Vereniging Dorpsbelangen SchipborgStreven naar duurzaamheid rioolwaterzuivering
Binnen het streven naar duurzaamheid richt de rioolwaterzuivering in Assen zich op een zo nuttig mogelijk gebruik van alles wat uit rioolwater is te halen. Zo wordt geprobeerd zoveel mogelijk van het in rioolwater aanwezig organisch materiaal om te zetten in biogas. Dit om het forse energieverbruik voor het beluchten en rondpompen bij de rioolwaterzuivering duurzaam te kunnen dekken. Het organische materiaal in rioolwater bevat in principe namelijk vijfmaal meer energie dan voor zuivering nodig zou zijn. Het probleem is echter dat rioolwater, anders dan dierlijke mest, maar een zeer laag gehalte (ca. 0,4%) droog organisch materiaal bevat. Dit komt omdat met het rioolwater dagelijks per inwoner ook nog eens gemiddeld 120 liter verbruikt kraanwater wordt afgevoerd. Bij regenval wordt door verdere verdunning het gehalte aan organisch materiaal zelfs nog lager. Hoe haal je daar dan toch nog energie uit? Bij de RWZI Assen gebeurt dit door het organisch materiaal eerst te concentreren in de vorm van zuiveringsslib en dat dan pas te vergisten tot biogas (60% methaan, 40% kooldioxide).
In principe is het op deze manier mogelijk om uit het rioolwater van 85.000 inwoners jaarlijkse 400.000 kubieke meter biogas te winnen en dit om te zetten in 300.000 kubieke meter groen gas (85% methaan, net als in aardgas). Niet echt veel (het jaarlijks gasverbruik van 175 huishoudens), maar erg nuttig voor een duurzame bedrijfsvoering.
Ook voor andere uit rioolwater te halen materialen richt de RWZI Assen zich zoveel mogelijk op nuttig hergebruik, dan wel op hergebruik gerichte verwerking elders.
Rioolwaterzuiveringsproces
In het proces van rioolwaterzuivering zijn de volgende stappen te onderscheiden:
- mechanische rioolwaterzuivering;
- microbiologische rioolwaterzuivering;
- biovergisting zuiveringsproducten.
Mechanische rioolwaterzuivering
Rioolwaterzuivering begint bij de RWZI Assen met een mechanische verwijdering van het grove vuil, zoals blikjes, blaadjes, papier, plastics en tampons, over een 6 millimeter rooster. Wekelijks levert dat ongeveer 6 kubieke meter als normaal vuilnis af te voeren materiaal op.
Na verwijdering van het grove vuil gaat het rioolwater naar een gigantische ronde tank (nummer 1 op plaatje), waarin de grove zandfractie (deeltjes groter dan 0,2 millimeter doorsnee) bezinkt. Wekelijks levert dit ongeveer 5 kubieke meter bruinzwart zand op, te gebruiken in de wegenbouw. Met het bezinken van de grove zandfractie komen ook vet- en olieresten aan het oppervlak drijven, die worden afgescheiden voor de biovergister.
Microbiologische rioolwaterzuivering
Zuivering van organisch materiaal en de meststoffen ammoniak, nitraat en fosfaat vindt op de RWZI Assen plaats via een zuurstofrijke en een zuurstofloze microbiologische behandeling in een tweede gigantische ronde tank (nummers 2a en 2b op plaatje).
De RWZI Assen vanuit de lucht gezien.
Foto: Waterschap Hunze en Aa's.
Bij de zuurstofrijke zuivering breken micro-organismen in de buitengoot van deze tank (nummer 2a), onder krachtige beluchting, een deel van het organisch materiaal af tot kooldioxide en water. Daarbij vormen deze micro-organismen een eigen biomassa in de vorm van uitvlokkend zuiveringsslib. Dit slib kan door een hoger gehalte (1-5%) aan droog organisch materiaal, anders dan rioolwater zelf, wel vergist worden tot biogas.
Tijdens de zuurstofrijke zuivering verdwijnt 90% van het fosfaat in het zuiveringsslib en wordt ammoniak omgezet in nitraat.
Bij de zuurstofloze zuivering in de afgesloten binnenruimte van de ronde tank (nummer 2b) wordt 90% van het nitraat vervolgens omgezet in stikstofgas, dat naar de lucht ontwijkt (lucht bestaat voor 78% uit stikstofgas).
In een derde gigantische ronde tank (nummer 3 op plaatje) krijgt het gevormde zuiveringsslib tijd om te bezinken. Een klein deel daarvan gaat terug naar de microbiologische zuivering, de rest gaat naar de biovergister. Het van zuiveringsslib ontdane rioolwater wordt via het Havenkanaal afgevoerd naar het Noord-Willemskanaal.
Hierna zal in dit oppervlaktewater nog afgerekend moeten worden met de in het gezuiverde rioolwater nog aanwezige resterende ziektekiemen, zoals virussen en bacteriën. Ditzelfde geldt ook voor nog aanwezige resten van geneesmiddelen en hormoonverstorende stoffen (waaronder resten van ‘de pil’). Voor veel van dergelijke stoffen ontbreken echter nog normen waaraan zou moeten worden voldaan.
Biovergisting zuiveringsproducten
In een afgesloten cilindervormige biovergisters (nummer 4 op plaatje) zetten bacteriën bij ongeveer 30⁰C onder zuurstofloze omstandigheden vet, olie en zuiveringsslib om in biogas. Dit biogas wordt opgevangen in een gashouder, van waaruit het als brandstof voor de stroomgenerator wordt gebruikt. Hoe beter de vergisting, hoe meer gas. Meer gas betekent bovendien minder restslib. Dit is belangrijk, want restslib is, naast het afgevoerde gezuiverde rioolwater, het belangrijkste afvalproduct van de RWZI Assen. Na chemisch uitvlokken en drogen door uitpersen gaat het restslib naar een externe verwerker voor verbranding van het nog resterende organische materiaal. De as hiervan is bruikbaar in de wegenbouw, maar kan in principe ook nuttig worden gebruikt voor het terugwinnen van fosfaatkunstmest.
Het bij de verwerking van restslib vrijkomende water gaat, vanwege de hoge gehalten aan ammoniak en fosfaat, weer terug naar het begin van de microbiologische zuivering.
Energieproductie
Met het geproduceerde biogas als brandstof wekt de RWZI Assen door een stroomgenerator zowel elektriciteit als warmte op (warmtekrachtkoppeling). De stroom wordt gebruikt voor het rondpompen en beluchten van het rioolwater, terwijl met de warmte onder meer de temperatuur in de biovergister op 27 ⁰C wordt gehouden. Ook kan de warmte gebruikt worden voor de verwarming van de bedrijfsgebouwen en voor het op temperatuur houden van de microbiologische zuivering (boven de 10 ⁰C).
Helaas bevat biogas uit de biovergister ook verontreinigingen. Vooral resten van siloxanen, uit onder meer cosmetische producten, leveren veel hinder op. Bij verbranding daarvan zetten zich lagen zandachtig materiaal af op de inwendige delen van de stroomgenerator, hetgeen regelmatige inspecties en kostbaar onderhoud noodzakelijk maakt. Zuivering van het biogas door koolfilters zou dit kunnen voorkomen, het beste in combinatie met omzetting tot groen gas. Door de hogere verbrandingswaarde van groen gas zou dan meteen een gunstiger verhouding tussen opgewekte elektriciteit en geproduceerde warmte kunnen worden verkregen. Nu gaat meestal, vooral in de zomer, het overschot aan warmte gewoon verloren.
Verdere duurzame ontwikkelingen
Op dit moment dekt de RWZI Assen ongeveer een derde van de eigen energiebehoefte uit de verbranding van biogas. In 2020 wordt gemikt op 100% dekking. Verwacht wordt dat op termijn zelfs enig groen gas en overtollige warmte uit de warmtekrachtkoppeling extern kan worden geleverd. Dat zou dan, naast de zuivering van organisch materiaal en het verwijderen van ongeveer 90% van de meststoffen ammoniak, nitraat en fosfaat, een verdere bijdrage betekenen aan de duurzaamheid van de RWZI Assen. Onafhankelijk van het openbare stroomnet verminderd bovendien de kwetsbaarheid van de gehele computergestuurde rioolwaterzuivering van de RWZI Assen voor externe stroomstoringen. De uitdaging bij dit alles is natuurlijk wel om één en ander tegen markconforme prijzen te realiseren!
Paul Hagel