Koolstof- en energiezuinige stikstofverwijdering met de Mainstream Shortcut (MAS). Resultaten pilotonderzoek
Dit rapport bevat de resultaten van een pilot op rwzi Nieuwveer in Breda, waarbij de potentie is onderzocht van stikstofverwijdering met Mainstream Shortcut (MAS). Het doel: verwijdering van stikstof met relatief weinig organisch materiaal, tegen een laag energiegebruik met een aantoonbare bijdrage van anammox bacteriën. Ondanks de grote stappen die gemaakt zijn, is de lozingseis van 10 mg N/l nog niet bereikt en dient de technologie verder te worden geoptimaliseerd.
Publicatienummer |
2020-45 |
Thema |
Waterkwaliteit, Realiseren van ecologische waterkwaliteitsdoelen (KRW) |
Datum |
|
De Nederlandse waterschappen willen waar mogelijk, hun rioolwaterzuiveringen omvormen tot energiefabrieken die rioolwater energiepositief zuiveren. Om dit te verwezenlijken wordt gefocust op de maximale afscheiding van organisch materiaal (i.c. koolstofverbindingen) uit het afvalwater, dat vervolgens met een anaerobe vergisting kan worden omgezet tot biogas. Stikstofverwijdering limiteert echter deze energieproductie, omdat de conventioneel gebruikte nitrificatie/denitrificatie veel organische koolstof vereist om nitraat om te zetten naar stikstofgas (N2).
De MAS-technologie kan hiervoor de oplossing bieden door gebruik te maken van zogenoemde shortcut-verwijderingspaden via nitriet als alternatief op conventionele stikstofverwijdering via nitraat. Het gevolg hiervan is dat de vereiste zuurstof- en organische koolstofvraag drastisch verlaagd worden, wat noodzakelijk is voor de transitie naar een energiepositieve rwzi.
De MAS-pilot is gebouwd volgens een uniek reactordesign, bestaande uit o.a. een denitrificatietank, een alternerende beluchtingstank, een anammox kweekreactor en een trilzeef. Deze configuratie is gedurende 1 jaar en 8 maanden getest en geoptimaliseerd op de rwzi Nieuwveer bij temperaturen van 12-24°C. Een innovatief beluchtingsregime is in de alternerende beluchtingstank toegepast en in combinatie met een korte verblijftijd voor de uitspoeling van het vlokkig slib konden ongewenste nitrietoxiderende bacteriën worden onderdrukt. Dankzij de trilzeef en de anammox kweekreactor was de verblijftijd van het granulair slib voldoende hoog om anammoxactiviteit in de pilot te behouden.
Tot slot werd met de MAS-pilot op een koolstofzuinige manier stikstof verwijderd, met een gemiddelde CZV/N verwijderingsratio van 2,4±1,3. Dit is aanzienlijk lager dan de huidig toegepaste technologie. Ondanks deze beloftevolle resultaten werd de lozingseis van 10 mg N/l nog niet bereikt.
Deze hoofdstroom anammoxtechnologie is met deze resultaten vooralsnog niet marktklaar voor de Nederlandse waterschappen. De verwachting is dat in de nabije toekomst de efficiëntie van het proces zodanig verbeterd kan worden dat de techniek commercieel kan worden toegepast.
Dit onderzoek werd mede gefinancierd door de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) en de provincie Zeeland.