Een consortium is erin geslaagd om op pilotschaal op de awzi Harnaschpolder in Midden-Delfland gedurende een half jaar korrelslib in een continu actief slibsysteem te vormen. De eigenschappen van het korrelslib zijn vergelijkbaar met korrelslib uit het Nereda-proces. Het consortium zoekt nu een geschikte awzi om het onderzoek op praktijkschaal te vervolgen en demonstreren. “Het belang van deze doorbraak is dat waterschappen een continu korrelslib proces makkelijk in bestaande afvalwaterzuiveringsinstallaties kunnen invoeren”, stelt Mark van Loosdrecht van de TU Delft.
De komende decennia komen de waterschappen voor veel uitdagingen te staan op het gebied van rioolwaterzuivering, stelt Mariska Ronteltap, senior procestechnoloog, Programma Waterketen 2050 bij Hoogheemraadschap Delfland. Zo krijgen ze met toenemende vuilvrachten te maken door de groeiende bevolking.
Daarnaast is er een nieuwe Europese richtlijn voor verdergaande behandeling van stedelijk afvalwater en krijgen waterschappen met sterkere pieken in regenwateraanvoer te maken. Verder moeten waterschappen steeds meer invulling geven aan bindende afspraken over duurzaamheid en circulariteit.
“Tegelijkertijd gaat een substantieel aantal zuiveringen richting einde levensduur of de maximaal haalbare biologische belasting”, zegt Ronteltap. “Daarnaast is de fysieke ruimte, zeker in stedelijke gebieden, vaak beperkt terwijl voor de meeste oplossingen van deze uitdagingen ruimte nodig is.”
Extra capaciteit creëren
Het creëren van extra capaciteit binnen de bestaande awzi kan volgens haar op verschillende manieren. “Denk bijvoorbeeld aan een deelstroombehandeling en het afvangen van organisch materiaal via zeven. Een andere mogelijkheid is de hoeveelheid slib te verhogen door de bezinkbaarheid te verbeteren.” Dat is het idee van het stimuleren van aeroob korrelslib in conventionele actiefslibsystemen: een hogere biomassaconcentratie wordt bereikt bij gelijkblijvend slibvolume, zodat een toename in slibgehalte niet leidt tot uitspoeling van slib met het effluent.
Controleerbaar aansturen
De vraag die het consortium (Delfland, Rijnland, Evides Industriewater, Delfluent Services, Royal HaskoningDHV en TU Delft) zich heeft gesteld luidt als volgt: hoe krijg je de micro-organismen in een conventioneel systeem zo ver dat ze zich in korrels gaan formeren? Dat kan in speciaal ontworpen Nereda-reactoren. maar de korrelvorming doet zich soms ook spontaan in bestaande conventionele actiefslibsystemen. Om uit te vinden hoe dit gedrag controleerbaar aangestuurd kan worden in een bestaand continuproces, startte in 2016 het HARKOS-project (Harnaschpolder korrelslib).
Pilotinstallatie in proefhal
In de proefhal van Delft Blue Innovations is een continu doorstroomde pilotinstallatie gebouwd om op voorbezonken afvalwater aeroob korrelslib te kunnen vormen. Het eerste onderzoeksdoel, de vertaling van de voorwaarden voor korrelgroei van Nereda naar een continuproces, bleek volgens Ronteltap ingewikkelder dan gedacht. De integratie van onderzoek op pilotschaal, fundamenteel onderzoek op de TU Delft en praktijkkennis van RHDHV met het Nereda-proces leidde uiteindelijk tot verdere verdieping van het begrip van aerobe korrelgroei in de praktijk.
Cruciaal element
“Het blijkt dat de manier waarop het afvalwater wordt aangeboden aan het slib een cruciaal element is voor het stimuleren van korrelvorming en het benadelen van vlokkig actiefslib”, aldus onderzoekers Viktor Haaksman (DSBV), Edward van Dijk (Royal HaskoningDHV) en Mario Pronk (TU Delft). “Dit inzicht leidde begin 2022 tot de eerste succesvolle resultaten op pilotschaal: gedurende meer dan een half jaar werd korrelslib in een continu systeem gevormd met eigenschappen vergelijkbaar met korrelslib uit het Nereda-proces, voor wat betreft korrelvorming, biologische activiteit, drogestofconcentratie en het vermogen tot nutriëntenverwijdering.”
Belang innovatie
“Het belang van deze innovatie is dat een continu korrelslib proces makkelijk in bestaande afvalwaterzuiveringsinstallaties kan worden ingevoerd”, stelt Mark van Loosdrecht van de TU Delft. Het kan volgens hem zorgen voor procesintensificatie, met name een hogere volume belasting, maar de voordelen met betrekking tot energieverbruik zijn beperkter dan voor batch. “Bij nieuwbouw zal een SBR-syteem de meeste voordelen bieden maar daar waar al bestaande infrastructuur bestaat is een continue uitvoering interessant.”
Volgende stap
Met deze mijlpaal komt volgens haar de volgende stap in beeld, namelijk het onderzoeken van het best haalbare biologische rendement op volle schaal. “Momenteel zoekt het consortium naar een geschikte awzi om het onderzoek op praktijkschaal te kunnen vervolgen en demonstreren.”
De mogelijkheid korrelslib te huisvesten en te onderhouden in bestaande awzi’s – na een aantal technische aanpassingen – betekent veel voor de duurzaamheid van deze zuiveringen, stelt Ronteltap. Zo kunnen waterschappen de biologische capaciteit verhogen zonder het bijbouwen van betonnen tanks. Ook kunnen ze de levensduur verlengen en de beschikbare ruimte inzetten voor andere zuiveringsdoelen. “Hiermee draagt dit onderzoek bij aan de doelen over duurzaamheid en circulariteit die de waterschappen in het algemeen, en in dit geval Rijnland en Delfland in het bijzonder, zichzelf gesteld hebben. De betrokken partijen bezinnen zich nu hoe via een demo op juiste schaal de inzichten kunnen worden doorvertaald om praktijktoepassing mogelijk te gaan maken.”
