Continue innovatie met aeroob korrelslib voor conventionele actiefslibsystemen

Thema
Afvalwaterzuivering

Samenvatting
Sinds de ontdekking eind jaren negentig van aeroob korrelslib aan de TU Delft, heeft het wereldwijde onderzoek naar toepassingen voor afvalwaterzuivering een enorme vlucht genomen. De samenwerking tussen TU Delft , Royal HaskoningDHV en veel andere partijen in de Nederlandse watersector heeft geleid tot de ontwikkeling van Nereda®, een aeroob korrelslibproces dat inmiddels breed internationaal wordt toegepast. Nereda® combineert compactheid, kosten- en energie-effectiviteit met vergaande biologische verwijdering van CZV, stikstof- en fosfaat.

Momenteel ligt er voor bestaande conventioneel actiefslibsysteem een uitdaging op het gebied van energiebesparing, grondstofwinning en vermindering van het ruimtegebruik. De toepassing van aeroob korrelslib biedt hier mogelijk kansen. Waar Nereda® een semi-continue proces is, kan inpassing van aeroob korrelslib in bestaande infrastructuur uitkomst bieden als een continue bedrijfsvoering ook robuust mogelijk is. Om die reden wordt door TU Delft, het Hoogheemraadschap van Delfland, Delfluent Services, Evides Industriewater, het hoogheemraadschap van Rijnland en Royal HaskoningDHV onderzoek gedaan naar de ontwikkeling en werking van een continu aeroob korrelslibproces. Ook zal voor de awzi Harnaschpolder een concreet (her)ontwerp worden uitgewerkt. Het onderzoek wordt uitgevoerd onder regie van een stuurgroep waarin de betrokken organisaties zijn vertegenwoordigd

Resultaten

Resultaten projectfase 1 (2016 – 2020)
Gebaseerd op begrip van korrelvorming in Nereda® en bestrijding van licht slib in conventionele actiefslibinstallaties (CAS), werd direct begonnen met het ontwerp en de bouw van een continue proefopstelling (zie figuur 1). Hiermee werd onderzocht of korrelslib geënt vanuit een Nereda® in standgehouden kon worden op het afvalwater van awzi Harnaschpolder. Daarnaast werd bestudeerd aan welke randvoorwaarden een dergelijk proces zou moeten voldoen op volle schaal. De proefinstallatie werd eind maart 2018 in gebruik genomen en tot eind 2019 is praktisch onderzoek uitgevoerd. Een structureel betere slibvolume index (SVI30) dan die van awzi Harnaschpolder werd behaald, maar het begrip van aeroob korrelslib en praktische handvatten vanuit de ervaringen met Nereda® bleken nog onvoldoende voor een vertaling naar een continue proces. In 2020 is daarom begonnen met de ontwikkeling van een modelmatige gevoeligheidsanalyse. Met dit model kon de invloed van procesparameters op de drijvende mechanismen achter vorming van aeroob korrelslib beter worden bestudeerd, o.a. gevoed met resultaten uit het pilotonderzoek. De nieuwe inzichten nodigden uit tot voortzetting van het pilotonderzoek. Met de kennis uit de modelstudie zijn technische aanpassingen van de pilotopstelling en een plan voor vervolgonderzoek gedefinieerd.



Figuur 1 - Overzichtsfoto van de pilotinstallatie van het HARKOS-project ten tijde van de opening op 29 maart 2018.


Resultaten projectfase 2 (2021 – 2022)
Na aanpassing van de proefinstallatie is in april 2021 weer begonnen met volcontinu bedrijf. De nieuwe aanpak had direct een positief effect op zowel de slibbezinkbaarheid als het aandeel korrelslib dat in stand gehouden kan worden. Het bedrijf van de proefinstallatie wordt de komende tijd verder geoptimaliseerd met als doel een vergelijkbare slibbezinkbaarheid en fractie korrelslib als in Nereda® te kunnen handhaven. Tegelijkertijd wordt gewerkt aan de vertaling van de randvoorwaarden voor aeroob korrelslib van pilotschaal naar volle schaal.


Toepassing op volle schaal op awzi Harnaschpolder
Parallel aan het onderzoek op pilotschaal wordt ook met een kritisch oog naar de slibeigenschappen van awzi Harnaschpolder gekeken. Momenteel is er wereldwijd veel aandacht voor verbetering van de slibbezinkbaarheid door de overgang van een gevlokte naar een meer korrelvormige slibmorfologie (zgn. verdichting). Deze slibdeeltjes worden ook wel aangeduid als ‘babykorrels’. Hierbij worden bekende technieken voor de bestrijding van licht slib in extremere vorm uitgevoerd (dwz. het verhogen van de slibbelading door het verbeteren van het propstroomkarakter van anaerobe selectoren) om zo een compactere vlokmorfologie te verkrijgen. Dit is ook het eerste stadium van de vorming van aeroob korrelslib. Omdat de vlokmorfologie een directe relatie heeft met de bezinksnelheid van het slib als geheel, kan in een kort tijdbestek een verbeterde SVI30 worden bereikt. Op awzi Harnaschpolder wordt dit periodiek waargenomen, zij het dat dit nog spontaan optreedt (zie figuur 2).


Figuur 2 - Voorbeeld grafiek van de ontwikkeling van de SVI30 op awzi Harnaschpolder over de periode vanaf begin januari 2020 tot eind september 2021. Periodes met een lagere SVI in één of meerdere parallelle straten beginnen en eindigen abrupt.


De verdichting van de vlokmorfologie leidt in een actiefslibsysteem met bio-P tot een fractie korrelslib (>200 micrometer), zo ook op awzi Harnaschpolder (zie figuur 3). De spreiding in de slibleeftijdsverdeling voor individuele slibdeeltjes is alleen te kort om deze ‘babykorrels’ uit te laten groeien tot (1) grotere korrels en (2) een significant deel van de slibpopulatie. Het selectief bevoordelen van deze ‘babykorrels’ gebeurd succesvol in Nereda® en is de grootste uitdaging voor een continu aeroob korrelslibproces.


Figuur 3 - Opname van een gezeefd actiefslibmonster (fractie >212 micrometer) van awzi Harnaschpolder. Individuele slibdeeltjes zijn duidelijk zichtbaar, naast enkele cellulosevezels. Het aandeel in de totale massa van slibgehalte is <5%. De rode schaalindicator in de linkerbovenhoek representeert 200 micrometer.


Publicaties gerelateerd aan het HARKOS-project:


Start van het Onderzoek
September 2016

Einde van het Onderzoek
December 2023

Onderzoeker(s)
Researchers (and affiliations):
- Mario Pronk (Delft University of Technology)
- Mark van Loosdrecht (Delft University of Technology)
- Edward van Dijk (Royal HaskoningDHV)
- Mariska Ronteltap (Water Authority of Delfland)
- Lobke de Pooter (Water Authority of Rijnland)
- Marthe de Graaff (Evides Industrial Water)
- Marissa Boleij (Delfluent Services)
- Viktor Haaksman (Delfluent Services)

Organisatie(s)

- Technische Universiteit Delft
- Hoogheemraadschap van Delfland
- Hoogheemraadschap van Rijnland
- Evides Industriewater
- Royal HaskoningDHV
- Delfluent Services B.V.

Contact

Viktor Haaksman
[email protected]