However, these organics are present in relatively low concentrations. This means that there is a lot of water in wastewater which can actually be potentially recovered and reused. In our Sewer Mining project we extract water from sewage by means of forward osmosis (FO) in combination with a reconcentration system e.g. reverse osmosis (RO), to produce high-quality water and to convert the subsequent concentrated sewage into a renewable energy source (i.e. biogas). The effectiveness of FO membranes in the recovery of water from sewage has been evaluated. Stable FO water flux values were obtained with settled sewage (screened, not treated) as a feed solution. Sewer Mining could lead to a more economical and sustainable treatment of wastewater, facilitating reuse of water and energy from sewage.

State-of-the-art wastewater treatment plants (WWTP) with a primary settler collect only about 30% of the wastewater organics. Direct collection of suspended solids from wastewater by innovative fine sieving of influent can result in the removal of approximately 50% of the organics. The rest of the organic matter is currrently converted in an aerobic process and used for nutrient removal from wastewater. Aeration energy represents approximately 60% of the total energy use of a WWTP. With the 'Adsorption-Belebung' system (AB-process), developed at the University of Aachen during the energy crisis in the nineteenseventies, more organics can be collected. More than 70% of the organic matter can be trapped in the first adsorption step (A-stage). Whereas the present AB-process is equipped with intermediate settling tanks a new separation technology is put forward to collect these organics by use of dynamic filtration. Dynamic filtration is a process in which on a coarse support material (typical pore size from 3 to 500 μm), a filtering cake layer is built-up with smaller pore sizes. In the DynaFil project we work on the optimization of process conditions in the A-stage, development of sludge separation based on dynamic filtration and study digestion with dynamic filtration. The results of the project are expected to contribute to an increased sustainable energy production at WWTP plants, reduced greenhouse gas emissions, and savings in energy use, costs and space. The latest results are presented, including results from dynamic filtration experiments. The presented projects show innovative possibilities for water reuse, energy and nutrient recovery from wastewater.

The Sewer Mining project is initiated by KWR and together with the TU Delft, Waternet, Triqua, and US-based Hydration Technology Innovations an international Innowator grant from AgentschapNL has been obtained. The DynaFil project, in which KWR (project leader), TU Delft, Waternet, STOWA, Logisticon Water Treatment, Waterboard Brabantse Delta and Bert Daamen participate, is partly funded by AgentschapNL under the Energy and Innovation Grant, Effective and Efficient Digestion chain.

Kees Roest completed his MSc in medical biology and his PhD in environmental sciences, focused on the microbiological aspects of anaerobic wastewater treatment systems (combining culture-dependent and culture-independent approaches). As a Marie Curie research fellow, he arranged new microbiology laboratories for the investigation of environmental bioreactor processes in Spain (Department of Chemical Engineering and Environmental Technology of the Universidad de Valladolid) and in the UK (Sustainable Environment Research Centre (SERC) of the University of Glamorgan). Currently he is working as a scientific researcher at KWR watercycle research institute in Nieuwegein, the Netherlands. His research focuses mainly on innovative wastewater & reuse technologies.

More information:

KWR-onderzoeker Kees Roest geeft donderdag tijdens AquaTech/IWW twee lezingen. Eén over ‘Sewer Mining’ en één over ‘Dynamische Filtratie’.

Aquatech Amsterdam is veel meer dan een tentoonstelling van producten en diensten. Het is een ideaal platform om ervaringen uit te wisselen, te leren van andere waterprofessionals en daarnaast zullen er diverse lezingen zijn, waaronder die van Kees Roest, onderzoeker uit het team Industrie, Afvalwater & Hergebruik van KWR. Daarnaast zal de ‘Aquatech Innovation Award’ uitgereikt worden en sponsort KWR de ‘World Pipefitting Championships’.

Vandaag 1 november is in de RAI Amsterdam de AquaTech beurs van start gegaan, als onderdeel van de International Water Week. KWR-onderzoeker Kees Roest geeft donderdag twee lezingen over ‘Sewer Minning’ en ‘Dynamische Filtratie’.

 

Op deze 23^e versie van Aquatech zullen 1000 exposanten uit meer dan 40 landen aanwezig zijn. Maar Aquatech Amsterdam is veel meer dan een tentoonstelling van producten en diensten. Het is een ideaal platform om ervaringen uit te wisselen, te leren van andere waterprofessionals en daarnaast zullen er diverse lezingen zijn, waaronder die van Kees Roest namens KWR.

 

De informatie die op de beursvloer te vinden is gaat onder andere over waterbehandeling, transport en opslag, automatisering en procescontrole. Daarnaast zal de ‘Aquatech Innovation Award’ uitgereikt worden en sponsort KWR de ‘World Pipefitting Championships’.

Illustratie: Het principe van forward osmose; schoon water gaat door het membraan, terwijl het vuil achterblijft (Afbeelding; HTI Water).

De TU Delft presenteert deze week nieuwe zuiveringstechnieken op de Leading Edge Conference on Water and Wastewater Technologies (LET2011). Op dit internationale congres in Amsterdam, georganiseerd door de International Water Association (IWA), presenteren universiteiten en bedrijven de nieuwste ontwikkelingen op gebied van drinkwater en (afval)watertechnologie. Hieronder bevindt zich een alternatief concept voor de opslag van koolzuur met behulp van watertechnologie. Volgens professor Mark van Loosdrecht, werkzaam bij de TUD en bij KWR watercycle Research Institute, heeft dit concept zeker toekomst als alternatief voor ondergrondse CO2 opslag. Veelbelovend is ook een techniek voor de bereiding van een hoge kwaliteit water uit afvalwater met behulp van 'forward osmosis' (zie illustratie).

Vastleggen van kooldioxide
De opslag van kooldioxide in de bodem is een oplossing tegen het opwarmen van de aarde. De TU Delft werkt echter mee aan een onderzoek naar een alternatief, gebaseerd op processen die in de vrije natuur - voornamelijk in de oceaan - plaatsvinden. Professor Mark van Loosdrecht: "Door calciumsilicaten in een zuur watermilieu te brengen lossen ze op. Als je in een volgende stap de pH-waarde weer verhoogt, vormt kooldioxide uit de lucht met calcium het slecht oplosbare calciumcarbonaat, dat vervolgens neerslaat."

Afzetroute vinden
Van Loosdrecht stelt verder dat er nog veel onderzoek nodig is om de techniek in de praktijk in te voeren. "Het is in elk geval noodzakelijk om calciumsilicaten toe te voegen en ook moet een methode worden ontwikkeld voor de scheiding en afvoer van de gevormde kalk.  Er zal gekeken moeten worden naar een nuttige afzetroute voor het calciumcarbonaat."  Voordat de techniek wordt toegepast, zijn nog testen in een praktijksituatie nodig."

Directe osmose
Directe osmose, ofwel forward osmosis, is een afvalwaterzuiveringstechniek die door de TU Delft, KWR Watercycle Research, Waternet, Triqua en het Amerikaanse HTI wordt ontwikkeld. Hierbij wordt afvalwater direct langs een membraan geleid, waarbij zich aan de andere kant een zoutrijke oplossing bevindt. Emile Cornelissen van KWR legt het principe uit: "De hoge zoutconcentratie zorgt ervoor dat water aan het afvalwater wordt onttrokken en door het osmotische membraan gaat. De techniek is gebaseerd op het verschil in osmotische druk; het membraan streeft naar een gelijke concentratie aan zouten aan beide kanten, waardoor schoon water naar de zoutoplossing verplaatst." Hierdoor wordt het afvalwater geconcentreerder en de zoutoplossing verdund. "Doordat de drijvende kracht de osmotische druk is, is er geen energie nodig voor dit proces. Als je er maar voor zorgt dat de concentratie van de zoutoplossing hoger blijft dan het afvalwater, anders valt het proces stil."

Streven naar verlaging energiegebruik
Na de stap met forward osmosis blijft een geconcentreerde afvalwaterstroom over en een heldere zoutoplossing. Deze heldere zoutoplossing kan verder worden opgewerkt tot een hoge kwaliteit water, bijvoorbeeld met omgekeerde osmose, verdamping of membraandestillatie. "Deze tweede stap levert water van hoge kwaliteit", aldus Cornelissen. "Er is echter veel energie voor nodig. Het streven is om via anaerobe vergisting van het geconcentreerde afvalwater biogas op te wekken, waarmee wordt voorzien in de benodigde energie. Het streven is om de toepassing energieneutraal te maken, wat volgens berekeningen kan, maar dit zal in de praktijk nog moeten blijken."

 

In 2012 opschalen naar pilotinstallatie
De proef met forward osmosis, uitgevoerd door een aio van de TU Delft bij KWR, loopt nu ongeveer een jaar en duurt volgens Cornelissen nog enkele jaren. "In het lab is aangetoond dat het principe werkt. De vragen die de komende jaren beantwoord moeten worden zijn onder andere hoe ver je afvalwater kunt concentreren, hoeveel energie uit deze stroom is te winnen en wat de gevolgen zijn voor de osmotische oplossing (zoutoplossing). Volgend jaar verwachten we een pilotinstallatie op te starten." Deze pilotinstallatie wordt gebouwd door Triqua, waarbij het Amerikaanse HTI de membranen levert. Het project onder de naam 'Sewer Mining' ontving in 2010 al de AGV-innovatieprijs en werd daarmee bestempeld als kansrijke ontwikkeling.

Greep uit gepresenteerde innovaties
De ontwikkelingen zijn slechts een greep uit de gepresenteerde innovaties in watertechnologie. Naast de TU Delft presenteren ook andere bedrijven en universiteiten hun innovaties tijdens het internationale congres in Amsterdam dat nog tot 10 juni duurt.  "Het aantal belangstellenden voldoet met circa driehonderd personen uit de hele wereld aan het doel",  stelt Van Loosdrecht. Naast de informatievoorziening door waterexperts uit de hele wereld, maken de deelnemers gebruik van de mogelijkheid voor het onderhouden van netwerken, wellicht met toekomstige innovaties tot gevolg.

(Auteur: Arjan Veering in: Waterforum Online, 8 juni 2011)