kan superkritische oxidatie van zuiveringsslib een alternatief ... - Stowa

STOWA 2013-W02 kan superkritische oxidatie van zuiveringsslib een alternatief zijn voor superkritische vergassing?
saMenvatting
In het kader van de ontwikkeling van De Energiefabriek is een aantal technologieën geïdenti-
ficeerd die mogelijk interessant zijn om verder te ontwikkelen. Twee van deze technieken
namelijk superkritische slibvergassing en superkritische sliboxidatie hebben betrekking op
de conversie van slib in superkritisch water.
Uit een studie die door PROCEDE BIOMASSA B.V. in opdracht van het Waterschap Aa en Maas
(in dit rapport aangeduid als ”Aa en Maas rapport”) is uitgevoerd, komt de toepassing van
superkritische vergassing als veelbelovend naar voren. Superkritische oxidatie is hierin overigens
niet beschouwd.
Beide technieken bieden het grote voordeel dat de energie-inhoud van het organisch materiaal
in zuiveringsslib vrijgemaakt wordt zonder dat het aanwezige water in het gedeeltelijk
ontwaterde slib verdampt behoeft te worden. Superkritische vergassing biedt als aanvullend
voordeel dat de energie in de vorm van brandbaar gas vrijkomt, wat een hoger rendement
voor elektriciteitsproductie mogelijk maakt. Bij superkritische oxidatie komt de energie als
hoogwaardige warmte vrij. Omdat De Energiefabriek in eerste instantie kijkt naar een zo hoog
mogelijke netto productie van elektrische energie is er een voorkeur om de focus te leggen
op de verdere ontwikkeling van superkritisch vergassen. Vanwege de grote onzekerheden die
nog bestaan op het gebied van superkritische vergassing van zuiveringsslib, wordt het zinvol
geacht eerst een oriënterende studie uit te voeren naar superkritische oxidatie van zuiveringsslib
en een vergelijking te maken van superkritische oxidatie met superkritische vergassing
voordat er een definitieve keuze wordt gemaakt ten aanzien van verdere ontwikkelingstrajecten.
Doel
Het hoofddoel van dit rapport is tweeledig:
• Vaststellen, middels een literatuurstudie, in hoeverre superkritische oxidatie een kansrijk
proces is dat voor de verwerking van zuiveringsslib op een individuele RWZI toegepast
kan worden,
• Op basis van de studie die door PROCEDE BIOMASSA B.V. is uitgevoerd op het gebied van
superkritisch vergassen van zuiveringsslib, en een beperkt aanvullend literatuuronderzoek
op het gebied van de superkritische vergassing van slib, beide processen met elkaar
te vergelijken.
SuperkritiSche oxiDatie
Superkritische oxidatie is een oxidatieproces dat plaats vindt in water boven de kritische
temperatuur en druk van water (temperatuur >374°C en druk >221 bar). De afgelopen 20 à
30 jaar heeft veel onderzoek aan superkritische oxidatie plaatsgevonden. Niet alleen voor de
behandeling van zuiveringsslib maar ook voor de behandeling van toxische afvalwaterstromen,
afvalstromen en reststromen. Dit onderzoek heeft geleid tot meer theoretisch inzicht
in het proces, maar heeft ook geresulteerd in verschillende reactorconcepten en toepassingen
op praktijkschaal.
Het temperatuurgebied waarbinnen superkritische oxidatie in de praktijk kan worden toegepast
ligt tussen circa 550°C en 750°C. Het is mogelijk om met behulp van superkritische
oxidatie de organische verbindingen in zuiveringsslib volledig tot CO2 en H2O te oxideren.
Organisch gebonden stikstof wordt bij het oxidatieproces nagenoeg volledig omgezet in N2 .
Organisch gebonden Cl, S en P worden volledig omgezet in de corresponderende zure anio-