Biologische sulfaatreductie geeft minder slibafval in RWZI’s

Doorgaans zijn sulfaatreducerende bacteriën ongewenst als het om rioolwaterzuivering gaat. Ze veroorzaken corrosie en produceren sulfide dat veel stankoverlast geeft. “Maar als je deze bacteriën onder gecontroleerde omstandigheden hun werk laat doen is daar geen sprake van,” stelt Tessa van den Brand, onderzoeker bij KWR Watercycle Research Institute. “En dan kun je genieten van het grote voordeel van veel minder slibproductie. Wanneer de pH boven de 7,6 blijft, heb je geen last van het gevormde sulfide. De  pH-waarde van rioolafvalwater voldoet hier al aan, je moet alleen zorgen dat het niet daalt. Verder moet de installatie gemaakt zijn van materiaal dat niet kan corroderen.”



Het SANI-proces: Sulfaatreductie Autotrofe denitrificatie en Nitrificatie geÏntegreerd
Hong Kong
Van den Brand onderzocht de eerste stap van het SANI-proces waarin biologische sulfaatreductie wordt toegepast. In het SANI-proces wordt dit vervolgens gecombineerd met geïntegreerde autotrofe denitrificatie en nitrificatie. Dit proces is ontwikkeld door Mark van Loosdrecht van de TU Delft en KWR en Guang-Hao Chen van de Hong Kong University of Science and Technology (HKUST). In Hong Kong is drinkwater schaars en gebruikt men al vijftig jaar zeewater om het toilet te spoelen. Door gebruik van zeewater komt er veel sulfaat in het afvalwater en is het interessant om het SANI-proces toe te passen. Een installatie behandelt inmiddels het afvalwater van een hele wijk. 
Bij 30-35°C graden werkt het sulfaatreductieproces goed. Van den Brand’s onderzoek geeft aan dat het ook bij de relatief lage temperaturen die we hier in Nederlandse RWZI’s kennen, 20°C in de zomer en 10°C in de winter, toegepast kan worden voor de behandeling van huishoudelijk afvalwater. “En daarmee eigenlijk in de hele wereld binnen deze temperatuurrange,” aldus Van den Brand.
De belangrijkste randvoorwaarde voor de technologie is dat er voldoende sulfaat aanwezig is. Dat is gelijk ook de beperking. “Het is zeker niet de oplossing voor alles. Maar in die situaties die daar aan voldoen, is het de investering zeker waard,” geeft Van den Brand aan. Geschikte locaties zijn volgens haar afvalwaterzuiveringen aan de kust zoals in Zeeland waar het influent door infusie van zeewater voldoende sulfaat bevat. Ook de citroenzuur- en papierindustrie, wijnmakerijen en mosselleveranciers produceren afvalwater met voldoende sulfaat voor sulfaatreductie. 
Robuust
De laboratoriumproeven lieten zien dat het sulfaatreductieproces zeer robuust is en reguliere fluctuaties in sulfaat en organische stof door bijvoorbeeld regenval goed kan opvangen. Zelfs het tienvoudige van de gemiddelde waarden was geen probleem. “Na een verstoring is het proces binnen een dag weer hersteld en stabiel. Sulfaatreduceerders groeien namelijk in korrels, zodat de bacteriën aan de binnenkant beschermd zijn tegen allerlei fluctuaties in pH, temperatuur of anderszins.” 
Ook de samenstelling van het huishoudelijk afvalwater is gunstig voor sulfaatreduceerders ontdekte Van den Brand. Huishoudelijk afvalwater bevat van nature als belangrijkste vetzuren acetaat en propionaat doordat in het riool al fermentatie van organisch materiaal plaatsvindt. Met name de aanwezigheid van propionaat is gunstig om het van hun belangrijkste rivaal de methanogenen te kunnen winnen. Methanogenen kunnen daar niets mee. En dat maakt dat de sulfaatreduceerders  die beide vetzuren omzetten, zich kunnen profileren.
Pilottest
Sinds september wordt het proces getest op pilotschaal van 60 liter bij RWZI Harnaschpolder in Den Hoorn. Dit keer met echt afvalwater in plaats van een vereenvoudigd synthetisch afvalwater. “We willen weten of de goede resultaten in het lab ook in de praktijk te halen zijn, met name bij 10°C. De sulfaatconcentratie van dit afvalwater ligt bovendien rond de 300 mg/l. Dat is wat aan de lage kant. Voor een gemiddelde COD-belasting van 300 mg/l wil je graag een sulfaatconcentratie van 500 mg/l – een ruime overmaat – om zeker te weten dat alle COD verwijderd wordt. Dan kun je garanties afgeven. Maar nu kunnen we onderzoeken of sulfaatreduceerders zich kunnen handhaven wanneer er een week onvoldoende sulfaat aanwezig is. Of dat methanogenen of andere anaerobe bacteriën dan het systeem overnemen.” 
Het pilotonderzoek is een gezamenlijk project van KWR, Delfluent Services en Paques en loopt binnen het TKI Watertechnologie. De eerste resultaten van deze pilot worden eind 2014 verwacht.
Van den Brand heeft er alle vertrouwen en denkt al aan een variant op het SANI-proces. “We willen weten of we autotrofe denitrificatie kunnen koppelen aan fosfaatverwijdering door fosfaatverwijderaars  te introduceren die gebruik maken van gereduceerd zwavel en nitraat en zo eutrofiëring van kustgebieden te voorkomen.”