Innovatieve technologie voor de behandeling van afvalwater uit slachterijen

Afvalwater van slachterijen is lastig te zuiveren omdat dit  afvalwater hoge concentraties vaste stoffen en colloïdale verbindingen bevat, zoals bloed, eiwitten en vetten. Het afvalwater zit vol met biologisch afbreekbare organische verbindingen, oliën en vetten, stikstof en fosfor. Het zuiveringsproces begint meestal met een voorbehandeling om de hoge gehaltes aan vaste deeltjes en vetten in het afvalwater te reduceren, gevolgd door een anaeroob biologisch behandelingssysteem. Er is tot op heden geen eenvoudigere (uit slechts één fase bestaande) methode om dit afvalwater op een effectieve wijze en binnen acceptabele kosten te zuiveren.

De innovatieve technologie die in dit TKI-project is onderzocht, is bedoeld om sterk vervuild afvalwater van slachterijen in één stap te behandelen, dat wil zeggen zonder enige vorm van voorbehandeling.   Belangrijk voordeel is dat dan meer organische componenten in het afvalwater, zowel in opgeloste als niet-opgeloste vorm, worden omgezet in biogas tijdens de anaerobe omzetting.

Projectdoel

In dit project is door middel van labtesten, een bench-scale test en een pilottest een nieuwe, in Nederland ontwikkelde, anaerobe technologie getest voor de behandeling van sterk vervuild afvalwater van een varkensslachterij. Dit afvalwater kenmerkt zich door veel niet-opgelost organisch materiaal en hoge gehaltes vet en olie (FOG of fat, oil and grease).  Doel van dit project was het aantonen van de effectiviteit en robuustheid van de technologie voor behandeling van het afvalwater. Daarnaast moest het onderzoek meer inzicht geven in de parameters die van belang zijn voor verdere optimalisatie en opschaling van de technologie.

Technologie

Het gaat in dit project om Sparthane™-technologie dat speciaal is ontwikkeld voor zwaar vervuild afvalwater en dat bestaat uit een onconventionele zelfregulerende anaerobe SBR of AnSBR (anaerobe sequencing batch reactor). Hoewel het systeem het afvalwater per batch verwerkt, onderscheidt het zich vooral van conventionele anaerobe SBR systemen doordat per cyclus verschillende fasen van het zuiveringsproces tegelijkertijd worden uitgevoerd. Hierdoor worden de reactietijden gemaximaliseerd en wordt een volledige afbraak bereikt zonder de totale procesduur te compromitteren.

Uitdaging

De zuivering van afvalwaterstromen met langzaam afbreekbare substraten, zoals vaste stoffen, vet, olie en smeervet (fat, oil and grease: FOG) vormt een grote uitdaging voor de levensmiddelenindustrie. Het is bijzonder moeilijk om de verbindingen in het afvalwater volledig af te breken en te voorkomen dat ze zich ophopen in de reactor. Daar komt nog bij dat tijdens het zuiveringsproces ook allerlei ongewenste effecten op kunnen treden, zoals schuimvorming, drijvend slib en concentraties van langketenvetzuren. Als gevolg van deze complicaties is sterk vervuild-afvalwater uit slachterijen moeilijk op een efficiënte manier te zuiveren. Er bestaan andere technologieën die een hoge biologische-afbreekbaarheid hebben, maar tot op heden bestaat er geen eenvoudige,  uit één fase bestaande methode om het afvalwater van slachterijen op een anaerobe manier doeltreffend en efficiënt  te zuiveren.. Alle testen in dit project zijn uitgevoerd met afvalwater afkomstig van een varkensslachterij waar het afvalwater op conventionele manier wordt behandeld met een systeem dat bestaat uit een DAF-unit (dissolved air flotation) als voorbehandeling gevolgd door een UASB-reactor (upflow anaerobic sludge blanket reactor).

Resultaten

In het onderzoek is de nieuwe technologie zowel op kleine schaal als op pilotschaal succesvol getest. Het systeem functioneerde stabiel bij een volumetrische belasting van 3 g CZV/liter reactor/dag waarbij een verwijderingsrendement voor totaal-CZV is bereikt van 75 %. Het systeem kon schommelingen in de belasting tot waarden van 6,2 g CZV/liter reactor/dag eenvoudig opvangen. Vergelijking van de pilotdata met die van de conventionele DAF-UASB leidt tot de conclusie dat de biogasproductie van het AnSBR systeem tot 25 % hoger is. Daarnaast worden met de AnSBR lagere effluentconcentraties voor N en P gemeten waardoor de verdere nutriëntenverwijdering (biologische of fysisch/chemisch) en aërobe behandeling van de afvalwaterstroom kosteneffectiever wordt.

Andere voordelen van het AnSBR systeem zijn dat geen slib uit de voorbehandeling meer afgevoerd hoeft te worden. Bovendien is de ruimtebeslag van de SBR reactor een stuk kleiner.

Dit alles leidt er toe dat de onderzoekers inschatten dat de bedrijfskosten per m3 afvalwater, die 1,33 euro bedragen voor de DAF+UASB configuratie, kunnen worden teruggebracht tot 0,60 euro voor de AnSBR-technologie.

Enig nadeel van het AnSBR-systeem in vergelijking met de conventionele systemen is dat de werking per batch enige uitdagingen of complexiteit met zich mee kan brengen voor de werking van het reactorsysteem, ook al is dat in opzet zelfregulerend. Bovendien is de kwaliteit van het slib dat wordt geproduceerd door een technologie op basis van vlokkig slib zoals de AnSBR, anders dan die van een korrelslibbedreactor als de UASB en daarom niet waardevol om als entmateriaal te worden verkocht.

Overall conclusie is dat deze succesvolle praktijkproef bedrijven uit de levensmiddelensector met complex en sterk vervuild afvalwater zicht biedt op een effectieve en vooral ook goedkopere oplossing voor directe anaerobe behandeling van het afvalwater.