Grondstoffenterugwinning
Afvalwater bestaat uit water, opgeloste nutriënten, organische stof (deels in de vorm van vezels), en talloze vervuilingen, zoals microverontreinigingen (medicijnresten, plastics), ziekteverwekkende organismen en zware metalen. Het water, de nutriënten en de organische stof kunnen in principe worden teruggewonnen en hergebruikt.
Terugwinning en hergebruik van water
Afvalwater bestaat voor het merendeel uit water, dat met allerhande stoffen is vervuild. Ontdaan van vervuiling kan het water voor verschillende doeleinden worden teruggewonnen. Elk van die doelen stelt zijn eigen kwaliteitseisen.
Het terugwinnen en hergebruiken van water is met name van belang in gebieden met een waterschaarste. In Nederland hebben we een neerslagoverschot, waardoor er over het algemeen niet zo’n grote behoefte is om afvalwater te hergebruiken. Maar lokaal kan die behoefte er zeker zijn.
Afvalwater kan na een eenvoudige zuivering goed worden hergebruikt als giet- of irrigatiewater. Het voordeel is dat eventueel nog aanwezige nutriënten als meststof door de planten kunnen worden opgenomen. De bodempassage zorgt bovendien voor een extra zuiveringsstap, waardoor ook eventueel aanwezige microverontreinigingen en ziekteverwekkers worden verwijderd voordat zij in het oppervlaktewater terecht kunnen komen. Gezuiverd afvalwater kan ook worden hergebruikt als spoelwater voor bijvoorbeeld toiletten en verder worden gezuiverd en gebruikt als proceswater. Afhankelijk van de eisen die er dan aan gesteld worden, is verdere nabehandeling nodig. Beschikbare technieken daarvoor zijn bijvoorbeeld UV, ozon, actief-koolfiltratie, membraanfiltratie en elektrocoagulatie.
Het terugwinnen van drinkwater uit afvalwater is in Nederland en België zelden relevant. Technisch is het mogelijk, maar vanwege de volksgezondheid is vergaande zuivering en kwaliteitscontrole nodig. Meestal zijn voor de productie van drinkwater andere, minder besmette bronnen (regenwater, grondwater) beschikbaar. In het I-QUA project Gust'Eaux is een pilot gedaan met het terugwinnen van flessenwater.
Het terugwinnen van water kan zowel op grote als op kleine schaal. Belangrijk is dat er een toepassingsmogelijkheid voor het herwonnen water in de buurt is. Er zijn inmiddels verschillende voorbeelden waarbij afvalwater na passage door een helofytenfilter als spoelwater of irrigatiewater wordt hergebruikt. In Zeeland, waar zoet water schaars is, wordt huishoudelijk afvalwater van de gemeente Terneuzen zodanig gezuiverd dat het als proceswater door Dow-Chemicals kan worden hergebruikt.
Het terugwinnen van water is vooral zinvol op plaatsen waar waterschaarste is en dit water direct kan worden gebruikt.
Terugwinning en hergebruik van nutriënten
Afvalwater bevat waardevolle meststoffen, waarvan stikstof (N) en fosfor (P) de belangrijkste zijn. Urine is de belangrijkste bron van deze meststoffen; circa 85% van alle stikstof en 50% van alle fosfor is afkomstig uit de urine. Stikstof is een gas dat onbeperkt in de atmosfeer aanwezig is. Om er een meststof van te maken wordt het Haber-Boschproces gebruikt, dat veel energie vergt. Fosfor is een delfstof die op drie plaatsen in de wereld op grote schaal wordt gewonnen. De voorraad is echter beperkt. Geschat wordt dat er nog voor 5–10 decennia fosfor beschikbaar is. De komende jaren wordt het daarom van steeds groter belang om fosfor uit de afvalstromen terug te winnen. Het afvalwater van 1 persoon bevat per jaar circa 4,5 kg stikstof en 0,5 kg fosfor.
Stikstof is niet schaars en wordt daarom over het algemeen niet teruggewonnen op een RWZI. Fosfor wel. Door toevoeging van chemicaliën wordt bereikt dat fosfor in het afvalwater neerslaat in de vorm van struviet, die vervolgens wordt geoogst. De struviet kan als meststof worden toegepast, waarbij de fosfor langzaam vrijkomt, of als grondstof worden gebruikt in de kunstmestindustrie.
Afvalwater kan ook rechtstreeks als meststof worden toegepast, waarbij de opgeloste nutriënten direct ter beschikking komen van de plant, en de nutriënten die gebonden zijn in de organische stof geleidelijk vrijkomen. De afvalstoffenwet en de meststoffenwet verbieden echter het rechtstreeks gebruik van huishoudelijk afvalwater als meststof in de landbouw.
De nutriënten kunnen indirect worden teruggewonnen door afvalwater in een zuiveringsveld met helofyten, wilgen of andere begroeiing te zuiveren en de begroeiing (met daarin een deel van de nutriënten) periodiek te oogsten. De geoogste biomassa kan als biobrandstof worden vergist/verbrand of na compostering als structuurverbeteraar op het land worden gebracht.
Een onderzoek van de WUR over kansen en obstakels voor circulaire sanitatie en hergebruik van nutriënten in de (stads)landbouw is hier te lezen.
Nutriënten uit urine
Het merendeel van de nutriënten in afvalwater is afkomstig uit urine. Deze afvalwaterstroom is relatief eenvoudig via urinoirs en/of urinescheidingstoiletten in te zamelen. De urine kan rechtstreeks als meststof worden gebruikt (ook hier gelden de afvalstoffen- en de meststoffenwet) of worden afgevoerd naar een struvietinstallatie. Er zijn bij verschillende RWZI’s inmiddels struvietinstallaties geplaatst. Meer informatie over het direct gebruik van opgeslagen urine vindt u op de website van SSWM. Zij geven ook informatie over struviet.
Het separaat inzamelen van urine is met name kansrijk op locaties waar grote groepen mensen gebruik maken van urinoirs (evenementenhallen, festivalterreinen, stadions enzovoort.). Er wordt hier bij voorkeur gebruik gemaakt van watervrije urinoirs. Urinescheidingstoiletten zijn een andere mogelijkheid, maar er zijn momenteel helaas geen goede urinescheidingstoiletten op de markt.
Als nutriëntenterugwinning een doelstelling is, kan worden gekozen voor het indirect terugwinnen van de nutriënten door de biomassa van het zuiveringsveld te oogsten en te hergebruiken of door urine apart en zo geconcentreerd mogelijk in te zamelen en naar een struvietinstallatie af te voeren. Het direct gebruik van de urine als meststof is technisch mogelijk, maar wettelijk niet toegestaan.