Post on 31-Jan-2016
description
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 126 maart 2001
De milieusector: een eerste kennismaking
Joris De Schutter
Joris.DeSchutter@mech.kuleuven.ac.be
Technologie en Economische Sectoren
K.U.Leuven - Afdeling PMADepartement werktuigkunde
SEGHERSbetter technology Group
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 226 maart 2001
Doelstelling
Kennismaking met problematiek en industriële sector– geen exhaustief overzicht
Idee van omvang (ordegrootten)
Kennismaking met een aantal technologieën– geen exhaustief overzicht
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 326 maart 2001
Inhoud: algemeen overzicht
Uitvoerig:
Behandeling van vast afval
Behandeling van afvalwater
Kort:
Recyclage van afvalwater(http://www.scientecmatrix.com)
Behandeling van rioolslib(http://www.scientecmatrix.com)
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 426 maart 2001
Afval...
Denkt u aan?
Of eerder aan?
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 526 maart 2001
Inhoud: behandeling van vast afval
Het afvalprobleem
Thermische afvalverwerking: basisprincipes
Afvalverbranding: hoe werkt het?
Afval als bron van groene stroom
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 626 maart 2001
Inhoud
Het afvalprobleem
Wat is een afvalstof?
Hoeveel afval wordt er geproduceerd?
Waarom is afval een probleem?
Hoe kan het afvalprobleem op duurzame wijze
aangepakt worden?
Wat zijn de huidige verwerkingsmethodes?
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 726 maart 2001
Wat is een afvalstof?
Technisch: een stof die door zijn producent niet gewenst is
opm. kan dus nog wel bruikbaar zijn als secundaire grondstof
voor anderen!
Economisch: een product waarvoor de producent moet
betalen om er zich van te ontdoen
Juridisch: “elke stof of voorwerp waarvan de houder zich
ontdoet, voornemens is zich te ontdoen of zich moet
ontdoen.”
Verschillende onderverdelingen mogelijk: volgens afkomst,
samenstelling, enz.
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 826 maart 2001
Hoeveel afval wordt er geproduceerd in Vlaanderen?
1998, Bron: OVAM
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 926 maart 2001
Hoe evolueert de productie van huishoudafval?
Bron: OVAM
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1026 maart 2001
Waarom is afval een probleem?
Afval =
• Ongewenst
• Milieubelastend
• Niet ‘duurzaam’
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1126 maart 2001
Wat is dan wel een duurzame aanpak?
• vermijden• verminderen, o.a. door hergebruik• selecteren in afzonderlijke fracties die men kan
– composteren (GFT)
– recycleren (papier, glas)
– hergebruiken op een andere manier (plastics)• thermische verwerking met energierecuperatie van het niet-
recycleerbare deel
– te veel gemengd, dus scheiden niet haalbaar
– recuperatie economisch niet interessant
– recyclage technisch niet mogelijk• andere technieken?
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1226 maart 2001
Wat zijn de huidige verwerkingsmethodes?
62% wordt gerecycleerd
22% wordt verbrand in 12 installaties (1,1 miljoen ton/jaar)
16% wordt gestort
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1326 maart 2001
Inhoud
Het afvalprobleem
Thermische afvalverwerking: basisprincipes
Waaruit bestaat afval?Wat is verbranding?Hoe kan men energie uit afval halen?Hoeveel energie kan men uit afval halen?
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1426 maart 2001
Samenstelling van (rest-)afval
Dus: afval bevat ongeveer 75% (naar gewicht) biomassa!
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1526 maart 2001
Samenstelling
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1626 maart 2001
““3 ton afval storten = 3 ton afval storten = 1 ton steenkool begraven”1 ton steenkool begraven”
Wat is de verbrandingswaarde van afval?
1 kg afval = gemiddeld 9 MegaJoule (MJ) (bereik: 4 - 16 MJ)
Opmerking: Onderste VerbrandingsWaarde
Ter vergelijking:– 1 kg huisbrandolie = 42 MJ– 1 kg steenkool = 30 MJ– 1 kg droog hout = 15 MJ– 1 kg droge turf = 12 MJ
Trend is stijgend: 9 MJ/kg (1990) -> 10 MJ/kg (2000)
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1726 maart 2001
Wat gebeurt er als men afval verbrandt?
Verbranden = oxyderen = reageren met zuurstof
1. De brandbare delen reageren met de zuurstof uit de lucht
C + O2 -> CO2 (koolzuur) + 33 MJ/kg
H2 + 1/2 O2 - > H2O (waterdamp) + 121 MJ/kg
2. Het water verdampt (grootste deel van vrijgekomen warmte)
3. De niet-brandbare delen veranderen niet
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1826 maart 2001
Inhoud
Het afvalprobleem
Thermische afvalverwerking: basisprincipes
Afvalverbranding
Hoe verloopt het verbrandingsproces?Hoe werkt een roosteroven?Hoe ziet een stoomketel eruit bij afvalverbranding?Verschuift verbranding het probleem niet naar luchtvervuiling?
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 1926 maart 2001
Algemene opbouw van een afvalverbrandings-installatie
Oven+Stoomketel
Afvalontvangst
RookgasreinigingSlakken-
behandeling
Stoom-/
condensaatcircuit
Restafval
ElectriciteitSlakkenMetalenResidu's+ ketelasPropere rookgassen
Verbrandings-lucht
Water, Chemicaliën
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2026 maart 2001
Hoe werkt een roosteroven?
condensor
kalkmelk
aktieve koolmouwenfilter
ID ventilator schouw
halfnatte reactor
elektriciteit
stoomketel
deNOx
afval
residu’s
ketelas
slakken
natte wasser DeDiNOx (SCR)
afvalwater
NaOH
Ww.
oven
turbine
rookgasreiniging
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2126 maart 2001
Hoe werkt een roosteroven?
Horizontaal1. Drogen
2. Vergassing
3. Uitbrand
Verticaal4. Gasverbranding
5. Gasuitbrand
21
3
4
5
Verbranding is een opeenvolging van verschillende fysico-chemische processen
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2226 maart 2001
Horizontale ketel
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2326 maart 2001
Doorzet: 2 x 50.000 TPA / 2 x 17 MWth
Energierecuperatie: gepland (12 MWe)
Rookgasreiniging: Elektrofilter, Halfnat+Nat
DeDiNOx systeem: Catalytische vernietiging
van NOx en dioxines. Opgestart in mei ‘00
IVAGO
Rookgasemissieresultaten: Voorbeeld
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2426 maart 2001
IVAGO DeDiNOx eerste meetresultaten
0,0442
0,01
0,1 0,1
0,00585941 41
200
400
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,1
22/05/2000 23/05/2000 24/05/2000 Huidige norm Toekomstigenorm
Dioxines
(ngTEQ/Nm3)
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
NOx
mg/Nm3
Dioxines NOx
September 2000: dioxines < 0.001 ngTEQ/Nm³ = 1/100ste van norm
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2526 maart 2001
Inhoud
Het afvalprobleem
Thermische afvalverwerking: basisprincipes
Afvalverbranding
Afval als bron van groene stroom
Wat is het energiepotentieel van afval?Is afval een biomassa en dus ‘hernieuwbare energie’?Hoe verhoudt zich dit tot andere biomassa’s?
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2626 maart 2001
Wat is het ‘groene stroom’potentieel van afval?(In Vlaanderen niet erkend als groene stroom!)
5,5 miljoen ton geproduceerd (huishoud + gelijkgesteld)
60% gerecupereerd————————————————————————————————————
= 2,2 miljoen ton restafval
x verbrandingswaarde 9GJ/ton (2.500 kWh/ton afval)————————————————————————————————————
= 19,8 PJ = 5.500 GWh = 0,5 MTOE = 3,2% van het aardolieverbruik (‘95)
x omzettingsrendement 20% (500 kWh/ton afval)————————————————————————————————————
= 1.100 GWh/jaar elektriciteit = verbruik van 320.000 gezinnen
x percentage biomassa in huisvuil 60% (60% OVW afkomstig van biomassa) ————————————————————————————————————
= 660 GWh/jaar groene stroom = verbruik van 190.000 gezinnen
Of: 120 kWh groene stroom per persoon per jaar uit diens restafval
Van dit potentieel is minder dan 50% gerealiseerd.
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2726 maart 2001
Besluit: vast afval
• Afval is een waardevolle bron van groene stroom: het zou potentieel
1,5 tot 2% van het huidige electriciteitsverbruik kunnen dekkken in
de vorm van groene stroom.
• Ongeveer 12% van het electriciteitsverbruik van een modaal gezin
kan bestaan uit stroom geproduceerd uit het afval van dat gezin. Het
grootste deel hiervan is groene stroom.
• Thermische afvalverwerking is een belangrijke schakel in de
afvalverwerkingsketen en tegelijk een potentieel belangrijke bron
van hernieuwbare energie.
• Er gelden zeer strenge emissienormen voor de rookgassen.
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2826 maart 2001
Inhoud: behandeling van afvalwater
Het afvalwaterprobleem
Afvalwaterbehandeling: principes
En … er ontstaat een nieuw probleem: slib
En … recyclage tot drinkwater ...
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 2926 maart 2001
Inhoud
Het afvalwaterprobleem
Welke soorten afvalwater zijn er?
Hoeveel huishoudelijk afvalwater produceren we?
Hoe verloopt de productie in de tijd?
Wat zit er in het afvalwater?
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3026 maart 2001
Welke soorten afvalwater zijn er?
Stads- en huishoudelijk afvalwatersteden, gemeenten, dorpenhotels, campings, ...
Industrieel afvalwatervoedingsindustrie: brouwerijen, suikerrafinaderijen, slachthuizen, …chemie: meststoffenfabrikanten, staalindustriepapierindustriepetrochemiefarmaceutische industrie
‘Tussenin’bv. diermest
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3126 maart 2001
Hoeveel huishoudelijk afvalwater produceren we?
Geraamd waterverbruik voor het jaar 2000
watergebruik voor in l/(inw.dag)
voedselbereiding 20
afwasmachine 15
wasautomaat 20
toilet 45
baden, douchen en overig gebruik voorpersoonlijke verzorging
65
overig gebruik zoals voor schoonhouden van hethuis, autowassen en tuinbesproeiing
35
Totaal 200
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3226 maart 2001
Hoe verloopt de productie in de tijd?
Dagvariatie: debiet waterafvoer i.f.v. de tijd (gemiddeld)
Pieken (+200-300%) door neerslag!
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3326 maart 2001
Seizoensvariatie
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3426 maart 2001
Voornaamste karakteristieken van samenstelling
1 bevolkingsequivalent (b.e.) = 180 l/d - 54 g/d BZV - 190 g/d TVS - 90 g/d TZVS
BZV: (Biochemisch ZuurstofVerbruik): hoeveelheid organisch materiaal dat kan geoxideerd worden door micro-organismen
TVS: Totaal Vaste Stoffen
TZVS: Totaal Zwevende Vaste Stoffen
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3526 maart 2001
Inhoud
Het afvalwaterprobleem
Afvalwaterbehandeling: principes
Wat zijn de verschillende stappen in
afvalwaterbehandeling?
Kan men afvalwater recycleren tot drinkwater?
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3626 maart 2001
Stappen in afvalwaterbehandeling
voorbehandeling
buffer (optioneel)
primaire behandeling
secundaire behandeling
slibbehandeling nabehandeling (optioneel)
ontsmetting
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3726 maart 2001
Voorbehandeling
Mechanisch:
Schermen
Verbrijzelaars
Zandvangers
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3826 maart 2001
Buffer (optioneel)
Om sterke debietvariaties op te vangen
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 3926 maart 2001
Primaire behandeling
Fysicochemische behandeling
toevoeging van chemicaliën
coagulatie/flocculatie + drijven (vetten, oliën)
coagulatie/flocculatie + bezinken (metalen)
productie van primair slib
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4026 maart 2001
longitudinale decantatiemet brugmechanisme
Gemeentelijke RWZI Brugge
circulaire decantatiemet brugmechanisme
1
2
34
5
inlaatschraapbrugafvoerverzameling drijvende
laagverwijdering bezonken
laag
1
2
3
5
4
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4126 maart 2001
Biologische behandeling
Bacteriën eten biologisch afbreekbare verbindingen op
Verantwoordelijk voor ca. 80% van de zuivering
Meest gebruikte methode: ‘actief slib’ (bacteriënmassa)
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4226 maart 2001
1. biologische oxidatie 2. scheiding
voedingsstoffen
actiefslib
zuurstof
afvoer
afvalwater
recyclage actief slib
afvoeroverschot
slib
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4326 maart 2001
BRUGGE
primaire bezinking
beluchting (biologie)
secundaire bezinking
pomp + scherm zandvanger
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4426 maart 2001
Nabehandeling(optioneel)
Zandfiltratie
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4526 maart 2001
Nabehandeling (optioneel)
Ontsmetting (doden van overblijvende bacteriën)Vooraleer te lozen in het milieu (rivier/kanaal)
met chloormet UV-licht
MembraantechnologieënIn staat om zuiver drinkwater te produceren!
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4626 maart 2001
Brugge
Gemeentelijke RWZIcapaciteit 305 000 b.e.
Influent Effluentdebiet (m³/h) 2950BZV-belasting 16470 (kg BZV/day)BZV (mg/l) 350-400 <20CZV (mg/l) 700 <100TZVS (mg/l) 200-250 <30totaal N (mg/l) 60 <30totaal P (mg/l) 7-8 <1.5
Enkele cijfers ...
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4726 maart 2001
Besluit: afvalwater
Zuivering is mogelijk tot drinkwaterkwaliteit!Voorbeeld: IWVA Koksijde
gezuiverd afvalwater infiltreren in waterwinningsgebied: watercyclus is gesloten!http://www.scientecmatrix.com
Er ontstaat een nieuw probleem: slib!Gevaren + oplossingen voor slib:
http://www.scientecmatrix.com
SEGHERSbetter technology Group
De milieusector: een eerste kennismaking - 4826 maart 2001
Algemeen besluit
Milieuproblematiek is gevolg van welvaartspeil
Straks zijn we met zijn 10 miljard ...
Levensstandaard ontwikkelt zich zeer snel in bepaalde regio’s
Milieusector wordt zeer belangrijke sector in de toekomst