Inventariseren van technieken voor de behandeling en valorisatie van concentraatstromen

Het BBT-kenniscentrum, opgericht in opdracht van de Vlaamse Regering bij VITO, heeft tot taak het inventariseren, verwerken en verspreiden van informatie rond milieuvriendelijke technieken. Tevens moet het kenniscentrum de Vlaamse overheid adviseren bij het concreet maken van het begrip Beste Beschikbare Technieken (BBT).

Deze studie ambieert om Vlaamse beleidsmakers en betrokken sectoren een overzicht te bieden van de technieken om concentraatstromen te behandelen en te valoriseren. Immers, een goed management inzake behandeling en valorisatie van concentraatstromen is cruciaal voor het succesvol toepassen van waterzuiveringstechnieken bij verregaand waterhergebruik.

De analyses in deze studie gebeurden op basis van onderzoeksresultaten uit relevante literatuur en onderzoeksprojecten, aangevuld met bevragingen en interviews met experten. De studie beoogt geen pasklaar antwoord op elk concentraatvraagstuk maar kan beschouwd worden als een voorbereidende stap voor een eventuele latere integratie in een horizontale studie rond waterbesparing en concentraatmanagement alsook voor een update van BBT-studies voor specifieke sectoren. De opmaak van deze studie gebeurde in nauw overleg met de vertegenwoordigers van de sector en specialisten uit de administraties.

In de voorliggende sectoroverschrijdende studie worden de technieken die momenteel in Vlaanderen (of elders, bv. NL, Azië, US, Afrika) worden toegepast of potentieel hebben voor het behandelen en valoriseren van concentraatstromen geïnventariseerd. De geïnventariseerde technieken zijn in deze studie onderverdeeld in 5 categorieën: membraan gebaseerde technieken, thermisch gebaseerde technieken, geavanceerde oxidatietechnieken, biologische technieken en diverse technieken. De werking en voorbeelden van innovaties voor elk van deze categorieën van technieken zijn als volgt:

• Bij membraan gebaseerde technieken worden stoffen, al dan niet selectief, uit een waterige stroom verwijderd met toepassing van membranen. Courant toegepaste membraan gebaseerde technieken zijn ultrafiltratie, nanofiltratie en omgekeerde osmose. Innovaties in het kader van concentraatstromen bestaan bv. uit variaties op (courant toegepaste) membraan gebaseerde technieken, al dan niet in combinatie met andere (membraan gebaseerde) technieken. In veel gevallen beoogt dit een hogere recovery (zouten, metalen, water) waarbij concentraatstromen verder opconcentreren. Variaties zijn bv.: aangepaste membranen, combinatie van verschillende types membranen, aangepaste pH, druk en/of temperatuur, recirculeren in de tijd van (concentraat)stromen, aanpassing van de stroomrichting of gedreven door elektrische stroom.
• Bij thermisch gebaseerde technieken is temperatuur de drijvende kracht voor de scheidingsprocessen. Enerzijds kan het aanwezige water (deels) worden verdampt via verhitting. Anderzijds kan concentratie van water of bepaalde stoffen bekomen worden via kristalvorming. Innovaties in het kader van concenstraatstromen bestaan er bv. in dat gebruik gemaakt wordt van zonne-, wind- of recuperatie-energie in de plaats van fossiele brandstoffen, of het combineren van technieken zoals verdamping/indamping en kristallisatie.
• Door het oxideren van stoffen in afvalwater worden deze omgezet naar andere parameters die beter afgebroken kunnen worden. Bij dit type van technieken is zuurstof de drijvende kracht voor de behandeling van waterige stromen. 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 met behulp van chemicaliën of katalysatoren, trillingen of in combinatie met technieken zoals biologische of UV-behandeling.
• Biologische processen worden courant ingezet voor het zuiveren van afvalwater. In een klassieke afvalwaterzuiveringstrein zijn deze biologische processen de hoofdzuiveringsstap. Geavanceerde biologische processen kunnen ook ingezet worden als nabehandeling en/of polishing stap, voor de verwijdering van specifieke componenten (bv. zouten en metalen). Innovaties in het kader van concenstraatstromen bestaan er bv. in dat gebruik gemaakt wordt van zouttolerante bacteriën, al dan niet gefixeerd op plantenwortels of het toevoegen van actieve kool of chemicaliën thv de biologische zuivering.
• Voor de selectieve verwijdering van componenten uit water zijn er ook andere technieken beschikbaar, zoals bv. adsorptie, coagulatie/precipitatie, electrocoagulatie en extractie en fosfaat leaching. Deze technieken kunnen ingebouwd worden in een afvalwaterzuiveringstrein met het oog op het afscheiden van specifieke componenten, zoals (an)organische stoffen, recalcitrante CZV, P-houdende componenten of metalen.

Ook valorisatieopties van herwonnen stoffen (zouten, metalen, nutriënten, chemicaliën) en water worden beschreven in deze studie.

Vervolgens worden deze technieken geëvalueerd met betrekking tot de fase van ontwikkeling, de doelmatigheid en financiële aspecten. Dit laat toe om na te gaan of de technieken voldoen aan de BBT-criteria of als techniek in opkomst beschouwd kunnen worden. De randvoorwaarden inzake de toepassing van deze technieken zijn in veel gevallen bepalend voor de toepasbaarheid ervan in de praktijk alsook hetgeen men voor ogen heeft, bv. het terugwinnen van zouten, metalen, nutriënten en/of chemicaliën, naast het herwinnen van water.

Tenslotte worden er in deze studie aanbevelingen geformuleerd met betrekking tot de subsidieregelgeving (ecologiepremie) en voor verder onderzoek en technologische ontwikkelingen.