest raffinage?

Mest

Vezelscheiding

Vezels (suikers, ethanol)

Chemicaliën productie

Vetzuren PHA

Residu behandeling

Nutriënten winning

Energie Biochar Mineralen N, K, P

Water 37

Dank voor uw aandacht

38

Watertechniek en mestverwerking

Recommend Documents