Rioolwaterzuiveringsinrichtingen. Ten behoeve van energie in de milieuvergunning. In opdracht van

I n f o M i l > D u u r z a m e o n t w i k ke l i n g > E n e r g i e

Rioolwaterzuiveringsinrichtingen Ten behoeve van energie in de milieuvergunning

In opdracht van

Handleiding Rioolwaterzuiveringsinrichtingen - InfoMil - Oktober 2006

Inhoud 1 1.1 1.2. 1.3.

Inleiding achtergrond en doel gebruik van het informatieblad opbouw

5 5 5 6

2 2.1 2.2 2.3

Rioolwaterzuivering Inleiding Typen communale rioolwaterzuiveringsinrichtingen Energiegebruik rioolwaterzuivering

7 7 7 14

3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5

Energiebesparende maatregelen Waterlijn Sliblijn Luchtlijn Overige energiebesparende maatregelen Waterlijn Sliblijn Luchtlijn Utiliteiten Organisatorisch

17 17 24 28 30 30 30 31 32 32

4 4.1 4.2 4.3

Duurzame energie op rwzi’s Inleiding Co-vergisting Restwarmte

33 33 33 34

5

Vragenlijsten rioolwaterzuivering

35

Referenties

37

3


1

Inleiding

1.1

Achtergrond en doel

In 1997 is het informatieblad rioolwaterzuiveringsinrichtingen (E10) uitgebracht als deel van een reeks informatiebladen. Deze zijn ontwikkeld ter ondersteuning van het bevoegd gezag bij het opnemen van het aspect energie in de milieuvergunning. Gezien de ontwikkelingen en praktijkervaringen is het informatieblad waar nodig geactualiseerd en aangevuld. Het doel van deze herziene versie is om vergunningverleners en handhavers niet alleen informatie te geven over de stand der techniek, maar ook suggesties aan te reiken hoe in de praktijk met energiebesparing in rioolwaterzuiveringsinrichtingen om te gaan. Het vooroverleg in de vergunningprocedure is van groot belang. Dit is de fase waarin moet worden geprobeerd zoveel mogelijk inzicht te verkrijgen in de energiebesparingsmogelijkheden. Uiteindelijk moet overeenstemming worden bereikt over de maatregelen die het bedrijf gaat nemen. Hierbij wordt geadviseerd zoveel mogelijk aan te sluiten bij de initiatieven van het bedrijf zelf. Op deze manier wordt de verantwoordelijkheid en de zelfwerkzaamheid van het bedrijf bevorderd. Uiteindelijk is het mogelijk om bedrijven met het instrument Wet milieubeheer rendabele energiebesparingsmaatregelen te laten nemen. IPPC-richtlijn Sinds oktober 1999 moeten nieuwe inrichtingen voldoen aan de Europese IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control) richtlijn. Vanaf oktober 2007 geldt deze eis ook voor alle bestaande inrichtingen. De IPPC richtlijn bepaalt onder andere dat vergunningen voor de industriële inrichtingen moeten waarborgen dat die inrichtingen alle passende preventieve maatregelen tegen verontreiniging treffen, met name door toepassing van de beste beschikbare technieken (BBT of BAT). In de zogeheten BREF’s (referentiedocument voor de beste beschikbare technieken) zijn de beste beschikbare technieken vastgelegd. Voor rioolwaterzuiveringinstallaties is in dit verband de BREF Afvalverwerking relevant (Reference Document on Best Available Techniques for the Waste Treatments Industries). De IPPC-richtlijn is alleen van toepassing op de activiteiten die in bijlage 1 van de richtlijn zijn opgenomen. Rioolwaterzuivinginstallaties zullen in sommige gevallen onder de werkingssfeer van de richtlijn vallen. Voor nadere informatie zie www.infomil.nl.

1.2

Gebruik van het informatieblad

Voor rioolwaterzuiveringsinrichtingen is geen meerjarenafspraak (MJA) van toepassing. Dit informatieblad is daarom van toepassing op alle rioolwaterzuiveringsinrichtingen die niet onder de IPPC-richtlijn vallen. Het blad kan ook gebruikt worden voor biologische of mechanische zuivering van afvalwater bij bedrijven of instellingen. In het blad wordt een overzicht gegeven van energiebesparingsmaatregelen die als BBT worden gezien. Daarnaast zijn ook maatregelen opgenomen met een langere terugverdientijd. De maatregelen zijn ingedeeld in maatregelen voor de waterlijn, sliblijn, luchtlijn en utiliteiten. Deze maatregelen hebben betrekking op technologie en procesvoering. Met behulp van het overzicht kan de vergunningverlener vaststellen of in een bepaalde bedrijfssituatie de stand der techniek wordt toegepast. Maatregelen kunnen echter niet uitsluitend op basis van dit blad voorgeschreven worden. Bij de keuze van de maatregelen spelen ook de terugverdientijd en toepasbaarheid een rol. De in dit blad genoemde besparingspercentages en terugverdientijden zijn indicatief en gelden voor gemiddelde situaties. Op het niveau van de inrichting moeten in geval van twijfel de kosten en opbrengsten worden berekend. Op basis hiervan kan een BBT-afweging voor de betreffende maatregel worden gemaakt. Daarnaast dient de vergunningverlener een integrale afweging met andere milieuaspecten te maken.

5


Het informatieblad is informerend en adviserend en heeft niet de status van een richtlijn. De wijze waarop het Bevoegd Gezag invulling kan geven aan het onderwerp energiebesparing in de Wm vergunning, staat beschreven in de Circulaire Energie in de milieuvergunning (1999) en de Handreiking Wegen naar preventie bij bedrijven (2006). Deze documenten bieden ondersteuning bij het doorlopen van de vergunningprocedure en het opstellen van energievoorschriften. Maatregelen gericht op andere sectoren of specifiek gericht op gebouwen of faciliteiten zijn te vinden in andere informatiebladen uitgegeven door InfoMil (zie www.infomil.nl).

1.3

Opbouw

In hoofdstuk 2 worden enkele karakteristieken beschreven van de rioolwaterzuiveringsinrichtingen, vooral in relatie met het energiegebruik. In hoofdstuk 3 worden de energiebesparende maatregelen beschreven. In hoofdstuk 4 wordt aandacht besteed aan de mogelijkheden voor duurzame energie in deze sector. Ten slotte bevat hoofdstuk 5 vragenlijsten, waarmee het energiegebruik van een rioolwaterzuiveringsinrichting kan worden geanalyseerd. Dit informatieblad is opgesteld door het Informatiecentrum Milieu (InfoMil) en gebaseerd op een studie naar energiebesparingsmogelijkheden bij RWZI’s uitgevoerd in opdracht van het Interprovinciaal Overleg (IPO) [ref 1]. Deze studie is begeleid door een commissie bestaande uit vertegenwoordigers van de Provincie Gelderland, Provincie Noord-Holland, Provincie Zeeland, Hoogheemraadschap van Rijnland, Waterschap Brabantse Delta, Waterschap Rijn en IJssel en Waterschap Rivierenland. Het blad is tot stand gekomen in overleg met het directoraat-generaal Milieubeheer van het ministerie van VROM.

6


2

Rioolwaterzuivering

2.1

Inleiding

In 2003 telde Nederland 378 communale rioolwaterzuiveringsinstallaties. Daarnaast waren er 553 afvalwaterzuiveringsinstallaties in handen van bedrijven en instellingen [ref 2]. De communale rioolwaterzuiveringsinstallaties (rwzi’s) zijn bedoeld om stedelijk afvalwater te zuiveren voor het wordt geloosd op het oppervlaktewater. De te verwijderen verontreinigingen zijn grof vuil (zoals plastic en verbandmiddelen), zand, zwevend slib en organisch materiaal. Daarnaast worden stikstof- en fosfaatverbindingen verwijderd. De verwijdering van deze verontreinigingen kost energie. Organisch materiaal dient vooral verwijderd te worden omdat het bij afbraak in het oppervlaktewater zuurstof verbruikt. Dit kan vervolgens een negatieve invloed hebben op de levende organismen in het oppervlaktewater, zoals vissen. Niet iedere component gebruikt bij afbraak dezelfde hoeveelheid zuurstof. De verontreiniging met organisch materiaal wordt daarom gemeten in biochemisch zuurstofverbruik of BZV. Het BZV van een hoeveelheid stof is de hoeveelheid zuurstof (in gram) die wordt gebruikt bij de afbraak van de stof onder standaardomstandigheden (conform NEN 3235-5.4). Een veel gebruikte grootheid is het inwonerequivalent of i.e. Eén i.e. is het (bio)chemisch zuurstofverbruik van het huishoudelijk afvalwater van een gemiddelde inwoner en wordt uitgedrukt in gram BZV per etmaal. De verwerkingscapaciteit van een rwzi wordt gemeten in i.e.’s. De totale verwerkingscapaciteit voor rioolwaterzuivering in Nederland was 25,3 miljoen i.e. in 2002. In het Lozingenbesluit WVO Stedelijk Afvalwater d.d. 1 april 1996 zijn eisen vastgesteld voor het maximale stikstof- en fosfaatgehalte van het effluent van een rwzi. Niet alle typen rwzi’s kunnen aan deze eisen voldoen. In een aantal gevallen is dan ook aanpassing of vervanging van de hele installatie nodig. Deze aanpassingen leiden vaak tot stijging van het energiegebruik. In de Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) worden normen beschreven die gelden voor elke bron die verband houdt met het watersysteem, dus ook rwzi’s [ref 3]. Er worden geen methoden van zuiveren genoemd waarmee deze normering te realiseren is. Het effluent van de huidige generatie rwzi’s is waarschijnlijk van onvoldoende kwaliteit om te kunnen voldoen aan de normen die vermoedelijk zullen volgen uit de uitvoering van de KRW. Een gevolg van mogelijk te nemen maatregelen om wel te kunnen voldoen aan die normen is dat het energiegebruik van rwzi’s zal toenemen. De zuivering van afvalwater bij bedrijven en instellingen is specifiek afgestemd op de samenstelling van de lozing. In veel gevallen gaat het om een biologische zuivering die bedoeld is om het BZV terug te dringen. Dit type zuivering komt bijvoorbeeld in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie voor. Ook worden eenvoudige mechanische zuiveringsinstallaties toegepast, bijvoorbeeld om slib uit het water te verwijderen. De maatregelen uit dit informatieblad kunnen ook voor deze twee soorten van installaties toepasbaar zijn. Uit gegevens van het CBS blijkt dat van de 553 niet-communale zuiveringsinstallaties er 35 mechanisch en 213 biologisch waren. De overige 305 installaties passen fysisch/chemische zuivering toe. Over deze zuiveringsprocessen bevat dit informatieblad geen informatie.

2.2

Typen communale rioolwaterzuiveringsinrichtingen

Biologische afvalwaterzuivering bestaat uit een aantal bewerkingen. Hieronder wordt een overzicht van de belangrijkste stappen gegeven.

Voorbehandeling De eerste stap is de verwijdering van vaste bestanddelen. Grof vuil zoals plastic en verbandmiddelen worden uit het water gezeefd. Op sommige installaties wordt daarna zand afgevangen.

Voorbezinken Op veel installaties, vooral de grote, oudere installaties, wordt na de verwijdering van de grove delen het afvalwater in een bezinktank ontdaan van overige vaste bestanddelen. Het bezinksel wordt als slib afgevoerd. Vaak wordt dit primaire slib vergist in een gistingstank. Op een ultralaagbelaste installatie (zie paragraaf over biologische zuivering beluchtingstanks) wordt voorbezinken doorgaans niet toegepast. In 2001 was het aandeel van rwzi’s met voorbezinking 62% van de totale capaciteit. Het aandeel rwzi’s met voorbezinking is geleidelijk afgenomen gedurende de afgelopen 15 jaar.

7


Figuur 2.1 Percentage voorbezinking op basis van capaciteit rwzi in i.e.

Bron: [ref 2]

percentage voobezinking (%)

80 70 60 50 40 30 20 10 0 1980

1985

1990

1995

2000

2005

jaar

Biologische zuivering - beluchtingstanks Organische bestanddelen kunnen door micro-organismen worden afgebroken. Als dit aëroob gebeurt (in aanwezigheid van zuurstof ) worden voornamelijk kooldioxide, water, nitraten en nieuwe organismen gevormd. Gebeurt dit anaëroob dan zijn de belangrijkste afbraakproducten biogas (methaan en kooldioxide) en nieuwe organismen. In beide gevallen worden de verontreinigingen grotendeels omgezet in vaste bestanddelen, ofwel slib. Slib dat hoofdzakelijk uit levende micro-organismen bestaat wordt actief slib genoemd. In een beluchtingstank vindt afbraak van organische stof met behulp van actief slib plaats onder aërobe omstandigheden.

1 Bij het vaststellen van het slibgewicht wordt alleen naar droge stof gekeken.

rwzi Dongemond

BRON: WATERSCHAP BRABANTSE DELTA

(Oosterhout N.B.)

Een belangrijk kenmerk van een zuiveringsinstallatie is de belasting. De belasting wordt uitgedrukt als de hoeveelheid aangevoerd BZV per kg actief slib1 per dag. De installatie wordt ontworpen om te werken bij een bepaalde belasting. De volgende soorten worden onderscheiden: • hoogbelast vanaf 0,4 kg BZV per kg slib per dag; • laagbelast bij circa 0,15 kg BZV per kg slib per dag; • ultralaagbelast bij circa 0,05 kg BZV per kg slib per dag. De belasting geeft de verhouding aan tussen het aanbod aan voedingsstoffen (in kg BZV/dag) en de hoeveelheid microorganismen die deze stoffen moeten verteren (in kg actief slib). Als de micro-organismen minder voedingsstoffen krijgen aangeboden, wordt een groter percentage daarvan verteerd. Indien een betere effluentkwaliteit gewenst is, kan dit gerealiseerd worden door een lagere slibbelasting. Hierdoor verbetert het zuiveringsrendement. Vanwege de benodigde hogere zuurstofinbreng, neemt het energiegebruik toe. Afhankelijk van de belasting, vorm en verblijftijd worden beluchtingstanks onderscheiden in: • Oxidatiebedden: Reeds lang bestaande techniek waarbij het afvalwater wordt uitgesproeid over een laag van poreuze stenen, waarop zich een bacteriehoudende laag bevindt (biofilm). De bacteriën breken de organische verontreinigingen in het afvalwater af. Dit systeem wordt steeds minder toegepast, omdat hiermee niet voldoende stikstof kan worden verwijderd; • Aëratietanks: Het voorbezonken afvalwater stroomt door een bassin waarin zich een hoeveelheid actief slib (bacteriemassa) bevindt. Tevens wordt intensief belucht. Met behulp van aangevoerde zuurstof worden de organische verontreinigingen in het afvalwater afgebroken door het actief slib. Kenmerkend voor aëratietanks is de korte verblijftijd van het afvalwater en de hoge slibbelasting (= de hoeveelheid verontreiniging aangevoerd per hoeveelheid bacteriemassa). Deze laatste varieert van 0,1 tot 1,0 kg BZV per kg slib per dag;

8


• Oxidatietanks: Werkt volgens hetzelfde principe als een aëratietank, echter met een veel lagere slibbelasting (circa 0,05 kg BZV per kg slib per dag). Hierdoor is de slibproductie en het vrijkomende slib vergaand gemineraliseerd; • Oxidatiesloten: In een oxidatiesloot wordt het afvalwater meerdere malen door een zogenaamd beluchtingscircuit geleid. Ter plekke van de beluchters wordt het water homogeen gemengd en voortgestuwd waardoor min of meer een propstroom optreedt. De verblijftijd van het afvalwater is circa 2 tot 3 dagen. De slibbelasting is daardoor laag; • Carrousels: Dit is een modern type oxidatiesloot dat vooral bij grotere installaties wordt toegepast. Kenmerkend is de waterdiepte (tussen de 2 en 4 meter) en de toepassing van puntbeluchters; • Parallelle installaties: Installatie waarbij verschillende zuiveringssystemen (zogenaamde ‘straten’) naast elkaar worden gebruikt. Er kunnen diverse combinaties voorkomen, die als gelijkwaardig worden beschouwd; • Meertrapsinstallaties: Installaties waarin twee systemen in serie zijn geplaatst. Bijvoorbeeld een oxidatiebed gevolgd door een aëratietank. Het afvalwater doorloopt beide zuiveringstrappen. De meest gebruikte systemen zijn aëratietanks, oxidatietanks en carrousels. Voor een overzicht van toegepaste installaties zie figuur 2.2.

Figuur 2.2 Verdeling soort installatie gebaseerd op de capaciteit in i.e.

Bron: [ref 2]

Soort installaties 2002

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■

Oxidatiebedden Aëratietanks Oxidatietanks Oxidatiesloten Carrousels Parallelle installaties Meertrapsinstallaties Mechanische installaties Discontinue systemen Compactinstallaties

Fosfaatverwijdering Om aan de fosfaateisen van het Lozingenbesluit Stedelijk Afvalwater te voldoen wordt op een groeiend aantal rwzi’s (226 in 2002) extra fosfaatverwijdering toegepast. Dit kan chemisch door bij het bezinken of het beluchten ijzer- of aluminiumzouten toe te voegen. Het fosfaat slaat neer en wordt met het slib afgevoerd.

Figuur 2.3 Verdeling fosfaatverwijdering over rwzi’s in Nederland in 2002 P verwijdering in 2002 obv aantal rwzi’s

■ geen P verwerkt

■ chemisch

9

P verwijdering in 2002 obv capaciteit rwzi’s

■ biologisch

■ combinatie

Bron: [ref 2]


Op steeds meer installaties (102 in 2002) wordt het fosfaat biologisch verwijderd. Daarvoor zijn speciale bacteriën nodig die worden geselecteerd door de installatie van een anaërobe tank. Als biologische fosfaatverwijdering wordt toegepast kan het slib soms niet gravitair worden ingedikt, omdat tijdens het verblijf in de indiktank het fosfaat weer vrij zou komen. Mechanisch indikken kan wel. In figuur 2.3 is schematisch de verdeling van fosfaatverwijdering op Nederlandse rwzi’s in 2002 weergegeven. In Nederland is 60% van het aantal rwzi’s uitgerust met fosfaatverwijdering. Op basis van de ontwerpcapaciteiten is in Nederland 84% van de rwzi’s uitgerust met fosfaatverwijdering.

Stikstofverwijdering Om aan de eisen voor stikstofverwijdering te voldoen worden steeds meer installaties omgebouwd naar ultralaagbelaste installaties met een zuurstofarme zone. Door in een deel van de beluchtingstank de zuurstofconcentratie laag te houden, komen de micro-organismen die aëroob aan het groeien waren, nu zuurstof te kort. Een aantal van deze organismen, en andere soorten micro-organismen, gebruiken nu de nitraten die gevormd zijn door de aërobe afbraak van organische stikstofverbindingen als zuurstofbron. Dit wordt anoxische afbraak of denitrificatie genoemd. Hierdoor worden nitraten omgezet in stikstofgas.

Biologische beluchtingssystemen Er zijn verschillende systemen voor beluchting. Zuurstof kan worden ingebracht door luchtbellen in het water te brengen (bellenbeluchting). Dit kan door met een compressor lucht te leiden door membraanelementen die onderin de beluchtingstank zijn opgesteld. Hierdoor ontstaan luchtbellen die opstijgen en daarbij zorgen voor zuurstoftoevoer. Gezien de vorm van de membranen kan bellenbeluchting grofweg onderverdeeld worden in schotel-, buis- en plaatbeluchting. Het eerste maakt gebruik van ronde ‘schijven’ met een diameter van ongeveer 15-25 cm. Bij plaatbeluchting wordt gebruik gemaakt van rechthoekige platen met een oppervlakte van ongeveer 2 tot 4 m2.


rwzi Nieuwveer (Breda)

Zuurstof kan ook mechanisch worden ingebracht. Er kunnen luchtbellen in het water worden geslagen door het water te laten opspatten met een gedeeltelijk ondergedompelde roterende waaier (puntbeluchter). Een andere mogelijkheid is luchtbellen in het water te slaan door roterende borstels of schoepen (borstelbeluchter). Deze methode van beluchting is meestal opgesteld in oxidatiesloten en wordt steeds minder gebruikt in de ‘moderne’ rwzi. Een verdeling van de gebruikte beluchtingsmethoden in Nederland is weergegeven in Tabel 2.1. Deze mechanische systemen zorgen niet alleen voor zuurstofinbreng, maar ook voor turbulentie in het water voor de menging van actief slib met afvalwater en de voortstuwing ervan. Het onderhoud van dergelijke systemen is eenvoudiger dan bij bellenbeluchting. Tabel 2.1 Percentage gebruikte beluchtingsmethoden in Nederland in 2002 Beluchtingsmethode

percentage (%) van totaal

Bellenbeluchting

46

Puntbeluchting

44

Borstelbeluchting

7

Overige beluchting

3

10

Bron: [ref 5]


Biologische zuivering - nabezinken Na een verblijf in de beluchtingstank wordt het water naar een nabezinktank gevoerd. Hier wordt het gezuiverde water gescheiden van het slib. Het water wordt nabehandeld of geloosd. Het slib wordt voor een deel teruggevoerd naar de beluchtingstanks en voor een deel afgevoerd naar de slibverwerking.

Nabehandeling Het afvalwater wordt soms gedesinfecteerd met chloorbleekloog of UV, bijvoorbeeld als er geloosd wordt op een locatie met een recreatieve functie. Op een aantal locaties in Nederland zijn plannen om zandfilters te realiseren of zijn deze al gerealiseerd. Deze hebben doorgaans tot doel om een verregaande verwijdering van met name stikstof en fosfaat te bewerkstelligen. Zandfiltratie is echter nog geen standaard techniek die op alle zuiveringen wordt toegepast.

Slibstabilisatie Uit de nabezinktanks komt een slibstroom vrij. Een deel van dit slib wordt teruggevoerd naar de beluchtingstanks. De rest, het surplusslib, wordt afgevoerd. Aangezien het slib micro-organismen bevat, kan het voorkomen dat het slib nog niet stabiel is. Dit wil zeggen dat het slib nog niet verteerde voedingsstoffen bevat, en dat de micro-organismen actief zijn. Als dit het geval is, dan is stabilisatie van het slib nodig. Als de zuivering plaatsvindt in een ultralaagbelaste installatie is stabilisatie niet nodig. Meestal houdt stabilisatie in dat het slib (anaëroob) vergist wordt. Vergisting vindt vooral plaats op rwzi’s waar voorbezinking aanwezig is. Bij (anaërobe) vergisting van het primaire slib uit de voorbezinking en het surplusslib ontstaat biogas. Het biogas, dat voornamelijk uit methaan en kooldioxide bestaat, wordt gebruikt als energiebron of afgefakkeld. Vaak wordt het slib verwarmd tot circa 30-35°C voor een optimale gisting. In enkele gevallen wordt het slib aëroob of thermisch gestabiliseerd.

Slibindikking Het slib dat uit de nabezinktank komt bestaat voor circa 97-99% uit water. In de meeste installaties wordt het slib eerst ingedikt tot een watergehalte van circa 95%, dus een drogestofgehalte (ds) van circa 5%. Indikking kan een positieve invloed hebben op de verblijftijd in de vergister en de gasproductie. Het indikken kan gravitair of mechanisch uitgevoerd worden. Gravitaire indikking vindt plaats door het slib enige tijd in een speciale tank te laten staan, waar met behulp van zwaartekracht het slib wordt ingedikt van <1% ds tot 3-5% ds. Deze indikking verbruikt weinig elektriciteit en er is meestal geen polymeer nodig. Na biologische fosfaatverwijdering is gravitair indikken soms niet meer mogelijk, omdat dan het fosfaat dat aan het slib gebonden is weer in oplossing kan gaan. Om dit te voorkomen kan bijvoorbeeld ijzer-, of aluminiumchloride gedoseerd worden. Mechanisch indikken gebeurt vaak met een bandindikker of centrifuge. Het slib wordt ingedikt van <1% ds tot 5-9% ds. Dit is aantrekkelijk voor grote installaties en na biologische fosfaatverwijdering. Aan het slib wordt een polymeer toegevoegd als flocculatiemiddel.

Slibontwatering Zuiveringsslib wordt door gespecialiseerde eindverwerkers gedroogd, gecomposteerd en/of verbrand. Deze slibverwerkingsinstallaties ontwateren het slib mechanisch tot een drogestofgehalte van 20-25%. Door het verkleinen van het slibvolume door ontwatering op de rwzi, hoeft minder water getransporteerd te worden. Hierdoor neemt het te vervoeren gewicht en het transportvolume af. Ontwatering op de rwzi gebeurt vaak (na eventuele stabilisatie, indikking of vergisting) mechanisch met een zeefbandpers, filterpers of centrifuge (zie figuur 2.4). Hiermee wordt het drogestofgehalte verhoogd van circa 5% tot 20-25%. Dit betekent een volumereductie van tenminste 75%. Het vrijkomende water wordt via de terreinriolering teruggevoerd naar de waterlijn van de rwzi. Slibontwatering met een centrifuge gebruikt tot tweemaal zoveel vlokmiddel als slibontwatering met een zeefbandpers. Met een centrifuge is echter een betere procesbeheersing mogelijk. Daarnaast zijn de arbeidsomstandigheden bij een centrifuge beter (minder geur en aërosolvorming, wel meer geluid). Het belangrijkste voordeel van een centrifuge is ontwateren tot een hoger drogestofgehalte. Het is ook mogelijk het slib direct te ontwateren vanuit de aëratietank of nabezinktank. Hiervoor is een grotere centrifuge nodig of een cascadeopstelling van een bandindikker met een zeefbandpers. Het laatste wordt als één machine beschouwd. Er zijn rwzi’s die het slib niet ontwateren en direct afvoeren naar een slibverwerker. Het is ook mogelijk de ontwatering door een andere rwzi uit te laten voeren.

11


Figuur 2.4 Verdeling verschillende slibontwateringsmethoden in Nederland in 2002

Bron: [ref 2]

Slibontwatering 2002

■ ■ ■ ■ ■ ■

Zeefbandpersen Filterpersen Centrifuges Vervolgontwatering Geen, nat naar eindbestemming Natte afvoer naar andere rwzi Droogbedden Vacuümfilters Lagunes Buffering

Rejectiewaterbehandeling Rejectiewater is het restwater dat bij de ontwatering is afgescheiden van het slib. Rejectiewater gaat terug naar de zuiveringsinstallatie, waar het wordt opgemengd met het influent. Circa 10-15% van de stikstofbelasting op rwzi’s is afkomstig van rejectiewater. Indien centrale ontwatering voor andere rwzi’s op de rwzi plaatsvindt, kan dit aandeel oplopen tot 45%. Deze stikstofbelasting ontstaat doordat tijdens de vergisting van slib het organische stikstof wordt omgezet in ammonium (NH4). Dit ammonium komt tijdens de slibontwatering in opgeloste vorm in het afgescheiden water terecht. Als door beperkte mogelijkheden voor stikstofverwijdering het stikstofgehalte in het effluent te hoog is, dan is de behandeling van rejectiewater een efficiënte methode om de stikstofbalans van de rwzi te verbeteren. Er zijn verschillende methoden voor rejectie-waterbehandeling beschreven (zie [ref 8]). In een Sequencing Batch Reactor (SBR) en bij een Bio Augmentation Batch Enhanced (BABE) systeem vindt conventionele nitrificatie en denitrificatie plaats. Bij het SHARON® proces (Single tank reactor for High activity Ammonia Removal Over Nitrite) vindt nitrificatie en denitrificatie plaats zonder nitraatvorming. Hierdoor wordt minder zuurstof, en dus minder energie, verbruikt in vergelijking met een zuiveringsproces over nitraat.


rwzi Dongemond (Oosterhout NB)

12


Luchtbehandeling Om geurhinder bij rwzi’s te voorkomen worden steeds vaker delen van de installatie overdekt. Op grond van de bijzondere regeling G3 uit de Nederlandse Emissie Richtlijnen Lucht [ref 7] worden relevante delen van de installatie (bijv. ontvangst, beluchtingstanks, slibindikking) overdekt, en wordt daar lucht afgezogen en behandeld in een filter (compostfilter, lavafilter of chemische oxidatie).

Anaërobe (voor- of na)zuivering Bij niet-communale afvalwaterzuivering is er soms een keuze mogelijk tussen anaërobe en aërobe zuivering. De keuzemogelijkheid wordt bepaald door de effluenteisen en de karakteristieken van het afvalwater. Voordelen van anaërobe boven aërobe zuivering zijn: • geen beluchting nodig; • productie van biogas; • weinig slibproductie. Nadelen zijn dat anaërobe zuivering een nauwkeuriger procesbeheersing nodig heeft en geen stikstof- en fosfaatverbindingen kan afbreken. Dit tweede nadeel is zwaarwegend en leidt er vaak toe dat alleen anaërobe zuivering geen optie is. Het is vaak wel mogelijk een anaërobe stap in het proces op te nemen. Bij afvalwater met een hoog BZV en als stikstofverwijdering nodig is, kan het aantrekkelijk zijn anaëroob voor te zuiveren, gevolgd door aërobe zuivering om aan effluenteisen te voldoen. Indien anaërobe voorzuivering plaatsvindt, wordt energie bespaard en wordt de hoeveelheid zuiveringsslib teruggedrongen ten opzichte van een volledig aëroob proces. Bij anaërobe zuivering worden echter meer geurcomponenten gevormd.

Biogasproductie Op een aantal rwzi’s wordt biogas geproduceerd. Het grootste deel van het geproduceerde biogas wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. Daarnaast kan een deel worden ingezet voor de opwarming van slibgistingtanks of voor slibontwatering. In 2001 werd op 100 installaties elektriciteit opgewekt door biogas. De elektriciteit kan gebruikt worden om de beluchting en andere apparaten aan te drijven. Er zijn twee vormen van elektriciteitsopwekking door biogas. In beide vormen wordt biogas gebruikt om een gasmotor aan te drijven. Ook wordt in beide systemen gebruik gemaakt van warmtekrachtkoppeling. De warmte die vrijkomt in de gasmotor wordt dan gebruikt voor de verwarming van de gistingstank en de gebouwverwarming. Bij de eerste vorm wordt de gasmotor gebruikt om een generator aan te drijven. Deze generator voorziet de beluchter en eventueel andere elektriciteitsgebruikers van elektriciteit. Indien meer elektriciteit wordt opgewekt dan nodig is op de rwzi, kan worden teruggeleverd aan het net. Figuur 2.5 Productie, verbruik en spui van biogas in Nederland in 2002

Bron: [ref 2]

Totale productie 97,5 miljoen m3 biogas

■ Verbruik in TE/PE-installaties ■ Verbruik voor opwarming slibgistingtank

■ Verbruik voor slibontwatering ■ Spui met affakkeling ■ Spui zonder affakkeling Bestemming onbekend

13


De productie van biogas is niet constant. Het kan nodig zijn om het biogas te bufferen of om aardgas bij te mengen om de gasaanvoer constant te houden als het aanbod van biogas laag is. Vanwege het verschil in verbrandingswaarde moet de druk van het aardgas verlaagd worden, of moet er lucht of een inert gas worden bijgemengd. In deze installatie wordt het biogas volledig benut.


rwzi Bath

De tweede vorm is alleen een gasmotor, die direct gebruikt wordt om een beluchter aan te drijven (mechanische koppeling). Een voordeel is dat er geen aardgas hoeft te worden bijgekocht, maar een nadeel is dat de energie-inhoud van het biogas niet volledig benut wordt. Als de biogasproductie de vraag van de gasmotor overtreft wordt er gas afgefakkeld.

2.3

Energiegebruik rioolwaterzuivering

In totaal is in Nederland in 2004 door de communale rwzi’s 730 miljoen kWh aan elektriciteit en 34,8 miljoen m3 gas gebruikt. Er is 96,7 miljoen m3 biogas geproduceerd, waarvan 85,6 miljoen m3 nuttig is toegepast [ref 2]. Het energiegebruik van een rwzi wordt met name bepaald door het elektriciteitsgebruik, waarvan het belangrijkste deel voor de beluchting wordt ingezet. Het energiegebruik is afhankelijk van de grootte van de rwzi en het toegepaste zuiveringssysteem en heeft een directe relatie met de kwaliteitseisen van het effluent. Voor een vergelijking van de verschillende systemen onderling wordt het elektriciteitsgebruik gerelateerd aan de capaciteit van de inrichting in inwoner equivalenten (kWh/i.e. per jaar). Het relatieve elektriciteitsgebruik (gemiddeld voor de waterschappen in Nederland) is toegenomen van 26,8 kWh/i.e. per jaar in 1999 naar 27,6 kWh/i.e. per jaar in 2002 [ref 4]. In Tabel 2.2 en Tabel 2.3 is de verdeling van het energiegebruik over de verschillende onderdelen van rwzi’s gegeven. Elektriciteit wordt bij rwzi’s met name ingezet voor de beluchting, voorzieningen voor slibontwatering, luchtbehandeling (indien aanwezig) en pompen, roerwerken en gemalen. Aardgas of biogas wordt ingezet voor de verwarming van de slibgisting (indien aanwezig) en van bedrijfsgebouwen. Tabel 2.2 Elektriciteitsgebruik, gemiddelde van alle rwzi’s in Nederland in 2002

Bron: [ref 6]

relatief electriciteitsgebruik gemiddeld

range

Totaal rwzi

27,6

20 – 34

kWh/i.e. verwijderd

Beluchting

16,0

9 – 21

kWh/i.e. verwijderd

Ontwatering

0,13

0,04 – 0,27

kWh/kg ds

Tabel 2.3 Inschatting van de verdeling energiegebruik onderdeel rwzi

aandeel van totaal (%)

Waterlijn (aandeel beluchting)

64 – 87 % (38 – 62 %)

Sliblijn

1 – 24 %

Luchtlijn

0 – 20 %

Utiliteiten

1–7%

Gebouw

0 – 10 %

* gebaseerd op het energiegebruik van 8 rwzi’s

14

Bron: [ref 6]*


Figuur 2.6 Inschatting van de verdeling energiegebruik

Bron: [ref 8]*

Globale weergave verdeling energie verbruik

■ ■ ■ ■ ■ ■

Waterlijn niet beluchting Waterlijn beluchting Sliblijn Luchtlijn Utiliteiten Gebouw

* gebaseerd op het energiegebruik van 8 rwzi’s

Beluchting (luchtlijn) Op het totale energiegebruik neemt de beluchting het grootste aandeel in (gemiddeld 55 - 60%). Het relatieve gebruik voor de beluchting kan verschillend zijn voor de diverse beluchtingsmethoden en voor verschillende slibbelastingen. Het energiegebruik voor beluchting bij ultralaagbelaste installaties is aanzienlijk hoger dan bij hoogbelaste installaties. Het energiegebruik van het beluchtingssysteem is afhankelijk van de zuurstofbehoefte van het actief slib en het rendement van de zuurstoftoevoer van het beluchtingssysteem. Elke installatie heeft een specifieke zuurstofbehoefte (in kg O2 per uur). Er is zuurstof nodig voor de afbraak van organisch materiaal, gemeten in BZV. Hierbij geldt dat, binnen bepaalde grenzen, de behoefte (in kg zuurstof ) recht evenredig is met de belasting (in BZV). Dit geldt zowel voor de zuurstofbehoefte voor de afbraak van organisch materiaal als voor nitrificatie. De ondergrens voor de zuurstofbehoefte wordt bepaald door de hoeveelheid zuurstof die nodig is om de micro-organismen in leven te houden, de zogenaamde endogene ademhaling. Deze hoeveelheid is vooral afhankelijk van de slibconcentratie. De bovengrens wordt bepaald door de maximale belasting van de installatie. Als die overschreden wordt stijgt het energiegebruik niet meer, maar neemt het reinigingsrendement af. De relatie tussen zuurstofbehoefte en de belasting van de installatie wordt schematisch (en vereenvoudigd) weergegeven in figuur 2.7. Bij deze figuur is het uitgangspunt dat de slibbelasting (kg BZV per kg slib per dag) gelijk blijft en zo dicht mogelijk bij de ontwerpslibbelasting blijft. Figuur 2.7 Zuurstofbehoefte rwzi versus aangevoerde verontreiniging (i.e.) in % ten opzichte van het ontwerp

O2-behoefte (kg O2/h)

O2-behoefte O2-behoefte endogene ademhaling

0

25

50 mate van belasting van de rwzi (%)

15

75

100


Om in de zuurstofbehoefte te voorzien levert de beluchting een bepaalde zuurstoftoevoer. Deze toevoer is bij benadering evenredig met het energiegebruik. Het zuurstofinbrengvermogen van bellenbeluchting (4-5 kg O2/kWh) is groter dan van puntbeluchting (1,5-2,5 kg O2/kWh). Deze energiegebruiken gelden voor moderne systemen. Het energiegebruik is lager bij installaties met voorbezinking. Dit komt doordat bij systemen zonder voorbezinking het bezinkbare aandeel van de organische stof met behulp van ingebrachte zuurstof wordt geoxideerd en dat kost energie. Bij systemen met voorbezinking wordt het bezinkbare aandeel van de organische stof afgescheiden en kan in de vergisting omgezet worden in biogas en dat levert energie op. Tevens is het uitgegiste slib gemakkelijker te ontwateren, waardoor ook minder energie wordt gebruikt.

Slibindikking/slibontwatering (sliblijn) Slibontwatering wordt steeds vaker toegepast en is dan ook een toenemende bron van energiegebruik op rwzi’s. Slibontwatering vindt plaats op installaties die het slib afvoeren naar een drooginstallatie, een composteringsinstallatie of een verbrandingsinstallatie. Als de rwzi niet zou ontwateren, zou dezelfde ontwateringsstap bij de verwerker plaatsvinden. Ontwateren op de rwzi heeft een positief effect, omdat er minder transport nodig is. Het energiegebruik in de hele keten is lager dan wanneer het slib nat afgevoerd zou worden. Het energiegebruik voor ontwatering is vooral afhankelijk van de ontwateringsmethode (centrifuge of zeefbandpers) en van de aanwezigheid van een (gravitatie-)indikkingsstap in het proces. Ontwatering met gravitaire voorindikking gebruikt minder elektriciteit dan ontwatering zonder gravitaire voorindikking. Gravitaire voorindikking is niet altijd mogelijk, zie de paragraaf over slibindikking in hoofdstuk 2.2. Het energiegebruik voor ontwatering, zonder gravitaire voorindikking, door middel van een centrifuge of zeefbandpers, is circa 0,06 respectievelijk 0,03 kWh/kg ds [8]. Het betreft hier een inschatting omdat het gebruik afhangt van het ontwateringspercentage en van het al dan niet (gedeeltelijk) meenemen van randapparatuur bij de bepaling van het energiegebruik. Voor randapparatuur (voedingspompen, de polymeerinstallatie, het transport en de opslag van het ontwaterde slib) is het energiegebruik circa 0,095 kWh/kg ds. Als de ontwateringsstap wordt uitgevoerd bij de waterzuivering zelf heeft dat als gevolg: • dat het energiegebruik bij de waterzuivering stijgt; • dat het energiegebruik bij de slibverwerking daalt; • dat er 75% minder slib getransporteerd hoeft te worden, wat leidt tot een besparing van kosten en energie; • dat het energiegebruik in de slibverwerkingsketen als geheel afneemt.

Luchtbehandeling (luchtlijn) In tabel 2.3 is een globale inschatting van het aandeel van de luchtbehandeling op het totaal weergegeven. Het elektriciteitsgebruik van de beluchting is afhankelijk van het aantal onderdelen (zoals beluchtingscircuit) dat is afgedekt op de rwzi, het type afdekking en de ventilatievoud.

Pompen, roerwerken en gemalen (utiliteiten) De laatste significante bron van elektriciteitsgebruik zijn diverse mechanische installaties om water en slib te verplaatsen. Het aandeel in het elektriciteitsgebruik is afhankelijk van de uitvoering van de rwzi. Als het binnenkomende rioolwater eerst wordt opgepompt is deze post groter dan wanneer de rwzi zo laag ligt dat het binnenkomend water onder vrijverval door de installatie kan stromen. Een roerwerk wordt geïnstalleerd als beluchting en voorstuwing gescheiden worden. Roerwerken zijn niet op alle installaties aanwezig. Slibgemalen (met onder andere retourslibpompen) zijn op alle rwzi’s aanwezig.

16


3

Energiebesparende maatregelen

In dit hoofdstuk worden energiebesparende maatregelen weergegeven. De maatregelen zijn ingedeeld in de volgende categorieën: • Maatregelen voor waterlijn (W); • Maatregelen voor sliblijn (S); • Maatregelen voor luchtlijn (L). De vermelde terugverdientijden zijn slechts indicaties. De werkelijke terugverdientijden moeten per situatie worden berekend. Voor het bepalen van de terugverdientijden is gerekend met een elektriciteitsprijs van € 0,10 per kWh en een (meer)investering inclusief BTW. De kosten voor elektriciteit voor waterschappen liggen tussen de € 0,07 en € 0,11 per kWh in 2002 [ref 4]. Bij de berekening van de terugverdientijd moet u uitgaan van de verhouding tussen: • De (meer)investering van de maatregel na aftrek van eventuele subsidies of belastingmaatregelen. Op www.subsidieshop.nl is een overzicht te vinden van relevante subsidies. • En de jaarlijkse opbrengsten van de maatregel als gevolg van de besparingen die met de maatregel samenhangen. Onder toepassingscriterium is aangegeven wanneer de maatregel in gemiddelde situaties aan deze terugverdientijd voldoet. De effectiviteit en dus ook de terugverdientijd van de weergegeven maatregelen kunnen afhankelijk zijn van het gebruiksgedrag, de instelling (van tijden of temperaturen), de bedrijfsomvang en de situatie. In de tabel is aangegeven waar dit van toepassing is. Let erop dat energiebesparende maatregelen invloed op elkaar kunnen hebben. Wanneer een combinatie van maatregelen getroffen wordt, heeft dit gevolgen voor de terugverdientijd van de afzonderlijke maatregelen. Bijvoorbeeld wanneer een nieuw verwarmingssysteem volgens de stand der techniek wordt aangelegd, en het warmteverlies van het gebouw wordt verminderd door dak- en/of wandisolatie, dan zorgt de combinatie ervoor dat de terugverdientijden van de afzonderlijke maatregelen langer worden. Bovendien zijn mogelijke negatieve consequenties van maatregelen vermeld, bijvoorbeeld voor het zuiveringsrendement, toename van geluid of verslechtering van ARBO omstandigheden.

3.1

Waterlijn

Het energiegebruik in de waterlijn bestaat met name uit elektriciteit voor beluchting. Tabel 3.1 geeft een overzicht van het energiegebruik van verschillende beluchtingstechnieken. Tabel 3.1 Energiegebruik verschillende beluchtingstechnieken Beluchtingsmethode

Techniek

Rendement

Inbrengen luchtbellen (bellenbeluchting)

schotel-, buis-, of plaatbeluchting

4 - 5 kg O2/kWh

Mechanisch inbrengen lucht

(HR-)punt-, borstelbeluchter

1,5 - 2,5 kg O2/kWh

De volgorde van energiebesparende maatregelen voor de beluchting is als volgt: • vergroot regelbereik O2-toevoer ➞ W1, W3, W6 (slibgehalte verlagen) • optimaliseren O2-inbrengrendement ➞ W2, W3 • zuurstoftoevoer regelen op O2-behoefte ➞ W3, W4 • aantal en positie meters ➞ W4 • zuurstofgehalte zo laag mogelijk ➞ W5 • zuurstofbehoefte zo laag mogelijk ➞ W6

W1 Scheiding beluchting en voortstuwing (vergroot regelbereik O2 toevoer)

Er zijn beperkingen aan het regelbereik van de zuurstoftoevoer. Bijvoorbeeld als puntbeluchters ook voor voortstuwing zorgen, dan dienen deze in een ultralaagbelaste situatie altijd minimaal 30% van hun vermogen te gebruiken om te voorkomen dat slib gaat bezinken (afhankelijk van het type puntbeluchter en het type tandwielkast). Met de introductie van aparte voortstuwing wordt het mogelijk de beluchters uitsluitend op zuurstofbehoefte te regelen. Dit kan leiden tot elektriciteitsbesparing. Deze besparing treedt op als regelmatig behoefte is aan voortstuwing, terwijl in de zuurstofbehoefte voorzien is. Voor de meeste rwzi’s zijn de investeringskosten voor aparte voorstuwers relatief hoog ten opzichte van de besparing uit het extra bereik die de beluchtingsregeling erdoor krijgt. 17


De maatregel is echter een voorwaarde voor een aantal vervolgmaatregelen die een geringe investering vragen, zoals het traploos regelen van de beluchting en het koppelen aan metingen. Indien dit het geval is, zal de terugverdientijd van deze maatregel in combinatie met de vervolgmaatregelen moeten worden bekeken (zie W3). W1 Loskoppelen voortstuwing en beluchting Omschrijving maatregel

Toepassingscriterium

Loskoppelen voortstuwing en • overwegen bij natuurlijk beluchting, zodat beluchters vervangmoment of uitsluitend op zuurstofinbreng nieuwbouw geregeld kunnen worden. • systemen waar puntbeluchting ook voor voortstuwing zorgt • ultralage of lage belasting • zuurstofvraag vaak laag

Kosten, baten en terugverdientijd De kosten voor voorstuwers bedragen € 3 - € 8 per m3 beluchtingsvolume, exclusief plaatsingskosten. Terugverdientijd 10-15 jaar (afhankelijk van de installatiegrootte). Bij nieuwbouw is de terugverdientijd 1-3 jaar korter.

W2 Optimaliseren O2 inbrengrendement

Het optimaliseren van het zuurstofinbrengrendement kan gerealiseerd worden door een goede keuze van de beluchtingstechniek. Indien in de huidige situatie de beluchting aan vervanging toe is, dan kan het rendabel zijn een ander type beluchting te installeren. Hieronder zijn de afwegingen tussen de verschillende beluchtingssystemen uitgewerkt. W2a Bellenbeluchting in plaats van puntbeluchting Als een puntbeluchter aan vervanging toe is, dan is het zinvol om de aanschaf van een bellenbeluchter te overwegen. De technische haalbaarheid en de energiebesparing zijn met name afhankelijk van de diepte en de positionering van de beluchtingstank op de rwzi. Een bellenbeluchter die diep geplaatst wordt, heeft een hoger rendement (in kg O2 per kWh) dan een puntbeluchter. Bij nieuwbouw kan rekening worden gehouden met de diepte van de te realiseren beluchtingstank en de gewenste beluchtingsmethode. Hierbij dient tevens rekening te worden gehouden met de opvoerhoogte en het vrijverval over de rwzi. Er kan gebruik gemaakt worden van schotel- of plaatbeluchting als techniek voor bellenbeluchting. Bij schotelbeluchting wordt de kwaliteit van de membranen na verloop van tijd slechter. Deze verslechtering kan resulteren in een toenemend energiegebruik. De membranen dienen periodiek vervangen te worden (indicatie om de 7 à 8 jaar). Het inbrengrendement (in kg O2/kWh) van plaatbeluchting is hoger dan van schotelbeluchting bij gelijke luchtinbreng per m2. Plaatbeluchting kent een lage luchtbelasting over het membraanoppervlak en deze lage belasting komt het rendement ten goede. De aanschafkosten van plaatbeluchting zijn hoger dan van schotelbeluchting. Indien puntbeluchting wordt vervangen door bellenbeluchting, dient rekening gehouden te worden met het eventueel plaatsen van voortstuwers. De capaciteit van deze voortstuwers is afhankelijk van de grootte en de geometrie van de beluchtingstank. W2a Bellenbeluchting (schotel- of plaat) in plaats van puntbeluchting Omschrijving maatregel


Kosten, baten en terugverdientijd

Schotel- of plaatbeluchting installeren in plaats van puntbeluchting (bellenbeluchting heeft een hoger zuurstofinbrengrendement).

• diepte beluchting > 3,5 m • interessant bij vervanging van bestaande puntbeluchters

Investering in schotel/ plaatbeluchting t.o.v. puntbeluchters (incl. compressoren + behuizing + voortstuwing) is circa 3 maal hoger. De zuurstofinbreng is circa 2-3 maal hoger dan bij puntbeluchting. Terugverdientijd vanaf 5 jaar, afhankelijk van de grootte van de beluchtingstank en het benodigde zuurstof toevoerend vermogen (OC-load). Terugverdientijd is ook afhankelijk van de mogelijkheden om bellenbeluchting in de bestaande tank te installeren.

18


W2b Vervang puntbeluchters door hoogrendement puntbeluchters De huidige puntbeluchting heeft een beter inbrengrendement (1,5-2,5 kg O2/kWh) dan oudere (voor 1998) puntbeluchting (1,2-1,3 kg O2/kWh). Dit betekent dat bij vervanging van oudere puntbeluchting, nieuwe hoogrendement puntbeluchting een besparingsmogelijkheid kan zijn. Dit kan vooral interessant zijn bij minder diepe tanks, wanneer bellenbeluchting niet rendabel is of bij specifieke omgevingsomstandigheden. In sommige gevallen kan dit al rendabel zijn voordat de technische levensduur van de puntbeluchters werkelijk is verstreken. W2b Vervang puntbeluchters door hoogrendement puntbeluchters Omschrijving maatregel


Installatie van hoogrendement • interessant bij vervanging puntbeluchting in plaats van van bestaande conventionele puntbeluchting, puntbeluchters omdat deze een hoger • puntbeluchters van voor zuurstofinbrengrendement 1998 hebben.

Kosten, baten en terugverdientijd Door betere luchtinbreng een 15-20 % lager elektriciteitsgebruik. Terugverdientijd 5-7 jaar.

W3 O2 toevoer regelen op O2 behoefte

Het is mogelijk de zuurstofinbreng nauwkeurig te regelen. Bij puntbeluchting kan dit door regeling van het toerental of de indompeldiepte. Bij bellenbeluchting kan dit door toerenregeling van de compressor. Optimalisatie betekent dat de zuurstofinbreng wordt geregeld op de zuurstofbehoefte. De zuurstofbehoefte kan worden berekend op basis van de ontwerpgrondslagen. Aangezien een rioolwaterzuivering een biologisch proces is, leidt dit niet tot een optimale regeling. Aan de hand van metingen is het mogelijk de zuurstofbehoefte in het proces nauwkeuriger vast te stellen. Daarbij geldt dat door meer meetsystemen toe te passen, een betere procesbeheersing kan worden bereikt. Indien puntbeluchting is geïnstalleerd, maken deze over het algemeen gebruik van een tweetoeren motor. Voor een optimaal gebruik van meetsystemen is een traploos regelbare beluchter nodig. Het is belangrijk dat deze meetsystemen primair gericht zijn op een goede BZV-afbraak en stikstofverwijdering. Een regeling zorgt doorgaans voor stabiliteit en daarmee een uitvlakking van de pieken. Als secundair effect kan een meetsysteem ervoor zorgen dat het te behalen zuiveringsrendement bereikt wordt met een zo laag mogelijk energiegebruik. Het kan zelfs voorkomen dat door plaatsing van een meetsysteem het energiegebruik voor de beluchting stijgt (namelijk als het zuiveringsrendement te laag was). W3a Intermitterend of traploos regelen van de beluchting In onderbelaste installaties kan de beluchting af en toe uitgezet worden, zonder dat het rendement van de installatie achteruitgaat. Een andere mogelijkheid is het traploos regelen van de beluchting, zodat er niet altijd de maximale hoeveelheid lucht ingebracht wordt. Intermitterend of traploos beluchten kan gekoppeld worden aan metingen of plaatsvinden op tijdsbasis. De mogelijkheden en uitvoering zijn sterk installatiespecifiek. Bij het traploos regelen van de beluchting, is het mogelijk deze nauwkeurig op de zuurstofbehoefte te regelen. Hierbij moet echter wel aandacht besteed worden aan de frequentie van in- en uitschakelen van de beluchting. Bijvoorbeeld puntbeluchters hebben een hoog energiegebruik bij opstart. Puntbeluchting wordt, naast zuurstofinbreng, ook vaak ingezet om het slib in beweging te houden, zodat het niet bezinkt. Het loskoppelen van de beluchting en voortstuwing is uitgewerkt bij maatregel W1. Bij keramische schotels kan het uitzetten van de beluchting tot problemen leiden. Door slibafzetting op het oppervlak kan een verstopping optreden. Puntbeluchters en membraan(bellen)-beluchters hebben dit probleem niet.

19


W3a Intermitterend of traploos regelen beluchting Omschrijving maatregel



Toepassing van een intermitterende of een traploze regeling op beluchting; groot regelbereik (0-100 %).

• in onderbelaste situatie • bij ombouw/renovatie of nieuwbouw • bij puntbeluchting: afhankelijk of beluchting ook wordt ingezet voor voortstuwing

Besparing op elektriciteitsgebruik voor beluchting mogelijk van 5-10%. De investering t.b.v. een traploze regeling, zonder installatiekosten, bedraagt € 300 - € 500 per kW. Terugverdientijd 3-10 jaar.

W3b t/m W3d Beluchting koppelen aan zuurstof-, redox- en/of ammoniumen/of- nitraatmetingen • Zuurstofgehalte Voor aërobe afbraak moet het zuurstofgehalte in de beluchting een bepaalde waarde hebben. Door het zuurstofgehalte te meten wordt het mogelijk het zuurstofgehalte te regelen op een werkelijk gemeten waarde. Regeling vindt plaats door de beluchting in of uit te schakelen (intermitterend beluchten) of door een traploze regeling (W3a). • Zuurstofgehalte en redoxpotentiaal Het meetsysteem kan worden uitgebreid door naast het zuurstofgehalte ook het redoxpotentiaal te meten. Het redoxpotentiaal geeft aan in welke mate nitraat als zuurstofbron gebruikt kan worden, waardoor er minder lucht hoeft te worden ingebracht. Op dit gegeven kan de voortstuwing ook worden geregeld. Een redox regeling wordt in de praktijk minder vaak toegepast dan een ammoniumen nitraatmeting, omdat het lastiger is deze goed in te regelen. Redox is een afgeleide van nitraat en de verhouding tussen nitraat- en redoxwaarde is afhankelijk van de afvalwatersamenstelling. • Combinatie zuurstof-, ammonium en nitraatmeting Een nog betere sturing van het beluchtingsproces en de denitrificatie op een ultralaagbelaste installatie wordt verkregen door de beluchting te koppelen aan een meting van de effluentkwaliteit en het zuurstof-, ammoniumen nitraatgehalte. De kosten voor de diverse meters zijn afhankelijk van het type en de uitvoering van de meter. De haalbaarheid dient voor iedere situatie onderzocht te worden. Het is essentieel de meters regelmatig te ijken om de positieve effecten te waarborgen. W3b Beluchting koppelen aan zuurstofmetingen Omschrijving maatregel



Koppelen zuurstofinbreng aan zuurstofmetingen, zodat geregeld kan worden op werkelijke zuurstofbehoefte van de rwzi.

• bij gescheiden voortstuwing en beluchting • bij een traploze regeling op beluchting • direct toe te passen, ook bij bestaande rwzi

Kosten zuurstofmeter ongeveer € 5.000,- en de bijkomende kosten (100 m bekabeling, ophangen, aansluiten, software*) komen neer op circa € 3.000,- (afhankelijk van de inpasbaarheid van de meter in de regeling). Besparing 25-50% op elektriciteitsgebruik van de beluchting (t.o.v. situatie zonder zuurstofregeling). Terugverdientijd 1-3 jaar.

W3c Beluchting koppelen aan redoxmetingen Omschrijving maatregel



Koppelen zuurstofinbreng aan zuurstofmetingen en redoxmetingen, zodat geregeld kan worden op werkelijke zuurstofbehoefte van rwzi.

• bij gescheiden voortstuwing en beluchting • bij een traploze regeling op beluchting

Kosten redoxmeter ongeveer € 5.000,- en de bijkomende kosten (100 m bekabeling, ophangen, aansluiten, software*) komen neer op circa € 3.000,- (afhankelijk van de inpasbaarheid van de meter in de regeling). Besparing 5-10 % op elektriciteitsgebruik van de beluchting (t.o.v. alleen een regeling op basis van het zuurstofgehalte). Terugverdientijd 2-4 jaar.

20


W3d Beluchting koppelen aan ammoniumen/of nitraatmetingen Omschrijving maatregel



Koppelen zuurstofinbreng aan zuurstofmetingen met ammoniumen nitraatmetingen zodat geregeld kan worden op werkelijke zuurstofbehoefte van rwzi.

• bij gescheiden voortstuwing en beluchting; • bij een traploze regeling op beluchting • bij ultralaag belaste rwzi

Kosten ammoniummeter € 20.000,- tot € 24.000,-, kosten nitraatmeter € 11.000,- tot € 18.000,-. De bijkomende kosten voor beide meters (100 m bekabeling, ophangen, aansluiten, sofware*) komen neer op circa € 3.000,-. Beide meters komen dus neer op een totaal van circa € 29.000,- tot € 48.000,-. Bijkomende kosten zijn afhankelijk van de inpasbaarheid van de meter in de regeling. Besparing circa 10% op elektriciteitsgebruik van de beluchting (t.o.v. alleen een regeling op basis van het zuurstofgehalte). Door de online meting van ammonium en nitraat kan er ook bespaard worden op de analysekosten (circa € 4.000,- per jaar). Terugverdientijd meestal > 5 jaar.

* exclusief engineering (zoals het opstellen van machinebladen)

W4 Aantal en positie meters voor beluchting W4a Aanpassen positie meters voor beluchting Het is mogelijk dat de geïnstalleerde regeling niet optimaal functioneert, doordat de positionering van de meters niet optimaal is. De optimale positie van de zuurstof- of redox- of ammoniumen/of nitraatmeters is afhankelijk van de situatie op de rwzi. Dit kan worden onderzocht door de bedrijfsvoerder of de procestechnoloog. Voor het verplaatsen van de meter is doorgaans alleen een investering in extra bekabeling en het opnieuw ophangen noodzakelijk. W4a Aanpassen positie meters Omschrijving maatregel


Door het veranderen van de • bestaande situatie positie van de meters, kan • meters zijn opgenomen in zuurstofinbreng nauwkeuriger regeling worden geregeld op werkelijke zuurstofbehoefte rwzi.

Kosten, baten en terugverdientijd Beperkte kosten en baten (afhankelijk van specifieke situatie).

W4b Aanvullende meters installeren voor beluchting Het is mogelijk dat de geïnstalleerde beluchtingsregeling niet optimaal functioneert, doordat er niet voldoende meters geïnstalleerd zijn. Het aantal benodigde zuurstof- of redox- of ammoniumen/of nitraatmeters is afhankelijk van de situatie op de rwzi en de geïnstalleerde regeling. Hierdoor is er niet één standaard maatregel voor alle rwzi’s af te geven. De bedrijfsvoerder of de procestechnoloog kan beoordelen of een extra meter noodzakelijk is voor een beter verloop van de beluchtingsregeling. Indien er een nieuwe meter aangeschaft moet worden, zal deze ingebouwd moeten worden in de regeling en het besturingssysteem van de rwzi. De kosten voor deze inbouw zijn sterk afhankelijk van de situatie. W4b Aanvullende meters installeren Omschrijving maatregel


Door het installeren van een • bestaande situatie en bij extra meter, kan renovatie/nieuwbouw zuurstofinbreng nauwkeuriger worden geregeld op werkelijke zuurstofbehoefte rwzi.

21

Kosten, baten en terugverdientijd Kosten extra meter, bekabeling en inbouw: zie W3 De baten zijn sterk afhankelijk van de situatie.


W5 O2-gehalte beluchtingsruimte zo laag mogelijk door setpointverlaging beluchtingsregeling Een laag zuurstofgehalte in de beluchtingsruimte betekent ook een laag energiegebruik om de benodigde hoeveelheid zuurstof in te brengen. Het zuurstofgehalte mag echter niet te laag worden, omdat dan de werking van de zuivering wordt verstoord. Er kan een vermindering van de slibkwaliteit of een verslechtering van de effluentkwaliteit optreden. Soms wordt er een overmaat van zuurstof ingevoerd. Ook dit komt niet ten goede aan het zuiveringsproces. In de beluchtingsregeling kan een setpoint voor zuurstofgehalte worden ingevoerd. Indien continu een te hoog O2-gehalte in de tank gedurende de hele dag gemeten wordt, kan door setpointverlaging het gehalte verlaagd worden. Het setpoint wordt meestal ingesteld op 0 tot 2,5 mg O2/l. Hoe verder de zuurstofmeter van de beluchting is gelegen, des te lager kan het setpoint ingesteld worden. W5 O2-gehalte zo laag mogelijk door setpointverlaging beluchtingsregeling Omschrijving maatregel


O2-gehalte zo laag mogelijk • bestaande situatie door setpointverlaging • continu te hoog O2-gehalte beluchtingsregeling, waardoor in de tank gedurende de inbreng van zuurstof lager gehele dag zal zijn (geen nadelige invloed op de omzettingen in de rwzi).

Kosten, baten en terugverdientijd Setpointverlaging van 2,0 naar 1,0 mg O2/l resulteert in 10-15% energie besparing op basis van de weerstand om O2 in het water te brengen. Kosten zeer gering.

W6 O2 behoefte zo laag mogelijk door verlagen slibgehalte tot ontwerpbelasting

Per inwonerequivalent is het energiegebruik van een installatie optimaal als gewerkt wordt op de ontwerpslibbelasting (in BZV per kg slib). Om bij onderbelasting (dus bij een laag BZV-aanbod) de ontwerpslibbelasting toch te bereiken kan het slibgehalte van de installatie (in kg slib per m3) verlaagd worden. Het slibgehalte mag echter niet lager worden dan 2 kg droge stof per m3, omdat het proces dan instabiel wordt. Een lager slibgehalte heeft doorgaans een hogere slibproductie tot gevolg, wat meer energiegebruik door de sliblijn betekent. Ook betekent dit meer energiegebruik voor het verdere transport en de eindverwerking van het slib. W6 O2 behoefte zo laag mogelijk door slibgehalte verlagen tot ontwerpbelasting Omschrijving maatregel



O2 behoefte zo laag mogelijk door het slibgehalte te verlagen tot de ontwerpbelasting.

• de ontwerpslibbelasting is lager dan werkelijke slibbelasting

Per 0,01 kg BZV/kg droge stof hogere slibbelasting (of 0,6-1,0 g droge stof/l lagere drogestofgehalte) neemt het energiegebruik voor beluchting met 5-10% af. Er komt meer slib vrij. Dat resulteert in een hoger energiegebruik voor transport/eindverwerking van het slib.

W7 hoogrendement apparaten bij nieuwbouw/renovatie W7a Mengers In verschillende (met name anaërobe) tanks van de rwzi kunnen mengers geïnstalleerd zijn om het slib voldoende in suspensie te houden en er voor te zorgen dat het niet kan bezinken. Er is een verschil in energiegebruik tussen hoogrendement mengers (zoals hyperboloide mengers) en conventionele mengers. Het verschil in rendement is 20-50%, afhankelijk van de situatie. Het kan aantrekkelijk zijn om bij nieuwbouw of renovatie hoogrendement mengers te installeren in plaats van conventionele mengers. Met name bij rechthoekige tanks zijn deze mengers voordelig, aangezien deze ‘virtuele wanden’ kunnen creëren en hierdoor op betonwerk kunnen besparen. De aanschaf van nieuwe mengers ten behoeve van energiebesparing mag echter niet ten koste van de menging gaan.

22


W7a Toepassing hoogrendement mengers Omschrijving maatregel



De toepassing van hoogrendement mengers (in plaats van conventionele mengers). Hoogrendement mengers hebben een lager energiegebruik dan conventionele mengers.

• bij nieuwbouw / renovatie • (anaërobe) tank met mengers aanwezig (propstroomsysteem)

Investeringskosten hyperboloïde mengers (2 kW), inclusief montage, € 30.000 - € 36.000. Terugverdientijd 4-8 jaar. Rendementsverbetering 20–50 % (afhankelijk situatie).

W7b Compressoren Om de bellenbeluchtingselementen in de tank van zuurstof te voorzien zijn compressoren aanwezig (bij puntbeluchting zijn geen compressoren nodig). Verschillende typen compressoren kennen een verschillend energiegebruik. Het kan aantrekkelijk zijn om bij de installatie of renovatie van bellenbeluchting energiezuinige compressoren te installeren. Voor nadere informatie over perslucht zie het informatieblad E04 (Faciliteiten) van InfoMil. W7b Toepassing hoogrendement compressoren Omschrijving maatregel



Toepassing van hoogrendement compressoren. Hoogrendement compressoren hebben een lager energiegebruik dan conventionele compressoren.

• bij nieuwbouw/renovatie • bij bellenbeluchting • Luchtdebiet > 3.000 - 4.000 m3/h • Bij grotere installaties (> 100.000-150.000 i.e.)

Aanschafkosten van hoogrendement compressoren zijn 3-5 maal hoger dan van conventionele compressoren. Eventueel de kosten voor extra schakelkast + nauwkeurige regeling. Rendementverbetering 10-15 %. Terugverdientijd 5-10 jaar.

W8 Retourslibdebiet regelen Het procestechnologisch gewenste retourslibdebiet is afhankelijk van het influentdebiet. Als het retourslibdebiet op een vaste waarde is ingesteld en procestechnologisch gezien ook af en toe lager kan zijn, kan mogelijk energie worden bespaard. Het retourslibdebiet kan gestuurd worden op influentdebietmetingen en de retourslibfactor kan ingesteld worden op basis van slibspiegelmetingen. Bij droogweeraanvoer kan ervoor gekozen worden om op tijdbasis de retourslibpompen aan te zetten. Dit kan zowel positieve als negatieve effecten hebben op het zuiveringsproces. W8 Retourslibdebiet regelen Omschrijving maatregel



Retourslibdebiet regelen op basis van metingen van de slibspiegel of het influentdebiet.

• bestaande situatie

Sterk situatie afhankelijk. Als de slibspiegelmeting er toe leidt dat er voor het grootste deel van de tijd minder pompen ingeschakeld zijn, dan kan de besparing aanzienlijk zijn (tot 40% van het elektriciteitsgebruik van de retourslibpompen). Een slibspiegelmeter kost € 4.500,- tot € 8.000,- en de bijkomende kosten (100 m bekabeling, ophangen, aansluiten, software)* komen neer op circa € 3.000,- (afhankelijk van de inpasbaarheid van de meter in de regeling). Een influentdebietmeter is doorgaans al aanwezig op een rwzi. De kosten voor het integreren van deze meter in de software bedragen € 500,- tot € 1.000,-.

* exclusief engineering (zoals het opstellen van machinebladen)

23


W9 Recirculatie naar anoxisch gedeelte regelen op nitraatgehalte Indien de recirculatie vanuit het beluchte gedeelte naar het anoxische gedeelte op een vast debiet is gesteld en procestechnologisch gezien ook af en toe lager kan zijn, is energiebesparing mogelijk door deze recirculatie te regelen op het nitraatgehalte. Hiertoe dient een nitraatmeter in het anoxische gedeelte geïnstalleerd te worden en dient deze in het besturingssysteem ingebouwd worden. De kosten voor dit laatste zijn locatiespecifiek en kunnen sterk verschillen per rwzi. De recirculatie kan ook geregeld worden met behulp van een redox meting. Deze meter is goedkoper, maar hiermee is het lastiger het proces te regelen. Redox is een afgeleide van de nitraatconcentratie en de relatie tussen de nitraatconcentratie en redox is voor elke situatie verschillend. W9 Recirculatie nitraat naar anoxisch gedeelte regelen Omschrijving maatregel



Recirculatie vanuit het beluchte gedeelte naar het anoxisch gedeelte regelen op nitraatgehalte met behulp van een extra nitraat- of redoxmeting.

• bestaande situatie

Kosten nitraatmeter € 14.000,€ 18.000,-. Kosten redoxmeter circa € 5.000,-. Bijkomende kosten (100 m bekabeling, ophangen, aansluiten, software*) circa € 3.000,- (afhankelijk van de inpasbaarheid van de meter in de regeling). De besparing op energiegebruik door beluchting en de terugverdientijd is afhankelijk van de situatie.

W10 anoxische zone inbouwen door uitschakelen beluchting Het is mogelijk om de denitrificatie extra te bevorderen indien er geen (of een erg kleine) anoxische ruimte ten behoeve van denitrificatie gerealiseerd is op de rwzi, en er perioden zijn waarin er minder beluchting nodig is dan geïnstalleerd. Dit kan door aan het begin van de beluchtingstank beluchters/ beluchtingselementen uit te schakelen. Er dient wel voldoende beluchtingsruimte over te blijven voor nitrificatie om de effluenteis te halen. Tevens dient er voldoende voortstuwing te zijn. Meer denitrificatie betekent minder zuurstofinbreng voor een zelfde effluenteis. W10 Anoxische zone inbouwen Omschrijving maatregel



Door extra anoxische ruimte ten behoeve van denitrificatie kan er bespaard worden op beluchtingsenergie voor nitrificatie (bij gelijke effluenteis).

• ruimte beschikbaar • voldoende aërobe slibleeftijd en voldoende BZV in influent • effluenteis wordt niet overschreden

Voortstuwers kosten € 3 - € 8 per m3, exclusief plaatsingskosten. Baten zijn sterk afhankelijk van de situatie. Belangrijk is de nitraatconcentratie die al gehaald wordt en de hoeveelheid denitrificatie die nog simultaan in de nitrificatietank plaatsvindt.

3.2

Sliblijn

In de sliblijn bestaat het besparingspotentieel uit een betere benutting van biogas en een efficiëntere ontwatering (indien gisting en ontwatering onderdeel uitmaken van de rwzi). Als er geen gisting op de rwzi aanwezig is, kan energieopwekking met behulp van biogas gerealiseerd worden door het installeren van een gistingstank. De haalbaarheid hiervan is sterk afhankelijk van de situatie [ref 9].

S1 Biogas volledig benutten voor energieopwekking In de praktijk wordt het biogas vaak voor een deel gebruikt in een gasmotor en wordt de rest afgefakkeld of verbrand in een ketel met warmtevernietiging (zie ook paragraaf 2.2 over biogasproductie). Een mogelijke reden is de fluctuatie in het aanbod van biogas. Er zijn verschillende mogelijkheden om het aandeel nuttig gebruikt biogas te vergroten: S1a Directe aandrijving generator door gasmotor Door de gasmotor direct een generator aan te laten drijven (waarmee elektriciteit wordt opgewekt) kan doorgaans meer biogas nuttig worden gebruikt dan bij directe aandrijving van de beluchter. Een installatie met generator is duurder. 24


S1a Directe aandrijving generator door gasmotor Omschrijving maatregel



Directe aandrijving generator door een gasmotor, in plaats van een directe aansluiting op de beluchting. De generator wekt elektriciteit op, welke nuttig kan worden ingezet op rwzi (of kan worden teruggeleverd).

• biogas beschikbaar • gasmotor aanwezig

De kosten van een gasmotor + generator zijn 40-60% hoger dan de kosten van alleen een gasmotor (afhankelijk van de grootte van de benodigde generator). De baten zijn betere benutting biogas en daarmee het opwekken van meer warmte en elektriciteit. Terugverdientijd 5-10 jaar (afhankelijk van thermisch vermogen en benodigde randapparatuur).

S1b Benutting warmtebuffercapaciteit van de slibgistingstank In veel gistingstanks wordt de slibtemperatuur op circa 32°C gehouden. Dit wordt algemeen beschouwd als een ideale gistingstemperatuur. Diverse praktijkervaringen wijzen echter uit dat een temperatuur van 36°C de slibgisting nog niet (aantoonbaar) nadelig beïnvloedt. Als gedurende bepaalde periodes in het jaar de warmteproductie uit biogas niet voldoende is om de slibtemperatuur op circa 32°C te houden, wordt de gewenste slibtemperatuur bereikt door de inzet van fossiele brandstoffen. Als op andere momenten biogas wordt afgefakkeld, omdat de slibtemperatuur reeds op 32°C is, is het mogelijk de slibgistingstemperatuur verder te verhogen (afhankelijk van procescondities tot maximaal 36°C). Hierdoor vindt buffering van warmte in de slibgistingstank plaats en wordt de jaargemiddelde biogasbenutting verbeterd.

BRON: WATERSCHAP VALLEI & EEM

rwzi Veenendaal

S1b Benutting warmtebuffercapaciteit van de slibgistingstank Omschrijving maatregel



Benutting warmtebuffercapaciteit van de slibgistingstank.

• inzet fossiele brandstoffen voor bereiken slibgistingstemperatuur • mogelijkheden om slibgistingstemperatuur te verhogen • biogas beschikbaar

Geen investering nodig. Biogasbenutting verbetert, waardoor minder fossiele brandstoffen (bijvoorbeeld aardgas) voor verwarming van slibgistingstank ingezet hoeft te worden.

S1c Bijmengen van aardgas Indien de capaciteit van een (mogelijk te plannen) gasmotor niet altijd volledig wordt benut als gevolg van momenten met een laag aanbod van biogas, kan worden overwogen om aardgas bij te mengen. Dit vereist extra regeling, omdat het verschil in calorische waarde tussen aardgas en biogas moet worden gecompenseerd door de druk van het aardgas te verlagen, of door een inert gas bij te mengen. Dit is over het algemeen te duur.

25


S1c Bijmengen van aardgas Omschrijving maatregel



Door het bijmengen van aardgas kan de gasmotor continu draaien.

• gasmotor met generator aanwezig / nieuwbouw • opgewekte warmte kan nuttig worden ingezet

Investering in extra regeling. Kosten: inkoop aardgas, eventueel inkoop inert gas. Baten: minder inkoop elektriciteit.

S2 Energieopwekking met behulp van kleine gasmotoren Bij de opwekking van elektriciteit uit biogas kan door toepassing van een aantal kleine gasmotoren (in plaats van één grote) beter worden ingespeeld op wisselingen in aanbod van biogas en de vraag naar elektriciteit. Hiermee wordt voorkomen dat er structureel aardgas moet worden bijgekocht voor het laten draaien van de gasmotor. Het installeren van kleinere gasmotoren heeft daarnaast voordelen bij storing en onderhoud. Bij het uitvallen van één van de gasmotoren, kan de andere gasmotor een gedeelte van het biogas blijven verwerken en hoeft er minder afgefakkeld te worden. Het optimale aantal motoren is afhankelijk van de opbouw van de installatie. Deze maatregel kan rendabel zijn bij vervanging van de gasmotor, maar ook voor volledige benutting van biogas door het bijplaatsen van een kleine motor. S2a Energieopwekking in kleine gasmotoren Omschrijving maatregel


Energieopwekking met • nieuwbouw/renovatie meerdere kleine gasmotoren in plaats van met één grotere, waardoor flexibeler kan worden omgegaan met wisselingen in biogas aanbod.

Kosten, baten en terugverdientijd De investering in twee kleinere gasmotoren is 30-40% hoger dan in één grotere. Dit is inclusief appendages, besturing en aanpassingen in de schakelkast. Terugverdientijd 4-7 jaar.

S2b Bijplaatsen kleine gasmotor Omschrijving maatregel


Bijplaatsen kleine gasmotor, • bestaande situatie zodat meer biogas ingezet kan • tijdelijke overschotten worden t.b.v. biogas aanwezig energieopwekking in rwzi.

Kosten, baten en terugverdientijd Kosten zijn afhankelijk van de situatie. Baten zijn minder inkoop van fossiele brandstof door betere benutting van het beschikbare biogas. Terugverdientijd afhankelijk van de grootte van de installatie.

S3 Indikken slib voor de gisting Indien in de huidige situatie geen indikking plaatsvindt of er een gravitaire indikker wordt gebruikt en in de nieuwe situatie een mechanische indikker wordt geïnstalleerd, dan heeft dit een positieve invloed op de verblijftijd in de vergister en de gasproductie. Als de verblijftijd in de vergister al meer dan 25 dagen is, zal door deze maatregel de gasproductie niet veel stijgen. Een mechanische indikker gebruikt elektriciteit. Daarnaast zal ook elektriciteit nodig zijn voor menging en de dosering van polymeer.

S3 Mechanische slibindikking (in plaats van gravitaire slibindikking) Omschrijving maatregel



Slib mechanisch indikken in plaats van gravitair indikken. Slib gaat met een hoger drogestofgehalte naar vergister. Hiermee wordt de verblijftijd en daarmee de gasproductie hoger.

• rwzi met gisting • verblijftijd in vergister kleiner dan 25 dagen

De investering is € 60 - € 80 per kg ingaande drogestof (gebaseerd op een indikking van 1% ds tot 6 % ds). Voor het indikken is elektriciteit nodig. De gasproductie in de gistingstank wordt hoger na indikking, waardoor er meer biogas beschikbaar is voor energieopwekking. De verhoging van de biogasproductie is afhankelijk van de huidige verblijftijd.

26


S4 Hoogrendement WKK (warmtekrachtkoppeling) generator bij nieuwbouw/renovatie Er is een verschil in het elektrisch rendement van de diverse WKK installaties. Dit heeft te maken met de generator. Moderne gasmotoren kennen een elektrisch rendement van circa 40%. Bij nieuwbouw of renovatie kan het rendabel zijn een WKK-installatie met een hoog (elektrisch) rendement aan te schaffen. S4 Hoogrendement WKK generator bij nieuwbouw/renovatie Omschrijving maatregel



Inzet van een WKK met hoogrendement generator.

• nieuwbouw / renovatie • installatie dient te voldoen aan de emissie-eisen uit BEES-B

Investering in hoogrendement WKK is hoger dan de investering in een conventionele WKK. Opwekkingsrendement elektriciteit tot maximaal 25% hoger.

S5 Slibontwatering: toepassing zeefbandpers in plaats van centrifuge Deze maatregel betreft het vervangen van een centrifuge door een zeefbandpers. Het gebruik van een centrifuge kan zijn: 1. na indikking; 2. na gisting; 3. na directe ontwatering. Iedere mogelijkheid heeft zijn eigen haalbaarheid voor de plaatsing van een zeefbandpers. Een hoger eind-drogestofgehalte van het ontwaterd slib zorgt voor minder energiegebruik verder in de keten (transport en eindverwerking). S5 Toepassing zeefbandpers in plaats van centrifuge voor slibontwatering

S5a Omschrijving maatregel



Toepassing zeefbandpers in plaats van centrifuge voor slibontwatering na indikking.

• na indikking • nieuwbouw / renovatie • er dient voldaan te worden aan ARBO-eisen (geur, aërosolvorming)

Meerkosten zeefbandpers (inclusief randapparatuur) t.o.v. centrifuge zijn beperkt. Een zeefbandpers gebruikt minder energie en minder polymeer dan een centrifuge. Een centrifuge realiseert een hoger eind drogestofpercentage dan een zeefbandpers.

Omschrijving maatregel



Toepassing cascade opstelling met bandindikker en zeefbandpers in plaats van 1-traps centrifuge voor directe slibontwatering.

• na directe ontwatering • voldoende ruimte om zeefbandpers te plaatsen • er dient voldaan te worden aan ARBO-eisen (geur, aërosolvorming)

Meerkosten zeefbandpers (inclusief randapparatuur) t.o.v. centrifuge zijn beperkt. Een zeefbandpers gebruikt minder energie en minder polymeer dan een centrifuge. Een centrifuge realiseert een hoger eind drogestofpercentage dan een zeefbandpers. Terugverdientijd sterk afhankelijk van de situatie, meestal tussen 5-15 jaar.

Omschrijving maatregel



Toepassing zeefbandpers in plaats van centrifuge voor slibontwatering na gisting.

• na gisting • voldoende ruimte om zeefbandpers te plaatsen • er dient voldaan te worden aan ARBO-eisen (geur, aërosolvorming)

Meerkosten zeefbandpers (inclusief randapparatuur) t.o.v. centrifuge zijn beperkt. Een zeefbandpers gebruikt minder energie en minder polymeer dan een centrifuge. Een centrifuge realiseert een hoger eind drogestofpercentage dan een zeefbandpers. Terugverdientijd sterk afhankelijk van de situatie, meestal tussen 5-15 jaar.

S5b

S5c

27


S6 Backdrive regeling op centrifuges De twee belangrijkste onderdelen van een centrifuge zijn de trommel en de transportschroef. Deze draaien in dezelfde richting en doorgaans met een minimum verschil in toeren. Onder meer door de aanwezigheid van een remmotor kan een verschiltoerental tussen transportschroef en trommel worden gecreëerd. Het verschiltoerental bepaalt de uitschroefsnelheid van het ontwaterde slib. Het verschiltoerental wordt gestuurd op de hoeveelheid toegevoerde drogestof en het gewenste drogestofgehalte en het gewenste ontwateringsrendement. Door de toepassing van een terugwinmotor in plaats van een remmotor, kan elektriciteit worden opgewekt tijdens het remmen van de schroef. Bij een remkoppel van 125 Nm wordt gemiddeld per uur 27 kW aan elektrisch vermogen teruggewonnen. De energiebesparing kan oplopen tot 25%. S6 Backdrive regeling op centrifuges Omschrijving maatregel



Opwekken elektriciteit door terugwinmotor tijdens remmen van de centrifuge.

• nieuwbouw / renovatie

Elektriciteitsbesparing tot 25% op het gebruik door centrifuges. Terugverdientijd 3-4 jaar.

S7 Energiezuinige behandeling van rejectiewater Er zijn verschillende methoden voor rejectiewaterbehandeling, waarbij stikstof verwijderd wordt door conventionele nitrificatie en denitrificatie. Een technologie die energiezuinig is vergeleken met andere technieken voor rejectiewaterbehandeling is het SHARON® proces (Single tank reactor for High activity Ammonia Removal Over Nitrite). Dit is een bioreactor zonder slibretentie, waarbij nitrificatie en denitrificatie plaatsvindt zonder nitraatvorming. Het ammonium in de SHARON-reactor wordt omgezet in nitriet (NO2) en vervolgens rechtstreeks in stikstofgas (N2) zonder de vorming van nitraat (NO3). Hierdoor wordt ongeveer 25 % minder zuurstof, en dus minder energie, verbruikt in vergelijking met een normaal zuiveringsproces over nitraat. Het aandeel van het energieverbruik van een SHARON-reactor op het totale energieverbruik van een rwzi is circa 0,5 tot 4,5%. S7 Energiezuinige behandeling van rejectiewater Omschrijving maatregel


Behandeling van rejectiewater • gezien grote investering, in een SHARON-reactor waarbij alleen interessant voor nitrificatie en denitrificatie grote rwzi’s plaatsvindt zonder nitraat• bij renovatie rwzi vorming. • slibgisting aanwezig • stikstofconcentratie > 400 mg N/l

3.3

Kosten, baten en terugverdientijd Energiebesparing 25% ten opzichte van conventionele rejectiewaterbehandeling. Investerings- plus operationele kosten zijn € 0,6 - € 1,8 per kg verwijderde stikstof.

Luchtlijn

Op steeds meer rwzi’s worden luchtbehandelingsystemen met ventilatoren en filters geïnstalleerd om geurhinder te voorkomen. Het besparingspotentieel bestaat onder andere uit de minimalisatie van de hoeveelheid af te zuigen lucht.

L1 Minimalisatie van de hoeveelheid af te zuigen lucht L1a Herbeschouwing ontwerpaannames Bij het ontwerp worden aannames gedaan omtrent het vrijkomen van schadelijke of hinderlijke stoffen. Op basis daarvan wordt gekozen voor een bepaalde hoeveelheid af te zuigen (en te behandelen) lucht. In de praktijk resulteert dit nogal eens in overdimensionering van de afzuiginstallaties. Het is aan te bevelen om de ontwerpaannames aan de praktijk te toetsen en te beschouwen of de af te zuigen hoeveelheden lucht kunnen worden teruggebracht zonder normen te overschrijden.

28


L1a Herbeschouwing ontwerpaannames Omschrijving maatregel


Door herbeschouwing • bestaande rwzi ontwerpaannames kan • er dient voldaan te worden bekeken worden of de aan de in de Wmhoeveelheid afgezogen lucht vergunning vastgelegde teruggebracht kan worden. emissie-eisen De elektriciteitsbesparing wordt gerealiseerd door technische aanpassingen, zoals het installeren van kleinere ventilatoren, het toepassen van een toerenregeling (frequentieregelaar of tweetoerenschakeling) of het gebruik van tijdschakelaars.

Kosten, baten en terugverdientijd Beperkte kosten Besparing op elektriciteitsgebruik luchtbehandelingssysteem maximaal 2-3%.

L1b Verkleinen van af te zuigen ruimtes door compartimentering In ruimtes waar schadelijke of hinderlijke stoffen vrijkomen, kan de bron waar deze stoffen vrijkomen soms worden afgeschermd. De afzuiging kan zich dan beperken tot de kleinere ruimte waarin de bron zich bevindt. L1b Verkleinen van af te zuigen ruimtes door compartimentering Omschrijving maatregel



Door het verkleinen van af te zuigen ruimtes door compartimentering kan de hoeveelheid afgezogen lucht worden teruggebracht.

• bestaande rwzi • er dient voldaan te worden aan ARBO- en veiligheidseisen

Terugverdientijd sterk afhankelijk van de situatie.

L2 Ventilatie regelen op H2S metingen

Als bekende en qua concentratie meetbare stoffen worden afgezogen, dan kan sturing van de afzuiging op basis van gemeten concentratiewaarden plaatsvinden. Dit is vooral nuttig als de vervuiling van de afgezogen lucht fluctueert. Doorgaans is de afzuiging ingesteld op de maximaal verwachte concentraties. Indien ventilatoren traploos regelbaar zijn of een hoog/laag toereninstelling hebben, dan kan de aansturing plaatsvinden op H2S metingen. Wanneer deze maatregel uitgevoerd wordt, dient aandacht te worden besteed aan corrosie van de leidingen, geur en arbeidsomstandigheden. Absolute voorwaarde is dat de blootstelling van medewerkers aan H2S de MAC-waarde (10 ppm of 15 mg/m3) niet overschrijdt. Het regelmatig ijken van de meters is essentieel om de positieve effecten te waarborgen. De meters moeten regelmatig worden vervangen doordat roestvorming kan optreden door het in contact zijn met H2S. L2 Ventilatie regelen op H2S metingen Omschrijving maatregel



Door sturing van de afzuiging op gemeten concentratiewaarden H2S kan de hoeveelheid afgezogen lucht worden terug gebracht.

• traploze regeling of hoog/ laag regeling op ventilatoren aanwezig • er dient voldaan te worden aan ARBO- en veiligheidseisen

Kosten H2S-meter circa € 6.000,Bijkomende kosten (100 m bekabeling, ophangen, aansluiten, software) circa € 2.500,- (afhankelijk van de inpasbaarheid van de meter in de regeling). Besparingen 10-30% op elektriciteitsverbruik ventilatie. Terugverdientijd 2-3 jaar.

29


L3 ventilatielucht gebruiken voor beluchting van aëratietank Wanneer de aëratietank is afgedekt en de afgezogen lucht behandeld wordt in een geurfilter, kan het hergebruik van afgezogen lucht bij de beluchting een energiebesparing opleveren. Door dit hergebruik is het namelijk mogelijk om minder of zelfs geen ‘verse’ lucht te onttrekken voor de beluchting. Dit betekent dat er minder lucht naar het geurfilter wordt gestuurd. Dit levert een rendementsverbetering op en zorgt ervoor dat een aantal ventilatoren minder lucht of lucht over een kleinere afstand lucht moeten verplaatsen. Dit zorgt voor een elektriciteitsbesparing in de luchtlijn. L3 Ventilatielucht gebruiken voor beluchting van aëratietank Omschrijving maatregel



Ventilatielucht gebruiken voor beluchting van aëratietank.

• grote luchtlijn met gaswassers • overdekte aëratietank

Kosten en baten afhankelijk van de grootte van de beluchtingstank, de afgezogen luchtdebieten en het vermogen van de ventilatoren.

3.4

Overige energiebesparende maatregelen

In deze paragraaf zijn een aantal energiebesparingsmaatregelen met een beperkt besparingspotentieel beschreven.

3.4.1 Waterlijn • Spatkappen puntbeluchters verwijderen Op sommige puntbeluchters zijn spatkappen geïnstalleerd om ervoor te zorgen dat het water minder opspat en hierdoor minder aërosolen in de lucht terechtkomen. Door deze spatkappen wordt het inbrengrendement van de puntbeluchters lager, omdat het de luchtaanzuiging belemmerd. In verband met de arbeidsomstandigheden van de werknemer is het doorgaans niet wenselijk deze spatkappen te verwijderen en hiermee een groter inbrengrendement en een lager energiegebruik te realiseren. Als de civiele constructie het toelaat kan het verwijderen van de spatkappen mogelijk zijn. • Minder vaak uit- en aanschakelen Sommige gebruikers, zoals puntbeluchters, hebben een hoog energiegebruik bij de opstart. Hierdoor is het niet gunstig als ze vaak aan- en uitgeschakeld worden. Met behulp van kleine aanpassingen in de regeling (of met een traplozeregeling) is dit te voorkomen; • Geen ongunstige ranges voor gebruikers met traploze regeling Er vindt een onnodig meergebruik plaats als (grote) gebruikers met een traploze regeling in ongunstige ranges draaien. De regeling kan hierop aangepast worden. • Instelling ruimers regelen aan de hand van het influentdebiet De snelheid van de ruimer van de nabezinktanks (en eventueel van tussenbezinktanks) is doorgaans constant en gedimensioneerd op het debiet bij regenweeraanvoer (RWA). Om een elektriciteitsbesparing te realiseren, kunnen de ruimers geregeld worden op het influentdebiet. Bij een droogweeraanvoer (DWA) is een lagere ruimersnelheid mogelijk dan bij RWA. Hiervoor moeten de ruimers beschikken over een traploos regelbare of een hoog/laag toerenregeling. Daarnaast moeten er aanpassingen in het besturingsysteem plaatsvinden. De ruimers van de nabezinktanks zijn zeer kleine elektriciteitsverbruikers vergeleken met de totale zuivering. De potentiële elektriciteitsbesparing is beperkt.

3.4.2 Sliblijn • Inzet van een warmtepomp Het influent en spuislib bevatten laagwaardige warmte. Deze restwarmte kan met behulp van een warmtepomp benut worden, bijvoorbeeld voor de verwarming van gebouwen. Er is in dit geval een lage temperatuur verwarmingssysteem nodig). • Nuttig gebruik warmte van de rookgassen van de gasmotoren Indien er een overschot is aan warmteproductie kan dit worden gebruikt om, naast het op temperatuur houden van de slibgisting, het influent te verwarmen of de omgevingslucht van de ontwatering te verwarmen. Een warmer influent zorgt ervoor dat de biologische processen sneller verlopen en dat het actieve aandeel van het slib lager is voor dezelfde effluentkwaliteit. Ondanks het lagere actieve aandeel van het slib, is de endogene ademhalingscoëfficiënt doorgaans hoger bij een hogere temperatuur. Daarnaast kan er bij een hogere watertemperatuur minder zuurstof in het water gebracht worden. Door de lagere zuurstofvraag van de micro-organismen en de hogere zuurstofinbreng bij een hogere watertemperatuur, is het effect van een warmer influent op de werkelijke energiebesparing gering en kan ook negatief zijn.

30


•

•

• •

•

•

Indien de omgevingslucht van de ontwatering warmer wordt en hiermee ook het slib, kan het slib makkelijker ontwaterd worden. Bij hetzelfde eind ontwateringspercentage resulteert dit in een lager energie- en polymeergebruik. Men kan er echter ook voor kiezen om juist het energie- en polymeergebruik gelijk te houden en het eindontwateringspercentage te verhogen. Dit kan resulteren in lagere slibafzetkosten. Dit levert geen energiebesparing op voor de rwzi, maar is wel van belang voor efficiënt ketenmanagement. Isoleren (oude) gistingstanks Het is mogelijk om gistingstanks beter te isoleren tegen warmteverliezen. De temperatuur in de gistingstank blijft dan hoger en de omzettingen verlopen beter. Hierdoor is de biogasproductie hoger. Dit heeft vooral betrekking op oudere gistingstanks. Omdat de kosten voor de isolatie hoog zijn, zal de besparing als gevolg van een hogere biogasproductie hier waarschijnlijk niet tegenop wegen. Regelmatige voeding Een regelmatige voeding van de gisting zorgt voor een gelijkmatige biogasproductie. Hierdoor kunnen de gasmotoren vrijwel constant draaien en is de kans kleiner dat biogaspieken afgefakkeld moeten worden. Gisting goed mengen Zorg voor een goede menging van de gisting om een optimale gasproductie te verkrijgen. Plaatsing van een (grotere) biogasvoorraadtank Hierdoor is er meer buffervermogen en een verbeterd jaargemiddelde biogasbenutting. Hiervoor dienen tijdelijke overschotten aan biogas aanwezig te zijn en het biogas dient nuttig ingezet te kunnen worden. Octopusregeling op centrifuges De Octopusregeling is ontworpen om wisselingen in drogestofgehalte van het toegevoerde slib of slibdebiet op te vangen en toch een constant einddrogestofgehalte te realiseren. Hiertoe wordt het debiet en het drogestofgehalte van de toevoer gemeten en ook het drogestofgehalte in het centraat. Door middel van sturing op de werkelijk gemeten waarde van het aanvoerdebiet en/of de centrifuge instellingen, wordt een constant einddrogestofgehalte gerealiseerd. Dit resulteert in een lagere afvoer naar de eindverwerker en energiebesparing in de keten. De centrifuge zal met de regeling minder energie en polymeer gebruiken. Teruglevering van geproduceerde elektriciteit aan het net Deze maatregel kan interessant zijn voor inrichtingen met slibgisting en generatoren met een aanzienlijk overschot aan biogas. Met dit biogas kan veel meer elektriciteit worden geproduceerd dan nodig is voor eigen behoefte. Bij een gemiddelde rwzi is dat niet het geval. De haalbaarheid van deze maatregel is sterk afhankelijk van de prijs die verkregen wordt voor de aan het net teruggeleverde elektriciteit. Over het algemeen zal teruglevering aan het elektriciteitsnet niet aantrekkelijk zijn, aangezien voor een rwzi het nultarief van de Milieukwaliteit Elektriciteitsproductie (MEP)-vergoeding geldt.

3.4.3 Luchtlijn • Vervanging type filter Het type filter (compost of lava) is van invloed op het elektriciteitsgebruik van de ventilatoren door het drukverlies over de filter. Deze is bij lavafilters lager dan bij compostfilters en meer constant gedurende de tijd. Bij nieuwbouw of uitbreiding van rwzi’s worden tegenwoordig alleen lavafilters toegepast. Lavafilters hebben een tweemaal zo hoog geurrendement. Het is bij alle filters belangrijk vervuiling te voorkomen door sproeien. Door vervuiling van een filter, wordt het drukverschil groter en daardoor neemt het elektriciteitsgebruik toe. Bij de verschillende lavafilters is het drukverschil vergelijkbaar. • Verhogen ventilatiedebiet boven aëratietank Deze maatregel is alleen van toepassing indien puntbeluchting wordt toegepast. Wanneer de beluchtingstanks zijn afgedekt en er lucht wordt afgezogen, dan kan het zijn dat de lucht boven het water minder zuurstof bevat dan de buitenlucht. Hierdoor kan het zijn dat er langer of intensiever belucht moet worden met de puntbeluchters. Wanneer het ventilatiedebiet boven de beluchtingstank verhoogd wordt, kan dit ervoor zorgen dat de zuurstofconcentratie in de lucht hoger blijft. Dit kan beluchtingsenergie besparen. Het moet echter opwegen tegen het extra elektriciteitsgebruik van de ventilatoren. • Ademend filter Indien een onderdeel van de luchtbehandeling een laag H2S-gehalte heeft, is het mogelijk dit onderdeel los te koppelen en van een ademend filter te voorzien. Een ademende filter heeft een open verbinding met de buitenlucht en wordt gebruikt zonder ventilator. Natuurlijke ventilatie zorgt ervoor dat de lucht door het filter stroomt. Hierdoor hoeft minder lucht naar het biofilter getransporteerd te worden en zal het biofilter een beter rendement hebben. Daartegenover staat de investering en exploitatie van het ademende filter.

31


3.4.4 Utiliteiten • Optimaliseren transportsysteem Het transportsysteem dat het rioolwater naar de rwzi vervoert, heeft een grote invloed op het energiegebruik van de zuivering. Wanneer de bediening van de gemalen in het transportsysteem geoptimaliseerd is, zal dit betekenen dat er een gelijkmatigere aanvoer van afvalwater naar de zuivering zal plaatsvinden. Dit heeft een positieve invloed op het energiegebruik van de gehele zuivering (zoals van het influentgemaal). • Vrijverval Bij nieuwbouw is het zinvol het ontwerp en de bouw dusdanig uit te voeren dat zoveel mogelijk gebruik gemaakt wordt van vrijverval. Dit bespaart op het elektriciteitsgebruik voor gemalen en pompen. Afhankelijk van de situatie is diep bouwen (gedeeltelijk ondergronds) een van de mogelijkheden. De eenmalige hogere kosten (en het tijdens de bouw benodigde oppompen van grondwater) moeten worden vergeleken met de lagere energiekosten voor utiliteiten over een lange gebruiksperiode.

3.4.5 Organisatorisch • Ketenmanagement Het handelen op de zuivering is van invloed op het energiegebruik door het transport en de eindverwerking van zuiveringsslib. Het is dan ook van belang om goede afspraken te maken met de eindverwerker over de afvoer van zuiveringsslib. Goed ketenmanagement resulteert niet altijd in een energiebesparing op de rwzi. Wanneer het slib bijvoorbeeld op de rwzi wordt ontwaterd, betekent dit een verhoging van het energiegebruik van de rwzi, maar over de hele keten (transport en eindverwerking) resulteert dit in een verlaging van het energiegebruik (zie ook paragraaf 2.3). • Gelijkmatigere aanvoer van influent heeft een positieve invloed op het energiegebruik van de gehele zuivering. De gemeente heeft door middel van Basis RioleringsPlannen (BRP’s) en Gemeentelijke RioleringsPlannen (GRP’s) de af te voeren hoeveelheid afvalwater naar de rwzi vastgelegd. Deze plannen worden door de waterschappen goedgekeurd. Meestal zijn de geïnstalleerde pompcapaciteiten van de gemeentelijke- en waterschaps gemalen groter dan de werkelijk af te voeren hoeveelheid afvalwater. Dit maakt het mogelijk dat op bepaalde momenten meer afvalwater bij de rwzi’s aankomt dan is vastgelegd. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen worden door aanpassingen van de pompcapaciteit of de toepassing van een traploze regeling. De totale aanvoer van afvalwater blijft gelijk, maar er vindt een meer gelijkmatige aanvoer van afvalwater plaats.

32


4

Duurzame energie op rwzi’s

4.1

Inleiding

Naast energiebesparing zijn er ook mogelijkheden voor de toepassing van duurzame energie bij rwzi’s. Op rwzi’s met anaërobe (voor)zuivering en/of slibgisting wordt reeds duurzame energie opgewekt uit biogas. In hoofdstuk 3 is aangegeven hoe de benutting van biogas verbeterd kan worden, in dit hoofdstuk wordt de mogelijkheid besproken om slibgisting uit te breiden door co-vergisting. Ook de mogelijkheden voor nuttig hergebruik van restwarmte worden in dit hoofdstuk beschreven.

4.2

Co-vergisting

Co-vergisting is het samen met ander biomassastromen vergisten van zuiveringsslib. Door biomassa te gebruiken met een hoge energetische dichtheid wordt het vergistingsproces geoptimaliseerd en wordt er meer biogas opgewekt. Afhankelijk van de biogasbenutting kan co-vergisting resulteren in een hogere biogasproductie. De financiële aantrekkelijkheid van co-vergisting is afhankelijk van diverse factoren. In de eerste plaats is het type biomassa dat wordt toegevoegd belangrijk. Deze dient goed vergistbaar te zijn en verregaand afgebroken te worden. Indien er veel resterend slib overblijft, wegen de extra biogasbaten veelal niet op tegen de kosten voor afzet van meer restslib. Ook komt er uit de biomassastroom additioneel rejectiewater vrij dat teruggevoerd wordt naar de zuivering, hetgeen weer energie vraagt voor de behandeling. Gunstige biomassastromen met een hoge energiedichtheid zijn bijvoorbeeld horeca- of putvetten. Co-vergisting met bijvoorbeeld bermgras is ongunstig. Andere factoren die een rol spelen zijn de invloed op betrouwbaarheid en onderhoud van de installatie, de ontwaterbaarheid en de hoeveelheid van het restslib en de verandering van de uiteindelijk af te zetten slibkwaliteit. Bij het aannemen van reststromen van derden spelen ook vergunningstechnische aspecten een rol. Het betreft bewerking van afvalstoffen afkomstig van buiten de inrichting, waardoor mogelijk sprake is van aanvullende eisen (bijvoorbeeld registratieverplichtingen) en verandering van bevoegd gezag, van gemeente naar provincie (op grond van Inrichtingen- en vergunningen besluit milieubeheer categorie 28.4.c.1).


rwzi Nieuwveer (Breda)

33


Een aantal waterschappen is bezig met co-vergistingsproeven. Waterschap Vallei & Eem experimenteert met het co-vergisten van vetten uit de levensmiddelenindustrie. Het co-vergisten functioneert biologisch en procestechnisch goed. De biogasproductie is verdubbeld en de ontwateringseigenschappen van het slib zijn niet nadelig beïnvloed. Er zijn wel knelpunten, zoals de overschrijding van de verwerkingscapaciteit van het biogasleidingnet en het dichtslibben van de niet verwarmde leidingen naar de gistingstanks door vetafzetting. Onderzoek bij een aantal rwzi’s heeft aangetoond dat co-vergisten van slib met horecavetten, gezien de huidige dynamiek in deze markt, een onzekere variant is. Toeleveranciers van putvetten willen mogelijk geen lange termijncontracten afsluiten. Dit houdt verband met de voorziene concurrentie op dit soort reststromen.

4.3

Restwarmte

Uit slibgisting geproduceerd biogas kan gebruikt worden als brandstof voor gasmotoren voor de opwekking van elektriciteit. Door de inzet van een warmtekrachtinstallatie kan de vrijkomende warmte, aanwezig in het koelwater en uitlaatgassen, benut worden. In hoofdstuk 3 is aangegeven hoe deze restwarmte benut kan worden: • gebouwverwarming: besparing op aardgasgebruik; • verwarming van de slibgistingstanks: besparing op gasgebruik en hoger rendement slibgisting; • verwarmen van de omgevingslucht van de ontwatering: slib makkelijker ontwaterd met een lager energiegebruik. Naast de warmte uit de warmtekrachtinstallatie kan door toepassing van een warmtepomp ook de (laagwaardige) warmte van het effluent of spuislib benut worden. Een warmtepomp kost circa € 350- € 550 per kW. Naast toepassing van de restwarmte die vrijkomt op de rwzi zelf, zijn er ook mogelijkheden om restwarmte uit de omgeving te gebruiken of af te zetten. Indien er in de nabijheid van de rwzi restwarmte beschikbaar is, bijvoorbeeld van een energiecentrale, kan deze in principe ingezet worden voor de hierboven vermelde toepassingen. Een goed voorbeeld is de samenwerking tussen Zuiveringsschap Rivierenland en ARN BV. In Weurt liggen de rwzi Nijmegen en de afvalverbrandingsinstallatie van ARN naast elkaar. De rwzi gebruikt de restwarmte van ARN voor de voorverwarming van influent. Omgekeerd gebruikt ARN-afvalwater als koelwater. Er zijn ook mogelijkheden om restwarmte af te zetten in de omgeving. Bij de omzetting van biogas in elektriciteit in een gasmotor komt circa tweederde van de energie vrij als warmte. Veel van deze restwarmte gaat verloren. Dit komt onder andere doordat de warmtebehoefte op een rwzi beperkt is, maar ook omdat nuttig gebruik zoals hierboven beschreven nog onvoldoende wordt toegepast. Indien er in nabijheid een laagwaardige warmtevraag is, bijvoorbeeld voor wijkverwarming of glastuinbouw, is afzet van rwzi restwarmte mogelijk. Zo levert de rwzi Leeuwarden van Wetterskip Fryslân restwarmte aan een zorgcentrum. Warm water van de gasmotoren, met een temperatuur van circa 70ºC, vermindert het aardgasverbruik van de cv-ketels van het verzorgingstehuis. Het betreft circa 20% van de restwarmte; 60% wordt op de rwzi zelf toegepast. In plaats van warmte te transporteren, is het ook mogelijk om het biogas na een geringe behandeling per pijpleiding te transporteren. De verbranding kan dan plaatsvinden op een locatie waar betere mogelijkheden zijn voor de afzet van restwarmte. Of de toepassing van restwarmte uit/in de omgeving interessant is hangt met name af van de beschikbare temperatuur en de afstand tot naburige gebouwen. De aanleg van warmtetransportleidingen is namelijk erg kostbaar en voor het gebruik van restwarmte in een conventionele c.v.-installatie is een vrij hoge temperatuur nodig. In de afgelopen jaren hebben diverse ontwikkelingen plaatsgevonden die nieuwe mogelijkheden bieden voor het gebruik van restwarmte. Zo zijn bijvoorbeeld voor verwarming van gebouwen systemen ontwikkeld, die met extreem lage watertemperaturen kunnen werken en daarnaast ook nog comfortabeler zijn dan conventionele verwarmingssystemen.

34


5

Vragenlijsten rioolwaterzuivering

In dit hoofdstuk is een vragenlijst opgenomen. Met deze vragenlijst kan worden vastgesteld in hoeverre energiebesparende maatregelen zijn getroffen bij een rioolwaterzuiveringsinstallatie. Als een maatregel niet is toegepast, ga dan na of wel voldaan wordt aan het toepassingscriterium (zie hoofdstuk 3) voor de betreffende maatregel.

5.1

Vragenlijst rioolwaterzuiveringsinstallatie

Waterlijn beluchting en voortstuwing gescheiden beluchtingstechniek: toepassing bellenbeluchting (schotel-, buis- of plaatbeluchting): puntbeluchting HR puntbeluchting regeling beluchting: intermitterende of traploze regeling beluchting gekoppeld aan zuurstofmetingen beluchting gekoppeld aan redoxmetingen beluchting gekoppeld aan ammoniumen/of nitraatmetingen optimaliseren bestaande beluchtingsregeling: positionering meters geoptimaliseerd aanvullende meters geïnstalleerd algemeen waterlijn O2 gehalte beluchtingsruimte zo laag mogelijk ingesteld slibgehalte ingesteld op ontwerpbelasting en hierdoor O2 behoefte zo laag mogelijk toepassing hoog rendement mengers toepassing hoog rendement compressoren retourslibdebiet geregeld op basis van metingen van de slibspiegel retourslibdebiet geregeld op basis van metingen van het influentdebiet recirculatie vanuit het beluchte gedeelte naar anoxisch gedeelte geregeld op nitraatgehalte extra anoxische ruimte ten behoeve van denitrificatie door uitschakelen beluchting >

35


Sliblijn biogas wordt gebruikt voor energieopwekking Zo ja: directe aandrijving beluchter door gasmotor directe aandrijving generator door gasmotor benutting warmtebuffercapaciteit van de slibgistingstank er vindt bijmenging van aardgas plaats energieopwekking vindt plaats met meerdere kleine gasmotoren voor gisting wordt het slib ingedikt toepassing hoogrendement WKK generator Welke methode wordt toegepast voor slibontwatering? zeefbandpers bandindikker centrifuge In geval van de inzet van een centrifuge: centrifuge is voorzien van een backdrive regeling Algemeen energiezuinige behandeling van rejectiewater

Luchtlijn Algemeen hoeveelheid lucht die wordt afgezogen is geminimaliseerd ventilatie is geregeld op H2S metingen ventilatielucht wordt gebruikt voor beluchting van de aëratietank

36


Referenties

1 Loeffen, P.G.M., W.H. van Rij & J.A.G. Frijns, Energiebesparingsmogelijkheden bij rwzi’s, rapport nr. I&M99048741, Grontmij Nederland bv, 29 juni 2005 2 Centraal Bureau voor de Statistiek (CBS). Statline database, februari 2006 3 Ministerie Verkeer en Waterstaat, Pragmatische implementatie Europese Kaderrichtlijn Water in Nederland, van beelden naar betekenis, 2004 4 Unie van Waterschappen, Bedrijfsvergelijking zuiveringsbeheer 2002, Deloitte/Vertis, november 2003 5 Unie van Waterschappen, Bedrijfsvergelijking zuiveringsbeheer 2002, Zuiveringsschap Hollandse Eilanden en Waarden, Deloitte/Vertis 2003 6 Frijns, J., ‘Waar kan een afvalwaterzuivering besparen?’ Presentatie workshop ‘dag van de energie van afvalwaterzuiveringen’, 10 november 2004 7 InfoMil, Nederlandse Emissie Richtlijn Lucht, gewijzigde versie 2004 8 STOWA, Rejectiewater geevalueerd, STOWA 2004-20, Utrecht 2004 9 STOWA, Potentieel voor duurzame energie met biogas uit rioolwaterzuiveringen, STOWA 2005-W03, Utrecht, april 2005

37

InfoMil is een initiatief van de ministeries van VROM en Economische Zaken, in samenspraak met Interprovinciaal Overleg (IPO), Vereniging van Nederlandse Gemeenten (VNG) en de Unie van Waterschappen. InfoMil is een opdracht van het ministerie van VROM en een onderdeel van SenterNovem.

InfoMil Juliana van Stolberglaan 3 2595 CA Den Haag Postbus 93144 2509 AC Den Haag Telefoon 070 373 55 75 Telefax

070 373 56 00

[email protected] www.infomil.nl

Een publicatie van InfoMil, oktober 2006 www.senternovem.nl 3IM06E10

Hoewel deze publicatie met de grootst mogelijke zorg is samengesteld, kan SenterNovem geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele fouten. Bij publicaties van SenterNovem die informeren over subsidieregelingen geldt dat de beoordeling van subsidieaanvragen uitsluitend plaatsvindt aan de hand van de officiële publicatie van het besluit in de staatscourant.

[email protected]

Rioolwaterzuiveringsinrichtingen. Ten behoeve van energie in de milieuvergunning. In opdracht van

Recommend Documents