No title

53e Vakantiecursus Drinkwater en 20e Vakantiecursus Riolering en Afvalwater

ALGEMENE INLEIDING

1.

Terugblik op de 52e Vakantiecursus

prof.ir. J.C. van Dijk In totaal zon 400 prominenten uit de waterwereld troffen elkaar op 7 januari Technische Universiteit Delft 2000 in het gebouw voor Civiele Techniek van de TUDelft , waar de jaarlijkse Vakantiecursussen in Drinkwatervoorziening en Riolering en Afvalwaterbehandeling voor de eerste maal op dezelfde dag en met afgestemd programma werden georganiseerd. Als vanouds presenteerden eminente sprekers hun visie op de actuele ontwikkelingen in de waterwereld en werden in de wandelgangen en bij de Nieuwjaarsborrel weer goede wensen en de laatste nieuwtjes uitgewisseld. En zo hoort het ook bij de Vakantiecursus! De wens om juist in deze tijd te komen tot een sterke verenigde watersector werd door velen uitgesproken. Drinkwater-, riolering- en afvalwaterdeskundigen gebruikten het Delftse platform om samenwerking te zoeken, zoals ook weergegeven door de kop in H2O Waterwereld verenigt zich in Delft. De recordopkomst bij de 52e Vakantiecursus in Drinkwatervoorziening mag op zijn minst opmerkelijk genoemd worden gezien de gestage daling in het aantal waterleidingbedrijven en het personeelsbestand bij de waterleidingbedrijven, hetgeen toch de doelgroep van de Vakantiecursus is. Kennelijk slagen wij er bij de Vakantiecusus wel in om de daling van de afzet naar onze captive users te compenseren met nieuwe klanten! Of zouden onze oude klanten tegenwoordig allemaal als zelfstandig adviseur werkzaam zijn? En zaten als vanouds dezelfde mensen in de zaal, alleen nu met een andere pet op? Hoe het ook zij, bij de Vakantiecursus was het weer gezellig druk en de inkomsten blijven op deze wijze op peil! Wij hadden niet kunnen bevroeden dat het thema Strategische ontwikkelingen van de 51e Vakantiecursus zulke verstrekkende gevolgen zou hebben. Immers, de afgelopen jaren hebben in het teken gestaan van de fusies, allianties, coöperaties en pacten. 1999 zal ook de geschiedenis

Afb. 1 - Het was weer gezellig bij de Vakantiecursus.

5


ingaan als het jaar waarin de watersector voor zijn nieuwsvoorziening overschakelde van H2O naar het Financieel Dagblad. Creatief als we zijn hebben we daarbij tevens ontdekt dat je met hetzelfde onderwerp 2 keer in het Financieel Dagblad terecht kunt komen; de 1e keer bij de aankondiging van een fusie en de 2e keer als het toch niet door gaat! Het was in dit opzicht een slopend jaar en de eerste verschijnselen van fusie-moeheid zijn dan ook al gesignaleerd. Wij hadden als grapje de ontwikkelingen geïllustreerd aan de hand van het Monopoly-spel, niet vermoedend hoe snel het grootkapitaal daadwerkelijk greep zou krijgen op de nutsbedrijven. In de afgelopen jaren zijn we ook in de watersector geconfronteerd met de extase voor het grote geld; de waterleidingbedrijven schijnen 11 miljard waard te zijn zodat velen daarvan wel een graantje mee willen pikken van die watermarkt. Spraken we vorig jaar nog over de ontwikkelingen in de waterwereld met de metafoor van Delft naar Nijenrode, dan moeten we dat binnenkort mischien wel doortrekken naar het Damrak of naar Wall Street (tenzij Pronk het toch nog kan tegenhouden). Hoe snel de ontwikkelingen gaan zult U met mij ervaren als we nog eens terugkijken naar enkele lezingen van de Vakantiecursus van 1999. U zult zich ongetwijfeld nog herinneren hoe Alexander Vos de Wael toen zijn kristallen bol presenteerde als metafoor van de onzekere toekomst van de waterwereld. Zou hij in zijn kristallen bol voorzien hebben dat hij nauwelijks 1 jaar later aan het roer stond van 2 belangrijke nieuwe bedrijven, het waterketenbedrijf Trideau (samen met ZHEW) en de coöperatie Hydron (met FDM en WMN)? Overigens moet ik bekennen dat ik wel even in de encyclopedie heb moeten opzoeken wat een coöperatie ook al weer precies was. Toen ik las dat coöperaties in het begin van de 19e eeuw opgericht werden als tegenwicht tegen de nadelen van het kapitalisme was ik geheel gerustgesteld!

6

Gieljo van Nuland gaf een enthousiaste presentatie over de plannen van de WNWB, niet wetend wat hem allemaal te wachten stond. De ZuidNederlandse fusie-perikelen hebben het beeld van 1999 volledig gedomineerd! Ademloos keek de rest van de waterwereld toe bij deze thriller, waarbij van beide zijden iedereen- tot Ministers, Kamerleden, en Gedeputeerden aan toe- werd gemobiliseerd. Wekelijks volgden we de ontwikkelingen in deze watersoap die vele malen spannender was dan Big Brother! De Commissie van Voorbereiding had voor de Vakantiecursus van 2000 eerst overwogen om het thema Strategische ontwikkelingen II te kiezen, omdat de actualiteit alleen maar was toegenomen. De uiteindelijk gekozen titel Kosten of kwaliteit? wil uiteraard benadrukken dat financiële aspecten, hoewel belangrijk, nooit allesbepalend kunnen zijn bij een zo primaire basisvoorziening als drinkwater. Gestreefd is naar een brede benadering van het thema. Oorspronkelijk was het zelfs de bedoeling om een inleiding over het thema te laten verzorgen door een ethicus, maar alle ethici van naam bleken op 7 januari hun wintersportvakantie gepland te hebben. Zo letterlijk hadden wij de Vakantiecursus nu ook weer niet bedoeld! Desalniettemin is de brede benadering waargemaakt met achtereenvolgens als sprekers een arts (dr. P. Bol, TUD), een chemisch technoloog (ir. W.G.J. van der Meer, NUON), een econoom (drs. P. Hoogendoorn, WBE), een bedrijfskundige (drs. V.E. van Dijk, WMO), een landbouweconoom (dr.ir. B.M. Jellema, WOB) en een natuurkundige politicus (prof.dr. P. Winsemius, McKinsey)! De visie en presentatie van de sprekers zal ongetwijfeld bij vele deelnemers nog helder op het netvlies staan. De Vakantiecursus kenmerkt zich in dit opzicht als een hoogvlakte met pieken (net als het Universitair onderwijs in de visie van de Minister van Onderwijs). Zonder andere sprekers te kort te willen doen, zullen velen toch als hoogtepunten ervaren hebben:


1. 2. 3.

De sprankelende computervaardigheden van drs. Piet Hoogendoorn. De overtuigende management-visie van ir. Viktor van Dijk. De sportieve wisecracks van prof. Pieter Winsemius.

Afb 2. -

Piet Hoogendoorn: Het waterspoor spoort slecht.

Afb. 4 -

Pieter Winsemius: Vertrouw nooit een politicus.

Enkele impressies van de 52e Vakantiecursus zijn weergegeven in de afbeeldingen 1t/m 6. Overigens kunt U deze en nog veel meer fotos op 5 januari op Uw gemak bekijken (en desgewenst later nabestellen voor Uw familiealbum) op de tentoonstelling op de 1e verdieping van het gebouw voor Civiele Techniek, temidden van diverse posters, opstellingen en andere bezienswaardigheden.

Afb. 3 -

Viktor van Dijk: Kostenbeheersing als onderdeel van integrale kwaliteitszorg.

Bij de Vakantiecursus van 2000 deed een nieuw fenomeen zijn intrede, namelijk de Gijs Oskam prijs, die voortaan om de 2 jaar zal worden uitgereikt. De Gijs Oskam prijs is ingesteld door de WBB in overleg met de Commissie van Voorbereiding van de Vakantiecursus en is bedoeld om een extra stimulans te geven aan jonge onderzoekers in de watervoorziening. De prijs werd door drs. Gijs Oskam persoonlijk uitgereikt aan ir. René van der Aa voor zijn afstudeerproject Nitrificatie in snelfilters voor de waterleidingplas van GWA. De considerans van de jury roemde zijn diepgaande werk van hoge kwaliteit dat het inzicht in het optreden van nitrificatie bij lage temperaturen heeft vergroot.

7


Afb. 5 -

Uitreiking Gijs Oskam-prijs aan ir. René van der Aa.

Tenslotte bleek bij de enquete over de verdere integratie van de Vakantiecursussen Drinkwater en Riolering en Afvalwater dat een grote meerderheid van de deelnemers (90 %) hier voorstander van was, zodat wij dat dit jaar ook hebben ingevoerd. Om een voldoende gespecialiseerd en diepgaand programma te kunnen bieden, werken we daarbij wel met parallelle sessies. Overigens leverde de enquete weer diverse creatieve antwoorden op die we U niet willen onthouden, zoals: 1. Ik heb er geen bezwaar tegen als drinkwater maar het belangrijkste blijft! 2. Geen kruissubidies tussen de cursussen! 3. Tegenhouden is niet te verkopen 4. Kan de rector niet naar een andere dag? (n.a.v. de vraag of men bezwaar had tegen andere dag i.v.m diesviering TUD) 5. De 1e vrijdag van 2004 ligt al vast!(n.a.v. dezelfde vraag).

2.

Waarheen, waarvoor ?

Bij de jaarwisseling en de Vakantiecursus past het om eens stil te staan bij de ontwikkelingen in de bedrijfstak (Enjoy yourself now. These are the good old times, you are going to miss later). Een opvallend verschijnsel is momenteel dat een hele generatie directeuren en stafmedewerkers afscheid neemt. Herkent U dat gevoel dat we

8

Afb. 6 -

Delftse kunst (kunst is alleen kunst als je het moet uitleggen).

elkaar steeds vaker treffen bij weer een afscheidsreceptie? De bouwgeneratie die in de afgelopen 40 jaar de drinkwatervoorziening in Nederland vrijwel van de grond heeft opgebouwd, gaat momenteel met pensioen. U begrijpt dat wij bij de Vakantiecursus ijllings een aangepast inschrijfgeld voor gepensioneerden hebben ingevoerd om de reïntegratie van deze generatie te bevorderen! Tegelijkertijd lijkt het alsof de bedrijfstak momenteel wat richting mist. Zo vanzelfsprekend als de focus steeds gericht is geweest op de opbouw en uitbouw van een hoogwaardige infrastructuur, zo lijken we nu de weg wat kwijt. Waar moeten we ons de komende jaren op richten? Politiek, overheid en maatschappij hebben allen wensen die echter niet noodzakelijkerwijs goed


doordacht zijn (is het beleid of is er over nagedacht?). Zo werden we onlangs wakker geschud door het mislukte experiment met composttoiletten in de Utrechtse ecologische wijk Het Groene Dak. Ondraaglijke stank, explosiegevaar van methaan en ammoniak en een faecaliën-koek van een paar kubieke meter maakten een einde aan de goede bedoelingen van de ecologische pioniers. (luchtkastelen hebben hoge onderhoudskosten, recycling betekent niet hergebruik, maar terugdraaien).

Gevra a g d: ing enieur - Open w i jze v an o ptreden

- Nuchter

- Di dacti sche v aardi gheden

- Flexi bel

- Peo ple manager/team player

- Zelfstandi g o pereren

- C o mmerci eel, klantgeri cht, zakeli jk

- Stressbestendi g

- Pragmati sch po si ti ef

- W i t o m te sco ren

- Sterk i n o rgani seren

- Gedrev en

- Sterke perso o nli jkhei d

- Academi sch denkni v eau

- Vi si e v ertalen naar ui tv o erend ni v eau

- No -no nsense sti jl

- Kw ali tei tsgeri cht, resultaatgeri cht

- Sti muleren

- Go ede co ntactuele v aardi gheden

- Humo r

- Bo uw en o nderho uden netw erk

- Generali st

- Bestand tegen deadli nes

Afb. 8 -

Afb. 7 -

Ontruiming fecalien-koek bij Het Groene Dak.

Ook in de drinkwaterwereld zelf lijken we wat stuurloos. Allerwege wordt er georganiseerd en bezuinigd, maar wat is het grotere doel? Het is toch op zijn minst merkwaardig te noemen dat de investeringen in kwaliteitsverbetering van ons primaire produkt bij diverse bedrijven uitgesteld worden, terwijl de uitgaven voor organisatie- en managementadviezen sterk gestegen zijn! Het doet mij wat denken aan een toespraak van een studente bij de laatste bul-uitreiking in Delft. Zij had een overzicht gemaakt van de eisen die tegenwoordig gesteld worden in personeelsadvertenties, waarin vakkennis niet meer voorkwam! De vraag waarheen, waarvoor ? lijkt ook relevant voor het thema van deze Vakantiecursus Internationale ontwikkelingen. We doen vaak

Eisen waaraan een moderne ingenieur moet voldoen.

wel stoer over de unieke Nederlandse kennis, maar zitten ze daar op de internationale markt echt op te wachten? De parallel van de (Nederlandse) muis die naast de (Franse) olifant lekker loopt te stampen dringt zich op. Hebben we überhaupt een kans in de grote boze wereld en wat denken we waar te kunnen verkopen? Bij een ontbijtdebat op de Aquatech stelde ik onlangs de vraag wat dan de unieke Nederlandse innovaties zijn waar de wereldmarkt behoefte aan heeft. Hierop viel een pijnlijke stilte..... Een vraag zou ook kunnen zijn wat we willen zoeken op die internationale markt. Een ieder die buitenlandervaring heeft weet dat het hard werken is met weinig tijd voor ontspanning (hoewel dat vaak wel de mooiste herinneringen oplevert). Kortom, als mijn persoonlijke motto voor deze Vakantiecursus zou ik Back to basics willen kiezen. Laten we ons maar weer gewoon met het vak bezighouden, laten we ons richten op het leveren van drinkwater van een zo hoog mogelijke kwaliteit en laten we dat weer gewoon in eendrachtige samenwerking doen! Goede wijn behoeft geen krans, dus de Fransen komen onze kennis vanzelf wel halen!

9


3.

Innovaties TU Delft

3.1

Onderzoeksgroep membraanfiltratie

Het behoeft geen betoog dat membraanfiltratie op dit moment de ontwikkelingen op het gebied van de waterzuivering domineert. Vanzelfsprekend is membraanfiltratie daarmee een zeer belangrijk speerpunt in het onderzoek van de Sectie Gezondheidstechniek. Op dit terrein zijn in de afgelopen jaren zon 20 studenten afgestudeerd en momenteel zijn 6 onderzoekers bezig met promotie-projecten (afbeeldingen 9 en 10). Prof. Jaap van der Graaf (afvalwater) en ik hebben daarbij de handen ineen geslagen en een Hydrauli sche o pti mali sati e NF

i r. W alter v an der Meer

Lucht/w ater spo eli ng UF

i r. Jasper Verberk

E ffluentbehandeli ng (I)

i r. Jelle Ro o rda

C api llai re NF

i r. Ignaz W o rm

MBR bi j afv alw ater

i r. Herman E v enbli j

E ffluentbehandeli ng (II)

i r. Sandy te Po ele

Afb. 9 -

Promotie onderzoeken membraanfiltratie TU Delft.

Pro efo nderzo ek o p lo kati e Membraanfi ltrati e v an spo elw ater Industri ew ater Phi li ps Ni jmegen Onderdruk membraanfi ltrati e E lectro di alyse Lei dui n Anaero be membraanfi ltrati e Hybri de ultrafi ltrati e Nuland Ultrafi ltrati e Bi esbo schw ater Mi cro fi ltrati e Maas-W aalkanaalw ater

gezamenlijke Delftse onderzoeksgroep gevormd waarin intensief samengewerkt wordt bij het onderzoek naar toepassingen van membraanfiltratie op het gebied van drinkwater- en afvalwaterzuivering. Vanuit onze achtergrond als gezondheidstechnici denken we een goed beeld te hebben van concrete toepassingen in de waterketen. We hebben ons de vraag gesteld waarin wij ons onderscheiden van anderen en denken dat de kracht van onze onderzoeksgroep in de combinatie van de volgende elementen ligt: 1. integrale kijk op knelpunten en mogelijke toepassingen in de waterwereld 2. eigen kennis van technologie, hydraulica en ontwerpen 3. krachtig netwerk met beroepspraktijk in de waterwereld 4. directe toegang tot fundamentele kennis faculteiten TU Delft 5. goede contacten en samenwerking met buitenlandse universiteiten (zoals RWTH Aachen en Haifa Technion). Ons onderzoek zal altijd starten vanuit de praktijk van de waterwereld en een visie op concrete mogelijkheden voor het oplossen van knelpunten in de praktijk.

E rnst-Jan Hageman Franco i s v an E kkendro nk E elco Tri etsch Marti n de Ko ni ng Jo nneke Klo mp Bo nne Hylkema Bram Marti jn Jo han Bo el

Mo delleri ng Mo delleri ng membraanfi ltrati e Mo delleri ng nano fi ltrati e

C arel Aeyelts Av eri nk Mi chel Ri mersma

Andere pro jecten Gro o tschali ge membraanfi ltrati e Lucht/w aterspo eli ng ultrafi ltrati e

Bas v an E fferen Ignaz W o rm

Afb. 10 - Afstudeerprojecten membraanfiltratie.

10

Vanuit onze positie aan de TU Delft willen we ons richten op veelbelovend, grensverleggend onderzoek, waarbij we trachten het Delftse netwerk (de meer fundamentele faculteiten als Scheikundige Technologie o.m. de groep Bioprocestechnologie van prof. Mark van Loosdrecht en Industriële Analyse van prof. Jacob Moulijn en Technische Natuurkunde- o.m. Fysische Transportverschijnselen met prof. Harry van den Akker) te mobiliseren. Zo willen we nader onderzoek starten naar de mogelijkheden om


electromagnetische sensoren in te zetten als online monitor voor membraanvervuiling (door diffractiepatronen te meten van radar-, sonaren lasergolven). OXFKW

Daarnaast zien we mogelijkheden om in internationaal verband de Nederlandse membraankennis uit te dragen en ondersteuning te verlenen bij toepassingen (bijv. in landen als Israël en ZuidAfrika, waar grote behoefte is aan de inzet van membraanfiltratie voor ontzouting en hergebruik van afvalwater) en omgekeerd kennis vanuit het buitenland (bijv. vanuit Aachen, USA en Japan) te vertalen naar toepassingen in Nederland. Overigens zijn dit soort samenwerkingsverbanden zeer subsidiefähig (zowel in Nederland als via EU), maar dat is niet ons voornaamste doel. Uit de eerste contacten met Aachen en Haifa blijkt dat het wetenschappelijk klikt en dat we wat van elkaar kunnen leren!

ZDWHU KRRJZDWHUGHELHWODDJOXFKWGH ELHW

QGWD VHU H:

WLMG>VH FRQGH @

Afb. 11 - Geleidbaarheidsmetingen in membraan.

LQFKPRGXOHPHPEUDDQ

QG VWDHU :H

7L M G >VHF@

LQFKPRGXOHPHPEUDDQ

G WDQUV H :H

7LMG>VHF@

LQFKPRGXOHPHPEUDDQ

De werkwijze van de onderzoeksgroep Membraanfiltratie kenmerkt zich door een informele sfeer met maximale inspiratie en kruisbestuiving. In het korte bestek van deze Vakantiecursus moeten we ons beperken tot het geven van een 3-tal voorbeelden van lopende onderzoeksprojecten: 1. Air-flush UltraFiltratie Over dit promotie-onderzoek van ir. Jasper Verberk is reeds eerder gerapporteerd, o.a. in H2O (lit. 1). U herinnert zich wellicht de plaatjes van de verschillende belvormen die voorkomen bij verschillende lucht- en waterdebieten. Afbeeldingen 11 en 12 geven een impressie van dit onderzoek, dat een antwoord moet geven op de vraag hoe het Air-Flush proces (dus de reiniging van membranen d.m.v. een forward-flush met lucht en water) optimaal ontworpen en bedreven moet worden. De afbeelding toont tevens het meest recente onderzoek, waarbij onderzocht is of de lucht-waterverdeling in een module wel uniform is of dat kortsluitstromen optreden. Het blijkt mogelijk om dit (in het lab) te onderzoeken m.b.v. geleidbaarheidsmetingen. Het principe is simpel: water geleidt stroom en lucht niet, dus

QG VWDHU H :

OXFKWLQMHFWLH

7L M G >VH F@

Afb. 12 - Geleidbaarheidsmetingen in meerdere membranen tegelijkertijd.

als er een luchtbel langskomt is de geleidbaarheid veel lager dan wanneer er water langs de electrode stroomt. Een simpel principe, maar zoals U ziet komt er nog wel wat bij kijken om dit ook praktisch te realiseren. Ieder membraanrietje is uitgerust met zijn eigen elektrodenpaar en de meetapparatuur meet 1000 pulsen per seconde! 2. Capillaire Nanofiltratie Ook hierover is reeds eerder in H2O gerapporteerd (lit. 2). De toepassing van capillaire NF lijkt het ei van Columbus omdat hiermee de voordelen van NF (superieure waterkwaliteit) worden gecombineerd met die van capillaire UF (terugspoelbaar, geringe vervuilingsgevoeligheid). De verwachtingen over de toepassingen van deze membranen zijn dan ook hoog gespannen. Het promotie-onderzoek van ir. Ignaz Worm is erop

11


gericht om een antwoord te geven op de vraag waarvoor deze membranen toegepast kunnen worden en onder welke condities. Afbeelding 13 toont de resultaten van een onderzoek dat werd uitgevoerd in het kader van het afstudeerproject van ir. Jan Post (lit. 3). Een fascinerende mogelijkheid bij de capillaire NF is om de membranen te bedrijven met het systeem dead-end met recirculatie. Bij de traditionele bedrijfsvoering met een kerstboomschakeling wordt het voedingswater continu gescheiden in een deel permeaat en een deel concentraat. Bij het nieuwe systeem wordt gedurende een bepaalde tijd al het voedingswater omgezet in permeaat. De verontreinigingen hopen zich hierbij op in de module die dan na verloop van tijd gespoeld wordt, waarbij dus het concentraat vrijkomt. Door deze discontinue bedrijfvoering worden allerlei processen tijdsafhankelijk en ontstaan nieuwe vrijheidsgraden (o.m. filtratietijd en recirculatie debiet) om het ontwerp te optimaliseren! Zo kan bijvoorbeeld een meer selectieve scheiding tussen tweewaardige- en eenwaardige-ionen bereikt worden door een juiste keuze van de procescondities.

voordelen van biologische zuivering (omzetting van biologisch afbreekbare verbindingen) te combineren met die van membraanfiltratie (superieure kwaliteit produktwater). Met name bij de afvalwaterbehandeling staat de MBR momenteel zeer sterk in de belangstelling, zoals bij deze Vakantiecursus ook toegelicht zal worden door ir. André van Bentem. Ook bij de drinkwaterzuivering zijn echter toepassingen mogelijk, zoals onlangs gebleken is uit het afstudeerproject van Maaike Glastra. Zij heeft de toepassing van MBR voor nitraatverwijdering uit grondwater onderzocht. Afbeelding 14 geeft een impressie van haar onderzoek, dat naar verwachting in maart 2001 zal worden afgerond.

UHFLUFXODWLHVWURRP

GULQNZDWHU

JURQGZDWHU

PHWKDQRO

PHPEUDDQ

ELRUHDFWRU

VSXLVOLE

VOLEJHKDOWHPJO70'EDU FURVVIORZVQHOKHLGPVILOWUDWLHWLMGPLQXWHQ

@ K Â

P O > [ X O )

4 FS

4 FI

FP

9

Afb. 14 - MBR voor nitraatverwijdering uit grondwater.

2V PRWLVFKH GUXN

F F

'RRUV ODJ SL IL ELMYH UV FKLOOH QGH 'RRUVODJWRYUHFRYHU\ELM PL

7LMG>XXUP LQVHF@

V\VWHHP 5 b

FE UHFLUFXODWLH

ILOWUDWLHJURQGZDWHU

i DOV IXQFWLH YDQGH UH FRYH U\

ILOWUDWLHFRQFHQWUDDW52

YHUVFKLOOHQGHODQJVVWURRPVQHOKHGHQ

W X R ] W L H I F K L Q S D F Y J D O V U R R G

I5E

PV

PV

UHFRYHU\>@

3.2

P V R

U D E > N X U G H K F V L W R

WLMG>PLQ@

UHFRYHU\

Afb. 13 - Dead-end capillaire nanofiltratie met recirculatie.

3. Membraan Bioreactor (MBR) De term Membraan Bioreactor (MBR) wordt gebruikt om de combinatie aan te duiden van een biologische reactor en membraanfiltratie (i.h.a. ultrafiltratie) voor de scheiding van biomassa en water. Het idee achter MBR is uiteraard om de

12

Stimela, model voor drinkwaterzuivering

Modellering van drinkwaterzuiveringsprocessen is reeds vele jaren één van de speerpunten van de Sectie Gezondheidstechniek van de TU Delft. Het doel van modellering is uiteraard om een vereenvoudigde en daarmee inzichtelijke beschrijving van de werkelijkheid te geven. Einstein heeft hierover reeds gesteld A model should be as simple as possible , but not simpler. Hij heeft zelf met zijn vergelijking E=mc2 het ultieme doel bereikt van een simpel, krachtig model. Er zijn helaas ook modellen waarop terecht


de kritiek is geuit dat ze gecompliceerder zijn dan de werkelijkheid! Vele studenten zijn de afgelopen 10 jaar afgestudeerd op de modellering van processen als beluchting, snelfiltratie, ontharding, aktiefkoolfiltratie, vlokvorming, bezinking, flotatie en membraanfiltratie. Sinds 1995 coordineert ir. Luuk Rietveld dit onderzoek in het kader van zijn promotie-project. Afbeelding 15 geeft een overzicht van afstudeer-projecten op het gebied van modellering.

Zuivering spro c es

A fstudeerder

Beluchti ng Snelfi ltrati e

Alex v an de Helm E dgardo Valeri ano Mari je Hendri ks Jo ukje Keuni ng JanDi k Verdel René v an der Aa Jan Ti mmer Ro bert W i llemse Dav i d Vi sscher Hella v an de Maarel Jasper Verberk Gert-Jan Schers C arel Aeyelts Av eri nk Mi chel Ri emersma Ignaz W o rm Jan Po st Petra Ho lzhaus Patri ck Smeets Örjan v an Dro ngelen Marti jn Bakker

Onthardi ng Akti efko o lfi ltrati e Vlo kv o rmi ng Bezi nki ng Flo tati e Membraanfi ltrati e

Bo dempassage Kw anti tei t/sturi ng

Afb. 15 - Overzicht afstudeerprojecten op het gebied van modellering. Om de gebruikersvriendelijkheid van de ontwikkelde modellen te vergroten en een brede toepassing te bevorderen, wordt er op dit gebied samengewerkt met DHV Water. Kort samengevat houdt deze samenwerking in dat DHV de studentenmodellen omzet in gebruikersvriendelijke, professionele software in de daartoe ontwikkelde, gestandaardiseerde, modelomgeving Stimela. De goede waarnemer herkent in de naamgeving een breuk met de traditie van

Delftse ingenieurs om hun programmas te voorzien van bekoorlijke meisjesnamen als Diana, Aleid en Betsie! Stimela is een modellenbibliotheek en zodanig opgezet dat een aantal zuiveringsprocessen aan elkaar gekoppeld kunnen worden tot een hele zuiveringstrein (Stimela betekent trein in Zulu). Er blijken vele nuttige toepassingen te onderscheiden voor het gebruik van modellen in het algemeen en Stimela in het bijzonder, te weten: 1. Onderwijs en training (verhoging inzicht in zuiveringsprocessen) 2. Onderzoek (ondersteuning en interpretatie experimenten) 3. Ontwerp (optimalisatie, varianten-analyse) 4. Off-line simulatie bedrijfsvoering (optimalisatie, Flight-simulator studies) 5. On-line besturing (automatisering procesvoering, managementrapportage) Illustraties van de verschillende toepassingen worden gegeven in de afbeeldingen 16 t/m 20. Het spreekt voor zich dat de opzet en de mate van detaillering van de modellen verschillend is, afhankelijk van doel en toepassing.

Modellering en de International Water Association (IWA) In maart 2000 werd op de TUD de IWA-workshop Modelling of conventional water production processes gehouden. De hoofdconclusie van deze workshop was dat gezocht moet worden naar standaardisatie en calibratie van modellen voor gebruik bij de drinkwaterzuivering. Ook bij deze bijeenkomst werd het belang onderschreven van het gebruik van modellen zowel off-line voor onderwijs, onderzoek, ontwerp en bedrijsvoeringsoptimalistie als voor het on-line gebruik bij de besturing van pompstations. Daarnaast werd geconcludeerd dat het van groot belang is om een internationaal platform op te richten voor de uitwisseling van kennis en ervaring over modellering van drinkwaterzuiveringsprocessen. Afgesproken is dat de TUD hierin als trekker zal fungeren in een internationaal samenwer-

13


Y

PG

P

/ G Q D W V I D

Y

PG '(& '(&

Y

'(& '(&

'(&

YHUEOLMIWLMGG

Afb. 16 - Inzicht door modellering (decimale verwijdering virussen bij bodempassage, lit. 4).

Afb. 19 - Off-line scenario studie met modellering (looptijd voorspelling aktieve koolfilters, lit. 7).

@ O

J P > 1 + 1 H L W D U W Q H F Q R &

[

PJO

[

PJO

[

PJO

7LMG>GDJHQ@

ZLVSURPJO

ZLVSURPJO

ZLVSURPJO

WURHEHOKHLG)78

WURHEHOKHLG)78

WURHEHOKHLG)78

GHELHWP K

GHELHWP K

GHELHWPK

Afb. 17 - Onderzoek met modellering (effect enten bacteriën op opstart nitrificatie in filters, lit. 5).

@ P > G Q D W V U H H Z U H W OL )

JHPHWHQ

YRRUVSHOG

:DWHU

/XFKW

7LMG>XUHQ@

Afb. 20 - On-line besturing met modellering (looptijden/spoelen snelfilters, lit. 8). 'UXNYHUORRSELMGLVFRQWLQXHYDFXPSRPS

@ D 3 N > N X U '

3WRW 1 &2 &+ +2 +6

7LMG>P LQ@

Afb. 18 - Ontwerp met modellering (effect onderdruk bij vacuumontgassing, lit. 6). kingsverband met andere Universiteiten (onder meer prof. Johannis Haarhoff van Rand University, Zuid-Afrika, prof. Bruce Rittman van Northwestern University, USA, prof. Chuck Haas van Drexel University, USA en prof. Avner Adin, University of Jerusalem, Israël).

14

Modellering en internet Bij de IWA-workshop is afgesproken dat de TUD een website zal inrichten als platform voor de uitwisseling van kennis en informatie over modellering van drinkwaterzuivering. Het gebruik van internet faciliteert het gebruik van modellen en de terugkoppeling van ervaringen van gebruikers wereldwijd. Parallel hieraan bestaat een Stimela-website. Afbeelding 21 geeft een indruk van deze website (www.stimela.nl, ik heb een website, dus ik besta), vanwaar in de toekomst de Stimela-modellen door een ieder kunnen worden gedownload (freeware).


JHPHWHQ

YRRUVSHOG

@ P > G Q D W V U H H Z U H W O L )

7LMG>XUHQ@

6WLPHOD

Afb. 23 - Sturing kwaliteit m.b.v. Stimela.

Afb. 21 - Stimela website.

Modellering en sturing drinkwaterproduktie (MPC) Momenteel worden de drinkwaterproduktieinstallaties in Nederland (nagenoeg) niet (bij)gestuurd op basis van kwaliteitsparameters. Op basis van de drinkwatervraag wordt een bepaalde (pomp)capaciteit ingesteld en het ontwerp is in het algemeen zodanig robuust dat de kwaliteit van het reinwater voldoet aan de eisen. Incidenteel stelt de bedrijfsvoerder zaken als looptijden of spoelcriteria bij, al of niet na onderzoek van het laboratium. In de afgelopen jaren hebben veel waterleidingbedrijven de sturing van de kwantiteit geautomatiseerd m.b.v. systemen als OPIR. Hierbij zorgt de automatisering voor een zo constant mogelijke produktie door gebruik te maken van een vraagvoorspellingsmodule en de berging in de reinwaterkelder. Afbeelding 22 geeft een beeld van

23,5

Afb. 22 - Sturing kwantiteit m.b.v-OPIR.

deze toepassing. In de nabije toekomst wordt het echter ook mogelijk om de kwaliteit mee te nemen in de automatisering. De directe besturing van pompstations op basis van modelvoorspellingen wordt Model Predictive Control (MPC) genoemd. Afbeelding 23 illustreert het principe van MPC. Door gebruik te maken van zelflerende programmatuur en deze te calibreren op een bestaand pompstion is het mogelijk voorspellingen te doen voor het effect van veranderende influentkwaliteit, capaciteit en procesvoering.Aan de hand van deze voorspelling kan dan de sturing geoptimaliseerd worden met de volgende potentiele voordelen: 1. Vergroten van de produktiecapaciteit De zuivering kan tot zijn grenzen worden belast door MPC in combinatie met zaken als on-line monitoring door deeltjestellers e.d. Dit is zeer interessant aangezien het kan leiden tot besparingen op investeringen voor nieuwe pompstations, uitbreidingen en renovaties. Een probleem (er zijn geen problemen, alleen uitdagingen) hierbij is wel dat het nodig is de modellen te calibreren onder stresscondities, d.w.z. hoge filtratiesnelheden, lange looptijden, etc. 2. Verbeteren van de reinwaterkwaliteit Door continue optimalisatie van het zuiveringsproces (bijv looptijden) m.b.v. MPC kan doorslag van deeltjes e.d. geminimaliseerd worden waardoor de reinwaterkwaliteit beter wordt en het distributienet minder belast wordt. Het

15


3.

laatste kan weer leiden tot besparingen op onderhoud en spuiverliezen in het distributienet. Daarnaast zal minder sediment/ biofilm vorming in het distributienet optreden, hetgeen een gunstig effect zal hebben op de bacteriologische kwaliteit en nagroei zal verminderen. Verminderen kosten bedrijfsvoering Onbemande bedrijfsvoering wordt beter mogelijk, terwijl tevens onderhoud ingepland kan worden in de automatisering m.b.v. MPC. Ook wordt het mogelijk om secundaire processen als de spoelwaterbehandeling optimaal af te stemmen op het primaire proces.

Het onderzoek van de TU Delft op dit gebied zal de komende jaren met name gefocussed worden op de ontwikkeling en (ondersteuning van) de toepassing van MPC. Dit zal gerealiseerd worden in praktijkgerichte projecten in samenwerking met waterleidingbedrijven. Zowel op nationaal (EZ) als op internationaal(EU) niveau lijkt ondersteuning mogelijk en gewenst teneinde voldoende momentum aan deze belangijke ontwikkeling te geven.

3.3

Integrale aanpak waterketen

Geleidelijk zijn de laatste jaren de grenzen in het waterbeheer vervaagd, hetgeen we, zoals bekend, aanduiden met de term integraal waterbeheer. De waterketen mag zich de laatste jaren verheugen in een warme belangstelling van diverse kanten, waarbij de discussie behalve aan technische, ook aan bestuurlijke, bedrijfsmatige en commerciële kanten raakt. Dit heeft niet alleen consequenties voor het onderwijs, maar ook voor het onderzoek dat integraal aangepakt moet worden. Daarnaast is er de roep om duurzaamheid, er is een veelheid aan ideeën ontwikkeld op het gebied van sluiting van de waterketen, hergebruik van effluent, scheiding van afvalstromen, etc. Wat houdt duurzame ontwikkeling nu precies in?

16

Belangrijke, nog openstaande vraagstukken in dit verband zijn: 1. gaat duurzaamheid niet ten koste van veiligheid en volksgezondheid? 2. welke schaalgrootte is nodig en optimaal? 3. waar liggen bestuurlijke en juridische verantwoordelijkheden? U begrijpt dat het 1e punt ons als gezondheidstechnici bijzonder ter harte gaat.We moeten niet doorschieten naar alternatieve systemen, maar de veiligheid en betrouwbaarheid van de infrastructuur voorop stellen. Het 2e punt wordt aangepakt in het kader van een zogenaamd DIOC-project (Delfts Interfacultair Onderzoek Centrum, gefinancierd door de Minister) waarbij we nader willen kijken naar de zin en onzin van kleinschalige alternatieven voor de stedelijke waterinfrastructuur. Voor het 3e punt tenslotte werken we samen met onze collegas van Technische Bestuurskunde en Management, die meer verstand hebben van de politiek dan wij. In de bijdrage van prof. Francois Clemens wordt nader ingegaan op deze materie.

3.

Programma 53e Vakantiecursus

Nadat er jarenlang is gesproken over een thema Internationale ontwikkelingen is het nu dan zo ver. Vorig jaar sprak ik de wens uit dat we een Vakantiecursus zouden kunnen wijden aan de Nederlandse successen op de internationale markt. In hoeverre we echt (al) van een succes kunnen spreken zullen we bij deze Vakantiecursus ervaren. In het kader van ken uw concurrent zullen velen geïnteresseerd zijn in de ervaringen van de grote Franse multi-utility VIVENDI. Als eerste spreker (na de algemene inleiding) zal Frederic Devos de visie van VIVENDI presenteren over Sustainibility and the future. Na hem zal drs. Henk Vreeswijk van het Ministerie van Economische Zaken vervolgens de (al of niet bestaande) Nederlandse industriepolitiek op


watergebied toelichten. Hij zal ingaan op de exportmogelijkheden van de Nederlandse watersector en de ondersteuning die de overheid daarbij kan leveren. Ir. Mark van Eekeren van ons aller Kiwa geeft vervolgens een overzicht van de activiteiten die momenteel door de bedrijfstak reeds verricht worden en de plannen die er zijn voor de nabije toekomst. Ir. Maarten Gast, de vertrekkende directeur van Gemeentewaterleidingen Amsterdam vertelt ons na de luchpauze de redenen van GWA om op nietcommerciële basis haar kennis en ervaring ter beschikking te stellen aan collega-bedrijven in het buitenland. Ir. Jos van Winkelen, directeur van NUON Water, zal tenslotte zijn visie presenteren op de internationale watermarkt en de rol die NUON daarop wil gaan spelen. In de gezamenlijke slotsessie zal Francis Rillaerts, secretaris van Eureau, ons allen (inclusief de afvalwatermensen, als de video-verbinding met collegezaal B ons niet in de steek laat) bijpraten over het beleid van de EU en de rol van Eureau daarbij. Kortom, het programma zal ook dit jaar voldoende stof voor discussie opleveren tijdens de traditionele, afsluitende Nieuwjaarsborrel!

4.

En dan nog dit

Zoals wel vaker gebeurt tijdens de Vakantiecursus, willen we ook dit jaar Uw aandacht vragen voor enkele bijzondere, lovenswaardige initiatieven. De Stichting Nederlands Watermuseum is afgelopen jaar opgericht door NUON, WGe, WS Rijn en IJssel, Provincie Gelderland en de gemeente Arnhem. De Stichting heeft ambitieuze plannen om op de schitterende lokatie van Park Sonsbeek in Arnhem een groot watermuseum/ attractiepark te bouwen, waarin de problematiek van het water in de breedste zin van het woord op aanschouwelijke en toegankelijke wijze zal

worden getoond aan het grote publiek. Het initiatief zal kort toegelicht worden door de projectmanager Piet van de Poll; aanvullende informatie vindt U in de syllabus en op posters in het gebouw van Civiele Techniek. De Waterland-site is een initiatief van Rijkswaterstaat, waarin op dit moment zon 130 partners uit de waterwereld participeren. Het betreft een zogenaamde portal op internet, waarbij het de ambitie is dat Waterland zich ontwikkelt tot de startpagina van de Nederlandse waterwereld op internet. Het initiatief zal kort worden toegelicht door de projectmanager Wilfried de Waal; aanvullende informatie vindt U ook hierover in de syllabus en op posters en computers in het gebouw van Civiele Techniek De Nederlandse Watertoren Stichting is bij velen van U ongetwijfeld bekend door de fraaie Watertorenposter en het Watertorenboek . Afgelopen jaar heeft de Stichting een nieuw boek het licht doen zien, te weten Watertorens in oude ansichten. Het werk van de Stichting wordt volledig door vrijwilligers verricht, die zich inzetten om onze karakteristieke watertorens te behouden, al of niet via herbestemming. Ook over het werk van de NWS wordt U nader geinformeerd in de syllabus en via posters; daarnaast kunt U zich aanmelden als lid!

5.

Literatuur.

1.

G.I.M. Worm, J. Verberk, J. van Dijk, H. Futselaar, Lucht/waterspoeling bij ultrafiltratie, H2O, (33), 9-2000, p. 23-25.

2.

P. Wessels, S. v.d. Wetering, R. van t Oever, W. van der Meer, Dead-end nanofiltratie voor hergebruik regenerant ionenwisselaars, H2O (33), 6-2000, p. 2123.

17


3.

J.W. Post, Recovery+, naar een hogere recovery met capillaire nanofiltratie, Afstudeerverslag TU Delft, november 2000.

4.

P. Smeets, Virusverwijdering bij bodempassage, Afstudeerverslag TU Delft, september 1995.

5.

J.D. Verdel, Modellering grondwaterfiltratie, Afstudeerverslag TU Delft, februari 1997.

6.

A. van der Helm, Modellering gasuitwisselingssystemen, Afstudeerverslag TU Delft, september 1998.

7.

L.C. Rietveld, Modellering aktiefkoolfiltratie bij zuiveringsstation Reyerswaard, WZHO, september 1999.

8.

S.G. Tan, Modelling of WRK III, Conceptafstudeerverslag TU Delft, januari 2001.

9.

M. Bakker, K.M. van Schagen, Flow control by prediction of demand, in: Proceedings van IWA-workshop Modelling of conventional drinking water treatment processes, TU Delft, March 2000.

18

No title

Recommend Documents