5.7.1 Beoordelingscriteria en waarderingsmethode
De beoordeling van de technieken voor nutriëntenterugwinning vindt plaats op basis van de onderstaande criteria:
• Terugwinning nitraat • Terugwinning fosfaat
• Terugwinning twee- en meerwaardigeionen
• Doorlaatbaarheid voor eenwaardige ionen (o.a Na+) • Effect op OMV
• Voorbehandeling • Kosten
Voorbehandeling en kosten worden gewaardeerd zoals beschreven in paragraaf 5.4 Terugwinning nitraat
De beoordeling van de terugwinning van nitraat is gebaseerd op de mate waarin nitraat wordt teruggewonnen.
De technieken met de hoogste waarde scoren ++ De technieken met de een-na hoogste waarde scoren + De technieken met de twee-na hoogste waarde scoren 0 De technieken met de drie-na hoogste waarde scoren –
De technieken met een lagere waarde dan drie-na hoogste scoren – Terugwinning fosfaat
De beoordeling van de terugwinning van fosfaat is gebaseerd op de mate waarin fosfaat wordt teruggewonnen.
De technieken met de hoogste waarde scoren ++ De technieken met de een-na hoogste waarde scoren + De technieken met de twee-na hoogste waarde scoren 0 De technieken met de drie-na hoogste waarde scoren –
Terugwinning twee- en meerwaardige zouten
De beoordeling van de terugwinning van de twee- en meerwaardige zouten is gebaseerd op de mate waarin deze worden teruggewonnen.
De technieken met de hoogste waarde scoren ++ De technieken met de een-na hoogste waarde scoren + De technieken met de twee-na hoogste waarde scoren 0 De technieken met de drie-na hoogste waarde scoren –
De technieken met een lagere waarde dan drie-na hoogste scoren – Doorlaatbaarheid voor eenwaardige ionen
Naast de gewenste functie van terugwinning van nutriënten, meestal meerwaardige ionen, is het mogelijk dat de technieken ook een bepaalde retentie van eenwaardige ionen (Na,K, Cl) kennen. Deze retentie heeft als belangrijk nadeel dat hiermee natrium in het systeem wordt gehouden dan wel weer terug in het systeem wordt gebracht. Afhankelijk van het concept voor waterkringloopsluiting en op welke manier wordt omgegaan met de inpassing van nutriëntenterugwinning. Hiermee wordt de mate van waterkringloopsluiting die kan worden bereikt beperkt.
Voor de sierteeltgewassen roos en gerbera zal ook de retentie van chloride een belangrijk rol spelen aangezien de watergift voor deze gewassen bij voorkeur chloride vrij is. Voor de groentegewassen paprika en tomaat is chloride geen aandachtspunt. Voor de waardering is gewerkt met een doorlaatbaarheid voor de eenwaardige zouten, wat gelijk staat aan 1 - retentie.
De doorlaatbaarheid voor natrium en chloride zullen beiden beoordeeld worden. Aangezien voor alle vier gewassen natrium zo ver mogelijk verwijderd dient te worden uit het restantwater zullen hiervoor bij de waardering van technieken strengere criteria worden aangehouden. De waardering voor de doorlaatbaarheid voor chloride is relatief minder strikt.
Een doorlaatbaarheid voor natrium van 87,5-100% scoort ++ Een doorlaatbaarheid voor natrium van 75-87,5% scoort + Een doorlaatbaarheid voor natrium van 62,5-75% scoort 0 Een doorlaatbaarheid voor natrium van 50-62,5% scoort - Een doorlaatbaarheid voor natrium van <50% scoort -- Een doorlaatbaarheid voor chloride van 80-100% scoort ++ Een doorlaatbaarheid voor chloride van 60-80% scoort + Een doorlaatbaarheid voor chloride van 40-60% scoort 0 Een doorlaatbaarheid voor chloride van 20-40% scoort - Een doorlaatbaarheid voor chloride van <20% scoort --
Effect op OMV
Het doel van de technieken is om selectief nutriënten terug te winnen uit het restantwater. Hierbij moet voorkomen worden dat de groeiremmende factoren ook afgescheiden worden naar het nutriëntenconcentraat aangezien terugvoer hiervan leidt tot risico voor het gewas en dus de noodzaak voor frequenter spuien. Er is daarom gekozen voor de onderstaande waarderingsmethode.
Een techniek die OMV doorlaat scoort + (nutriëntconcentraat blijft vrij van groeiremmende factoren)
Een techniek die OMV tegenhoudt scoort - (concentraat bevat dan naast nutriënten ook groeiremmende factoren)
5.7.2 Kenmerken in aanmerking komende technieken
Tabel 19: Kenmerken in aanmerking komende technieken voor nutriëntenterugwinning uit drainwater
Techniek Voor- behandeling Verwijdering OMV benodigd E- verbruik (kWh/m3) Inschatting operationele kosten inclusief onderhoud en kapitaallasten (€/m3) (*)
Ionen-wisseling (Carix) RSF Nee 0,3-0,4 0,30
Electrodialyse RSF Nee 0,1-2 0,5 Nano-filtratie UF/RSF ja 1-3 0,5-0,7 Techniek Doorlaat- baarheid voor natrium Doorlaat- baarheid voor chloride Terugwinning ionen (2-3 waardig) Terugwinning nitraat Terugwinning fosfaat Opmerkingen
Ionen-wisseling (Carix) Gemiddeld(**) Relatief
hoog (**) 76-90% 72% + Electrodialyse 100% 51% 16-32% 69% 0% Fosfaat- terugwinning enkel mogelijk met ijzerzout Nano-filtratie 30-40% 40% ++ 50% ++
(*) Bij ionenwisseling komen de kosten met name voort uit de kosten voor chemicaliën en de harsen. Bij electrodialyse zijn de kapitaallasten dominant. Bij nanofiltratie zijn de kapitaallasten en de overige operatiekosten vrijwel in evenwicht.
(**) De retentie van natrium en chloride door ionen-wisseling (waarbij de keuze qua harsen etc gericht is op nutriëntenterugwinning) is afhankelijk van het verschil in selectiviteit voor de eenwaardige zouten en voor de overige componenten. Hiernaast is ook de concentratie van de verschillende componenten bepalend. De selectiviteit van de veel toegepaste harsen ligt voor nitraat is circa 3 keer zo hoog als voor chloride. Gezien de hoge concentraties van nitraat en de lage concentratie van chloride in het restantwater wordt daarom verwacht dat de doorlaatbaarheid voor chloride hoog zal zijn. Voor natrium, calcium en magnesium geldt dat de selectiviteit en concentraties minder ver uiteen liggen. Naar verwachting zal daarom de doorlaatbaarheid voor natrium lager liggen dan voor chloride. Praktijkproeven zullen nodig zijn om de precieze waarde voor de retentie van de
5.7.3 Vergelijking en selectie
De geselecteerde technieken voor nutriëntenterugwinning zijn beoordeeld op hun kenmerken voor de gekozen criteria aan de hand van het waarderingssysteem. In Tabel 20 zijn de resultaten van de beoordeling weergegeven.
Tabel 20: Waardering technieken voor nutriëntenterugwinning uit drainwater
Techniek Voor- behandeling Terug- winning NO3 Terug- winning P Terugwinning twee- en meerwaardige ionen Doorlaat- baarheid voor natrium Doorlaat- baarheid voor chloride Effect op OMV Kosten Ionen- wisseling (Carix) 0 ++ + ++ 0 +/++ + + Electrodialyse 0 + 0 + ++ 0 + 0/+ Nano-filtratie - 0 ++ ++ -- 0 - -
Van de geselecteerde technieken bieden met name ionenwisseling en electrodialyse goede perspectieven voor verder onderzoek en ontwikkeling om waterterugwinning uit restantwater te bereiken. Nano-filtratie kent een slecht perspectief voor inzet voor nutriëntenterugwinning aangezien met name natrium en ook de groeiremmers ook worden tegengehouden.
5.7.4 Onderzoeksvragen
De belangrijkste onderzoeksvragen voor ionen-uitwisseling en electrodialyse zijn als volgt:
• Welke terugwinning van de nutriënten is in de praktijk haalbaar? • Welke retentie kennen beide technieken voor natrium en chloride? • Welke onderhoudsgevoeligheid kennen de technieken?
5.8 Beoordeling geselecteerde technieken voor verwijdering/afbraak OMV en