Kringloopsluiting fosfaat in de zuivelindustrie. Verkennende ...

een beluchtingsstap neemt de pH toe tot een waarde tussen 8 en 9 waarna de neerslagreactie wordt
geïnduceerd. Vervolgens wordt het afvalwater bezonken, waarna het supernatans verder behandeld
wordt in een aerobe zuivering. Het rendement van het proces is afhankelijk van de fosfaatconcentratie in
het influent. Bij een influentconcentratie van 50 mg/L wordt een rendement van ongeveer 80%
verkregen. Indien de influentconcentratie stijgt tot 60 mg/L, kan een rendement tot 90% behaald
worden.
Dit principe kan ook toegepast worden op centraatwater komende van een slibontwateringsinstallatie.
Zo kan centraatwater afkomstig van de ontwatering van digestaat van een anaerobe vergister of de
ontwatering van bio-P slib (biologisch slib aangerijkt met fosfor door actieve fosforverwijdering) een
hoge fosfaatconcentratie bevatten. Toepassing van struvietprecipitatie op deze stromen maakt
fosfaatrecuperatie mogelijk. Een recent voorbeeld van deze toepassing is de Pearl-technologie van Ostara
[Van Helvoort, 2010]. In de gefluïdiseerde bedreactor worden struvietkorrels gevormd die 99,9 procent
zuiver zijn en direct kunnen worden ingezet als kunstmest (Crystal Green). De technologie is rendabel
voor geconcentreerde fosfaatstromen met meer dan 75 mg fosfaat per liter bij een vracht van minimaal
65 kilo fosfaat per dag. De meeste ervaring met Pearl-technologie is opgebouwd met het fosfaatrijke
rejectiewater van RWZI’s met biologische fosfaatverwijdering en slibvergisting [Van Helvoort, 2010].
Indien dit proces succesvol kan toegepast worden, zijn de aanpassingen aan de
afvalwaterzuiveringsstations eerder van beperkte aard. Het betreft het tussenschakelen van een
beluchtingsbekken, een bezinkingsbekken en een doseerstation. Op basis van het praktijkvoorbeeld blijkt
namelijk dat de bezinking van het gevormde slib zeer snel verloopt en dat het vereiste bezinkingsbekken
dus klein is en helemaal niet te vergelijken valt met bezinkers voor actief slibtoepassingen.
microbiologische struvietprecipitatie
De struvietvorming kan ook microbiologisch geïnduceerd worden. In aanwezigheid van calcium en
magnesium, kan een microbiologisch gestuurde calcium- en magnesiumcarbonaat neerslag ontstaan.
Een neveneffect bij de microbieel geïnduceerde chemische calciumcarbonaatprecipitatie is het neerslaan
van fosfaat als calciumfosfaat of magnesiumammoniumfosfaat (struviet).
Er werd reeds pilootonderzoek verricht rond deze methode (Precipur, Avecom). Hierbij werden
ureolytische bacteriën gevoed met afvalwater dat een hoge fosfaatconcentratie bevatte. Vervolgens
werden magnesium en ureum in overmaat toegediend. Door ureolyse werd ammonium vrijgesteld en
werd een pH waarde van 9 bereikt in de opstelling, wat de optimale pH waarde benadert om
ureolytische bacteriën te laten overleven en om struvietvorming te laten doorgaan. Na een contacttijd
van drie uur werd de opgeloste fosfaatconcentratie in het behandelde afvalwater gemeten. Uitgaande
van een fosfaatconcentratie van 30 mg PO4-P/L in het ruw afvalwater werd na de toepassing van deze
techniek een finale fosfaatconcentratie van 2 mg PO4-P/L haalbaar geacht.
Deze methode is technisch uitvoerbaar, maar enkel binnen een aantal randvoorwaarden. Er zijn namelijk
nog heel wat vragen over de implementatie van deze techniek ter hoogte van een afvalwaterzuivering en
het voordeel ten opzichte van chemische struvietprecipitatie. Deze factoren vormen dan ook de
resterende onzekerheid betreffende deze techniek en dienen verder te worden onderzocht.
3.4.3 Calciumfosfaatkristallisatie
Voor de verwijdering van fosfaat uit afvalwater kan gebruik gemaakt worden van calcium om
calciumfosfaat neer te slaan. In de praktijk wordt hiervoor kalkmelk (Ca(OH)2) gebruikt, met de vorming
van hydroxyapatiet (HAP - Ca5(PO4)3OH) als eindresultaat.
Wanneer kalkmelk toegevoegd wordt aan water, zal het eerst reageren met de aanwezige alkaliteit in het
water met vorming van calciumcarbonaat :
Ca 2+ + HCO3 - + OH - CaCO3+ H2O
Wanneer de alkaliteit verbruikt is, zal de pH van het water toenemen en zal hydroxyapatiet gevormd
worden:
10 Ca 2+ + 6 PO4 3- + 2 OH - Ca10(PO4)6(OH)2
Kringloopsluiting fosfaat in de zuivelindustrie KWR 2011.041
© KWR - 21 -