Koninklijk Nederlands Waterboek Neerslag 2011-3

Neerslag

Neerslag #3 | 2011 6656_Neerslag_Pom1_fc.indd 1

#3|2011 29-04-11 10:12

neerslag Tijdschrift voor de regionale secties van Waternetwerk

www.neerslag-magazine.nl Raad van Advies en Redactie

Kopij en sectienieuws zenden aan:

T. Dekker (voorzitter) mw. M.C. van Houten (secretaris), K. Sinnema (vice-voorzitter), J.C. Blaauw, mw. A. van den Bor, H.G. Letteboer, H. Dekker, P.P. van der Pijl, J.L.M. Schwartz, mw. M.E.P. Verhoeven, mw. M.J.L. van de Vondervoort

Koninklijk Nederlands Waternetwerk t.a.v. redactie Neerslag Binckhorstlaan 36-M417, 2516 BE Den Haag info@neerslag-magazine.nl

Abonnementenadministratie Koninklijk Nederlands Waternetwerk Binckhorstlaan 36-M417 2516 BE Den Haag Telefoon (070) 322 27 65 Abonnementsprijs € 25,00 per jaar (buitenland € 30,00 per jaar) Abonnementen worden genoteerd (uitsluitend op kalenderjaarbasis) tot wederopzegging. Opzegging dient te geschieden voor 1 december.

Advertentie-exploitatie (tevens druk) Elma Multimedia B.V. Postbus 18, 1720 AA Broek op Langedijk Telefoon (0226) 33 16 00 Fax (0226) 33 16 01 E-mail: info@elma.nl Internet: www.elma.nl Informatie over tarieven, afsluitdata e.d.: Dhr. P. van den Ancker

ISSN 1382-2586 46e jaargang, nr. 3, mei 2011 Verschijnt eens per twee maanden in een oplage van 2000 ex.

Auteursrechten voorbehouden

In dit nummer: Voorwoord - Peter van der Pijl, redactie Neerslag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Van ‘Proof of Principle’ naar Full Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Onderzoek naar de nauwkeurigheid van debietmetingen op basis van praktijkmetingen in leidingen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Beurs Aqua Nederland in Gorinchem en het Nieuwe Werken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Afvalwater zuiveren bij een waterwingebied . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Minder ijzer, méér terugwinning fosfaat uit zuiveringsslib! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Riothermie in Nederland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Haal energie uit water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Anticiperen op extreme neerslag in de stad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Aandachtspunten voor energie en kunstmest uit afvalwater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Conditiebewaking bij Waterschap Zuiderzeeland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 In memoriam: Han Kramer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Ultrasone slibdesintegratie; achtergrond, perspectieven en de toekomst . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 H2O en Neerslagprijs uitgereikt op Voorjaarscongres KNW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Verenigingsnieuws . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

B9 BFRORIRQ LQGG

Voorwoord BESTE LEZERS, Bij de gedachte om dit voorwoord te schrijven dwaal ik als vanzelf naar de hoeveelheid regen die de afgelopen tijd gevallen is. En die hoeveelheid is dit voorjaar erg weinig. Na een natte januarimaand en een normale februari is de droogte ingetreden. Deze droogte was al voorspeld als gevolg het ‘La NiĂąa’ effect.

Op zich verbaast het mij dat een bepaalde stroming van water aan de andere kant van de aarde een dergelijk groot effect heeft in onze omgeving. Het geeft des te meer aan hoe alles met elkaar verbonden is en is dan ook weer een reden om mijn eigen gedrag ten aanzien van mijn watergebruik kritisch te bezien.

Die kritische blik was ook al ontstaan door een reis die ik naar India mocht maken. Daar kunnen we de gevolgen zien van overmatig gebruik van grondwater. De grondwaterspiegel daalt zeer snel en het gebruik van grondwater moet worden beperkt. Een belangrijke waterbron voor minder hoogwaardig gebruik kan dan het effluent van rioolwaterzuiveringen zijn. Maar dat stelt dan weer hoge eisen aan de kwaliteit van dat effluent.

Zo blijkt dat het verder sluiten van de waterketen in steeds meer landen zijn beslag gaat krijgen. Dat stelt ook steeds hogere eisen aan de installaties die hiervoor gebruikt worden en hogere eisen aan het personeel dat deze installaties bediend en onderhoud.

Gelukkig is het neerslagtekort in Nederland, zoals dat jaarlijks vanaf april optreedt, niet terug te vinden in een Neerslag-tekort. Dit magazine is weer goed gevuld met artikelen uit verschillende hoeken van het vakgebied.

Artikelen die de moeite waard zijn om gelezen te worden en u als lezer weer wijzer maken, breder tegen uw eigen waterzaken aan laat kijken. Dat levert weer nieuwe inzichten op die de moeite waard zijn om met elkaar te delen in een volgende Neerslag.

Peter van der Pijl, redactie Neerslag

Neerslag 2011/II

B9 BDUW BIF LQGG

1

WETTERFRETTER DE OPLOSSING OPLOSSING DE VOOR VEZELDOEKJES VEZELDOEKJES VOOR Landy DSP 18-5 pomp versnijdt moeiteloos schoonmaakdoekjes Universeel toepasbaar Voorkomt pompstoringen Robuuste en slijtvaste pomp Lichter in gewicht en dus onderhoudsvriendelijk

Landustrie Sneek BV Postbus 199 8600 AD Sneek Nederland

Watertechnologie

Tel. 0515 - 48 68 88 Fax 0515 - 41 23 98 e-mail info@landustrie.nl website www.landustrie.nl Bezoekadres Pieter Zeemanstraat 6, Sneek

B BVW& BIFB) LQGG

1000-21-0000-5731 Neerslag 2011-3 Kleur: FullColor 1000-20-8000-7547 NVA neerslag 09-01

Hightech verwijdering van complexe stoffen uit ziekenhuisafvalwater

Van ‘Proof of Principle’ naar Full Scale Ziekenhuizen, verpleeg- en verzorgingstehuizen zijn locaties waar relatief veel geneesmiddelen door patiënten en bewoners worden gebruikt. Ziekenhuisafvalwater vormt een significante bron van microverontreinigingen zoals antibiotica, cytostatica en röntgencontrastmiddelen. Ook geneesmiddelen worden in een geconcentreerdere vorm aangetroffen. Dit komt door een lagere verdunningsgraad in vergelijking met huishoudelijk afvalwater. Met een geavanceerde zuivering op semi-technische schaal is het afvalwater op het terrein van het Reinier de Graaf Gasthuis te Delft vergaand ontdaan van alle microverontreinigingen. Het vrijkomende zuiveringsslib wordt vergist; het vrijkomende gas wordt in energie omgezet.

HET PRINCIPE Pharmafilter is een integraal concept voor de optimalisatie van verzorging, afvalverwerking en zuivering van afvalwater in ziekenhuizen. Iedere verpleegafdeling krijgt een of meerdere vermalers (Tonto’s) die onder meer etensresten en eenmalig te gebruiken po’s en urinalen verwerken. Deze laatste producten zijn speciaal ontwikkeld en van biologisch afbreekbaar materiaal geproduceerd.

Het afval wordt vermalen en samen met het afvalwater van douches, wasbakken en toiletten via de bestaande riolering van het ziekenhuis naar een vergisting- en zuiveringsinstallatie geleid. Op deze wijze wordt in het ziekenhuis een hygiënisch, logistiek en financieel voordeel behaald. Het afvalwater met het vermalen afval kan echter niet meer direct op de gemeentelijke riolering worden geloosd en wordt daarom gescheiden en verder ter plaatse gezuiverd en verwerkt.

Bacteriën zetten in een vergister het organisch afval om in biogas, dat door middel van een gasmotor de locale zuiveringsinstallatie van energie voorziet. Het met relatief veel medicijnen belaste afvalwater wordt gezuiverd tot schoon water, een wereldprimeur voor het Reinier de Graaf Gasthuis in Delft, het Hoogheemraadschap van Delfland en Stichting Toegepast Waterbeheer (STOWA).

In de periode van april tot en met september 2008 is bij dit ziekenhuis een proefinstallatie bedreven die model staat voor het waterzuiverings- en slibvergistingsonderdeel van het totale reinigings- en zuiveringsconcept. Het betrof een ‘Proof-of-Principle’ om te onderzoeken of de geselecteerde installatieconfiguratie en de vooraf vastgestelde bedrijfsvoering daadwerkelijk kunnen functioneren.

Doel was om bioplastics tezamen met keukenafval en primair slib uit het hoofdriool te vergisten onder thermofiele condities en het verwijderen van microverontNeerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

3

reinigingen uit dit afvalwater. Op basis van de analyses en de ervaringen met de technische bedrijfsvoering is geconstateerd dat het ‘Proof-of-Principle’ geslaagd was. Mede op basis van dit onderzoek zijn de ontwerpen gemaakt voor een tweetal full scale (afval)waterinstallaties bij ziekenhuizen in Delft en Zwolle. In dit artikel wordt de opbouw van de full scale installatie en de uitkomsten van het proefonderzoek beschreven.

In april 2010 is begonnen met de bouw van de Delftse installatie (figuur 1), welke sinds oktober 2010 in gebruik is.

Figuur 1: Full scale pharmafilter

HET PROEFONDERZOEK In de waterzuivering en het vergistingsysteem worden verschillende processtappen doorlopen. Voor de behandeling van het afvalwater van het ziekenhuis is uitgegaan van een biologische voorzuivering met een nageschakelde combinatie van geavanceerde oxidatie in de vorm van onder meer ozonisatie en een biologisch actief koolfiltratie. De biologische voorzuivering bestaat uit een MembraanBioReactor (MBR) op basis van ultrafiltratie.

Vast afval wordt doormiddel van hydrolyse en vergisting omgezet in biogas voor de productie van warmte en elektriciteit. In figuur 2 is een flowdiagram weergeven van de hele zuiveringstrein inclusief voorbehandeling, zoals gehanteerd tijdens de proef periode en bijna ongewijzigd full scale geïmplementeerd. Hier worden de bioplastics en keukenafval aangevoerd via het rioolstelsel in plaats van handmatige dosering.

Het afvalwater vanuit het ziekenhuisriool wordt nu verzameld in een ontvangstput in de zuivering, waarna het over een roostergoedverwijdering wordt geleid.

In tabel 1 is de samenstelling van het ziekenhuisafvalwater ten tijde van de proef zoals dat na voorbezinken aan de membraanbioreactor werd gevoed, weergegeven.

4

B9 BDUW BIF LQGG

Neerslag 2011/III

Figuur 2: Flowdiagram zuiveringinstallatie proefonderzoek Tabel 1: Gemiddelde samenstelling ziekenhuisafvalwater (n =6 – 20) Gemiddelde influent samenstelling MBR Biochemisch zuurstofverbruik (BZV) Chemisch zuurstofverbruik (CZV) Stikstof Kjeldahl als N Som nitraat en nitriet als N Fosfor totaal als P Orthofosfaat als P Chloride Ammonium als N Barium Cadmium Chroom Koper Nikkel Lood Zink Kwik Arseen

Concentratie (mg/l) 213 485 73,1 1,5 9,2 7,4 256 55,7 1519 1,5 24,4 140 14,4 12,2 123 0,1 1,1

In het proefonderzoek zijn er, behalve de normale afvalwaterparameters, ook een aantal medicijnen, rĂśntgencontrastmiddelen en diverse hormoonverstorende parameters gemeten. Deze metingen zijn uitgevoerd tijdens een zestal meetsessies onder diverse procescondities wat betreft debiet, verblijftijden en ozondoseringen. Van de 40 geanalyseerde medicijnen zijn er bij de diverse meetrondes 18 aangetroffen die boven de detectielimiet in het voorbezonken afvalwater aanwezig waren. Per test zijn er gemiddeld 12 stoffen boven de detectielimiet gemeten.

Tabel 2 geeft een overzicht van deze gemeten medicijnen.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

5

Tabel 2: Overzicht concentraties medicijnresten (Îźg/l) Naam medicijn Bezafibraat Carbamazepine Coffeine Cyclofosfamide Diclofenac Erythromycine Fenofibraat Fenoprofen Gemfibrozil Ibuprofen Ketoprofen Metoprolol Primidon Naproxen Nafclicine Sulfamethoxazol Tolfenaminezuur Trimethoprim

Test 1 0,03 930 2,2 1,6 0,39 0,03 13 16 21 6,1 6,2

Test 2 0,04 0,36 920 1,1 1,4 2,4 9,9 8 2,3 11 0,05 0,62 1,6

Test 3 780 5,3 1,5 5,4 11 12 1,7 11 1,6 0,04 3,4

Test 4 0,89 340 2,4 0,14 5,1 0,8 3,6 0,46 14 7,1 4,3

Test 5 0,38 4,5 1,5 3,1 2,3 1,5 14 5,5 6,7

Test 6 2100 7,60 1,80 4,50 4,60 17 34 5,40 10

De membraanbioreactor in combinatie met ozon en actief kool verwijderde de zuurstofbindende stoffen met circa 99%, hetgeen hoog is voor een zuiveringsproces op biologische en fysisch-chemische basis. In de membraanbioreactor wordt het overgrote deel van deze stoffen biologisch omgezet en dit is nodig ook om zeer hoge ozondoseringen te voorkomen.

In tabel 3 en figuur 4 staan de gemiddelde waarden weergegeven van de verwijderingsrendementen van een aantal standaard gemeten parameters. De bioreactor was niet ontworpen om biologisch P te verwijderen, desalniettemin werd gemiddeld 50% en maximaal 70% verwijderd.

Tabel 3: Gemiddeld verwijderingsrendement Parameter BOD COD Stikstof Kjeldahl Fosfor totaal als P

Rendement (%) 99,9 98 98 50

Medicijnverwijdering: Per test zijn er van de 18 gemeten stoffen gemiddeld 12 stoffen boven de detectielimiet te meten in het voorbezonken afvalwater. In het permeaat van de membraan bioreactor is, zoals bekend van communale zuiveringen al een flinke reductie bereikt hoewel er gemiddeld over alle tests nog 9 medicijnen meetbaar zijn, maar wel in aanzienlijk lagere concentraties dan in het influent. In alle geval6

B9 BDUW BIF LQGG

Neerslag 2011/III

:DWHU]XLYHULQJ

Figuur 3: Zuiveringsrendementen voor BZV, CZV en Nkj

9HUZLMGHULQJVSHUFHQWDJH

%=9

&=9 6WLNVWRI .MHOGDKO

'DWXP

ĂŜƚĂů žĞĚĹ?Ä?Ĺ?ŊŜĞŜ ŜĂ Ĺ˝ÇŒĹ˝ĹśĹ?Ć?Ä‚ĆšĹ?Äž Ď­ĎŹ

Ďľ

Figuur 4: Aantal meetbare medicijnen na ingestelde ozon dosering en verblijftijd

Ď´

Ďł

ϲ

ŜŜƚĂů žĞĚĹ?Ä?Ĺ?ŊŜĞŜ ͞ͲͿ

Ďą

Ď°

ĎŻ

ĎŽ

Ď­

ĎŹ ĎŹ

ĎŽĎŹ

Ď°ĎŹ

ϲϏ

Ď´ĎŹ

Ď­ĎŹĎŹ

Ď­ĎŽĎŹ

Ď­Ď°ĎŹ

ĚŽĆ?ÄžĆŒĹ?ĹśĹ? dž Ç€ÄžĆŒÄ?ĹŻĹ?ŊĨƚĹ?ĹŠÄš ͞žĹ?ÍŹĹŻ KĎŻ dž ŚͿ

len zijn in het filtraat van de aktieve kool filtratie geen medicijnen aangetroffen boven de detectielimiet (0,01 Îźg/l). Op basis van de aangetroffen waarden wordt geconcludeerd dat de geanalyseerde medicijnen gemiddeld voor >98% door het proces worden geĂŤlimineerd. Bij aanvang van het project is verondersteld dat de proefopzet geslaagd genoemd kan worden als de medicijnen voor meer dan 80% worden verwijderd, hetgeen hier dus ruimschoots is gehaald. Een belangrijke bijdrage aan de hoge eliminatie is het gebruik van een ozon-installatie die ontworpen is om hoge concentraties ozon in het water te brengen: de zogenaamde hogeflux-ozonreactor. In test 6 is geĂŤxperimenteerd met een vijftal ozondoseringen bij verschillende verblijftijd zodat voor deze stoffen 10 uitkomsten zijn verkregen. In figuur 4 is aangeven dat bij een zekere dosis en verblijftijd (c . t - waarde) het aantal nog enigszins meetbare medicijnen flink afneemt. De concentratie van deze laatste resten is zo laag dat ze nog wel aantoonbaar zijn, maar niet meer kunnen worden gekwantificeerd.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

7

Verwijdering rĂśntgencontrastmiddelen: De 10 geanalyseerde rĂśntgencontrastmiddelen kwamen meestal beneden de detectielimiet in het ruwe afvalwater voor. Twee stoffen waren in hoge waarden aanwezig, te weten Iohexol en Ioxithal aminezuur. Deze stoffen worden door de gehele zuivering met een rendement van meer dan 99,99% verwijderd tot altijd beneden de detectielimiet (< 0,01 Îźg/l). Ook hier speelt de ozon een grote rol. Net als bij de medicijnen wordt ook hier een hoge eliminatie bereikt door de hoge-flux-ozon reactor. In figuur 5 is aangeven dat bij een bepaalde c.t-waarde de concentratie aan meetbare rĂśntgen contrastmiddelen sterk afneemt.

ZŽŜĆ&#x161;Ĺ?Ä&#x17E;Ĺś Ä?ŽŜĆ&#x161;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ć?Ć&#x161; Ç&#x20AC;ĹŻĹ˝Ä&#x17E;Ĺ?Ć?Ć&#x161;ŽĨĨÄ&#x17E;Ĺś ĹśÄ&#x201A; Ĺ˝Ç&#x152;ŽŜĹ?Ć?Ä&#x201A;Ć&#x161;Ĺ?Ä&#x17E; ĎŽĎŹĎŹ

Ď­Ď´ĎŹ

ϭϲϏ

Figuur 5: Concentratie meetbare rĂśntgen contrast vloeistoffen na ingestelde ozon dosering en verblijftijd

ŽŜÄ?Í&#x2DC; Ć&#x152;ŽŜĆ&#x161;Ĺ?Ä&#x17E;Ĺś Ä?ŽŜĆ&#x161;Ć&#x152;Ä&#x201A;Ć?Ć&#x161; Ç&#x20AC;ĹŻĹ˝Ä&#x17E;Ĺ?Ć?Ć&#x161;ŽĨĨÄ&#x17E;Ĺś ͞ƾĹ?ÍŹĹŻÍż

Ď­Ď°ĎŹ

Ď­ĎŽĎŹ

Ď­ĎŹĎŹ

/Ĺ˝Ĺ&#x161;Ä&#x17E;Ç&#x2020;Žů

/Ĺ˝Ç&#x2020;Ĺ?Ć&#x161;Ĺ&#x161;Ä&#x201A;ĹŻ Ä&#x201A;ĹľĹ?ŜŽ Ä&#x201A;Ä?Ĺ?Ä&#x161;

Ď´ĎŹ

ϲϏ

Ď°ĎŹ

ĎŽĎŹ

ĎŹ ĎŹ

ĎŽĎŹ

Ď°ĎŹ

ϲϏ

Ď´ĎŹ

Ď­ĎŹĎŹ

Ď­ĎŽĎŹ

Ď­Ď°ĎŹ

Ä&#x161;Ĺ˝Ć?Ä&#x17E;Ć&#x152;Ĺ?ĹśĹ? Ç&#x2020; Ç&#x20AC;Ä&#x17E;Ć&#x152;Ä?ĹŻĹ?ŊĨĆ&#x161;Ĺ?ĹŠÄ&#x161; ͞žĹ?ÍŹĹŻ KĎŻ Ç&#x2020; Ĺ&#x161;Íż

Hormoonverstorende activiteit: Omdat door afbraak en omzetting van medicijnen metabolieten ontstaan, die buiten het meetprogramma vallen, is de over-all hormoonverstorende activiteit van de diverse waterstromen gemeten. Diverse soorten van hormoonverstorende groepen stoffen worden gedetecteerd via de ER-Calux, AR-Calux en GR-Calux.

Deze activiteit was van ingaand voorbezonken afvalwater, zoals verwacht, zeer hoog en van uitgaand geozoniseerd en aktief koolgefiltreerd water zeer laag.

Het filtraat van de installatie gaf waarden aan tot beneden de kwantificeerbaarheid maar meestal zelfs beneden de detectielimiet. De ranges van waarden bij de diverse tests zijn opgenomen in tabel 4.

Tabel 4: Ranges influent (Îźg/l) Parameter Eenheid

Modelparamater

ER-Calux AR-Calux GR-Calux

17-beta-Estradiol Dihydrotestosteron Dexamethasone

Îźg/l E-EQ Îźg/l DHT-EQ Îźg/l DEX-EQ

Range (Îźg/l) Detectielimiet (Îźg/l) 250 â&#x20AC;&#x201C; 780 0,68 â&#x20AC;&#x201C; 0,75 0,26 â&#x20AC;&#x201C; 0,38

0,016 0,0005 0,007

Net zoals bij de medicijnen en rĂśntgencontrastmiddelen wordt ook hier een hoge eliminatie verkregen door de ozon reactor. In figuur 6 is de afname van de ER-Calux aangegeven.

8

B9 BDUW BIF LQGG

Neerslag 2011/III

ZͲ ĂůƵdž ŶĂ ŽnjŽŶŝƐĂƚŝĞ ϭϬϬϬ

ZͲ ĂůƵdž ;ƉŐͬů YͿ

ϴϬϬ

Figuur 6: Afname ERCalux na ingestelde ozon dosering en verblijftijd

ϲϬϬ

ϰϬϬ

ϮϬϬ

Ϭ Ϭ

ϮϬ

ϰϬ

ϲϬ

ϴϬ

ϭϬϬ

ϭϮϬ

ϭϰϬ

ĚŽƐĞƌŝŶŐ dž ǀĞƌďůŝũĨƚŝũĚ ;ŵŐͬů Kϯ dž ŚͿ

Vergisting Een onderdeel van de proef was het bedrijven van een vergistingssysteem waarin onder meer bioplastic moet worden afgebroken. In een meng- en hydrolysetank werd gemalen bioplastic, keukenafval en primair slib uit de riolering gebracht. Automatisch werd dit mengsel in de vergister gevoerd. Deze moest onder thermofiele condities werken om de afbraak van diverse soorten gebruikt bioplastic te garanderen.

In deze anaerobe vergisting worden door microbieel organisch-biologisch materiaal in afwezigheid van zuurstof, nieuwe biomassa, water en biogas geproduceerd. Het biogas bevat een methaangehalte van circa 58%. De opstart van de gasproductie is te zien in figuur 7, en de kwaliteit ervan blijft nagenoeg constant gedurende de testperiode. De vergisting is in staat het aangeboden materiaal te vergisten onder thermofiele omstandigheden en voldoende (theoretisch berekend) gas te produceren.

Figuur 7: Opstart biogasproductie

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

9

De aangeboden voeding (droge stofgehalte van circa 10% w/w met een organische stof gehalte van circa 80%) was dunner dan verwacht, waardoor de gehele vergisting op een drogestofgehalte van 3% werd bedreven, terwijl meer dan 4% was aangenomen. Door groei van nieuwe biomassa neemt de hoeveelheid droge stof toe en blijft het gehalte aan organische stof vrijwel constant (figuur 8). De productie van biogas kwam snel op gang doordat er gebruik is gemaakt van entslib komend van een bestaande thermofiele vergisting.

'URJH VWRI HQ RUJDQLVFKH VWRI JHKDOWHQ GLJLVWDDW

&RQFHQWUDWLH JUDP OLWHU

'URJH VWRI

2UJDQLVFKH VWRI 'DWXP

Figuur 8: Droge - en organische stof verloop digistaat

CONCLUSIES NA PROOF OF PRINCIPLE Na de inbedrijfstelling van de gehele proefinstallatie in april/mei 2008 heeft deze redelijk betrouwbaar gedraaid. Procestechnisch heeft het concept uitstekend gefunctioneerd. Technisch zijn enkele mankementen aan de proefopstellingen verholpen. Op basis van bedrijfsvoering en het aantal afgesproken en uitgevoerde analyses wordt het volgende geconcludeerd: 1. De membraanbioreactor heeft goed gefunctioneerd, behoudens enkele lekkages. Hieruit is wel gebleken dat het uit de Hybride MBR van Ootmarsum afkomstige entslib zich snel instelt op het aangeboden materiaal.

2. In de installatie worden de micro- en macroverontreinigingen vergaand verwijderd.

3. De vergisting is in staat het aangeboden materiaal te vergisten onder thermofiele omstandigheden en voldoende (theoretisch berekend) gas te produceren.

4. De â&#x20AC;&#x2DC;Proof of Principleâ&#x20AC;&#x2122; van het vergistings- en waterzuiveringsdeel kan op basis van alle meetgegevens en analyses als zeer geslaagd worden beoordeeld.

10

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

VAN ‘PROOF OF PRINCIPLE’ NAAR FULL SCALE INSTALLATIE Vanuit de ‘Proof of Principle’ zijn de ontwerpgrondslagen voor een opgeschaalde installatie vastgesteld en verder uitgewerkt. Na meer dan een jaar voorbereiding is er in februari 2010 gestart met de paalfundering van de full scale bouw op het ziekenhuisterrein in Delft. In april startte de opbouw en in oktober van hetzelfde jaar is de installatie in gebruik genomen en wordt het eerste afval en rioolafvalwater verwerkt en gezuiverd. Resultaten van de zuivering worden geanalyseerd door het Hoogheemraadchap van Delfland. In de volgende maanden zullen meetsessies plaatsvinden op een veelheid aan parameters waaronder een uitgebreid medicijnenpakket, hormoonverstorende activiteit en bio-essays.

De waterzuivering heeft een footprint van circa 380 m2 en kan per uur circa 13 m3 afvalwater behandelen en dagelijks 3 m³ slib. De installatie is opgebouwd uit de volgende hoofdcomponenten.

Roostergoedverwijdering De roostergoedverwijdering bestaat uit een kettingrooster met een minimale doorlaat. De roterende schraperbladen verwijderen het vuil, welke door het rooster is tegengehouden uit het afvalwater en brengen dit omhoog tot en met de afstort in een centrale schredder. Deze schredder is geïnstalleerd om de vaste delen die door het riool zijn gespoeld verder te verkleinen. Na het kettingrooster wordt het afvalwater opgepompt en over een vetvanginstallatie en micro drumfilter geleid. De vetvang heeft een klein volume maar wel met een grotere capaciteit. De vetvang wordt pas geleegd als deze voor 90% gevuld is, terwijl de huidige vetvang al bij 15% vulling geleegd moet worden. Micro drumfilters zijn efficiënte en betrouwbare trommelfilters voor het scheiden van zwevende deeltjes en organisch materiaal uit vloeistoffen en in dit geval ingezet om haren uit het afvalwater te verwijderen. De membranen in het MBR systeem worden zoveel mogelijk beschermd tegen vet en haren.

Membraan BioReactor (MBR) In de bioreactor wordt de dunne fractie van het rioolwater continu toegevoegd en worden met name organische verbindingen verwijderd om de nageschakelde technieken te beschermen en optimaal te laten functioneren. Het systeem is opgedeeld in meerdere compartimenten (anaeroob, anoxisch en aeroob) om het afvalwater vergaand te zuiveren en door recirculatie biologische fosfaat verwijdering mogelijk te maken. Hierbij is tevens de mogelijkheid opgenomen om chemische fosfaat verwijdering toe te passen om tot zeer lage gehalten in het schone water te komen. De lucht in de biologische reactor wordt ingebracht door middel van blowers en membraanschotels die op de bodem van de reactor zijn gemonteerd.

Het spuislib zal tijdelijk worden opgeslagen in een slibbuffer. In deze buffer vindt bezinking van het spuislib plaatst, waarna het bezonken slib verder wordt verwerkt in de vergister en het supernatant wordt teruggepompt naar de reactor.

De MBR-skid is uitgevoerd met ultrafiltratiemembranen die buiten de reactor staan opgesteld (figuur 9). Door adsorptie aan het slib en mogelijk enige biologische afbraak zal al een deel van de geneesmiddelen verdwijnen uit de Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

11

waterstroom. Door de kleine molecuulgrootte van geneesmiddelen en röntgencontrastmiddelen zullen deze door micro- en ultrafiltratie niet worden tegengehouden, tenzij deze stoffen geadsorbeerd zijn aan zwevende stof. Het concentraat wordt teruggepompt naar de reactor en het permeaat wordt opgeslagen in een permeaatbuffer. De membraanskid is uitgevoerd als onderzoeksunit om de meest optimale bedrijfsvoering van de membranen vast te kunnen stellen en bestaat uit twee onafhankelijk werkende units.

Figuur 9: Membraanskid De ene helft heeft een slib- en injectielucht doorstroming van onder naar boven. Via een luchtverdeelsysteem krijgt elke membraanbuis evenveel lucht. De andere helft maakt gebruik van het downflowprincipe dat naar verwachting minder energie zal gebruiken door een lager debiet van zowel recirculatieslib als lucht. Figuur 10 toont een principetekening van het dubbele systeem. Figuur 11 geeft een aantal details van de luchtvoorziening.

Hoge flux oxidatie met ozon Vanuit de permeaatbuffer wordt een gedeelte van het permeaat verder behandeld door een oxidatie stap met ozon. Deze technologie is slechts toegepast op lab- en pilotschaal op o.a. afvalwaterstromen die behandeld waren door een MBR. Uit het ‘Proof of Principle’-onderzoek is vastgesteld welke ozondosering ranges benodigd zijn, aangezien dit afhankelijk is van de fysische en chemische eigenschappen van het ziekenhuisafvalwater en de prestaties van de voorgeschakelde membraanbioreactor. De full-scale dimensioneringsgrondslagen van met name de duurste gedeelten van de installatie zoals de ozongenerator en injectie, zijn hierdoor goed duidelijk geworden. De benodigde dosis aan ozon is meer dan het oplosbaarheidsproduct ervan, zodat door onder meer een recirculatiesysteem voldoende ozon kan worden ingebracht. De contacttank is voorzien van een aantal 12

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

OXFKW

VSRHOZDWHU

ÂŤ

VSRHOZDWHU

SHUPHDDW OXFKW

SHUPHDDW PHPEUDDQ VNLG QHHUZDDUWV

ELRUHDFWRU

PHPEDDUQVNLG RSZDDUWV

Figuur 10: Principeschets membraanskid

Figuur 11: Luchtinjectiesysteem; links luchtinjectie onder, rechts boven compartimenten om propstroomcondities te benaderen en daarmee de hoeveelheid afgas te verminderen. Ozon wordt geĂŻnjecteerd in een dubbel venturisysteem. Deze kunnen onder redelijke condities van injectie en oplossen op diverse recirculatiedebieten draaien: laag, middel en hoog. Uiteraard is doel van het onderzoek de recirculatie zo laag mogelijk te brengen uit oogpunt van energiebesparing. In de laatste compartimenten is nog in een AOP-injectiemogelijkheid (AOP = geavanceerde oxidatie) voorzien.

Actief kool filtratie De ozon zal niet alle geneesmiddelen en andere microverontreinigingen verwijderen en enkele zelfs omzetten in metabolieten met eveneens ongunstige milieu-eigenschappen. Ook kunnen metabolieten gevormd worden die meer toxisch zouden kunnen zijn dan de uitgangsstof, hoewel hiervan in het proefonderzoek niets is gebleken. Als extra laatste stap wordt actief kool toegepast om door de ozonisatie heen gekomen (resten) van geneesmiddelen, afbraakproNeerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

13

ducten en hormoonverstoorders en organische verbindingen te adsorberen. De aktieve-koolinstallatie bestaat uit twee vast bed kolommen die met verschillende koolsoorten zijn gevuld. De beide kolommen worden neerwaarts doorstroomd bedreven en beurtelings periodiek met filtraat teruggespoeld.

Figuur 12: Ozon injectiesysteem Luchtafzuiging en -behandeling Een aantal procesonderdelen van de installatie verspreiden geur en mogelijke ziektekiemen zoals de afgaslucht van de bioreactor (300 m³/h). De kans op besmetting rond de installatie zou hierdoor kunnen bestaan. Hiervoor is een luchtafzuiging en –behandeling geïnstalleerd die naast geurverwijdering ook desinfecterend werkt op basis van een sterk oxidatieve plasmastap, zodat de omgeving niet blootgesteld kan worden aan potentiële ziekteverwekkers. In totaal zal 5000 m3/h aan lucht worden ontrokken en worden behandeld op basis van deze doorontwikkelde plasma technologie.

Hydrolyse en thermofiele vergisting proces In de vergisting wordt vergistbaar materiaal uit het afvalwater afgebroken. Dit betreft keukenafval, zwevende fractie, bioplastics enz. Vóór de vergisting is een hydrolyse/mengtank geplaatst. De hydrolyse en menging van de diverse afvalstoffen vindt plaats voordat de slurrie in de vergister wordt gepompt. Hierdoor wordt het gevoelige proces van de thermofiele vergisting zo min mogelijk verstoord.

Tevens wordt hierdoor de kortsluitstroming in dit soort systemen verminderd, zodat zo min mogelijk niet uitgegist materiaal uit de vergister wordt afgevoerd.

De hydrolysetank is complete mix en de vergister heeft een naar boven toe lager wordende energie-inbreng zodat uit het bovenliggende aftappunt zoveel mogelijk volledig uitgegist materiaal wordt afgevoerd.

Tijdens de anaerobe vergisting wordt door de methanogene bacteriën biogas gevormd. Wanneer de vergisting goed werkt bestaat biogas ongeveer uit 60-70% methaan en 30-40% koolstofdioxide. Naast deze hoofdbestanddelen van biogas zijn ook 2% andere gassen aanwezig zoals waterstofsulfide en ammoniak. Soms zijn ook nog minieme hoeveelheden waterstofgas, stikstofgas en zuurstof aanwezig. Het uit de vergisting geproduceerde biogas wordt boven de vloeistof onder 14

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

geringe overdruk in een gassysteem gebracht en gezuiverd. Van daaruit wordt het gas verbrand in een gasmotor om energie op te wekken. Het betreft bij vollast totaal circa 60 KW, waarvan 40 kW warmte die gebruikt wordt voor de verwarming van de installatie. Er wordt dan een productie van elektriciteit gehaald van 22 kW wat voldoende is om nu voor 50% en in de toekomst bij optimalisatie voor 70% in de eigen energiebehoefte te voorzien. Het digistaat van de vergister wordt uit veiligheidsoverwegingen volledig gedesinfecteerd door middel van verhitting.

Het gedesinfecteerde digistaat wordt opgeslagen in een buffer en periodiek per as afgevoerd naar een eindverwerker.

TENSLOTTE In Europa is grote belangstelling voor de micro-verontreinigingen in afvalwater en de invloed ervan op het watermilieu. Binnen dit project worden een groot aantal relevante microparameters geanalyseerd, bio-essays uitgevoerd en andere invloeden van deze parameters gemeten. Het project wordt financieel gesteund onder meer door STOWA en de subsidies vanuit Krw-2009 en Life+. Een kleine afvalwaterzuivering is ten opzichte van een normale grote communale zuivering duur per m3 te zuiveren afvalwater. Zeker als membraantechnologie, ozonisatie en actieve koolfiltratie daar onderdeel van uitmaken. De te kapitaliseren voordelen in het ziekenhuis wegen hier tegen op. Bovendien wordt een zeer goede kwaliteit water met diverse gebruiksmogelijkheden geproduceerd (koelen, spoelen enz.) en neemt het infectierisico in het ziekenhuis af.

Erwin Koetse en Nico Wortel, Pharmafilter Marije Paardekooper, Hoogheemraadschap van Delfland Literatuur – Derksen, J.G.M., J.H. Roorda & D. Swart, 2007; Verg(h)ulde pillen: onderzoek naar de emissie van geneesmiddelen uit ziekenhuizen. Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (STOWA), Utrecht. STOWA-rapport 2007-03.

– Koetse, E., Wortel, N.C., Van den Berg, E., September 2010, ‘Pharmafilter: Decentralized treatment of source separated hospital waste and wastewater’ contribution for the Reader of the 4th European Water and Wastewater Management Conference & Exhibition, 27-28th September 2010, The Royal Armouries, Leeds – Wortel, N.C., Koetse, E., Van den Berg, E., March 31, 2010; Toepassing van het Pharmafilter concept voor behandeling van ziekenhuisafvalwater, bijdrage aan de syllabus van de PAO-cursus Nieuwe sanitatiesystemen, een perspectief voor de 21e eeuw, Stichting Postacademisch onderwijs, Wageningen – Wortel, N.C. , Koetse, E., Evenblij, H., Van den Berg, E., March 12, 2010; ‘Pharmafilter: Decentrilized treatment of source separated hospital waste and waste water’, Advanced Workshop ‘Novel wastewater treatment concepts from The Netherlands’, Technical University Delft.

– Roorda, J.H., J.G.M. Derksen & N.C. Wortel, 2008; Challenging conventional sanitation options for health care units. IWA Sanitation Challenge May 19-21 2008, Wageningen; Theme 4 – Sanitation concepts and knowledge gaps – Pathogens and micropollutants; no. 98b.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

15

B BVW& BIFB$% LQGG

1000-21-0000-5303 Waternetwerk Neerslag 3-2011

Kleur: fc

Onderzoek naar de nauwkeurigheid van debietmetingen op basis van praktijkmetingen in leidingen Debietmetingen helpen inzicht te verkrijgen in het functioneren van de afvalwaterketen. Het meten van nauwkeurige betrouwbare debieten blijkt in de praktijk echter lastig.

Dit artikel behandelt de resultaten van een onderzoek naar de nauwkeurigheid van de Accoustic Cross Correlation Profiler (ACCP) van NIVUS. Deze ultrasone debietmeter is bedoeld voor het meten van debieten in leidingen. Voor het onderzoek is gebruik gemaakt van de proefopstelling op de gemeentewerf te Breda, welke al eerder gebruikt is voor onderzoek naar de nauwkeurigheid van debietmetingen in deelsgevulde leidingen (de Man H., 2008). Destijds bleek dat de nauwkeurigheid van de geteste debietmeters bij gedeeltelijk gevulde leidingen zeer laag was.

Uit het nieuwe onderzoek volgt dat de ACCP, in tegenstelling tot de eerder geteste debietmeters, een grote meetnauwkeurigheid heeft onder de geteste omstandigheden.

INLEIDING Steeds meer gemeenten en waterschappen zijn bezig met het opzetten van meetnetten in het te beheren afvalwatersysteem. De combinatie van meten en modelleren geeft informatie over het functioneren van het systeem waarmee toekomstig beleid en investeringen beter bepaald kunnen worden. Debietmetingen zijn hierbij van groot belang. Het meten van nauwkeurige betrouwbare debieten blijkt in de praktijk echter lastig.

In een project voor onder meer STOWA bleek het belang van debietmetingen voor de bepaling van de hoeveelheid thermische energie die door het riool stroomt. Om de nauwkeurigheid van een potentieel geschikte debietmeter te onderzoeken heeft STOWA aan Tauw bv de opdracht gegeven metingen uit te voeren. De gemeente Breda heeft hiervoor een bestaande proefopstelling beschikbaar gesteld.

Dit artikel gaat in op de resultaten van een onderzoek naar de nauwkeurigheid van de Accoustic Cross Correlation Profiler (ACCP) van NIVUS. Deze ultrasone debietmeter is bedoeld voor het meten van debieten in gedeeltelijk gevulde en gevulde leidingen.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

17

NAUWKEURIGHEID METINGEN De nauwkeurigheid wordt in dit onderzoek uitgedrukt in precisie en betrouwbaarheid: â&#x20AC;˘ De precisie(ÂĄ) van een meting komt tot uitdrukking in de spreiding van de meetdata, dit geeft een beeld van stabiliteit van de meting. De verhouding van de standaarddeviatie van de gemeten waarden tot het gemiddelde van de waarden is een maat voor de precisie. Hoe groter de spreiding des te lager de precisie. â&#x20AC;˘ De betrouwbaarheid(Ă&#x;) van een meting komt tot uitdrukking in de afwijking van het gemiddelde van die meting tot de werkelijke waarde. Dit geeft een beeld van de mate van representatie van de meting, waarbij 100% volledig representatief is.

GRONDSLAG VAN EEN DEBIETMETING Een debietmeting in een deels gevulde leiding bestaat gewoonlijk uit een snelheidsmeting en een waterniveaumeting. Bij een bekende buisdiameter is het daarmee mogelijk om de natte doorsnede te berekenen. Samen met een bekende stroomsnelheid resulteert hieruit het debiet. Aangezien sommige debietmeters niet de gemiddelde snelheid meten maar de snelheid op een bepaald punt is een correctiefactor nodig om de gemiddelde snelheid te berekenen. Hiervoor is dan een kalibratie-procedure ter plekke nodig. Voor de in dit onderzoek geteste ACCP is geen kalibratie nodig aangezien deze debietmeter de gemiddelde snelheid meet.

PROEFOPSTELLING Om de nauwkeurigheid van debietmetingen te kwantificeren is gebruik gemaakt van de proefopstelling op de gemeentewerf van Breda. Deze is reeds eerder uitgebreid beschreven in rioleringswetenschap nr. 28 (Smits et al, 2007) en in rioleringswetenschap nr. 31 (de Man et al, 2008). De proefopstelling bestaat uit een vrijverval leiding van 50 meter met een diameter van 600mm. Een meetput is opgenomen voor het plaatsen van debietmeters. Het water wordt retour gepompt door een persleiding waarin een fabrieksgeijkte elektromagnetische debietmeter geplaatst is met een maximale afwijking in betrouwbaarheid van 0,5%. Deze debietmeter wordt gebruikt als referentie voor de te testen debietmeter. De pomp is instelbaar tussen ongeveer 175 en 520 m3/h. De proefopstelling wordt gevuld met grondwater wat een zekere mate van troebelheid heeft.

DEBIETMETINGEN Het hoofddoel van dit onderzoek is het kwantificeren van de nauwkeurigheid van de ACCP debietmeter onder verschillende omstandigheden. Hiertoe zijn 4 verschillende situaties gecreĂŤerd die elk voor 3 verschillende debieten zijn getest (in totaal 12 proeven). Elke proef is uitgevoerd onder constante stromingscondities met een tijdsduur van 5 minuten en 6 keer per minuut een meetregistratie.

Door de metingen te vergelijken met de fabrieksgeijkte debietmeter is voor elke 18

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

proef de betrouwbaarheid bepaald. De precisie volgt uit de spreiding van de metingen.

De toegepaste debieten per situatie zijn circa 200, 340 en 480 m3/h. Dit komt overeen met de gemiddelde Nederlandse droog weer afvoer van respectievelijk 16.000, 27.000 en 38.000 huishoudens, of regenwaterafvoer met 20 l/s/ha van respectievelijk 3, 5 en 7 hectare. De vier verschillende situaties zijn: 1. Halfvolle buis met gestuwde uitstroming 2. Halfvolle buis met vrije uitstroming 3. Halfvolle buis met vrije uitstroming en profielverstoring 4. Volledig gevulde buis met gestuwde uitstroming en profielverstoring De profielverstoring is toegepast om de invloed van slib op de bodem van de buis te simuleren. Hiervoor is, evenals in eerder onderzoek (de Man H., 2008), een staalplaat waarop grind is bevestigd met een hoogte van 52mm, circa 0,5 meter bovenstrooms van de debietmeters aangebracht. De k-waarde (ruwheid) van het grind is geschat op 5 mm. Dit materiaal kan de principewerking van de apparatuur niet beĂŻnvloeden.

Figuur 1a

Figuur 1c

Figuur 1b Figuur 1a. ACCP is gemonteerd op de klemring die in het riool geplaatst wordt.

Figuur 1b en 1c. Profielverstoring met een hoogte van 52 mm die 0,5m bovenstrooms van de debietmeter geplaatst wordt.

WERKING NIVUS ACCP De in dit onderzoek geteste debietmeter ACCP werkt op basis van ultrasoon geluid. De hoogte van de waterkolom boven de in een leiding geplaatste sensor wordt gemeten door middel van hydrostatische drukmetingen en/of ultrasone niveaumetingen. Bij de in dit artikel beschreven proeven is gebruik gemaakt van hydrostatische drukmetingen. Voor het bepalen van de stroomsnelheid wordt het stroomdoorvoerend oppervlak verdeeld in maximaal16 meetvensters (het aantal is afhankelijk van de hoogte van de waterkolom).

Van elk meetvenster wordt de stroomsnelheid bepaald door ultrasone geluidsmetingen. Elke uitgezonden puls creĂŤert een specifieke reflectie tegen de in het Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

19

water meestromende deeltjes welke door de ACCP wordt opgevangen en onderscheiden. Door de tijdsduur van de eerste reflectie te vergelijken met de tijdsduur van de opvolgende reflectie kan, rekening houdend met de hoek van het signaal, de stroomsnelheid bepaald worden. Dit wordt geĂŻllustreerd in figuur 2.

Figuur 2. De reflectie van meestromende deeltjes worden door de ACCP herkend en gelogd (links). Bij de volgende puls wordt de verschuiving ten opzichte van de eerste puls berekend (rechts).

De stroomsnelheid wordt voor elk meetvenster gelogd waardoor inzicht verkregen wordt in het verticale stromingsprofiel. Op basis van hiervan wordt het debiet berekend. Aangezien deze techniek afhankelijk is van de snelheid van de deeltjes in het water, is het van belang dat enig sediment in het water aanwezig is om de meting te doen slagen.

Figuur 3. Het verticale snelheidsprofiel volgt uit metingen van de stroomsnelheid in meerdere meetvensters.

Figuur 4 geeft de resultaten weer van metingen met de ACCP voor de drie verschillende debieten bij de vier verschillende situaties. De grafieken in de linker kolom van figuur 4 geven de resultaten ten opzichte van de fabrieksgeijkte EMF debietmeter in de persleiding weer. De betrouwbaarheid van de meting komt tot uitdrukking in de afwijking van de ster tot de stippellijn (de controlewaarde).

Doordat de afwijking minimaal is liggen de punten vrijwel op de lijn.

De grafieken in de rechter kolom van figuur 4 geven het verticale snelheidsprofiel weer. Hierin is ten eerste te zien dat het aantal gebruikte meetvensters afhan20

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

kelijk is van de vulhoogte van de leiding. Tevens valt op dat het stromingsprofiel bij een volledig gevulde leiding een effect van wrijving langs de bovenzijde van de buis laat zien (onderste grafieken van figuur 4), zoals volgens de stromingstheorie verwacht mag worden. Een half gevulde leiding zal juist haar grootste snelheid hebben aan het wateroppervlak.

Figuur 4. De resultaten van metingen met de ACCP geplot voor drie debieten onder vier verschillende hydraulische omstandigheden. De grafieken links geven de resultaten ten opzichte van de fabrieksgeijkte EMF debietmeter in de persleiding weer. Hierbij komt de betrouwbaarheid tot uitdrukking in de afwijking van de ster (het gemiddelde van de meting) tot de stippellijn (de controlewaarde). De grafieken rechts geven het verticale snelheidsprofiel weer.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

21

Figuur 5 toont de percentuele afwijking in betrouwbaarheid. De proeven met de volle buis geven de grootste afwijking.

Figuur 5. De betrouwbaarheid van de metingen met de ACCP geplot voor drie debieten onder vier verschillende hydraulische omstandigheden. Volledig betrouwbaar is 100%, meer dan 100% is een overschatting, minder dan 100% is een onderschatting.

De resultaten worden in tabel 1 gekwantificeerd. Hierin zijn naast de betrouwbaarheid (Ă&#x;) het peil (m) en de gemiddelde stroomsnelheid (v) opgenomen.

De betrouwbaarheid blijkt voor de meeste metingen zeer goed te zijn, de maximale afwijking in betrouwbaarheid bedraagt 4% voor deels gevulde leidingen. (beta =96%), Bij een volledig gevulde, gestuwde leiding met een verstoring van 53 mm blijkt de afwijking in betrouwbaarheid groter te zijn, namelijk maximaal 9%. (beta=109%).

De precisie is voor alle metingen zeer goed. De spreiding is zo klein dat de waarde voor de precisie voor bijna alle proeven 1% is. Alleen bij de situatie met een volledig gevulde buis en verstoring is bij het lage debiet de spreiding groter (precisie 3%)

22

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Tabel 1. De resultaten van metingen met de ACCP vergeleken met de fabrieksgeijkte EMF voor 3 debieten onder vier verschillende hydraulische omstandigheden.

Meting 1.1 1.2

Omschrijving Half vol, stuwing

1.3 2.1 2.2

Half vol, vrije uitstroming

2.3 3.1 3.2 33 4.1 4.2 4.3

Q-ACCP

Q-EMF

[mÂł/h]

[mÂł/h]

474

Ă&#x;

Peil

v_gem

[%]

[m]

[m/s]

474

100%

0,37

0,72

347

348

100%

0,29

0,70

218

219

100%

0,24

0,58

466

477

98%

0,32

0,84

337

337

100%

0,27

0,76

174

177

98%

0,19

0,61

Half vol, vrije uitstroming, Verstoring

461

478

96%

0,32

0,84

337

338

99%

0,27

0,77

179

181

99%

0,19

0,64

Volle buis, stuwing Verstoring

514

483

106%

0,60*

0,51

370

345

107%

0,60*

0,36

220

202

109%

0,60*

0,22

* Voor de volledig gevulde buis werd een drukhoogte groter dan de diameter (0,60 m) gemeten. Voor de bepaling van het debiet wordt dan automatisch uitgegaan van de buisdiameter als maximale hoogte.

VERGELIJKING MET EERDER ONDERZOEK In een eerder onderzoek (de Man, 2008) is de FloTote op eenzelfde wijze getest als de ACCP in dit onderzoek. De resultaten van het onderzoek van â&#x20AC;&#x2DC;de Man, 2008â&#x20AC;&#x2122; zijn hier ter vergelijking opgenomen.

Het meetprincipe van de FloTote is gebaseerd op elektromagnetische puntmeting nabij de bodem. Het debiet wordt berekend op basis van de hoogtemeting, de snelheidsmeting en een correctiefactor. De correctiefactor wordt doorgaans bepaald door een in-situ kalibratie.

Figuur 6 geeft de resultaten weer van de debietmetingen met de ACCP (linker grafieken) en de FloTote (rechter grafieken). In deze grafieken is de spreiding (precisie) van de meting weergegeven als een verticale streep, terwijl de ster de gemiddelde waarde van de meting illustreert. De precisie van de ACCP metingen blijkt te klein om zichtbaar te zijn. De betrouwbaarheid komt tot uitdrukking in de afwijking van de ster tot de stippellijn (de representatieve waarde). Duidelijk is dat de ACCP op zowel precisie als betrouwbaarheid veel beter scoort.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

23

Figuur 6 De resultaten van ACCP (linker grafieken) vergeleken met de FloTote (rechter grafieken). De mate van spreiding (imprecisie) wordt weergegeven als een verticale streep.

De betrouwbaarheid komt tot uitdrukking in de afwijking van de ster (het gemiddelde van de meting) tot de stippellijn (de representatieve waarde).

DISCUSSIE De ACCP geeft in dit onderzoek een opmerkelijk hoge nauwkeurigheid. Dit is opvallend aangezien in de bepaling van het debiet alleen gemeten wordt over de verticaal in het midden van de buis. Het snelheidsverschil dat optreed over de 24

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

breedte wordt niet meegenomen. Uit eerder onderzoek van de Man is gebleken dat het snelheidsprofiel in de meetopstelling niet uniform over de breedte verdeeld is. Mogelijk is in het midden toevallig een goed gemiddelde gemeten. Dit zou nader onderzocht moeten worden.

Voor de bepaling van het debiet is de waterdiepte van belang. De nauwkeurigheid van deze heeft een direct verband met de foutenmarge. Bij een afwijking van 1 cm bij een diepte van 20 cm is de fout door de waterdiepten circa 5%.

Zodoende is een accurate installatie van de hoogtemeting van groot belang voor het bepalen van het debiet. Dit aspect dient meegenomen te worden bij de locatiekeuze van de debietmeter.

De metingen zijn uitgevoerd bij situaties met minimaal 19 cm waterdiepte. In het riool is de afvoer regelmatig kleiner dan dat. Het zou goed zijn ook inzicht te hebben in de nauwkeurigheid bij zeer beperkte debieten en vullingen. Helaas is het niet mogelijk om in de proefopstelling met lagere waterdieptes te werken.

De proeven zijn uitgevoerd met troebel grondwater. Afvalwater in de riolering bevatten meer en grovere bestanddelen. Het is niet duidelijk of deze de nauwkeurigheid sterk beĂŻnvloeden.

De maximale stroomsnelheid in de volledig gevulde leiding varieerde tussen 0,2 en 0,6 m/s. In de praktijk kunnen deze snelheden variĂŤren tussen nul en enige meters per seconde. Het is interessant te onderzoeken hoe nauwkeurig de ACCP dan presteert.

CONCLUSIE Op basis van de hiervoor beschreven resultaten zijn de volgende conclusies getrokken: â&#x20AC;&#x201C; De ACCP is nauwkeuriger dan eerder geteste debietmeters voor gedeeltelijk gevulde leidingen. â&#x20AC;&#x201C; Op basis van de metingen is de maximale afwijking in betrouwbaarheid van de NIVUS ACCP debietmeter voor gedeeltelijk gevulde leidingen 2%. Dit is zeer nauwkeurig voor een debietmeter die geen kalibratie nodig heeft. â&#x20AC;&#x201C; In een volledig gevulde buis is de debietmeter minder nauwkeuriger. Hierbij gaf de debietmeter een overschatting van 6% tot 10%. â&#x20AC;&#x201C; De meetresultaten vertonen een grote precisie: de spreiding in de meetresultaten is zeer klein.

AANBEVELINGEN Op basis van de uitgevoerde experimenten wordt het volgende aanbevolen: â&#x20AC;&#x201C; De huidige pomp van de testopstelling blijkt bij minimaal debiet alsnog de buis voor bijna de helft te vullen. Hierdoor was het niet mogelijk om het waterpeil verder te verlagen en zo metingen onder â&#x20AC;&#x2DC;dwa conditiesâ&#x20AC;&#x2122; uit te voeren. Aanbevolen wordt om de meetopstelling aan te passen opdat deze test alsnog uitgevoerd kan worden.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

25

â&#x20AC;&#x201C; Er zijn geen metingen gedaan van een situatie met een volledig gevulde buis zonder profielverstoring. Hoewel een grote onnauwkeurigheid bij deze situatie niet te verwachten valt is het voor de compleetheid van het onderzoek wel aan te raden. â&#x20AC;&#x201C; Het effect van vervuiling van de sensor door slib en ander materiaal is niet onderzocht, maar het is mogelijk dat dit grote onnauwkeurigheden geeft.

Daarom wordt aanbevolen om de apparatuur en de leiding regelmatig te inspecteren en schoon te maken. â&#x20AC;&#x201C; De sensor meet de snelheid in de middelste vertikaal. Dit leidt in dit geval tot een nauwkeurig gemiddelde. Onderzocht zou moeten worden of dit in andere gevallen ook zo is. â&#x20AC;&#x201C; De keuze voor een debietmeter dient op basis van meerdere criteria plaats te vinden, naast meetnauwkeurigheid zijn andere factoren als kosten, ervaring, eenvoudigheid installeren, gevoeligheid voor vervuiling, levensduur, onderhoud van belang. Deze criteria zijn in dit onderzoek niet opgenomen.

DANKWOORD De auteurs zijn Firma Eijkelkamp en NIVUS erkentelijk voor het ter beschikking stellen van het benodigde materiaal en het investeren van de nodige manuren. Het onderzoek is mogelijk gemaakt door een bijdrage van STOWA.

Referenties De Man H., 2008: On the applicability of discharge measuring techniques in partially filled conduitsâ&#x20AC;&#x2122;, Afstudeerscriptie TU Delft De Man H. et al, 2008: Onderzoek naar de nauwkeurigheid van debietmetingen in deels gevulde leidingen. Rioleringswetenschap nr. 31 Smits J., Klootwijk M., Moens M.,.2007: Praktijktest debietmeters proefopstelling Bredaâ&#x20AC;&#x2122;, Rioleringswetenschap, jaargang 7, nr. 28, december 2007. jhr. ir. H.M. de Brauw, Tauw bv ir. H. de Man, Universiteit Utrecht dr. ir. J. Kluck, Tauw bv ir F.C. Boogaard, Tauw bv

26

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Beurs Aqua Nederland in Gorinchem en het Nieuwe Werken Veel, goed verzorgd en gemoedelijk, zo zou je de waterbeurs in de evenementenhal van Gorinchem kunnen omschrijven. Alles wat je verwacht, en niet verwacht, kom je tegen in de grote hal en wordt keurig gepresenteerd. Bedrijven, die ook maar iets met water van doen hebben, geven een show van hun producten en hun kwaliteit.

Wie zich na een poosje ronddwalen tussen de stands wat afgedraaid begint te voelen kan zich prima laven en voeden en er weer een uurtje tegenaan. In Neerslag is niet te beschrijven wat je tegenkomt; lees de catalogus. Zoals de naam al aangeeft: wie Aquatech in Amsterdam kent vindt Aqua Nederland minder internationaal, maar wel zo duidelijk.

HET NIEUWE WERKEN Ben jij die nieuwe waterwerker ? Als je niet weet waar je naartoe wilt zul je er ook nooit komen, op die moderne werkplek bij je waterbedrijf. In vijf workshops werden ongeveer zestig belangstellenden bezig gehouden met de aanstormende manier van werken, inspelend op de nieuwe communicatiemiddelen.

De deelnemers werden aangezet na te denken over zichzelf, het werken bij hun bedrijf en de veranderingen daarin. Hoe richt ik mezelf in en hoe mijn werkplek?

Hoor ik bij een zelfroosterend team? Hoeveel vrijheid kan ik aan en kan ik daarover verantwoording afleggen? Ben ik een specialist en ga ik de diepte in of ben ik â&#x20AC;&#x2DC;breedâ&#x20AC;&#x2122; bezig? Wat is het beste?

Daarmee krijg je een dag wel vol. Na afloop weet je niet precies meer wat je geleerd hebt, maar je neemt wel geestelijke bagage mee waar je wat mee kunt.

Misschien onbewust, maar je bent wijzer geworden, en waarschijnlijk ietsje meer waard voor jezelf en je werk. Dat was de bedoeling van deze themadag, georganiseerd door onze KNW.

DE DOELGROEP De dag werd aangekondigd als bedoeld voor de sectieleden van Koninklijk Nederlands Waternetwerk, techneuten, onderhoudsmedewerkers, de mannen en vrouwen van de rioolwater zuiveringsinstallaties en de makers van ons drinkwater.

Die waren er niet; nog geen tien procent van de deelnemers aan de workshops kwamen uit die hoek van het watervak, en dat is jammer. Waarom waren die er niet? Interesseert het onderwerp hen niet ? Werd het niet goed gebracht? Krijgen ze geen toestemming van hun leidinggevenden om zich te oriĂŤnteren? Zijn ze te druk? Vragen die beantwoord moeten worden om als vereniging compleet te kunnen functioneren, denk ik.

Herman Letteboer, redactie Neerslag Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

27

LABORATORIUMANALYSE VIS SPECTROFOTOMETER MET RFID DR 3900

Nieuw: Betrouwbaarheid dankzij RFID-technologie ➔ Monsterherkenning met 100% herleidbaarheid:

verwisseling onmogelijk tijdens het analyseproces dankzij RFID-technologie ➔ Automatische update:

vanaf RFID-tag in verpakking kuvettentest direct naar DR 3900 ➔ Actuele batchinformatie:

alle gegevens direct via RFID beschikbaar voor uw kwaliteitssysteem

Meer informatie: www.hach-lange.nl info@hach-lange.nl Tel 0344 63 11 30

B BVW& BIFB8 LQGG

1000-21-0000-5931 Neerslag 2011-3

Kleur: fc

Afvalwater zuiveren bij een waterwingebied De winning van drinkwater wordt met speciale regels bewaakt. Met beschermende maatregelen wordt ervoor gezorgd dat het grondwater in de omgeving van waterwingebieden schoon blijft. In verschillende beschermingszones is het dan ook verboden om bodembedreigende activiteiten uit te voeren. Het zuiveren van afvalwater en lozen van effluent lijkt ook niet slim in de nabije omgeving hiervan, maar toch gebeurt dit in Culemborg, en zonder schadelijke gevolgen. In tegendeel; kosten worden bespaard en de leefomgeving is verbeterd. Een onderzoek naar de helofytenfilters (ook wel rietfilters genoemd) die afvalwater zuiveren in de woonwijk Lanxmeer, Culemborg, heeft dat aangetoond.

In Neerslag 1 van 2006 beschreef de heer Rudi Oortwijn de verschillende water systemen die zijn aangelegd in de wijk Lanxmeer, Culemborg. Deze wijk is gedeeltelijk aangelegd in een gebied waar Vitens water oppompt voor drinkwaterproductie. Duurzaamheid en de natuurlijke leefomgeving spelen een belangrijke rol in de wijk. Een invulling van het milieubewust leven in Lanxmeer is de doelstelling om de energie- en stofkringlopen te sluiten. Er wordt energie in de wijk opgewekt ĂŠn zo min mogelijk afval uit de wijk afgevoerd. Dat laatste is goed te zien bij de verschillende watersystemen. Regenwater wordt vanaf de daken via een apart rioolstelsel naar retentievijvers in de wijk geleid. Hier kan het worden hergebruikt. Het regenwater dat van de weg afstroomt is meer vervuild en wordt via een ander rioolstelsel naar wadiâ&#x20AC;&#x2122;s buiten het waterwingebied gebracht. Hier kan het infiltreren of stroomt het via de sloten buiten de wijk naar de Linge. Alleen het toiletwater (zwart water), 30 procent van het huishoudelijke afvalwater, wordt uit de wijk uit naar de lokale rwzi afgevoerd. De resterende 70 procent van het huishoudelijke afvalwater (grijs water) wordt sinds 2003 doormiddel van helofytenfilters, ook wel rietfilters genoemd, gezuiverd waarna het in de sloten aan de rand van de wijk wordt geloosd. Om het zwart water en grijs water gescheiden in te kunnen zamelen en af te voeren zijn er twee aparte rioolstelsels in de woningen en gebouwen aangelegd. De afgelopen maanden is er onderzoek naar de werking van deze helofytenfilters gedaan in de vorm van een afstudeerwerk bij Tauw bv.

Waterschap Rivierenland heeft ook bijgedragen aan het afstudeerwerk.

DE FILTERS De fractie van het huishoudelijk afvalwater dat door de helofytenfilters wordt gezuiverd is het zogenaamde grijswater, oftewel al het afvalwater uit een woning of gebouw behalve het water van de toiletten (zwart water). Het grijs water stroomt via een rioolstelsel in de wijk naar de helofytenfilters. Als het grijswater bij de helofytenfilters aankomt stroomt het eerst in een vetafscheider. Hierna stroomt Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

29

het in een put waarin twee pompen zijn geïnstalleerd. Als zich er een bepaald volume aan grijs afvalwater in de pompput bevindt slaan de pompen aan en wordt het water op het helofytenfilter gepompt. De leidingen die het grijs water verdelen over het helofytenfilter liggen in een tien centimeter dikke grind- en lavalaag waardoor het water snel kan infiltreren. Na ongeveer 24 uur is het grijze afvalwater helemaal door de één meter dikke laag met filterzand getrokken en stroomt het via drainage buizen naar een uitstroompunt bij een sloot. Deze drainagebuizen liggen weer in een laag grind waaronder stevig waterdicht folie is aangebracht. Hierdoor kan eventueel vervuild water niet de grond intrekken. In het filterzand is riet geplant. De bedoeling is dat de wortels ervoor zorgen dat het filterzand niet verstopt raakt en een omgeving creëren waar bepaalde zuiverende bacteriën kunnen leven.

Foto 1. Informatie bord in een helofytenfilter langs een doorgaande weg bij het station in Lanxmeer, Culemborg.

Er liggen in totaal drie helofytenfilters in Lanxmeer, met een gezamenlijk oppervlakte van 4300 m2. Deze helofytenfilters liggen in de buurt van het station, de school Lek en Linge en het kantoorpand van de Unie. Doordat de bouw in de wijk nog niet is afgerond zijn de helofytenfilters bij de school en Unie nog niet volop in gebruik; deze worden nu voor slechts 50 procent belast. Het helofytenfilter bij het station wordt wel volledig belast.

FUNCTIONEREN De gemeente Culemborg, als eigenaar van de helofytenfilters, heeft een vergunning van het Waterschap Rivierenland gekregen om effluent op oppervlaktewater te lozen. Tot nu toe zijn de waarden die in de vergunning vermeld staan slechts eenmaal overschreden voor fosfaat. Verondersteld wordt dat dit een uitschieter was omdat de steekmonsters daarna weer lage fosfaatconcentraties laten zien.

Als deel van het onderzoek is, in samenwerking met het waterschap Rivieren30

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

land (met dank aan met dank aan Eric Marsman), het influent en effluent van de drie helofytenfilters gedurende twee weken in de winter van 2010/2011 intensief bemonsterd en geanalyseerd. Er zijn 12 mengmonsters genomen van de drie afzonderlijke filters, welke een relatief kleine standaard afwijking hadden. Dit duidt op een stabiel systeem.

De effluentsamenstellingen zijn weergegeven in de volgende tabel met als vergelijking de waarden die de heer Oortwijn noemde in zijn artikel in 2006. De gemiddelden van de steekproeven die eerder genomen zijn door het Waterschap zijn niet meegenomen. De standaardafwijking is gegeven achter de waarde, tussen haakjes.

Tabel 1. Effluent concentraties van de drie helofytenfilters tijdens de monster name vergeleken met de vergunning en waardes genoemd door dhr. Oortwijn.

Stof BZV5 CZV Stikstof Nitraat Nitriet Ammonium Fosfaat

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

Vergunning

2006

Station

School

Unie

20,0 100 -----2,0 3,0

<1 15 0,6 3,8 <0,01 <0,05 0,4

<1,1 (0,2) 15 (2) 0,84 (0,31) <0,05 (0,00) <0,01 (0,00) 0,3 (0,0) 0,1 (0,0)

<0,9 (0,4) 13 (2) 12,27 (1,00) 11,7 (1,1) <0,02 (0,01) 0,32 (0,23) 1,2 (0,2)

1,9 (0,5) 24 (2) 1,42 (0,05) <0,06 (0,02) <0,01 (0,00) 0,83 (0,08) 1,1 (0,1)

Uit de tabel valt op te maken dat de concentraties van de verschillende stoffen in het effluent nu niet veel hoger zijn dan vijf jaar geleden. Wel is interessant dat er in het effluent van één locatie (School) hoge nitraat gehaltes zijn aangetroffen in het effluent. Wellicht is er sprake van een foutieve aansluiting van het rioolsysteem in een van de gebouwen (hoog ammonium gehalte in influent). Desalniettemin kan over het algemeen gezegd worden dat de helofytenfilters, gedurende de periode waarin is gemeten, ruim voldeden aan de vergunningseisen.

KOSTEN Net als ieder andere zuiveringsinstallatie moeten de helofytenfilters ook onderhouden worden. De voornaamste werkzaamheden zijn het maaien van het riet (in het najaar), het controleren van de bovenste laag grint op gaten en verstoppingen en de pompen, putten en leidingen controleren en indien nodig reinigen. De werkzaamheden worden door de onderhoudsdienst van de gemeente uitgevoerd omdat de helofytenfilters op hun grond liggen. Met een verwachte levensduur van 15 jaar voor de pompen en 25 jaar voor de helofytenfilters is er ook enige afschrijving. De kosten die de gemeente Culemborg het afgelopen jaar heeft gemaakt, inclusief de afschrijving van de pompen, putten en helofytenfilters zelf, kwamen uit op € 40.000. Met de aanname dat er nu 250 woningen op de helofytenfilters zijn aangesloten heeft de gemeente in 2010 € 160,00 per huishouden aan onderhoud en afschrijving betaald. De rioolrechten waren in dat jaar € 239,00 per huishouden wat dus betekent dat de helofytenfilters van het rioolrecht betaald kunnen worden. Het resterende bedrag is voldoende om de kosten Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

31

voor het onderhoud en de afschrijving van de vier verschillende rioolsystemen te dekken.

Het zwarte afvalwater wordt wel door het waterschap gezuiverd. Het volume van het zwart water is naar schatting 30 procent is van het totale afvalwatervolume.

Dit deel is het meest vervuild en geconcentreerd. Het zuiveren van een kleine geconcentreerde waterstroom is gunstig voor de werking van een rwzi. De rwzi kan hierdoor efficiĂŤnter zuiveren. Dit is niet vertaald in een andere lozingsheffing. De bewoners van Lanxmeer betalen dezelfde lozingsheffing als de andere ingezetenen van Waterschap Rivierenland.

OMGEVINGSKWALITEIT Naast het feit dat de helofytenfilters het grijswater goed kunnen zuiveren en niet duur zijn in onderhoud hebben ze ook een positieve toevoeging aan het uiterlijk van de wijk. Uit interviews blijkt dat de omwonende de helofytenfilters als positief ervaren. Niet alleen omdat ze meer groen toevoegen aan een wijk, maar ook omdat er vogels in het riet leven en voeden. Een toename of overlast van muggen is in de wijk niet waargenomen. GeĂŻnterviewden hebben wel aangegeven dat als het erg warm is er af en toe geur waarneembaar is. Dit is meestal van korte duur. Ze hebben ook aangegeven dat dit vergelijkbaar is met de geur die van velden afkomt nadat boeren hebben gegierd. Kortom, de hoeveelheid stank die per jaar wordt geproduceerd wordt over het algemeen onder de omwonenden goed verdragen.

MODERN Samenvattend kan worden gezegd dat het gebruik van helofytenfilters voor de zuivering van grijswater in Lanxmeer positief is. Niet alleen wordt er veel minder afvalwater de wijk uitgevoerd, maar er wordt ook nog eens op een duurzame manier aan een betere leefomgeving gewerkt. De toename in flora en fauna in de wijk, evenals de besparing van kosten en het goede zuiveringsvermogen zijn positieve aspecten van deze helofytenfilters.

En het is zeker een geruststellend idee dat het afvalwater uit de douche, keuken en wasmachine bijdraagt aan een schoner milieu!

Tiemen Nanninga MSc. afstudeerstudent Wageningen UR en Tauw bv Foto 2. Gemaaid helofytenfilter met scharrelende kippen in Lanxmeer, Culemborg.

32

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Minder ijzer, mĂŠĂŠr terugwinning fosfaat uit zuiveringslib!

De natuurlijke voorraad fosforerts is beperkt en zal op termijn niet kunnen voldoen aan de vraag. Kringloopsluiting wordt meer en meer van belang. De SNB (Slibverwerking Noord-Brabant) en fosforproducent Thermphos hebben in 2006 en 2007 aan de hand van een tweetal praktijkproeven laten zien dat het mogelijk is het fosfor uit zuiveringsslib te recyclen. Daarbij wordt het zuiveringsslib verbrand bij de SNB, waarna de as ingezet wordt als grondstof voor het fosforproductieproces van Thermphos. Beide partijen waren erg enthousiast over het resultaat van deze praktijkproeven en blijven hierin samenewerken. Dit geldt echter alleen voor zuiveringsslib dat aan een belangrijke randvoorwaarde voldoet, namelijk een Fe/P-verhouding (op mol-basis) van gemiddeld 0,25.

Waterschap De Dommel heeft naast 8 rioolwaterzuiveringen, een SlibVerwerkings-Installatie (SVI) in Mierlo. De slibkoek van de SVI Mierlo voldoet niet aan bovengenoemde randvoorwaarde. Het bevat teveel ijzer, wat met name afkomstig blijkt te zijn van de lozing van ijzerhoudend drinkwaterslib van pompstation Eindhoven op het vrijvervalriool van Eindhoven. Waterschap De Dommel zoekt de samenwerking op met Brabant Water NV om gezamenlijk tot een duurzamere oplossing te komen voor deze situatie.

PROBLEEMSTELLING De Fe/P-verhouding van de slibkoek van de SVI Mierlo ligt de afgelopen jaren boven de acceptatiegrens van gemiddeld 0,25. Voor de jaren 2004 t/m 2008 lag de verhouding met waarden tussen de 0,27 en 0,31 boven deze gemiddelde acceptatieMierlo grens. Daarmee komt de slibkoek van de SVI Mierlo niet acceptatiegrens Thermphos in aanmerking voor fosforrecycling.

Tilburg

)H 3 YHUKRXGLQJ VOLENRHN PRO PRO

MDDU

Figuur 1: Trend Fe/P-verhouding in slibkoek Waterschap De Dommel; jaren 2004-2008.

De slibkoek van de centrale slibontwatering op de rwzi Tilburg voldoet vanaf 2005 met een Fe/P-verhouding in de slibkoek van 0,19 - 0,24 wel aan de acceptatievoorwaarde.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

33

VERLAGEN FE/P-VERHOUDING Waterschap De Dommel streeft duurzaamheid na. Daarom heeft het tot doel gesteld een strategie uit te stippelen om het ijzergehalte in de slibkoek van de SVI Mierlo terug te dringen en/of het fosfaatgehalte te verhogen. Dit moet er toe leiden dat de Fe/P-verhouding in de slibkoek van de SVI Mierlo structureel teruggebracht wordt tot waarden < 0,25, zodat in de toekomst de slibkoek ingezet kan worden voor fosforrecycling.

Voor het uitstippelen van deze strategie is het noodzakelijk om inzicht te krijgen in de herkomst van de ijzer- en fosfaatvracht die wordt aangetroffen in de slibkoek van de SVI Mierlo

IJZER Op de SVI Mierlo wordt centraal het slib ontwaterd van een vijftal rwzi’s behorende tot het beheersgebied van Waterschap De Dommel. Aangezien er op de SVI Mierlo géén Fe-zouten worden toegepast, wordt de ijzervracht in de slibkoek bepaald door de gezamenlijke Fe-vracht in het slib afkomstig van deze vijf rwzi’s (Eindhoven, Boxtel, Sint-Oedenrode, Hapert en Soerendonk).

Op deze rwzi’s wordt rioolwater uit de desbetreffende regio’s gezuiverd. Het aangevoerde rioolwater bevat ijzer. De Fe-concentratie is enerzijds afhankelijk van de type lozers die van het rioolstelsel gebruik maken en van de aard en hoeveelheid rioolvreemd water (lekwater, bronneringswater, etc) dat, in principe ongewild, in het rioolstelsel terecht komt. Een groot deel van het aangevoerde ijzer komt in het slib terecht (> 95%), terwijl een ander deel de rwzi verlaat met het te lozen gezuiverde rioolwater. De Fe-vracht in het slib kan nog verhoogd worden indien er op de desbetreffende rwzi Fe-zouten ingezet worden als hulpstof, bijvoorbeeld voor chemische defosfatering, sulfidebinding, etc.

Voor de vijf rwzi’s, waarvan het slib centraal op de SVI Mierlo wordt ontwaterd, is voor het jaar 2008 in tabelvorm een Fe-balans opgesteld (tabel 1).

Er is voor het jaar 2008 gekozen, omdat ten behoeve van deze studie het aantal Fe-analyses in dat jaar verhoogd is. Desondanks is het aantal waarnemingen zodanig beperkt (6 à 12 per bemonsteringspunt), dat de resultaten als indicatief moeten worden beschouwd. Dit wordt nog eens benadrukt door het feit dat de Fe-balansen niet kloppend zijn.

Zoals, op basis van de grootte van de rwzi’s werd verwacht, levert de rwzi Eindhoven (680.000 i.e. à 150 g TZV) veruit de grootste bijdrage aan de hoeveelheid slib die op de SVI Mierlo wordt aangevoerd. Deze hoeveelheid slib vertegenwoordigt 70 à 75% van de Fe-vracht die jaarlijks met de slibkoek van de SVI Mierlo naar de centrale slibverbranding wordt afgevoerd. Verder valt de Fe-vracht (en Fe-concentratie) van het influent en het slib van de rwzi Soerendonk op, temeer daar dit veruit de kleinste rwzi is (43.200 i.e. à 150 g TZV).

34

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Tabel 1: Fe-balans voor de rwzi’s, waarvan het slib centraal op de SVI Mierlo wordt ontwaterd; jaar 2008.

influent (ton Fe/jr) (mg/l) effluent (ton Fe/jr) (mg/l) verwijderd (ton Fe/jr) (%) dosering (ton Fe/jr) slib (ton Fe/jr) (mg/kg ds)

Eindhoven

Boxtel

SintOedenrode

Hapert

Soerendonk

176,1

15,5

7,7

8,3

28,0

3,16 6,6

2,88 0,7

0,12 169,5

1,47 0,3

0,14 14,8

96 1,3

164,6 12,88

19,0

0,3 0,06

7,4 95

---

0,6

8,0

27,4 98 0,4

12,2 9,60

0,26

97 ---

13,0

11,45

0,06

96 ---

18,75

1,77

18,5 12,75

26,75

FOSFAAT Op de rwzi’s van Waterschap De Dommel wordt over het algemeen vergaand fosfaat verwijderd. Op de rwzi’s Boxtel en Hapert gebeurt dit op biologische wijze; behaalde verwijderingsrendement van resp. 91% en 93% (zie tabel 2). De P-verwijdering op de rwzi Eindhoven bedraagt 91%. Hier wordt de biologische P-verwijdering ondersteund door aanvullend Al-zouten te doseren. Op rwzi Soerendonk wordt de biologische P-verwijdering tijdelijk ondersteund door dosering van ijzerhoudend drinkwaterslib in het rioleringstelsel van Budel. Op deze manier wordt een verwijderingspercentage van 86% gerealiseerd. De rwzi wordt momenteel verbouwd tot een bio-P installatie met nageschakelde zandfiltratie. De enige rwzi waar tot het jaar 2008 nog géén vergaande P-verwijdering is nagestreefd is de rwzi Sint-Oedenrode. Hier zijn wel Al-zouten gedoseerd om de SVI te beheersen.

Door deze dosering wordt als neveneffect ook fosfaat neergeslagen, waardoor het verwijderings-percentage toch uitkomt op 64%. De rwzi is inmiddels verbouwd en er wordt op biologische wijze een P-verwijdering gerealiseerd van 92%.

Voor de vijf rwzi’s, waarvan het slib centraal op de SVI Mierlo wordt ontwaterd, is voor het jaar 2008 in tabelvorm een P-balans opgesteld (tabel 2).

Aangezien de fosfaatverwijdering op de meeste rwzi’s al zeer vergaand plaatsvindt zal een verbetering van de Fe/P-verhouding in het slib niet direct gezocht moeten worden in een verhoging van de parameter P, maar meer in een verlaging van de parameter Fe.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

35

Tabel 2: P-balans voor de rwziâ&#x20AC;&#x2122;s, waarvan het slib centraal op de SVI Mierlo wordt ontwaterd; jaar 2008.

Influent (ton P/jr) (mg/l) effluent (ton P/jr) (mg/l) verwijderd (ton P/jr) (%) slib (ton P/jr) (mg/kg ds)

Eindhoven

Boxtel

473,4

38,2 8,5

41,7

3,6

41,1

33,8 7,8

14,8 0,7

34,6 91

414,0*

Hapert

7,1

0,8 431,7

SintOedenrode

2,5

26,3

31,8 27,0

2,4

31,3

34,3

1,0 14,3

93 28,0

25,3

6,8

0,5

64

31,3

16,7 7,2

2,8

91

Soerendonk

86 20,1

29,0

28,8

FE/P-VERHOUDING IN SLIB Aangezien op de SVI Mierlo het slib van een vijftal rwziâ&#x20AC;&#x2122;s ontwaterd wordt, is het belangrijk vast te stellen wat de individuele Fe/P-verhoudingen van deze slibben zijn. Hieruit kan worden vastgesteld welke slib ben een zodanig verhogend effect hebben op de Fe/P verhouding van de slibkoek van de SVI Mierlo dat deze niet meer aan de (uiter ste) acceptatiegrens van Thermphos kan voldoen. )H 3 YHUKRXGLQJ VOLE PRO PRO

(LQGKRYHQ

%R[WHO

6LQW 2HGHQURGH

+DSHUW

6RHUHQGRQN

Figuur 2 laat grafisch de trend over de laatste zeven jaar zien van de Fe/P-verhouding in de slibben van de vijf rwziâ&#x20AC;&#x2122;s waarvan het slib centraal op de SVI Mierlo wordt ontwaterd.

36

MDDU

Figuur 2: De trend van Fe/Pverhouding in het slib van de rwziâ&#x20AC;&#x2122;s, waarvan het slib centraal op de SVI Mierlo wordt ontwaterd; jaar 2004 -2010.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Uit deze figuur blijkt dat de Fe/P-verhouding in het slib van de rwziâ&#x20AC;&#x2122;s Eindhoven, Boxtel en Soerendonk hoger liggen dan de acceptatiegrens bij Thermphos en dus een negatieve invloed hebben op de toepasbaarheid van de slibkoek van de SVI Mierlo voor fosforrecycling.

Omdat de slibproductie van Eindhoven ruim 75% uitmaakt van de totale slibhoeveelheid die op de SVI Mierlo wordt ontwaterd, is de invloed groot.

De invloed van de rwzi Boxtel is met name voor het jaar 2004 duidelijk negatief. In de twee daaropvolgende jaren is de Fe-dosering op deze zuivering aanzienlijk teruggebracht. Dit heeft geen (negatieve) invloed gehad op de P-verwijdering en daarmee op het fosfaatgehalte in het slib. De Fe/P-verhouding in het slib van Boxtel ligt daardoor vanaf 2006 aanzienlijk lager en is de negatieve invloed op de Fe/P-verhouding in de slibkoek van De SVI Mierlo sterk afgenomen.

De lage fosfaatconcentraties in het slib van de rwzi Soerendonk zorgen er in 2004 en 2005 voor dat de Fe/P-verhouding in het slib van deze zuivering, met waarden ruim boven de 0,5, hoog is. Vanaf 2006 is door proceswijzigingen de P-verwijdering duidelijk verbeterd. Dat heeft geleid tot verhoging van het P-gehalte in het slib en een daling van de Fe/P-verhouding. De dosering van verhoudingsgewijs aanzienlijke hoeveelheden ijzerhoudend drinkwaterslib in met name 2009 heeft er weliswaar toe bijgedragen dat de P-verwijdering verder is toegenomen, maar ook dat het Fe-gehalte in het slib fors is gestegen. De negatieve invloed op de Fe/P-verhouding in het slib is duidelijk zichtbaar. De relatief kleine bijdrage van deze rwzi aan de totaal te ontwateren hoeveelheid slib op SVI Mierlo zorgt er voor dat de negatieve invloed op de Fe/P-verhouding in de slibkoek echter beperkt blijft.

Door de verbouwing van de rwzi Sint-Oedenrode is de bio-P verwijdering in de jaren 2009 en 2010 flink toegenomen. Door de toename van fosfaat in het slib heeft de Fe/P-verhouding een duidelijke dalende tendens ingezet.

HERKOMST EN TERUGDRINGEN FE-VRACHT Om de herkomst van het ijzer te achterhalen is contact opgenomen met Brabant Water NV; de drinkwaterleverancier in het beheersgebied van Waterschap De Dommel. Aan hen is gevraagd hun medewerking te verlenen aan ons onderzoek door gegevens aan te leveren omtrent de productie van ijzerhoudend drinkwaterslib en de afzet daarvan. Uit deze gegevens blijkt dat de pompstations Eindhoven en Welschap hun ijzerhoudend drinkwaterslib op de riolering lozen.

Voor het jaar 2008 is naar schatting 450 ton drinkwaterslib geloosd. Dit vertegenwoordigt ongeveer 95 ton Fe ofwel circa 54% van de Fe-vracht die in 2008 op de rwzi Eindhoven is aangevoerd.

Via de afdeling vergunningverlening van het Waterschap is informatie ingewonnen omtrent industriĂŤle lozers met een Wvo-vergunning, waarvan het vermoeden bestaat dat ze ook ijzer lozen. Aangezien in de Wvo-vergunningen meestal geen eisen gesteld worden aan de parameter ijzer, zijn er geen meetgegevens beschikbaar. Het is dus vooralsnog niet mogelijk deze lozingen te kwantificeren.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

37

Uit het DWAAS-onderzoek van de regio Eindhoven (2005) is vastgesteld dat er ongeveer 39% rioolvreemd water op deze rwzi aankomt. Dit is uitgedrukt ten opzichte van de theoretische DWA. De belangrijkste bijdrage levert de streng Eindhoven (stad en Noord). De uiteindelijke bronnen van dit rioolvreemd water staan niet vast, alhoewel grondwater in welke vorm dan ook (zoals lekwater, bronneringswater) een belangrijke bijdrage levert. Deze Fe-bron valt vooralsnog moeilijk te kwantificeren. Zo onttrekt Brabant Water NV met het pompstation Vredeoord grondwater ten behoeve van peilbeheer om wateroverlast bij bedrijven en de stad Eindhoven te voorkomen. Het debiet van deze grondwateronttrekking bedraagt circa 370 m3/uur en wordt via de riolering geloosd op de rwzi Eindhoven. Fe-gegevens ontbreken, maar de schatting dat het hier gaat over 6,5 ton Fe/ jaar ofwel ruim 3,5% van de influentvracht van de rwzi Eindhoven.

Onderzoek naar de Fe-herkomst op andere rwziâ&#x20AC;&#x2122;s heeft vooralsnog niet tot noemens-waardige bronnen geleid al blijkt ook daar uit DWAAS-onderzoek ook relatief veel rioolvreemd water (10 tot 30%) aan te komen.

SAMENWERKING MET BRABANT WATER NV In samenwerking met Brabant Water NV zijn al enkele belangrijke Fe-lozingen gestopt. Het betreft de lozing van het grondwater dat door pompstation Vredeoord wordt onttrokken. Dit grondwater wordt niet langer op de riolering geloosd, maar vanaf begin 2009 direct op het oppervlaktewater. Daarnaast is de tijdelijke dosering van het ijzerhoudend drinkwaterslib op het riool te Budel, dat als gezamenlijk project van Waterschap De Dommel en Brabant Water NV in 2006 is opgepakt ter ondersteuning van de P-verwijdering op de rwzi Soerendonk, in de tweede helft van 2009 beĂŤindigd.

Verder zijn Brabant Water NV en Waterschap De Dommel gezamenlijk een studie aan het verrichten naar de mogelijke scenarioâ&#x20AC;&#x2122;s om de lozing van ijzerhoudend drinkwaterslib van pompstation Eindhoven op de vrijvervalriolering Eindhoven terug te dringen. Dit kan dĂŠ stap zijn om de Fe/P-verhouding in de slibkoek van Mierlo structureel onder de 0,25 te krijgen.

EINDCONCLUSIE Zowel Waterschap De Dommel als Brabant Water NV streven duurzaamheid na en zijn daarom nu gezamenlijk de mogelijkheden aan het bekjken om fosforrecycling uit de slibkoek van de SVI Mierlo mogelijk te maken door de Fe-vracht op pompstation Eindhoven terug te dringen. Dit moet een gezamenlijk succes kunnen worden!

Victor Claessen Waterschap De Dommel

38

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Riothermie in Nederland Stijgende energieprijzen en afgesproken duurzaamheiddoelstellingen zorgen voor een steeds kritischer wordende visie op het huidige energieverbruik. Sinds 2009 onderzoekt advies- en ingenieursbureau Tauw of het mogelijk is om thermische energie (warmte en koude) rendabel terug te winnen uit ons afvalwater.

AANLEIDING De stedelijke afvalwaterketen wordt voornamelijk gezien als een energie kostend proces voor transport, zuivering en lozing van afvalwater. Echter, uit onderzoek van Tauw in samenwerking met Stowa is gebleken dat de afvalwaterketen veel energie te bieden heeft in de vorm van chemische en thermische energie.

Chemische energie in de vorm van slib wordt op rioolwaterzuiveringen (rwzi’s) vaak al teruggewonnen doormiddel van vergisting of verbranding.

Thermische energie, de grootste potentiële bron van energie in afvalwater, wordt vaak nog onderschat. Deze vorm van energie wordt door diverse opwarmingsprocessen aan het afvalwater toegevoegd. Op veel locaties is voldoende thermische energie aanwezig om appartementen, kantoren, industrie, etc. grotendeels van de benodigde warmte en/of koude te voorzien. Figuur 1.1 illustreert de omvang van de verschillende energiesoorten in de waterketen. Operationele energie is hierin de energie die nodig is om drinkwater te bereiden, naar de verbruiker te transporteren, het afvalwater in te zamelen en vervolgens te zuiveren.

Opvallend is dat thermische energie ver uit de grootste post is.

In Nederland is de vraag naar warmte circa 40% van de totale energievraag, meer dan tweemaal de elektriciteitvraag. Dit is een ‘energie sluippost’ met een omvang van circa 15 à 20% van de totale energieverbruik binnen huishoudens. Naarmate de Energie Prestatie Coëfficiënt (EPC) van een gebouw verlaagd wordt, wordt het energielek via warmwaterlozing van gebouwen relatief hoger. Een betere isolatie van de woning (lage EPC) leidt dus tot een relatief hoger verlies van warmte door het rioolputje. In Zwitserland en Duitsland is dit lek geschat op circa 50% van het totale warmteverlies in de toekomstige gebouwen die aan de eisen van de Ministerie van energie voor isolatie voldoen. Deze substantiële energiepost kan verkleind worden door terugwinning van warmte uit Figuur.1.1 De omvang van de het afvalwater. belangrijkste energiesoorten in 1 de waterketen. 1 Stowa onderzoek Energie in de waterketen 2010-35 Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

39

RIOTHERMIE Riothermie is een techniek waarmee thermische energie uit de riolering kan worden teruggewonnen. Hiertoe wordt een warmtewisselaar in de riolering geplaatst, waarmee warmte en/of koude wordt gewonnen. De temperaturen zijn nog relatief laag. Met een warmtepomp wordt de temperatuur naar een bruikbaar niveau gebracht. De techniek is wereldwijd al veelvuldig toegepast, waarbij bewezen is dat de jaarlijkse energiekosten flink lager zijn ten opzichte van conventionele technieken. In Nederland begint de interesse voor deze techniek ook op gang te komen. Zo doet Tauw in opdracht van onder andere de gemeente Bergen en het Hoogheemraadschap van Schieland en Krimpenerwaard (HHSK) onderzoek naar de haalbaarheid van het toepassen van riothermie.

COMBINEREN Riothermie is uitermate geschikt om gecombineerd te worden met Figuur 1.2: Mogelijkheden van riothermie andere laagwaardige thermische technieken, zoals bodemenergie (ook wel bekend als warmte koude opslag). Hierbij vullen de diverse technieken elkaar uitstekend aan. Zodoende kan bijvoorbeeld energie die in de zomer door riothermie gewonnen wordt in de bodem opgeslagen worden om gebruikt te worden in winter.

GEMEENTE BERGEN De gemeente Bergen heeft in haar klimaatbeleidsplan 2009-2012 enkele doelstellingen betreffende duurzaamheid omschreven. Zo zijn de reductie van uitstoot van broeikasgassen (30%) en meer gebruik van duurzame energie (20%) in 2020 ten opzichte van het jaar 1990 ten doel gesteld. Om aan deze doelstellingen vorm te geven is voor één van de grootverbruikers in de gemeente Bergen, het zwembad ‘De Beeck’, een haalbaarheidsstudie voor riothermie en bodemenergie uitgevoerd.

ZWEMBAD ‘DE BEECK’ Het zwembad is een grote afnemer van conventionele energiestromen. Het gehele jaar is er een grote vraag naar warmte. Tot nu toe wordt het zwembad voornamelijk verwarmd door een warmtekrachtkoppeling installatie en boilers.

Recentelijk is besloten om hier ook een energiedak aan toe te voegen. Sinds medio 2010 wordt bekeken of warmtewinning uit het afvalwatersysteem ook tot de mogelijkheden behoort. Nabij het complex bevindt zich is het hoofdgemaal van de riolering gelegen dat gevoed wordt door een rioleringsbuis met een buisdiameter van 60 centimeter. Het gemiddelde debiet in deze buis bedraagt ongeveer 23 liter per seconde. Uit onderzoek blijkt dat door middel van riothermie bijna in 70% van de warmtevraag van het zwembad voorzien kan worden. Aangezien het zwembad voornamelijk in de winter een grote vraag naar warmte kent wordt 40

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

ook warmte koude opslag toegepast. Hiermee wordt de warmte die door riothermie en het energiedak in de zomer geleverd wordt in de bodem opgeslagen.

In de winter wordt de thermische energie uit de bodem onttrokken en aan het zwembad afgegeven. Een warmtepomp brengt de temperatuur naar het gewenste niveau. Zodoende biedt deze combinatie van technieken een goede uitkomst voor het verduurzamen van het complex.

HOOGHEEMRAADSCHAP VAN SCHIELAND EN KRIMPENERWAARD Het Hoogheemraadschap van Schieland en Krimpenerwaard (HHSK) heeft samen met andere waterschappen in Nederland, duurzaamheiddoelstellingen in de MJA3 afspraken vastgelegd. Een energie-efficiencyverbetering van 30% over de periode 2005-2020 is ten doel gesteld. Om aan deze duurzaamheiddoelstellingen te voldoen is onderzocht of riothermie bij de afvalwaterzuivering van Kralingseveer een uitkomst biedt.

RWZI KRALINGSEVEER De rwzi Kralingseveer nabij Rotterdam zuivert het afvalwater van huishoudens en bedrijven uit een deel van Rotterdam, Capelle aan den IJssel en Bergschenhoek. De installatie kan dagelijks het afvalwater van 360.000 mensen verwerken.

Een voor Nederlandse begrippen grote leiding met een diameter van 1800 millimeter doet dienst als effluentleiding. Het gehele jaar door loost de zuivering via deze leiding op het oppervlaktewater. Tauw doet momenteel onderzoek naar hoeveel warmte uit het afvalwater in de effluent leiding teruggewonnen kan worden en hoe deze warmte het beste toegepast kan worden op de rwzi. Hierbij wordt onder andere gekeken naar slibdroging en thermofiele vergisting, waarbij biogas uit het slib wordt gewonnen. Bij slibdroging wordt het slib (op de zuivering vergaard) gedroogd, waardoor het slibvolume verlaagd wordt en de slibtransportkosten verminderen. Het gedroogde slib kan verkocht worden aan een afvalverbrandingsinstallatie. Met dit gedroogde slib wordt energie opgewekt door verbranding hiervan.

Ook bij de rwzi Kralingseveer wordt de mogelijkheid van het toepassen van bodemenergie in combinatie met riothermie onderzocht. Aangezien in de zomer meer thermische energie in het afvalwater aanwezig is dan in de winter kan met bodemenergie een deel van de warmte gebufferd worden in de bodem. Deze warmte wordt in de winter gebruikt. Zodoende biedt in dit geval riothermie ook op rwziâ&#x20AC;&#x2122;s een uitkomst voor energie terugwinning.

CONCLUSIE Riothermie in Nederland (b)lijkt goede speelkaarten te hebben. De techniek helpt gemeenten en waterschappen mee om duurzaamheiddoelstellingen te behalen.

Ing. Pascal Kregting en Harry de Brauw Tauw Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

41

:LMùVWRSSHQùDOùRQ]Hù HQHUJLHùLQùKHWùEHVSDUHQ YDQùGHùXZH

Schoon water met minimale energie € 30.000 besparing aan energiekosten op jaarbasis door gebruik Emotron frequentieregelaars!!

Vitens is het grootste drinkwaterbedrijf van Nederland en heeft duurzaamheid en efficiënt omgaan met energie hoog in het vaandel staan. Op productiebedrijf Fledite in Zeewolde heeft men het ‘winveld met dertien winputten’ voorzien van Emotron frequentieregelaars in combinatie met een ‘allpolefilter’ ter bescherming van de pompmotoren. Voorheen werd de flow geregeld door een kleppenregeling wat een hoop energievernietiging teweeg bracht. Emotron heeft geadviseerd dit uit te voeren met Emotron frequentieregelaars.

Resultaat: Geïnvesteerd is inclusief montage: € 85.000,-. Besparing per jaar is 250.000 kWh bij 7 miljoen m3 water per jaar (toenemend). Bij een kWh-prijs van € 0,12 is dat € 30.000,-.

De terugverdientijd is daarmee minder dan 3 jaar, bij de huidige energieprijs en huidige productiehoeveelheid.

Emotron wil bijdragen aan een duurzamere levensstijl door zijn producten optimaal af te stemmen op het proces en hierdoor inefficiëntie in energiegebruik te voorkomen.

Meer informatie? T +31(0)497-389222 • info@emotron.nl • www.emotron.nl

B BVW& BIFB$ LQGG

1000-21-0000-5607 Waternetwerk Neerslag 2011/3 Kleur: fc

Haal energie uit water Op vrijdag 4 maart vond in Dalfsen het symposium plaats met de titel â&#x20AC;&#x2DC;Haal energie uit water!â&#x20AC;&#x2122;. Dit symposium werd georganiseerd door waterschap Groot Salland, waterschap Regge en Dinkel en provincie Overijssel.

Bij aankomst was op het symposium was het voor mij al duidelijk: energie en water is een populair thema. Er waren meer dan 150 bezoekers op het symposium aanwezig.

Het symposium werd geleid door animator Govert Geldof, die direct contact zocht met de zaal met prikkelende vragen. In de zaal waren vooral vertegenwoordigers van gemeenten, waterschappen en adviesbureaus aanwezig.

De aftrap van het symposium werd gegeven door de provincie, waarbij de gedeputeerde Theo Rietkerk kwam met de toezegging dat er een duurzaam energiefonds komt van 250 miljoen euro. Het betreft geen fonds dat subsidies verstrekt, maar een fonds dat een stuk zekerheid biedt voor nieuwe, haalbare duurzame energieprojecten. Bestuurders van de beide waterschappen presenteerden vervolgens het Masterplan Water en Energie. In dit masterplan wordt een toekomstvisie weergegeven, waarbij gestreefd wordt naar een energieneutrale waterkringloop.

Hiermee wordt invulling gegeven aan de Meerjarenafspraak energie voor het zuiveringsbeheer en het Klimaatakkoord.

Govert Geldof gaf vervolgens een toekomstvisie op de waterketen. Daarbij viel bij mij vooral het verhaal over de vis en de soep op. Niet omdat ik op dat moment honger had, maar omdat dit aangeeft hoe we op dit moment met ons water omgaan. We verbruiken veel energie om het water in ons huis op te warmen, om het te transporteren en om het water te zuiveren. Reststromen gooien we vervolgens weg. Dit is tot op heden de makkelijke weg: we maken van een vis soep.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

43

Omgekeerd is het lastiger om van vissoep weer een vis te maken. Aan het eind van de keten wordt het moeilijker om nutriĂŤnten en schoon water terug te winnen.

Beter lijkt het om warme water in de woning te houden en her te gebruiken. En om schoon regenwater direct in de tuin te benutten. Vuil afvalwater is te vergisten en te gebruiken voor gasproductie. Vervolgens zijn stikstof en fosfaat herwinbaar te maken. Dit alles met minder energieverbruik en zeker, met de huidige energieprijzen, tegen lagere kosten.

In Hessenpoort in Zwolle is door Stowa een onderzoek gedaan naar de temperatuur in de riolering. Daarbij werden lozingen in de riolering gevolgd, om te zien wanneer en hoe deze afkoelden. Het zou mooi zijn als de warmte op de rwzi nog benut zou kunnen worden, dit lijkt echter lastig omdat het water snel afkoelt als het in de riolering terecht komt. Als je warmte terug wilt winnen, kan je dat beter in of dicht bij huis doen.

Interessant was om te zien hoeveel enthousiasme er is m.b.t. het thema. Er is veel ambitie bij bestuurders en medewerkers om hiermee aan de slag te gaan.

FinanciĂŤle middelen zijn ook beschikbaar. Ambities hebben nu een vervolg in de praktijk nodig. Er zijn buiten Overijssel waterschappen en gemeenten al eerder mee aan de slag aan de slag gegaan. En laten we vooral de ondernemers niet vergeten. De aansprekende praktijkvoorbeelden (die er wel zijn) miste ik nog in Dalfsen. Die komen er, met het enthousiasme in Overijssel, ongetwijfeld nog aan.

Daarmee zullen ook de lezers van Neerslag in de praktijk energie gaan besparen!

Tijdens de dag werd diverse keren het voorbeeld genoemd van de toepassing van een warmtewisselaar in de douche, om energie te besparen. Eerst als goede optie. Later bleek dat de warmtewisselaars vervuilen en niet meer hun rendement halen. In de praktijk blijkt energie besparen dan toch lastiger. Naast ambitie heb je dus technici nodig en praktijkmensen. Jeroen Kluck had trouwens hiervoor wel een oplossing. Het blijkt dat je minder energie verbruikt als je zonen hebt. Dochters douchen nu eenmaal een stuk langer. Hoe simpel kan het zijn. En zo komt het voor mij (met ĂŠĂŠn zuinig zoontje) ook zonder warmtewisselaar toch nog goed.

Tom Dekker Redactie Neerslag 44

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Anticiperen op extreme neerslag in de stad Vaker hevigere neerslag. Deze drie woorden vormen een korte samenvatting van een van de gevolgen voor Nederland van de wereldwijde klimaatsverandering. Dat de klimaatsverandering effect heeft op ons land mag duidelijk zijn en wordt ook steeds meer erkend. Niet alleen het stijgende zeeniveau en de grotere piekafvoeren die de rivieren te verwerken krijgen geven een verhoogd risico op waterproblematiek. De neerslag in Nederland wordt ook heviger, buien met een hogere neerslagintensiteit komen vaker voor en verbreken de records in de neerslagstatistieken. Dit in combinatie met het toenemende verharde oppervlak geeft een grotere kans op extreme wateroverlast. Steeds vaker is te zien dat de neerslag ook tot overstroming kan leiden in Nederland. Recente voorbeelden hiervan waren Egmond aan Zee (twee keer in augustus 2006), Apeldoorn en Boxmeer (3 juli 2009) en Groningen en Leeuwarden (12 juli 2010), zie figuur 1. Buien die volgens het KNMI slechts eens in de honderd jaar voorkomen, kwamen in Egmond aan Zee twee keer binnen een maand voor. Naast de klimaatsverandering is ook de toenemende druk op gemeenten om wateroverlast op te lossen (de gemeente heeft een zorgplicht ten opzichte van haar burgers) een reden om goed in beeld te krijgen waar wateroverlast in extreme situaties op kan treden.

Figuur 1. Van links naar rechts drie voorbeelden van het gevolg van extreme neerslag in: Egmond aan Zee (2006), Apeldoorn (2009) en Groningen (2010).

Maatregelen nemen op deze extreme situaties vergt een speciale aanpak. Aanpassingen doen in het (regenwater)riool behoort niet tot de duurzame oplossingen. Een rioolsysteem wordt momenteel ingericht om een bui die ĂŠĂŠn keer in de twee jaar voor komt (T=2, 20mm) te verwerken. De capaciteit van het systeem aanpassen zodat het een extreme bui van eens in de honderd jaar (T=100, 60mm) aan kan is simpelweg niet kosteneffectief. Oplossingen om het water te verwerken zullen dan ergens anders gevonden moeten worden, bijvoorbeeld op het maaiveld. Het oplossen van wateroverlast door aanpassingen aan het maaiveld past in de driepuntsbenadering van Tauw.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

45

DRIEPUNTSBENADERING De driepuntsbenadering kijkt naar het oplossen en voorkomen van wateroverlast op drie verschillende punten (figuur 2): 1) De norm 2) De ramp 3) De beleving

Figuur 2. De driepuntsbenadering in figuurvorm.

Het eerste punt, de norm, is de standaard waarin het rioolsysteem ontworpen wordt. Het systeem wordt ontworpen op dat het een bui kan verwerken die ĂŠĂŠn keer in de twee jaar voor komt. Punt twee, de ramp, heeft betrekking op neerslagsituaties die zeer extreem zijn. Maatregelen om deze overlast aan te pakken kunnen niet meer met dure rioolaanpassingen gedaan worden, maar zullen aan het oppervlak gevonden moeten worden. Dit zijn maatregelen die meer ruimte geven aan regenwater in de stad, zoals waterpleinen, dus aanpassingen in de ruimtelijke ordening. Dit brengt het verhaal op punt drie, de beleving in het dagelijkse leven.

Een vernuftige aanpassing in de ruimtelijke ordening om de zeer extreme neerslag op te vangen kan bijdragen aan de belevingswaarde van de stad. Water in de stad is voor velen een aangenaam gezicht, mits het op de plaats is waar je er van kan genieten en niet als overlast wordt ervaren.

Om aanpassingen te plannen in de ruimtelijke ordening, is alleen de wens van de waterbeheerder van een gemeente niet genoeg. Bij ruimtelijke ordening komen nog vele andere specialisten kijken, zoals de landschapsarchitect, groenbeheerder, mobiliteit, enzovoorts. De grote uitdaging is om deze specialisten op een lijn te krijgen. De Wateroverlast Landschapskaarten, ontwikkeld door Tauw, zijn hier het perfecte communicatiemiddel voor.

WOLK Als antwoord op klimaatsontwikkeling en om inzicht te krijgen in de robuustheid van gemeenten ten aanzien van extreme neerslag is een model ontwikkeld 46

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

dat in korte tijd inzichtelijk maakt waar wateroverlast door extreme neerslag ontstaat en wat de herkomst van deze overlast is. Dit model produceert Wateroverlast Landschapskaarten (WOLK), waarop de waterberging op straat, de stroombanen en het maaiveldverloop te zien zijn. Samen met deze modelresultaten is informatie over de omgeving te zien, zoals luchtfotoâ&#x20AC;&#x2122;s, locaties van waargenomen wateroverlast en media zoals YouTube films met gefilmde wateroverlast.

De inzichtelijke manier waarop de modeluitvoer en de omgevingsinformatie gecombineerd zijn, maken de Wateroverlast Landschapskaarten ideaal bij het creĂŤren van draagvlak voor alternatieve wijzen voor het oplossen van overlast bij extreme neerslagsituaties. Je hoeft namelijk geen waterbeheerder te zijn om de modelresultaten te begrijpen, wat de deur open zet voor andere vakgebieden om deel te nemen aan een (interactief) overleg over hoe de extreme wateroverlast op te lossen. Het model dat de berekeningen doet voor de WOLK is een GISmodel en heeft weinig invoerdata nodig en heeft een eenvoudig interpreteerbare uitvoer.

HET GIS-MODEL Het model is ontwikkeld in de ArcGIS omgeving van ESRI. Voor het berekenen van de wateroverlastlocaties zijn slechts twee invoerbestanden nodig: 1) Hoogtebestand. Voor Nederlandse gebieden kan het Algemeen Hoogtebestand Nederland (AHN) gebruikt worden. Als er vegetatie in staat of andere objecten die het water onterecht zouden afbuigen in het model, moet dit er eerst uitgefilterd worden. De resolutie moet tenminste 1x1meter zijn.

2) Verhardoppervlak bestand, wat onder andere een beeld geeft waar de maatregelen genomen kunnen worden. Dit bestand kan afkomstig zijn uit de top10 vector of een GBKN vlakkenbestand.

Via een aantal iteraties wordt het aanbod aan water (de bui) verdeeld over het maaiveld. Na het verdelen van het water over het maaiveld, kan bepaald worden via welke weg het water zou afstromen. Dit leidt tot twee uitvoerbestanden (figuur 3), namelijk van de waterberging op straat en de stroombanen die laten zien waar dit geborgen water vandaan is gekomen.

Figuur 3. Voorbeeld van waterberging en stroombanen, voor er maatregelen getroffen zijn.

In het midden van de linker kaart is een duidelijk overlastlocatie te zien Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

47

Deze uitvoerbestanden kunnen vergeleken worden met andere ruimtelijke data, zoals locaties van bekende overlast en structuurvisies. Met behulp van deze informatie kan bekeken worden waar maatregelen effectief zijn. Deze maatregelen worden verwerkt in het hoogtebestand (figuur 4) en vervolgens kan het model opnieuw gedraaid worden om te zien wat het effect is van deze maatregelen (figuur 5).

Figuur 4. Om de overlast uit figuur 3 op te lossen, zijn deze maatregelen ingetekend. Deze maaiveldverandering wordt meegenomen naar de nieuwe modelrun.

Figuur 5. Voorbeeld van waterberging en stroombanen, na de getroffen maatregelen. In het midden van de linker kaart is een duidelijk te zien dat de overlast weg is. Het water is via een andere weg afgevoerd en uit de gevoelige zone gebleven.

Aangezien maatregelen die genomen worden in werkelijkheid ook bekeken moeten worden bij de gemeente door andere vakgebieden dan waterbeheer, is het mogelijk om met behulp van de WOLK resultaten en een touchtable een interactief overleg te houden met alle betrokken partijen.

INTERACTIEF OVERLEG De presentatie van de WOLK is te begrijpen voor meerdere vakspecialisten.

Dit geeft de mogelijkheid om niet alleen waterbeheerders te betrekken bij het planproces, maar ook andere vakgebieden, wat nodig is om draagvlak te halen 48

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

bij aanpassingen in de ruimtelijke ordening. Tauw heeft een dergelijk interactief overleg gehouden in samenwerking met de VU Amsterdam, voor de gemeente Apeldoorn. Bij dit overleg waren de volgende vakgebieden aanwezig: – – – –

Waterbeheer Groenbeheer Mobiliteit Buitendienst

Tijdens dit overleg werden de overlastlocaties zoals die bij de gemeente bekend zijn geïdentificeerd met behulp van de kaart van de berekende waterberging en besproken of deze verder in het overleg meegenomen worden om maatregelen voor te bedenken (figuur 6). Per geïdentificeerde locatie kon vervolgens met alle aanwezigen gediscussieerd worden welke maatregelen op het maaiveld genomen zouden moeten worden om de wateroverlast op te lossen. Deze maatregelen werden live ingetekend.

Figuur 6. De vakspecialisten tekenen op een touchtable tijdens interactief overleg in Apeldoorn.

Bij het intekenen van de maatregelen komen meteen de knelpunten van de verschillende vakgebieden naar voren. Oplossingen worden op elkaars wensen aangepast en elk detail dat in een dergelijke overlegsessie binnen een paar minuten af gehandeld wordt, zou normaal gesproken pas bereikt worden na productie, doorgeven en herzien of herschrijven van een of meerdere rapporten. Daarnaast wordt er een begrip voor elkaars vakgebied gekweekt, welke noodzakelijk is bij het aanpakken van extreme wateroverlast.

Bijkomend voordeel van het werken met digitale data op een touchtable, is dat externe informatie, zoals video’s van YouTube en online krantenberichten, samen met de data gepresenteerd kan worden (figuur 7).

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

49

Figuur 7. WOLK kan gecombineerd en versterkt worden met externe data, zoals YouTube en online krantenberichten. De cirkels zijn overlastlocaties zoals die bekend zijn bij de gemeente.

WOLK IN HET BUITENLAND Tauw maakt niet alleen WOLK voor gemeentes in Nederland. Ook voor buitenlandse situaties wordt het model gedraaid. Een WOLK is gemaakt van de omgeving van de historische stad Bryggen (Bergen, Noorwegen, figuur 8) en van een kern van Rio de Janeiro (figuur 9). Naast deze uitgevoerde projecten in het buitenland, wordt er gekeken naar andere mogelijkheden, zoals de analyse van afstromend bluswater bij bedrijven in Duitsland. In geval van brand moet daar bekend zijn waar het bluswater naar toe stroomt en welk deel op het bedrijventerrein blijft.

Figuur 8. WOLK Bryggen (Bergen, Noorwegen) links en rechts een indruk van een stroombaan in werkelijkheid vlak bij de Bryggen.

50

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Figuur 9. WOLK Rio de Janeiro. Links de hevige overstromingen zoals die vaker in Rio voordoen na hevige neerslag. Rechts WOLK, dat ook in 3D gevisualiseerd kan worden.

CONCLUSIE Voor rivieren is algemeen bekend dat ze ruimte moeten krijgen (zie project Ruimte voor de Rivier), dus waarom niet ook voor de oppervlakkige regenwaterafvoer in de stad? Hoewel dit vaak begrepen wordt door de waterbeheerders, moet dit nog goed doordringen bij de andere beheerders van de gemeente en zelfs de landschapsarchitecten. Hiervoor is dit kosteneffectieve en toegankelijk model een goed hulpmiddel om in een multidisciplinaire projectgroep maatregelen met draagkracht te formeren al dan niet met het gebruik van de touchtable Hoe vroeger WOLK in de planvorming betrokken wordt, des te effectiever deze kan ondersteunen bij de communicatie over het aanpakken van de wateroverlast. Dit leidt niet alleen tot een robuustere waterhuishouding binnen verstedelijk gebied, het kan ook leiden tot een mooie leefomgeving, waar het prettig is om in een waterrijke omgeving als Nederland te wonen.

Guus Claessen Tauw B.V. Literatuur AHN, Algemeen Hoogtebestand Nederland, http://www.ahn.nl ArcGIS, ESRI, http://www.esri.com Blok, G.M., 2010, WOLK brengt extreme wateroverlast in beeld, Riolering Nederland, 1 maart 2010, pag. 39-40.

Claessen. E.G., Kluck, J. (2009), Verslag workshop wateroverlast met touchtable, Tauw bv, november 2009 Geldof, G., Kluck, J., 2008, The three points approach, Proceedings International Conference on Urban Drainage 11, Edinburgh, 1 september 2008 Kluck, J., Claessen, E.G., Blok, G.M., Boogaard, F.C., 2010, Modeling and mapping of urban storm water flooding, Communication and prioritizing actions through mapping urban flood resilience, Novatech 2010, 1 januari 2010.

SKINT, HHNK, Gemeente Bergen (NH), Tauw, 2010, Symposium â&#x20AC;&#x2DC;Kansen voor ruimte, water en energie: leren van buitenlandâ&#x20AC;&#x2122;, http://www.skintwater.eu, 21 juni 2010 Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

51

6FKXFN LVRODWLHVWXNNHQ YRRU GULQNZDWHU 2SWLPDDO LVRODWLHVWXN YRRU DOOH VRRUWHQ ZDWHU

,62

/ $7 , (

678..(1

6\PPHWULVFKH RI DV\PPHWULVFKH LQERXZ PRJHOLMN

EHVFKHUPLQJ WHJHQ FRUURVLH *HwVROHHUG VFKHLGLQJVSXQW ,QZHQGLJH FRDWLQJ NHX]H XLW PHHUGHUH VRRUWHQ FRDWLQJV

,PEHPD 'HQVR % 9 1LMYHUKHLGVZHJ 3RVWEXV 1/ $' +DDUOHP 7HO

)D[

( PDLO LQIR#LPEHPDGHQVR QO ZZZ LPEHPDGHQVR QO

QV RS GH %H]RHN R 9DNEHXUV QG D UO H G H 1 $TXD P *RULQFKH U H P P X Q VWDQG

(HQ RQGHUQHPLQJ YDQ GH ,PEHPD *URHS

B3 BIF LQGG

Aandachtspunten voor energie en kunstmest uit afvalwater Nederlandse waterschappen streven ernaar om de huidige rioolwaterzuiveringinstallaties (rwzi’s) energie-efficiënter te maken. In de meerjarenafspraak 3 wordt gestreefd naar 30% efficiëntieverbetering in het jaar 2025. In het initiatief ‘de Energiefabriek’ wordt zelfs gestreefd naar energieproducerende rwzi’s. In het klimaatakkoord wordt een inspanning gevraagd om fosfaat op een duurzame manier terug te winnen. Waterschappen kijken door deze afspraken en akkoorden met hernieuwde interesse naar hun sliblijn.

Diverse technologieën worden toegepast om meer biogas te produceren of vrijkomende nutriënten af te scheiden. Technologieën die hiervoor worden genoemd zijn onder andere thermische slibhydrolyse (TDH) en struvietterugwinning. Deze technologieën worden al op verschillende plaatsen ter wereld zelfstandig toegepast op communale rioolwaterzuiveringen, IMD heeft een studie verricht naar de effecten van de TDH en struvietterugwinning, als individuele toepassing en bij gezamenlijke toepassing op rwzi’s.

HUIDIGE SITUATIE Bij veel zuiveringsschappen is de infrastructuur gericht op de vergisting van slib van meerdere zuiveringen op centrale locaties. Na vergisting wordt het slib ontwaterd en getransporteerd naar de eindverwerker. Het doel van slibvergisting is het reduceren van slibvolumes en de productie van biogas voor energieopwekking.

SLIBGISTING Bij slibgisting wordt zowel primair als surplusslib vergist. Primair slib is afkomstig bij de voorbezinking van rioolwater. Dit slib is energierijk en relatief goed

STULZ GmbH proefinstallatie voor TDH in Stockach, Duitsland.

Airprex-installatie t.b.v. fosfaatterugwinning in Mönchengladbach, Duitsland Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

53

te vergisten. Surplusslib is biologisch slib dat wordt verwijderd uit de actiefslibinstallatie om de biomassagroei in de waterzuivering te compenseren. Dit slib is moeilijker te vergisten omdat een groot deel van de organische verbindingen is vastgelegd in de cellen. Vergeleken met primair slib duurt de vergisting van surplusslib lang en levert weinig biogas op. Door het verloop van het proces zijn grote vergistingtanks nodig om voldoende slibreductie te realiseren.

Tijdens gisting worden organische verbindingen deels omgezet naar biogas (CH4 en CO2). Vrijkomende anorganische verbindingen vormen neerslagreacties of komen in oplossing. Organisch gebonden stikstof komt voornamelijk vrij als ammonium, organisch gebonden fosfor als fosfaat. Door de afbraak van organische verbindingen neemt de hoeveelheid drogestof in het slib af waardoor minder slib hoeft te worden ontwaterd en afgevoerd voor verwerking.

CENTRAAT EN NUTRIËNTEN Rwzi’s worden in toenemende mate ontworpen voor biologische fosfaatverwijdering. Fosfaat wordt opgeslagen in de bacteriën waardoor minder chemicaliëndosering nodig is om te voldoen aan de lozingseisen. Op locaties waar biofosfaatslib wordt vergist komt het biologisch gebonden fosfaat vrij, met verhoogde concentraties in het centraat tot gevolg.

Hoge fosfaatconcentraties kunnen leiden tot struvietafzettingen op leidingen en andere oppervlakten in contact met uitgegist slib. Struviet is een kristal dat wordt gevormd indien het oplosbaarheidproduct van magnesium, ammonium en fosfaat wordt overschreden. Dit vindt voornamelijk plaats door een toename in pH, bijvoorbeeld door het strippen van CO2. Bekende locaties in de sliblijn zijn de overstort uit de gistinginstallatie en in de slibontwateringinstallatie. Het verwijderen van struviet, aanvullend onderhoud, extra chemicaliëndosering (antiscalant) en vervanging van onderdelen heeft op veel rwzi’s een aanzienlijk effect op bedrijfszekerheid en operationele kosten.

De fosfaatbelasting op een rwzi met centrale slibgisting en ontwatering kan met een factor 1,3-1,4 toenemen ten opzichte van de influentvracht. Om aan de gestelde effluenteisen voor fosfaat te voldoen moet er vaak aanvullende chemische fosfaatverwijdering worden toegepast (ijzer- en/of aluminiumzouten). Bovendien heeft biofosfaatslib minder goede ontwateringeigenschappen dan conventioneel slib. Dit wordt veroorzaakt door exopolysacharides (EPS) die in hoge mate rond de cellen van biofosfaatslib wordt gevormd. EPS vormt een slijmlaag rond de bacteriecellen in het slib waardoor het minder goed te ontwateren is.

THERMISCHE SLIBHYDROLYSE TDH wordt in het concept van de Energiefabriek genoemd als methode om een hogere gasopbrengst te realiseren en op deze wijze meer energie te produceren. Het principe van TDH werkt als een snelkookpan. Het surplusslib wordt onder hoge druk verhit door middel van stoominjectie (4-6 bar, 160 – 180 ºC).

De behandeling heeft de volgende effecten op het slib: 54

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

– Het behandelde slib vervloeit door deze behandeling waardoor de in de cellen opgeslagen voedingsstoffen vrijkomen. Doordat de hydrolysestap al heeft plaats gevonden kan de verblijftijd in de gisting met ongeveer 20-25% worden teruggebracht.

– Het slib wordt minder visceus waardoor slib met hogere drogestofgehalten kan worden vergist. Door extra slibontwatering (tot 20%ds) voorafgaand aan de thermische slibhydrolyse neemt de capaciteit van de gistinginstallatie sterk toe (+ 50%). Ontwatering zorgt tevens voor een effectievere warmteoverdracht in de TDH-installatie; minder water wordt verwarmd.

– Het grootste voordeel van thermische slibhydrolyse is de verbeterde slibafbraak. Tijdens onderzoek en praktijksituaties wordt een verbeterde afbraak van 30-50% waargenomen, waardoor minder slib moet worden ontwaterd en verwerkt. Verbeterde slibafbraak zorgt tevens voor een hogere biogasproductie, deze neemt evenredig toe met de verbeterde afbraak.

– Door de verbeterde afbraak van de organische fractie in slib wordt het slib meer mineraal van aard, waardoor de ontwaterbaarheid toeneemt. Na ontwatering worden drogestofgehaltes van boven 30% gehaald.

Door de hogere slibafbraak worden anorganische verbindingen in oplossing gebracht. De gewijzigde omstandigheden in de vergister zorgt voor een hogere pH en meer kationen. Hierdoor worden omstandigheden gecreëerd waarin een deel van het herwinbare fosfaat wordt neergeslagen. Door neerslagreacties kan het herwinbare fosfaat afnemen met 40% ten opzichte van de situatie zonder TDH. De ammoniumconcentraties nemen aanzienlijk toe tot waarden van ongeveer 1500-3000 mg/l. Om de waterlijn van de zuivering niet zwaar te belasten met stikstofverbindingen moeten voorzorgsmaatregelen genomen worden. Bijvoorbeeld door middel van een deelstroombehandeling op basis van de anammox-bacterie.

NUTRIËNTENTERUGWINNING Terugwinning van fosfaat kan plaatsvinden op twee verschillende plaatsen in het proces. De eerste mogelijkheid is na gisting in de toevoer naar de slibontwateringsinstallatie (in de sliblijn). Magnesiumchloride wordt gedoseerd om het

Het effect van TDH: surplusslib (6 procent drogestof) voor en na behandeling met TDH (bron: PCS-service GmbH).

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

55

herwinbare fosfaat te binden, 90% van het herwinbare fosfaat wordt gebonden waardoor struviet wordt gevormd. Het gevormde struviet is voor 50-70% af te scheiden en in te zetten als (basis voor) kunstmest, het resterende struviet wordt niet afgescheiden en wordt afgevoerd met de slibkoek. Bovendien is met het verwijderen van vrij fosfaat de voorwaarde weggenomen voor ongewenste struvietvorming in leidingwerk en ontwateringsinstallaties.

Voordeel van deze technologie is dat het herwinbare fosfaat vóór slibontwatering wordt verwijderd. Dit heeft een reducerend effect op de EPS rond de cellen waardoor de ontwaterbaarheid van het slib toeneemt (+ 3 tot 5%ds). Het struviet dat wordt gevormd in de reactor bevat een kleine hoeveelheid organische stof, waardoor het moeilijk als meststof af te zetten is. Het struviet dient op dit moment als een afvalstof met een geringe waarde te worden afgevoerd. Verwacht wordt dat struviet dat op deze wijze wordt gewonnen, op korte termijn als meststof zal worden erkend.

Menging in de reactor vindt plaats door middel van beluchting. Door de beluchting verdwijnt een deel van de CO2 en neemt de buffercapaciteit van het water af. Dit heeft een negatief effect op anammox-bacteriën. Uit Duits onderzoek is gebleken dat er géén significant negatief effect is op de werking van een DEMON na toepassing van deze technologie, dit blijft echter een punt van aandacht.

Een tweede mogelijkheid om struviet terug te winnen is door magnesiumchloride te doseren in het centraat. De procesvoering van deze installatie is ingewikkelder dan bij fosfaatterugwinning in de sliblijn, het voordeel is dat door de lagere organische vervuiling in het centraat struvietkristallen met een hoge

Uit de sliblijn teruggewonnen fosfaat (Airprex). De grijze kleur is afkomstig van organische vervuiling.

56

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

zuiverheid worden gevormd. De struvietkristallen kunnen met verschillende korrelgroottes worden afgescheiden. De korrels kunnen direct worden afgezet als kunstmest. De opbrengsten per ton struviet liggen daarom een factor 3 à 4 hoger dan het struviet uit de sliblijn.

Bij fosfaatterugwinning in centraat kan >95% van het vrije fosfaat wordt verwijderd. Het herwinbare fosfaat kan voor meer dan 90% worden teruggewonnen.

Nadeel van fosfaatverwijdering ná ontwatering is een geringer effect de ontwaterbaarheid en een hoger risico op struvietvorming.

Om de hoeveelheden herwinbaar struviet te maximaliseren voor struvietvorming in het centraat en het risico op struvietvorming te reduceren kan het slib worden gestript voorafgaand aan indikking ten behoeve van TDH. Door het surplusslib langdurig onder anaërobe omstandigheden te stellen wordt het biologisch gebonden fosfaat vrijgemaakt. Het fosfaat kan worden afgescheiden in de ontwateringstap voor TDH.

EFFECTEN OP ELKAAR Thermische slibhydrolyse heeft een groot effect op de bedrijfsvoering van een gistinginstallatie. Het proces vraagt veel energie om het slib te verwarmen. Het is een technologie die met name interessant is als een externe energiebron kan worden gebruikt om stoom op te wekken, bijvoorbeeld rookgaswarmte van een warmtekrachtkoppeling.

Thermische slibhydrolyse beïnvloedt het gistingsproces door hogere drogestofgehalten in de gisting en een snellere en verdere reductie van surplusslib. Door het proces kunnen bestaande installaties worden aangepast voor hogere capaciteiten of nieuwe installaties kleiner worden ontworpen. De hogere slibreductie resulteert in een hogere biogasproductie en voornamelijk hogere concentraties ammonium in het centraat. De fosfaatconcentraties in het centraat zullen door neerslagreacties ongeveer gelijk blijven ten opzichte van de huidige situatie (ca.

200-400 mg/l).

Fosfaat kan worden verwijderd door struvietterugwinning. De maximale hoeveelheid fosfaatterugwinning kan worden gerealiseerd door struvietwinning in de waterlijn. Deze methode kan goed worden gecombineerd met P-strippen voorafgaand aan vergisting. Een klein deel van het gevormde ammonium (ca. 10%) wordt verwijderd door struvietvorming. Om de stikstofbelasting op de zuivering niet toe te laten nemen moet aanvullende stikstofverwijdering plaatsvinden. Als struviet wordt teruggewonnen in de sliblijn moet rekening worden gehouden met het verminderd bufferend vermogen van het centraat.

EFFECTEN OP DE ZUIVERING Door thermische slibhydrolyse en struvietwinning toe te passen in de sliblijn verandert de belasting op de zuivering voor met name fosfaat. Door struviet te vormen wordt de fosfaatbelasting op de zuivering met 25 - 35% verlaagd. Dit Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

57

Ontwaterd slib na TDH. Drogestofpercentages van boven 30% worden gehaald (bron: Cambi). heeft tot gevolg dat minder fosfaat chemisch moet worden verwijderd. Minder chemicaliĂŤndosering heeft hiernaast tot gevolg dat er minder slib wordt gevormd, waardoor de gisting wordt ontlast. Uiteindelijk wordt een nieuwe fosfaatbalans gevormd over de waterzuivering.

KOSTENEFFECTEN Kostenbesparingen worden bij beide technologieĂŤn voornamelijk gerealiseerd door een beter te ontwateren en een sterk gereduceerde hoeveelheid slibkoek.

Verbetering in ontwatering zijn deels aanvullend. Overige financiĂŤle winstpunten zijn verminderde chemicaliĂŤnkosten en de afzetopbrengst van struviet. Het energierendement verbeterd alleen als een niet benutte hoogwaardige warmtebron (bijvoorbeeld rookgassen) kan worden toegepast om stoom op te wekken. Is dit niet het geval, dan zal een aanzienlijk deel van het geproduceerde gas worden aangewend voor stoomopwekking.

De terugverdientijd van TDH en struvietterugwinning is grotendeels afhankelijk van de investeringen die ter plaatse moeten worden gedaan. Hiernaast is de afzet van vergaand gemineraliseerd slib en het gewonnen struviet een aandachtspunt .

CONCLUSIE Er is al ervaring in de praktijk met stand-alone TDH- en fosfaatterugwinninginstallaties, deze installaties zijn echter nog niet gezamenlijk toegepast. Het onderzoek dat IMD heeft uitgevoerd laat zien dat beide technologieĂŤn elkaar.

De implementatie van beide technologieĂŤn kan daarom niet worden gezien als het plaatsen van twee afzonderlijke technologieĂŤn, maar moet integraal worden bezien. De bedrijfsvoering van de hele rwzi verandert door de toepassing van ĂŠĂŠn of meerdere nieuwe technologieĂŤn.

Thijs van Delft IMD 58

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Conditiebewaking bij Waterschap Zuiderzeeland CONDITIEBEWAKING IN HET KADER VAN TOESTANDSAFHANKELIJK ONDERHOUD Conditiebewaking is een verzamelnaam voor technieken die erop gericht zijn schades aan machines of installaties in een vroeg stadium te ontdekken, zodat tijdig en gericht actie ondernomen kan worden. Onderzoek heeft aangetoond dat ruim 80% van de machinestoringen aan bewegende delen is te wijten aan lagerof hieraan gerelateerde defecten. Door deze storingen in een vroeg stadium te onderkennen kunnen tijdig maatregelen genomen worden met als doel de totale beschikbaarheid zo hoog mogelijk te houden, kosten door gevolgschade en ongeplande stilstand te voorkomen en uiteindelijk de onderhouds- en stilstandskosten te reduceren. Doordat de te verwachten exploitatiekosten gefundeerd zichtbaar gemaakt worden, kunnen investeringsplannen beter onderbouwd opgesteld worden. Hiervoor is het wel noodzakelijk om het eigen begrotings- en investeringsproces af te stemmen op de toestandsafhankelijke onderhoudsfilosofie, aangezien de benodigde financiĂŤle middelen niet meer (volledig) kalendertijd gerelateerd zijn.

Het doel van conditiebewaking is dus drieledig: 1. Het tijdig ontdekken van beginnende defecten, voordat zij ernstige vormen hebben aangenomen; 2. Optimaliseren van het onderhoud, procesvoering en het functioneren van de technische installaties; 3. Kwaliteitsmeting bij de oplevering of na onderhoud van systemen of installaties.

CONDITIEBEWAKING BIJ WATERSCHAP ZUIDERZEELAND Inleiding Waterschap Zuiderzeeland is verantwoordelijk voor de operationele inzet en instandhouding van de technische installaties voor het water kwantiteit- en kwaliteitbeheer in de provincie Flevoland en een klein deel van Friesland en Overijssel.

Dit omvat een areaal van in totaal: kwantiteit 7 hoofdgemalen, 8 ondergemalen, 117 elektrisch bediende hevels, stuwen, inlaten, pompen en keersluizen; kwaliteit 5 zuiveringsinstallaties, 60 rioolgemalen, 225 km persleiding en 500 IBA-systemen (Individuele Behandeling Afvalwater).

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

59

Figuur 1: grote diversiteit aan technische installaties Onderhoudsvormen Waterschap Zuiderzeeland kende als onderhoudsvorm al jaren het storingsafhankelijk en het gebruiksduurafhankelijk onderhoud. Bij storingsafhankelijk onderhoud wordt gewacht met reparatie totdat een onderdeel niet meer functioneert. Gebruiksduurafhankelijk onderhoud is gebaseerd op preventieve acties op basis van kalendertijd of draaiuren.

De laatste jaren is echter ook steeds meer op toestandsafhankelijk onderhoud overgegaan, dat wil zeggen: er wordt slechts onderhoud gepleegd, indien de technische conditie dit noodzakelijk maakt. Het onderhoud wordt hierdoor efficiĂŤnter en doelmatiger. Toestandsafhankelijk onderhoud is steeds beter mogelijk door de verdere ontwikkeling van diverse analyse- en communicatietechnieken.

Deze laatste technieken zorgen ervoor dat monitoring op afstand eenvoudiger wordt. Uiteraard dient wel de afweging plaats te vinden voor welke installaties het uitvoeren van conditiebewaking zinvol is.

2QGHUKRXG

&RUUHFWLHI

6$2

3UHYHQWLHI

*$2

,QVSHFWLH

3UR DFWLHI

7$2

&RQGLWLH PHWLQJHQ

Figuur 2: onderhoudsvormen.

SAO = storingsafhankelijk onderhoud, GAO = gebruiksduurafhankelijk onderhoud, TAO = toestandsafhankelijk onderhoud.

Onderhoudsstrategie De toe te passen onderhoudsvorm wordt op basis van risicodenken gekozen.

Dit betekent dat de risicoâ&#x20AC;&#x2122;s van alle primaire installaties (of delen daarvan) inzichtelijk zijn gemaakt en op basis van deze risico-analyses de meest optimale 60

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

onderhoudsvorm is vastgesteld. Bij de risico-analyse worden o.a. aspecten als beschikbaarheid, veiligheid, kosten, kwaliteit en milieu meegenomen. De onderhoudsvormen welke gebruikt worden zijn: SAO, GAO en TAO of een combinatie hiervan. Aangezien al een groot aantal parameters van veel installaties wordt bijgehouden in de technische automatiseringssystemen (b.v. PLC/SCADA), behoort aanvullende conditiebewaking in veel gevallen tot de mogelijkheden. Binnen het onderhoudsbeleid is mede hierdoor de voorkeur uitgesproken om daar waar het mogelijk en zinvol is, TAO als onderhoudsvorm te kiezen.

Implementatie conditiebewaking In 2006 is daadwerkelijk gestart met de implementatie van conditiebewaking als onderdeel van de onderhoudsfilosofie. In eerste instantie zijn vier onderhoudsmedewerkers opgeleid, die conditiemetingen als onderdeel van hun werkpakket uitvoerden. In de praktijk werkte dit niet optimaal, aangezien onvoldoende specifieke kennis door de medewerkers kon worden opgebouwd. Sinds 2008 is ĂŠĂŠn (ISO-gecertificeerde) medewerker fulltime met conditiebewaking en -metingen bezig. Belangrijk is om de invoering van conditiebewaking tijd te geven: tijd om ervaring op te doen met de interpretatie van meetresultaten van de eigen installaties en tijd om conditiebewaking een plek te geven in de organisatie (cultuuraspect).

Bij de start in 2006 werd ongeveer 75% van de metingen uitgevoerd als periodieke meting. De overige metingen betroffen 0-metingen (na revisie of nieuwbouw) en incidenteel een storings- of defectonderzoek. Ondertussen (2010) zien de onderhoudsmedewerkers het uitvoeren van conditiemetingen als vast onderdeel van het reguliere onderhoud en worden er meer metingen (incidenteel) aangevraagd. Op dit moment bestaat ruim 50% van de uitgevoerde metingen uit periodieke metingen.

Toegepaste meettechnieken Conditiebewaking kent een breed scala aan uitvoeringsmogelijkheden. De keuze van inspectie- of meetmethode is afhankelijk van het type installatie, maar ook van welke faalsituatie specifiek bewaakt moet worden. Binnen Waterschap Zuiderzeeland worden de volgende vier conditiebewakingsmethoden toegepast: Ultrasoon- (1) en trillingsanalyse (2) Bewegende (roterende) objecten hebben diverse mechanische componenten die kunnen falen. Het faalgedrag van deze componenten uit zich over het algemeen in bepaalde trillingsvormen. De inspectiemethoden om op deze basis mogelijke slijtage van componenten te detecteren zijn ultrasoon- en trillingsmetingen. Gemeten wordt volgens de normering ISO-10816.

Mogelijke problemen die met ultrasoon- en trillingsanalyse kunnen worden gedetecteerd, zijn: lagerdefecten, uitlijnfouten, smeerproblemen, tandingrijpings- en fundatieproblemen.

Infrarood analyse, thermografisch onderzoek (3) Met behulp van infrarood is het mogelijk om snel een volledig beeld van de toestand van een technische installatie te krijgen. Elk voorwerp dat energie Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

61

Figuur 4: Infrarood opname koppeling.

Figuur 3: voorbeeld spectrum trillingsanalyse.

Amplitude = mate van storing/defect.

Frequentie = oorzaak van storing/defect. verbruikt en dus warmte uitstraalt, kan met infraroodcamera’s in beeld worden gebracht. Zo zal een slecht uitgelijnde aandrijfas op de lagers externe wrijving veroorzaken, wrijving betekent per definitie warmte, die met een infraroodcamera gemakkelijk te detecteren is. Hetzelfde geldt voor onzorgvuldig gemonteerde connectoren in elektrische schakelkasten of plaatsen in leidingen waar de isolatie en/of een koppeling niet meer behoorlijk afdicht. Binnen de NEN-3140 inspecties wordt thermografie, als inspectietechniek, ook toegepast.

Olie-analyse (4) (Smeer)olie wordt in veel mechanische installaties gebruikt om wrijving te verminderen en geproduceerde warmte af te voeren. Daarnaast is ook de inzet als hydraulisch medium en frequente toepassing. Bij de analyse van olie kan naar twee aspecten worden gekeken: – conditie van de olie: voldoet deze nog aan de specifieke eigenschappen of moet er bijvoorbeeld verversing plaatsvinden; – conditie van het werktuig: zijn er bestanddelen in de olie aanwezig die vroegtijdig informatie geven over mogelijke slijtageverschijnselen van de machine.

Resultaten van deze analyses worden in combinatie met de resultaten van trillings-/ultrasoonmetingen geïnterpreteerd. Het analyseren van de oliemonsters is uitbesteed aan gespecialiseerde firma’s (laboratoria).

WAT LEVERT CONDITIEBEWAKING VOOR WATERSCHAP ZUIDERZEELAND OP? Zoals aangegeven is de doelstelling van conditiebewaking drieledig. Onderstaand wordt voor ieder van deze doelstellingen een concreet voorbeeld aangegeven uit de praktijksituatie van Waterschap Zuiderzeeland.

Het tijdig ontdekken van beginnende defecten Door het toepassen van periodieke inspecties met een thermografische camera zijn in een vroeg stadium slechte aansluitingen en/of ingebrande schakelcontacten in een softstarter van een blower ontdekt. Hiermee is voorkomen dat de softstarter in zijn geheel moest worden vervangen (kosten € 2.500) en dat dit beperkt is gebleven tot alleen het vervangen van de contactpunten (kosten € 250).

62

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Figuur 5: grijze fase kabel L3 is duidelijk zwaarder belast, waardoor schakelcontacten inbranden.

Op één van de awzi’s (afvalwaterzuiveringsinstallatie) is op basis van trillingsmetingen aangegeven dat er een smeerprobleem aanwezig was in het lager van een elektromotor. Door een verkeerd gekozen meetinterval is hier niet voldoende snel op gereageerd, waardoor uiteindelijk de elektromotor total-loss is geraakt (lager, rotor en stator defect). Duidelijk is ook te zien dat het lager onvoldoende (na)smering heeft gehad, waardoor bij juiste smering dit defect voorkomen had kunnen worden (schade € 3.500). Inmiddels vormen trillingsmetingen een belangrijke basis voor het optimaliseren van de smeerintervallen en daarmee het voorkomen van lagerdefecten.

Figuur 6: lagerdefect elektromotor door onvoldoende (na)smering.

Optimaliseren van het onderhoud en procesvoering De tandwielkasten van de puntbeluchters van awzi’s werden op basis van GAO onderhouden, waarbij na 50.000 draaiuren een complete revisie werd uitgevoerd door de leverancier (kosten € 12.000). In een aantal gevallen werd deze 50.000 draaiuren niet gehaald en was er sprake van SAO of totale verschroting en vervanging van een tandwielkast (kosten € 38.000). Door het toepassen van TAO (trillingsmeting en olie-analyse) hebben drie tandwielkasten doorgedraaid tot meer dan 90.000 uur, waarna tevens gericht aangegeven kon worden welke onderdelen gereviseerd moesten worden. Andere kasten (2) werden juist voortijdig stilgezet om een total-loss situatie te voorkomen. In totaal heeft dit een positief resultaat van rond de € 60.000 opgeleverd. Daarnaast kan de onderhoudscapaciteit beter en gerichter ingezet worden op die installaties waar het ook echt nodig is: ‘doing the right things’ en ‘doing the right things right’. Dit heeft tot gevolg dat er meer rust in de bedrijfsvoering komt en de personele bezetting beter verdeeld kan worden.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

63

Figuur 7: trillingsmeting tandslijtage.

Figuur 8: afzetting passingsroest uit tandwielkast puntbeluchter.smeerolie a.g.v. speling spieverbinding.

Ook ten aanzien van de procesvoering kan conditiebewaking soms verrassende positieve bijdragen leveren. Uit de onderstaande warmtebeeldopnamen valt bijvoorbeeld af te leiden dat op één van de awzi’s de (van boven afgesloten) slibcontainers ongelijkmatig en niet geheel afgevuld worden. Door aanpassingen in de bedrijfsvoering zouden de containers anders afgevuld kunnen worden, wat uiteindelijk weer voordeel op zou kunnen leveren. In dit geval is het bijzondere dat thermografie dus inzicht kan geven in een probleem of vraagstelling, welke totaal niet gerelateerd is aan het vakgebied van onderhoud, maar juist aan dat van de procesvoering.

Figuur 9: gedeeltelijk gevulde slibcontainer.

Figuur 10: lege slibcontainer.

Kwaliteitsmeting bij oplevering of na onderhoud Bij nieuwbouw of revisie door externe partijen doet Waterschap Zuiderzeeland zelf afname-metingen, waardoor er bij de aannemer meer nadruk gelegd wordt op een goed eindresultaat, aangezien deze metingen onderdeel vormen van de oplevering. Hierdoor wordt er bijvoorbeeld bij nieuwbouw van grote pompinstallaties meer aandacht besteed aan de fundatie en uitlijning van deze installaties, doordat het waterschap hier zelf controle op uitoefent.

64

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

Figuur 11: plaatsing nieuwe elektromotor.

Figuur 12: na jaren trillingsproblemen gasmotor, alsnog fundatie aangepast.

Overall resultaten implementatie conditiebewaking Op basis van de genoemde voorbeelden per aangegeven doelstelling is het interessant om vast te stellen wat het overall resultaat, van de invoering van conditiebewaking, voor Waterschap Zuiderzeeland is. Hiervoor is vanaf het jaar 2006 (aanvang gestructureerde uitvoering conditiebewaking in het kader van een proactieve benadering van het onderhoud) de ontwikkeling van de daadwerkelijk gerealiseerde onderhoudskosten en bestede onderhoudsuren weergegeven in onderstaande figuren.

Figuur 13: totale directe onderhoudskosten

Figuur 14: directe onderhoudsuren excl. eigen uren.

Ondanks een uitbreiding van taken gedurende deze periode (2006-2009), door o.a. de overname van installaties van de gemeenten en het toevoegen van de IBA-systemen aan de instandhoudingstaak, laten de onderhoudskosten en -uren, een dalende en/of stabiliserende trend zien, ten aanzien van een juist verwachte stijgende prognose (figuur 13 en 14).

Figuur 13: De daling heeft in het jaar 2009 voor de kostenontwikkeling een omvang van – 5,5% (- € 48.429) ten opzichte van de verwachte geïndiceerde onderhoudskosten (index 2,5% per jaar) op basis van de werkelijke kosten 2006.

Figuur 14: Voor de inzet van eigen uren voor de onderhoudstaak heeft de stabilisatie in 2009 een omvang van –3,6% (-1279 uur) ten opzichte van de werkelijke uren in het jaar 2006. Uitgaande van een intern uurtarief van € 32,- per uur kan dit omgezet worden in een bedrag van € 40.928,-.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

65

Tegenover de daling van de directe onderhoudskosten en -uren staat wel een kostenstijging verbonden aan de uitvoering van conditiebewaking. In de bovenstaande figuren zijn deze kosten meegenomen zodat, samenvattend voor het jaar 2009, de integrale resultaten er als volgt uitzien: Reductie directe onderhoudskosten ten opzicht van peiljaar 2006: € 89.357

Procentuele reductie ten opzichte van de totale directe onderhoudskosten: 4,6 %

Hierbij dient opgemerkt te worden dat dit resultaat maar gedeeltelijk is toe te schrijven aan de invoering van conditiebewaking, aangezien het een gevolg is van een integrale pro-actieve benadering van de instandhouding van de technische installaties. Deze pro-actieve benadering vindt onder andere zijn beslag in een evaluatie van de onderhoudsconcepten, waarbij naar de doelmatigheid van de verschillende onderhoudstaken wordt gekeken en ook een goede afweging tussen investeren in vervangen of blijven instandhouden een vraagstuk is. Daarnaast is het voor een waterschap ook essentieel om de winst in termen van beschikbaarheid en betrouwbaarheid uit te drukken in financiële grootheden, evenals voor een commerciële organisatie dit essentieel is in de vorm van produktiewinst. In dat geval zullen deze winstcijfers meegenomen moeten worden in het positieve resultaat, waarbij de bijdrage van deze cijfers vaak veel groter is dan de gerealiseerde directe besparingen op het onderhoud. In het kader van de bovenstaande evaluatie zijn deze cijfers voor Waterschap Zuiderzeeland niet meegenomen.

Ook de positieve effecten ten aanzien van de kosten in de ‘overhead’ sfeer (stabielere bedrijfsvoering, minder ad-hoc activiteiten en incidenten) komen in deze getallen niet terug. Ondanks deze constateringen geeft de bovenstaande beschouwing voor Waterschap Zuiderzeeland voldoende motivatie en onderbouwing om de ingeslagen weg met betrekking tot conditiebewaking te vervolgen en de huidige onderhoudsstrategie te continuëren. Aangetoond is dat op deze wijze een besparing van ca. 4 tot 5 % te realiseren is op de directe onderhoudskosten (incl. eigen uren).

TOEKOMSTVISIE CONDITIEBEWAKING BINNEN WATERSCHAP ZUIDERZEELAND Gezien de tot nu toe (december 2010) behaalde resultaten wil Waterschap Zuiderzeeland zich de komende jaren richten op een verdere doorontwikkeling en uitbreiding van conditiebewaking binnen het totale exploitatie- en instandhoudingsprogramma. Deze ontwikkeling zal vooral plaatsvinden op de navolgende aspecten: – de verschillende conditiebewakingstechnieken zullen meer geïntegreerd worden met de vaak al aanwezige procesdata vanuit de technische automatiseringssystemen; – de wens bestaat om een meer geautomatiseerde verwerking van conditiebewakingsdata, tot eenduidige onderhoudsadviezen, mogelijk te maken, waardoor de tussenkomst van de ‘menselijke factor’ kleiner wordt; 66

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

– efficiëncy maatregelen maken het noodzakelijk om ook conditiebewaking op afstand meer toepasbaar te maken en zodoende meer ‘remote-control’ te bewerkstelligen (‘move data, not people’).

Door verdergaande technologische ontwikkelingen behoren bovenstaande ontwikkelpunten zonder twijfel tot de mogelijkheden, echter de uitdaging zit erin om de juiste kennis en expertise op de juiste plaats bij elkaar te brengen.

Daarnaast is het noodzakelijk om continu kritisch te blijven ten aanzien van de uitvoering van de instandhoudingstaken. Dit vraagt om een pro-actieve benadering, waarbij ook in het onderhoud de PDCA-cyclus frequent wordt toegepast.

Dit nu zijn, voor Waterschap Zuiderzeeland, de uitdagingen voor de komende jaren op het gebied van conditiebewaking en instandhouding van de technische installaties!

Harry Strikwerda Waterschap Zuiderzeeland

IN MEMORIAM HAN KRAMER Op 25 maart is op bijna 62-jarige leeftijd Han Kramer overleden.

Han was een zeer gewaardeerd sectielid.Vanaf 2002 zat hij in het bestuur van de sectie Zuid-Nederland en daar zorgde hij vaak voor de kritische noot.

Bij waterschap Rivierenland was Han werkzaam als handhaver en toezichthouder bij baggerwerkzaamheden.

Hij begon in 2007 te sukkelen met zijn gezondheid en moest na een paar jaar stoppen met werken.

Wij wensen zijn vrouw, kinderen en kleinkinderen veel sterkte toe.

Sectie Zuid-Nederland

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

67

Ultrasone slibdesintegratie; achtergrond, perspectieven en de toekomst INLEIDING Energie kan opgewekt worden uit veel bronnen zoals fossiele brandstoffen, wind, zon en biogas. Waterzuiveringen produceren tot op heden biogas uit primair en secundair slib. Secundair slib bevat in relatie tot primair slib minder organische stof en minder eenvoudig af te breken organische stof. Een toename van primair slib debiet naar de gisting resulteert in een evenredig toename van biogas. Secundair slib levert een aanzienlijke hoeveelheid biogas en wordt tevens in de gisting aangeboden om biogas te winnen maar is moeilijker af te breken.

Slibdesintegratie wordt toegepast om organisch stof vrij te maken uit secundair slib. Dit kan door het slib mechanisch of thermisch te behandelen. Dit artikel gaat in op mechanische slibdesintegratie en specifiek op ultrasone slibdesintegratie.

Mechanische slibdesintegratie is gebaseerd op het desintegreren van slib met externe krachten. In een samenwerkingsverband van Waterschap Zeeuwse Eilanden, STI bv en Knol Training & Advies wordt ultrasone slibdesintegratie onderzocht op rwzi Willem Annapolder. Dit onderzoek wordt in kader van de MeerJarenafspraak Energie-Efficiency (MJA3) uitgevoerd en mede mogelijk gemaakt door Agentschap-NL.

WERKING ULTRASONE SLIBDESINTEGRATIE Ultrasone slibdesintegratie is een methode om slib mechanisch te desintegreren. Bij ultrasone slibdesintegratie worden trillingen met een hoge frequentie in het slib gebracht en veroorzaken ultrasone cavitatie. Cavitatie is het verschijnsel dat plaatselijk de druk lager wordt dan de dampdruk van de vloeistof. Als gevolg van de lagere plaatselijke druk vormt zich een dampbel die implodeert bij een toename van de druk. Door de implosiekrachten worden de slibvlokken afgebroken en bij intensievere ultrasone behandeling worden de cellen afgebroken.

68

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

VOORWAARDEN ULTRASONE CAVITATIE Het effect van ultrasone cavitatie is afhankelijk van meerdere factoren. Zo is bij een lage druk de dampbel het grootst maar zijn de implosiekrachten klein. Bij een toenemende druk wordt de dampbel kleiner maar is de optredende implosie heftiger. Bij een hogere druk wordt de dampdruk van de vloeistof niet overschreden en treedt er geheel geen cavitatie op. De optimale procesdruk ligt tussen 1 en 2 bar overdruk in de ultrasone reactor.

De vorming van dampbellen of ultrasone cavitatie is ook afhankelijk van de heersende viscositeit. Bij een hogere viscositeit heeft de implosie van dampbellen meer tijd nodig.

Bij een te hoge viscositeit accumuleren de dampbellen voor de oscillator omdat de implosies van de dampbellen teveel tijd kosten. Hierdoor vormt zich een luchtlaag voor de oscillator en treedt er geen cavitatie meer op. Viscositeit van een suspensie is afhankelijk van het gehalte droge stof maar ook van deeltjesgrootte, soort deeltjes en eventueel polymeergehalte. Er zijn op dit moment geen correlaties bekend die de viscositeit van slib goed kunnen beschrijven omdat deze door meerdere variabelen worden bepaald. Er worden op laboratoriumschaal testen uitgevoerd om te bepalen dat een ultrasoon behandeling voldoende effect geeft.

EFFECT VAN ULTRASONE SLIBDESINTEGRATIE OP BIOGASPRODUCTIE Ultrasone slibdesintegratie wordt reeds in Duitsland, Denemarken en Polen op full-scale toegepast met goede resultaten. De biogasproductie bij vergisting van slib uit afvalwaterzuiveringen is toegenomen met 10-30% bij een verhouding van 1 op 1 van primair en secundair slib. Deze toename van biogas is niet geheel dankzij de vrijgekomen organische stof. Er wordt ca. 30% van het secundair slib naar de vergisting door de ultrasoon reactor geleidt (ofwel 15% van de totaalstroom).

De toename van biogasproductie wordt niet geheel bepaald door de vrij gekomen organische stof. Een ander effect van ultrasone slibdesintegratie komt door de vrijgekomen enzymen die de gisting versnellen. Hierin ligt tevens het nadeel en natuurlijk het voordeel van ultrasone slibdesintegratie. Ultrasoon slibdesintegratie heeft nauwelijks effect bij hoge verblijftijden in een gistingstank (>25 dagen).

De extra verkregen enzymatische werking heeft effect op de omzettingssnelheid van het organische stof en niet op de conversie hiervan. Bij kortere verblijftijden (<15-20 dagen) in een gisting is het effect van ultrasone slibdesintegratie groter.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

69

CONCLUSIE De effecten van slibdesintegratie zijn verhoging van de omzettingssnelheid door de extra enzymatische werking en extra vrijgekomen organische stof. Ultrasone slibdesintegratie bij een goed belaste vergisting kan tot 10-30% meer biogasproductie leiden en de slibmassa evenredig reduceren. Een bijkomend voordeel van ultrasoon slibdesintegratie is een betere slib ontwatering, waardoor een kostenreductie te realiseren is. In Duitsland, Denemarken en Polen zijn hier meerdere studies op uitgevoerd en kan de investering in 2 jaar op basis van alleen de toegenomen biogasproductie terugverdiend worden.

DE TOEKOMSTâ&#x20AC;Ś Er zijn op meerdere locatie in Nederland (o.a. awzi Cuijk, Arnhem, Zeist, Bath en Enschede) testen uitgevoerd waar de werking van ultrasone desintegratie niet consequent is aangetoond. Er is een aantal voorwaarden waaraan moet voldaan voordat er ultrasone cavitatie optreedt. Daarnaast is de installatie relatief veel buiten werking geweest door storingen aan de omliggende equipment.

Gezien de ervaringen in het buitenland is ultrasone slibdesintegratie een veelbelovende techniek met een laag energieverbruik per opgewekte kuub biogas en daardoor is het erg aantrekkelijk deze techniek toe te gaan passen. Op rwzi Willem Annapolder gaat de ultrasone slibdesintegratie-unit voor langere tijd ingezet worden om betrouwbare resultaten te krijgen. In het kader van MJA3 wordt in het samenwerkingsverband van Waterschap Zeeuwse Eilanden, STI bv en Knol Training & Advies ultrasone slibdesintegratie uitvoerig getest en onderzocht naar de toepassing in de Nederlandse markt.

Timon Stomp, Knol Training & Advies Jo Nieuwlands, Waterschap Zeeuwse Eilanden Albert de Jonge, STI bv

70

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

H2O- en Neerslagprijs uitgereikt op Voorjaarscongres KNW Tijdens het Voorjaarscongres van KNW, dat op 14 april plaatsvond in Putten, zijn de winnaars van de H2O- en Neerslagprijs 2010 bekendgemaakt. Deze prijzen – die bestaan uit een oorkonde en een geldbedrag – worden ieder jaar uitgereikt aan de Waternetwerkleden die het beste artikel van afgelopen jaargang hebben geschreven.

WINNAARS De winnaars van de H2O-prijs 2010 zijn Ron van der Oost, Guido Mattens, Bart Schaub en Michelle Talsma, voor hun artikel Toepassing fluorescentie bij beoordeling van risico’s giftige blauwalgen, dat in H2O nr. 14/15 verscheen. Het artikel is niet alleen helder geschreven en prettig leesbaar, maar biedt ook inhoudelijk het nodige. De beschreven methode is vernieuwend en geeft een praktische oplossing om de ontwikkeling van blauwalgen te meten. Daarmee wordt een belangrijke bijdrage geleverd aan de beheersing van een groot probleem voor de zwemwaterkwaliteit. De beschreven methode is uitgewerkt tot standaard werkwijze die landelijk is ingevoerd.

Op de tweede plaats eindigden Jeroen Langeveld en Eduard Schilling (winnaar Neerslagprijs 2009) met Extreme neerslag en riolering in de praktijk: een ‘T=10’ in Nijmegen in beeld gebracht. Het artikel Nereda: van vinding tot internationale praktijktoepassing van Bart de Bruin, Mark van Loosdrecht en Cora Uijterlinde werd derde.

De Neerslagprijs 2010 is gewonnen door Marcel van Hees en Alex Sengers. Zij kregen de prijs voor hun artikel Slibretourregeling met behulp van slibspiegelmeting. Sterk aan het artikel was, dat slibniveaumeting niet alleen wordt gebruikt voor registratie, maar de basis vormt van een nieuw regelsysteem, waar energie mee wordt bespaard door het onnodig draaien van de retourslibpompen te vermijden. Het artikel was niet alleen compleet maar ook direct bruikbaar voor anderen.

Tweede werden Klaas Jan de Hart, Klaas-Jan van Heeringen en Anne Leskens met hun artikel Samenwerking gemeenten en waterschap binnen generiek RTCframework. De derde prijs ging naar André van Bentem, Robbert Wagemaker, Michel de Koning, Dirk van Kleef en Jan-Wout Koelewijn, voor het stuk Beluchters en zandfiltgers profiteren van slimme niveauregeling op de rwzi Bennekom.

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

71

Voor winnaars Alex Sengers en Marcel van Hees was de belangrijkste reden om hun artikel in te sturen het delen van kennis omtrent hun project. Van Hees: „Ons artikel gaat over een manier om energie te besparen door middel van slibspiegelmeting. De pompen die wij gebruiken draaien normaal gesproken 24 uur per dag, 7 dagen per week. Door gebruik te maken van slibspiegelmeting kan gemeten worden hoeveel slib zich in de tanks bevindt. Als er geen slib in de tanks zit worden de pompen uitgeschakeld, waarmee energie kan worden bespaard.”

Sengers vult aan: „Ons project heeft niet alleen geleid tot een verbeterde registratie maar ook tot een nieuw regelsysteem. Wij wilden deze kennis delen met de rest van de sector. Dat het artikel zo gewaardeerd wordt door collega’s is natuurlijk een erg leuke bijkomstigheid.”

Ron van der Oost (winnaar H2O-prijs) deelt deze mening. „Ons onderzoek ging over een alternatieve manier om blauwalg te monitoren. Ik schrijf vaak voor wetenschappelijke tijdschriften, maar dit onderzoek is voornamelijk interessant voor waterschappen en drinkwaterbedrijven. Door een artikel in H2O te publiceren konden we deze doelgroep veel beter bereiken. Daarbij is het natuurlijk heel leuk om gewaardeerd te worden en iets te winnen. Voor mij was het laatste dat ik won een kleurwedstrijd op de basisschool, dus ik ben erg blij verrast met deze prijs!”

Anne de Boer, KNW

Winnaar Neerslagprijs 2010 Marcel van Hees (links).

72

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

VERENIGINGS NIEUWS nummer 3-2011

VOORJAARSCONGRES Drukbezocht voorjaarscongres biedt levendige discussie over toekomst watersector Op donderdag 14 april werd in Hotel Postillion Amersfoort Veluwemeer in Putten het voorjaarscongres van KNW georganiseerd. De dag bood een levendige discussie over de toekomst van de sector, voorzien van de nodige interactie in de vorm van het jonge-honden-collectief, het oude-wijzen-panel en de tweets en smsjes van de leden, die de hele dag reageerden op sprekers en elkaar.

Een verslag van deze dag, foto’s en andere relevante downloads vindt u op de website: www.waternetwerk.nl.

NIEUWE WERKEN IN DE WATERSECTOR Tijdens de Waternetwerk-themadag over het nieuwe werken in de watersector, die op 17 maart plaatsvond, wisselden jong en oud en uitvoering en management hun ervaringen uit in vijf workshops. Van Negatief Individueel Kleinerend en Somber (NIKS) naar Positief Respect Enthousiasme en Teamwork (PRET), dat leidt tot Plezier Resultaat Energie en Trots (PRET), aldus Pascal Bos van Jazo over flexibel werken. Bert Visser (CoThink) deed ons inzien dat vakspecialisten en generalisten elkaar aanvullen en nodig hebben. De workshop ‘Persoonlijk leiderschap en hoe richt ik mezelf in’ werd door André Doveren en Erick Oostermeyer van Vitens overtuigend gepresenteerd. Sjaak van Popering en Maurice Willikens (Geodan) lieten de uitgebreide mogelijkheden voor mobiele werkplekinrichting van auto tot I-Pad zien, waarbij de monteurswagen van Dunea als lichtend voorbeeld ten tonele werd gevoerd. Hoe binnen waterschap De Dommel de zelfroosterende en zelfsturende teams een succes zijn geworden werd door Michel van der Klei en Ruud Smulders verteld. De dag werd door de ruim 60 deelnemers ervaren als leerzaam, uitdagend en inspirerend. En voor herhaling vatbaar!

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

73

SECTIEDAG OP 26 MEI Op donderdag 26 mei organiseert Sectie Overijssel de landelijke sectiedag in de Universiteit Twente te Enschede. Het belooft een inspirerende, leerzame en vooral leuke dag te worden, met als thema’s samenwerking met gemeenten en energie en duurzaamheid. Ook een tour door het stadion van FC Twente en een verrassende Grolsch-activiteit behoren tot het programma.

Uiteraard zal er volop de gelegenheid zijn om te netwerken en wordt er goed voor de inwendige mens gezorgd.

Dus kom waternetwerken op 26 mei 2011 met kennis, voetbal, bier en elkaar! Het uitgebreide programma is binnenkort beschikbaar op www.waternetwerk.nl.

AGENDA Op donderdag 26 mei wordt in Amersfoort de bijeenkomst ‘Leveringszekerheid en risicomanagement’ georganiseerd. De afgelopen jaren is binnen de Nederlandse drinkwatersector de leveringszekerheidstoets van de Vewin als norm gehanteerd voor het omgaan met calamiteiten die de levering van drinkwater in gevaar brengen. Maar, hoe verhoudt deze norm zich tot de calamiteiten die zich hebben voorgedaan? Hoe effectief zijn genomen maatregelen? Deze en andere vragen zullen centraal staan. www.waternetwerk.nl Op donderdag 26 mei wordt ook de landelijke sectiedag gehouden, georganiseerd door Sectie Overijssel in de Universiteit Twente te Enschede. Het belooft een inspirerende, leerzame en vooral leuke dag te worden, met als thema's samenwerking met gemeenten en energie en duurzaamheid. www.waternetwerk.nl Op dinsdag 31 mei kunt u bij de bijeenkomst ‘Hoe waarderen we nieuwe watervormen in de bestaande stad?’ terecht. Deze bijeenkomst heeft als doel het delen van kennis en ervaring met nieuwe watervormen in de bestaande stad.

Waar elders in het land ruimte is voor meer open water, is er in de stad geen plaats en moeten dus andere oplossingen worden bedacht. www.waternetwerk.nl 6 – 10 juni: Leading Edge Technology - Van 6-10 juni 2011 vindt alweer voor de achtste maal het Leading Edge Technology Congres plaats. Tijdens dit internationale congres komen technologen en onderzoekers vanuit de 74

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

hele wereld bijeen om de nieuwste ontwikkelingen en technologieĂŤn op het gebied van drinkwater en afvalwater te bespreken. www.waternetwerk.nl 9 juni: Regionale processen en samenwerking - Tijdens deze themamiddag kijken we op een andere manier naar de mens en samenwerking. We proberen te ontdekken waarom sommige samenwerkingen succesvol zijn en andere niet. Samenwerken in de watersector gaat nog niet vanzelf en iedereen heeft er zeer verschillende persoonlijke ideeĂŤn, emoties en belangen bij. De individuele betrokkenheid en opstelling staat dan ook centraal. www.waternetwerk.nl

Neerslag 2011/III

B9 BDUW BIF LQGG

75

Wateropleidingen, hét opleidingsinstituut voor waterketen en watersysteem

Wateropleidingen (SWO) levert professionele bij- en nascholing voor de watersector. Deze scholing, in de vorm van opleidingen, cursussen en trainingen maakt van medewerkers waterprofessionals. De cursussen worden binnen alle vakgebieden (Drinkwater, Riolering, Waterzuivering, Waterbeheer, Stedelijk water, Waterveiligheid, Vergunningen & handhaving, Beheer & onderhoud en didactische trainingen) en op alle niveaus verzorgd, van vmbo+ – hbo+/academisch, altijd actueel en praktijkgericht.

Wateropleidingen verbindt de (water)professionals met hun expertise met de wensen en behoeften van de watersector. Wateropleidingen werkt volgens het unieke SWO-concept: • voor en door professionals; • ontwikkelen en organiseren van praktijkgerichte opleidingen; • not-for-profit De kennis wordt overgedragen in combinatie met ervaring. Hiermee levert SWO een hoge mate van praktijkgerichtheid. Vrijwel alle docenten zijn ervaren professionals uit het watersector die de theorie aan de hand van voorbeelden vertalen naar de dagelijkse werkpraktijk.

Alle cursussen en opleidingen kunnen op locatie worden uitgevoerd en desgewenst als maatwerk.

Wateropleidingen participeert in buitenlandprojecten van waterpartners, met als doel waterscholing in ontwikkelings- en transitielanden duurzaam te organiseren.

Dit wordt de World Water Academy genoemd. Het bewezen SWO concept levert een wezenlijke bijdrage aan de duurzame verankering van praktijkgerichte scholing.

World Water Academy is ervaringsdeskundig in landen als bijvoorbeeld Vietnam en Zuid-Afrika.

Graag beantwoorden wij uw vragen.

Tot ziens bij Wateropleidingen!

Meer informatie: Wateropleidingen/World Water Academy Postbus 1410 3430 BK Nieuwegein Telefoon: 030 60 69 400 Fax: 030 60 69 401 E-mail: info@wateropleidingen.nl of info@worldwateracademy.nl Website www.wateropleidingen.nl of www.worldwateracademy.nl

B BVW& BIFB' LQGG

1000-21-1000-1441 Neerslag 3-2011 1000-21-0000-0251 Neerslag 2-2011

Kleur: fc