![Program ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
More Related Content
What's hot
What's hot (19)
Viewers also liked
Viewers also liked (13)
Similar to Lekenpraatje 16 april 2010
Similar to Lekenpraatje 16 april 2010 (20)
Lekenpraatje 16 april 2010
- 1. Resource recovery from black water Marthe de Graaff 16 th April 2010
- 3. Resource recovery from black water Supervisors: C. Buisman, G. Zeeman and H. Temmink
- 8. Do not mix diluted streams with polluted streams! %
- 9. Do not mix diluted streams with polluted streams! %
- 11. Black water treatment Energy: Methane 1.8 m 3 /m 3 of BW UASB reactor 25 ˚C P recovery: struvite surface water Removal of micro-pollutants Autotrophic N removal 35 and 25 ˚C N 2
- 16. Several compounds not removed biologically
- 18. Closing cycles Humanure handbook
- 19. Resource recovery from black water Marthe de Graaff 16 th April 2010
Editor's Notes
- Welcome everyone, I’m very happy that you all came here to my defence. I will continue now in Dutch, the defence will be in English. Allereerst wil ik jullie mijn paranimfen voorstellen: Lucia, mijn collega bij Wetsus, waarmee ik erg veel heb samengewerkt. En Kasia, mijn collega in Wageningen, die samen met Grietje het ‘scheiden aan de bron’ heeft groot gebracht en waarmee ik dus ook veel heb samengewerkt. Ik ben dus erg blij dat ik deze twee paranimfen naast me heb. Eerst zal ik kort even het programma van vanmiddag toelichten, voor alle duidelijkheid.
- Nu eerst voor de duidelijkheid het programma van het komende uur. Eerst leg ik dus even uit wat ik allemaal beschreven heb in dat mooie boekje. Dan moeten we allemaal staan en komt de commissie binnen. Zij gaan mij dan 45 minuten lang vragen stellen. Daarna zullen zij zich beraden over mijn verdediging, en wachten we allemaal hier en dan komen ze terug met hun beslissing. Daarna is er even een korte pauze en kun je Wageningen gaan verkennen, maar vanaf 16:30 ben je welkom om met mij feest te vieren bij Colors.
- Welnu, de titel van mijn proefschrift is: Resource recovery of black water ; of tewel het terugwinnen van grondstoffen uit toilet zwart water. Ik heb dit onderzoek gedaan in dienst van Wageningen universiteit bij het instituut Wetsus in Leeuwarden.
- Wat heb ik nu gedaan, ja, echt, ik heb me vier jaar lang bezig gehouden met poep en pies. En waarom, Nu er is erg veel water, zeker in Nederland, maar het deel wat schoon is en bruikbaar voor drinkwater is maar heel weinig, minder dan 1%. Verder is het ook belangrijk om er voor te zorgen dat het water niet vies wordt met ziekteverwekkers waardoor mensen ziek worden. Er zijn nu op deze wereld 1.1 miljard mensen zonder toegang tot veilig drinkwater. En het dubbele aantal mensen heeft geen toegang to goede sanitatie. Verder wordt het ook steeds meer duidelijk dat de mens de wereld aan het veranderen is en dat we niet zomaar kunnen blijven grondstoffen winnen, die raken een keer op. Het terugwinnen van grondstoffen wordt dus steeds belangrijker. En ook iets over waarom we nu zorgen moeten maken over water.
- Mijn voornaamste boodschap van vandaag is dus: afvalwater is geen afval; zelfs het water uit het toilet is een bron van grondstoffen. Heel toevallig was er laatst ook het volgende in het nieuws: Plant eet liever poep dan vlees.
- Wat gebeurt er nu met je poep en pies? Ik denk dat de meeste mensen hier gewoon door trekken en er verder niet zoveel over nadenken. In Nederland hebben we namelijk de luxe dat dat ook helemaal niet hoeft. Al het afvalwater wordt bij elkaar verzameld in een rioolstelsel, bijna ieder huis is hierop aangesloten, en het afvalwater wordt behandeld in een zuiveringsinstallatie, voordat het naar het oppervlaktewater gaat. Maar hieraan zijn een aan nadelen, en ik noem er een paar Nutrienten gaan verloren en hiervoor is energie nodig Stromen van verschillende kwantiteit en kwaliteit worden gemengd Ook al wordt een groot deel van het water schoon gemaakt, nog steeds worden nutrienten, microverontreinigingen en pathogenen geloosd op het oppervlaktewater. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij riooloverstorten als het te hard regent. Dit kan anders, en om het anders te doen, moet je beginnen bij de bron.
- Wat weer heel makkelijk uit te leggen is, is dat douchewater lang niet zo vies is, als het toiletwater; ik denk dat we daar allemaal wel een voorstelling van kunnen maken. Waar ik me mee bezig heb gehouden, is dat als je het toiletwater apart houdt en apart behandeld je dan de volgende voordelen kan bereiken: Het terugwinnen van energie en nutrienten Het efficient verwijderen van micro-verontreinigingen. Dit zijn dus de hormoon- en medicijnresten, die in een normale zuivering niet worden verwijderd. En als je vacuum toiletten toepast, kun je ook nog eens 25% aan drinkwater besparen. Dit zal ik toelichten in het volgende plaatje.
- Dit plaatje laat het verschil zien tussen zwart water, het toiletwater dus, En grijswater. Hier is duidelijk dat er in het zwart water meer organisch materiaal, meer fosfor en meer stikstof. Ook qua volume verschillen deze stromen.
- Grijs water is een veel grotere stroom En als je dus een vacuum toilet gebruikt, Dan zit al die zwarte componenten in de ene kleine volume. Dit levert dus hoge concentraties op.
- Zwart water, verzameld in een vacuum toilet, is dan ongeveer 25 keer geconcentreerder dan normaal afvalwater. Voor de kenners even wat getallen. Organische componenten zijn aanwezig in zo’n 7 to bijna 10 g/L. Stikstof in 1.2 tot 1.9 g/L. En fosfor in concentraties van 0.15 tot 0.22 g/L. Een voordeel van het apart houden van het toiletwater, is dat hierin ook bijna alle pathogenen en hormonen en medicijnresten zitten.
- Dit is het schema wat ik heb onderzocht, en ik zal elke stap kort toelichten in de volgende slides. Het toilet water kwam uit Sneek, ik ging daar ongeveer om de week naar toe, deed mijn neus dicht, en vulde een paar jerrycans en bracht die weer naar Leeuwarden. De eerste reactor verwijderde het meeste organische materiaal en zette dit om naar biogas, wat gebruikt kan worden om electriciteit en warmte mee te maken. De vloeistof die de reactor uitkomt bevat nog veel componenten. De tweede en derde reactor verwijderde vervolgens het stikstof, in de vorm van ammoniak in het zwart water, naar stikstof gas. Dit werdt gedaan door autotrofe bacterien die alleen maar CO2 nodig hebben om te kunnen groeien. tegelijkertijd het ammonium omzetten in stikstof gas, dit is energetisch gunstig en ook deze bacterien groeien heel langzaam, dus er is weinig slib productie. Dan is er ook voor het fosfaat een oplossing nodig. Het meest ideaal zou zijn om het fosfaat neer te slaan in de vorm van struvite en dit is een goede meststof voor de landbouw. Ik heb wat testjes gedaan in het lab. Dan, is er nog een laatste vraag: is het water veilig genoeg om te lozen op het oppervlaktewater? Waarschijnlijk niet, ik heb nog gekeken naar hoe de medicijnen en hormoonresten worden verwijderd tijdens de biologische behandeling. Dan volgen nu een paar slides over iedere stap. Dit plaatje gebruiken en dan elke stap kort toelichten? H2: energie productie door middel van biogas H3 en H4: stikstof verwijdering H5: P terugwinning H6: medicijnen, kun je deze meten in zwart water en wat gebeurt er mee tijdens de biologische behandeling?
- Anaerobe behandeling is al vrij bekend en wordt vnl. In de industrie al veel toegepast voor het behandelen van afvalwaterstromen. Ook zwart water was al eens onderzocht en bleek goed afbreekbaar te zijn zonder zuurstof. Ik heb een ander type reactor onderzocht en laten zien dat een veel kleiner volume ook al goed genoeg is, dit bespaart veel ruimte. Het type reactor is een UASB, waarin het zwart water heel langzaam omhoog stroomt, zodat alle deeltjes bezinken en afgebroken worden. Het biogas wordt dan aan de bovenkant verzameld en daar stroomt ook de vloeistof uit. Het zwart water moet nog steeds lang in de reactor blijven, maar per persoon heb je dan zo’n 63 liter nodig. Hiermee kun je 1.8 m3 methaan per persoon produceren en 78% van het organisch materiaal wordt verwijderd. De vloeistof die deze reactor uitkomt, heb ik verder behandeld in twee opeenvolgende reactoren.
- En dit om het stikstof, in de vorm van ammoniak, te verwijderen. In totaal werd 89% van het stikstof verwijderd. In de eerste reactor voegde ik zuurstof toe, waardoor het ammoniak werd omgezet voor een deel in nitriet, NO2. In de volgende stap werd dit mengsel van ammoniak en nitriet verwijderd door speciale beestje, anammox genaamd. Deze beestje hebben me ook veel problemen bezorgd, maar uiteindelijk is het me wel gelukt om de beestjes in de reactor te laten groeien, ze bleken iets meer calcium nodig te hebben dan in het zwart water zat.
- Dan nu iets over fosfaat. Uit mijn analyses bleek dat er lang niet zoveel fosfaat in oplossing bleef, dus in het effluent van die eerst anaerobe reactor. 61% bleef in de vloeistof en stroomde de reactor uit. In deze stroom zit ook genoeg ammonium of kalium en je hebt dus alleen maar wat magnesium nodig, om struviet te maken, een mineraal, wat heel goed als meststof gebruikt kan worden. Dit heeft Kealan tijdens zijn Master thesis laten zien dat mais er heel goed op groeit. Maar waar bleef de rest van het fosfaat, welnu, in de reactor, in het slib. Vraag is nu nog steeds of dit slib, wat rijk is aan organisch gestabiliseerd materiaal, of je dit als meststof kunt gebruiken. In dit slib hopen nl. Zware metalen op, of ook medicijnen en hormoonresten. Met wat modellering heb ik laten zien dat een deel van het fosfaat al tijdens transport en opslag in het zwart water neerslaat en dus als vaste deeltjes in de reactor achterblijft. Daar gaat ook een van mijn stellingen over: doordat het zwart water zo geconcentreerd is, gaat er minder fosfaat in oplossing en is het minder makkelijk om terug te winnen, want struviet maken is relatief eenvoudig. Het slib bevat wel minder zware metalen dan bijvoorbeeld koeienmest / gier, wat hier in Nederland nog wel wordt uitgereden over het land.
- Het laatste hoofdstuk gaat over microverontreinigingen en dit zijn in zwart water dus vooral de medicijn- en hormoonresten. Ik heb twee dingen gedaan: Met hulp van Niina Vieno is er een methode ontwikkeld om de microverontreinigingen te meten. Zwart water is erg vies en het is dus een moeilijke matrix om stofjes in hele lage concentraties te meten tussen alle andere stofjes. Je ziet hier als voorbeeld de structuur van paracetamol en diclofenac, bekende pijnstillers. De foto die je ziet is een stap van de analyse. Het zwart water wordt in deze cartridge gedaan en drupt er doorheen. Alle organische microverontreiniging blijven dan vervolgens op dat vaste materiaal zitten. Als je daar dan vervolgens methanol op doet, lossen die stofjes er weer in op, en heb je je organische microverontreinigingen in het methanol. Het tweede wat ik dus heb gedaan, is bij alle biologische stappen gemeten wat er nog aan micro-verontreigingen in zit. En daarvoor heb ik heel veel van die cartridges gebruikt.
- Hier zie je het resultaat van al deze metingen. Je hoeft dit niet helemaal te snappen, maar wat ik wil laten zien, is dat in de laatste stap, dus na de stikstofverwijdering, er nog steeds componenten worden aangetroffen. Een paar worden wel verwijderd, bijvoorbeeld paracetamol, maar een aantal dus niet, bijvoorbeeld diclofenac. Niet alles is dus weg, het feit dat deze stoffen ophopen in het milieu is al reden genoeg voor bezorgdheid.
- Goed, nu kom ik bij het einde van mijn presentatie. Ik hoop dat ik jullie duidelijk heb gemaakt dat je zwart water heel goed apart kunt behandelen en dat je er gronstoffen uit terug kunt winnen. Bijvoorbeeld is het mogelijk om 22.5 MJ per persoon per jaar te produceren aan electriciteit met dat biogas, terwijl er in de huidige zuivering zo’n 107 MJ per persoon per jaar wordt verloren. Bovendien kun je 0.22 kgP per persoon per jaar terug winnen en dit is ongeveer 10% van de wereld productie aan synthetische fosfaat meststoffen. Verder is er ook een slibproduct wat rijk is aan fosfaat en wat als organische meststof zou kunnen worden gebruikt.
- Mijn onderzoek is iig een volgende stap in de verduurzaming van de waterketen, zodat kringlopen worden gesloten en we niet teveel schoon drinkwater vervuilen met alle stofjes die we gebruiken. Volgend onderzoek zal zich richten op de combinatie met grijs water en op de risico’s van ziekteverwekkers en micro-verontreinigingen. Bedankt voor jullie aandacht, nu zullen we even wachten tot de commissie binnen komt.
- Welcome everyone, I’m very happy that you all came here to my defence. I will continue now in Dutch, the defence will be in English. Allereerst wil ik jullie mijn paranimfen voorstellen: Lucia, mijn collega bij Wetsus, waarmee ik erg veel heb samengewerkt. En Kasia, mijn collega in Wageningen, die samen met Grietje het ‘scheiden aan de bron’ heeft groot gebracht en waarmee ik dus ook veel heb samengewerkt. Ik ben dus erg blij dat ik deze twee paranimfen naast me heb. Eerst zal ik kort even het programma van vanmiddag toelichten, voor alle duidelijkheid.