Water in afvalstromen: hergebruik van afvalwater, regenwater en digestaat

Water in afvalwater, regenwater en industriële afvalstromen kan worden teruggewonnen en hergebruikt. Technologieën zoals ultrafiltratie en omgekeerde osmose maken het mogelijk om uit gezuiverd afvalwater water te verkrijgen met een kwaliteit die vergelijkbaar is met drinkwater. Dit vereist echter energie, regelgeving en maatschappelijke acceptatie. Het onderwerp wordt steeds vaker gekoppeld aan afvalbeheer, omdat dezelfde installaties (zuiveringsinstallaties, biogasinstallaties) tegelijkertijd bronnen zijn van energie, meststoffen en water.

Bronnen van water in afvalstromen

Gemeentelijk afvalwater

Dit is de meest voor de hand liggende bron. Na zuivering kan het water worden gebruikt voor het irrigeren van groenvoorzieningen, het reinigen van straten en koeling in de industrie. Na geavanceerde zuivering kan het ook voor drinkdoeleinden worden ingezet. Voorbeelden van direct of indirect hergebruik voor drinkwater zijn Singapore (NEWater) en Windhoek in Namibië, waar afvalwater al tientallen jaren tot drinkwaterkwaliteit wordt opgewerkt. Israël wordt erkend als koploper op het gebied van waterrecycling en hergebruikt meer dan 80% van het gezuiverde gemeentelijke afvalwater, voornamelijk in de landbouw (de waarde is afhankelijk van het jaar en de berekeningsmethode).

Industrieel afvalwater

De voedingsmiddelenindustrie (brouwerijen, zuivelfabrieken, vleesverwerkende bedrijven) verbruikt veel water voor reiniging en koeling. Gesloten watercircuits maken het mogelijk om de onttrekking van vers water te beperken, en afvalwater met een hoog gehalte aan organisch materiaal kan tegelijkertijd een biogasinstallatie voeden.

Regenwater

Regenwater dat van ondoorlatende oppervlakken afstroomt, komt meestal in het riool terecht. Retentiebekkens, regentuinen en doorlatende verhardingen maken het mogelijk om het water lokaal vast te houden. Het nationale subsidieregeling 'Mijn Water' (NFOŚiGW) ondersteunt particuliere retentiesystemen; details over de aanvraagprocedure en voorwaarden moeten worden geraadpleegd in de actuele mededelingen van het programma.

Waarom dit belangrijk is

Volgens VN-rapporten zal het aantal mensen dat in gebieden met periodieke waterschaarste woont, toenemen, en de landbouw is verantwoordelijk voor circa 70% van de wereldwijde onttrekking van zoet water (gegevens FAO). Waterterugwinning kan de druk op de watervoorraden verminderen, maar is geen vervanging voor waterbesparing.

Technologieën voor terugwinning

Conventionele zuiveringsinstallaties hebben drie fasen: mechanisch (roosters, zandvangers, bezinkbassins), biologisch (actief slib, biofilters) en chemisch (fosforprecipitatie, desinfectie). De vierde fase omvat membraantechnologieën: ultrafiltratie, nanofiltratie en omgekeerde osmose, die fijne deeltjes en pathogenen (ultrafiltratie) en opgeloste stoffen (nanofiltratie en omgekeerde osmose) verwijderen. Nadelen zijn de energiekosten en de noodzaak om het zout- en verontreinigingsconcentraat te verwerken. Ook ontzilting van zeewater met omgekeerde osmose verbruikt enkele kWh per kubieke meter, waarbij de energie afkomstig kan zijn van biogas of andere hernieuwbare bronnen.

Digestaat en water

Vloeibaar digestaat uit een biogasinstallatie bestaat voor meer dan 90% uit water, maar bevat ook voedingsstoffen (stikstof, fosfor, kalium). Het belangrijkste toepassingsgebied is daarom bemesting, niet waterterugwinning. Mechanische scheiding levert een vaste en een vloeibare fractie op; water uit verdere zuivering (bijv. ammoniakstripping, membranen) kan terugkeren naar het proces of worden gebruikt voor irrigatie. De technologieën worden beschreven in het artikel Scheiding van digestaat, en het verwijderen van ammoniak uit digestaat Ammoniakstripping uit digestaat. Het watergehalte in substraten en de invloed ervan op het proces worden beschreven in het artikel over droge stof (TS en VS in BMP-onderzoek).

Voordelen en barrières

• Milieu: geavanceerde zuivering beperkt eutrofiëring van rivieren en meren; minder wateronttrekking handhaaft de ecologische stromen.
• Economie: gesloten circuits verlagen de kosten voor water en afvalwater, en retentie beperkt de kosten van regenwaterriolering en overstromingsschade.
• Barrières: investerings- en energiekosten, ontbrekende wettelijke kaders in sommige landen, beperkte maatschappelijke acceptatie voor hergebruik van drinkwater.

Waterterugwinning is dus een onderdeel van de circulaire economie, dat de terugwinning van energie en grondstoffen uit afvalstromen aanvult.

Conclusie voor biogasinstallaties

Biogasinstallaties zijn een van de plaatsen waar water en afval het meest direct samenkomen: vloeibare substraten leveren water aan het proces, en digestaat voert het af. Bij het plannen van een installatie is het daarom zinvol om een waterbalans op te stellen: hoeveel water wordt met het substraat ingebracht, hoeveel verdampt, hoeveel verlaat de installatie met het digestaat en hoe kan het worden verwerkt. Een dergelijke balans helpt om buitensporige kosten voor de opslag van digestaat te vermijden en de scheiding te plannen.

Het is ook belangrijk om te onthouden dat in de Nederlandse omstandigheden hergebruik van gezuiverd afvalwater in de landbouw en industrie moet voldoen aan nationale en Europese voorschriften voor de waterkwaliteit voor dergelijke doeleinden, wat vóór het project moet worden gecontroleerd.