ir.R.A.PonsenGrontmij NV, De Bilt De verwerking vanzuiveringsslibTabel 1Samenstelling 'zuiverlnqsslibTabel 2Hoeveelheden, hoedanigheid en bestemmingvan de slibproduktie in Nederlandhoeveelheden in tonnen bestemmingdroge stof per jaar anno1977 1985 1977Cellulair gebonden waterDroog slib (minder dan 50% water) kanslechts bereikt worden wanneer het slib aanlangdurige of intensieve verdamping wordtblootgesteld. Het eind produkt is steriel, zeerdroog en bezit een granulaire hoedanigheid.Het toegepaste zuiveringsproces blijkt vaakeen grote invloed te hebben op de wijze vanslibverwerking (tabel 3).Oxydatiebedinstallaties en actief-slibinstalla-29% landbouw15% oppervlakte-water150000reikt worden wanneer onder invloed van pers-drukken of vacu?m het capillair gebondenwaterwordtverwijderd. Om het slib bestand telaten zijn tegen de uitgeoefende mechani-sche krachten is een chemische conditione-ring van het slib noodzakelijk.Een andere methode om capillair gebondenwater te verwijderen wordt gevonden in hetreduceren van de - veelal elektrostatische -bindingskrachten tussen de slibdeeltjes. Inprincipe kan dit gebeuren door conditione-ring in de vorm van bevriezing, verhitting ofelectrische belading.Met verwijdering van het capillair gebondenwater kan een minimaal watergehalte in deslibkoek bereikt worden van 50%.15000060,5%4,4%4,6%0,4%4,8%mg per kgdroge stof1650 mg/kg500 mg/kg380 mg/kg220 mg/kg60mg/kg8mg/kg% van droge stofstatische enmechanischeindikkingslibverwerkings-methode0,3 gew.% van droge stofnat0-10% droge stofhoedanigheidtotaalzware metalenzinkkoperloodchroomnikkelcadmiumbemestende stoffenorganische stofstikstoffosforkalikalkInleidingIn deze bijdrage wordt een overzicht gegevenvan de slibproduktie die ontstaat bij de ver-schillende zuiveringsprocessen, van de ver-werkingsmethodieken die thans tot onze be-schikking staan en van de afvoerproblema-tiek.Onder zuiveringsslib wordt verstaan het pri-maire slib dat als bezinkbare stof in het afval-water aanwezig is, en hetsurplusslib dat ont-staat door het biologisch zuiveringsproces.Op droge-stofbasis bestaat hetuit ca. 30% minerale stoffen (Iutum, silicaten,zouten) en ca. 70% organische stoffen (hu-mus, eiwit). In tabel 1wordt de slibsamenstel-ling op een meergedetailleerdewijzeweerge-geven.De hoedanigheid van het slib wordt vooralbepaald door het watergehalte en de toeqe-paste conditioneringstechniek. Onderscheidkan gemaakt worden in nat slib (0-10%), pas-teus slib (10-20%), slibkoek (30-55%) en ge-droogd gegranuleerd slib (>80% droge stof).De slibproduktie bedraagt, afhankelijk vanhet zuiveringsproces 15 tot 30 kg droge stofper inwonerequivalent per jaar.Het zal duidelijk zijn dat in eerste instantiegestreefd wordt het volume van de aftevoerenhoeveelheden slib zo veel mogelijk te beper-ken. Daarnaast zijn de toenemende hoeveel-heden slib en de intensieve milieuwetgevingin Nederland de oorzaak van een beperking inde bestemmingsmogelijkheden. In tabel 2wordt een overzicht gegeven van de hoeveel-heden, hoedanigheid en bestemming van deslibproduktie in Nederland.Invloed van het zuiveringsproces op deslibverwerkingDe toegepaste methoden voor slibontwate-ring berusten vrijwel altijd op het principe vande scheiding van wateren devasteslibstoffen.Het water kan in een drietal bindingsvormenaanwezig zijn.Ongebonden waterDoor filtratie of drainage is dit water in princi-pe te verwijderen waarbij het droge-stofgehalte 15-25% bedraagt. Toepassingvan deze methode vindt plaats bij slibdroog-bedden,sliblagunes en zwaartekracht-filtra-tiesystemen zoals Krausefilter en E-container.pasteus10-20%droge stofsteekvast20-30%droge stofslibkoeken30-55%droge stofslibkorrelslagunescentrifugeszeefbandperszeefbandpersslibdroogbeddenkamerpersfiltersontwatering +droogtrommels1500020000600005000200004000024000050003% plantsoen23% zwarte grond+ grond-verbetering26% storten3% verbranden1% tuin-bemestingCapillair gebonden waterVerdergaande ontwatering van slib kan be-totaal 250000 455000 100%Cement XXXII (1980) nr. 9 568SCREENEOORUNSCREENEDCOMPOSTTabel 3Methoden van slibverwerkingties produceren rotbaar primair slib en rot-baar surplusslib. Een verdergaande stabilisa-tie is noodzakelijk indien na de slibontwate-ringsfase het slib de gelegenheid krijgt tot rot-ting over te gaan. Dit is vrijwel altijd het gevalbij (tijdelijke) opslag of storten van het slib.Alleen voor de bestemming compost (fig. 1)?nverbranden is een stabilisatie niet noodzake-lijk.De slibeigenschappen van oxydatiebedden enactief-slibinstallaties vertonen een markantonderscheid. Oxydatiebeddenslib is in feiteeen soort humusslib waarbij het aandeel ca-pillair gebonden water geringer is dan bij ac-tietslib. Het blijkt dan ook mogelijk te zijn uit-gegist oxydatiebeddenslib door middel vannatuurlijke ontwatering betrekkelijk snel toteen steekvast, goed verwerkbaar produkt omte vormen.Oxydatieslootinstallatiesleveren een sur-plusslib dat sinds lange tijd voor relatief kleineinstallaties zonder stankoverlast op slib-droogbedden verwerkt kan worden. Deerva-/SLUDGE ANDBULKINGAGENTPERfORATEDPIPEDRAIN fORCONDENSATES1Opstelling en processchemaslibcomposteringzuiveringsproces slibsoort stabilisatie conditionering ontwatering % droge bestemmingt.o.v. ontwatering stofpolymeren compostFe/AI + kalk persfilters 30-45% verbrandenthermisch vacuumfilters 15-25%aspolymeren zeefbandperscentrifuges 12-20%aetiefs/ib slibgisting Fe/AI + kalk persfilters 30-45% COmpostprimair vacuumfilters 15-25% verbranden+ chemisch as zeefbandpers depotsurplus beluchting vriezen zwerte qrondoxydatiebed zwaartekracht-(biofilter) filtratie 10-20%slibdroogbed grondverbeteringslibgistingsJiblagunes 10-25% zwarte grondindikking 3-10% afdekgrondbemestingFe/AI +kalk persfilters 25-35% verbrandenpolymeren zeetbandpers depotas centrifuges 12-16% compostvriezen drogenoxydatiesloot surplus slibdroogbed 15-25% grondverbetering(caroussel) afdekgrond- sliblagunes 10-20% depot- indikking 3- 6% bemestingana?roob surplus - indikking 20-30% geen ervaringactiefslibr-------]CU RINGIL6O?0AYSring heeft geleerd dat het slib van groteoxyda-tiesloten zich moeilijk mechanisch laat ont-wateren, waardoor veelal een pasreus. moei-lijk verwerkbaar eindprodukt ontstaat.Het sinds enkele jaren in Nederlandontwik-kelde ana?robe actief-slibsysteem, wat thansuiterrnate geschikt blijkt te zijn voor gecon-centreerde industri?le afvalwaterstromen,biedt uitstekende perspectieven ten aanzienvan de slibverwerking. De slibproduktie be-draagt ca. 25% van de traditionele a?robe zui-veringsprocessen (4-8 kg slib per i.e. per jaar).Het gevormde slib is gestabiliseerd, stankvrijen bezit uitstekende ontwateringseigen-schappen waardoor natuurlijke ontwateringtot de mogelijkheden kan behoren.SlibontwateringIn deze paragraaf over slibontwaterings-technieken is getracht een op het themanum-mer 'Rioolwaterzuivering' Cement 1970 nr. 12,aanvullend overzicht te geven. Fundamenteelnieuwe ontwikkelingen hebben zich de laatste10 jaar niet voorgedaan zodat het onder-staand overzicht in feite een bespreking is vannieuwe uitvoeringsvormen.Cement XXXII (1980) nr. 9Natuurlijke ontwatering? SlibdroogbeddenDe ontwatering gebeurt door een combinatievan oppervlakte verdamping, decanteren vanvrij water en van drainage. De laatste jarenworden experimenten uitgevoerd om de ca-paciteit van slibdroogbedden te vergrotendoor het toepassen van vacu?mdrainage, ge-combineerd met een verdieping het slib-droogbed.? SliblagunesEen sliblagune bestaat in hoofdzaak uit eenomdijkt stuk land. De diepte van de lagunebedraagt 1,5-2,0 m, de bodem is voorzien vandrainage en gesitueerd boven de grondwa-terspiegel. De slib lagunes zijn veelal gecom-partimenteerd (25 x 25 m) en voorzien van eenaantal wateraflaatkisten. Voor de dimensione-ring van de sliblaguneskan, afhankelijk vande slibkwaliteit een belasting aangehoudenworden van ca. 1,5-3,0 m3 nat slib per m2lagu-ne per jaar. Het ruimtebeslag van sliblagunesis vergelijkbaar met slibdroogbedden, hetvoordeel schu iItechter in de minder frequenteen minder arbeidsintensieve slibruiming. Heteindprodukt is bovendien niet 'versmeerd'door toevoeging van polymeren.569? Zwaartekracht-filtratiesystemenHet Krause-filter, is een discontinu werkendslibontwateringssysteem wat bestaat uit eenlangwerpige zak van filterdoek opgehangenin een stalen frame.De ontwatering wordt bevorderd door toevoe-ging van polymeren. De filtratietijden zijn, af-hankelijk van slibsoort en polymeerdosering24 tot 36 uur.De E-container is een normale container dieaan de binnenkant bekleed is met een grofsteunweefsel waar overheen een filterdoek isgespannen. De filtratietijden zijn, afhankelijkvan slibsoort en polymeerdosering 12 tot 24uur. Het eindgehalte droge stof is, vergelijk-baar met het Krause-filter en bedraagt 15 ?20%. Een E-container kan met normale con-tainerwagens vervoerd en geleegd worden.Kunstmatige ontwatering? ZeefbandpersEen zeefbandpers is een continu werkendeslibontwateringsmachine waarbij met poly-meren geconditioneerd slib tussen twee pa-rallel lopende zeefbanden wordt ontwaterd,deels door de zwaartekracht, deels door me-chanische druk. De ontwateringscapaciteit iskalk silokoeksil?tutereersmengtankijzerchloridegistingtank na - lndikk?rfilterpomp2Processchema persfilterscirca 7-15 kg droge stof per m2 per uur, bij eenpolymeerdosering van 3 ? 4 g per kg slib.Het lage gehalte droge stof in de slibkoek vanvooral oxydatieslootslib is aanleiding ge-weest voor onderzoek naar bijmenging ach-teraf, teneinde een droge-stofgehalte van 30 ?35% te verkrijgen. Het is mogelijk het slib temengen met zaagsel of met zand waardooreen beter hanteerbaarprodukt ontstaat.Doortoevoegen van ongebluste kalk wordt, naasteen hoger gehalte droge stof tevens bereiktdat het slib ten dele gepasteuriseerd is. Dezemethode kan van belang zijn bij de afvoervanontwaterd slib met behulp van mestversprei-ders naar landbouwgronden.? PersfiltersEen persfilter is een discontinu werkendeslibontwateringsinstallatie die in hoofdzaakbestaat uit een hogedruk-slibperspomp eneen serievierkantefilterplaten opgehangen in??n draagconstructie. De filterplaten zijnvoorzien van uitsparingen (filterkamers) wel-ke bespannen zijn met een steunweefsel eneen filterdoek (fig.2).Hetontwateringsproces verloopt chargege-wijs. Binnen ??n charge zijn de volgende sta-dia te onderkennen:a. filtratiefase, onder te verdelen in de vulfasewaarbij de druk snel tot 10 ato oploopt en denadrukfase waarbij de druk langzaam tot 14ato oploopt;b. openen en lossen van de pers;c. het sluiten van de pers.Het belangrijkste onderdeel van de charge isde filtratiefase. Deduurvan deze fase is uitein-delijk maatgevend voor de bepaling van hetaantal en de afmetingen van de persfilterpla-ten. De totale filtratiefase duurt 1,0 - 3,0 uur,afhankelijk van slibsoort, conditionering enkoekdikte. Vanwege de toegepaste hogedrukken komt in de praktijk alleen conditione-ring met kalk en ijzer in aanmerking. Toepas-sing van persfilters vindt vooral plaats wan-neer het slib als steekvast produkt op stort-plaatsen verwerkt moet worden.? Vacu?m-filtratieDe meeste toepassing heeft de trommelva-cu?mfiltergevonden. Vooral grote en oudereTabel 4Bedrijfsresultaten zeefbandpersenslibsoort conditionen ng slibkoek(% droge stof)primair slibuitgegist sliba?roob gestabiliseerd2 -3 g/kg3 -4 g/kg3,5-4,5 g/kg25-30%25-30%15-25%Tabel 5Bedrijfsresultaten persfilters slibsoort conditionering slibkoek(% droge stof)primair slibuitgegist sliba?roob gestabiliseerdthermischgestabiliseerd5-25% kalk,20-40% kalk,20-40% kalk,40-50%35-45%30-40%40-50%Tabel 6Bedrijfsresultaten decantercentrifugesslibsoort polymeer slibkoek(% droge stof)primair slibuitgegist sliba?roob gestabiliseerdthermischgestabiIiseerd0-3 g/kgg/kg3-6 g/kg0-2 g/kg20-25 gew.%20-35gew.%12-20 gew. %25-30 gew.%Cement XXXII (1980) nr. 9 570rioolwaterzuiveringsinrichtingen in GBen deVS zijn voorzien van deze installaties. De va-cu?mfilters worden thans verdrongen doorzeefbandpersen en persfilters vanwege decompactere bouwende gelijkwaardige ofdikwijls betere ontwateringsresultaten.? CentrifugatieSlibontwatering door centrifugatie wordt uit-gevoerd met slibcentrifuges zoals de decan-ter, de lamellencentrifuge en de basketeentri-fuge. De decanter en lamellencentrifuge iseen continu werkende installatie waarbij voorde scheiding tussen slib en water gebruikwordt gemaakt van de centrifugaal kracht,opgewekt door de roterende mantel van decentrifuge. De basketcentrifuge werkt dis-continu.De decanter- en basketcentrifugeworden ge-bru ikt voorde ontwatering van met polymerengeconditioneerd slib. De lamellencengrifugewordt toegepast voor deindikking van actief-slib tot 5 ? 10% droge stof, of voor de slibaf-scheiding in het centrifugaat van de decanter.Hoewel de ontwateringsresultaten van centri-fuges beneden die van persfilters en modernezeefbandpersenligt, zijn de compacte bouw,de afwezigheid van uitgebreide randappara-tuur, de relatief geringe investering en de ge-bleken grote betrouwbaarheid veelal aanlei-ding geweest om decantercentrifuges te in-stalleren. De nabehandeling van het slib zoalsbeschreven voor de zeefbandpersen kan ookmet dit slib plaatsvinden.Bestemming van het zuiveringsslibDe bestemming die aan hetzuiveringsslib ge-geven kan worden is afhankelijk van de hoe-danigheid van het slib en de slibkwaliteit.Naast het gehalte aan bemestende stoffenzoals weergegeven in tabel 1, zijn het vooralde zware metalen, de milieuvreemde stoffen(perticiden, chloor-koolwaterstoffen, PCB's)en ziekteverwekkende organismen die de ge-bruikswaarde van het slib bepalen.De volgende gebruiksbestemmingen kunnensoms alleen maar theoretisch onderschel-den worden.Bodembemesting voor de landbouwVoor de Nederlandse omstandigheden han-teert men uniforme doseringsnormen van 1ton droge stof per ha per jaar en 2 tondroge stof per ha bouwland per jaar, terwijl hetgehalte aan zware metalen bepaalde grens-waarden niet mag overschrijden. In de prak-tijk wordt hetslib in natte vorm verspreid.Cultuurtechnische toepassingenOnder cultuurtechnische toepassingen kanhet volgende worden verstaan.? De bereiding van zwarte grond met behulpvan gerijpt zuiveringsslib, veen en meng-grond. Deze zwarte grond wordt onder anderegebruikt voor de aanleg en renovatie vanplantsoenen en recreatieterreinen.? Grondverbetering door een ??nmalige toe-voeging van zuiveringsslib. Doelstelling is dehumusstructuur van de teelaardelaag te ver-beteren. In de praktijk wordt deze methodenog weinig toegepast.? Tegengaan van verstuivingen bij opgespo-ten terreinen. Deze methode waarbij nat slibwordt verspreid vindt incidenteel toepassingom vooral zandverstuiving bij opgespotenwegcunetten tegen te gaan.? Afdekgr?ndbereiding voor vuilstortterrei-nen. De strengere eisen ten aanzien van deinrichting en exploitatle van vuilstortterreinenvereist een regelmatige tussenafdekking eneen adequate eindafdekkinq. In principe iseen mengsel van ontwaterd slib met meng-grond hiervoor geschikt.? Compostering van slib onder toevoegingvan een koolstofdrager (zaagsel, houtchipsenz.). In het verleden zijn er experimenten ge-weest met compostering van nat of ontwaterdslib tegelijk met huisvuil. Thans blijkt dat apar-te compostering van slib tot de mogelijkhedenbehoort. De in ontwikkeling zijnde huisvuilre-cyclingtechnieken kan van invloed zijn op detoekomst van slibcompostering.EnergieterugwinningDe meest toegepaste vorm van energieterug-winning is de verbranding van zuiveringsslib.In Nederland bestaat ervaring met een tweetalverbrandingsinstallaties.In de loop der jaren is een technische ontwik-keling te constateren van etage-ovens naarwervelbedovens. Naast slibverbranden is hetin principe mogelijk het slib, althans de orga-nische fractie, door middel van pyrolyse ofvergassing in een op brandstof gelijkend pro-dukt om te zetten. De ervaringen in de USAmet deze fysisch/chemische methoden zijnnog niet overweldigend.Kosten van slibverwerkingssystemenIn het kader van dit thema-nummer van Ce-ment is voor de bespreking van hetkostenas-pect gekozen voor de slibverwerkingssyste-men zoals diein het voorgaande gedeelte zijngeschetst. De hoofdindeling is gebaseerd opgebruiksbestemming; de bijbehorende pro-cesonderdelen zijn terug te vinden in tabel 2en3.Literatuur1. Cement 1970 nr. 12, thema-nummer'Rioolwaterzuivering'.2. Post-academische cursus 'Slibverwerking'1978, TH-Delft, afd. Gezondheidstechniek.3. Ponsen, R.A., Milieu-effect rapportaget.b.V. van de afvoer van zuiveringsslib: 15devakantiecursus in 'Behandeling van afval-water'.4. Matze, D. en F.de Groot, Enkeleelektrome-chanische aspecten van de RWZI CentraalGroningen: H20 1980 nr. 11.5. Koot, A.C.J., Behandeling van afvalwater;Delft, Waltman, 1980.6. Gebruik van afvalstoffen in de civieletechniek; International Conference Paris,november 1978.7. EPA, Proces Design Manua11979, SludgeTreatment and Disposal.8. Engers, L.E.van, NVA enquete betreffen-de de produktie, bestemming en kwaliteitvan zuiveringsslib in Nederland: H20 1979nr. 10.Tabel 7Kosten van sNbverwerkingssystemenCement XXXII (1980) nr. 9gebruiksbestemmingnatte afvoert.b.V. bodembemestingverwerking tot zwarte grondcompostbereidingdepot op vuilstortterreindrogenverbranden571procesonderdelennatte opslaglagunering, menging met grondmechanische ontwatering,menging met grondmechanische ontwatering,menging met koolstofdrager(excl. opbrengst)mechanische ontwatering,transport, stortenmechanische ontwatering,drogen(excl. opbrengst)ontwateren, aparte verbrandingkosten per tonslib (droge stof)1 100 - 1 1501150 - 12501350 - 1 4501400 - 1 5501400 - 1 5001600-/9001 500 of meer