Northwater ZAWZI: Expert in pekelwaterzuivering

North Water Afvalwater B.V. (100% dochter van North Water B.V.) is eigenaar van en exploiteert sinds 2008 de Zout Afvalwater Zuiveringsinstallatie te Farmsum, kortweg ZAWZI genoemd. Een zuivering die biologisch het industriële afvalwater van de bedrijven op het Chemiepark in Delfzijl en de daar omheen liggende bedrijven collectief zuivert.

Northwater ZAWZI: Expert in pekelwaterzuivering

Pekel is water dat bijna of volledig verzadigd is met zout (NaCl), het heeft dus een hoge saliniteit (zoutgehalte). Pekel wordt gebruikt bij het kaasmaken en voor het conserveren van levensmiddelen. Dit wordt pekelen genoemd.

Duurzame oplossing voor pekel afvalwater van kaasmakerijen

North Water Afvalwater B.V. (100% dochter van North Water B.V.) is eigenaar van en exploiteert sinds 2008 de Zout Afvalwater Zuiveringsinstallatie te Farmsum, kortweg ZAWZI genoemd. Een zuivering die biologisch het industriële afvalwater van de bedrijven op het Chemiepark in Delfzijl en de daar omheen liggende bedrijven collectief zuivert.

Het afvalwater van deze bedrijven tezamen is zout van samenstelling, met een chlorideconcentratie ongeveer gelijk aan dat van zeewater. Na behandeling – waarbij de verontreinigingen door de micro-organismen in het actieve slib zijn verwijderd – wordt het gezuiverde water (effluent) geloosd op zout oppervlaktewater en vloeit af naar de Waddenzee. Het in het afvalwater aanwezige zout wordt niet verwijderd, omdat dit voornamelijk natriumchloride is, ofwel keukenzout betreft, wat ook in de zee aanwezig is.

Het zuiveringsproces van pekelwater

Afvalwater zuiveren onder zoute omstandigheden en het lozen van het effluent op zout oppervlaktewater blijkt voor regionale bedrijven in Noord-Nederland ook uitkomst te bieden. Kaasproducenten bijvoorbeeld, plaatsen kazen tijdens de productie in baden met zout water; wel tien keer zouter dan zeewater.

Na verloop van tijd raakt dit zogenaamde pekelwater vervuild met kaasresiduen als fosfaat en organische componenten. De hoeveelheid pekel neemt als gevolg van een osmose-proces toe en zo ontstaat er een pekeloverschot. De pekel wordt gefilterd om met name kaas residuen te verwijderen. Door deze twee processen ontstaat een afvalwaterstroom.

Kaasmakerijen zijn doorgaans niet aan zee gelegen. Lokale biologische behandeling van dit afvalwater is weliswaar mogelijk, maar hierbij belandt het zout in het oppervlaktewater (rivier, meer of kanaal) in het binnenland, wat zoet water betreft en waarop dus lozen van zout water ongewenst is (verzilting).

Het afvoeren van pekelwater is een uitdaging

Sinds 2014 is gebleken dat de afvoer van dit pekelwater naar de ZAWZI doelmatiger is. Het afvalwater wordt dan namelijk gezuiverd van het fosfaat, de organische componenten, en stikstof, door biologie wat gewend is aan zoute omstandigheden. En het effluent wordt dus geloosd op zout oppervlaktewater.

De volumes van het pekelwater zijn relatief gering te noemen, en de meeste kaasmakerijen van Nederland liggen in het noorden van Nederland. Transportafstanden zijn relatief beperkt waarmee de ZAWZI prima omstandigheden biedt om dit pekelwater doelmatig te zuiveren. Sinds 2014 neemt dit aanbod ieder jaar toe.

Het volume pekelwater dat per week wordt aangevoerd, fluctueert afhankelijk van de productie van kaas. Voor de ZAWZI is het zout en zijn de organische componenten geen probleem bij de variabele aanvoer van pekelwater. Echter, het pekelwater bevat ook hoge concentraties aan fosfaat. De hoeveelheid fosfaat welke per dag door de ZAWZI verwijderd kan worden, fluctueert ook. Die capaciteit is namelijk gekoppeld aan de groei van micro-organismen, en deze groei is afhankelijk van de vracht aan vervuiling die door het Chemiepark wordt geloosd.

En ook deze bedrijven kennen periodes met meer productie (meer afvalwater) en verminderde productie. De ZAWZI heeft een lozingsnorm voor fosfaat in het effluent en dus wordt hiermee de doorzet van het pekelwater gelimiteerd in periodes van veel aanbod en/of beperkte verwerkingscapaciteit voor het fosfaat. Dat is niet fijn voor kaasmakerijen, omdat we dan de inname moesten stoppen en continuïteit niet werd gegarandeerd.

Het omgekeerde gebeurde ook; dat de biologie van de ZAWZI fosfaat nodig heeft voor goede verwerking van het industriële afvalwater (groei van voldoende micro-organismen), maar dat er dan niet of nauwelijks pekelwater beschikbaar was. Tot 2014 moest North Water hiervoor af en toe fosforzuur doseren voor een goede biologische werking.

De verwerking van pekelwater spaart deze chemiedosering sindsdien uit wat een duurzaamheidswinst te noemen is. Er zijn echter sindsdien periodes geweest met beperkte aanvoer van pekelwater, waardoor tijdelijke fosforzuurdosering noodzakelijk was en welke dus als back-up in stand wordt gehouden.

Constante biologische zuivering: efficiëntie is duurzaam

North Water heeft in 2019 een buffertank gebouwd op de ZAWZI specifiek en alleen voor pekelwater. Hierin worden de vrachten pekelwater gelost en gecontroleerd gedoseerd aan de biologische zuivering. Zo kan er vrijwel altijd pekelwater aangevoerd worden en wanneer het aanbod groter is dan de verwerkingscapaciteit, dan vult de buffer zich. En bij weinig aanbod maar wel vraag van de biologie voor fosfaat, dan zal de buffertank leger worden. Bovenal wordt de lozingsnorm voor fosfaat in het effluent geborgd. Voor de bouw en realisatie waren afspraken met een kaasmakerij wel voorwaardelijk om het aanbod voor een groot deel te garanderen.

In de firma DOC Kaas B.V. vond North Water een goede partner om afspraken over levering en verwerking te maken! Voor DOC Kaas betekent dit dat zij haar pekel nu gegarandeerd af kan zetten om vervolgens op een verantwoorde en erkende manier te laten verwerken, waarmee de milieu-impact tot een minimum wordt beperkt.

Hiertoe is bijzonder snel in deze tijd een buffer gerealiseerd door de afdeling Nieuwbouw Productie van Waterbedrijf Groningen (naast Evides Industriewater de aandeelhouder van North Water). In februari 2019 is een team gestart met de eerste schetsen van de te realiseren pekelwaterbuffer en bijbehorende appendages, leidingen, automatisering en wegen. Na de vergunningaanvraag is er een kort en intensief aanbesteding traject gevolgd waarin naast geld ook tijd tot de belangrijke selectiecriteria behoorde.

Uiteindelijk is binnen twaalf weken een leeg grasveld (tussen de bestaande installaties) omgetoverd tot een inbedrijf zijnde buffer en pompgebouw en de eerste transporteur zijn pekelwater kon lossen. Op de foto’s in dit artikel (Figuur 1 en 2) is de buffertank te zien, waarbij er losmogelijkheden zijn gerealiseerd voor zowel vrachtwagens die zelf een pomp hebben als ook voor vrachtwagens die dit niet hebben. Zo limiteren we de transporteurs van de diverse kaasmakerijen niet.

Figuur 1: de pekelwater buffertank met op de voorgrond de aankoppelmogelijkheden van de vrachtwagens

Figuur 2: de ZAWZI van North Water Afvalwater B.V. te Farmsum, met rechts de biologische zuivering en in het midden de buffertank specifiek voor het pekelwater. De tank links is een vergelijkbare buffertank, maar deze egaliseert het industriële afvalwater van het Chemiepark qua aanvoer, omdat bijvoorbeeld regenwateraanvoer batchgewijs plaatsvindt (bij regen) en zorgt voor verzoeting van het collectief verzamelde afvalwater.

ZAWZI: Nieuwe generatie buffertank

Nu de buffer gerealiseerd en in bedrijf is, wordt er vooruit gedacht. Het pekelwateraanbod in Noord-Nederland is groter dan dat de ZAWZI nu qua fosfaat kan verwijderen. Ook met de gerealiseerde buffer, en tenzij de bedrijvigheid in Delfzijl behoorlijk toeneemt en meer afvalwater produceert (potentie genoeg).

De Club van Rome melde in 1972 reeds dat er “Limits to Growth” zijn. Wij zien hierin echter een kans. Door de buffer die specifiek gemaakt is voor pekelwater heeft North Water op de site altijd een bepaald volume aan pekelwater beschikbaar. In dit pekelwater zit zowel calcium als fosfaat in opgeloste vorm.

Bij de juiste omstandigheden vormen deze stoffen een vast deeltje (precipitatie). En die omstandigheden kan North Water vermoedelijk zo sturen dat er (1) voldoende fosfaat voor de biologie overblijft en (2) er calciumfosfaat wordt geproduceerd. Deze deeltjes moeten dan gecontroleerd uit de buffertank gehaald worden en dit materiaal kan vervolgens door diverse bedrijven gebruikt worden om daar weer kunstmest van te maken. Tot wel ± 100 ton calciumfosfaat per jaar, wat een serieuze hoeveelheid te noemen is.

Schaalgrootte is voor de calciumfosfaatproductie wel belangrijk om hier bijvoorbeeld ook een businesscase van te maken. Dit betekent dat op termijn (wanneer inderdaad calciumfosfaat gecontroleerd kan worden verwijderd) met meerdere kaasmakerijen afspraken gemaakt kunnen worden voor gegarandeerde afname van het pekelwater. En zeg nu zelf, dit is een fantastische kringloop! Het uit pekelwater geproduceerde materiaal dat grondstof is voor kunstmest kan vervolgens retour naar het gras waar uiteindelijk weer kaas van wordt gemaakt!

Mooi detail is natuurlijk ook dat North Water het fosfaat op twee manieren kan verwijderen (biologisch en als grondstof), waardoor de doorzet van pekelwater wordt vergroot en vrijwel al het pekelwater in Noord-Nederland op een doelmatige manier en op termijn kan worden verwerkt. Onder zoute omstandigheden, waarbij het zout probleemloos naar zee gaat, en waarbij dit zout dus niet belandt in het zoete oppervlaktewater in het binnenland. We onderzoeken nu deze mogelijkheden en ook daarvoor kijken we weer naar partners.

Wetsus (Europees wetenschappelijk topinstituut voor duurzame watertechnologie in Leeuwarden) heeft als idee om dat met elektrochemische fosfaatprecipitatie te doen. Een methode die ze thans testen en waarvoor feitelijk alleen elektriciteit nodig is, en dit moet dan natuurlijk duurzame elektriciteit zijn. We zijn erg benieuwd naar de mogelijkheden om dit op een goede en duurzame manier te doen. En verwachten dat ook andere kaasproducenten als DOC Kaas baat hebben bij deze ontwikkeling; continuïteit en duurzame waterbehandeling van het zoute pekelwater.