LAGERE KOSTEN VOOR SLIBVERWERKING POTENTIES AFVALWATERBEHANDELING MET MEMSTILL ZEE- EN BRAKWATER ALS TWEEDE KWALITEIT WATER

nº

43ste jaargang / 4 juni 2010

thema afvalwater

11 /

2010

TIJDSCHRIFT VOOR WATERVOORZIENING EN WATERBEHEER

LAGERE KOSTEN VOOR SLIBVERWERKING POTENTIES AFVALWATERBEHANDELING MET MEMSTILL ZEE- EN BRAKWATER ALS TWEEDE KWALITEIT WATER

Bestrijdingsmiddelen

H

et bestrijdingsmiddelengebruik in de landbouw neemt nog steeds toe, zo blijkt uit cijfers van het Centraal Bureau voor de Statistiek. Het betreft een stijging van gemiddeld 6,6 kilo per hectare in 2004 naar gemiddeld 6,9 kilo in 2008. Nederland blijft daarmee - samen met België - koploper in Europa in het gebruik van bestrijdingsmiddelen. Wel zou de milieubelasting van de gebruikte bestrijdingsmiddelen afgenomen zijn, volgens de land- en tuinbouworganisatie LTO. Toch gaan je wenkbrauwen fronsen bij dit soort informatie. Al zeven jaar geleden is in een convenant afgesproken het gebruik van bestrijdingsmiddelen te laten afnemen. Voor de watersector was dit een belangrijke voorwaarde voor verbetering van de kwaliteit van het oppervlaktewater.

Advertentieverkoop Roelien Voshol (010) 427 41 54 Brigitte Laban (010) 427 41 52 Mediaorder Carola Sjoukes (010) 427 41 41 fax (010) 473 20 00 Abonnementenservice Pauline Roos (010) 427 41 08 Tini van Schijndel (010) 427 41 08 e-mail [email protected] fax (010) 426 27 95 Abonnementsprijs € 106,- per jaar excl. 6% BTW € 140,- per jaar voor buitenland € 8,50 losse exemplaren excl. 6% BTW Abonnementen gelden voor één jaar en worden – zonder tegenbericht – automatisch verlengd. Opzeggingen dienen schriftelijk uiterlijk 6 weken voor het aflopen van de abonnementsperiode te geschieden aan bovenstaand postadres. Druk en lay-out DeltaHage grafische dienstverlening, Den Haag Copyright Nijgh Periodieken B.V., 2010 Het auteursrecht op de inhoud van dit tijdschrift wordt uitdrukkelijk voorbehouden. Overname van artikelen alleen na schriftelijke toestemming van de uitgever. www.vakbladh2o.nl

Ook de land- en tuinbouw is gebaat bij schoon oppervlaktewater. Waarom laat het LTO het gebruik van bestrijdingsmiddelen dus toenemen? Peter Bielars

inhoud nº 10 / 2010 / *thema

H2O tijdschrift voor watervoorziening en waterbeheer verschijnt ééns per 14 dagen Officieel orgaan van Stichting tot uitgave van het tijdschrift H2O en haar participanten: - Koninklijk Nederlands Waternetwerk - Vewin - Kiwa Water Holding BV Uitgever Rinus Vissers Redactie Peter Bielars (hoofdredacteur) Michiel van Zaane Jacques Geluk Pieter de Vries Postbus 122, 3100 AC Schiedam telefoon (010) 427 41 65 fax (010) 473 99 11 e-mail [email protected] Bezoekadres: ’s-Gravelandseweg 565, Schiedam Persberichten: [email protected] Redactiesecretariaat Dora Pompe Redactiecommissie Harry Tolkamp (voorzitter/Waternetwerk) André Struker (Waternetwerk) Frits Vos (Vewin) Gerda Sulmann (KWR Watercycle Research Institute)

Het niet wettelijk afdwingen van limieten maar het op vrijwillige basis afspreken van bepaalde normen heeft voordelen, maar ook dit nadeel. Als één van de partijen de afspraak - om wat voor reden dan ook - niet nakomt, staat de andere partij met lege handen. In hoeverre de drinkwaterbedrijven en waterschappen als deelnemers aan het convenant druk op de ketel kunnen houden, is altijd de grote vraag.

4 / Terugwinnen fosfaatkunstmest uit zuiveringsslib verlaagt kosten van slibverwerking*

Alex Veltman, Jacqueline de Danschutter en Cora Uijterlinde

8 / Interview met Maarten Hofstra* Maarten Gast

10

/ Energie uit hogedrukgisting bij behandeling afvalwater* Lukas Grond, Henk Moll, Johan Barelds en Kirsten Zagt

4 8

13

/ ‘Energiebesparing op rwzi’s is een kwestie van goed regelen’* André van Bentem en Kim van Schagen

20

/ Verbonden door water: van 1984 via het heden naar 2034 Marc Bierkens, Pim Dik, Gé van den Eertwegh, Jolijn van Engelenburg, Michel Moens, Kees Peerdeman, Gerrit de Rooij, Remko Uijlenhoet, Ronald Vernes en Manon Wille

37 40

24 / Hoe goed meten we grondwaterstanden? Mirjam Hack, Frank van der Bolt en Wim Cofino

35

/ Membraandestillatie, de praktische haalbaarheid van Memstill* Albert Jansen, Jan Willem Assink, Jolanda van Medevoort en Jan Henk Hanemaaijer

52

40

/ Potenties van afvalwaterbehandeling met Memstill* Albert Jansen, Jan Willem Assink, Jolanda van Medevoort en Jan Henk Hanemaaijer

43

/ Zee- en brakwater voor gebruik als tweede kwaliteit water Kees Roest, Damir Brdjanovic, Guang-Hao Chen en Mark van Loosdrecht

46

/ Verkennend modelleren: inzicht in het effect van onzekerheden Marjolein Mens, Ruben Dahm, Martin Ebskamp en Ans Elffrink

52

/ Efficiënte filtratie van effluent met schijvenfilter*

bij de voorpagina: een on line analyser in een beluchtingstank (zie pagina 13).

Terugwinnen van fosfaatkunstmest uit zuiveringsslib verlaagt kosten van slibverwerking Na de introductie van biologische fosfaatverwijdering bij afvalwaterzuiveringen in Nederland worden deze geconfronteerd met problemen die voornamelijk optreden in de sliblijn. Afzettingen in leidingen en apparatuur leiden tot verhoogde slijtage en verstoppingen. Ook de ontwatering van het slib gaat veel slechter, wat leidt tot een aanzienlijke verhoging van de kosten van de eindverwerking van het slib. Gecontroleerde kristallisatie van struviet uit slib leidt tot een significante verbetering van de ontwatering van het slib, vermindering van afzettingen en een verlaging van de fosfaatbelasting van de zuivering. Deze bevinding vormde de aanleiding voor de proef op semi-praktijkschaal met het ‘Airprex-proces’, die Waternet recentelijk uitvoerde op rioolwaterzuivering Amsterdam-West. De casus die op basis van de eerste resultaten is opgesteld, wijst op een potentiële besparing tussen de 600.000 en 800.000 euro per jaar voor deze rwzi.

I

n de sliblijn van rwzi Amsterdam-West zijn de afgelopen jaren afzettingen geconstateerd in de centrifuges en slibpompen. Deze afzettingen bestaan voor het grootste deel uit struviet: een kristal bestaande uit magnesium, ammonium en fosfaat. Deze verbinding wordt gebruikt als fosfaatkunstmest. De combinatie van biologische fosfaatverwijdering en het vergisten van dit slib leidt tot een hoge fosfaat afgifte en slechte ontwaterbaarheid. In combinatie met het aanwezige magnesium en ammonium in de gisting is de vorming van struviet daardoor goed mogelijk. Of zich uiteindelijk struviet vormt, hangt af van een aantal locatiespecifieke omstandigheden. Struviet vormt zich optimaal bij een pH hoger dan 8 en een temperatuur rond de 25°C. De constructie van de gisting op rwzi Amsterdam-West biedt de mogelijkheid om struviet te vormen: • In de slibafvoer wordt de pH verhoogd, doordat het uitgegiste slib in een valpijp ontgast wordt (het ‘strippen’ van kooldioxide); Afb. 1: Impressie van het Airprex-proces.

De temperatuur van het slib daalt van de gisting tot de centrifuges van 36°C naar 30°C.

•

Deze omstandigheden zijn niet ideaal, maar toch voldoende om struviet te laten ontstaan. Dit blijkt het geval te zijn op de bodem van de uitgegiste slibbuffer, waar circa 150 ton struviet is aangetroffen. Omdat struviet voor veel slijtage en verstoppingen zorgt, is een aantal oplossingen bekeken. Een snelle oplossing is het doseren van anti-scalingmiddelen in de toevoer van de uitgegist slibbuffer. De kosten van deze methode zijn aanzienlijk, omdat grote hoeveelheden benodigd zijn om de struvietvorming tegen te gaan. Omdat het struviet zich relatief makkelijk vormt in het uitgegiste slib is een verkenning gedaan naar een proces waarbij rechtstreeks uit het slib struviet, op gecontroleerde wijze, kan worden neergeslagen. Het Airprex-proces betreft de gecontroleerde kristallisatie van struviet in uitgegist slib (zie afbeelding 1).

Mg2+ + NH4+ + PO43- + 6 H2O -> MgNH4PO4.6 H2O Door het beluchten van het slib ontsnapt kooldioxide, waardoor de benodigde pH-verhoging wordt gerealiseerd. Omdat een beperkte hoeveelheid magnesium in het slib aanwezig is, wordt magnesium (32% MgCl2-oplossing) toegevoegd. Doordat de soortelijke massa van struviet 1,7 g/cm3 bedraagt, is het relatief makkelijk te scheiden van het slib. Het Airprex-proces is ontwikkeld door het Berliner Wasserbetriebe1),2) en wordt toegepast ter voorkoming van vergelijkbare problemen als waar Waternet mee kampt. Bij het Wasserverband Niersverband is recent een full scale-installatie in bedrijf genomen, waarvan het ontwerp gebaseerd is op drie jaar onderzoek. Uit het onderzoek van dit waterschap blijkt dat het proces functioneert op pilotschaal: ‘Möglichkeiten und Grenzen der biologischen P-Elimination’3). Zoals uit de titel blijkt is niet de ongewenste vorming van struviet hun grootste probleem, hoewel deze ook aanwezig is, maar de slechte ontwatering na de introductie van biologische fosfaatverwijdering. Dit komt overeen met de situatie op rwzi Amsterdam-West, waarbij dezelfde teruggang in het gehalte droge stof is Afb. 2: Resultaat labonderzoek met slib van de rwzi Amsterdam-West.

4

H2O / 11 - 2010

*thema

In de buffertank met uitgegist slib op rwzi Amsterdam-West trof men zo’n 150 ton struviet aan.

geconstateerd na de introductie van biologische fosfaatverwijdering. Dit is ook onderkend door de STOWA die dit project mede heeft gefinancierd. De grote voordelen van het proces zijn: • een verbetering van de slibontwatering door een verhoging van het gehalte droge stof en een verlaging van het polymeerverbruik; • minder slijtage en verstoppingen in de sliblijn; • minder fosfaatbelasting van de waterlijn, waardoor de aanvullende ijzerdosering afneemt; • productie van struviet (fosfaatkunstmest). Uit laboratoriumonderzoek, dat in oktober 2009 in Duitsland met het slib van rwzi Amsterdam-West is uitgevoerd, blijkt dat het proces goed toepasbaar is op het slib van de rwzi (zie afbeelding 2). Naar aanleiding van bovenstaand onderzoek en de goede ervaringen met de twee installaties in Duitsland verwachten STOWA en Waternet een aanzienlijke verbetering van de ontwatering van het slib. Hier ligt dan ook de het grootste deel van de potentiële kostenbesparing: verhoging van het gehalte droge stof betekent een jaarlijkse besparing van tenminste 250.000 euro per procent droge stof.

actualiteit

De opstelling van de praktijkproef.

Om de bovenstaande voordelen te kunnen kwantificeren en om vast te stellen welke vragen voor het vervolg relevant zijn, is een haalbaarheidsexperiment uitgevoerd op semi-praktijkschaal. Omdat het belangrijkste effect werd verwacht van de vastlegging van fosfaat in struviet, is in eerste instantie het struviet niet afgescheiden. Het slib is mèt struviet ontwaterd, om zodoende een worst case-beeld te krijgen van de verbetering van de ontwaterbaarheid. De semi-praktijkopstelling bestond uit een reactorvat met beluchting en magnesiumdosering en een mobiele ontwateringscentrifuge met een capaciteit van vijf kubieke meter per uur (zie foto rechtsboven). Eerst is een nulmeting uitgevoerd. Hiermee werd bevestigd dat de mobiele centrifuge vergelijkbare resultaten oplevert als de huidige ‘grote’ installatie (22 procent droge stof ). Wanneer het slib alleen werd belucht, werd een negatief effect op de ontwaterbaarheid waargenomen. Na de toevoeging van het magnesiumchloride verbeterde de ontwatering in korte tijd aanzienlijk (zie de tabel). Met een magnesiumdosering van 100 mg/l wordt een verbetering van de ontwaterbaarheid tot 25 procent droge stof bereikt. Het fosfaatgehalte in het centraat wordt

Belangrijkste resultaten van de proef.

parameter

huidige situatie

met struvietkristallistie

gehalte droge stof bij ontwatering

22%

25%

centraat fosfaat (mg/l)

250

40

centraat magnesium (mg/l)

40

100

magnesiumdosering

-

100 mg/l

pH

7,2

7,8-8,0

hiermee gereduceerd van 250 mg/l tot 40 mg/l. Ten aanzien van de stabiliteit van het proces is kwalitatief waargenomen dat een lage pH (lager dan 7,8) leidt tot een minder goede ontwaterbaarheid, de ontwaterbaarheid afneemt bij een afnemende magnesiumdosering én de verblijftijd tenminste drie uur lijkt te moeten zijn. Bijkomende voordelen zijn een verlaagde polymeerdosering (tien tot 20 procent reductie) en het reduceren of zelfs voorkomen van aanvullende chemische defosfatering in de waterlijn. Tijdens de proef is het struviet niet afgescheiden van de slibstroom. Hiermee is een worst case-situatie onderzocht. De volgende stap zou het vaststellen van de gevolgen van struvietverwijdering uit de slibstroom moeten zijn. En nog belangrijker: meer inzicht krijgen in de relatie tussen de verschillende variabelen. Oftewel de magnesiumdosering, beluchting, verblijftijd, temperatuur, pH en de mate waarin fosfaat wordt verwijderd en het slib beter ontwaterbaar is. Deze zijn van groot belang voor het dimensioneren en ontwerp van de installatie. Alex Veltman en Jacqueline de Danschutter (Waternet) Cora Uijterlinde (STOWA) NOTEN 1) Heinzmann B. (2007). Phosphorus recovery on large scale water purification plants. Urban sustainability conference, 12-14 september 2007, Berlijn. 2) Heinzmann B. en G. Engel G. (2006). Induces magnesium ammonia phosphate precipitation to prevent incrustations and measures for phosphorus recovery. Water practice & technology nr. 3. 3) Reichert J. (2007). Moglichkeiten und grenzen der biologischen P-elimination. Karlsruher flockungstage 21 november 2007.

H2O / 11 - 2010

5

‘Waterziektes en watercyclus liggen dicht bij elkaar’ “Ik wil de nieuwe generatie wateringenieurs meegeven wat we weten op het gebied van watercyclus en waterziektes. Ze bewust maken van de ziekteverwekkers en hun vermogen om toe te slaan daar waar we onze barrières niet goed op orde hebben. Met kwantitatieve microbiologische risicoanalyse hebben we een instrumentarium om de veiligheid van watersystemen te beoordelen en weten we wat we kunnen doen om de veiligheid te verbeteren. Het robuust ontwerpen en beheren van watersystemen met meerdere barrières is nodig om de verspreiding van ziekteverwekkers te voorkomen.” Dat is de opdracht die hoogleraar prof.dr. Gertjan Medema zichzelf en zijn studenten van de TU Delft meegeeft. Medema - tevens werkzaam bij KWR Watercycle Research Institute - zei dit tijdens zijn oratie op 28 mei jl. ter gelegenheid van de aanvaarding van het ambt van hoogleraar in het vakgebied Water & Gezondheid aan de TU Delft. lingen helpen ze zelfs: we sluiten de watercyclus kort en daarmee geven we de ziekteverwekkers de gelegenheid. We brengen veranderingen in het watersysteem aan met de bedoeling de duurzaamheid, efficiëntie en/of ons comfort te vergroten, maar ook met ongewenste bijwerkingen in de vorm van ziekte- en soms zelfs sterfgevallen. Kennis over het gedrag van micro-organismen in watersystemen, wat er mis kan gaan en welke maatregelen effectief zijn, is onontbeerlijk om te komen tot een goed ontwerp, beheer en onderhoud van de watersystemen. Als deze kennis beschikbaar is, is het wel onze professionele en maatschappelijke opdracht om ze ook in de praktijk zo goed mogelijk toe te passen.”

M

edema gaf een historisch perspectief over water en gezondheid, beginnend in 1681. Toen was Anthoni van Leeuwenhoek waarschijnlijk de eerste mens die microorganismen via de microscoop waarnam, in zijn eigen feces. Hij legde toen nog niet het verband tussen die ‘kleine dierkens’ en zijn eigen diarree. Uit de beschrijving die Van Leeuwenhoek gaf, blijkt dat het waarschijnlijk ging om Giardia lamblia. Sinds die tijd is de kennis over het verband tussen water en gezondheid enorm toegenomen. Ook de omstandigheden, in ieder geval in de westerse wereld, zijn enorm verbeterd. Lezers van het British Medical Journal kozen in 2007 de invoering van drinkwatervoorziening en sanitatie (de sanitaire revolutie) tot de grootste medische vooruitgang sinds 1840, boven vaccinatie en antibiotica. “De strijd tegen infectieziekten in de 20e eeuw leek zo voortvarend te gaan dat de infectieziekten overwonnen zouden worden. Hygiëne, sanitatie en ziektebestrijdingsprogramma’s werden ingevoerd. Vaccinatieprogramma’s werden ingezet. Veel van u zullen nog een pokkenprik hebben gekregen. In 1957 werd het rijksvaccinatieprogramma ingevoerd. De preventie van ziektes door vaccinatie kost relatief weinig en is zeer

6

H2O / 11 - 2010

effectief. De kinderziektes waartegen we ingeënt worden, zijn goeddeels uit Nederland verdwenen. Uit het oog, uit het hart: vaccinatie is zo succesvol dat we de kinderziektes vergeten en niet meer de noodzaak zien voor vaccinatie. Of zelfs sterker, de perceptie over vaccinatie verschuift onterecht van heilzaam naar risicovol.” De infectieziekten veranderen; er komen nieuwe ziekten bij. Micro-organismen worden resistent tegen antibiotica en ziekten als AIDS steken de kop op. Mensen worden kwetsbaarder: de veroudering leidt tot het meer voorkomen van infecties, die bestreden worden met antibiotica, wat tegelijkertijd leidt tot resistentie tegen antibiotica. Door de globalisering verspreiden ziekten zich ook razendsnel over de hele wereld. “We zijn verwikkeld in een continue wapenwedloop met de ziekteverwekkers. We boeken grote successen in de strijd, zeker in de watersector, maar we kunnen niet op onze lauweren rusten. We lozen nog steeds grote hoeveelheden wateroverdraagbare ziekteverwekkers. Ze heten nu geen cholera of tyfus meer, maar ze zijn nog steeds op zoek naar de bressen in onze waterverdediging. Daarnaast komen er nieuwe ziekteverwekkers bij die via water overgedragen kunnen worden. Nieuwe ontwikke-

“Tot slot: een intreerede over water en gezondheid in Nederland moet in internationaal perspectief worden geplaatst. De schets over de kindersterfte en de rol van infectieziekten en water waar ik mee begon, is voor Nederland geschiedenis. Maar voor veel ontwikkelingslanden is het nog steeds harde realiteit. Nog steeds leven een miljard mensen zonder goede drinkwatervoorziening en sanitatie. De VN schat het aantal doden door darminfecties op twee miljoen per jaar. Twee miljoen kinderen die sterven vanwege onvoldoende schoon drinkwater, hygiëne en sanitaire voorzieningen. Nederlandse waterbedrijven helpen het watervoorzieningenniveau in doellanden te verbeteren, maar de sterfte treedt vooral op in peri-urbane en rurale gebieden, waar geen centrale watervoorzieningen zijn en waar die hulp ook niet terecht komt. Veel van die ziektegevallen zijn te voorkomen met methoden om water op het niveau van individuele huishoudens op een goede manier te behandelen en op te slaan. De WHO heeft een programma over Household water treatment and storage. De keramische potten voor filtratie en opslag van drinkwater in huishoudens - waar Bas Heijman op de TU Delft onderzoek naar verricht - vormen een goed voorbeeld. De potten worden lokaal gemaakt met lokale middelen en mensen. Het blijkt de meest effectieve interventiemaatregel voor het terugdringen van ziekte en sterfte. Een voorbeeld van hoe onderzoek kan helpen de watergerelateerde kindersterfte terug te dringen. Dit zijn initiatieven die aandacht en geld verdienen uit ontwikkelingssamenwerking.” Gertjan Medema.

Koersbepalend in water, energie en bodem!

GMB is volop in beweging. Wij stimuleren onszelf en de markt graag om te zoeken naar innovatieve oplossingen voor de uitdagingen van deze tijd. Uitdagingen die vragen om een open houding, een proactieve opstelling en samenwerking met partijen in de keten. GMB wil voor haar opdrachtgevers een partner zijn die functioneert als verbindende schakel wanneer het gaat om water, energie en bodem. Een multidisciplinaire en betrouwbare partner die denkt én doet en daarbij de hele keten als haar werkgebied ziet. GMB ontwerpt, realiseert en onderhoudt onder meer drinkwater- en afvalwaterzuiveringsinstallaties, pompen en gemalen, waterbergingen, riool- en persleidingen, dijken en kades. We reinigen en saneren (water)bodems en bouwen installaties die afval(water) omzetten in energie. In eigen installaties halen we biogranulaat en energie uit slib. En we realiseren voorzieningen voor een optimale mobiliteit en logistiek, zoals verkeersknooppunten, haventerreinen en loodsen.

Laat u informeren over de nieuwste ontwikkelingen en de koers die GMB vaart. Bel voor meer informatie (0488) 44 94 49 of kijk op www.gmb.eu

H2O / 11 - 2010

7

Maarten Hofstra, voorman Emissiebeleid Rijkswaterstaat:

“Wijze van aanpak belangrijker dan technische oplossing” Op 13 november 2009 werd in het vernieuwde kantoor van Rijkswaterstaat in Utrecht langs de A12 aan het Amsterdam-Rijnkanaal, het 40-jarig jubileum van de Wet verontreiniging oppervlaktewater gevierd. De wet die de basis legde voor de aanpak van de vervuiling van het oppervlaktewater. De wet die een einde maakte aan stinkende stadsgrachten en zwarte, borrelende kanalen. Op die novemberdag werd de Wvo de meest succesvolle Nederlandse milieuwet genoemd. Leider van de bijeenkomst was Maarten Hofstra, die zowel vanuit het RIZA als vanuit de hoofddirectie van Rijkswaterstaat vele jaren intensief bij de vormgeving van het emissiebeleid op watergebied betrokken was. Voor dit themanummer over afvalwater het verslag van een gesprek met hem in de Prinsenkamer van het IHE in Delft.

Wat was jouw betrokkenheid bij de Wvo?

“Ik ben in 1980 bij het RIZA komen werken als hoofd van de afdeling Emissiebeleid. In 1977 was ik bij Rijkswaterstaat in dienst gekomen, heb daar meegeschreven aan de 2e Nota Waterhuishouding, en was daar in het bijzonder belast met de koelwaterproblemen, de warmtebelasting van de grote rivieren, een probleem wat nu ook weer speelt. Bij het RIZA ben ik aan de slag gegaan met het IMP-Water. IMP stond voor Indicatief Meerjaren Programma, een instrument dat in 1969 bij de behandeling van de Wvo op voorstel van de Tweede Kamer in de wet is opgenomen. Zo’n IMP bleek in de praktijk een belangrijk beleidsinstrument te zijn. Het eerste IMP verscheen in 1975, het tweede in 1979.”

Wat stond er in zo’n IMP?

“Het was de beleidsplanning voor de komende jaren en tevens een rapportage over de stand van zaken van de aanpak van de waterverontreiniging. Het aanleggen van riolering en het zuiveren van het afvalwater stond in die tijd voorop. Hoever is iedereen al, welk waterschap is het verst, wat zijn de plannen voor de komende periode, etc.? Heel eenvoudig eigenlijk, maar wel heel effectief. In een volgende fase kwam daar de aandacht voor de industriële lozingen bij, later in het IMP ‘85-’89 de aandacht voor de diffuse bronnen.” “Het aandeel van de landbouw in de belasting van het oppervlaktewater met nutriënten mocht in de eerste IMP’s niet aan de orde gesteld worden. Dat lag toen nog te gevoelig voor het ministerie van LNV. Maar als je iets te lang onder het tapijt wilt schuiven, komt het later met des te meer kracht terug. Dat is met de discussie over de nutriënten en de bestrijdingsmid-

8

H2O / 11 - 2010

delen bijvoorbeeld gebeurd. Het werk van boeren belast het oppervlaktewater. Wij hebben toen gekozen voor een AMvB Open Teelt, omdat het ondoenlijk was om aan elk landbouwbedrijf een vergunning te verlenen.”

Waar ging dit over?

“Bij het bewerken van het land komt aan de randen een deel van de mest en van de bestrijdingsmiddelen in de sloot terecht. Dat noemt men ‘drift’. Om 90 procent driftreductie te bereiken, zou je een strook van zes meter teeltvrij moeten houden. De boeren zagen een teeltvrije zone van zes meter niet zitten. Toen ze zich echter van het probleem bewust werden, gingen ze meedenken. Door toepassing van andere spuitkoppen en door rekening te houden met de wind bleek een zone van 1,5 meter voldoende. Door die bewustwording ontstond ook aandacht voor het negatieve effect van bestrijdingsmiddelen op hun eigen gezondheid en op het milieu in algemene zin. Met gecreosoteerd hout hebben we iets dergelijks meegemaakt. Toen we aan de orde stelden dat de bijdrage van PAK uit gecreosoteerd hout het milieu sterk belastte, schoot de industrie in de stress. Ook de gebruikers, zoals de waterschappen, Rijkswaterstaat zelf en de NS, kwamen in opstand. Toch belastte dat hout het water. Rijnland heeft toen als eerste zijn nek uitgestoken en het gebruik van gecreosoteerd hout vergunningplichtig gemaakt.”

Is voorlichten niet beter dan centraal regelen?

“Het gaat om de bewustwording. Vanuit het ministerie van Verkeer en Waterstaat moet je eerst met de andere ministeries op één lijn komen. Economische Zaken was eerst tegen, omdat het maatregelen als een nadeel voor de industrie ziet. Maar het gaat erom het

ene product te vervangen door een ander dat minder schadelijk is. De behoefte aan producten blijft bestaan. Daarmee verviel dat bezwaar.” “Met het ministerie van VROM en de bedrijfstak kom je er uiteindelijk toe een zo schoon mogelijk alternatief op de markt te brengen. Als dat er eenmaal is, heb je voorlichting nodig om de gebruikers te bewegen zo’n beter product ook toe te passen.” “Bij de fosfaatproblemen liep het anders. In 1977 zat ik in de trein met Golterman, directeur van het Limnologisch Instituut in Nieuwersluis, in die jaren de grote voorstander van defosfatering van het effluent van rwzi’s. ‘We hebben de slag om het fosfaatbeleid verloren’, zei hij tegen mij. Dat was niet zo verwonderlijk. De grote rivieren brachten verreweg de grootste hoeveelheid fosfaat Nederland binnen. Alle waterbeheerders waren derhalve tegen defosfatering op hun installaties, omdat er geen resultaat van verwacht werd in het oppervlaktewater. In het Rijnstroomgebied nam alleen Zwitserland maatregelen vanwege de afname van de helderheid van de grote meren. Toen kwam Bob Dekker, de man bij Rijkswaterstaat met de buitenlandse contacten, met het signaal dat de mening in Duitsland aan het omslaan was. We hebben toen snel een notitie geschreven om zowel de wasmiddelen, de landbouw als de rwzi’s aan te pakken. Het benutten van dat moment was destijds doorslaggevend.”

Was niet de aanpak van de vervuiling van de Noordzee bepalend?

“Dat was alleen voor de reductie van de stikstofbelasting het geval. De fosfaatemissie is eerder aangepakt. Het vervangen van de fosfaten in wasmiddelen had het eerste grote effect, de rest volgde in de jaren daarna. De OSPAR-akkoorden hebben de stikstofproblematiek erbij gevoegd. Formeel was het toen zo dat alle beheerders in 1998 aan de eisen tot het terugbrengen van de hoeveelheden stikstof en fosfaat in het water zouden moeten voldoen. Daar was groot verzet tegen. Op sommige plaatsen, zoals Rotterdam Dokhaven, Den Haag of Eindhoven, was het ook onmogelijk om op die datum voorzieningen aangebracht te hebben. We hebben toen een bijzondere AMvB gemaakt met voor ieder waterschap een eigen jaartal in de periode 1999-2005. Dat een weg ingeslagen werd, was belangrijker dan het jaar van gereedkomen.”

De Wvo werd de meest succesvolle milieuwet genoemd.

“Sterk punt van de Wvo was de instelling van de Commissie Uitvoering Wvo. Daarin werden door de beheerders, samen met bedrijven en gemeenten, afspraken gemaakt die vastgelegd werden in aanbevelingen. Deze werden ook door de Raad van State als pseudowetgeving aanvaard. Zij gaven bijvoorbeeld aan wat je in lozingsvergunningen opnam, welke maatregelen en voorzieningen je als beheerder in redelijkheid van bedrijven kon eisen. Ook de rijksheffing was een groot succes. De opbrengsten ervan kwamen in een fonds

*thema dat gebruikt werd voor subsidies. Doordat de heffing geleidelijk omhoog ging, was het effect dat de kosten voor het afvalwater voor en na de bouw van een zuiveringsinstallatie vrijwel gelijk bleven. Bij biologische zuivering bedroeg de subsidie zo’n 60 procent, bij fysisch-chemische zuivering kon deze oplopen tot 90 procent.” “Daarnaast had je het effect dat bedrijven gingen zien hoeveel van hun grondstoffen met het afvalwater de pijp uitging. Zij gingen hun productieproces zorgvuldiger inrichtten. Twee andere belangrijke beleidsuitgangspunten waren het ‘bestrijden aan de bron’ en het ‘toepassen van de best beschikbare technieken’. Die uitgangspunten zaten bij iedereen tussen de oren.”

Wat zou een alternatief geweest zijn?

“Bij de bestrijding van de luchtverontreiniging is de luchtkwaliteit maatgevend. Daar wordt op normen gestuurd. Daar zie je dat men eerst voor een deel ontzwavelt en pas later - als de eisen strenger worden - verder gaat. Binnen de Europese Unie had je op watergebied een probleem in Engeland. Daar stuurde men op normen. Daar kon je niet het toepassen van de best beschikbare techniek afdwingen, maar ging men juist opvullen tot de norm. Het mooie van de Wvo was dat een proces in gang werd gezet zonder dat het einddoel vast lag. Al werkende is veel ervaring opgedaan en werd de doelstelling telkens weer aangepast.”

Kun je wat over jezelf vertellen?

“Ik ben in 1951 geboren in Hoogeveen. Van 1969 tot 1976 studeerde ik aan de TU Delft gezondheidstechniek, bij Koot en Huisman. Eerst werkte ik een jaar bij het Laboratorium voor Grondmechanica in Delft. In 1977 ben ik bij de Dienst Waterhuishouding en Waterbeweging van Rijkswaterstaat gaan werken. Die dienst hield zich bezig met het kwanti-

teitsbeleid, waarvan ook de koelwaterproblemen deel uitmaakten. Dat was toen mijn werkterrein, ook in de internationale Rijncommissie. In 1980 werd ik hoofd van de afdeling Emissiebeleid van het RIZA, de grootste tijd met Jan Jansen als HID. In 1992 kwam ik als plaatsvervangend directeur Water op de hoofddirectie van Rijkswaterstaat in Den Haag terecht. Gert Verwolf was toen directeur. Beleid en uitvoering waren in die tijd nog niet gescheiden. Ik had dus met beide te maken. Er was wel een experiment geweest om die uiteen te halen, maar die twee eenheden zaten elkaar alleen maar in de haren. Toen die weer werden samengevoegd, verdween dat probleem als sneeuw voor de zon.”

Beleid en uitvoering zijn nu rigoureus gescheiden.

“Dat is in 2001 gebeurd. Er ontstond gedoe over de positie van het ministerie van Verkeer en Waterstaat in de discussie rond Schiphol. Toen is besloten aparte inspectiediensten in te stellen. Zo ook voor water: de divisie Water van de Inspectie Verkeer en Waterstaat in Lelystad. In aansluiting daarop ook een apart directoraat-generaal Water op het ministerie dat het beleid voorbereidt.” “Ik vind dat geen goede zaak. Het beleid moet van de uitvoering weten. Je moet als je voorstellen voor beleid opschrijft, weten wat er dan in de praktijk gebeurt. Het rechtlijnig toepassen van het stand-still-beginsel voor zoutlozingen op de Rijn zou bijvoorbeeld betekenen dat je geen enkel nieuw bedrijf langs de Rijn zou kunnen toelaten, terwijl de zoutbelasting als totaal drastisch afnam. Zo’n beginsel zou in die situatie heel onpraktisch geweest zijn.”

Wat ben jij in 2001 gaan doen? “Ik ben teruggegaan naar het RIZA en daar

interview

directeur Waterkwaliteit en Informatie geworden, de oude RIZA-taak in de nieuwe opzet van het instituut waarin kwaliteit en kwantiteit waren samengevoegd. In 2008 is het RIZA de Waterdienst geworden. Daarin ben ik coördinerend watermanager binnen Rijkswaterstaat geweest. In alle regionale directies was op watergebied een onderscheid tussen infrastructuur, vaarwegmanagement en watermanagement aangebracht. Vanuit de Waterdienst heb ik het werk van de hoofden van deze afdelingen Watermanagement gecoördineerd. Dit om ervoor te zorgen dat in alle directies hetzelfde vergunningenbeleid gevoerd wordt, dat men op gelijke wijze omgaat met recreatiebelangen, etc.” “Sinds februari van dit jaar ben ik als senior adviseur bij het IHE gestationeerd om vanuit het ministerie van Verkeer en Waterstaat samen met de Unie van Waterschappen, de universiteiten en sinds kort ook het ministerie van Economische Zaken een Water Governance Centre tot stand te brengen.”

Wat is het doel daarvan?

“Doel is om de kennis en ervaring in Nederland te bundelen, zowel voor projecten in het binnenland als in het buitenland. Van techniek weten we vrijwel alles, maar de vraag is vaak veel meer: hoe krijg je iets van de grond, hoe regel je iets? Een vroegere HID van het RIZA zei: ‘vijf procent van ons werk is techniek, 95 procent is hoe je iets tot stand brengt’. Belangrijk daarbij is dat je ‘taak’ en ‘belang’ uit elkaar houdt. Van recreatie bijvoorbeeld wordt vaak gezegd dat het geen taak is van Rijkswaterstaat, maar het is wel degelijk een

“Bewustwording van groot belang bij milieuprobleem”

Maarten Hofstra (foto: Michelle Muus).

belang waar de waterbeheerder rekening mee heeft te houden. Denk maar aan het beheer van de randmeren.” “In onze complexe samenleving is het belangrijk dat je zaken in een tijdig stadium regelt. Achteraf kan het vaak niet meer. De ruimtelijke ordeningsfase wordt derhalve steeds belangrijker voor het waterbeleid. Doel is niet om een groot instituut op te zetten, wel om met een kleine groep ervaren mensen een soort helpdeskfunctie in te richten.” “Bert Satijn, Herman Havekes, Lennard Silvis en Henk Loijenga doen mee. Verder zijn vanuit de Unie van Waterschappen Bram Rosenbrand en Anne-Marie Suren betrokken. We hebben ook een relatie met Clingendael gelegd, omdat watervragen tot conflicten kunnen leiden, zoals bij de bouw van stuwdammen. Doel is een project van acht jaar, waarvan voor de eerste vier de financiering rond is. Een project waarin we al onze kennis en ervaring kwijt kunnen.” Maarten Gast

H2O / 11 - 2010

9

Energie uit hogedrukgisting bij behandeling afvalwater Behandeling van huishoudelijk afvalwater wordt hoofdzakelijk centraal gedaan. Dit resulteert in relatief hoge kosten voor de zuivering van een groot volume afvalwater met een lage concentratie vervuiling. Door de gemengde stroom van zwart, grijs en regenwater zijn de concentraties organische stof en nutrienten laag, hetgeen terugwinning bemoeilijkt. Wetenschappers zijn het erover eens dat afvalscheiding mogelijkheden voor hergebruik van nutriënten, energie en water bevordert. Brongescheiden sanitatie verhoogt de potentie voor hergebruik van waardevolle componenten die aanwezig zijn in huishoudelijk afvalwater.

H

et Nederlandse bedrijf Bareau Duurzame Technologie ontwikkelt samen met de universiteit van Wageningen en met financiële steun van Provincie Fryslân een technologie voor behandeling van organisch huishoudelijk afvalwater en keukenafval. Het betreft autogeneratieve hogedrukgisting (of Autogenerative High Pressure Digestion, afgekort: AHPD). Ze produceert uit organisch afval (water) twee vormen van groene energie, namelijk zuiver methaan en biologisch opgebouwde druk. Eureka-HD is een decentraal vorm van waterbehandeling die gebruik maakt van een vacuümsysteem voor de inzameling van huishoudelijk afvalwater en keukenafval. De afvalstroom wordt gezuiverd in een AHPD-reactor. Dit is een innovatie op de huidige technologie voor anaerobe vergisting, waarbij biologisch opgebouwde druk wordt gebruikt om arbeid te verrichten (aandrijving van pompen bijvoorbeeld). Eureka-HD is zodanig ontworpen dat deze biologisch opgebouwde druk wordt gebruikt om het hele zuiveringssysteem operationeel te houden. Dit betekent dat geen externe energiebron nodig is voor de behandeling van huishoudelijk afvalwater en keukenafval. Daarnaast heeft de bio-druk effect op de samenstelling van het geproduceerde biogas. Als functie van de verhoogde druk zal onder andere kooldioxide sterker oplossen in de waterfase. Omdat het opgewaardeerde gas vrij komt onder druk, is het doel om het gas direct te injecteren op het lokale gasnet. Dit is financieel erg interessant. Gedurende het technologisch onderzoek zijn vele vragen gesteld over de energieprestatie van deze innovatie. Gekeken is naar de energieproductie en de reductie van de kooldioxide-uitstoot van het systeem in een woonwijk van EPC 0.8 woningen. Het onderzoek richtte zich verder op de totale potentie voor energieproductie, de energiebehoefte in alle stappen van de zuivering en het potentiële effect op de EPC van de woningen die aangesloten zijn op een Eureka-HD-systeem. Al deze aspecten zijn direct gerelateerd aan de vuilvracht van huishoudelijk afvalwater en keukenafval. Gemiddeld komt deze vracht neer op zo’n 200 tot 230 gram COD per persoon per dag. In het huidige afvalwatersysteem wordt energie geconsumeerd om dit COD te oxideren naar CO2. Voor de conventionele aerobe behandeling van huishoudelijk

10

H2O / 11 - 2010

Afb. 1: Biologische drukopbouw AHPD.

afvalwater wordt 5 tot 15 Watt/i.e. geconsumeerd (primair energiegebruik). Keukenafval wordt over het algemeen gecomposteerd, waarbij kooldioxide en methaan ontstaan die uitgestoten worden naar de atmosfeer of maar deels afgevangen worden. Indien deze stromen daarentegen anaeroob (met AHPD) behandeld worden, kan er 70 tot 80 liter methaan per persoon per dag geproduceerd worden. Uitgedrukt in een energetische waarde komt deze methaanproductie neer op ongeveer 29 Watt/i.e. Afhankelijk van de procesdruk in AHPD wordt tevens een significante hoeveelheid energie geproduceerd, tot 10 Watt/i.e. extra bij 60 Bar. Deze druk is met een hoge efficiency om te zetten in mechanische arbeid. Omdat veel minder verliezen optreden (overbrenging, koelwater), kan hierdoor evenveel arbeid worden verricht als met circa 30 Watt/i.e. aan primaire bronnen. Voor de complete zuivering van grijs en zwart water zal energie gebruikt worden voor de essentiele onderdelen van het AHPD-proces (pompen en filters), maar ook voor beluchting en nitrificatie. Deze processtappen vereisen ongeveer 6 Watt/i.e. Wanneer deze energie geleverd wordt door biologische drukenergie, zal de procesdruk dus voldoende hoog moeten zijn. Modelberekeningen laten zien dat een procesdruk van circa 60 bar nodig is om in de energievraag van het totale zuiveringsproces te voorzien. Uit afbeelding 1 (afkomstig van het EOS-LTonderzoek naar hogedrukgisting van

Wageningen Universiteit en Bareau) blijkt dat deze druk biologisch kan worden opgebouwd zonder dat productremming optreedt. Het proces is stabiel tot 90 Bar. Op de horizontale as is de tijd weergegeven, op de verticale as de opgebouwde druk. De tijdschaal is sterk afhankelijk van de activiteit van de biologie, die net als in een waterzuiveringsproces groeit met de aangroei van nieuw slib. Om tot een conclusie te komen wat betreft de energieprestatie, in relatie tot een EPC 0.8 woning, is gebruik gemaakt van de ‘uniforme maatlat’: een instrument van het expertisecentrum warmte van Agentschap NL. De uniforme maatlat is een protocol dat bestaat uit uniforme rekenregels en kengetallen voor het vaststellen van de emissie van kooldioxide, het energiegebruik en de bijdrage aan duurzame energie in de gebruiksfase van energiealternatieven. De uniforme maatlat is op dit moment in ontwikkeling. Door een energiebalans te combineren met het protocol van de uniforme maatlat was het mogelijk om een conclusie te trekken omtrent de energieprestatie van Eureka-HD en de effecten op het primaire energiegebruik en de kooldioxide-emissie van woningen die zijn aangesloten. Van een energieconsumptie van -11 Watt/i.e. in de huidige situatie van waterzuivering kan afvalwaterbehandeling (inclusief keukenafval) door middel van Eureka-HD resulteren in een energieproductie van +29 Watt/i.e. Dat is een ombuiging van 40 Watt

*thema

achtergrond

per inwoner, oftewel meer dan voldoende om een huishouden met twee kinderen (160 Watt in continubedrijf ) continu te verlichten met 20 spaarlampen van 8 watt (dag en nacht). Hiermee heeft het systeem het potentieel om het fossiele energiegebuik van de referentiewoningen (EPC 0.8) te verlagen met zes procent (inclusief de besparing van het energiegebruik van de waterzuivering). Dit vertaalt zich naar een fossiele kooldioxideemissiereductie van zes procent en is equivalent aan een EPC-verlaging van 0.07 punten. Dit is weergegeven in afbeelding 2, waarbij de diverse producten van de energieterugwinning op de horizontale balk zijn geplaatst en de bijbehorende energieopbrengst op de verticale as. Gezien de wettelijke plicht om de EPC van nieuwbouwwoningen binnen tien jaar te verlagen van 0.8 naar energieneutraal, kan Eureka-HD een belangrijke bijdrage leveren aan het ontwikkelen van een duurzame woonomgeving. Tegelijkertijd zal de zuivering van afvalwater geen primaire energie meer verbruiken. En het drinkwatergebruik daalt met circa 40 procent, doordat gebruik gemaakt wordt van een vacuümsysteem voor de inzameling van afvalwater. De exploitatiekosten zijn boven een schaal van 200 woningen lager dan die van de conventionele waterketen.

Afb. 2: Energieopbrengst van AHPD.

Tijdens deze studie is nog geen rekening gehouden met de potentiële drukenergie die in aanzienlijke hoeveelheden aanwezig is in het effluent van AHPD. In deze effluentstroom zijn kooldioxide en methaan opgelost onder procesdruk. Naar verwachting zal het proces al bij 25 Bar stabiel kunnen draaien. In het rapport is uitgegaan van mogelijkheden om het AHPD-gas direct te injecteren in het lokale gasnet. De eisen hiervoor zijn

echter streng. Daarom is nader onderzoek nodig naar de exacte samenstelling van het AHPD-gas, waarbij de microbiologische betrouwbaarheid en het voorkomen van siloxanen belangrijk zijn. Lukas Grond (student IVEM RuG) Henk Moll (hoogleraar IVEM RuG) Johan Barelds (projectleider Bareau) Kirsten Zagt (directeur Bareau)

advertentie

NSTT

Alles weten op het gebied van No-Dig?

Beleef de eerste editie van de NSTT No-Dig Dag!

23 september 2010 Bouw & Infrapark, Harderwijk 10.00 – 20.00 uur Het beste van boor- en leidingrenovatietechnieken is voor u bijeengebracht: Seminar met toonaangevende sprekers Binnen- en buiten presentaties met live demonstraties Netwerk met branchegenoten, leveranciers en opdrachtgevers Inclusief lunch- en dinerbuffet Meld u vandaag nog aan op: www.no-dig-dag.nl De NSTT No-Dig Dag 2010 is een initiatief van de NSTT. De brancheorganisatie voor sleufloze aanleg en renovatie van kabels en leidingen.

NSTT

T : 079-3252260 E : [email protected]

H2O / 11 - 2010

11

DynaSand®: het enige echte continu zandfilter

ALTIJD ZUIVER DRINKWATER

Nordic Water Benelux BV Van Heuven Goedhartlaan 121 1181 KK Amstelveen T +31(0)20 5032691 F +31(0)20 6400469 www.nordicwater.nl [email protected]

Wereldwijd zijn er al meer dan 20.000 units geplaatst. Continu zandfilter voor

Biologisch filter voor

drinkwater proceswater, koelwater oppervlaktewater afvalwater grondwater fosfaatverwijdering

nitrificatie denitrificatie

HET REVOLUTIONAIRE AIR COMPREX SPOELSYSTEEM Reiniging van transport- en distributieleidingen m.b.v. luchtcompressie en -expansie bij lage watersnelheden? Het Aquador Air Comprex Spoelsysteem staat garant voor een ongekend goed reinigingsresultaat!

B E Z O E K W W W. A Q U A D O R . N L V O O R M E E R I N F O R M AT I E

aquasuite.nl

Intelligente oplossingen voor geavanceerde monitoring en besturing van drinkwater- en afvalwaterprocessen

Advies- en ingenieursbureau

*thema

achtergrond

‘Energiebesparing op rwzi’s is een kwestie van goed regelen’ De waterschappen willen zowel energie als kosten besparen. Met het verbeteren van de procesregelingen van een rwzi kunnen beide doelstellingen worden verenigd. De ontwikkelingen op het gebied van monitoren en automatisering maken het mogelijk om betrouwbaardere en snellere procesregelingen te ontwikkelen. In dit artikel wordt uiteengezet wat de eigenschappen zijn van een goede regeling, en hoe kan worden gewaarborgd dat deze regeling ook het goede regelt. Om energie te besparen kan voor elke rwzi de afweging worden gemaakt tussen het optimaliseren van de procesregelingen, het verhogen van de efficiëntie van het systeem (b.v. puntbeluchters vervangen door bellenbeluchting) of het wijzigen van het gehele zuiveringsconcept. In veel gevallen zal blijken dat het verbeteren van de procesregelingen een interessante, snelle en goedkope optie is.

D

e waterschappen hebben zich tot taak gesteld om bij het zuiveren van afvalwater gemiddeld twee procent per jaar op het energieverbruik te besparen en het aandeel zelf opgewekte duurzame energie in de loop der jaren fors op te schroeven. De kwaliteitsdoelstellingen met betrekking tot de effluentlozingen blijven echter ook van kracht. Door de invoering van de KRW zal zelfs de druk op de prestaties op dit gebied gaan toenemen. Binnen het energiebesparingprogramma van waterschappen zijn diverse initiatieven ontstaan zoals ‘De Energiefabriek’1), waarin onder meer casussen voor meer energieneu-

trale rwzi’s worden uitgewerkt. Inmiddels hebben de eerste toepassingen van dergelijke initiatieven het praktijkstadium bereikt, zoals de covergistingsprojecten. Onder de titel Actie Storm zullen de waterschappen vanaf 2011 jaarlijks 100 miljoen euro moeten gaan besparen. Het lijkt onontkoombaar dat naast het doelmatiger inrichten van de organisatiestructuur van het waterbeheer, ook kritisch naar de operationele kosten en investeringen zal worden gekeken. Hoewel energiebesparing uiteraard leidt tot lagere energiekosten, kunnen de investeringen die nodig zijn om dit te bereiken hoog zijn. Er moet daarom worden

gezocht naar maatregelen die significant kunnen bijdragen aan de energiedoelstelling tegen zo laag mogelijke kosten. Dit artikel gaat in op één van de potentieel interessantste mogelijkheden om bij het zuiveren van afvalwater energiebesparing op operationeel niveau te bereiken. Binnen de huidige generatie rwzi’s, vrijwel altijd bedreven volgens het traditionele actiefslibproces, is beluchting het voornaamste energievragende proces. Een goede beluchtingsregeling biedt een besparingspotentieel dat kan oplopen tot tien procent van de energiekosten. Dit terwijl de benodigde investeringen laag zijn, een regeling direct

Energiebesparing op verschillende niveaus.

H2O / 11 - 2010

13

Het landelijk gemiddeld energieverbruik van de beluchting bedraagt (in 2006) 14,8 kWh/i.e.verwijderd. Voor de gehele installatie is dit 26,6 kWh/i.e.verwijderd2). Hieruit kan worden berekend dat het energieverbruik van de beluchting gemiddeld 56 procent bedraagt van het totale energieverbruik. Door het energieverbruik van de beluchting met vijf tot tien procent te verlagen, kan circa drie tot zes procent op het energieverbruik van de hele installatie worden bereikt. Voor een installatie van 200.000 i.e. is de potentiële besparing in het kader weergegeven. Gezien de relatief lage kosten die nodig zijn om een procesregeling te optimaliseren kan deze investering in enkele jaren worden terugverdiend.

Een on line analyser in een beluchtingstank.

realiseerbaar is en het hoge kwaliteitsniveau van het effluent gehandhaafd blijft of zelfs verbetert.

Energiebesparing op verschillende niveaus

Op een rwzi kan op drie niveaus energiebesparing worden gerealiseerd: operationeel, systeem en conceptueel niveau. Operationeel niveau

Besparingen op operationeel niveau zijn haalbaar binnen de bestaande (rwzi)-infrastructuur. Het regelen van de zuiveringsprocessen is hierin het belangrijkste voorbeeld, waarbij aansturing van het beluchtingsproces hierin het grootste aandeel heeft. Ook de retourslibregeling, de aansturing van voortstuwers en recirculatiepompen en regeling van de menging in gistingstank vallen hieronder. Kenmerkend is dat het benutten van de energiepotentie behaald kan worden binnen het bestaande zuiveringsconcept en de aanwezige infrastructuur, eventueel met geringe aanpassingen of investeringen. Investeringen bij het toepassen van procesregelingen blijven beperkt tot inzet van monitoren en frequentieomvormers en het aanpassen van software en beeldplaatjes. Systeemniveau

Een voorbeeld van een besparing op systeemniveau is het uitbreiden of renoveren van de beluchting door energie-efficiënte bellenbeluchting. Het vervangen van bestaande pompen door energiezuinige pompen of het mengen van een gistingstank door mechanische menging in plaats van door gasinblazing zijn twee andere voorbeelden. Binnen het benutten van de energiebesparingspotentie op systeemniveau blijft het zuiveringsconcept gehandhaafd, maar zijn wél significante investeringen benodigd. Juist bij (geplande) renovaties en vervangingsinvesteringen komen deze besparingsopties sneller in beeld. Of de beoogde energiebesparing dan ook financieel aantrekkelijk is in termen van terugverdientijden zal in de voorbereidingsfase moeten worden nagegaan. Naast afschrijvingen en energiekosten zullen ook andere, al of niet in geld uit te drukken,

14

H2O / 11 - 2010

criteria mee spelen in de uiteindelijke afweging.

capaciteit rwzi: 200.000 i.e. rendement rwzi: 97% (i.e.) energieverbruik beluchting: 14,8 kWh/i.e.verwijderd of 2.871 MWh/jaar besparingspotentieel: 5-10% energiebesparing: 144-288 MWh/jaar energieprijs: 0,12 euro/kWh kostenbesparing: 17.000-34.000 euro/jaar

Conceptueel niveau

Op conceptueel niveau wijzigt het traditionele zuiveringsconcept. Toepassing van slibgisting, al of niet met covergisting, is hiervan een voorbeeld. Ook anders omgaan met traditionele energieconversie op een rwzi (biogas en WKK) via bijvoorbeeld ‘groen gas’-levering of toepassing van een brandstofcel, kunnen hierbij genoemd worden. Kenmerkend zijn hoge investeringsniveaus en verbanden met andere belanghebbenden of marktpartijen.

Ontwikkelingen

In dit artikel wordt de nadruk gelegd op de procesregelingen (operationeel niveau). Hiermee valt zoals gezegd tegen geringe kosten een significante energiewinst te behalen. Een aantal ontwikkelingen maakt het ook mogelijk om telkens beter en sneller te gaan regelen; • De on line analysers worden steeds betrouwbaarder en goedkoper én vragen minder onderhoud. Het wordt dus telkens interessanter om dergelijke monitoren toe te passen; • Computers worden sneller en software wordt geavanceerder; • Automatiseringsprojecten worden telkens meer interdisciplinair uitgevoerd. Door de inbreng van verschillende kennisvelden (meet- en regeltechnicus, elektrotechnicus, werktuigbouwer, technoloog en bedrijfsvoerder) kan een optimale procesregeling worden ontworpen en gerealiseerd.

Potentiële besparingen

De potentiële energiebesparing bij optimalisatie van de procesregelingen is sterk afhankelijk van de uitgangssituatie. In de periode 1990-2010 zijn bij uitbreidingen of renovaties van rwzi’s de procesregelingen aangepast op basis van de toen heersende stand der techniek en stand der kennis. Door de boven geschetste ontwikkelingen is een significante verbetering mogelijk. Op basis van ervaring wordt ingeschat dat een besparingspotentieel van vijf tot tien procent realistisch is. Voor sommige installaties is dit zelfs nog hoger.

Wat is een goede regeling?

Een goede, betrouwbare beluchtingregeling is natuurlijk cruciaal voor de bedrijfsvoering van rwzi’s. Maar wat is een goede betrouwbare beluchtingregeling? Hier speelt een aantal aspecten een rol. Een kleine afwijking

Een goede regeling die zorgt voor een kleine afwijking ten opzichte van het gewenste werkpunt geeft de mogelijkheid tot optimalisatie. De regeling moet ervoor zorgen dat de installatie dicht bij het optimum blijft presteren. Hierdoor kunnen werkpunten gekozen worden met een kleinere marge ten opzichte van de maximaal toelaatbare situatie. Bij de besturing van de beluchting geldt dat zo min mogelijk belucht moet worden binnen de randvoorwaarden van kwaliteit (bijvoorbeeld maximaal toelaatbaar ammonium- of fosfaatgehalte). Een incomplete beluchtingregeling leidt tot een sterk variërende ammoniumconcentratie en dat leidt weer tot extra beluchting om de extremen (ammoniumpieken) te voorkomen. Alert

Een goede regeling zorgt ervoor dat de zuiveringsprocessen niet onnodig verstoord worden door de regeling zelf. Dit betekent echter niet dat de regeling niet snel moet reageren op veranderingen. Een goede regeling is rustig onder normale omstandigheden, maar alert als de situatie wijzigt. In het geval van de beluchtingregeling kan aanvoervoorspelling een grote meerwaarde hebben. Op de rwzi Oijen wordt een procesregeling met aanvoervoorspelling gerealiseerd. De DWA wordt voorspeld op basis van historische data en kan worden vergeleken met de werkelijke aanvoer (zie grafiek). De aanvoervoorspelling zorgt ervoor dat in het geval van regen deze situatie snel gedetecteerd wordt, zodat de regeling daar op in kan spelen. Daarnaast hoeft in een droogweer situatie niet op het onrustige aanvoerdebiet gereageerd worden en wordt de regeling in die situatie rustiger.

*thema

achtergrond

Overzichtelijk

Cruciaal voor het succes van een regeling is het vertrouwen van de bedrijfsvoerder in de regeling. Bedrijfsvoerders hebben grote behoefte aan inzicht in de globale werking van de regeling. Een krachtig middel is heldere, eenvoudige visualisatie en bediening. De bedrijfsvoerder moet kunnen begrijpen wat er gebeurt en kunnen inschatten of de regelaar het alleen af kan, of dat er ingegrepen moet worden buiten het controle gebied van de regelaar. Bij verminderde prestatie van de beluchtingregelaar kan het zijn dat bijvoorbeeld de drogestofgehalte te hoog is opgelopen. Dit is niet in de beluchtingregeling op te lossen, maar de beluchtingregeling kan wel aangeven aan de bedrijfsvoerder dat het beluchtingsrendement veranderd is en afwijkt van de gangbare waarde. Compleet

Een moderne regeling is compleet. Alle informatie die beschikbaar is om de besturing te optimaliseren, wordt gebruikt. Naast de direct te regelen grootheid, zoals ammonium, worden natuurlijk aanvoer debiet en bijvoorbeeld droge stof gebruikt. Een nog onontgonnen gebied is het gebruik van laboratoriumanalyses bij on line regelingen. Op elke rwzi worden regelmatig steekmonsters genomen. De analyseresultaten komen pas enkele dagen later beschikbaar. Een geavanceerde regelaar kan van die informatie gebruik maken.

Regel ik wel het goede?

Een goede procesregeling zorgt ervoor dat het zuiveringsproces in het goede werkpunt blijft opereren. Minstens zo belangrijk is te bepalen wat het juiste werkpunt is. Het gaat dan niet meer zozeer om de vraag of de regelstrategie goed gekozen of getuned is, maar of die regeling in het juiste werkpunt opereert. De vraag is dus niet alleen ‘heb ik het goed geregeld?’, maar meer nog ‘regel ik het goede?’. Bij de beluchtingsregeling moet de bedrijfsvoerder vragen beantwoorden als ‘Met welk ammonium- of nitraatsetpoint kan het benodigde verwijderingsrendement worden behaald?’ of ‘Bij welk slibgehalte in de beluchtingstank is de energiebehoefte het laagst?’. Hiervoor zijn rekenregels en richtlijnen op te stellen, welke door middel van een software-applicatie zuiveringsspecifiek zijn te maken. Deze applicaties ondersteunen de bedrijfsvoering in het nemen van adequate beslissingen, waardoor de zuivering in het juiste werkpunt opereert3). Vervolgens moet de procesregeling natuurlijk wel optimaal werken om zo strak mogelijk in dit gewenste werkpunt te opereren. Maar het is daarna ook belangrijk

Afb. 1: Aanvoervoorspelling op de rwzi Oijen.

om goed te kunnen monitoren of de zuivering de gewenste prestaties levert. Goede visualisatie is dan belangrijk voor snel en adequaat inzicht in de prestaties van het zuiveringsproces. Operationele excellentie is wat er van de waterschappen wordt gevraagd. Dat kan alleen als de cirkel van beslissen, besturen en bewaken op de juiste manier wordt ondersteund.

Overweging

Om energie te besparen kan per rwzi worden gekozen op welke wijze dit het effectiefst kan worden gerealiseerd. In dit artikel is aangegeven dat het optimaliseren van procesregelingen en het toepassen van intelligente applicaties voor de ondersteuning van de bedrijfsvoering, een interessante optie kan zijn. Hierbij dient te worden vermeld dat naast de beluchterregeling vaak ook andere procesregelingen op de rwzi kunnen worden verbeterd. Een interessant voorbeeld is de regeling van het retourslibgemaal, het procesonderdeel dat na de beluchting vaak de meeste energie verbruikt. In de praktijk blijkt vaak dat de capaciteit van het retourslibgemaal groter is dan benodigd. De retourslibcapaciteiten zijn bijvoorbeeld berekend op basis van een hogere SVI (bijvoorbeeld 150 ml/g) dan in de praktijk wordt gerealiseerd. De hoge ontwerpcapaciteit heeft regelmatig tot gevolg dat de minimale capaciteit veel hoger is dan benodigd bij lage aanvoer. Bij DWA wordt dan meer retourslib verpompt dan noodzakelijk is. Intermitterend bedrijf van de pompen/vijzels wordt inmiddels al door enkele waterschappen in praktijk toegepast en leidt tot een aanzienlijke energiebesparing. In de afweging tussen de in dit artikel beschreven besparingsniveaus (operationeel, systeem of conceptueel) dienen het effect en de kosten in beschouwing te worden genomen. In de tabel is dit voor een middelgrote rwzi voor elk niveau

Energiebesparing en kosten op verschillende niveaus.

niveau

energiebesparing (%)

kosten (euro)

operationeel

5-10

< 100.000

systeem

10-40

500.000-5.000.000

conceptueel

40-100

> 5.000.000

aangegeven, waarbij dient te worden vermeld dat de werkelijke kosten natuurlijk sterk afhankelijk zijn van de benodigde aanpassingen en de specifieke omstandigheden.

Voorbeeld

Als voorbeeld van een gerichte aanpak van de beluchterregelingen kan Waterschap Vallei & Eem worden genoemd. DHV heeft voor alle rwzi’s van dit waterschap een standaard beluchterregelingsfilosofie ontwikkeld. Op basis van deze filosofie wordt per installatie een beluchterregeling ontworpen. Zowel de opzet van de regeling (cascaderegeling op basis van ammonium en zuurstof in combinatie met een feed-forward regeling op influentdebiet) als de BBS interface is voor elke installatie vergelijkbaar. Het belangrijkste voordeel van deze benadering is dat elke operator met alle regelingen uit de voeten kan. Op de rwzi Veenendaal heeft dit geleid tot een veel stabielere en rustigere procesregeling4). Op de rwzi Bennekom is naast de beluchterregeling ook de niveauregeling aangepast5). Deze combinatie heeft geleid tot een betere effluentkwaliteit, een gelijkmatigere belasting van de nabezinktanks en de zandfilters en een verlaging van het energieverbruik van de gehele installatie van naar schatting 15 procent. Volgens Dirk van Kleef (coördinator Beheer - afdeling waterzuivering van Waterschap Vallei & Eem) zou de rwzi Bennekom zonder deze aanpassingen de afgelopen winter nooit aan de effluenteisen hebben kunnen voldoen. André van Bentem en Kim van Schagen (DHV) NOTEN 1) Kiestra F. (2010). De rwzi als energiefabriek. WT-Afvalwater nr. 2. 2) STOWA (2009). Quick scan inventarisatie achtergronden energiezuinige beluchting rwzi’s. Rapport 2009-W07. 3) Wagemaker R. et al. (2010). Intelligente waterapplicaties maken technologische keuzes inzichtelijk. H2O nr. 9, pag. 18-19. 4) Van Bentem A. (2008). Waterschap Vallei en Eem heeft het slim geregeld. Neerslag nr. 6, pag. 7-11. 5) Van Bentem A. (2010). Beluchters en zandfilters profiteren van slimme niveauregeling op de rwzi Bennekom. Neerslag nr. 3, pag. 21-25.

H2O / 11 - 2010

15

Installeer vandaag de technologie van morgen

Lobbenblowers, maak plaats voor de energiezuinige schroefblowers! Vervang uw oude blowers en installeer vandaag de technologie van morgen. Want Atlas Copco presenteert de nieuwe ZS-blowers, die gemiddeld qua energieverbruik 30% efficiënter zijn. Een aanzienlijke besparing die te danken is aan de superieure en zeer betrouwbare schroeftechnologie. Met deze energiezuinige schroefblowers bespaart u veel kosten en voldoet u aan de huidige eisen van een duurzame en CO2-arme economie. Reden genoeg om vandaag nog deze technologie van morgen te installeren! Wilt u weten hoe u energiezuiniger en milieubewuster kunt werken? Bereken uw besparing op www.efficiencyblowers.com of neem contact op voor een persoonlijk advies via telefoonnummer: (078) 6230 367.

achtergrond Samenwerking in Vallei en Eem Sinds maart 2008 bestaat het Platform Water Vallei en Eem. Het is een initiatief van de provincies Utrecht en Gelderland, Waterschap Vallei & Eem en de gemeenten binnen dat beheergebied. Vanuit de behoefte om meer samenhang en structuur te krijgen in de wateragenda, zijn op bestuurlijk en ambtelijk niveau de handen ineengeslagen. Het doel is een betere afstemming tussen de partijen in beleid en uitvoering en in de uitwisseling van kennis en ervaring. Dit moet leiden tot een hogere kwaliteit qua beleid en uitvoering en meer efficiency. Het gaat hierbij om zaken als riolering, de waterketen, de uitvoering van het Nationaal Bestuursakkoord Water, ruimtelijke ordening, natuur, grondwater, wetgeving en de gevolgen hiervan op overheidsniveaus, strategische en regionale plannen, baggeren en visstandbeheer.

Een recente bijeenkomst van het platform, waarop gesproken werd over de benchmark riolering.

I

nmiddels is invulling gegeven aan de opzet van een waterloket, het uitwerken van wet- en regelgeving en samenwerking aan een grondwatermeetnet. Daarnaast wordt veel energie gestoken in het gezamenlijk meten en monitoren. Ook wordt een langetermijnvisie ontwikkeld rond het omgaan met hemelwater in relatie tot de veranderingen in het klimaat. Hiermee krijgt de samenwerking een structureel karakter, met behoud van de eigen verantwoordelijkheden. De gemeenten hebben samen met het waterschap besloten om voor de verzameling, controle, validatie en opslag van meetgegevens samen op te trekken. Daarnaast wordt voor elk gebied dat afvalwater afvoert naar een rioolwaterzuivering, een gezamenlijk plan gemaakt waarin onder andere de gegevens van het rioleringsstelsel, de uitwisseling van metingen, knelpunten in het systeem en de plannen voor het verbeteren van de riolering en de rioolwaterzuivering aan de orde komen. Er komt een afvalwaterteam, dat uit

deskundigen van de gemeente en het waterschap bestaat. In dit team gaan het waterschap en de gemeenten het afvalwaterbeheer efficiënter aanpakken door gebruik te maken van elkaars kennis en mogelijkheden.

In landelijk perspectief

De doelmatigheid in de waterketen vormt een belangrijk onderdeel van het voorstel van de Unie van Waterschappen aan de toenmalig staatssecretaris Huizinga (4 november 2009). Het kabinet gaf in haar reactie van begin december aan dat het een impuls wil geven aan de doelmatigheid in de waterketen door onder andere het integreren van de uitvoering van rioolbeheer en afvalwaterzuivering. De VNG heeft aangegeven dat het daarbij van belang is om ook de relatie te leggen met het overige stedelijk waterbeleid en de relatie tussen de boven- en ondergrond. Vanuit het platform hebben de gemeenten en het waterschap de regionale samenwerking binnen het platform als voorbeeld in een brief aan het Rijk onder de aandacht gebracht.

De activiteiten van het platform sluiten goed aan bij het recente voorstel van de VNG en de Unie van Waterschap. Er wordt zowel op het niveau van de zuiveringskring samenwerking gezocht – waarbij ondermeer gekeken wordt naar afstemming van investeringen – als op het niveau van het waterschap, waarbij de samenwerking meer gericht is op de operationele taken.

Ook elders toepasbaar?

Binnen het platform maar ook op andere plaatsen wordt geprobeerd de doelmatigheid en transparantie van de waterschappen te vergroten. Regionaal moet een eigen accent worden gegeven aan de samenwerking met gemeenten. Belangrijk is aan te sluiten bij logische aanleidingen, zoals een optimalisatiestudie voor het afvalwatersysteem of uitwerking van de opgaven vanuit de Kaderrichtlijn Water. Ook een breed gevoeld probleem, zoals personele capaciteit, kan een aanleiding vormen. Martijn van den Berg (gemeente Ede) Aad Oomens en Louis Broersma (Grontmij) H2O / 11 - 2010

17

Assetmanagement biedt mogelijkheden voor bezuinigende watersector De aandacht voor assetmanagement groeit in de watersector. Zeker voor de waterschappen, met hun gezamenlijke ambitie dit jaar 100 miljoen euro te bezuinigen, is die aandacht begrijpelijk. Assetmanagement is bewezen technologie en levert geld op. Toch zijn er nog maar weinig waterschappen die de methode ten volle benutten. Terwijl zij met een gedegen aanpak veel geld kunnen besparen.

W

aterschappen geven al enige tijd meer gevolg aan de roep meer inzicht te verschaffen in hun werkzaamheden en uitgaven. Er is steeds meer openheid over taken en bestedingen van waterschappen en drinkwaterbedrijven. De discussie over doelmatigheid wordt steeds openlijker en scherper gevoerd. De sector steekt de hand in eigen boezem. De waterschappen gaven eind vorig jaar gezamenlijk het goede voorbeeld door zich een bezuinigingsdoelstelling van 100 miljoen euro op te leggen, met behoud van de kwaliteit van de huidige dienstverlening. Veel waterschappen onderkennen dat assetmanagement een bijdrage kan leveren aan die bezuinigingsdoelstelling. Het instrument geeft antwoord op de vraag hoe een organisatie haar bedrijfsmiddelen zo lang en betrouwbaar mogelijk kan gebruiken tegen de laagst mogelijke kosten. Want dat is assetmanagement: het optimaal benutten van de technische bedrijfsmiddelen, bekeken vanuit prestaties, risico’s en kosten. De achterliggende gedachte is dat doelmatig beheer en onderhoud van deze bedrijfsmiddelen niet alleen leidt tot efficiencywinst, maar organisaties ook in staat stelt hun bedrijfsdoelstellingen te realiseren. Assetmanagement is bewezen technologie. Het is een strategisch instrument dat de afgelopen jaren wereldwijd is ingezet in de industrie en de infrastructurele sector. Eén van de bedrijven die hierin voorop loopt, is Essent Netwerk, het eerste bedrijf in de wereld dat volgens PAS 55-1 en ISO 9001 gecertificeerd is. PAS 55 is de enige internationaal bekende en erkende norm die staat voor kwaliteit van het beheer van complexe infrastructuren en continue verbetering daarvan. De norm is speciaal ontwikkeld voor organisaties met kapitaalintensieve en infrastructurele bedrijfsmiddelen en vereist een grondige kennis en beheersing van de daaraan gerelateerde risico’s. Je zou het kunnen zien als een keurmerk voor het op de juiste wijze inzetten van assetmanagement. Ook voor waterschappen levert assetmanagement waarde op. Er zijn echter nog maar weinig waterschappen en drinkwaterbedrijven die assetmanagement tot hun filosofie met betrekking tot (risico)beheer en onderhoud rekenen. Vreemd is dat allerminst, want de invoering van assetmanagement is geen eenvoudige exercitie. Het is een proces dat op bestuurlijk niveau begint alvorens de rest van de organisatie het kan uitvoeren. Alleen stapsgewijs kunnen waterschappen en drinkwaterbedrijven deze transitie succesvol afronden.

18

H2O / 11 - 2010

Bestuurlijke bewustwording

De eerste fase in dit proces is die van bestuurlijke bewustwording. In deze fase raken de bestuurders van organisaties ervan doordrongen dat ze hun prestatie kunnen verbeteren en hun kosten kunnen verlagen. Een majeure bezuinigingsoperatie is daar een voorbeeld van. Het kan ook zijn dat de organisatie nog onvoldoende in staat is een prestatie te leveren die wel wordt gevraagd. Vaak wordt deze fase van bewustwording van buitenaf aangezwengeld. Ook kunnen benchmarks of voorbeelden van branchegenoten aanleiding zijn voor bewustwording. Deze fase speelt zich af op strategisch niveau. Eindpunt is het formuleren van een ambitie, een koers door het bestuur. In het geval van assetmanagement liggen deze ambities op het terrein van efficiency, doelmatigheid en transparantie.

Zelfonderzoek

De tweede fase kan het beste worden geduid als de fase van zelfonderzoek. Daarin gaat het middenkader aan de slag met de op strategisch niveau geformuleerde ambitie. Afdelingen stellen zichzelf de vraag wat nodig is om een bijdrage te kunnen leveren aan het bereiken van de ambitie. Twee hoofdvragen staan hierbij centraal: In hoeverre kan mijn afdeling hier nu al aan bijdragen (huidige competenties) en welke ontwikkeling moeten we nog doormaken om daaraan te kunnen bijdragen (noodzaak tot professionalisering)? In deze fase ondersteunen externe specialisten in de regel de organisatie. Dat is belangrijk, omdat het in dit zelfonderzoek niet alleen gaat om techniek en systemen, maar ook om de optimale structuur, benodigde kennis en kunde, competenties en talenten en de aansturing binnen de organisatie. De fase eindigt met het terugkoppelen van de bevindingen door afdelingen aan het hogere management. Het belang hiervan is dat de bestuurders een integraal beeld krijgen van wat haalbaar is binnen de eigen organisatie. Daardoor kunnen zij de koers en de bijbehorende ambities expliciet maken. Bijvoorbeeld: ‘Wij zijn in staat om in drie jaar tien miljoen euro te bezuinigen met behoud van kwaliteit.’ Deze expliciete koers en ambitie is verder te vertalen naar doelen en taken voor de verschillende afdelingen, waaronder beheer en onderhoud.

Doelen stellen

In de derde fase van de implementatie van assetmanagement staat het stellen van concrete doelen centraal. Hoe gaat mijn organisatie deze ambitie verwezenlijken? In

het geval van beheer en onderhoud zullen deze doelen gerelateerd zijn aan een hoger doel: installaties moeten gedurende de hele levenscyclus beschikbaar en betrouwbaar zijn. Onderliggende doelen zijn gekoppeld aan de drie pijlers van assetmanagement: organisatie, informatie en kennis. Om assetmanagement succesvol te implementeren, is het van groot belang dat de rollen in beheer en onderhoud helder en gescheiden zijn. Taken, verantwoordelijkheden en bevoegdheden moeten duidelijk omschreven zijn en bovendien zijn toebedeeld aan de rol van respectievelijk de gebruiker, eigenaar, beheerder en dienstverlener. Het in acht nemen van de spelregels die horen bij deze rollen verbetert in de regel de kwaliteit, efficiency en effectiviteit van het onderhoud. De beheerder die de budgetten beheert en de kaders stelt, heeft een andere taak en verantwoordelijkheid dan de dienstverlener die het onderhoud uitvoert. Om het hoofd te kunnen bieden aan al deze uitdagingen bij de implementatie van assetmanagement, dient het onderhoudsproces optimaal bestuurd, geregisseerd en geregistreerd te worden. Adequate informatie en kennis van de conditie, het risico en de kosten van de middelen alsmede inzicht in de onderlinge relatie hiertussen vormen een cruciale voorwaarde voor het succesvol implementeren van assetmanagement.

Conclusie

Door op assetmanagement in te zetten, kunnen waterschappen structureel bijdragen aan het gezamenlijke doel 100 miljoen euro te besparen en toch hun kwaliteitspeil te behouden. Effectieve implementatie van assetmanagement vraagt echter een serieuze aanpak. Er moet tijd worden genomen om de fasen van bewustwording tot het stellen van doelen zorgvuldig te doorlopen. Assetmanagement vraagt bovendien om een organisatiestructuur waarin leiderschap en een duidelijk gedeelde visie en ambitie herkenbaar zijn. Het vergt bewustwording en betrokkenheid van alle medewerkers. Als aan deze randvoorwaarden is voldaan, kan de organisatie aan de slag met de inhoud: adequate informatie en kennis van de conditie van middelen, maar ook het risico en de kosten van de middelen en de onderlinge relatie hiertussen. Hierdoor kunnen waterschappen de maximale waarde uit de levensduur van haar middelen behalen. Marcel Morsing (MaxGrip) Dieter de Vroomen (Goed Adviseren) Tom Schooltink (communicatiebureau TEUN)

Verbonden door water: van 1984 via het heden naar 2034 De universiteit van Wageningen hield vorig jaar september een reünie voor oud-studenten die in 1984 aan hun studie waren begonnen. In dat jaar was de opkomst hoog. Maar liefst 1.200 studenten verschenen aan de start, waarvan ongeveer driekwart de finish haalde. Deze lichting heeft twee hoogleraren voortgebracht en vele promovendi. Beide hoogleraren (Marc Bierkens, Geografische hydrologie aan de Universiteit van Utrecht, en Remko Uijlenhoet, Hydrologie en Kwantitatief waterbeheer aan de Wageningen Universiteit) kozen destijds voor dezelfde studierichting Cultuurtechniek, oriëntatie Hydrologie en waterbeheer. Een goed waterjaar, want na 25 jaar blijken ook de andere hydrologen uit 1984 nog steeds geïnspireerd door water en bekleden gevariëerde functies binnen de wetenschap, overheid en het bedrijfsleven.

F

eitelijk vormt deze waterclub vanuit het bestaande werkveld een fraaie doorsnede van het vakgebied hydrologie en waterbeheer. In een tijd waarin klimaatverandering, de Europese Kaderrichtlijn Water en het Nationaal Bestuursakkoord Water centraal staan, vormde 2009 een uniek jaar om gezamenlijk terug te kijken naar en vooruit te blikken op het waterbeheer. Als ijkpunten hanteren we ons startjaar 1984, de huidige situatie (25 jaar later) en werpen we een blik in de toekomst over 25 jaar, rond het jaar 2034. De invalshoeken die we hebben gekozen, zijn ons vakgebied hydrologie, organisatie van het waterbeheer, beleidsontwikkelingen, modellering en praktijkonderzoek, maatschappij en techniek en als afsluiter onderwijs.

Vakgebied hydrologie

Kijken we terug op het vakgebied hydrologie in de jaren ‘80, dan leerden we op de toenmalige Landbouwuniversiteit neerslagafvoerprocessen en grondwaterstroming modelleren. Het is het tijdperk van de analytische oplossingen, zoals die van Ernst, de Zeeuw, Hellinga en Kraijenhoff van de Leur. Veel waterschappen richtten zich op het opstellen van waterbeheerplannen en op het tijdig goed instellen van stuwen. Er werd nog geen verband gelegd tussen water en ruimtelijke ordening. Wel gingen grote gebieden via ruilverkavelingen en landinrichtingen op de schop en werd de waterhuishouding grootschalig verbeterd. Nederland werd ‘droger gelegd’; soms zelfs weer te droog, de termen ‘verdroging’ en ‘integraal waterbeheer’ deden hun intrede. De waterkwaliteit liet nog op veel plaatsen te wensen over. Puntbronnen werden via onder andere de wetgeving (de Wet verontreiniging oppervlaktewater) gesaneerd, maar diffuse bronnen nog vrijwel niet. Er waren weinig studenten die zowel waterkwantiteit als waterkwaliteit in hun vakkenpakket kozen. Dit waren toen, evenals grond- en oppervlaktewater, nog tamelijk gescheiden werkvelden en werelden, zowel qua inhoud als personen. De relatie ruimte en water krijgt wel steeds meer aandacht onder de noemer ‘Water als

20

H2O / 11 - 2010

ordenend principe’. Na de stationaire benadering van de jaren ‘80 richt de belangstelling zich op extremen en het dynamisch gedrag van systemen. Opvallend is dat daarmee ook de eerst zo uniforme aanpak is uitgegroeid tot een grote diversiteit aan analyse- en rekenmethoden in het eerste decennium van de 21e eeuw.

meer dan voorheen zal opeisen. Voor de voedselvoorziening wordt steeds meer gebruik gemaakt van teelten uit de grond en een meer Europees verdeelde teelt op basis van gebiedskenmerken. Ook ontstaan in EU-verband netwerken van gebieden waar ecologie, natuurwaarden en recreatie zich in goede balans kunnen ontwikkelen.

Op het vlak van waterkwaliteit is door integratie van werkvelden de waterkwaliteit van rivieren anno 2010 verbeterd. In EU-verband worden hydrologische eenheden integraal beheerd, waarbij de waterkwaliteit voorop staat. Ook voor de regionale oppervlaktewatersystemen is de waterkwaliteit leidend, zij het in aquatisch-ecologische termen. Binnen stedelijk gebied nadert medio dit jaar de basisinspanning (50 procent reductie van de vuiluitworp door rioolwaterzuiveringsinstallaties en gemengde riooloverstorten) zijn voltooiing en verschuift de aandacht van gemengde rioleringssystemen naar het functioneren van gescheiden rioleringssystemen.

Organisatie

Voor de toekomst verwachten we dat door klimaatontwikkeling, verstedelijking en bevolkingsgroei schoon en voldoende drinkwater de aandacht in ons vakgebied

Ten tijde van onze studie zorgden waterschappen voor het kwantitatieve waterbeheer, zuiveringschappen voor het kwalitatieve beheer, gemeenten voor de riolering en het waterbeheer in het stedelijk gebied, waterleidingbedrijven voor het drinkwater en de provincie voor het grondwaterbeheer. De burger kreeg vier verschillende rekeningen. Inmiddels zijn waterschappen volledig geïntegreerd en verzorgen het totale oppervlaktewaterbeheer, zowel kwantitatief als kwalitatief in het landelijk en voor een deel in stedelijk gebied. De schaalvergroting van de waterschapswereld gaat via herindelingen steeds verder. Met de groei van hun bestuurskracht zijn de waterschappen hun takenpakket veelzijdiger gaan ontwikkelen, waardoor kwantiteit en kwaliteit meer evenwichtig worden benaderd. Door de

opinie perceelsniveau. De introductie van de Nieuwe Waterwet maakt een einde aan de versnipperde wetgeving rondom water. In combinatie met de Natura 2000-gebieden en het streven naar bescherming van doelsoorten door ecologische verbindingszones worden natuurgebieden ingericht waarin waterbeheer en ecologie samenkomen. Binnen stedelijk gebied bestaat nog een weinig gestructureerde aanpak, alle stedelijke waterplannen ten spijt. Door zwalkend beleid en een gebrek aan waterdeskundigen dreigt een wildgroei aan kleinschalige, weinig robuuste oplossingen te ontstaan. Wel worden zogeheten waterbanken opgericht om het schuiven met waterproblemen over de grens tussen stedelijk en landelijk gebied te faciliteren. Het begin van waterhandel. invoering van de Waterwet eind 2009 gaat een aantal grondwatertaken over van provincie naar waterschap, dat de integratie van grond- en oppervlaktewaterbeheer ons inziens bevordert. Waren er in 1984 nog vele waterschappen, nu zijn dat er nog maar 26. De kans is groot dat het aantal verder gedaald is in 2034, tot een handvol binnen Nederland, één per stroomgebied van de grote rivieren in Nederland. Tegen die tijd is de integratie met de beheerdiensten van Rijkswaterstaat allang een feit en zijn grootschalige regionale waterautoriteiten ontstaan, mede na fusies met de waterbedrijven. Deze organisaties doen het volledig systeemgerichte beheer van waterkeringen, oppervlakte- en grondwater én kwantiteit en kwaliteit binnen het stroomgebied. Voor water wordt de burger niet meer van het kastje naar de muur gestuurd: hij/zij kan terecht bij één waterloket en wordt op een klantgerichte manier efficiënt geholpen. Ook de rekening is voor de burger een stuk duidelijker geworden. Waterrekeningen zijn geïntegreerd, waardoor de burger nog maar één rekening krijgt voor waterschapslasten, rioolrecht en drinkwaterverbruik. Trekken we de lijn door, dan mogen we verwachten dat qua bestuur en beleidsvorming nauwe contacten worden onderhouden met het nieuwe Omgevingsministerie, dat de centrale regie heeft. Daarnaast werken de waterautoriteiten samen met vergelijkbare organisaties in West-Europa om zo de afstemming van beleid, doelen en opgaven op stroomgebiedniveau binnen de Europese Unie te realiseren. Service en klantgerichtheid staan voorop, mede hierdoor is naast de noodzaak tot waterbeheer meer begrip voor de financiering ervan. De toegang tot de regionale waterautoriteiten is laagdrempelig en maakt niet alleen gebruik van het internet, maar ook van lokale steunpunten. Zo houden we in de hand dat de schaalvergroting niet tot een grotere afstand naar de burger leidt. Op meer lokaal niveau zullen drinkwaterbedrijven, waterschappen en gemeentelijke rioleringsdiensten zijn opgegaan in een

aantal volledig geïntegreerde waterketenbedrijven. Dit zijn bedrijven die met de integrale zorg voor drinkwater, afvalwater en grond- en oppervlaktewater zijn belast en winst kunnen boeken op het terrein van zuivering en hergebruik van afvalwater en het gebruik van grond- en oppervlaktewater voor drinkwater en industriële toepassingen.

Beleid

In 1979 is de Europese Grondwaterrichtlijn opgesteld ter bescherming van het grondwater tegen verontreinigingen veroorzaakt door de lozing van bepaalde gevaarlijke stoffen. Dit was de eerste stap in de richting van bescherming van het grondwater. Sinds de affaire Lekkerkerk begin jaren ‘80 worden steeds meer bodemen grondwaterverontreinigingen ontdekt. Al snel werd duidelijk dat deze verontreinigingen grote gevolgen hebben voor met name de freatische grondwaterwinningen en dat bescherming van de bodem en grondwater noodzakelijk was. De Interimwet Bodemsanering, die in 1983 in werking trad, leidde ertoe dat de eerste verontreinigingen aangepakt worden. De Wet Bodembescherming was in voorbereiding, hierin werd de Europese Grondwaterrichtlijn geïmplementeerd. Begin jaren ‘90 werd sterk ingezet op het terugdringen van de vuilemissie vanuit riolering en rwzi’s via de Wvo. Miljarden euro’s werden geïnvesteerd in extra zuiveringstrappen en bergbezinkbassins achter lozingspunten van de riolering. Momenteel wordt het beleid gedomineerd door het Nationaal Bestuursakkoord Water (NBW) en de Europese Kaderrichtlijn Water (KRW). Het NBW heeft tot doel om in de periode tot 2015 het watersysteem in Nederland op orde te krijgen en daarna op orde te houden. Het gaat daarbij om het aanpakken van de gevolgen van de zeespiegelstijging, bodemdaling en een veranderend klimaat. De KRW moet ervoor zorgen dat de kwaliteit van het oppervlakteen grondwater in 2015 op orde is. De KRW en NBW zijn echter nog gescheiden werkvelden met verschillende stramienen en maatlatten. De beoordelingsmethoden zijn ontwikkeld voor een hoog schaalniveau, hetgeen problemen oplevert bij een vertaling naar

Met het oog op de toekomst zal het beleid van de waterautoriteiten gericht zijn op het garanderen van voldoende drinkwater van goede kwaliteit, waarbij rekening moet worden gehouden met de effecten van klimaatverandering. Zo zal op de intrekgebieden van de grootste aquifers bijvoorbeeld alleen nog maar loofbos, heide of stuifzand, of biologische landbouw met jaren waarop het land braak blijft liggen worden toegestaan om de infiltratie te maximaliseren en de kwaliteit van het infiltrerende water te borgen. Ook wordt waar mogelijk in de nattere winters schoon oppervlaktewater in de bodem geïnfiltreerd om het effect van grondwateronttrekkingen op het grondwatersysteem te compenseren. Hierdoor kan nog steeds op eenvoudige wijze drinkwater uit grondwater worden geproduceerd. De doelstelling voor natuurbescherming richt zich inmiddels op biodiversiteit door bescherming van habitattypen en minder op doelsoorten. Dit heeft gevolgen voor het waterbeheer in natuurgebieden. We hebben dan een eenduidige manier om de omgevingskwaliteit te waarderen. De veerkracht van het watersysteem is geoptimaliseerd, doordat water meer ruimte heeft gekregen. In 2034 is sprake van een geïmplementeerde beleids-, monitoring- en kenniscyclus. We werken lerend, al evaluerend en procesmatig aan een sterke inhoudelijke agenda ‘Water in Nederland’.

Modellering en praktijkonderzoek

De basisgegevens voor rekenmodellen waren in onze studententijd nog overwegend in analoge vorm beschikbaar. Het samenstellen van een rekenmodel was daardoor een zeer tijdrovende aangelegenheid. Als eenmaal de gedigitaliseerde gegevens voorhanden waren, werden driftig allerlei scenario’s doorgerekend en trendanalyses uitgevoerd. De rekenmodellen leverden een schat aan informatie op, maar de onzekerheden werden niet of nauwelijks in beeld gebracht. Er was nog een groot vertrouwen in de modeluitkomsten. Inmiddels hebben de meeste waterschappen grond- en oppervlaktewatermodellen van hun gehele beheergebied of werken daar hard aan. Ook van de stedelijke waterH2O / 11 - 2010

21

grond- en oppervlaktewater en riolering mogelijk is geworden. Waterstanden kunnen rechtstreeks worden gevolgd dankzij nieuwe betaalbare telemetriesystemen die gebruikmaken van de meest moderne telecommunicatietechnieken. Op basis van sensornetwerken worden, mede door universiteiten en onderzoeksinstituten, strategieën en methodieken ontwikkeld die van nut kunnen zijn voor het beheer van watersystemen. Te denken valt daarbij aan de enorme ontwikkeling die het gebruik van regenradar in hydrologie en waterbeheer heeft doorgemaakt. Vernieuwingsgerichte waterschappen grijpen daarop aan. Ook rioleringsbeheerders installeren steeds meer meet- en regelapparatuur om meer inzicht te krijgen in het functioneren van de ondergrondse systemen.

systemen bestaan rekenmodellen die bij toetsing aan de praktijk overigens nog behoorlijke afwijkingen kunnen vertonen. De kwaliteit van de basis- en meetgegevens vormt op alle fronten nog een belangrijk knelpunt. Door ontwikkelingen in hard- en software is het samenstellen van grote complexe integrale modellen mogelijk geworden. Vanwege het verschil in schaalgrootte en verschil in reactietijden van watersystemen (grondwater, oppervlaktewater en riolering) sluit de datadichtheid echter nog niet aan op de gewenste nauwkeurigheid. Nog steeds geldt dat als de basisgegevens niet goed zijn, ook de uitkomsten van het meest complexe model niet betrouwbaar zijn. De uitstroom van op leeftijd gekomen onderzoekers leidt tot het verlies van veel veldkennis. Hier is op bestuurlijk niveau weinig aandacht voor; het proces wordt teveel en te vaak boven en los van de inhoud gesteld. Voor de toekomst zullen door kosten en kennisbehoefte gedreven samenwerkingsverbanden ontstaan tussen onderzoek en waterbeheer en proeftuinen worden ingericht om goede langdurige datareeksen te genereren. Ook zien we remote sensing als welkome aanvulling op veldkarteringen en zullen we tegen die tijd een uitstekend inzicht in de eigenschappen en toestand van het watersysteem hebben. Modellen vormen een geïntegreerd onderdeel van een informatieomgeving. Er is een nationaal bestand van watergerelateerde basisgegevens waaruit geautomatiseerd en via internet watersysteemmodellen kunnen worden opgesteld voor en door de gebruiker afgeperkte deelgebieden. Deze modellen-op-verzoek worden op ongekende resolutie en voor een keur aan scenario’s gedraaid op een centrale cluster van supercomputers. Inrichtingsvarianten aan (digitale) ontwerptafels kunnen daarmee direct worden geëvalueerd. De onzekerheid in de basisgegevens is bekend en het is gemeengoed om ook de onzekerheid in de modeluitkomsten te

22

H2O / 11 - 2010

presenteren. Via gericht praktijkonderzoek worden eventuele onzekerheden verder teruggebracht.

Maatschappij en techniek

Tijdens onze studietijd was er nog weinig tot geen communicatie op het gebied van water. Dat is tegenwoordig wel anders. De spotjes van ‘Nederland leeft met water’, de informatievoorziening rondom de waterschapsverkiezingen, landelijke informatiecampagnes en niet te vergeten de film van Al Gore drukken ons dagelijks met de neus op een gestaag stijgende zeespiegel. Er heerst daarentegen nog steeds een bepaalde gelatenheid of misschien wel desinteresse onder de bevolking. Bescherming tegen waterproblemen wordt als vanzelfsprekend beschouwd en nog steeds als een taak van de overheid gezien. De burger is zich nog onvoldoende bewust van het belang van een veerkrachtig en gezond watersysteem en van de rol die hij/zij hierin speelt. Maar door de toegenomen integratie van water in de openbare ruimte wordt het onderwerp aaibaar. Door waterspeelplaatsen, retentievijvers, wadi-systemen, opbreken van overkluizingen en dergelijke wordt water weer meer zichtbaar in de leefomgeving, hetgeen het bewustzijn vergroot. Via internet is men volledig op de hoogte van de actuele toestand van het watersysteem. Voor wat betreft technieken werd begin jaren ‘80 al wel gemeten in systemen, maar met een relatief lage frequentie en met de inzet van een nog beperkt aanbod aan meetinstrumenten. Remote sensing (toen vaak ‘teledetectie’ genoemd) stond nog in de kinderschoenen. Bovendien werd het gebruik van informatie uit dergelijke sensoren in hydrologie en waterbeheer bemoeilijkt doordat de gegevens overwegend in analoge vorm beschikbaar waren. Remote sensingtechnieken werden daarom in die tijd nog voornamelijk op een kwalitatieve manier gebruikt (in de zin van warmer versus kouder, natter versus droger, en dergelijke). Inmiddels heeft een ware revolutie plaatsgevonden op het gebied van sensoren, waarmee intelligentere monitoring van

De ontwikkeling van meettechnieken zal zich ongetwijfeld in hoog tempo doorzetten in de toekomst. Remote sensing vanuit satellieten, maar ook vanuit robotvliegtuigjes en vaste (radar)stations wordt toegepast voor monitoring van landgebruik, het opsporen van vervuilende activiteiten, het meten van de verdamping, neerslag, etc. De tijd is dan rijp voor early warning-systemen (in de dijkbewaking en in de afvoer- en droogtevoorspelling). Ook de burger speelt hierin een rol door bij dreiging van wateroverlast omgevingsinformatie via zijn smart-phone door te zenden naar een centrale verwerkingseenheid. Meetnetten van land-, wateren rioleringsbeheerders omvatten naast peil-, flux- en debietmeters diverse semi(automatische) kwaliteitssensoren die hun data continu naar een centrale computer sturen. De data worden verwerkt in statusrapporten en early warnings om eenvoudige hydrologische ingrepen te kunnen plegen, zoals het openen en sluiten van stuwen, het aan- of uitschakelen van irrigatiesystemen of gemalen en doorspoelen van watergangen. Deze informatierevolutie zal ook de informatie-achterstand tussen burger en waterbeheerder verkleinen, wat de waterbeheerder stimuleert om het nog beter te doen. Keerzijde van de verkleining van deze informatie-achterstand is een toename van het aantal rechtszaken tussen burgers en waterautoriteiten. De Wet ruimtelijke ordening heeft er sinds 2013 voor gezorgd dat de informatie over de infrastructuur en de toestand van de Nederlandse waterhuishouding volledig is geworden, gedocumenteerd is, uniform en gestandaardiseerd is opgeslagen en voor iedere gebruiker toegankelijk is gemaakt.

Onderwijs en fundamenteel onderzoek

De hydrologie als wetenschap heeft zich sterk ontwikkeld. In de tijd dat wij studeerden, waren er nauwelijks hydrologiehoogleraren aan de universiteit van Wageningen (toen nog Landbouwuniversiteit) en de Universiteit van Utrecht. Hydrologie was in Wageningen een oriëntatie binnen de studierichting Cultuurtechniek en een onderdeel van Civiele Techniek of Vloeistof- en Grondmechanica in Delft. Hydrologie werd als apart vak alleen

opinie onderwezen aan de Vrije Universiteit Amsterdam en de Rijksuniversiteit Groningen. In de tijd daarna is het aantal hoogleraren hydrologie toegenomen. Door een beperkte internationale oriëntatie, onderlinge naijver en onenigheid kwam echter nog geen echte onderzoeksschool hydrologie van de grond. Sinds 2002 zijn binnen enkele jaren jonge hoogleraren benoemd aan de universiteiten in Utrecht, Amsterdam, Wageningen en Delft en aan UNESCO-IHE en ITC. Deze hoogleraren hebben allen hun sporen verdiend in de internationale onderzoeksarena en zijn aardwetenschappelijker georiënteerd dan voorheen. Dit heeft het aanzien van de hydrologie binnen het Nederlands aardwetenschappelijk onderzoek sterk vergroot. De definitieve emancipatie van de hydrologie als aardwetenschappelijke discipline krijgt gestalte met de oprichting van het Boussinesq Centre for Hydrology. Hierin werken de wetenschappelijke hydrologiegroepen in Nederland nu allen samen. Naast traditionele Nederlandse onderwerpen als grondwaterbeheer onderzoeken Nederlandse hydrologen nu ook hydrologie in relatie tot internationaal waterbeheer, klimaat, voedselveiligheid, koolstof en nutriëntencycli, ecologie en milieu. De beroepsvereniging voor Nederlandse hydrologen die in de praktijk werken, de Nederlandse Hydrologische Vereniging, werkt met verve en nieuw elan aan kennisuitwisseling en -ontwikkeling.

Samenvattend

Kijken we terug naar de ontwikkeling van het vakgebied hydrologie, dan kan worden geconstateerd dat de werkvelden waterkwantiteit en waterkwaliteit, landelijk en stedelijk gebied én grond- en oppervlaktewater steeds meer naar elkaar zijn toegegroeid. De aandacht lijkt hierbij steeds meer richting schoon en voldoende (drink)

water te verschuiven, naast veiligheid en overlast. De sectorale benadering heeft plaatsgemaakt voor een integrale benadering en zet door richting een meer gebiedsgerichte benadering. Dit is in lijn met de ontwikkeling van organisaties die groeien naar grootschalige regionale instituten, die zich richten op de omgeving en de burger meer centraal stellen. Europese regelgeving heeft een duidelijk stempel gedrukt op het beleid en een versnipperde aanpak weten om te buigen naar duidelijke planstructuren. Het stedelijk gebied loopt daar nog op achter. Voor wat betreft de rekenmodellen en praktijkonderzoek ligt er nog een uitdaging om de basisgegevens op orde te krijgen, onzekerheden in beeld te brengen en deze via gericht en grootschalig onderzoek (proeftuinen) te verkleinen. Rekenmodellen worden verfijnd om integraal onderdeel te gaan uitmaken van ‘digitale ontwerptafels’. De informatietechnologie heeft een enorme stimulans gegeven aan het vakgebied, waarbij early warning-systemen binnen bereik komen en gebruik wordt gemaakt van onder andere neerslagradar, satellietinformatie en burgernetwerken. Waar het vakgebied hydrologie in het verleden nog een ondergeschoven kindje was, heeft het zich ontwikkeld tot een volwaardig vakgebied en is het inmiddels een instituut waardig.

Hoe verder?

In 1984 zijn we met een groep studenten aan de toenmalige Landbouw Hogeschool Wageningen verbonden geraakt, met water en met elkaar. Het is prettig om te constateren dat we ons na 25 jaar nog steeds verbonden voelen en de behoefte aan versterking alleen maar toeneemt. Verbonden en gedreven door water zien we nog een aantal uitdagingen voor de periode die voor ons ligt. De Nederlandse waterwereld is groot en klein tegelijk. We weten veel, kunnen veel en doen veel. Op allerlei fronten wordt gewerkt aan water, maar toch zijn er nog veel scheidslijnen. Zo ervaren we verschillen tussen theorie en praktijk, tussen kantoor en veld en tussen systeem en gebied. Samenwerking is het devies. Zoek elkaar op, maak en onderhoud netwerken, heb kennissen én kennis. Door samen te werken benutten we bestaande kennis, delen we kennis en zijn we in staat om een groot deel van de bestaande en toekomstige watervraagstukken op te lossen. We zijn inmiddels met ruim 1.500 hydrologen in Nederland. Een fors potentieel aan kennis dat tot zijn volle recht komt als de juiste vragen worden gesteld. Voor wat betreft dataverzameling willen we een lans breken voor betere en langdurigere datasets van gebieden die we kunnen gebruiken voor systeemanalyses en validatie van modelberekeningen. De slingerbeweging van meer modelleren en minder meten moet voor een deel terug de andere kant op, naar een nieuw evenwicht, dat beter in balans is. We kennen inmiddels de beperkingen van de modellen. Met meer meetgegevens kunnen we de kwaliteit van

modellen verbeteren en onzekerheden verkleinen. Geschikte data bieden ook een ontmoetingsplaats voor theorie en praktijk, voor gebied- en systeemdenkers. Processen in de watersector kenmerken zich volgens ons door een beperkt evaluerend vermogen. De waan van de dag regeert, waardoor nauwelijks tijd wordt gegund om nieuwe kennis structureel te verankeren en kennissnippers verstoffen. Graag nemen we deze gelegenheid te baat om de hydrologische dossierkennis onder de aandacht te brengen. Zo zijn bijvoorbeeld ‘oude’ CHO/ TNO-publicaties door de NHV via haar internetpagina toegankelijk gemaakt. We moeten toe naar een implementatie en verinnerlijking van cyclisch denken en werken. Zet beleid, monitoring en kennis in een cyclisch leerproces en schroom niet om meer dan één cyclus terug te kijken en daarvan te leren. Ten slotte willen we poneren dat een groot gevaar schuilt in het verder vergroten van de marktwerking binnen de publieke watersector. Door te sturen op efficiëntievoordeel zien wij een afnemende dossierkennis en reductie van ‘ter waterzake kundig’ personeel. Deze trend leidt ertoe dat goed opdrachtgeverschap vanuit de publieke sector, mede bedoeld om belastinggeld effectief en efficiënt te besteden, onder zware druk staat. Het kan toch niet zo zijn dat de opdrachtformulering van de overheid wordt overgelaten aan opdrachtnemers. Heb het dan nog maar eens over vraagsturing. We hopen met dit artikel een basis te hebben gelegd voor de komende 25 jaar. Reacties zijn meer dan welkom, lang leve de interactie tussen mensen die van water houden! Marc Bierkens (Universiteit Utrecht) Pim Dik (Grontmij) Gé van den Eertwegh (KWR Watercycle Research Institute) Jolijn van Engelenburg (Vitens) Michel Moens (ARCADIS) Kees Peerdeman (Waterschap Brabantse Delta) Gerrit de Rooij (Helmholtz Centre for Environmental Research-UFZ) Remko Uijlenhoet (Wageningen Universiteit) Ronald Vernes (TNO Bouw en Ondergrond) Manon Wille (gemeente Renkum) H2O / 11 - 2010

23

Hoe goed meten we grondwaterstanden? De laatste jaren zijn verschillende artikelen en rapporten verschenen over het meten van freatische grondwaterstanden, waarbij de term ‘numerieke verdroging’ is gebruikt. Numerieke verdroging wordt gebruikt om onjuiste schattingen van de freatische grondwaterstand als gevolg van alle veranderingen in meten en interpreteren aan te geven. Hoog tijd voor Alterra om mogelijke systematische meetfouten in de freatische grondwaterstanden te kwantificeren en de relevantie ervan voor beleid en uitvoering te beoordelen.

B

eleidsmakers en uitvoerders hebben informatie over de grondwaterstand nodig om beslissingen te kunnen nemen bij het bestrijden van verdroging. Omdat wij niet uitputtend, overal en altijd, kunnen meten is deze informatie nooit foutloos en zal er altijd een risico zijn van een ‘foute’ beslissing als gevolg van onnauwkeurige informatie. Het is belangrijk de nauwkeurigheid van informatie over de grondwaterstand te kennen, zodat kan worden beoordeeld of deze toereikend is om goede beslissingen te kunnen nemen. In deze bijdrage vestigen wij de aandacht op een mogelijke systematische fout in informatie over de grondwaterstand, de wijze waarop deze fout moet worden vastgesteld en de mogelijke consequenties indien deze fout blijkt te bestaan.

Grondwaterstandinformatie en verdrogingsbeleid

Sinds begin jaren ‘90 wordt in het rijksbeleid de achteruitgang van natuur als gevolg van verdroging erkend en is beleid ontwikkeld

om deze achteruitgang te keren. Uitgangspunt daarbij is de definitie van verdroging uit de vierde Nota Waterhuishouding: “Een gebied wordt als verdroogd aangemerkt als aan dat gebied een natuurfunctie is toegekend en de grondwaterstand in het gebied onvoldoende hoog is dan wel de kwel onvoldoende sterk om bescherming van de karakteristieke grondwaterafhankelijke ecologische waarden, waarop functietoekenning is gebaseerd, in dat gebied te garanderen.” Doelstelling in het rijksbeleid was het terugbrengen van het areaal verdroogd gebied met 25 procent ten opzichte van de situatie in 1985. Het InterProvinciaal Overleg voegt per provincie periodiek de door terreinbeherende instanties aangeleverde informatie over verdroogde natuurgebieden samen tot een landelijke verdroogde gebiedenkaart, waarmee de voortgang van het beleid wordt gevolgd. Het succes of falen van verdrogingsbestrijding is daarmee primair gekoppeld aan het herstel van de natuurlijke vegetatie en heeft slechts een

indirecte koppeling met hydrologische condities als grondwaterstand en kwel.

Hoe wordt de grondwaterstand gemeten?

Van der Gaast et al.1) definiëren ‘numerieke verdroging’ als ‘het onjuist inschatten van de freatische grondwaterstand als gevolg van verkeerde meet- en/of rekentechnieken’. Zij benadrukken naast wijzigingen in het meten van grondwaterstanden ook de berekeningswijze van de gemiddelde voorjaarsgrondwaterstand, het zonder onderlinge samenhang beschouwen van grondwaterstandinformatie en bodemkundige informatie en de onjuiste interpretatie van meetgegevens van peilbuizen. ‘Numerieke verdroging’ kan van invloed zijn op het berekenen van grondwaterstanden met modellen en het gebruik van grondwaterstandgegevens voor het maken van kaarten met grondwaterstandinformatie. Van der Gaast et al. stellen dat grondwaterinformatie die is afgeleid zonder gebruik te maken van bodemkundige informatie steeds meer is gaan afwijken van de werkelijke situatie (de praktijk). Omdat een mogelijk onjuiste inschatting van de grondwaterstand ook zou kunnen leiden tot een onjuiste inschatting van de verdroging in natuurgebieden introduceerden Van der Gaast et al. de term ‘numerieke verdroging’. Het signaleren van deze mogelijk onjuiste inschatting van de freatische grondwaterstand door meetfouten en misinterpretatie en de geschetste beleidsmatige consequenties van deze onjuiste inschatting heeft tot veel reacties geleid.

Zijn er systematische fouten?

Van der Gaast et al. gaven als indicatie dat gemiddeld in Nederland de grondwaterstand 25 centimeter te diep wordt gemeten. De nauwkeurigheid van deze inschatting is met gegevens die nu beschikbaar zijn niet aan te geven en dus is het niet duidelijk of er sprake is van een significante systematische afwijking. Querner en Van Bakel3) hebben analyses en modelsimulaties uitgevoerd, waaruit blijkt dat het verschil van 25 centimeter mogelijk is overschat. De verschillende analyses zijn binnen de universiteit van Wageningen besproken. Geconcludeerd werdt dat sprake kan zijn van systematische meetfouten in de grondwaterstand, die kunnen optreden doordat filters in de loop van de tijd steeds dieper werden geplaatst, maar dat we op dit moment niet in staat zijn om de grootte ervan goed te onderbouwen. Hoog tijd dus om mogelijke systematische meetfouten in de freatische grondwaterstanden te kwantificeren en de relevantie ervan voor beleid en uitvoering te

24

H2O / 11 - 2010

opinie

beoordelen. Op basis van deze kennis kan daarna worden bekeken of, en zo ja welke acties nodig zijn om de kwaliteit van metingen te verbeteren. Gezien de maatschappelijke relevantie van nauwkeurige informatie over grondwaterstanden willen het Centrum Bodem en het Centrum Water en Klimaat van de universiteit van Wageningen in samenspraak met andere partijen de kwaliteit van deze informatie vaststellen en deze waar mogelijk verbeteren.

Hoe stellen we systematische fouten vast?

Als de twijfels over de kwaliteit van grondwaterstandinformatie zijn opgehelderd, komen de vragen over interpretatie voor verschillende doeleinden ook aan bod. We willen echter bij het begin beginnen: het meten van de freatische grondwaterstand zelf. Zijn de tot nu toe gemeten freatische grondwaterstanden correct? Onder welke omstandigheden worden meetfouten gemaakt en hoe groot zijn die meetfouten (gemiddeld) in de natuurgebieden waar het bij verdroging om gaat? Als blijkt dat sprake is van significante meetfouten die op grote schaal optreden, wordt de relevantie ervan voor beleid en uitvoering beoordeeld en wordt gekeken naar maatregelen om de kwaliteit van metingen te verbeteren. Het is niet duidelijk hoe het op dit moment gesteld is met de kwaliteit van het meten van freatische grondwaterstanden. Bij de uitvoering van deze metingen gaat het met name om de inrichting van de meetlocatie, zoals diepte, positie en lengte van het filter in relatie tot de bodemopbouw en het hydrologisch systeem. Naast de verticale situering van een filter is de situering in de ruimte ook belangrijk, bijvoorbeeld de afstand tot een waterloop, weg of huis. Het kwantificeren van mogelijke meetfouten is van groot belang. Hiervoor moeten de verschillen worden bepaald tussen metingen op dezelfde locatie in correct geplaatste filters en mogelijk te diep geplaatste filters. Deze vergelijking zou gemaakt moeten worden voor de gebieden waar het bij verdroging om draait: terreinen met grondwaterafhankelijke natuur. Een dergelijke vergelijkende studie zal uitgevoerd moeten worden op een statistisch goed onderbouwde wijze waarbij rekening gehouden wordt met verschillen in bodemopbouw en hydrologie. Doel is te komen tot uitspraken over mogelijke systematische meetfouten die niet afhangen van de kwaliteit van modelveronderstellingen of inzichten van experts. Dat gebeurt op objectieve wijze, middels een kanssteekproef.

Met de opgedane kennis is het mogelijk het freatische meetnet te screenen. Beoordeeld wordt welke grondwaterwaarnemingsreeksen die in Nederland beschikbaar zijn, de freatische grondwaterstand voldoende correct weergeven. Daarbij moet rekening worden gehouden met wijzigingen die in de loop van de tijd zijn doorgevoerd in het grondwatermeetnet. Maar het is ook denkbaar dat uitbreiding wenselijk is.

Wat zijn de gevolgen?

Als uit het voorgestelde veldonderzoek blijkt dat sprake is van een significante systematische fout in het meten van de grondwaterstand, kan vervolgens de relevantie ervan worden beoordeeld: wat zijn de implicaties voor het beleid? Hierbij kan worden gekeken naar de effecten op het kwantificeren van verdroging op regionale en nationale schaal, op de vlakdekkende interpolatie van grondwaterstandkarakteristieken en op het gebruik van grondwaterstandgegevens in hydrologische modellen. Wij beogen met een statistisch opgezet veldonderzoek de kwaliteit van de metingen van de freatische grondwaterstanden

objectief te kunnen kwantificeren. De uitkomsten hiervan zullen bijdragen aan een beter inzicht in de nauwkeurigheid van informatie over de grondwaterstand. Frank van der Bolt, Wim Cofino, Mirjam Hack-ten Broeke en Peter de Ruiter (Wageningen Universiteit en Research Centre / Alterra) NOTEN 1) Van der Gaast J., H. Vroon en H. Massop (2008) Oorzaak en gevolg van numerieke verdroging. H2O nr. 5, pag. 51-56. 2) Hoogland T., G. Heuvelink en M. Knotters (2008). De seizoensfluctuatie van de grondwaterstand in natuurgebieden vanaf 1985 in kaart gebracht. Wettelijke Onderzoekstaken Natuur & Milieu. Rapport 89. 3) Querner E. en P. van Bakel (2010). Op zoek naar de ‘vergeten’ verticale weerstand hoog in het bodemprofiel. Stromingen nr. 1, pag. 5-24. 4) Van der Horst J., T. Hoogland en M. Knotters (2002). Onzekerheid als beslissende factor. Een verkenning van de toepassing van gekwantificeerde onzekerheid in het grondwaterbeheer. Alterra. Rapport 442.

H2O / 11 - 2010

25

Uw bron voor online hardheids-, ijzer-, chromaat-, chloor- en

tanks en silo’s type: toepassing: afmeting: situering: bouwtijd: ervaring:

Gewapend betonnen tanks; monoliet gestort Drinkwater, afvalwater, slib, enz. Diameter en hoogte tot 40 m. Bovengronds of ingegraven; ook in grondwater Zeer korte bouwtijd (speciale bekisting) Al meer dan 60.000 tanks gebouwd

Monostore® b.v. Goudplevier 107 (NL) 8271 GB IJsselmuiden Tel.: +31(0)38 - 33 707 00

alkaliteitsmeting en besturingen voor onthardings- en RO installaties.

Monostore® n.v. Hortensiastraat 12 (B) 2020 Antwerpen Tel.: +32(0)3 - 232 73 21

WWW.MONOSTORE.COM

OPSLAG

MILIEUZEKER

Postbus 960_ 7550 AZ Hengelo Telefoon 074-29 15 150_Telefax 074-29 15 350 [email protected]_www.prowater.nl

Tankbouw in beton en staal

&

grondwaterstanden

overstortgegevens

•

grondwaterstanden en overstort gegevens per email tot uw beschikking

•

tot 5 sensoren per modem

•

luchtdrukgecompenseerd dus geen extra barosensoren nodig

•

batterijlevensduur 10 jaar @ 1meting / uur en 1 email / dag

•

op afstand herprogrammeerbaar

•

dataopslag in uw eigen beheer op basis van SQL database

•

conversie naar stijghoogte (NAP)

•

volautomatische of handmatige export naar Delft FEWS, Hydras, CSV etc

KELLER GSM2 modemlogger, life can be so simple.... KELLER Meettechniek BV Postbus 59 2810AB REEUWIJK 26 H2O / 11 - 2010

WWW.KELLER-HOLLAND.NL

Tel +31 182 399840 Fax +31 182 399841 E [email protected]

achtergrond Aanpak vismigratieproblemen van bron tot monding Met het uitzetten van 300 glasalen bij gemaal Spiedam te Ertveld (België) door Iris Lauwaert, vertegenwoordigster van Vlaamse minister van Leefmilieu, Natuur en Cultuur is in maart van dit jaar op ludieke wijze het INTERREG-project ‘Living North Sea’ begonnen. Bij het vrijlaten werd de wens uitgesproken dat de glasalen over een aantal jaren weer veilig naar zee kunnen terugkeren als volwassen schieralen. Dat hiervoor nog het nodige moet gebeuren, was duidelijk voor de circa 100 aanwezigen. Lichting van de aanwezige netten achter het gemaal lieten zien dat op dit moment nog maar weinig vissen levend kunnen passeren. Van de schieraal komt 95 procent niet ongeschonden door het gemaal. Een probleem dat ook in Nederland erg actueel is.

De glasaal is tijdens de bijeenkomst uitgezet.

D

e komende drie jaar wordt door een samenwerkingsverband van 15 Europese organisaties rondom de Noordzee gewerkt aan het herstel van migrerende vispopulaties. Het project ‘Living North Sea’ streeft naar het versterken van kennisontwikkeling en uitwisseling over diadrome vissen, zoals paling, rivierprik, spiering, zalm en driedoornige stekelbaars. De partijen willen de aanpak van de problemen letterlijk op de kaart zetten en concreet aan de slag gaan met het bedenken en testen van vispassages en visvriendelijke technieken. Zo wordt gewerkt aan de ontwikkeling van visvriendelijke gemalen en het oplossen van vismigratieproblemen bij zoet-zoutovergangen. Daarnaast wordt op verschillende

Beschadigde vissen bij het gemaal Spiedam te Ertveld (België).

locaties langs de Noordzeekust nader onderzoek uitgevoerd om de vismigratieproblemen beter in kaart te brengen. In Nederland zijn de eerste projecten begonnen in de Roer en de Gronings-Drentse beken, waar vismigratieroutes in beeld worden gebracht met zenderonderzoek.

gezamenlijk uitvoeren van diverse projecten met de internationale partijen en door het actief uitwisselen van kennis en ervaringen kunnen de diadrome vissen in Nederland een stap voorwaarts geholpen worden. Het bereiken van KRW-doelen komt hiermee weer een stuk dichterbij.

De Europese Unie financiert de helft van de totale kosten via het INTERREG North Sea-programma. Voor activiteiten in Nederland doet het ministerie van VROM, via de zogeheten CETSI-regeling, daar nog eens 25 procent bovenop. Sportvisserij Nederland, Waternet en de waterschappen Noorderzijlvest en Hunze en Aa’s nemen vanuit Nederland deel aan het project. Door het

Peter Paul Schollema (Waterschap Hunze en Aa’s) Jacques van Alphen (Waternet) Niels Brevé (Sportvisserij Nederland) Jeroen Huisman en Stefan Dupon (Waterschap Noorderzijlvest) Foto’s: Herman Wanningen

H2O / 11 - 2010

27

Uitbreiding van kostencalculator voor drinkwater De kostencalculator drinkwater is een internettoepassing om eenvoudig investeringskosten van nieuwbouw en renovatie van drinkwaterinfrastructuur (vooral zuiveringen en leidingen) op systeemniveau in kaart te brengen. Goed inzicht in de kosten in een vroeg stadium heeft veel voordelen. Momenteel maakt 80 procent van de waterbedrijven gebruik van de kostencalculator; zo’n 140 gebruikers zijn nu aangesloten. Onlangs is een aanzet gegeven om behalve de kosten ook de duurzaamheid in beeld te brengen.

H

alverwege de jaren negentig nam DHV het initiatief binnen de watersector om op systeemkeuzeniveau goede investeringsramingen te kunnen maken. Acht waterbedrijven leverden kosteninformatie van gerealiseerde projecten. Deze informatie, gecombineerd met de aanwezige kostendeskundigheid, resulteerde in 1997 in een eerste uitgave van wat in de sector bekend stond als het ‘kostenboekje van DHV’. Het gele boekje ‘standaardisatie van kosten’ werd een begrip. In de jaren daarna werd de kosteninformatie uitgebreid. De laatste papieren versie dateert van 13 maart 2002.

Digitaliseren kostencalculatie

In 2006 benaderde DHV de waterbedrijven om de kostenstandaard nieuw leven in te blazen. De wijze waarop was in september 2007 onderwerp van gesprek tijdens de themamiddag van de Community of Practice (CoP) Kostencalculatie. Deze heeft als doel kostendeskundigheid binnen de watersector te verhogen en ervaring uit te wisselen. Het voorstel was een digitale applicatie te maken, die via internet te bereiken is. Op deze manier kan iedereen snel en eenvoudig op de eigen PC ramingen maken. Naast het schatten van de omvang van investeringen bleek tevens behoefte aan exploitatieramingen en gevoeligheidsanalyses. Na een jaar ontwikkeling was een eerste resultaat gereed. Via www.kostenstandaard.nl heeft iedere gebruiker overal ter wereld toegang tot de ‘kostenstandaard drinkwater’ en is de gebruiksaanwijzing en achtergrondinformatie te lezen. Doel van de CoP ‘Kostencalculatie drinkwater’ is het bevorderen van de uitwisseling van kostenkennis. Elke tweede donderdag van september wordt hiervoor een themamiddag verzorgd. In september 2009 stond de vraag naar de kosten van duurzaamheid centraal. Ook wordt jaarlijks een gebruikersdag gehouden waarop medewerkers van waterbedrijven de laatste kneepjes voor het gebruik van de hulpmiddelen leren kennen.

Hoe werkt het?

De kostencalculator werkt als een soort Legosysteem, waarbij de gewenste blokjes (zuiveringsstappen) op elkaar geklikt kunnen worden. De berekening gaat uit van standaard ontwerpparameters. Voor de kenners is het mogelijk om de ‘defaultwaarden’ in een processtap aan te passen aan eigen bedrijfsomstandigheden, zoals filtratiesnelheden, afschrijvingstermijnen,

28

H2O / 11 - 2010

enzovoorts. De investeringen en exploitatiekosten verschijnen direct op het scherm. Detailramingen worden naar een Excelbestand geëxporteerd.

Toepassingen in de praktijk Strategische studies

In 2008 is in opdracht van de Provincie Noord-Brabant een studie verricht naar de kosten ter bestrijding van verdroging van de Brabantse Wal. De provincie was geïnteresseerd in een optie die uitging van het beëindigen van enkele grondwaterwinningen op de Brabantse Wal en het vestigen van een nieuwe oppervlaktewaterzuivering op Zuid-Beveland. In 2009 vroeg waterbedrijf Evides om een calculatie van de kosten van het gebruik van voorgezuiverd oppervlaktewater voor diepinfiltratie nabij bestaande grondwaterwinningen. Voordeel van diepinfiltratie is vermindering van de netto onttrekking van grondwater en dus een besparing op grondwaterbelasting. De volledige drinkwaterproductie blijft op dezelfde plek in stand. Aanpassingen in het distributienetwerk zijn dus niet nodig. Ten opzichte van de huidige situatie ontstaat door infiltratie een financiële opbrengst. Verschillen in exploitatiekosten tussen de opties bedragen miljoenen euro’s per jaar. De kostencalculator blijkt geschikt voor een snelle afweging van alternatieven en draagt bij aan het bereiken van lage maatschappelijke kosten. Het onderzoeken van bovengenoemde opties droeg bij aan het convenant dat Evides en de Provincie Noord-Brabant eind 2009 tekenden ter bestrijding van verdroging op de Brabantse Wal. Daarin is overigens besloten tot een andere optie.

Duurzaam transportleidingsysteem DHV maakte voor de firma Pannekoek een duurzaam leidingontwerp voor de aanleg van drie leidingtracés. Daarvoor werden duurzaamheidskentallen ontwikkeld met het programma Simapro. Deze tonen voor elk leidingmateriaal de impact op het milieu, van grondstoffase tot en met sloopfase, uitgedrukt in ECO99-punten en kooldioxideemissie. De kostencalculator bevat een module die de optimale leidingdiameter bepaalt, afhankelijk van de gebruikte hoeveelheden materialen en de benodigde (pomp)energie. Deze optimaliseringsfunctie genereert een grafiek die voor verschillende leidingdiameters de exploitatiekosten, kooldioxide-emissie en/of ECO99-punten weergeeft. Daaruit blijkt dat de exploitatiekosten bij een toenemende diameter eerst een dalende lijn volgen en daarna een stijgende. Bij kleine diameters zijn de materiaalkosten laag en de (pomp)energiekosten hoog. Bij grote diameters is dit precies andersom.

Afhankelijk van onder andere de afschrijvingstermijn, energiekosten, piekfactoren en wandruwheid ontstaat een optimum. De optimiser kan in andere situaties ook worden gebruikt voor het bepalen van bijvoorbeeld de optimale filtratiesnelheid en de invloed van diepe ontharding op de exploitatie.

Huidige ontwikkelingen

Tijdens de vierde themamiddag is besloten de kostencalculator verder te ontwikkelen. Om een grotere groep gebruikers te bereiken, is de kostencalculator laagdrempelig gemaakt door een duidelijker handleiding en vormgeving. Daarnaast worden waterbedrijven bezocht en kunnen geïnteresseerden op internet rechtstreeks de mogelijkheden en het gebruik van het hulpmiddel volgen. Naast de optimiser per processtap wordt er ook één voor een totaal project ontwikkeld. De invloed van bijvoorbeeld een stijgende energieprijs op de alternatieven wordt daarmee onmiddellijk zichtbaar. Het plan is om in de toekomst duurzaamheidaspecten voor meer zuiveringstappen aan te kunnen. Marcel Bakker en Maaike van der Ven-Glastra (DHV)

Horeca en kraanwater Horecagelegenheden in Noord-Brabant die kraanwater schenken, krijgen van Brabant Water gratis karaffen aangeboden. Het drinkwaterbedrijf begon vorig jaar september met deze actie om het drinken van kraanwater in de horeca te stimuleren. Inmiddels zijn 4.000 karaffen in omloop. Meer dan 250 horecagelegenheden, verspreid over de provincie Noord-Brabant, gebruiken de karaffen voor het schenken van kraanwater. Brabant Water voert de actie om het drinken van kraanwater te stimuleren. Het drinkwaterbedrijf stelt de karaffen gratis ter beschikking, zonder voorwaarden. De horecaondernemer is vrij in zijn keuze om het kraanwater al dan niet gratis aan te bieden. Ook kiest hij zelf of hij naast kraanwater ook gebotteld water schenkt. Brabant Water benadert zowel eetcafé’s als restaurants en hotels.

achtergrond Drijvend paviljoen Rotterdam versleept Het drijvende paviljoen dat in Rotterdam dienst gaat doen als expositie- en ontvangstruimte, is succesvol versleept naar de Rijnhaven. Het gevaarte werd door twee sleepboten naar de locatie gebracht waar het de komende vijf jaar blijft liggen.

H

et paviljoen is in 2007 ontworpen door DeltaSync en Public Domain Architecten als inzending aan de organisatie van de World Expo in Shanghai.

Daarop hebben voormalig burgemeester Ivo Opstelten en Rotterdam Climate Proof het concept geadopteerd met de intentie een paviljoen in Rotterdam te realiseren. Het

paviljoen is een test voor de ontwikkeling van de stadshavens. Het laat zien dat innovatieve technologie het mogelijk maakt om complexere bouwvormen op het water te realiseren. Bovendien is het paviljoen het eerste resultaat van Rotterdam Climate Proof om hoogwaterbestendig te bouwen in buitendijks gebied. Het gebouw is in grote mate zelfvoorzienend. Zo wordt energie gewonnen uit natuurlijke bronnen - zoals de zon en het water uit de Maas - en wordt afvalwater lokaal gezuiverd en hergebruikt. Daarmee is het paviljoen een duurzaam en adaptief ontwerp en maakt de volgende stap richting drijvende verstedelijking mogelijk.

Gezamenlijke opzet grondwatermeetnet in West-Brabant Het stromende (grond)water houdt geen rekening met de grenzen van de verschillende beheerders. Daarom is het belangrijk dat goed wordt samengewerkt op het gebied van stedelijk (grond)waterbeheer.Vorig jaar is in het westelijk deel van Noord-Brabant een samenwerkingsverband opgezet met als doel de onderlinge kennis en ervaring over het watersysteem te delen.

V

anuit dit samenwerkingsverband hebben de gemeenten Bergen op Zoom, Roosendaal, Geertruidenberg, Rucphen, Zundert, Etten-Leur, Moerdijk, Gilze en Rijen, Waalwijk en Halderberge begin 2009 de mogelijkheden bekeken om gezamenlijk een grondwatermeetnet op te zetten. De gemeenten willen zowel inzicht krijgen in de grondwaterstanden als in de nieuwe wetgeving, zoals de Waterwet, de Wet gemeentelijke watertaken en het nog op te zetten waterloket. Door de nieuwe wetgeving krijgen gemeenten meer verantwoordelijkheden in het beheer van het stedelijk oppervlaktewater en grondwater. Omdat meerdere gemeenten in dezelfde beginfase verkeren, is besloten om kennis en ervaring met elkaar te delen. Het betreft het analyseren van problemen met grondwateroverlast of -onderlast, het bepalen van infiltratiekansen van afstromend hemelwater, de analyse en onderbouwing van schadeclaims, de voorbereiding van infrastructurele werken en bouwprojecten, de invloed van grondwateronttrekkingen én de invloed van grondwaterstanden bij opslag van koude of warmte in de grond. De gemeenten huurden Deltares in om voor de deelnemers afzonderlijk een basismeetnet op te zetten. De benodigde peilbuizen zijn op hydrologisch strategische locaties gepland. De locaties van de meetpunten zijn bepaald naar het voorkomen van gebiedsspecifieke omstandigheden, systeemgerela-

teerde (bijvoorbeeld het voorkomen van kwel, schijngrondwaterspiegels, opstuwing door een ondergrondse bouwwerk) of gebruiks- danwel beleidsgerelateerde (begraafplaatsen, nieuwbouwlocaties, retentiegebieden, kwetsbare funderingen). Elke gemeente beschikte uiteindelijk over alle gegevens van een op maat gesneden grondwatermeetnet. Uitgangspunt is dat de grondwatergegevens worden ingevoerd in het DINO-loket, zodat wordt bijgedragen aan de verbetering van de beschikbaarheid en toename van gegevens van de Nederlandse ondergrond. Inmiddels is het ontwerp van een grondwatermeetnet afgerond. Om verder te gaan met de vervolgfasen diende een intentieovereenkomst te worden gesloten tussen de betrokken gemeenten, zodat de gezamenlijke kosten verdeeld kunnen worden. Dat gebeurde op 24 februari. Besloten is de kosten te verdelen op basis van het aantal te

plaatsen peilbuizen. Het is de bedoeling dat de eerste peilbuizen in september worden geplaatst. Begin volgend jaar kunnen naar verwachting de eerste metingen worden verwerkt. Om uiteindelijk het stromende regenwater uitgebreid en integraal te analyseren, willen de gemeenten meer gaan monitoren. Ze denken daarbij aan koppelingen van de metingen van het grond- en oppervlaktewater aan die van de neerslag, stromingen in het riool, gemalen en overstorten. Intussen is duidelijk geworden dat de gemeenten in West-Brabant meer gezamenlijke projecten op het gebied van water en riolering gaan opzetten. Een eerste aanzet is onlangs gegeven tot het samen opzetten van het genoemde waterloket. Raymond Kouwenberg (adviseur riolering gemeente Bergen op Zoom) H2O / 11 - 2010

29

PO

M P E N

■

AF

S L U I T E R S

■

SY

S T E M E N

De UPA van KSB Klanten in alle delen van de wereld vertrouwen op onze pompen, afsluiters en systemen. Ook op het gebied van water voeren wij de ranglijst aan. Het optimale samenspel tussen motor en hydrauliek maakt de UPA onderwatermotorcentrifugaalpomp het toonbeeld van duurzaamheid en doelmatigheid. Niet alleen in de algemene watervoorziening, maar ook voor sprinkler- en bronneringsinstallaties. En omdat slechts een minimum aan onderhoud nodig is, draagt de UPA bij aan een aanzienlijke daling van de bedrijfs- en energiekosten.

KSB Nederland B.V. . Wilgenlaan 68 1161 JN Zwanenburg . www.ksb.nl

100612

We streven naar lange Levensduur van Producten en Relaties

member of Hollandia Holding BV

Hollandia Systems is een toonaangevend bedrijf dat zich toelegt op het produceren van klantspecifieke installaties, apparaten en constructies. De producten van Hollandia Systems vindt u voornamelijk terug in de offshore-, chemie- en procesindustrie en bij water- en hoogheemraadschappen. Hollandia Systems heeft - voormalig bekend onder de naam Kloos Merofac - een lange reputatie als vertegenwoordiger van Passavant Geiger en als leverancier van proces-equipment zoals slibverwarmers en spindle-drivers.

Process-Equipment & Water-Technology

Postal address Hollandia Systems BV P.O. Box 60 4793 ZH Fijnaart, The Netherlands T: +31 167 50 71 00 F: +31 167 52 22 70

Visiting address Glasweg 6 4794 TB Heijningen The Netherlands E: [email protected] I: www.hollandiasystems.nl

waternetwerken waTerColUMn

Aspergemaand Veel mogelijkheden voor klimaatneutraal ondernemen in de watersector

Foto: Jaap van Peperstraten.

Moeten organisaties in de watersector het ‘klimaatneutraal ondernemen’ oppakken? Is het haalbaar en meetbaar? Als het aan de organisatoren ligt van het seminar ‘Klimaatneutraal ondernemen in de watersector’ is het antwoord hierop een driewerf ja. Op 25 juni vindt dit seminar plaats bij Waternet. Daar kunnen de deelnemers in de vingers krijgen hoe ze hier praktisch mee aan de slag kunnen en ontdekken dat met klimaatneutraal ondernemen op meerdere fronten te scoren valt. Het ziet er naar uit dat het beheersbaar houden van de gevolgen van een warmer en grilliger klimaat dé uitdaging van de mensheid wordt de komende decennia. Ook organisaties in de watersector moeten hieraan hun steentje bijdragen, al was het maar omdat ze zelf vaak als eerste de negatieve gevolgen van een wijziging van het klimaat ervaren. Het zogeheten klimaatneutraal ondernemen ligt dan voor de hand, maar hoe doe je dat? Op dit seminar wordt die vraag zo praktisch en laagdrempelig mogelijk beantwoord. De organisatie van het seminar ligt in handen van Waternetwerk, Waternet, het Co-operative Programme on Water and Climate (CPWC) en Climate Partners. Jan Peter van der Hoek van Waternet legt uit dat in de watersector veel zinvolle initiatieven bestaan die de gevolgen van een warmer en grilliger klimaat moeten beperken (in de eigen bedrijfsvoering, de Meerjarenafspraak energie en via de benchmark drinkwaterbedrijven), maar dat er wel een tandje bij kan en moet. “Door de best beschikbare mogelijkheden met elkaar te delen, maar ook door de gemeenten, drinkwaterbedrijven en waterschappen met elkaar in contact te brengen over dit onderwerp, hopen we een versnelling te bereiken in het realiseren van klimaatneutraal ondernemen. Het zou mooi zijn als op

afzienbare termijn een meerpartijenovereenkomst gesloten kan worden waarin partijen in de waterketen afspreken gezamenlijk aan klimaatdoelstellingen te werken.” Van der Hoek hoopt dat de deelnemers aan het seminar ontdekken dat het om een gezamenlijke opgave gaat en zich geïnspireerd voelen om er concreet mee aan de slag te gaan, zowel binnen hun eigen organisatie als daarbuiten.

Mes snijdt aan meerdere kanten Climate Partners heeft de afgelopen vijf jaar de klimaatvoetafdruk ontwikkeld en bij vele bedrijven en organisaties toegepast. Hiermee krijgen bedrijven helder en eenduidig in beeld wat de mondiale klimaateffecten van hun bedrijfsvoering zijn. Ook Peter Wiers van Climate Partners vindt dat een intensivering van de huidige klimaatinitiatieven nodig is, waarbij het mes aan meerdere kanten snijdt. “Door actief in te zetten op klimaatneutraal ondernemen, ontstaan allerlei nieuwe ideeën om energie te besparen en de bedrijfsvoering te verbeteren. Op het seminar richten we de aandacht onder meer op de mogelijkheden voor de watersector om zelf energie op te wekken, duurzame stroom in te kopen en een koppeling van compenserende maatregelen met watermanagement in ontwikkelingslanden. Ik hoop te bereiken dat mensen zien en ervaren dat klimaatneutraal ondernemen het werk leuk maakt, goed is voor de planeet en nog geld oplevert ook. Daarnaast hoop ik dat mensen die het gevoel hebben dat ze de enige in hun organisatie zijn die er aan trekken, nu een hart onder de riem gestoken krijgen en het onderwerp klimaat makkelijker op de bedrijfsagenda kunnen krijgen en houden.”

V

oor een geboren en getogen Limburger staat mei gelijk aan asperges, liefst met ham, een gekookt ei en gesmolten boter. Een kostelijke lekkernij van de langzaam opwarmende koude grond. Eten van de koude grond is vrij van opspelende schuldgevoelens, wat het nuttigen van ingevlogen of met aardgas gekweekte groentes met zich mee kan brengen. Toegegeven, een glas Limburgse wijn er bij kan, maar een frisse Elszasser is simpelweg niet te versmaden. Hoe ontnuchterend was de televisieuitzending van de RVU op 20 mei met de simpele naam ‘Asperges’. Lerend dat sinds kort asperges het hele jaar door aan Nederland worden geleverd, getrokken uit de Peruaanse woestijn na aanleg van een peperduur irrigatiekanaal waarbij elk aspergebedje wordt voorzien van een druppelirrigatiepijp. Wel wrang om te zien dat niet één asperge door de Peruanen zelf wordt gegeten. Maar goed, ook deze export van water uit de Peruaanse woestijn draagt bij om onze plek te behouden als grootste virtueel waterimporteur op de wereldranglijst. Ronduit verontrustend was de opmerking dat de ingevlogen asperges hun weg naar de consument vinden als Hollandse asperges na gemengd te zijn met ons eigen Limburgse trots, alsmede met Poolse en Tjechische import. ‘Omgekatte’ asperges, vers van het veld zo op tafel. Op naar de supermarkt om deze lekkernij voor Pinksteren binnen te halen. Naast witte druiven uit Egypte en avocado’s uit Israel, landen waar water inzet is van interne en externe conflicten, gelukkig een bosje gebundelde asperges met ‘Packed in Holland’ er op geplakt... Met de vraag in mijn hoofd, in hoeverre we moeten doorgaan met het stimuleren van exportlandbouwproducten uit woestijngebieden, besluit ik toch maar de volgende ochtend asperges te gaan kopen bij de (Limburgse) boer waar de langzaam opwarmende koude grond reeds voorzichtig begint te schreeuwen om water. Jules van Lier

Voor meer informatie: www.moorga.com. De contactpersoon bij Climate Partners is Peter Wiers ([email protected]).

H2O / 11 - 2010

31

waternetwerken DRIJFVEER “De paniek over klimaatverandering baart me zorgen” Passies, ambities, ontwikkelingen - wat drijft een waterprofessional? Waternetwerk portretteert in iedere editie één van haar leden. Deze keer: Eduard Schilling (46), adviseur Riolering en Waterhuishouding bij de gemeente Nijmegen. “Ik ben deze sector ingerold door mijn werk als civiel-technicus bij DHV. Ik begon er in 1993 en al snel deed ik veel werk rond het fenomeen riolering, zowel beleids- en beheermatig als rekenkundig. Dit bleek voor mij een aangename dagbesteding te zijn en ik besefte dat deze sector wel iets voor mij was. In 2004 ben ik grotendeels hetzelfde werk gaan doen, maar dan bij de gemeente Nijmegen.” “Bij de gemeente heb ik feitelijk een dubbelrol. Ik ben behalve adviseur ook projectleider, voornamelijk van projecten die met riolering en waterhuishouding te maken hebben. Ik onderhoud contacten met bijvoorbeeld waterschap en Rijkswaterstaat over beleid en uitvoering, fungeer intern als vraagbaak, zit af en toe in een begeleidingscommissie en lever bijdragen aan onderzoeken van Stichting RIONED, VNG,het ministerie van VROM, NLingenieurs en regionale ‘waterclubjes’.” “De combinatie van uitvoerend in het veld bezig zijn en bijdragen leveren aan beleid en optimalisaties maakt mijn dagelijkse werk interessant. Ook vind ik het belangrijk dat je in de watersector een bijdrage levert aan de volksgezondheid. Ons vakgebied heeft in honderd jaar de levensverwachting in de steden verdubbeld. Dat is beduidend meer dan de medische wetenschap de afgelopen duizend jaar heeft bereikt.” “Waarom ik lid geworden ben van Waternetwerk? Dat is een mooi verhaal. Als co-auteur van het winnende artikel in Neerslag vorig jaar, kreeg ik bij de prijsuitreiking wel de bloemen, maar omdat ik geen lid was, niet de oorkonde. Er werd mij door een enthousiast bestuurslid van Water-

“Gegevens uit procesautomatisering worden ontsloten” De werkgroep P-ICT houdt op 18 juni een bijeenkomst met de voor buitenstaanders wat cryptische titel: Procesdata ontsluiten via PA/KA grensoverschrijdend werken’. Mede-organisator Jan Urbanus, ICT-manager bij Evides, wil wel uitleggen wat er die middag te gebeuren staat. “Wil je goed grip hebben op wat in je bedrijf gebeurt, dan moet je een hoop meten in de

32

H2O / 11 - 2010

Agenda Op 17 juni verzorgt de themagroep Stedelijk Water de bijeenkomst ‘Langetermijnvisie riolering in de praktijk’ in hotel Lapershoek in Hilversum. De ‘Langetermijnvisie Waterketen’ die in 2009 is opgesteld en een aantal denkbare toekomstbeelden voor 2050 schetst, is hierbij een mogelijk handvat. Deelname kost voor leden en niet-leden 95 euro; studenten 25 euro. Nadere informatie en aanmelden via www.waternetwerk.nl. Op 17 en 18 juni is er een studiereis van de sectie Overijssel naar Grundfos in Bjerrigbro in Denemarken. De reis omvat onder meer een fabrieksbezoek aan CR, een fabrieksbezoek motoren en/of gietijzeren behuizingen, en een fabrieksbezoek electronica. Deelname kost 200 euro. Aanmelden kan via e-mail, zie hiervoor de internetpagina van Waternetwerk.

foto: Jan Willem Houweling

netwerk ter plekke een jaarlidmaatschap aangeboden waarna de oorkonde binnen een paar dagen alsnog thuis werd bezorgd. Grote klasse!” “Ik ben heel positief over de watersector, maar ik heb wel altijd twijfels gehad over het (lage) niveau van samenwerking tussen de waterorganisaties. Er wordt nu (op hoog niveau) veel over gesproken en dikke rapporten over geproduceerd, maar het komt natuurlijk aan op gewoon doen. Er is volgens mij een overdaad aan bestuur en beleid. Ik zeg: ‘Weg met de heilige huisjes en vooringenomen standpunten. Pragmatisch en kosteneffectief aan de slag met elkaar, dat is mijn motto’.” “Tot slot baart de paniek in de watersector rond de klimaatontwikkelingen mij wat zorgen. Klimaatveranderingen vinden niet in een kort tijdsbestek plaats. We moeten oppassen dat we niet te gehaast miljoenen euro’s verspijkeren aan maatregelen die we ook over 20 of 40 jaar nog kunnen nemen. We moeten leren van de desinvesteringen in de (papieren) basisinspanning.” “Ik denk niet dat ik deze sector ooit ga verlaten. Ik vind het nog steeds erg interessant. En omdat de sector ook de komende decennia nog volop in beweging zal zijn, blijft dat nog wel een poosje zo.”

waterstroom. Dat gebeurt natuurlijk al veel - Evides heeft bijna 150 meetpunten waar druk en debiet worden gemeten. Maar tot nu toe werden de gegevens uit de procesautomatisering ook binnen die wereld afgehandeld. Proces- en kantoorautomatisering waren altijd strikt gescheiden werelden, maar nu zijn we zover dat we die procesautomatiseringsgegevens kunnen verzamelen in de kantoorautomatiseringswereld en dus veel gegevens kunnen ontsluiten op normale bureaucomputers.” Het grote voordeel van die massa te ontsluiten materiaal is evident, zegt Urbanus: “Je kunt de gegevens daardoor breder

Op 18 juni houdt P-ICT een bijeenkomst met de titel ‘Procesdata ontsluiten via PA/KA -grensoverschrijdend werken’ (zie hieronder). Op 25 juni vindt het seminar ‘Klimaatneutraal ondernemen in de watersector’ plaats (zie de vorige pagina). De bijeenkomst is vooral bedoeld voor directies en beleidsmedewerkers van drinkwaterbedrijven, gemeenten en waterschappen. Op 23 augustus verzorgt Waternetwerk samen met NIROV een internationaal congres over Europese steden in transitie, waarbij water en ruimtelijke ontwikkeling centraal staan. Europese steden staan voor immense opgaven: omgaan met extremen zoals hoog water, extreme buien en hittestress, verduurzamen van de waterkringloop, inspelen op bevolkingsgroei en -krimp, productie van duurzame energie, energiebesparing en een betere leefomgeving. Dit congres biedt inspiratie, kennis en ervaringen op het gebied van water en ruimte. Aansluitend vindt op 25 augustus voor de deelnemers een excursie plaats in de regio Amsterdam. Voor meer informatie en aanmeldingen: zie www. waternetwerk.nl. Kijk onder ‘Activiteiten’ naar het kopje ‘Agenda’.

toepassen, niet alleen door ze te gebruiken voor actuele sturing, maar ook voor analyse, wat goede inzichten kan opleveren.” De bijeenkomst begint om 10.00 uur en duurt tot 14.00 uur en vindt plaats bij de Evides-locatie Kralingen in Rotterdam. Robbert Wever van Evides zal praten over het belang van het in de kantoorautomatiseringsomgeving beschikbaar hebben van informatie die op procesdata is gebaseerd. Gerard Boekhout van Dunea praat over informatiemanagement en datakwaliteit als hulpmiddel voor verbetering in het proces.

waternetwerken Sectie Zuid-Nederland verdiept zich in visvijver De sectie Zuid-Nederland heeft op 22 april een voorjaarsexcursie gehouden naar de educatieve viskwekerij De Stroom in Oirschot. Voorafgaand daaraan vond ter plekke de ledenvergadering plaats, waarop onder meer het jaarverslag en de financiën werden besproken. “Hoofdzaak van de voorjaarsbijeenkomst is dat we weer even kunnen bijpraten. Tijdens de vergadering kijken we hoe de club ervoor staat”, aldus Willy Verstegen, voorzitter van de sectie Zuid-Nederland. “De groep bestaat meestal uit circa 15 mensen, voornamelijk wat oudere mensen uit het afvalwatergebeuren. We zoeken meer jonge deelnemers, en meer mensen uit industrie en drinkwater. Maar die halve dag, daarvoor krijgen maar

weinig mensen vrij, dus blijft het toch altijd een beperkte groep.” Tijdens de excursie kregen de leden van de sectie een presentatie van de eigenaar van de educatieve viskwekerij. “Hij werkte aanvankelijk als boer, maar heeft zijn boerderij voor een groot deel gesloopt en de rest geschikt gemaakt voor het kweken van de Afrikaanse meerval. Uit het niets heeft hij met weinig middelen en met zijn eigen handen die viskwekerij opgezet. Hij levert de vis aan voorbijgangers, maar ook aan restaurants in de omgeving.” Waarom naar een viskwekerij? “Het is niet direct gelieerd aan ons vak, nee. Maar aan de andere kant: een waterzuivering, die hebben we allemaal intussen gezien. Je moet de

mensen ook verrassen, en zo’n viskweker laat zien hoe je met weinig middelen heel inventief kunt zijn. Het hoeft niet altijd het duurste van het duurste te zijn. Daarnaast toont hij hoe je op een duurzame manier met natuur om kunt gaan. Want die man doet heel veel met water. Hij heeft ook een kikkerpoel op z’n erf, hij vangt regenwater op en zuivert dat met een rietfilter. Al met al dus een heel leuke en leerzame excursie.” In het najaar houdt de sectie Zuid-Nederland nog een excursie. “Die duurt de hele dag en daar krijgen mensen meestal wel voor vrij. Dus daar komen meer bezoekers op af. Onze najaarsexcursie is op 21 oktober. Maar het programma daarvan is nog niet bekend.”

Visie voor de lange termijn: riolering in de praktijk Wat moet je volgend jaar doen om voor de lange termijn mogelijkheden voor de riolering open te houden? Om later geen spijt te krijgen van maatregelen die niet in

het toekomstplaatje passen? En hoe voorkom je daarbij dat je nu veel geld uitgeeft aan ‘toekomstgerichte’ maatregelen die pas over jaren gaan renderen? Hoe zet je

bijvoorbeeld de transitie in naar een ander type rioolstelsel als de vervanging in een wijk verspreid over 25 jaar plaats zal vinden? Over deze onderwerpen verzorgt de themagroep Stedelijk Water op 17 juni een bijeenkomst in het Amrath Hotel Lapershoek, Utrechtseweg 16 in Hilversum. Na een lunch om 12.30 uur begint om 13.00 uur de bijeenkomst met drie sprekers over respectievelijk de belangrijke kengetallen, de lessen die we uit het verleden kunnen leren én het leren van andere transities. Dan volgen van 14.30 tot 16.00 werksessies over de do’s and dont’s. Van 16.00 tot 16.30 uur sluit de dagvoorzitter de bijeenkomst af met een terugkoppeling. Iedereen die in brede zin bij riolering betrokken is, met name ook uit gemeenten, wordt uitgenodigd voor deze bijeenkomst. Foto: Jaap van Peperstraten

Colofon Waternetwerken Redactie Monique Bekkenutte Anne de Boer Martine Bruynooge Antal Giesbers Jaap van Peperstraten Contact Waternetwerk Monique Bekkenutte Postbus 70 2280 AB Rijswijk telefoon: (070) 414 47 78 fax: (070) 414 44 20 e-mail: [email protected] H2O / 11 - 2010

33

Bekijk het grotere plaatje

atie op: eer inform kijk voor m com/water-utility dfos. www. grun

Wastewater en Watersupply in n De Grundfos Water Utility oplossingen vormen een begrip in de drink- en afvalwatersector. We bieden pompen, pompsystemen en complete oplossingen voor de gehele watercyclus. Grundfos levert sinds 1945 innovatieve en kwalitatief hoogwaardige bronpompen, transportpompen, afvalwaterpompen, mixers en flowmakers en doseerpompen. Tevens vindt u in ons een betrouwbare partner in de realisatie van complete projecten in afvalwater.

*thema

platform

Albert Jansen, TNO Bouw en Ondergrond Jan Willem Assink, TNO Bouw en Ondergrond Jolanda van Medevoort, TNO Bouw en Ondergrond Jan Henk Hanemaaijer, i3 Innovative Technologies

Membraandestillatie, de praktische haalbaarheid van Memstill In de afgelopen tien jaar is uitgebreid onderzoek uitgevoerd naar membraandestillatie met bench-scale-opstellingen en praktijkproeven. Vele duizenden testuren toonden aan dat het zogeheten Memstill-concept geschikt is om een hoogwaardige kwaliteit water in één stap uit zeewater te winnen. Evaluaties voor grootschalige toepassingen duiden op een energieverbruik van 300 tot 400 MJ per kubieke meter en kosten die op de lange termijn niet meer dan 0,50 Amerikaanse dollar per geproduceerde kubieke meter water hoeven te bedragen, mits men laagwaardige restwarmte inzet. De verdere ontwikkeling van Memstill richt zich nu op andere toepassingen, zoals afvalwaterzuivering, en een nog lager energieverbruik.

Z

eewater vormt een belangrijke bron voor de bereiding van drinkwater, met name in dichtbevolkte gebieden met een te geringe beschikbaarheid van regenwater, water uit rivieren of vergelijkbare bronnen. De wereldwijde dagelijkse capaciteit voor ontzouting van zeewater bedroeg in 2006 (de meest recente gegevens) 40 miljoen kubieke meter. Hoewel dit feitelijk niet meer is dan ongeveer één procent van de totale hoeveelheid geproduceerd water, wordt voor de ontzoutingsmarkt een jaarlijkse groei van circa tien procent verwacht en na 2015 zelfs meer1). De huidige bruikbare technieken voor de bereiding van zoet water uit zeewater of brak water zijn multi-stage flashing (MSF), multi-effect destillatie (MED) en omgekeerde osmose (RO). Bij brak water kan ook elektrodialyse worden ingezet. Omgekeerde osmose is sinds het eind van de 20e eeuw zeer concurrerend geworden ten opzichte van andere technieken, onder meer omdat het energieverbruik sterk daalde. Tegenwoordig zijn waarden rond 3,1 kWh per kubieke meter niet ongebruikelijk. Er worden zelfs waarden onder 2 kWh gerapporteerd, dankzij de verbeterde energieterugwinningsconcepten2). Bovendien daalden de investeringskosten voor omgekeerde osmose drastisch dankzij de grote(re) omzetvolumes en de ver doorgevoerde standaardisatie. Nieuwe projecten zijn tegenwoordig meestal gebaseerd op

Afb. 1: Membraandestillatie volgens het Memstill-proces. De gestreepte lijnen geven het hydrologische grensvlak van de voedings- en retentaatstroom bij het condensoroppervlak en het membraan. Het membraan is gasgevuld; het condensoroppervlak is ondoordringbaar voor gassen en vloeistof. Het temperatuurprofiel en de locale warmtefluxen worden ter indicatie getoond. Spacers worden niet getoond.

omgekeerde osmose, tenzij de opdrachtgever veel goedkope restwarmte ter beschikking heeft voor de alternatieven MSF of MED. De kosten voor het geproduceerde water liggen in recente projecten vaak tussen 0,50 en 0,60 Amerikaanse dollar per kubieke meter. Membraandestillatie is een lang bekend alternatief voor bovengenoemde technieken,

maar is nooit doorgebroken door tegenvallende prestaties. De relatief hoge kosten voor het membraan en het hoge energiegebruik speelden daarbij een rol. In de jaren 60 is membraandestillatie voor het eerst omschreven3). In tegenstelling tot gangbare membraanprocessen, zoals omgekeerde osmose en ultrafiltratie, gebruikt membraandestillatie een gasgevuld membraan. H2O / 11 - 2010

35

Water verdampt aan de ene zijde van het membraan, gaat als damp door het membraan en condenseert aan de andere zijde. Een temperatuurverschil, i.e. een dampdrukverschil, vormt de drijvende kracht bij dit proces. Belangrijke voordelen van membraandestillatie zijn de zeer korte afstand tussen verdampend en condenserend oppervlak (namelijk de dikte van het membraan), waardoor in vergelijking met MSF en MED zeer kleine modules volstaan, en de volledige segregatie van voeding en product, waardoor in principe een zeer goede zoutretentie kan worden bereikt. Andere voordelen zijn de afwezigheid van corrosie (door gebruik van kunststof ), de beperkte toptemperatuur (waardoor het proces geschikt is voor restwarmte of zonnewarmte), de geringe drukval in het proces (geen dure druk- of vacuümcomponenten nodig), de eenvoudige voorbehandeling van het water (geen ultrafiltratie of additieven nodig om scaling of biofouling te voorkomen) en tenslotte de zeer beperkte indikking van het voedingswater (waardoor de lozing van het residu zelden een milieuprobleem is). Modules voor gebruik in de eerste pilot.

Hierdoor is membraandestillatie in potentie een sterke concurrent voor de huidige bestaande technieken voor ontzouting. Een Nederlands consortium van acht partijen, aangevuld met een apparatenbouwer uit België, stelde zich tot doel het membraandestillatieproces te ontwikkelen tot een commercieel aantrekkelijk alternatief. Centraal stond daarbij een aantal vernieuwingen in het proces, waardoor een substantiële kostenreductie mogelijk werd. Het Memstill-concept is in het laboratorium op bench-scale en in de praktijk met drie pilots uitvoerig getest. In Memstill wordt gebruik gemaakt van vlakke membranen, die aan weerszijden de membraankanalen in de module omsluiten. Tussen de membraankanalen liggen condensorkanalen die door een vloeistofen gasdicht condensormateriaal worden omsloten. Het condensoroppervlak ligt direct tegen het membraan. Het gebruikte condensatormateriaal is innovatief en

geleidt de warmte goed. Het voedingswater stroomt eerst door het condensorkanaal in tegenstroom met de te verdampen waterstroom in het membraankanaal. Door de condensatie van het gasvormig destillaat warmt het voedingswater geleidelijk op. Het water dat via het membraankanaal stroomt, komt uit de condensorkanalen, maar het wordt eerst enkele graden verder opgewarmd, bijvoorbeeld met restwarmte. Deze waterstroom koelt door de verdamping geleidelijk af. Het water gaat als damp door het membraan. Het destillaat vormt zich na condensatie tussen membraan en condensor en wordt zo snel en volledig mogelijk afgevoerd. Hierdoor blijft de warmteweerstand van het gevormde waterfilmpje laag. De condensatiewarmte gaat volledig naar de vloeistof achter de condensorwand. Een goede geleiding van warmte betekent dat de productiecapaciteit per m2 membraanoppervlak toeneemt, wat vanuit economisch oogpunt belangrijk is.

Afb. 2: Specifieke flux versus vloeistofsnelheid (membraankanaal) van de modules M10 en M12, met gebruik van verschillende spacers en een wel of niet ontgaste voeding.

Als gebruikelijke temperatuurranges worden gehanteerd (een ingaande watertemperatuur van 15 tot 20°C en een toptemperatuur van 80 tot 85°C) kan via de overall warmtebalans worden berekend dat per cyclus tot maximaal twaalf procent productwater kan worden gewonnen. Door warmteverliezen ligt dit getal in praktijk echter iets lager, dicht bij tien procent.

Theorie Warmte- en massatransport door het membraan zijn in membraandestillatie op zowel micro- als macroschaal volledig gekoppeld. Als water aan het membraanoppervlak verdampt, daalt daardoor lokaal de temperatuur. Het water condenseert aan de andere zijde van het membraan, waarbij de condensatiewarmte wordt afgegeven aan de vloeistof in het condensorkanaal. Hierdoor ontwikkelt zich een temperatuurprofiel (zie afbeelding 1). De massa- en temperatuurbalansen kunnen numeriek of analytisch worden opgelost, als alle parameters bekend zijn. De massaoverdracht is gebaseerd op verschillen in partiële dampdruk over het membraan (∆Pm): J = Km • ∆Pm

[1]

De factor Km is gerelateerd aan specifieke membraanparameters en beschrijft het gastransport in het membraan door convectie en diffusie. Die laatste parameter bestaat hoofdzakelijk uit termen voor Knudsendiffusie en moleculaire diffusie. Het mag duidelijk zijn dat het damptransport door inerte gassen, zoals lucht, kan worden gehinderd. Ontgassen van het voedingswater kan een belangrijke prestatieverbetering opleveren en is daarom onderzocht. De prestatie van membraandestillatie wordt gewoonlijk uitgedrukt als specifieke flux Js,

36

H2O / 11 - 2010

*thema die als volgt gerelateerd is aan de waterdampdruk: · 1 ∆Pln [2] A is het totale membraanoppervlak (m2), d.w.z er is geen correctie uitgevoerd voor oppervlakte dat niet bijdraagt aan het watertransport; dM/dt is de geproduceerde hoeveelheid water (kg/s) en ∆Pln is het logaritmische gemiddelde van de waterdampdrukverschil over het membraan. Js =

dM A·dt

De warmteoverdracht bij het membraan is gebaseerd op het temperatuurverschil: Q = (Kh / δ)ΔTm

[3]

Hierin is Kh de warmtegeleidbaarheid, die de som is van de geleidbaarheid van het gas en van het membraanmateriaal (i.e. Kh = ε Kg + (1-e) Ks, met ε voor de porositeit van het membraan), δ de dikte van het membraan en ∆Tm het temperatuurverschil over het membraan. Een belangrijk aspect dat hier niet onvermeld mag blijven, is de relatie tussen temperatuurpolarisatie en specifieke flux. De temperatuurpolarisatie θ is gedefinieerd als de verhouding tussen het temperatuurverschil over sec het membraan en het temperatuurverschil tussen de twee vloeistofstromen: Thm - Tpm θ = Th - Tp

[4]

Hierin is Th de temperatuur van de relatief hete stroom (i.e. het retentaat) en Tp de temperatuur van het koude stroom (waarvoor in Memstill het condensorkanaal met het voedingswater dient te worden genomen, omdat de destillaatfilm te verwaarlozen is). Schofield4) heeft aangegeven dat θ in goed ontworpen systemen tussen 0,4 en 0,7 ligt. Lage waarden moeten worden vermeden, wat immers zou betekenen dat de specifieke flux lager is dan wat mogelijk is. Lage waarden kunnen worden vermeden door een hogere vloeistofsnelheid in de kanalen te gebruiken of door spacers in te zetten die de warmteoverdracht in het vloeistofkanaal bevorderen. Er is echter een limiet aan de vloeistofsnelheid, omdat een hogere snelheid ook tot een steeds sneller oplopende drukval in de module leidt. Een groter temperatuurverschil tussen de voedingsstroom en het retentaat zal in een grotere waterflux resulteren, zodat met een kleiner membraanoppervlak kan worden volstaan. Een groter temperatuurverschil betekent echter ook dat meer warmte aan de waterstroom moet worden toegevoegd. Daarom zijn de modulegrootte en het energiegebruik parameters waarop, bij een gegeven moduleconcept en binnen gegeven randvoorwaarden, kan worden geoptimaliseerd. Ten slotte wordt opgemerkt dat de flux exponentieel toeneemt met de temperatuur, maar dat daarbij ook de temperatuurpolarisatie toeneemt (i.e. een afnemende θ) waardoor de specifieke flux juist afneemt. Een lage specifieke flux hoeft dus niet te betekenen dat de absolute flux laag is.

Er zijn in de membraanmodule, met name bij het Memstill-concept, verschillende punten waarop geoptimaliseerd kan worden: het type membraan (materiaal, dikte, porositeit, poriegrootte), type condensormateriaal (dikte, warmtegeleiding), het type spacer (ondersteunt de warmte- en stofoverdracht), de hydraulische diameter van de kanalen (bepaalt de drukval en warmteoverdracht) en de dikte van de destillaatwaterlaag. Memstill is gebaseerd op commercieel beschikbare membranen, zodat hiervoor geen speciale ontwikkelkosten benodigd zijn. Het proces kan als een serie warmteweerstanden worden opgevat, waarbij het liefst geen van die weerstanden erg groot of dominant is. De warmte stroomt van de warme stroom, via het membraan (waar het water als damp doorheen gaat) naar de koude waterstroom. De optimalisatie van membraandestillatie moet gericht zijn op maximale overdracht van warmte in de vloeistofkanalen, een minimale weerstand tegen dampoverdracht in het membraan en tegelijkertijd een minimaal verlies van voelbare warmte via het membraan. De prestaties van het proces zijn afhankelijk van de totale configuratie van de module. Omdat de laag met destillaat tussen de warme en koude waterstroom in ligt, moet deze laag zo dun mogelijk moet blijven om de warmteweerstand van het destillaat te minimaliseren. In de praktijk wordt dit bereikt door de juiste drukken in de verschillende kanalen te handhaven. In het Memstill-proces wordt een soort ‘melkeffect’ bereikt: het destillaat stroomt elke twee tot vijf seconden in kleine hoeveelheden uit de membraanmodule, waardoor de dikte van de laag virtueel nul is. Het membraan moet voor een volledige ontzouting alle zouten tegenhouden (retentie = 100 procent). Dit houdt in dat het membraan homogeen moet zijn (dus geen grote poriën of lekjes mag bevatten) en niet snel door oppervlakteactieve stoffen bevochtigd mag worden. Door daarnaast het drukverschil over het membraan klein te houden, bij voorkeur minder dan 1 bar, wordt voorkomen dat het membraan snel doorslag van zouten gaat vertonen. Drioli et al5) heet

platform

aangetoond dat een nominale poriegrootte van 0,2 µm of kleiner nodig is om volledige retentie te verkrijgen. Dit is te verklaren met de LaPlace-vergelijking: ∆P =

4γ cosф d

[5]

De rejectie van zouten wordt nadelig beïnvloed door een hoog drukverschil over het membraan (∆P), een grote poriediameter (d) en een lage oppervlaktespanning van de vloeistof (γ). De cosinus van de bevochtigingshoek (cos φ) moet bij voorkeur sterk negatief zijn. Eerder geteste membranen hebben een nominale poriediameter tussen 0,1 en 1 µm6)7). Het aantal porien in het membraan boven de berekende Laplace-diameter is ook van belang. Deze pinholes worden immers relatief eenvoudig bevochtigd en hebben een negatief effect op de kwaliteit van het destillaat. De energie-efficiëntie is van groot belang voor de economische haalbaarheid van het proces. Deze is gedefinieerd als de verhouding tussen warmteoverdracht via waterdamptransport (latente warmte Ql) en de totale warmteoverdracht (latente warmte Ql plus warmteoverdracht via geleiding Qc; warmtegeleiding via convectie kan worden verwaarloosd). De energie-efficiëntie η moet zo dicht mogelijk bij 100 procent liggen. Q1 [6] Q1 + Qc Een lage waarde voor η resulteert in een hoog energiegebruik per kubieke meter destillaat en zal daardoor de economische haalbaarheid van het proces onder druk zetten. Hoge waarden voor η kunnen alleen worden bereikt als het membraan de warmte slecht geleidt, zoals al eerder is opgemerkt. η=

Resultaten Tot eind 2008 zijn drie pilots uitgevoerd. Bij de eerste pilot is verontreinigd zeewater uit de straat van Johor (Singapore) behandeld. Bij de tweede pilot is brak zeewater bij de energiecentrale van E.on op de Maasvlakte behandeld. En bij de laatste pilot is brak havenwater gebruikt bij AVR in Rotterdam. Deze locatie wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van silt en verontreinigingen,

Tabel 1: Waterkwaliteit tweede proef (monstername 1 september 2006), capaciteit één kubieke meter per uur.

voeding

destillaat

Na (mg/l)

7.900

0.110

Cl (mg/l)

13.900

0.130

SO4 (mg/l)

1.280

< 0.020

Ca (mg/l)

300

0.039

Mg (mg/l)

960

0.017

HCO3 (mg/l)

150

3.5

zwevende stof (mg/l)

9.2

< 1.0

pH

8.03

6.63

geleidbaarheid (µS/cm)

34.500

0.75

Silica (mg/l)

0.275

H2O / 11 - 2010

37

Tabel 2: Effect van ontgassing op specifieke flux.

module specifieke flux Js (*10-7 kg/(m2.s.Pa)) Tgem*)effect van ontgassing op specifieke flux niet ontgast

ontgast

M10

0.373

0.485

40 C

+ 30%

M12

1.12

1.72

40 C

+ 54%

M19

0.70

1.05

55 C

+ 50%

M21

0.74

0.70

55 C

- 5%

M22 (1e test)

0.98

0.99

55 C

+ 1%

M22

0.55

0.60

70 C

+ 9%

M22 (2e test)

0.94

0.98

55 C

+ 4%

M28

0.71

1.94

40 C

+173%

M28

0.50

0.85

70 C

+ 70%

M30

0.92

1.00

55 C

+ 9%

M31

1.60

3.10

40 C

+ 94%

*) gemiddelde temperatuur in vloeistofkanaal (membraanzijde).

waaronder mogelijk oppervlakteactieve stoffen. Het water voor deze pilot werd alleen op 80 µm gefilterd, terwijl de andere pilots een uitgebreidere voorbehandeling gebruikten (fijn filtratie en bij de eerste pilot ook kooladsorptie).

van de temperatuur, de stroomsnelheid, optredende drukval over de module en het effect van voorafgaande ontgassing van de voeding op de (specifieke) flux. In tabel 2 zijn enkele resultaten als voorbeeld opgenomen. De modules zijn vanaf M1 genummerd.

Bij de tweede pilot zijn het influent en destillaat op een aantal parameters geanalyseerd. De belangrijkste resultaten zijn in tabel 1 opgenomen. Hieruit blijkt dat de pilot een uitstekende rejectie van zouten heeft. De geleidbaarheid neemt af met een factor 46.000, terwijl de concentraties natrium en chloride met tenminste een factor 70.000 afnemen. De resterende geleidbaarheid (0,75 µS/cm) is voor een belangrijk deel toe te schrijven aan opgelost kooldioxide (als bicarbonaat aanwezig). De zoutrejectie van Memstill is aanzienlijk beter dan van bestaande grootschalige ontzoutingstechnieken, zoals omgekeerde osmose en MSF. Het destillaat voldoet aan de internationale eisen voor gedestilleerd water. Met deze pilot is tevens bewezen dat het membraan, ook na alle bouw- en andere handlingstappen, hoegenaamd geen microlekjes vertoont. Ook de inwendige waterdichtheid van de module langs de afdichtnaden is hiermee aangetoond.

De ontgassing van het voedingswater is uitgevoerd met een separate membraanmodule waarin een absolute druk van 0,15 bar werd gehandhaafd. Het effect blijkt variabel te zijn en is eenmaal zelfs negatief, maar in de meeste gevallen is een duidelijk positief effect te ontdekken. Het effect is het grootst bij relatief lage temperaturen. Dit is conform de verwachting, omdat het effect van ontgassing op de relatieve dampspanning van water dan het grootst is. Het effect is duidelijk te zien bij module M28.

De drie proeven zijn gebaseerd op uitkomsten van het onderzoek met benchscale-modules in het laboratorium. Deze modules hebben dezelfde lengte- en hoogteafmetingen als de derde pilot, maar veel minder membraankanalen. Als model voor zeewater is in het laboratorium gewerkt met een 0,60 M NaCl-oplossing in leidingwater. Doel van het onderzoek was om een optimale configuratie te vinden voor de membranen, spacers en condensormaterialen. Ook bleek veel onderzoektijd nodig om een bruikbare constructiewijze te vinden waarmee een langdurige, inwendige en uitwendige waterdichtheid van de modules kon worden bereikt. Het onderzoek richtte zich, naast het vinden van de optimale moduleconfiguratie, op het verzamelen van gegevens over de effecten

38

H2O / 11 - 2010

In totaal zijn er meer dan 30 modules gebouwd en getest in duurtesten. Module M32 bleek de beste prestatie te leveren: er werd een specifieke flux tussen 2,7 en 3,8 10-7 kg/(m2.s.Pa) gemeten bij een kanaalsnelheid tussen 0,05 en 0,075 m/s. De drukval in beide vloeistofkanalen was daarbij nog steeds acceptabel, in totaal tussen 0,3 en 0,5 bar, en temperaturen lagen in deze testen dicht bij wat in commerciële installaties nodig is. De flux in deze module komt overeen met een latente warmtetransport tussen 3.3 en 4.6 kJ/(m2.s). Andere modules, zoals M28, M31 en M33, vertoonden een specifieke flux die circa 40 procent lager is dan die van M32; de prestaties daarvan komen overeen met die van eerder onderzoek, waarbij geen Memstill werd gebruikt (zie bijvoorbeeld Alklaibi7) en Guijt8)). Dit betekent dat de overall prestatie van Memstill, ondanks de extra warmteweerstand van het destillaatwaterkanaal en de condensorlaag, op zijn minst gelijkwaardig is aan eerder onderzochte concepten. De relatief gunstige prestatie is mogelijk door het gebruik van geoptimaliseerde spacers, het gebruik van een verbeterd soort condensormateriaal (met lage warmteweerstand) en het ‘melkeffect’, waardoor een zeer dunne destillaatlaag in stand wordt gehouden.

De energie-efficiëntie varieerde bij de meeste testen en de twee eerste proeven tussen 50 en 75 procent, afhankelijk van de temperaturen en andere procescondities. In enkele testen werden echter dikkere membranen gebruikt (anderhalf maal de gebruikelijke dikte), waardoor een betere energieprestatie werd gevonden. In de derde pilot werd het dikkere membraan toegepast en een energie-efficiëntie gevonden tussen 70 en 90 procent (zie tabel 3). De benodigde warmtetoevoer in de derde proef bedroeg gemiddeld 520 MJ per kubieke meter geproduceerd water. In de testen was tussen 850 en 2.400 MJ per kubieke meter water nodig. De lage warmtetoevoer kan worden verklaard door het dikkere membraan, dat de interne warmteverliezen minimaliseert, en het veel kleinere temperatuurverschil tussen membraan- en toevoerkanaal in de proef. Ongewenste warmteverliezen naar de omgeving zijn in een grotere installatie ook relatief minder groot. Het blijkt moeilijk om eenduidige conclusies te trekken over de prestaties van de drie pilots. Een grote dataset is verloren gegaan als gevolg van een ongeautoriseerde reset van een datalogger. Andere resultaten bleken slecht onderling te vergelijken door de steeds wisselende en vaak ongewilde veranderingen in procescondities. Een belangrijke terugval in specifieke flux is niet geconstateerd in de eerste en laatste pilot. In de tweede pilot werd wel een sterke terugval gevonden gedurende de vier testmaanden. Mogelijk dat dit te wijten is aan de uitval van de de-aeratie-installatie, die daarna werd gebypassed, maar geheel zeker is dit niet. In de vier maanden van de laatste pilot werd een min of meer stabiele waarde voor de specifieke flux gevonden, hoewel opgemerkt moet worden dat de waarde de eerste paar dagen hoger leek te zijn. De specifieke flux varieerde tussen 1,1 en 1,44 10-7 kg/(m2.s.Pa) bij relatief lage kanaalsnelheden (tussen 0,011 en 0,022 m/s). Gedurende de proeven is geen probleem ontstaan met biofouling of scaling. Verder zij opgemerkt dat bij de derde proef meer dan 30 maal opnieuw opgestart moest worden. Dit had tot gevolg dat slib kon uitzakken en de membraanmodule vervuilde. Door de beperkte voorbehandeling nam de drukval over de module met de tijd toe, waardoor een relatief lage stroomsnelheid moest worden gebruikt. Tijdens de laatste proef traden tevens meerdere lekkages op, hetgeen werd veroorzaakt door een nieuwe, geautomatiseerde constructiemethode, waar op dat moment nog nauwelijks ervaring mee was. De lekkages konden echter eenvoudig worden verholpen door een externe reparatie van de betreffende kanalen.

Evaluatie Bij relatief dikke membranen is een energieefficiëntie tussen 70 en 90 procent gevonden. Bij een relatief dun membraan, met een hogere lekkage van voelbare warmte, zijn de

*thema resultaten minder gunstig. Op basis van de experimenten is berekend dat voor de grootschalige productie van water een warmteinvoer van 300 tot 400 MJ per kubieke meter destillaat benodigd is. Dit is vergelijkbaar met grootschalige MSF- en MED-technieken (200-400 MJ/m3). In een recente evaluatie bij TNO is echter aangetoond dat de energiebehoefte nog sterk kan dalen, waarbij theoretisch waarden van 36 MJ per kubieke meter mogelijk zijn. Dit is gebaseerd op de maximale energie-efficiëntie en een laag energieverlies via het effluent (opwarming van 1 K). Praktisch gezien zijn echter waarden onder 300 MJ per kubieke meter, vermoedelijk zelfs onder 100 MJ per kubieke meter, haalbaar. Dit is belangrijk in toepassingen waarbij de benodigde warmte voor het proces opgewekt moet worden en zal onderwerp zijn van toekomstige studies. Een relatief hoge energieprestatie wordt gevonden bij relatief hoge temperatuur aan de warme zijde van de module. De flux neemt immers sterk toe met deze ‘toptemperatuur’, terwijl het verlies aan voelbare warmte ongeveer constant blijft. Een belangrijk voordeel van restwarmtegebruik is dat geen additionele brandstof nodig is, zodat het ontzoutingsproces géén extra bijdrage levert aan klimaatverandering via de uitstoot van kooldioxide. We richten ons in toekomstig onderzoek op verbeterde energie-efficiëntie maar ook op nieuwe applicaties, zoals afvalwaterbehandeling en een variant waarbij volledige indikking en kristallisatie van zouten wordt verkregen, en op hogere werktemperaturen (via nieuwe materialen). Membraandestillatie heeft goede toekomstperspectieven, ondanks een aantal mogelijke nadelen: • een relatief hoog energiegebruik bij de huidige stand van ontwikkeling (hoewel de energiebron, i.e. restwarmte, een laagwaardige kwaliteit heeft); • de gevoeligheid voor oppervlakte-actieve stoffen, die tot bevochtiging van het membraan en doorslag kunnen leiden; • en een mogelijk benodigde nabehandeling om vluchtige stoffen uit het destillaat te verwijderen (indien aanwezig). Het proces heeft geen dure hardware nodig. De kostbaarste onderdelen zijn de membraanmodules en de infrastructuur om het proces te verbinden met de waterbron en restwarmtebron. Het proces kan kleinschalig worden ingezet en kan op een schaal van 100 kubieke meter per dag of zelf nog minder, economisch concurrerend zijn. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om in een enkele stap een hoogwaardige kwaliteit demiwater te maken uit brak water of zeewater. Het onderzoek heeft een configuratie opgeleverd die de resultaten uit eerder onderzoek naar membraandestillatie overtreft, zowel qua bereikte flux als qua schaal van de modules. De pilots gebruikten modules met maximaal 300 m2 aan membraanoppervlak, waarbij aangetoond is dat problemen met interne of externe

platform

Tabel 3: Energie-efficiëntie van enkele praktijkmodules en de derde pilot, bij lage vloeistofsnelheden in de kanalen.

module

membraandikte

kanaalsnelheid (m/s)

Ttop

( C)

flux (g.m-2.s) energieefficiëntie (%)

specifieke flux Js (*10-7 kg.m-2.s.Pa)

M28

100%

0,035

74,3

69,5

0.98

1,21

M31

100%

0,027

51,2

67,8

0.68

1,55

M32

100%

0,034

77,0

70,8

1.05

1,05

100%

0,023

69,0

55,9

0.54

1,10

150%

0,022

77,9

89,4

0.78

1,44

3e pilot

lekkages konden worden voorkomen, dan wel worden opgelost. De modules zijn nagenoeg volledig gebaseerd op kunststoffen. Economische evaluaties toonden aan dat de kosten voor deze modules beperkt kunnen blijven, vooral bij grootschalige productie van de modules. De investeringskosten zijn geschat op 165 euro per kubieke meter per dag aan productiecapaciteit, waarbij tevens een filtering op 40 µm en ontgassing als voorbehandeling zijn meegenomen9). Twee licentiehouders, Aquastill en Keppel Seghers, hebben in de afgelopen maanden meer praktijkervaring opgedaan met industriële pilots en veel aandacht gegeven aan het productieproces voor de modules, waarbij een constante kwaliteit en lagere kosten de primaire doelen waren. De licentiehouders zien de industriële markt en de (mariene) scheepvaart als belangrijke markten om de technologie te introduceren. De kosten van deze kleine installaties zullen aanzienlijk hoger zijn dan die van grootschalige installaties. Verwacht wordt dat op termijn het grootste omzetvolume wordt bereikt op de markt voor grootschalige ontzouting. Memstill zou in 2030 mogelijk tien procent van deze markt kunnen bedienen, i.e. een markt voor 7,5 miljoen kubieke meter per dag kunnen zijn.

Conclusies De hoge selectiviteit van membraandestillatie is bewezen in de pilottesten. De retentie van zout met commercieel verkrijgbare membranen lag boven een factor 10.000, waardoor een hoogwaardige kwaliteit destillaat werd verkregen De configuratie is, deels via trial-and-erroronderzoek met bench-scale optellingen, dicht bij een optimaal punt uitgekomen. Er is een zeer goed flux gevonden in combinatie met een lage drukval over de module en een laag inwendig energieverlies. Het effect van ontgassing is onderzocht en lijkt een positieve invloed te hebben op de flux, hoewel deze conclusie vooral voor relatief lage temperaturen lijkt te gelden. Bij hogere temperaturen is geen eenduidige conclusie te trekken. Lage productiekosten voor ontzout water lijken mogelijk, omdat gebruikt wordt gemaakt van een eenvoudig productieproces en kunststoffen. Door de kunststoffen zijn geen corrosieproblemen met warm zeewater mogelijk. De belofte van lage waterkosten is aangetoond in meerdere economische

evaluaties. De kosten voor grootschalige installaties liggen typisch onder of rond 0.50 euro per kubieke meter. Voorwaarden hierbij zijn een voldoende hoge toptemperatuur in het proces (> 350 K) en het gebruik van goedkope afvalwarmte danwel warmte uit een speciaal te bouwen co-generatieeenheid voor water en elektriciteit. Verder moet van een eenvoudige watervoorbehandeling (bijvoorbeeld zeven op circa 40 µm) gebruik worden gemaakt. De ontwikkeling van Memstill is mogelijk gemaakt door het E.E.T. programma, dat gericht is op de ontwikkeling van doorbraaktechnologieën met betrekking tot zowel ecologische als economische doelen. Bij de ontwikkeling waren betrokken: TNO, Keppel Seghers, Hamers Engineering, E.on Benelux, Evides, Heineken International, Waternet, Universiteit Twente en Ecological Management Foundation.

LITERATUUR 1) Media Analytics Limited (2006). www.the-infoshop. com/report/gwi47246-desalination. 2) Fritzmann C., J. Löwenberg, T. Wintgens en T. Melin (2007). State-of-the-art of reverse osmosis desalination. Desalination nr. 216, pag. 1-76. 3) Findley M. (1967). Vaporization through membranes. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. nr 2, pag. 226. 4) Schofield R., A. Fell en C. Fell (1987). Heat and mass transfer in membrane distillation. Desalination nr. 64, pag. 231-243. 5) Drioli E., V. Calbrò en Y. Wu (1986) Microporous membranes in membranes distillation. Pure & appl. Chem nr. 12, pag. 1657. 6) Lawson K. en D. Lloyd (1997). Membrane distillation (review). J. Membr. Sci. nr. 124, pag. 1-25. 7) Alklaibi A. en N. Lior (2004). Membrane-distillation desalination: status and potential. Desalination nr. 171, pag. 111-131. 8) Guyt C. (2002). Influence of membrane and air gap on the performance of a membrane distillation module. Thesis Universiteit Twente. 9) Hanemaaijer J., J. van Medevoort, A. Jansen, C. Dotremont, E. van Sonsbeek, T. Yuan en L. De Ryck (2006). Memstill membrane distillation - a future desalination technology. Desalination nr. 199, pag. 175-176.

H2O / 11 - 2010

39

Albert Jansen, TNO Bouw en Ondergrond Jan Willem Assink, TNO Bouw en Ondergrond Jolanda van Medevoort, TNO Bouw en Ondergrond Jan Henk Hanemaaijer; i3 Innovative Technologies

Potenties van afvalwaterbehandeling met Memstill Het ontzoutingsproces op basis van membraandestillatie (Memstill, zie het voorgaande artikel) lijkt zeer kansrijk voor relatief schone waterstromen. Een mogelijke beperking van membraandestillatie is dat het membraan geleidelijk wordt bevochtigd door oppervlakteactieve stoffen, waardoor de kwaliteit van het geproduceerde water zal afnemen. De auteurs onderzochten daarom of het proces geschikt kan worden gemaakt voor gebruik in meer vuile waterstromen, zoals afvalwater.

M

emstill is ontwikkeld tot een techniek die over niet al te lange tijd op de markt zal komen. Het proces is gebaseerd op membraandestillatie en oorspronkelijk bedoeld om zoet water uit zeewater te winnen1). Uit recente economische evaluaties blijkt dat ontzouting kan plaatsvinden voor circa 0,50 euro per kubieke meter zoet water mits het proces op grote schaal wordt toegepast en de benodigde warmte tegen lage kosten beschikbaar is (bijvoorbeeld restwarmte tussen 70 en 100°C). De ontwikkeling was sterk gericht op het gebruik van ‘schoon’ zeewater als voeding. Water met veel deeltjes en/of oppervlakteactieve stoffen kunnen het proces namelijk ernstig verstoren. De reden hiervoor is dat Memstill gebruik maakt van een zeer open membraan waarvan de poriën met gas gevuld zijn. De oppervlakteactieve stoffen kunnen tot een geleidelijke bevochtiging van het membraan leiden, waardoor het gaat lekken en de prestaties, vooral qua geproduceerde waterkwaliteit, sterk zullen afnemen. Verder heeft een Memstillr module smalle kanalen waardoor het water moet stromen. Grotere deeltjes of vlokjes kunnen deze kanalen verstoppen en/of hierin uitzakken en ophopen, en zal het daarmee uiteindelijk tot een geringer membraanoppervlak leiden dat effectief benut wordt. Aangezien de inzetbaarheid en marktpotentie van Memstill mede afhangt van de mate waarin ook ‘vervuilde’ stromen behandeld kunnen worden, is onderzocht of

40

H2O / 11 - 2010

de nieuwe techniek kan worden toegepast op dit type waterstromen. Effluent van een rioolwaterzuiveringsinstallatie te Deventer, zuivelproducten en diverse zeepoplossingen zijn als modelstromen voor ‘vuil water’ gebruikt. Het rwzi-effluent bevat onder droogweercondities minder dan 5 mg/l onopgeloste stof, voornamelijk van slibvlokjes, en nog ongeveer 30 mg/l CZV. Het CZV wordt grotendeels gevormd door slecht afbreekbare organische stoffen en in beperktere mate door de extrabiotische enzymen van het slib zelf. Aangezien het effluent licht schuimend is, mag verwacht worden dat het oppervlakteactieve stoffen bevat en dus nadelig kan zijn voor het Memstill-proces.

het membraan geleidelijk aan steeds meer worden bevochtigd, waardoor op termijn ‘doorslag’ optreedt. Doorslag betekent dat het membraan bij een of meerdere poriën volledig is bevochtigd en op die plekken gaat lekken. Dit gebeurt het eerst bij de grootste poriën. De kwaliteit van het geproduceerde destillaat neemt al sterk af bij een klein aantal lekjes. Doorslag is uiteraard onwenselijk indien destillaat van een hoge kwaliteit wordt nagestreefd. Doorslag kan tijdens de testen gemakkelijk worden vastgesteld door een kleine hoeveelheid zout aan het water toe te voegen en de geleidbaarheid van het destillaat te meten.

De zuivelproducten en diverse zeepoplossingen zijn als modelstof voor laboratoriumtesten gekozen, omdat deze eenduidig en - ook op grotere schaal - gemakkelijk voorhanden zijn. Zuivelproducten worden gekenmerkt door een min of meer vaste mix van melksuikers, eiwitten en colloïdale vetten. Er is gekozen voor leidingwater met vijf procent magere yoghurt en vijf procent karnemelk. De gehalten in deze oplossing zijn ongeveer 4 g/l melksuikers, 3 g/l proteïnen en 0,1 g/l vetten (lipoproteïnen en fosfolipiden). Met name de proteïnen vormen voor membraandestillatie een uitdaging, omdat bekend is dat deze stoffen zich nagenoeg irreversibel kunnen binden aan oppervlakken en zodoende voor een goede bevochtiging van het oppervlak zorgen. Door deze stoffen kan

Uit een screening in het laboratorium bleek dat standaard membranen niet voldoende lang bestand zijn tegen bevochtiging door diverse oplossingen met 0,5% oppervlakteactieve stof. Dit bleek uit de geleidelijk toenemende geleidbaarheid van het distillaat bij drie verschillende, commercieel verkrijgbare membranen. Hieruit kan worden geconcludeerd dat geleidelijk aan steeds meer poriekanaaltjes worden bevochtigd. Er is ook een gemodificeerd membraan getest; de modificatie was gericht op het vergroten van de hydrofobiciteit van het membraanoppervlak. Dit membaan bleek tijdens de looptijd van de testen niet door te slaan. Met dit gemodificeerde membraan is op ware grootte een testopstelling gebouwd (zie foto), waarmee eerst in het laboratorium en later bij de rwzi te Deventer is getest.

Resultaten

*thema Afbeelding 1 laat de resultaten zien van de praktijktest met het gemodificeerde membraan. De eerste 1300 uur vond het onderzoek in het laboratorium plaats, waarbij onder andere de zuiveloplossing is gebruikt. Vervolgens is de installatie een maand niet gebruikt en vanaf uur 1970 is de installatie in gebruik genomen bij de rwzi te Deventer. De installatie was in Deventer geautomatiseerd en volcontinue in dienst, met een wekelijkse controle ter plaatse.

Het water komt de module binnen via een condensorkanaal en wordt gedurende zijn weg naar de uitgang langzaam opgewarmd door condenserend water aan de andere zijde van de condensor. Het water kan daarbij verwarmd worden tot 85°C. Hogere temperaturen kunnen de vormstabiliteit van de module aantasten, die nagenoeg volledig uit kunststoffen bestaat, terwijl een hoge temperatuur (boven 95°C) ook de noodzaak van een drukproces oplevert. In de figuur is als voorbeeld 75°C gehanteerd. Het voorverwarmde water wordt vervolgens met warmte uit een industrieel proces, zonneboiler of een vergister enkele graden verder opgewarmd (2 tot 5°C is al voldoende), waarna het in tegenstroom weer door de Memstill-module wordt gevoerd. Het gaat dan door een membraankanaal. Het temperatuurverschil met het condensorkanaal zorgt ervoor dat het water verdampt, als damp door het membraan gaat en vervolgens op het condensoroppervlak condenseert. Het destillaat is het product en wordt zo snel mogelijk afgevoerd om te voorkomen dat deze een extra weerstand voor het warmtetransport gaat vormen. Het restant van het water blijft achter in het membraankanaal en koelt door de verdamping af tot slechts enkele graden boven de oorspronkelijke temperatuur van de ingaande waterstroom. Beide waterstromen in de module zijn feitelijk in tegenstroom met elkaar.

In de grafiek is de relatie tussen stromingsnelheid en specifieke flux duidelijk zichtbaar. Die komt overeen met gangbare theorieën voor membraandistillatie. De afname van de vloeistofsnelheid is te wijten aan een verstopping van een voorfilter (100 µm) met zevend slib; dit filter werd gebruikt als zekerheidfilter en was niet bedoeld om grote hoeveelheden vaste stof af te scheiden. De slibconcentratie van het rwzi-effluent neemt tijdens een regenachtige periode sterk toe als gevolg van overstromende buffertanks, waardoor het filter vrij snel met vlokjes verstopt. Periodieke vervanging of reiniging van het voorfilter liet de vloeistofsnelheid echter weer toenemen en de flux herstellen. Het ingenomen rwzi-effluent had een geleidbaarheid van 947µS/cm. Uit het feit dat de geleidbaarheid van het destillaat snel afnam van 50 naar 19,5 µS/cm (gestart werd namelijk met kraanwater in het meetvat voor het destillaat) en daarna gedurende ruim 2500 uur vrijwel constant bleef, kan worden afgeleid dat het membraan geen doorslag vertoonde. Circa 98 procent van de geleidbaarheid blijkt met dit membraan te worden verwijderd. Na 2850 uur (januari 2008) is de kwaliteit van zowel het ingaande als het uitgaande water bepaald door Waterschap Groot Salland (zie voor de resultaten de tabel). Chloride blijkt voor 99,4 procent te worden verwijderd. Hoewel de zoutverwijdering goed te noemen is, ook in vergelijking met omgekeerde osmose, is de verwijdering minder goed dan in eerdere onderzoeken met Memstill door TNO is vastgesteld. Waarschijnlijk blijft de kwaliteit

platform

van het gemodificeerde membraanmateriaal achter bij die van de standaard membranen voor Memstill, met name door de aanwezigheid van een klein aantal microlekjes. De geleidbaarheid neemt minder sterk af dan de zoutverwijdering. Dit is het gevolg van stoffen die gemakkelijk vervluchtigen en vervolgens in het destillaat dissociëren. Ammoniak en vluchtige carbonzuren zijn hiervan belangrijke voorbeelden. Ammonium blijkt inderdaad te worden teruggevonden in het destillaat (zie de tabel). In principe is de productwaterkwaliteit bij membraandistillatie bijzonder goed, mits het membraan geen microlekjes bevat en er weinig vluchtige stoffen aanwezig zijn. Het is dan vergelijkbaar met gedestilleerd water en zonder verdere behandeling bijvoorbeeld als ketelvoedingswater te gebruiken. Het destillaat is echter niet gegarandeerd vrij van micro-organismen (ook als er geen microlekjes zijn) en dient desgewenst een nabehandeling te krijgen, bijvoorbeeld met UV. De aanwezigheid van eventuele microlekjes kan overigens eenvoudig on-line worden bewaakt met een geleidbaarheidsmeting.

Gewenste verdere ontwikkeling Conclusie uit het onderzoek is dat de levensduur van conventionele membranen voor membraandestillatie sterk verkort wordt door de aanwezigheid van (relatief hoge concentraties) oppervlakteactieve stoffen. Membraanmodificatie kan de bevochtiging van het membraan echter langdurig uitstellen. Als alternatief voor een membraanmodificatie kan een voorbehandeling op het ingaande water worden toegepast, gericht op de verwijdering van de oppervlakteactieve stoffen. Te denken valt daarbij aan een schuimscheidingsstap waarbij deze stoffen preferent worden verwijderd. Een combinatie van ontgassing en schuimscheiding kan voordelig zijn, omdat uit eerder onderzoek bekend is dat ontgassing de prestaties van Memstill doet verbeteren1).

Afb. 1: Lineaire stroomsnelheid door de module en de specifieke flux, bepaald in de praktijkopstelling met het gemodificeerde membraan.

De opbrengst aan destillaat van één dergelijke cyclus is maximaal twaalf procent van de influentstroom, maar door warmteverliezen in de praktijk circa tien procent. Voor een hogere opbrengst dient het water het proces meerdere keren te doorlopen. Ook is het mogelijk tijdens het verdampingsproces extra warmte aan de module toe te voegen door een extra, warmteuitwisselend kanaal in de module in te bouwen. Afhankelijk van de condities kan dan een veel hogere opbrengst worden verkregen.

H2O / 11 - 2010

41

Beste Jaap, zoals telefonisch afgesproken bijgaand: • de gewenste opzet voor de advertentie • de tekst en • de technische gegevens voor de advertentie in het tijdschrift Bodem. Aanvulling gewenste opmaak advertentie: • Achtergrond zoals bij advertentie VVM ledengids: handen met vails, zie foto rechts boven van advertentie. • Waarschijnlijk ter overvloede: het concept is ter indicatie, de verhoudingen etc. kloppen niet (uitgerekt). De gegevens voor de andere advertentie in H2O volgen zsm. Ik zie de gewijzigde prijsberekening tegemoet. Gelieve bij facturering ons ordernummer B 091922 te vermelden Met vriendelijke groet, Monique Berkleef Communicatie Aanwezig: maandag, woensdag en vrijdag Goedemorgen, nog bedankt voor de opmaak van de leaflet. ik wil graag een prijs opgaaf ontvangen voor de opmaak van twee verschillende advertenties voor twee verschillende vakbladen. • Het gaat 1/4 pagina full color. De opmaak zal een variant zijn op de laatst gemaakte advertentie (VVM ledengids). 180 mm 62 mm Opstelling met een gemodificeerd membraan voor membraandestillatie van afvalwater. • Kunnen jullie ook de kosten doorgeven voor het wijzigen van de tekst in een bestaande advertentie? Met vriendelijke groet, afvalwater, een zeer reële en kansrijke optie De kwaliteit van de waterstromen (in mg/l). Monique Berkleef worden. Het effect van zwevende stof is nog niet parameter toevoer (rwzi-effluent) destillaat Communicatie CZV

30

< 10

BOD5

<2

<2

ammonium

0,84

0,52

NO3 + NO2

7,3

< 0,05

orthofosfaat

0,55

< 0,01

totaalfosfaat

0,71

< 0,04

chloride

170

1

Daarnaast blijkt uit het onderzoek dat het gebruikte, gemodificeerde membraan een zeer beperkt aantal microlekjes vertoont, die mogelijk het gevolg zijn van de kleine imperfecties van het oorspronkelijke materiaal of van de modificerende behandeling zelf.

Nader onderzoek, waarvoor samenwerking met leveranciers wordt gevraagd, zou beide aspecten kunnen verhelderen en oplossingen kunnen aandragen. Daarmee kan in de toekomst de toepassing van Memstill op minder schone stromen, zoals

voldoende bekend met dit onderzoek. Het voorfilter verwijderde het zwevende slib namelijk effectief. In nader onderzoek kan ook deze potentiële beperking beter worden onderzocht, door met -qua bezinkgedrag en deeltjesgrootte- goed gedefinieerde stoffen te werken.

LITERATUUR 1) Jansen A., J. Assink, J. Hanemaaijer en J. van Medevoort (2010). Membrane distillation - producing high quality water from saline tand waste heat. Publicatie in kom opbysdeploying el W streams voorbereiding 2 mmer 24voor J. Membr Sc.

nu land Aqua Neder 010 2 rs eu Vakb

advertentie

EEN BETROUWBARE WAARDE Omegam Laboratoria is een geaccrediteerd laboratorium voor chemische, fysische en biologische analyses met ruim dertig jaar ervaring in milieuonderzoek. Wij zijn marktleider op het gebied van bestrijdings- en geneesmiddelen in water (KRW-onderzoek). Ook voor fytoplankton analyses en bacteriologisch onderzoek kunt u bij ons terecht. Contact H . J . E . We n c k e b a c h weg 1 2 0 - 1 0 9 6 AR Am st erd am T+ 3 1 ( 0 ) 2 0 5 9 7 6 7 6 9 - E klan t en ser vice@ o m eg am .nl - I www.omegam.nl

42

H2O / 11 - 2010

*thema

platform

Kees Roest, KWR Watercycle Research Institute Damir Brdjanovic, TU Delft / UNESCO-IHE Guang-Hao Chen, The Hong Kong University of Science and Technology Mark van Loosdrecht, KWR Watercycle Research Institute / TU Delft

Zee- en brakwater voor gebruik als tweede kwaliteit water Voor het spoelen van toiletten en andere dergelijke watertoepassingen hoeft geen water van drinkwaterkwaliteit gebruikt te worden. Water van secundaire kwaliteit is hiervoor zeer geschikt. In Hong Kong gebruikt men al jaren zeewater voor onder andere toiletspoeling. Dit werkt goed en biedt veel potentie voor de watercyclus en het watermanagement in stedelijke kustgebieden, dus ook voor Nederland.

W

ereldwijd is steeds meer sprake van watertekorten of ‘waterstress’. Groeiende populaties, urbanisatie en klimaatverandering spelen hierbij een belangrijke rol. De meest dichtbevolkte steden en gebieden bevinden zich over het algemeen in de kustregio’s (zie afbeelding 1), waar ongeveer de helft van de bijna zeven miljard wereldbewoners leeft. Nederland is een typisch deltaland. Ook hier is sprake van ‘waterstress’, bijvoorbeeld door verzilting van kustgebieden en verdroging in vooral het oosten en zuiden. Diverse alternatieve waterbronnen zijn beschikbaar voor productie van drinkwater of secundair water, zoals regenwater, grijswater, afvalwater of zout/brak water. Een bekend voorbeeld van waterhergebruik is Singapore, waar NEWater wordt geproduceerd uit afvalwater. Het meeste NEWater heeft een betere kwaliteit dan normaal drinkwater en gaat naar de industrie. Het drinkwater bevat momenteel één tot twee procent hergebruikt water. In de loop van dit jaar kan NEWater voorzien in 30 procent van de watervraag in Singapore. Vooral in kustgebieden bestaat een overvloed aan zee- en brakwater. Uit zout water kan zoet water worden geproduceerd met technieken als distillatie, ionenwisseling, electrodialyse of membraanfiltratie. Twee technieken worden wereldwijd het meest gebruikt voor ontzouting: distillatie en membraanfiltratie. Bij multi-stage flash distillation en multiple-effect distillation wordt zout water verdampt en gecondenseerd zoet water gewonnen. Bij membraanfiltratie (omgekeerde osmose) wordt het water onder hoge druk door een membraan geperst dat het zout tegenhoudt. Ontzouting van zeeen brakwater is duur (0,21 tot 1,56 euro per kubieke meter), inefficiënt (slechts de helft

van het zee- en brakwater wordt omgezet in drinkwater)1) en kost veel energie (1,8 tot 4 kWh per kubieke meter3)

Secundaire kwaliteit water Aangezien maar een klein deel van het drinkwatergebruik daadwerkelijk vraagt om water van excellente kwaliteit, ligt het voor de hand om voor minder kritische gebruiksdoeleinden water van secundaire kwaliteit te gebruiken. Nederlanders gebruiken dagelijks bijna 40 liter drinkwater voor het spoelen van het toilet (zie tabel 1): bijna een derde van het totale dagelijkse drinkwatergebruik. Het is in principe niet noodzakelijk om zoet water of drinkwater te gebruiken voor toiletspoeling en de meeste

andere watertoepassingen in de stedelijke watercyclus. Voor het spoelen van toiletten en dergelijke is een secundaire waterkwaliteit voldoende. Dit vraagt wel om een dubbel leidingstelsel zonder verkeerde kruiskoppelingen. Dit blijkt in de praktijk niet eenvoudig, zoals onder meer de ervaringen met een dubbel leidingstelsel in Leidsche Rijn hebben laten zien3). Ook in Nederland zou zout of brak water een alternatief kunnen zijn als waterbron voor tweede kwaliteit water, zoals kwelwater uit polders. Verkeerde koppelingen aan het drinkwaternet worden dan direct waargenomen in verband met de zoute smaak. Daardoor is geen geavanceerde technologie of systeemmanagement nodig. In kustgebieden zijn zee- en brakwater

Tabel 1: Huishoudelijk drinkwatergebruik in Nederland (in liter per persoon per dag)2).

1995

bad douche wastafel toiletspoeling kleding wassen, hand

1998

2001

2004

2007

9,0

6,7

3,7

2,8

2,5

38,3

39,7

42,0

43,7

49,8

4,2

5,1

5,2

5,1

5,3

42,0

40,2

39,3

35,8

37,1

2,1

2,1

1,8

1,5

1,7

25,5

23,2

22,8

18,0

15,5

afwassen, hand

4,9

3,8

3,6

3,9

3,8

afwassen, machine

0,9

1,9

2,4

3,0

3,0

voedselbereiding

2,0

1,7

1,6

1,8

1,7

koffie en thee

1,5

1,1

1,0

1,0

1,2

water drinken

*

0,5

0,5

0,6

0,6

kleding wassen, machine

overig keukenkraan/tuin totaal

6,7

6,1

6,7

6,4

5,3

137,1

131,9

130,7

123,8

127,5

* niet opgenomen

H2O / 11 - 2010

43

uitermate geschikt voor een tweede kwaliteit watergebruik, omdat ze gemakkelijk en in bijna onbeperkte hoeveelheden te verkrijgen zijn. Zout water voor bijvoorbeeld toiletspoeling vergt geen uitgebreide voorbehandeling: enkele zeven zijn in principe voldoende. Een groot voordeel is ook dat zout water als secundair water potentieel minder gezondheidsrisico’s geeft dan afvalwater: in het algemeen is de kwaliteit van zeewater beter dan van bijvoorbeeld grijs water.

Ervaringen in Hong Kong In Hong Kong is inmiddels een halve eeuw ervaring opgedaan met een dubbel waterleidingstelsel en het gebruik van zeewater voor bijvoorbeeld toiletspoeling4). Het zoute water wordt daar belucht voor geurverwijdering. Ook wordt drie tot zes milligram natriumhypochloriet per liter toegevoegd voor disinfectie. Het zoute en zoete afvalwater komen samen, zodat de afvalwaterzuivering in Hong Kong brak afvalwater reinigt. De energiekosten voor productie en transport van zout water bedragen 0,32 kWh per kubieke meter. Dit is veel minder dan de energiekosten van waterhergebruik en zeewaterontzouting (zie tabel 2). In de afgelopen jaren is door de TU Delft (afdeling Biotechnologie) en de Hong Kong University of Science and Technology een onderzoek uitgevoerd naar optimalisatie van specifieke aspecten van een dergelijk systeem. In dit kader is getest of op basis van urineseparatie sulfaatreductie in het rioolsysteem te onderdrukken valt5). Door de apart ingezamelde urine eerst te beluchten wordt ammonium geoxideerd tot nitraat. Dit nitraat limiteert in het riool de activiteit van sulfaatreducerende organismen en beperkt zo corrosievorming. Daarnaast is een afvalwaterzuiveringssysteem ontwikkeld dat gebruik maakt van de specifieke samenstelling van het afvalwater: het sulfaatreductie, autotrofe

Afb. 1: Grote wereldsteden bevinden zich veelal in kustregio’s.

denitrificatie en nitrificatie geïntegreerd systeem of SANI-proces6),7),8),9),10),11).

Afvalwaterbehandeling met SANI Een consequentie van het gebruik van zout water als tweede kwaliteit water is dat ook het afvalwater zouter is dan conventioneel afvalwater. Het afvalwater in Hong Kong bevat ongeveer drie tot zes gram chloride per liter en 600 milligram sulfaat (of 200 milligram zwavel). Dit sulfaat maakt het mogelijk om 400 milligram chemische zuurstofverbruik (CZV) te verwijderen door de reductie van sulfaat. Daardoor is beluchten niet meer nodig. Het geproduceerde sulfide kan daarna worden gebruikt voor autotrofe denitrificatie. Sulfaatreductie en autotrofe denitrificatie hebben beiden een lage slibopbrengst. Daarnaast kunnen de organismen makkelijk als korrelslib worden gekweekt. Zo wordt een compacte zuivering met een lage slibproductie mogelijk. Afbeelding 2 geeft een schematisch overzicht van de laboratoriumopstelling

Afb. 2: Schema van het SANI-systeem op laboratoriumschaal.

voor het SANI-proces. Het brakke afvalwater wordt eerst behandeld in een upflow anaerobic sludge blanket (UASB)-reactor, waar CZV-verwijdering is gekoppeld aan sulfaatreductie. Doordat vrijwel alle CZV in de eerste reactor is omgezet in sulfide, wordt in de anoxische upflow filter-reactor denitrificatie uitgevoerd door autotrofe denitrificeerders. Per 200 milligram sulfide-S kan globaal 140 milligram NO3-N worden gedenitrificeerd. Autotrofe denitrificatie werkt met een relatief lage CZV/N-ratio, omdat de CZV-behoefte voor groei laag is. Tot slot wordt de rest sulfide en het ammonium geoxideerd in een aeroob filter-reactor. Naar de optimale recirculatiestromen tussen de reactoren is al uitgebreid pilotonderzoek verricht9). De pilotinstallatie in Hong Kong is gedurende een jaar stabiel bedreven. Gedurende dit jaar was de slibproductie minimaal en de verwijdering van biologisch zuurstofverbruik (BZV) en ammonium hoger dan 99 procent. De denitrificatie is natuurlijk afhankelijk van het retourdebiet, maar het stikstofeffluent kon gemakkelijk onder de tien milligram per liter worden gehouden. Het proces kan uiteindelijk compacter gemaakt worden, zoals schematisch weergegeven is in afbeelding 3 en op de foto.

Voordelen SANI-systeem Het SANI-systeem heeft dus een lage energiebehoefte en produceert zeer weinig slib. Bovendien kunnen sulfiden op deze manier effectief worden beheerst; er ontsnapt geen gas uit de sulfaatreductiereactor. In het afgas van de denitrificatiereactor is ook geen sulfide waargenomen. Bovendien blijkt dat coliformen goed worden verwijderd6). Fecale coliformen worden in een conventioneel actiefslibsysteem 1,5-1,7 log gereduceerd. Het (nog niet geoptimaliseerde) SANI-systeem komt Tabel 2: Globale vergelijking van de kosten van hergebruik rwzi-effluent, zout water RO en direct gebruik van zout water in Hong Kong12).

hergebruik rwzi-effluent

zeewaterontzouting

direct gebruik zout water

2592

907

1520

levenscycluskosten (HK$*/m )

11,6

11,7

5,9

elektriciteitsgebruik (kWh/m3)

1,38

5

0,32

investeringskosten (HK$*/persoon) 3

* 1 euro is ruim 10 HK$. De totale drinkwaterkosten bedragen 6,03 HK$ per kubieke meter.

44

H2O / 11 - 2010

*thema

platform

Afb. 3: Schema van een compact SANI-systeem.

tot een verwijdering van 2.2 log. Vooral in de sulfaatreducerende reactor (UASB) wordt een groot aantal coliformen geëlimineerd. Dit effect wordt waarschijnlijk voor een substantieel deel veroorzaakt door sulfide. Sulfide is toxisch en ontstaat bij de reductie van sulfaat. Deze desinfectie is een belangrijk aspect voor duurzame zuivering van zout afvalwater. Bovendien heeft het systeem een kleine zogeheten voetafdruk en lagere kosten dan een conventioneel actiefslibwaterzuivering. Het gebruik van brak of zout water als tweede kwaliteit water voor niet-kritische processen, zoals het spoelen van toiletten, kan zorgen voor een grote waterbesparing en een enorme verandering van de watercyclus, met een positief effect op het milieu.

Verder onderzoek Een consortium van TU Delft, UNESCO-IHE en KWR in Nederland en enkele buitenlandse partijen, waaronder de Hong Kong University of Science and Technology en de University of Cape Town, zijn momenteel bezig deze op zout water gebaseerde watervoorziening en sanitatiesystemen verder te ontwikkelen. Hierbij wordt gewerkt aan een geïntegreerd systeemmodel, waarbij de invloed van zout

SANI-pilotinstallatie in Hong Kong.

water op sulfaat-, stikstof- en fosfaatreductie in zowel de riolen als in de afvalwaterzuiveringsinstallaties wordt onderzocht. Naast technologische en fundamentele vraagstukken wordt aandacht besteed aan de veranderingen in de watercyclus die deze innovatie met zich meebrengt. LITERATUUR 1) Lopez-Vazquez C. et al. (2009). Use of saline water as secondary quality water in urban environments. In 1st IWA Development Congress in Mexico City. 2) Foekema H., L. van Thiel en B. Lettinga (2008). Watergebruik thuis 2007. TNS Nipo. 3) Oesterholt F. (2003). Beleidsonderbouwende monitoring huishoudwater - onderzoek naar de kwaliteit van huishoudwater en effecten van het gebruik op het milieu en de klant. KWR Watercycle Research Institute. 4) Li X. et al. (2007). Sustainability of toilet flushing water supply in Hong Kong. Water and Environment Journal nr. 2, pag. 85-90. 5) Mackey H. et al. (2010). Nitrification of source separated urine in a sequencing batch reactor. IWA. In druk.

6) Adbeen S. et al. (2010). Fecal coliform removal in a sulfate reducing autotrophic denitrification treatment process for saline sewage treatment. Submitted to Water Science and Technology. 7) Lau G. et al. (2006). Integration of sulphate reduction, autotrophic denitrification and nitrification to achieve low-cost excess sludge minimisation for Hong Kong sewage. Water Science and Technology nr. 3, pag. 227-235. 8) Lu H. et al. (2009). Steady-state model-based evaluation of sulfate reduction, autotrophic denitrification and nitrification integrated (SANI) process. Water Research nr. 14, pag. 3613-3621. 9) Lu H. et al. (2010). A pilot trial of SANI process with raw saline sewage. Submitted to Water Research. 10) Tsang W. et al. (2009). A novel sludge minimized biological nitrogen removal process for saline sewage treatment. Water Science and Technology nr. 10, pag. 1893-1899. 11) Wang J. et al. (2009). A novel sulfate reduction, autotrophic denitrification, nitrification integrated (SANI) process for saline wastewater treatment. Water Research nr. 9, pag. 2363-2372. 12) Tang S. et al. (2007). Engineering and costs of dual water supply systems. IWA Publishing.

advertentie

Had je maar... alles van bodem, grondwater tot bron in één hand! Wij, de specialisten van Haitjema nemen graag en deskundig de totale zorg voor bodem, watervoorziening en waterwininstallatie van u op ons, en houden deze voor u in de hand. Grondboorbedrijf Haitjema B.V. is gespecialiseerd in: • diepe boringen • waterwinputten • onderhoud

• energieopslag • bodemonderzoek • bronbemaling

Wisseling 10, Postbus 109, 7700 AC Dedemsvaart tel.: 0523-612061 fax: 0523-615950 e-mail: [email protected] internet: www.haitjema.nl

H2O / 11 - 2010

45

Marjolein Mens, Deltares Ruben Dahm, Deltares Martin Ebskamp, TU Delft Ans Elffrink, Waterschap Veluwe

verkennend modelleren: inzicht in het effect van onzekerheden Bij het afwegen van maatregelen in het waterbeheer ontstaat steeds meer aandacht voor het omgaan met onzekerheden in modelsimulaties. Kennis over onzekerheden is relevante informatie bij het bepalen van bijvoorbeeld de wateropgave. Vaak blijkt het echter lastig om onzekerheden op een consistente manier te vertalen in bruikbare informatie voor besluitvorming. ‘Verkennend modelleren’ is een structurele benadering om onzekerheidsinformatie te genereren en dit te koppelen aan keuzes over maatregelen. In een afstudeeronderzoek is deze methode toegepast op een stroomgebied van Waterschap Veluwe. Uit de resultaten blijkt hoe de berekende waterstand verandert als andere aannames gedaan worden voor modelinvoer en parameterwaarden. Vervolgens is dit vergeleken met de onzekerheid in het toetspeil. Dit artikel laat zien dat de expliciete presentatie van onzekerheid in de modeluitkomst meer inzicht geeft in het watersysteem en handvatten biedt voor de keuze van maatregelen.

W

aterschappen maken regelmatig afwegingen over kostbare maatregelen in hun beheergebied. Over het algemeen worden deze afwegingen ondersteund met modelresultaten. Deze zijn echter vaak omgeven met onzekerheid. Onzekerheid bestaat bijvoorbeeld doordat meetgegevens om te kalibreren ontbreken en parameterwaarden gekozen moeten worden. Daarnaast kan onzekerheid bestaan over waar het systeem precies aan moet voldoen. Modeluitkomsten, onzeker of niet, vormen De Grote Wetering voor en na een flinke bui.

46

H2O / 11 - 2010

een belangrijk middel om te bepalen of het systeem voldoet aan normen, bijvoorbeeld die voor wateroverlast in het Nationaal Bestuursakkoord Water (NBW). Als uit modelberekeningen blijkt dat het watersysteem niet aan een norm voldoet, treft een waterschap meestal maatregelen, bijvoorbeeld het realiseren van extra waterberging of het vergroten van de afvoercapaciteit van kanalen. Door de onzekerheden bestaat echter de kans dat een waterschap investeert in maatregelen die overbodig zijn. Of maatregelen worden juist te klein gedimensioneerd, zodat in de werkelijkheid het probleem niet wordt

verholpen. Hier heeft onzekerheidsanalyse een rol om inzichtelijk te maken hoe onzekerheden de besluitvorming over een maatregel beïnvloeden. Hoewel de meeste waterbeheerders bekend zijn met methoden voor onzekerheidsanalyses, past slechts een aantal ze consequent toe. Meestal worden allerlei aannames gedaan, resulterend in een beste schatting van de modeluitkomst. Een enkele keer voert men een gevoeligheidsanalyse uit om een idee te krijgen voor de mogelijke variatie in modeluitkomst en welke bronnen van onzekerheid hieraan de grootste bijdrage leveren.

platform In dit artikel staat een alternatieve benadering voor het omgaan met onzekerheden centraal: verkennend modelleren (in de wetenschappelijke literatuur bekend als Exploratory Modeling). Het is een uitgebreide gevoeligheidsanalyse die inzicht geeft in het gecombineerde effect van de belangrijkste onzekerheden op modelresultaten. In tegenstelling tot traditionele onzekerheidsanalysemethoden, besteedt ‘verkennend modelleren’ veel aandacht aan resultaatpresentatie en de relatie met besluitvorming. Enerzijds bieden de resultaten een houvast voor betrokkenen (beheerders, bestuurders, beleidsmedewerkers, hydrologen, etc.) om te discussiëren over de gevoeligheid en de betrouwbaarheid van het model. Anderzijds geven de resultaten de mogelijkheid om de uit het model voortvloeiende keuzes voor maatregelen beter te onderbouwen. In een afstudeeronderzoek2) is ‘verkennend modelleren’ toegepast voor de NBW-toetsing van de Noordelijke IJsselvallei, een polder in het beheergebied van Waterschap Veluwe. Deze toepassing geeft inzicht in de combinaties van modelparameters waarbij het model wateroverlast simuleert in de Noordelijke IJsselvallei, het effect van het gebruiken van neerslagpatroon met voorgeschiedenis versus een neerslagpatroon zonder voorgeschiedenis én het effect van verschillende manieren van filtering van het Algemeen Hoogtebestand Nederland (AHN).

De methode Het basisprincipe achter ‘verkennend modelleren’ is het verkennen van de onzekerheidsruimte. Hiervoor wordt het model gedraaid met verschillende combinaties van parameter- en invoerwaarden. Dit gebeurt zonder aannames over kansverdelingen, wat een voordeel is ten opzichte van onzekerheidsanalyse. Wel moeten betrokkenen het erover eens zijn dat de gekozen minimale en maximale waarden redelijkerwijs voor kunnen komen in de werkelijkheid. Bij het toepassen doorloopt men de volgende stappen: • systeemdefinitie en probleemformulering, • overzicht van de bronnen van onzekerheid en keuze van de meest relevante bronnen op basis van hun effect op de modeluitkomst, • bouwen van een model of ‘schil’ om een bestaand model, zodat een groot aantal simulaties kan worden gedraaid, • simuleren; • keuze voor het besliscriterium, • visualisatie van de resultaten in zogenaamde discussiekaarten. De laatste twee stapen besteden aandacht aan de vertaling van modelresultaten naar de besluitvorming. Een modeluitkomst wordt meestal vergeleken met een norm, of het is een criterium bij de beoordeling van alternatieve maatregelen. Onzekerheid kan effect hebben op het halen van een norm of het kan de voorkeurssortering van alternatieve maatregelen beïnvloeden.

Casus Noordelijke IJsselvallei Systeemdefinitie en probleemformulering

Het stroomgebied van de Noordelijke

Afb. 1: Gesimuleerde maximale waterstanden op locatie ‘Kromme Beek’ voor een neerslagsituatie met voorgeschiedenis.

IJsselvallei ligt in het oostelijk deel van het beheergebied van Waterschap Veluwe en is circa 21.000 hectare groot. Het gebied is hellend en loopt af richting het noorden met een totaal hoogteverschil van 15 meter. Het stroomgebied loost water op de IJssel door vrije afwatering en bemaling3). Waterschap Veluwe moet voldoen aan normen voor wateroverlast die zijn vastgelegd in het Nationaal Bestuursakkoord Water. Voor grasland betekent dit dat vij procent van de oppervlakte mag inunderen bij een neerslagsituatie met een herhalingstijd van tien jaar. Deze norm wordt met behulp van een hoogtekaart omgezet naar een toetspeil per peilgebied. Vervolgens wordt met een SOBEK-model de maximale waterstand in de watergangen berekend als gevolg van een neerslagsituatie met een herhalingstijd van tien jaar. De maximale waterstand kan dan vergeleken worden met een toetspeil (het peil waarbij vijf procent van het oppervlak onder water staat). Het waterschap neemt maatregelen voor die locaties waar de waterstand boven het toetspeil uitkomt. Alle maatregelen bij elkaar vormen de wateropgave. Belangrijke bronnen van onzekerheid

Zowel bij het gebruik van het model als het afleiden van locatiespecifieke toetspeilen, moeten keuzes worden gemaakt. Hiermee wordt onzekerheid geïntroduceerd. Keuzes die relatief veel invloed hebben op de modeluitkomst zijn4): de representatieve neerslagsituatie, de weerstand van de watergang en de initiële grondwaterstand. Een vierde bron van onzekerheid komt niet voort uit de modelberekening, maar uit het afleiden van het toetspeil. Het toetspeil wordt bepaald aan de hand van hoogtedata (AHN). Het toetspeil voor grasland is het waterpeil waarbij, volgens de hoogtekaart,

vijf procent van de oppervlakte onder water staat. Vaak kiezen waterschappen ervoor om watergangen niet mee te rekenen in het totale oppervlak, omdat de norm niet geldt voor de watergangen zelf. Dit wordt filteren van het hoogtebestand genoemd. Een waterschap maakt de keuze tussen: niet filteren, alleen hoofdwatergangen filteren of zowel hoofdwatergangen als kleinere watergangen filteren. Omdat deze watergangen meestal lager liggen dan de rest van het gebied, leidt filteren in de meeste gevallen tot een hoger toetspeil (minder streng). Model en simulaties

Met het bestaande SOBEK-model zijn de maximale waterstanden berekend als gevolg van een neerslagsituatie die statistisch gezien één keer per tien jaar optreedt. Er is gerekend met één neerslagsituatie met voorgeschiedenis (totale duur van 41 dagen) en één neerslagsituatie zonder voorgeschiedenis (totale duur van negen dagen). De korte situatie is geselecteerd uit de lange situatie, waardoor het verloop van de bui over de tijd identiek is voor dit deel van de tijdserie. De neerslaghoeveelheid van de korte bui is vergelijkbaar met die van de negendaagse STOWA-bui met een herhalingstijd van tien jaar5). Een neerslagsituatie zonder voorgeschiedenis is gebruikelijk bij een toetsing aan de hand van de stochastenmethode, terwijl een tijdreeksanalyse uitgaat van een situatie met voorgeschiedenis. Deze neerslagsituaties zijn gecombineerd met verschillende waarden voor de weerstandscoëfficiënt van de watergang (De Bos & Bijkerk) en initiële grondwaterstand. De weerstand is gevarieerd tussen één en 35 s-1 met een stapgrootte van 5 s-1. Hierbij representeert 1 s-1 een volledig dichtgeH2O / 11 - 2010

47

Afb. 2: Maximale waterstand op locatie ‘Kromme Beek’. Boven: neerslagsituatie met voorgeschiedenis. Onder: neerslagsituatie zonder voorgeschiedenis (Rood betekent gesimuleerde wateroverlast).

groeide watergang en 35 s-1 een zeer gladde watergang. De initiële grondwaterstand is gevarieerd van 0 tot 200 centimeter onder maaiveld, met intervallen van tien centimeter. Hierbij is 0 centimeter het fysische maximum en 200 centimeter onder maaiveld meestal lager dan de gemiddeld laagste grondwaterstand. Dit resulteerde in 168 simulaties per neerslagsituatie. Keuze voor besliscriterium

In andere toepassingen van ‘verkennend modelleren’ is het gebruikelijk om in deze stap te bepalen waarop een maatregel wordt geëvalueerd. Dit besliscriterium bepaalt dan welke modeluitkomsten gepresenteerd worden in de discussiekaarten (laatste stap). Zoals gezegd wordt in de voorliggende toepassing de berekende maximale waterstand enkel vergeleken met een locatiespecifiek toetspeil. Zodoende tonen de discussiekaarten de maximale waterstand in een watergang als gevolg van een maatgevende neerslagsituatie in vergelijking met het toetspeil. Zowel de bandbreedte van de berekende waterstand als die van het toetspeil wordt getoond.

48

H2O / 11 - 2010

Visualisatie in discussiekaarten

Belangrijk onderdeel van ‘verkennend modelleren’ is het presenteren van resultaten in een zogenaamde discussiekaart (zie afbeelding 2). We laten hieronder voor één locatie eerst de modelresultaten zien (zie afbeelding 1) en daarna de vergelijking van waterstanden met toetspeilen. Afbeelding 1 toont de modelresultaten voor locatie ‘Kromme Beek’. De figuur heeft drie dimensies: de eerste twee dimensies zijn de twee bronnen van onzekerheid waarvoor de maximale waterstand het gevoeligst is (x-as en y-as), en de derde dimensie is de berekende maximale waterstand (isolijnen). Het gebied linksboven in afbeelding 1 is representatiever voor een wintersituatie. Het is dan relatief nat met weinig begroeiing in de watergangen. De zomersituatie bevindt zich meer rechts in de discussiekaart. In de wintersituatie, dus bij initiële grondwaterstanden van 0 tot circa 120 centimeter onder maaiveld, is het model gevoeliger voor weerstandwaarde dan voor de grondwaterstand. De toenemende dichtheid van de isolijnen bij lagere weerstandwaarden

geeft aan dat het model hier gevoeliger is; een kleine verandering in weerstandwaarde heeft een relatief groot effect op de maximale waterstand. Afbeelding 2 maakt de vertaalslag naar de vergelijking met het toetspeil. De isolijnen representeren nu de mogelijke toetspeilen. De waterstanden tussen de isolijnen hebben één kleur gekregen. Het grondgebruik op locatie Kromme Beek is gras, waarvoor de vijf procent-norm geldt. Oranje geeft bijvoorbeeld aan dat de waterstand hier lager is dan de rand van de watergang (NAP +2.92 m). Het verschil tussen de bovenste en de onderste discussiekaart toont het effect van de keuze tussen een neerslagsituatie met en zonder voorgeschiedenis. Voor de locatie ‘Kromme Beek’ leidt een neerslagsituatie met voorgeschiedenis tot hogere waterstanden. Op basis van de discussiekaarten krijgt het waterschap dus inzicht in het belang van het bepalen van de initiële grondwaterstand in combinatie met de keuze voor de neerslagsituatie.

platform Een waterschap kan afbeelding 2 als volgt gebruiken: Voorbeeld 1: Stel, het model wordt normaal gesproken ingesteld op een weerstandwaarde van 25 s-1 en een initiële grondwaterstand van NAP -100 cm (zie indicatie in afbeelding 2). Op locatie Kromme Beek berekent het model dan een maximale waterstand van 2,7 meter (neerslagsituatie met voorgeschiedenis). Dit is lager dan alle mogelijke toetspeilen voor grasland, dus de norm wordt gehaald ongeacht de filtermethode. Op dezelfde manier kan uit de kaart worden afgeleid vanaf welk combinatie van parameters de norm niet meer gehaald wordt. Voorbeeld 2: Een zomersituatie met begroeide watergangen (10 s-1) voldoet in de situatie met voorgeschiedenis pas vanaf een initiële grondwaterstand van NAP -160 cm, terwijl het in de modelsituatie zonder voorgeschiedenis al voldoet bij een initiële grondwaterstand van NAP -110 cm. Voorbeeld 3: De weerstandwaarde wordt onder andere bepaald door de begroeiing in de watergangen. Bij minder begroeiing wordt een hogere waarde gekozen. De figuur laat zien hoe gevoelig de waterstand is voor de weerstandswaarde. Dit zegt dus iets over het verwachte effect van maaien. Een waterschap kan dit inzicht gebruiken in het kader van de Flora- en faunawet, waarin staat dat alleen onder strikte voorwaarden mag worden afgeweken van de bepaling om voor 15 juli te maaien.

Conclusie Op basis van de toepassing van ‘verkennend modelleren’ op de Noordelijke IJsselvallei, trekken we de volgende conclusies: • De presentatie van onzekerheidsinformatie geeft waardevolle inzichten in de werking van het systeem onder verschillende aannames; • ‘Verkennend modelleren’ geeft een aanpak voor de vergelijking van verschillende typen onzekerheden. Uit de resultaten blijkt bijvoorbeeld dat de keuze voor een AHN-filtermethode voor sommige locaties meer bepalend is voor de wateropgave dan de keuze voor weerstand en initiële grondwaterstand; • ‘Verkennend modelleren’ geeft een aanpak om onzekerheden in modelresultaten te relateren aan het halen van een norm. Met de discussiekaarten is het bijvoorbeeld mogelijk om in te schatten of de keuze voor een bepaalde initiële grondwaterstand de beoordeling wel of niet beïnvloedt. Ten slotte zijn de fel gekleurde discussiekaarten een sterk communicatiemiddel en een goed handvat voor discussies tussen hydrologen, bestuurders en andere betrokkenen over de wateropgave. Uitgangspunt is dat inzicht in onzekerheden een betere onderbouwing biedt voor de besluitvorming over maatregelen en zodoende investeringskosten rechtvaardigt.

adv.Landox 185x133 FC:adv.185x133 F.C. 11-01-07

17-05-2010

09:10

Het bovenstaande geeft een eerste indruk van de mogelijkheden van ‘verkennend modelleren’ voor besluitvorming. Mogelijkheden voor toekomstige toepassingen zijn onder andere: • De discussiekaarten kunnen een rol spelen bij het vergelijken van het effect van maatregelen; • De discussiekaarten zijn bruikbaar bij het vaststellen van uitgangspunten voor een modelstudie; • ‘Verkennend modelleren’ kan ingezet worden om de verhouding tussen systeemonzekerheden en klimaatonzekerheden te bepalen, en hiermee een discussie over klimaatgerelateerde maatregelen te ondersteunen. LITERATUUR 1) Bankes S. (1993). Exploratory modeling for policy analysis. Operations Research nr 3, pag 435-449. 2) Ebskamp M. (2009). Exploratory modeling: A promising method for flood risk management? M.Sc-thesis, Faculteit Techniek, Bestuur en Management TU-Delft. 3) Waterschap Veluwe (2007). Stroomgebiedsuitwerkingsplan Noordelijke IJsselvallei. 4) Dahm R., A. Elffrink en S. Burgers (2009). Pragmatische gevoeligheids- en onzekerheidsanalyse in het regionale waterbeheer. H20 nr. 11, pag. 39-42. 5) STOWA (2004). Statistiek van extreme neerslag in Nederland. Rapport 2004-26.

Pagina 1

advertentie

LANDOX Voortstuwers + Bellenbeluchting Energiebesparing

Probleemvrije voortstuwing Geen spinselophoping Laag energieverbruik Zeer lage onderhoudskosten Stabiele propstroom Maximale zuurstofoverdracht

Landustrie Sneek BV Postbus 199 8600 AD Sneek Nederland

Watertechnologie

Tel. 0515 - 48 68 88 Fax 0515 - 41 23 98 e-mail [email protected] website www.landustrie.nl Bezoekadres Pieter Zeemanstraat 6, Sneek

H2O / 11 - 2010

49

Alles op het gebied van: • Waterzuivering • Slibontwatering • Geurbehandeling Merrem & la Porte kan teren op meer dan 30 jaar ervaring in deze domeinen. Dankzij meer dan 500 referenties in de communale en de industriële wereld en dit zowel in de BeNeLux als wereldwijd, hebben wij een uitgebreide know-how opgebouwd die wij ten dienste van uw organisatie kunnen stellen.

Ook

in

de

aannemerij

worden

wij

geapprecieerd als een voorname gesprekspartner, leverancier en installateur. Op

alle

markten

werken

wij

samen

met

internationaal gerenommeerde partners en leveren wij in de BeNeLux o.a: • Beluchters, beluchtingsinstallaties en componenten, • Voortstuwers, verticale mengers en dompelmengers, • Ruimerbruggen, • Zandvangers met zandwassers, • Vijzelpompen, • Pompen en dompelpompen, NIEUW! • Filterdoeken (eigen confectie), • Biofilters, foto-ionisatie en actieve zuurstofbehandeling, NIEUW! • Biorotoren, biobed materiaal en vastbedsystemen, • Zandfilters, lamellenscheiders, • Filterelementen, filterspoelkoppen, • Mesafsluiters en terugslagkleppen, • Montage, service en onderhoud. Merrem & la Porte BV Veilingweg 2 5301 KM Zaltbommel Tel.: +31(0) 418 57 83 20 Fax.: +31 (0) 418 57 82 58

agenda 7-9 juni, Apeldoorn Riolering & stedelijk watermanagement

lezingen en congressen over riolering en stedelijk watermanagement, met daarnaast een uitgebreid beursprogramma van gerelateerde diensten en producten. De congressen en de beurs stonden oorspronkelijk op de agenda voor 16 t/m 18 maart. Organisatie: HoLaPress Communicatie. Informatie: www.nationaalcongresriolering. net.

10 juni, Utrecht Zoet-zout

bijeenkomst waarop onder meer gesproken wordt over hoe Rijkswaterstaat als waterbeheerder omgaat met de zoutbelasting naar het zoete deel van het hoofdwatersysteem bij zoet-zoutovergangen. Welke mogelijkheden en innovaties zijn er om de zoutindringing zoveel mogelijk te beheersen en de barrières voor vis niet te groot te maken? Organisatie: Rijkswaterstaat. Informatie: www.zoetzout.nl.

16 juni, Nieuwegein Juridische update voor de watersector

congres over nieuwe regels en wetten en hun praktische consequenties. Organisatie: Studiecentrum voor Bedrijf en Overheid. Informatie: www.sbo.nl/juridischwater.

17 juni, Hilversum Langetermijnvisie riolering in de praktijk

bijeenkomst met aandacht voor de Langetermijnvisie Waterketen, die een mogelijk handvat biedt voor noodzakelijke besparingen op de rioleringskosten rond 2020 en investeringen die dan nodig zijn voor nieuwe opgaven. Uitgangspunt is echter de huidige praktijk en wat morgen noodzakelijk is. Organisatie: Themagroep Stedelijk Waterbeheer Waternetwerk. Informatie: www.waternetwerk.nl

17 juni, Utrecht Wie adviseert de prins?

bijeenkomst waarop de secretaris van de Adviescommissie Water, Koos Wieriks, toelicht hoe prins Willem-Alexander geadviseerd wordt, en daarna een debat over de rol die Nederland - en de kroonprins in het bijzonder - (inter)nationaal speelt. Verder wordt stilgestaan bij 60 jaar ICID (International Commission on Irrigation and Drainage). Organisatie: KIVI NIRIA, afdeling Waterbeheer. Informatie: wie-adviseert-de-prins@ duo-advies.nl.

21 juni, Delft CFD in drinking water treatment

promotietoespraak aan de TU Delft door Bas Wols. Organisatie: Sectie Gezondheidstechniek TU Delft. Informatie: [email protected]; www. drinkwater.tudelft.nl

24 juni, Amersfoort De doorwerking van het Besluit Kwaliteitseisen en Monitoring Water 2009

workshop om de gevolgen van het BKMW voor de praktijk van de diverse betrokken overheden (waterschappen, provincies en het Rijk) scherper in beeld te krijgen en zoveel mogelijk te stroomlijnen. Organisatie: ministerie van Verkeer en Waterstaat en de Unie van Waterschappen. Informatie: www.krw.uvw.nl.

24 juni, Arnhem Watereducatie

landelijke uitwisselingsbijeenkomst voor mensen die bezig zijn met water(educatie), waaronder de watersector. Organisatie: SME Advies. Informatie: www.sme.nl.

24 juni, Rotterdam Legionellapreventie

studiedag over de preventie tegen Legionella in zowel leidingwater als industriële systemen. Organisatie: Euroforum. Informatie: www.euroforum.nl/legionella.

24 juni, Utrecht Opgelucht meer pompen

derde CAPWAT-seminar waarin wordt gezocht naar praktische oplossingen voor een robuust ontwerp en beheer van afvalwaterpersleidingen. Aanleiding is een grootschalig onderzoeksprogramma naar capaciteitsverliezen in deze leidingen ten gevolge van stagnerende gasbellen. Organisatie: Deltares en TU Delft. Informatie: www.deltares.nl/nl/evenementen.

25 juni, Amsterdam Klimaatneutraal ondernemen in de watersector

seminar dat laat zien dat klimaatneutraal ondernemen lonend kan zijn, met aandacht voor mogelijkheden en beperkingen op sectoraal bedrijfsniveau en de klimaatvoetafdruk die Waternet hanteert. Organisatie: Waternetwerk. Informatie: www.waternetwerk.nl.

30 juni, Wageningen Ontwerpen en modelleren van biomassavergisting: mest, rwzislib en co-substraten

symposium met aandacht voor de ontwerpcriteria en de theorie van het anaerobe vergistingsmodel. Deelnemers gaan zelf aan de slag met het model aan de hand van computersimulaties. Organisatie: Lettinga Associates Foundation, SenterNovem en Wageningen Universiteit. Informatie: (0317) 48 20 23 of www. leaf-water.org.

23-25 augustus, Amsterdam Cities of the future

congres over hoe steden van de toekomst eruit zullen zien op het gebied van water. Hoe gaan steden om met de gevolgen van veranderingen in het klimaat? Organisatie: Waternetwerk. Informatie: www.waternetwerk.nl.

28 september, Den Haag Vierde dinsdag in september

jaarlijks evenement naar aanleiding van Prinsjesdag waarop het kabinet zijn waterbeleid presenteert, met reacties vanuit de achterban. Organisatie: Waternetwerk. Informatie: www.waternetwerk.nl.

29 september-2 oktober, Rotterdam Deltas in times of climate change

internationale conferentie over de actuele ontwikkelingen op het gebied van wetenschappelijk onderzoek naar klimaatverandering en adaptatie, met de presentatie van de Delta Alliance die de samenwerking tussen de grote steden in deltagebieden moet opbouwen. Organisatie: Gemeente Rotterdam, Co-operative Programme on Water and Climate (CPWC) en de kennisprogramma’s op het gebied van het klimaat. Informatie: www.climatedeltaconference.org.

5 oktober, Rotterdam Waterbouw

congres over waterbouw in relatie tot onder meer projectontwikkeling, energie, en milieutechnologie. Met naast sprekers een kennis- en een praktijkforum. Organisatie: Management Producties. Informatie: www.managementproducties. com.

6 oktober, Driebergen De florerende klimaatneutrale stad

conferentie voor bestuurders en beslissers over de omslag in het denken die nodig is om een klimaatneutrale stad te ontwikkelen die zichzelf financiert, met ook de uitreiking van de Groene Parel Award 2010. Organisatie: Blomberg Instituut. Informatie: www.blomberginstituut.nl.

6-8 oktober, Rotterdam Environmental sediment dredging and processing

conferentie en beurs over baggeren, baggerstort, -behandeling en -hergebruik. Organisatie: REUSED sediment remediation. Informatie: www.reused.nl.

9 november, Amersfoort Waterbouwdag 2010

jaarlijkse dag waarop de Nederlandse waterbouwsector centraal staat. Thema dit jaar is ‘Back to the future’, met als vraag op welke manier lering is getrokken uit de grote projecten (Afsluitdijk, Deltawerken) uit het verleden. Organisatie: CURNET. Informatie: www.waterbouwdag.nl.

10-12 november, Amsterdam Water en energie

tweede IWA-congres over water en energie. Organisatie: Waternetwerk. Informatie: www.waternetwerk.nl.

H2O / 11 - 2010

51

Efficiënte filtratie van effluent met schijvenfilters Effluentfiltratie voor vergaande verwijdering van zwevende stof en fosfaat is vaak nog synoniem aan zandfiltratie. Om de omvang en de kosten van een zandfilter niet te groot te maken, wordt veelal geaccepteerd dat tijdens regen een deel van het effluent onbehandeld wordt geloosd. Microzeven, zoals de Hydrotech schijvenfilters van Veolia (discfilters), combineren een hoog debiet met goede procesprestaties, zodat al het effluent ook tijdens regen kan worden nabehandeld. In aanschaf en exploitatie zijn schijvenfilters kostenefficiënt, omdat ze onder vrij verval werken, een hoge capaciteit hebben en zwevende stof mét en zonder flocculant efficiënt verwijderen. Orthofosfaat wordt alleen verwijderd in combinatie met metaalzoutdosering. In het buitenland worden de Hydrotech schijvenfilters zonder voorafgaande coagulantdosering grootschalig toegepast. In veel gevallen volstaat daar een efficiënte verwijdering van alleen zwevend stof. Inmiddels zijn na proeven ook de eerste filterschijfinstallaties mét coagulatie/flocculatie in aanbouw. Hydrotech schijvenfilters zijn medio jaren ‘90 ontwikkeld. Er zijn inmiddels meer dan 1000 installaties in bedrijf. Ervaring is opgedaan met toepassingen als effluentfiltratie, behandeling van riooloverstorten, inname van oppervlaktewater en hergebruik en terugwinning van (afval)water. Installaties met filterschuiven bestaan in hoofdzaak uit een rvs-frame met daarin een roterende centrale toevoerbuis met holle schijven. Het water stroomt onder vrijverval via de centrale buis in de schijven die aan beide zijde bespannen zijn met microweefsel. De filtermaat varieert afhankelijk van de toepassing tussen 10 en 90 micron. Het aantal schijvenfilters is afhankelijk van het debiet en de gekozen zeefmaat. De schijvenfilters zijn voor 50 tot 60 procent ondergedompeld in het water. Indien het hydraulisch verval over de filterschijf door vervuiling groter wordt dan 200 tot 250 millimeter, start de aandrijving. Hierdoor draaien de vervuilde schijfdelen uit het water en wordt gelijktijdig schoon filterdoek ondergedompeld. De vervuilde schijvenfilters worden tijdens het draaien van buitenaf schoongespoeld. De sproeiers zijn zo gericht dat het vuile spoelwater via een spoelgoot wordt afgevoerd. Als spoelwater wordt gefilterd water gebruikt. Het spoelwaterverbruik bedraagt gemiddeld twee tot drie procent van het toevoerdebiet.

Uitwisselbaar zeefpaneel.

Stand-alone schijvenfilters worden veelal geleverd in een stalen tank, terwijl bij geïntegreerde opstellingen de machine(s) veelal in een eenvoudig civiel werk worden opgesteld.

kubieke meter effluent per dag nabehandeld. Zonder gebruik van chemicaliën worden deeltjes puur op basis van afmeting en vorm afgescheiden.

Effluentfiltratie zonder chemicaliën

Afbeelding 1 toont de afscheidingsefficiëntie van zwevend stof uit het effluent van de nabezinktank met schijvenfilters met een poriegrootte van 10 en 20 micron.

Op een groot aantal zuiveringen in het buitenland wordt effluentfiltratie zonder gebruik van chemicaliën toegepast voor verwijdering van alleen zwevende stof en de daaraan gerelateerde COD, stikstof en fosfaat. Zo wordt op de zuivering van Gothenburg (Zweden) met een capaciteit van 820.000 i.e. met 32 schijvenfilters gemiddeld 350.000

Afb. 1: Efficiëntie van afscheiding van zwevend stof uit het effluent van de nabezinktank.

Na afzeving op 10 micron bevat het effluent van de nabezinktank met 10 mg/l zwevend stof gemiddeld nog slechts 4 mg/l zwevend stof: een efficiëntie van 60 procent. Het afscheidingsrendement stijgt met een toenemend zwevend stofgehalte. Bij 50 mg/l zwevende stof in de toevoer bedraagt de efficiëntie bijna 80 procent. Bij slibuitspoeling uit de nabezinktank neemt namelijk het gewichtsaandeel grotere (slib)vlokken sterk toe.

Efficiëntie van de filtratie

De efficiëntie van de filtratie wordt voornamelijk beïnvloed door de verdeling van de deeltjesgrootte, de vorm van de deeltjes, de vaste stofbelading en de vloksterkte. Vanwege het geringe verval over het filterdoek (20 tot 25 cm) is het effect van het debiet op de afscheidingsefficiëntie gering. De curve in afbeelding 2 toont dat circa 90 procent van de deeltjes van 10 micron worden afgescheiden. Door de deeltjesvorm en de oriëntatie tijdens aanstromen worden ook

52

H2O / 11 - 2010

*thema

handel & industrie

kleinere deeltjes afgescheiden en worden omgekeerd ook grotere deeltjes doorgelaten. Een analyse van de deeltjesgrootte geeft een eerste indicatie van de scheidingsefficiëntie voor een bepaald type effluent. De vaste stofbelading beïnvloedt de filtratieefficiëntie via het principe van koekfiltratie. De vloksterkte bepaalt in welke mate een gevormde vlok uit het water kan worden afgescheiden. Daarnaast spelen pompaspecten een rol. Hoogtoerige pompen hebben doorgaans een versnijdend effect op vlokken.

Filtratiesnelheid

De filtratiesnelheid van een discfilter is voor effluentfiltratie vergelijkbaar met zandfilters (circa 10 tot 15 meter per uur), maar door de toepassing van schijvenfilters (harmonicaeffect) is het netto ruimtegebruik van een filterschijfinstallatie nominaal circa vier keer zo klein als dat van een zandfilterinstallatie. Een installatie met schijvenfilters wordt gedimensioneerd op de zogenaamde gecombineerde piek: maximumdebiet en maximum zwevende stof. Voor nabezinktankeffluent bedraagt de ontwerppiek doorgaans 25 tot 30 mg SS/l. Tijdens de gecombineerde piek wordt al het water nog behandeld. De intrinsieke reserve bedraagt dan nog circa tien procent. Bij een te hoge zwevende stofvracht zal een deel van het debiet (de overmaat) via de interne omleiding van de filterschijf stromen. Tijdens de gecombineerde piek roteert het filter continu en worden de schijvenfilters continu gereinigd.

Energieverbruik

Het energieverbruik van de installatie wordt bepaald door het elektrisch vermogen dat nodig is voor de watertoevoer (veelal vrij verval), de aandrijving en de reinigingspomp voor het zeefdoek. In veel gevallen kan

Afb. 2: Scheidingsefficiëntie bij een 10 micron zeefdoek versus de grootte van de deeltjes van het influent.

de schijvenfilter in vrij verval-opstelling worden ingepast en is geen pompenergie voor aanvoer van het effluent vanuit de nabezinktank(s) nodig. De aandrijfmotor en de terugspoelpomp zijn alleen in bedrijf als de schijvenfilters worden verdraaid. Tijdens nominaal bedrijf (circa 70 procent van de tijd) draait de installatie niet meer dan 20 tot 40 procent van de tijd. Het energieverbruik is daarmee bijzonder laag. In gecombineerde piekbelasting draaien de filterschijven continu.

Effluentfiltratie met chemicaliëndosering

In het buitenland zijn na pilotproeven met voorafgaande chemische conditionering (flocculatie en coagulatie/flocculatie) de eerste installaties voor vergaande fosfaatverwijdering in aanbouw.

Door toevoeging van alleen flocculant verbetert de zwevende stofafscheiding van het discfilter tot ruim 90 procent. Flocculantdosering verhoogt behalve het scheidingsrendement ook de capaciteit, waardoor het terugspoeldebiet en (dus) het energieverbruik verminderen. Orthofosfaat blijft bij deze toepassing in het water en eventueel beschikbaar voor terugwinning. Door het toedienen van coagulant en flocculant verwijderen de schijvenfilters ook orthofosfaat uit het effluent. Krüger Inc. toonde dit aan met proeven op Harrison Township Watewater Treatment Facility (Noord-Amerika). Op deze zuivering werd tijdens proeven, bij coagulantdosering en floculantdosering, het fosfaattotaalgehalte consistent verlaagd van 0,4 à 0,7 tot minder dan 0,08 milligram per liter. De benodigde hoeveelheid metaalzout (coagulant) is afhankelijk van de watersamenstelling en de uitvoering van het coagulatieproces (mengintensiteit, reactietijd, pH) alsmede van het type en de hoeveelheid gedoseerd flocculant. Flocculant is nodig om de gevormde vlokken voldoende structuur en sterkte te geven, zodat deze op de schijvenfilters kunnen worden afgevangen.

Geplande proeven

Dit jaar voert Rossmark samen met enkele Nederlandse waterschappen pilotproeven uit met de schijvenfilters. De waterschappen zijn geïnteresseerd in een effectieve behandeling van de volledige effluentstroom, het lagere energieverbruik en de lagere investeringskosten. Bovendien bestaat interesse in de toepassing zonder coagulatie en/of flocculatie op locaties waar (een deel van het jaar) te veel zwevende stof uit de nabezinker(s) spoelt. David Sisselaar (Rossmark Waterbehandeling)

H2O / 11 - 2010

53

Logisticon realiseert eerste discfilter op rwzi Deventer In opdracht van Waterschap Groot Salland heeft de combinatie Logisticon Water Treatment / Pannekoek GWW de opdracht ontvangen voor de levering van een effluentbehandelingsinstallatie op de rwzi Deventer. Gekozen is voor een installatie met schijvenfilters van Nordic Water Benelux. De installatie omvat een effluentpolijstingstap met als doel het CZV-gehalte te verlagen en totaal per jaar 19.700 kg CZV te

verwijderen. Door middel van speciaal filterdoek die de zwevende stof verwijderd, wordt deze CZV-verlaging gerealiseerd. De installatie met schijvenfilters op de rwzi Deventer staat in een betonnen bak. Het

water van de nabezinkers wordt via een buffer verpompt naar het inlaatkanaal voor het filter. Het water wordt in de rotordrum geleid en stroomt gravitair door de openingen in de filterschuiven en passeert door het filterdoek op de zijkanten van de schijven. Zwevende delen worden gescheiden en verzamelen zich aan de binnenzijde van het filterdoek. Het effluent van de installatie wordt gravitair afgevoerd naar de IJssel. Zodra het waterniveau aan de binnenzijde van de filterrotor stijgt tot een vooraf ingestelde waarde, zal de filter rotor gaan draaien en begint het spoelen van de schijven. Het hogedruk sproeisysteem verwijdert de verzamelde zwevende stof via de vuilafvoer in het filter. De zwevende delen worden vervolgens verwijderd via de vuilwaterafvoerpijp. De schijvenfilters zijn in bedrijf voor circa 60 procent ondergedompeld. Het effluentniveau wordt op niveau gehouden door de niveautank. De installatie is op 3 mei geplaatst en zal naar verwachting medio dit jaar operationeel zijn. Voor meer informatie: Pieter van Staveren 06 - 12 44 54 84.

advertentie

Maak samen met ons de juiste pompkeuze voor uw afvalwater Vortex waaier Dompelpomp

Alle pompen in ATEX uitvoering verkrijgbaar

Vortex éénkanaal waaier meerkanaals waaier

Materialen: Gietijzer / Brons / Roestvrij staal

Zelfaanzuigende vuilwater pomp SPX Flow Technology SPX Process Equipment NL B.V. TEL: 0592 37 67 67 [email protected] www.johnson-pump.com/NL www.spxft.com

*thema

Industriële MBBR in Nederland

handel & industrie Energiezuinige schroefblower

Triqua uit Wageningen heeft voor zuivelfabrikant FrieslandCampina de eerste Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) gerealiseerd. Begin dit jaar is de installatie, die gemiddeld 1.000 kubieke meter afvalwater per dag te verwerken krijgt, officieel overgedragen aan de zuivelproducent.

Atlas Copco uit Zwijndrecht heeft de ZS-schroefblower ontwikkeld, die gemiddeld 30 procent energiezuiniger is dan luchtblowers die zijn gebaseerd op bestaande lobben- of rootstechnologie. Het bedrijf is ervan overtuigd dat de nieuwe lagedruk schroeftechnologie voldoet aan de wensen van de industrie, die inzet op energiebesparing en een lagere uitstoot van kooldioxide. Vooral bij specifieke toepassingen, zoals de zuivering van afvalwater en energieopwekking, de levensmiddelen- en drankenindustrie, de papierindustrie, de textiel- en cementindustrie en de industriële fabricage in het algemeen, kan bespaard worden door over te schakelen op de schroeftechnologie. De ZS-schroefblowers zullen de gehele serie roterende meerlobbige blowers van het rootstype van Atlas Copco gaan vervangen. Voor meer informatie: (078) 623 02 20 of www. efficiencyblowers.com.

De bioreactor en de buffertank.

FrieslandCampina Maasdam produceert producten zoals fruityoghurt, yoghurtdranken en vla. Het afvalwater werd voorheen ongezuiverd geloosd op het riool, waarna het werd behandeld bij de rwzi van de gemeente Zwijndrecht. De daarmee gepaarde kosten waren aanleiding om na te gaan welke technologieën geschikt zijn om de kosten te reduceren. De nabehandeling.

Uit een voorstudie, waarin diverse biologische en fysisch chemische technieken beoordeeld zijn, kwam de MBBR-technologie als best passend naar voren. Door enkele kleine aanpassingen werd een bestaande opslagtank veranderd in een biologische waterzuiveringsinstallatie. De micro-organismen die het water zuiveren groeien op dragermateriaal (gerecycled kunststof met een groot specifiek oppervlak) dat vrij in de reactor rond zweeft. Hierdoor hoeft geen grote nabezinktank of membraaninstallatie geplaatst te worden om de biomassa terug naar het systeem te voeren. Het te veel aan biomassa wordt via een eenvoudige afscheiding uit het systeem verwijderd. Door het dragermateriaal kan een veel hoger gehalte aan micro-organisme in het systeem gehandhaafd worden waardoor het systeem veel compacter gebouwd kan worden. Dit leidt tot een compacte, robuuste en economisch gunstige installatie waarmee de lozingsheffing aanzienlijk gereduceerd kan worden. Na enkele optimalisaties draait het systeem volgens verwachting ondanks een grote variatie in afvalwateraanbod. Het zuiveringsrendement wordt ruimschoots gehaald. De MBBR-technologie is voor industriële en huishoudelijke afvalwaterstromen een interessante technologie. Het systeem is, naast nieuwe toepassingen, ook uitstekend geschikt voor capaciteitsuitbreiding van bestaande installaties door het toevoegen van extra biologische activiteit. Het systeem is ook geschikt voor stikstofverwijdering.

Betrouwbare luchtpompen Nitto luchtblowers zijn betrouwbare zuiger-beluchtingspompen voor kleinere afvalwaterbehandelingsystemen tot een luchtvolume van 120 liter per minuut. Het gepatenteerde vrijezuigerprincipe garandeert een ononderbroken luchttoevoer, hetgeen een groot voordeel is ten opzichte van de traditionele membraanpompen. Een gescheurd membraan betekent dat de zuurstoftoevoer onmiddellijk stopt, terwijl een Nitto luchtblower - dankzij het zuigerprincipe - een continue beluchting garandeert. Naast bedrijfszekerheid zijn de luchtblowers zeer krachtig en daardoor toe te passen op grotere diepte. Bovendien hebben ze een laag opgenomen elektrisch vermogen en zijn ze uiterst stil. Voor meer informatie: (0413) 24 44 04 of www.terhorst.com.

Voor meer informatie: (0317) 46 66 41 of www.triqua.nl.

H2O / 11 - 2010

55

20.009-1.1.6.4:Layout 1

19.5.2010

14:24

Seite 1

JUMO CTI-500 en CTI-750

PROCES ANALYSES ION SELECTIVE ELECTRODE NO3D SC

Inductieve geleidbaarheidsmeetomvormer ■ geleidbaarheid- / concentratiemeting: µS / cm,mS / cm, % ■ inductief meetprincipe: betrouwbare meting, onderhoudsvrij gebruik ■ snel reagerende temperatuursensor ■ twee analoge uitgangen: geleidbaarheid / concentratie, temperatuur ■ menubediening ■ taalkeuze: Duits, Engels, Frans, Spaans en Pools

.

Ref

CI

–

–

L® ! MET CARTRICA TECHNOLOGIE

internet: www.jumo.nl e-mail: [email protected] telefoon: 0294 491491

20.009-1.1.6.4.

NO3

H2O Gieterstopper

26-03-2004

10:56

Pagina 1

Eenvoudig en stabiel NO3D sc Nitraat ISE sensor ➔ Uniek en beter met CARTRICAL®-Technologie ➔ Kalibratie-vrij: alle sensoren in één compacte cartridge ➔ Stabiel: geïntegreerd robuust pHD referentie element ➔ Continue & automatische compensatie voor chloride ➔ Rendabel: minimum aan investering en onderhoud ➔ Digitale SC controller met netwerk en profibus opties

HACH LANGE Tel. 0031 (0)344 63 11 30 www.hach-lange.nl

GIET UW WERVING VOOR OPLEIDING & PERSONEEL IN HET JUISTE VAT Reserveer ook uw personeelsadvertentie in H2O, hét tijdschrift voor watervoorziening en waterbeheer.

010 - 4274180

*thema

Capaciteit rwzi Venray verdrievoudigd De capaciteit van de rwzi Venray is door de bouwcombinatie KlokBouwCofely verdrievoudigd. Tot deze maand bedroeg de biologische capaciteit van de installatie 1.600 kubieke meter rioolwater per uur. Door het realiseren van een extra zuiveringsstraat is de biologische verwerkingscapaciteit vergroot tot 4.800 kubieke meter per uur. Bovendien is het zuiveringsproces gemoderniseerd.

handel & industrie Verende waaier vermindert pompstoring, maar behoudt rendement Dankzij de verticale bewegingsmogelijkheid kan de Flygt N-3085 met verende waaier een dreigende storing van de pomp door verstopping voorkomen: de verende waaier maakt extra ruimte waarlangs het materiaal kan passeren, door langs zijn as omhoog en omlaag te bewegen. In pilots in Europa en Noord-Amerika heeft de N-3085 zijn kwaliteiten bewezen volgens ITT Water & Wastewater. Sinds kort is de N-pomp met de verende waaier ook verkrijgbaar in Nederland en België. Als grote materialen zich door de pomp proberen te wringen, maakt de verende waaier daar extra ruimte voor. Voor die incidenteel voorkomende grotere stukken materiaal hoeft nu niet langer de hele dag een overgedimensioneerde pomp te draaien: de duurzame Flygt N-3085 met verende waaier combineert het rendement en het lage energieverbruik van een kleine pomp met het vermogen en de prestaties van een grotere pomp. Voor meer informatie: (078) 654 84 00 of www.ittwww.nl.

Nieuwe dimensie in pomptechniek De rwzi Venray is uitgebreid met een extra zuiveringsstraat, waardoor de verwerkingscapaciteit verdrievoudigt.

De uitbreiding - de eerste fase van het project - was nodig vanwege verscherpte effluenteisen: de rwzi moest meer vervuild water kunnen verwerken tot schoon oppervlaktewater. Met de nieuwe zuiveringsstraat voldoet rwzi Venray aan alle eisen. Opdrachtgevers voor de uitbreiding en kwaliteitsverbetering van de installaties zijn Waterschapsbedrijf Limburg en Royal Haskoning. Vanaf deze maand loopt het afvalwater via nieuwe influentvijzels, die vervuild water transporteren naar nieuwe beluchtingstanks en daarna naar speciale bassins waar het schone water wordt opgevangen en vervolgens doorgesluisd naar het oppervlaktewater. De verwijdering van stikstof en biologische fosfaten en de beluchting van het schoongemaakte rioolwater gebeurt in de bestaande, gerenoveerde bergzinkbassins van de rwzi. Deze bassins zijn na de aanpassing verdeeld in twee gelijke zuiveringsstraten om aan de verscherpte doelstellingen te kunnen voldoen.

De opdracht bestond voor KlokBouw uit de realisatie van het bouwkundige deel en voor Cofely Energy & Infra Water Solutions hoofdzakelijk uit het realiseren van werktuigbouwkundige, elektronische, meet- en regeltechnische, alsmede besturingstechnische werkzaamheden. Door de capaciteitsuitbreiding en kwaliteitsverbetering van rwzi Venray zijn de levensduur en beschikbaarheid van de installaties sterk verbeterd. In de tweede fase van het project - de oplevering staat gepland voor november - volgt de renovatie van de bestaande onderdelen van de rwzi. Dan wordt onder andere het bedrijfsgebouw van de rioolwaterzuiveringsinstallatie aangepast, waardoor het werkklimaat voor de werknemers zal verbeteren. Dat gebeurt onder meer door alle technische voorzieningen beter op elkaar af te stemmen.

Grundfos introduceert een serie met Autoadapt-technologie uitgeruste pompen voor gemeentelijke, particuliere en industriële vuilwaterinstallaties. De nieuwe technologie verhoogt de betrouwbaarheid en vereenvoudigt het beheer van de pompen door externe sensoren, schakelaars en kabels te integreren. Na plaatsing stellen Autoadapt-pompen zichzelf automatisch in en detecteren de aanwezigheid van andere pompen. Tot maximaal vier pompen kunnen automatisch hun start- en stopniveaus kalibreren en een onderlinge afwisselroutine aannemen. Tevens beschikken de pompen standaard over ingebouwde beveiliging om droogdraaien te voorkomen. Voor meer informatie: Robin Konijn (088) 478 63 93.

Voor meer informatie: Leen Geschiere van Cofely: (030) 656 94 31.

H2O / 11 - 2010

57

PWN Waterleidingbedrijf Noord-Holland (hoofdkantoor te Velserbroek) levert jaarlijks 106 miljoen kubieke meter drinkwater aan 750.000 huishoudens, bedrijven en instellingen in de provincie Noord-Holland. Waterzuivering vindt plaats in Andijk, Bergen, Heemskerk, Wijk aan Zee en in de duinen. Daarnaast beheert PWN in opdracht van de provincie diverse natuurgebieden en grote delen van het duingebied vanaf Zandvoort tot en met Bergen. Deze gebieden krijgen zeven miljoen keer per jaar bezoek.

PWN Waterleidingbedrijf Noord-Holland zoekt voor het team Watertechnologie van de sector Drinkwater een

Hydroloog van het zuiverste water m/v Wat zijn je taken? Als hydroloog werk je samen met andere hydrologen binnen het team Watertechnologie van de sector Drinkwater. Je brengt vanuit het vakgebied hydrologie adviezen uit en verricht onderzoek ten behoeve van de drinkwatervoorziening en het natuurbeheer. Je bent verantwoordelijk voor de hydrologische gegevensverzameling, de gegevensverwerking en kwaliteitsborging van de hydrologische informatie. Daarnaast voer je hydrologische (model)berekeningen uit voor de hydrologische ondersteuning en optimalisering van drinkwaterwinning, infiltratie en natuurbeheer op korte termijn. Je rapporteert aan de teamleider Watertechnologie. Wat heb je daarvoor nodig? HBO werk- en denkniveau, aangevuld met enkele jaren werkervaring als hydroloog en/of databeheerder van hydrologische informatie. Je hebt ervaring met hydrologische modellen en GIS en affiniteit met dataverwerking (MS Excel). Daarnaast zijn de vol-

gende competenties bij jou goed ontwikkeld: kwaliteitsgerichtheid, probleemanalyse, samenwerken en omgevingsbewustzijn. Ben je geïnteresseerd? Kijk voor meer informatie op www.pwn.nl/vacatures of neem contact op met Cor Merks, teamleider Watertechnologie, telefoon 06-51718221. Je schriftelijke sollicitatie met curriculum vitae kun je vóór 19 juni a.s. sturen naar PWN Waterleidingbedrijf NoordHolland, t.a.v. afdeling Human Resources, vacaturenummer 22349, postbus 2113, 1990 AC Velserbroek. Je kunt je brief en cv ook mailen naar [email protected] Sollicitanten zullen worden gescreend. De screening bestaat uit de volgende stappen: het nagaan van referenties, het toetsen van de authenticiteit van identiteitspapieren en diploma’s en het opvragen van een verklaring omtrent het gedrag.

Onze duurzame groei

MWH zet al meer dan 160 jaar haar voetstappen in de wereld van advies- en ingenieursdiensten; binnen dit mondiale netwerk koppelen we internationale kennis aan onze lokale kracht. Daarmee bieden we onze opdrachtgevers innovatieve oplossingen. Deze basis maakt het mogelijk om onze ambities te verwezenlijken binnen het kader van onze visie op duurzaamheid - Building a Better World. Onze focus ligt de komende jaren op groei. In de kwaliteit van onze dienstverlening maar ook in de verbreding van onze expertises, zoals: • adviseren van industrieën en havengebieden op het gebied van milieu, bodem en emissie; • (her)ontwikkelen van locaties in de stad en in het buitengebied; • realiseren van duurzaamheid in een tijd van bezuinigingen; • bereiken van klimaatdoelstellingen; • adviseren bij het leveren van schoon drinkwater, het zuiveren van vervuild water en ervoor te zorgen dat we in Nederland droge voeten houden. We zoeken nieuwe specialisten die binnen MWH willen werken aan hun eigen duurzame groei. Ben jij een specialist op een van onze terreinen, volop in de groei of al flink uitgegroeid? Kijk op onze website voor informatie over MWH en actuele vacatures.

MWHglobal.nl WerkenbijMWH.nl

KWR: kennisleverancier voor de watercyclus KWR Watercycle Research Institute zet zich in om watervraagstukken tijdig te signaleren en op te lossen. Van knelpunten in de waterinfrastructuur tot opties voor (industrieel) afvalwater, gezondheidsrisico’s door ‘emerging compounds’ en de effecten van klimaatverandering op vegetatie en grondwater. Het KWR-onderzoek omvat de hele watercyclus. Voor de komende jaren is het onderzoek van KWR gegroepeerd rond de thema’s Gezond, Duurzaam, Efficiënt en Vooruitstrevend Water.

Afvalwater en hergebruik KWR’s onderzoek naar afvalwater, riolering en de watercyclus richt zich op het creëren van synergievoordelen door de watercyclus integraal te beschouwen op robuustheid en duurzaamheid. Dit biedt nieuwe mogelijkheden, waarbij water bijvoorbeeld een belangrijke bron voor energie en grondstoffen is. Met dit onderzoek brengt KWR watercycluspartners bij elkaar: binnen het onderzoeksprogramma Asellus werken zij met KWR en elkaar samen aan oplossingen voor hun eigen regio. Meer informatie: kijk op www.kwrwater.nl of bel 030 60 69 511.

Watercycle Research Institu te