Geavanceerde oxidatietechnieken
Beschrijving
Door het oxideren van stoffen in afvalwater worden deze omgezet naar andere parameters die beter afgebroken kunnen worden (bv. laagmoleculaire biologisch afbreekbare stoffen). Bij dit type van technieken is zuurstof (uit de lucht of in zuivere vorm) de drijvende kracht voor de behandeling van waterige stromen.
Voor de behandeling en valorisatie van concentraatstromen kunnen geavanceerde oxidatietechnieken worden toegepast. Geavanceerde oxidatietechnieken zijn variaties op de klassieke chemische oxidatie, waarbij bv. gewerkt wordt bij hoge druk of bij lagere of subkritische procesomstandigheden, al dan niet mbv chemicaliën of katalysatoren, trillingen of in combinatie met technieken zoals biologische of UV-behandeling.
Technische toepasbaarheid
Het aantal geavanceerde oxidatietechnieken die anno 2022 effectief in Vlaanderen (of daarbuiten) worden toegepast voor de behandeling en valorisatie van concentraatstromen zijn eerder beperkt. In bijlage 3 is een technische fiche van AOP terug te vinden in PRAKTIJKCASE 4. Op basis van de beschikbare informatie zou de techniek in Vlaanderen nog niet toegepast worden voor de behandeling en valorisatie van concentraatstromen. Er zijn wel enkele voorbeelden terug te vinden in Azië maar details ontbreken om een uitspraak te doen over het potentieel van deze techniek in het kader van concentraatstromen in Vlaanderen.
AOP kunnen ingezet worden voor de behandeling en valorisatie van concentraatstromen met toxische of moeilijk biologisch afbreekbare componenten, in combinatie (als voorbehandeling) met andere waterzuiveringstechnieken, bv. biologische zuivering of UV-behandeling. Het type (of combinatie van) techniek dient gekozen te worden ifv het te behandelen afvalwater en de parameters die afgebroken moeten worden (zie Tabel 8) en hangt af van de bedrijfsspecifieke situatie.
Voornamelijk in het kader van het beter afbreekbaar maken van componenten in concentraatstromen bv. biologisch moeilijk afbreekbare stoffen, zijn AOP aangewezen.
Milieu-impact
Geavanceerde oxidatietechnieken kunnen ingezet worden voor de verwijdering van recalcitrante CZV, nutriënten, organische componenten en micropolluenten, zwavelcomponenten, organische chlorides en toxische componenten.
Geavanceerde oxidatietechnieken vereisen energie bv. bij hoge temperatuurvariaties. Afhankelijk van de uitvoeringsvorm worden chemicaliën toegevoegd. Uitgewerkte katalysatoren komen vrij als een (slibachtige) afvalstromen.
Financiële aspecten
Voor een aantal AOP werden kostprijzen verzameld (zie Tabel 8 en PRAKTIJKCASE 4). Deze dienen echter met de nodige omzichtigheid geïnterpreteerd te worden. De investeringskosten zijn immers zeer bedrijfs- en locatieafhankelijk.
De kostprijs wordt o.a. bepaald door het type, de uitvoeringsvorm (al dan niet in combinatie met andere technieken), de procesvoering, het te behandelen volume, de gewenste zuivering, de valorisatie-, afzet- of afvoeropties, enz.
Andere factoren die een invloed hebben op de kostprijs zijn: de schaalgrootte, transportkosten (bv. afvoer van afval) en evt. (externe) verwerking van afval.
Installaties (bv. pompen, leidingen uit hoogwaardige materialen) die bestand zijn tegen hoge drukken zijn vermoedelijk ook duurder in aankoop.
Tabel – geavanceerde oxidatietechnieken
Tabel 8 bevat voor elk van de geïnventariseerde geavanceerde oxidatietechnieken (zie excel, H3) een beschrijving van de technische toepasbaarheid, de milieu-impact en de financiële aspecten.
Tabel 8: Beschrijving van de geavanceerde oxidatietechnieken
[47] Werken bij hoge druk brengt wellicht extra kosten met zich mee.
[48] WASS - chemische oxidatie
-kosten afhankelijk van debiet afvalwater, aard en concentratie van polluent, aanwezigheid storende componenten, gewenst rendement, enz.;
-contacttank en leidingwerk dienen bestendig te zijn tegen de oxiderende condities.
[49] Voor de oxidatie van een afvalwaterstroom van 1 m3/u en 5 000 mg CZV/l bedraagt de investeringskost voor de UV-lampen ongeveer 65 000 €.
[50] BREF CWW: tabel 3.56 (wet oxidation with H2O2) en tabel 3.63 (WAO)
De behandelingskosten hangen in sterke mate af van de schaalgrootte, de benodigde behandelingscondities en -tijd, en de materiaalvereisten die gesteld worden aan de reactor (bv. om corrosie te vermijden). De werkingskosten worden vooral bepaald door de energiekosten gerelateerd aan het verpompen van het influent en het comprimeren van de lucht of zuurstof. Daarnaast dragen ook personeelskosten t.g.v. onderhoud bij. Prijsindicaties is info tot 1994.
[52] WASS - WAO en SCWO: Prijsindicaties is info 2001.
[53] CAPEX: afhankelijk van de grootte van de installatie; installatie loopt mogelijks onder drukken tot 80 bar en temperaturen tot 280°C; excl. prijs van de katalysator
OPEX: relatief laag; Indien de CZV-concentratie voldoende hoog is (>10 000 ppm) zodat de installatie energie-zelfvoorzienend systeem is, is de werkingskost vergelijkbaar met de werkingskost voor een aerobe zuiveringsinstallatie. De werkingskost voor een CWAO bestaat uitsluitend uit hulpstoffen (katalysator) en energie (elektriciteit).
| Milieuvriendelijke techniek | Technische aspecten | Milieuaspecten | BBT | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bewezen | Algemeen toepasbaar | Globaal - technisch | Waterverbruik | Afvalwater | Afval | Energie - elektriciteitsverbruik | Chemicaliën | Globaal - milieu | Economisch | ||
| Chemische oxidatie bij hoge temperatuur en druk (Geavanceerde oxidatietechnieken) | - | + | -/+ 1 | 0 | + | 0 | - | 0 | + | - | TO |
| Natte lucht oxidatie (Geavanceerde oxidatietechnieken) | - | -/+ | -/+ 2 | 0 | + | 0 | + | 0 | + | - | TO |
| Superkritische wateroxidatie (Geavanceerde oxidatietechnieken) | - | -/+ | -/+ 3 | 0 | + | 0 | + | 0 | + | - | TO |
| Katalytische natte lucht oxidatie (Geavanceerde oxidatietechnieken) | - | + | -/+ 4 | 0 | + | 0 | + | 0 | + | - | TO |
| Fotokatalytische waterzuiveringstechnologie (Geavanceerde oxidatietechnieken) 5 |
- Legende
1 algemeen: toepasbaar (chemische oxidatie); techniek 1x vermeld tijdens interview; geen concrete cases in Vlaanderen of elders gekend
2 algemeen: techniek in opkomst, bv. toepassing van AOP in combinatie met biologie – pilootschaal (ozonisatie, UV, Fenton en testen op elektrochemische uitvoeringsvorm); geen concrete cases in Vlaanderen of elders gekend
3 algemeen: techniek in opkomst; geen concrete cases in Vlaanderen of elders gekend
4 techniek in opkomst; techniek toegelicht tijdens interview; geen concrete cases in Vlaanderen gekend, wel in Azië; zie ook bijlage 3 – praktijkcase 4
5 geen inschatting omwille van ontbrekende informatie: geen concrete cases gekend; fotokatalytische oxidatie zou in Vlaanderen niet worden uitgevoerd