Brochures

Verwijderen van fosfor uit spuistroom

In het kader van het FOSCAP-project ‘Fosfaatreductie in spuistroom van sierteeltbedrijven via innovatieve fosfaatcaptatie’

Auteur: Elise/dinsdag 26 juli 2016/Categories: Nieuws, Afvalwater

Het FOSCAP-project introduceert in de sierteelt een technisch eenvoudige en innovatieve filter voor fosfaatcaptatie uit spuistroom. Deze filter is gevuld met ijzerkorrels met een zandkern (= IOCS of Iron Oxide Coated Sand) of met een granulaat van steekvast ijzerslib. Niet alleen in de sierteelt, maar ook in de groententeelt, op melkveebedrijven en in slachthuizen bevat het afvalwater te veel fosfaten en kan de fosforfilter een oplossing bieden.

Het FOSCAP project

FOSCAP staat voor ‘Fosfaatreductie in spuistroom van sierteeltbedrijven via innovatieve fosfaatcaptatie’ en is een demonstratieproject rond Duurzaam Waterbeheer. Het project wordt gesteund door het Vlaams Kenniscentrum Water (VLAKWA) en VITO. Dit project werd aangevraagd door de bedrijfspartners ID’flor, Bloemisterij Meuninck en technologieleverancier PCA (constructie van o.a. waterzuiveringssystemen). Daarnaast nemen ook het drinkwaterbedrijf Pidpa, PETLab en het Proefcentrum voor Sierteelt (PCS) deel aan dit project.

Wetgeving spuistroom

Sinds de Nitraatrichtlijn van 1991 legt Europa zijn lidstaten op om de waterverontreiniging met nitraten en fosfaten stelselmatig te reduceren. Veel bedrijven maakten de overstap naar recirculatie maar zelfs dan kan regelmatig spuien noodzakelijk zijn omwille van een accumulatie van zouten of omdat het water belast is met voor de teelt te vermijden stoffen na terugspoelen van de snelle zandfilter voor UV-ontsmetting of na toedienen van groeiregulatoren. De geproduceerde spuistroom moet milieukundig verantwoord worden afgezet.

In veel gevallen is uitrijden op grasland de beste optie maar hier zijn enkele restricties (beschikbaarheid grasland, steeds strenger wordende bemestingsnormen, periode van het jaar …) waardoor uitrijden niet altijd mogelijk is. Indien uitrijden op grasland niet kan, is lozen in oppervlaktewater vaak de enige optie. Hiervoor moeten bedrijven beschikken over een vergunning en moet aan de lozingsvoorwaarden worden voldaan. Om aan deze lozingsnormen voor nitraat te voldoen zijn de oplossingen ondertussen gekend, maar voor het verwijderen van fosfor uit afvalwater is tot op heden geen duurzame oplossing beschikbaar.

Verwijderen van fosfaten uit afvalwater

Klassiek wordt voor de verwijdering van fosfaten uit afvalwater vaak teruggegrepen naar het doseren van metaalzouten (FeCl3). Hoewel deze technologie gekenmerkt wordt door zijn robuustheid, zijn er ook een aantal nadelen aan verbonden. Een belangrijk nadeel van deze behandelingsmethode is dat de optimale dosering van het metaalzout afhankelijk is van de P-concentratie in het aangevoerde afvalwater. Daarom werd binnen het FOSCAP-project een technisch eenvoudig alternatief voorgesteld op basis van adsorptie van fosfaten aan filtermateriaal. Technologie gebaseerd op adsorptie vereist alvast minder ‘post-processing’ ten opzichte van traditionele fysico-chemische fosfaatverwijdering.

IJzerkorrels van drinkwaterbedrijf dienen als filtermateriaal

Een deel van het grondwater bij Pidpa bevat hoge ijzerconcentraties (> 15 mg/l). Tijdens hun drinkwaterbereiding wordt grondwater ontijzerd door biologische adsorptie. Een deel van de ontijzering gebeurt door inzet van de bacterie Gallionella ferruginea waarbij een compact ijzerslib gevormd wordt tussen het filtermateriaal, dat dient verwijderd te worden door terugspoeling van de filter. Een ander deel van de ontijzering verloopt adsorptief aan zandkorrels. Bij dit snelle zandfiltratieproces wordt Fe(II) door aanwezigheid van zuurstof geoxideerd tot Fe(III) en afgezet op het korreloppervlak van de zandfilter en wordt IOCS (= Iron Oxide Coated Sand) gevormd. Door de afzetting van ijzer op het korreloppervlak groeit de ijzerkorrel gestaag en moet periodiek een deel van de korrels uit het zandbed verwijderd worden. Het is dit geadsorbeerde filtermateriaal (IOCS) dat naderhand ingezet kan worden voor andere adsorptieprocessen waaronder de verwijdering van fosfaat (en ook voor arseen).

Fosforfilters in de sierteelt

De twee sierteeltbedrijven, ID’flor in Moerbeke (azalea) en Bloemisterij Meuninck (kamerplanten) demonstreren in samenwerking met de technologieleverancier PCA een fosforfilter op hun bedrijf gevuld met IOCS als filtermateriaal.

ID’flor
ID’flor in Moerbeke heeft een productieoppervlakte van 8 ha (4 ha serres en 4 ha in open lucht) en teelt uitsluitend azalea’s. Op het bedrijf wordt alle drainwater ontsmet met behulp van een UV-ontsmetter, maar toch wordt ook hier regelmatig gespuid, nl. na terugspoelen van de snelle zandfilter die voor de UV-ontsmetter werd geplaatst. Tijdens het terugspoelen wordt gedurende 5 min upflow regenwater doorheen de filter gestuurd. Bij het begin van het terugspoelen is het P-gehalte van de spuistroom 16 mg/l P, op het einde is het gedaald naar 1 mg/l (gemiddeld 4 mg/l P). Nu en dan is het drainwater ook onbruikbaar door een opstapeling van zouten of door het gebruik van groeiregulatoren. Momenteel wordt de geproduceerde spuistroom geloosd via een lozingsvergunning. Om het fosforgehalte te kunnen verlagen voor lozing biedt een fosforfilter een oplossing.

Bloemisterij Meuninck
Bloemisterij Meuninck is een sierteeltbedrijf met 4300 m² serres waar warme kasplanten worden gekweekt. Uit vrees voor het verspreiden van plantpathogenen over het bedrijf (vnl. bacteriën) kan het drainwater zonder ontsmetting niet hergebruikt worden. Bovendien is het installeren van een ontsmettingssysteem niet haalbaar gezien de beperkte teeltoppervlakte. Het drainwater dat iedere gietbeurt wordt geproduceerd, wordt op een milieukundig verantwoorde wijze afgezet. Door het fosforgehalte in dit drainwater te verlagen, kan een groter volume worden afgezet op grasland. Op dit bedrijf is een watersilo aanwezig van 750 m³ waarin de geproduceerde spuistroom tijdelijk kan gestockeerd worden vooraleer die op grasland wordt afgezet. De gemiddelde samenstelling in deze watersilo bedraagt 12 mg/l P.

Resultaten

Fosforverwijdering
Uitgaande van de hoeveelheid spuistroom die jaarlijks wordt geproduceerd op beide bedrijven en de fosforinhoud van de spuistroom, werd beslist om op beide bedrijven een fosforfilter van 2 m³ te plaatsen. Om de toegepaste techniek laagdrempelig te houden, werd gekozen voor een zeer eenvoudig concept, nl. een vat van 1 m³, nageschakeld met een 2e vat, telkens voor 70% gevuld met IOCS. De eerste filter werd upflow gevoed, de 2e downflow. Op regelmatige tijdstippen werd de fosforinhoud bepaald in de spuistroom VOOR filter 1, NA filter 1 en NA filter 2.

Zowel bij ID’flor als Bloemisterij Meuninck daalde het fosforgehalte in het water reeds na de eerste filter tot zeer lage waarden. De aanwezige fosfor in het water werd zeer efficiënt geadsorbeerd aan de IOCS korrels. De P-input naar de 2e filter was bijgevolg heel laag. Eind augustus was bij Bloemisterij Meuninck 16 mg/l P aanwezig in het water, na de eerste fosforfilter was dit zelfs al lager dan 0,1 mg/l P.

Foto 1: Opstelling fosforfilter bij Bloemisterij Meuninck

Figuur 1: Fosforgehalte in spuistroom VOOR fosforfilter, NA fosforfilter 1 en NA fosforfilter 2 bij Bloemisterij Meuninck

Figuur 2: Fosforgehalte in spuistroom VOOR fosforfilter, NA fosforfilter 1 en NA fosforfilter 2 bij ID’flor

Adsorptiecapaciteit filters
Eind september werd door PETLab de totale adsorptiecapaciteit bepaald van de filters op beide bedrijven. De referentie adsorptiecapaciteit werd bepaald bij een belasting van 25 mg/l P. De rode balk op de grafiek duidt aan hoeveel P reeds geadsorbeerd werd aan de IOCS korrels en de groene balk is de hoeveelheid P die in de toekomst nog kan geadsorbeerd worden. De som van beide balken geeft dan de totale adsorptiecapaciteit weer. De filters van ID’flor en Bloemisterij Meuninck beschikken beiden over een hoge totale adsorptiecapaciteit van om en bij de 5 mg P per g droge korrel (@25 mg/l P). Uit de resultaten blijkt ook duidelijk dat er beduidend minder P is geadsorbeerd op de nageschakelde filters, wat natuurlijk logisch is. Op dat moment hadden de eerste filters reeds 20 à 25% van hun totale adsorptiecapaciteit opgesoupeerd. De na-geschakelde filters daarentegen bezitten nog steeds 95% van hun initiële adsorptiecapaciteit.

Figuur 3: Adsorptiecapaciteit van fosforfilters bij ID’flor en Bloemisterij Meuninck

Uit te voeren optimalisatie
Intussen zijn de filters enkele maanden operationeel. Op de bedrijven is intussen gebleken dat de aanwezige fosfaten in de geproduceerde spuistroom zeer goed geadsorbeerd worden aan de IOCS korrel, maar dat de opstelling gevoelig is voor verstopping. Door deeltjes die aanwezig zijn in het water of door algenbloei raken de filters verstopt.
Intussen is bij Bloemisterij Meuninck de installatie aangepast. De installatie bestaat nu uit 2 buffertanks gevuld met IOCS die onder druk kunnen worden teruggespoeld.

Foto 2: Opstelling 2 fosforfilter bij Bloemisterij Meuninck

Totaaloplossing voor de milieukundige afzet van spuistroom

Tot slot wordt binnen het FOSCAP-project ook een totaaloplossing voor de milieukundige afzet van spuistroom gedemonstreerd op het Proefcentrum voor Sierteelt. De geproduceerde spuistroom passeert eerst doorheen het 2-trapsrietveld voor de verwijdering van nitraten, gevolgd door de fosfaatverwijdering met de innovatieve fosfaatfilter. Naast IOCS wordt er bij de drinkwaterbereiding ook een steekvast ijzerslib gevormd. Wanneer dit slib tot een granulaat wordt omgezet, kan de fosfaatverwijdering via eenzelfde proces gebeuren. Hierbij is het belangrijk de eigenschappen van het granulaat dusdanig te manipuleren dat het op een gelijkaardige manier als IOCS kan worden ingezet. Beide filtermaterialen worden op het PCS uitgetest. De resultaten hiervan zullen tegen het einde van het project gepubliceerd worden.