Stappen in de afvalwatercalculator

Stappen in de afvalwatercalculator

Stappen in de afvalwatercalculator

Thijs Padmos

Thijs Padmos

Kostenraming van afvalwaterzuiveringen

Delft University of Technology Faculty of Civil Engineering and Geosciences Department of Water Management Section of Sanitary Engineering Stevinweg 1 2628 CN Delft www.sanitaryengineering.tudelft.nl

april 2012

Titel: Stappen in de afvalwatercalculator Onderdeel: Master of Science Thesis in de Civiele Techniek Student: Thijs Padmos Datum: april 2012

De afstudeercommissie bestaat uit: Prof. dr. ir. L. C. (Luuk) Rietveld

Technische Universiteit Delft, sectie Civiele Gezondheidstechniek

Drs. ir. J.G. (Jules) Verlaan

Technische Universiteit Delft, sectie Bouwprocessen

Prof. dr. Ir. J.B. (Jules) van Lier

Technische Universiteit Delft, sectie Civiele Gezondheidstechniek

Ing. M. J. W. M. (Marcel) Bakker

DHV (Dwars, Heederik en Verhey) advies- en ingenieursbureau

Sectie Civiele Gezondheidstechniek Afdeling Watermanagement Faculteit van Civiele Techniek en Geowetenschappen Technische Universiteit Delft

Voorwoord Interesse in kostenraming ontwikkelde ik tijdens stages in 2010. Toen onderzocht ik hoe de zuivering van afvalwater in de beroepspraktijk wordt beheerst. Het beheer van afvalwater zuiveren kan worden samengevat in 3 woorden: prestatie, risico en kosten. Ik merkte tijdens het onderzoek dat het aspect kosten meespeelde, maar ik wilde er graag meer van afleren. Daarom koos ik voor mijn scriptie een onderwerp over de kosten van afvalwater zuiveren. Naar mijn mening was dit een prima keuze met boeiende resultaten. De volgende personen wil ik graag bedanken: Marcel Bakker (DHV): Als persoonlijke begeleider vanuit advies- en ingenieursbureau DHV bedank ik Marcel voor zijn betrokkenheid en zijn begeleiding. Erwin Verschuur (DHV): Dankzij Erwin realiseerde ik me dat werktuigbouwkunde een andere tak van sport is dan civiele techniek, en dat een nationaal monument belangrijke herinneringen vasthoudt. Gerben Stam (DHV): Gerben maakte het eenvoudig en prettig om gebruik te maken van de faciliteiten in het kantoor van DHV te Den Haag. Dit maakte de afstand tussen DHV en mijzelf veel korter. Luuk Rietveld (TU-Delft): Als mijn afstudeerhoogleraar heb ik graag samengewerkt met Luuk. Hij gaf mij het gevoel dit project als een gezamenlijke teaminspanning te doen. Jules van Lier (TU-Delft): Aan de start van deze thesis wees Jules op de verscheidenheid van rioolwaterzuiveringen, en dacht mee over de verwerking van dit technologische aspect in een kostencalculator. Jules Verlaan (TU-Delft): Als lid van mijn afstudeercommissie nam Jules het initiatief om student Celmis van Meerten aan mijn onderzoek voor te stellen. Er ontstond een goede samenwerking, waarvoor ik Jules graag wil bedanken.

| Voorwoord

4

Samenvatting Dit rapport beschrijft het onderzoek van de ontwikkeling van een structuur voor een tool genaamd de afvalwatercalculator. De tool raamt bouwen exploitatiekosten van rioolwaterzuiveringen. De bouwkosten zijn verdeeld tussen civieltechnische, werktuigbouwkundige, elektrotechnische en procesautomatiseringsbouwkosten. De onderzochte exploitatiekosten zijn kapitaallasten, energiekosten en onderhoudskosten van beluchtingsystemen. De afvalwatercalculator is een tool voor waterschappen en hoogheemraadschappen. Daarom is een analyse van de wijze waarop deze sector kostenraming en kostentermen hanteert uitgevoerd. Het doel van de afvalwatercalculator is ramingen van afvalwaterzuiveringen toegankelijker maken, en kostenraming van waterschappen en hoogheemraadschappen effectiever maken. De afvalwatercalculator geeft ondersteuning in het ramen van investerings- en exploitatiekosten. Dit bespaart tijd omdat de tool direct betrouwbare ramingen geeft met ‘een druk op een knop’. Een ander belangrijk voordeel is uniformiteit in kostentermen. Waterschappen en hoogheemraadschappen ramen investerings- en exploitatiekosten namelijk niet op uniforme wijze. De overheid schrijft waterschappen geen centrale manier voor. Dit leidt tot verschillende kostenposten, en mogelijk tot onduidelijke kostenramingen. De voor de afvalwatercalculator gebruikte richtlijn SSK-2010 biedt ramingen van infrastructuur een duidelijk kader. Dit is interessant voor waterschappen en hoogheemraadschappen. Hiermee kan kostenraming uniformer worden. Dit zou een eenvoudige en betrouwbare vergelijking van kosten en kostenramingen in de afvalwatersector mogelijk maken. De waterlijn van een conventionele afvalwaterzuivering staat in dit onderzoek centraal. De waterlijn is opgebouwd uit bouwkundige objecten en hun componenten. De bouwkosten van objecten en voor componenten zijn onderzocht. Om voldoende kostengegevens te verkrijgen, zijn besteksramingen van gerealiseerde bouwprojecten van afvalwaterzuiveringen geanalyseerd. In de besteksramingen werd nagenoeg geen bouwkosteninformatie van elektrotechnische of procesautomatiseringscomponenten aangetroffen. Op het verkrijgen van een betrouwbare dataset van kostendata, blijken de toegankelijkheid van data, projectverschillen en marktwerking van invloed. Vervolgens zijn bouwkostenfuncties afgeleid uit de verkregen kostendata. De bouwkostenfuncties gelden voor een te bepalen parameter. Deze parameter wordt de kostendrijvende parameter genoemd. Het wordt gezien als de parameter die de bouwkosten van een object of component aandrijft. Doorgaans lijkt de keuze voor de kostendrijvende parameter een kwestie van gezond verstand. Men verondersteld dat het volume van een gebouw zijn civiele bouwkosten aandrijft, en dit blijkt vaak ook zo. Sommige componenten in dit onderzoek moeten in vervolgonderzoek een beter geschikte kostendrijvende parameter krijgen. Dat geldt voor luchtleidingen en retourslibvijzels. Met de verkregen bouwkostenfuncties is een opzet voor de afvalwatercalculator ontwikkeld. Uitgegaan is van de structuur van de bestaande drinkwatercalculator. In de drinkwatercalculator worden de te ramen installaties opgedeeld in deelinstallaties. Die worden gespecificeerd met procesparameters en ontwerpformules. De (kostendrijvende) parameters en formules van de drinkwatercalculator gelden niet voor afvalwaterzuivering. Daarom is gerekend met (kosten)parameters en formules voor afvalwaterzuivering. Hierin is de kenmerkende wisselwerking in het afvalwaterzuiveringsproces die van invloed is op de dimensies van objecten en componenten niet opgenomen. De specifieke invloed hiervan op de nauwkeurigheid van de ramingen met de afvalwatercalculator is niet onderzocht. De ontwikkelde afvalwatercalculator raamt per object en component de civieltechnische- respectievelijk werktuigbouwkundige bouwkosten. De gebruiker specificeert dit door enkele procesparameters in te vullen, waarna de tool de geraamde bouwkosten weergeeft. In de tool is het mogelijk de elektrotechnische en procesautomatiseringskosten als een percentage van de civieltechnische of werktuigbouwkundige bouwkosten te ramen. Naast de bouwkosten, zijn de exploitatiekosten van beluchting onderzocht. Deze functionaliteit is ook onderdeel van de calculator. De calculator raamt aan de hand van gespecificeerde punt- of bellenbeluchting zijn kapitaallasten, energiekosten en onderhoudskosten. Investeringen ramen is interessant voor het overwegen van een nieuw maar energiezuinig beluchtingsysteem. Een energiezuinig beluchtingsysteem genereert lagere energiekosten dan een conventioneel systeem van oppervlaktebeluchting. De afvalwatercalculator geeft hiervan een betrouwbaar beeld.

| Samenvatting

5

Inhoudsopgave Voorwoord ............................................................................................................................................................................... 4 Samenvatting............................................................................................................................................................................ 5 Inhoudsopgave ......................................................................................................................................................................... 6 1 Inleiding ............................................................................................................................................................................ 7 2 Het belang van de kosten van afvalwaterzuivering .......................................................................................................... 8 2.1 Een beschrijving van waterschappen en hoogheemraadschappen ........................................................................ 8

3

4

5

6

7

2.2

Groen licht voor een investering in afvalwaterzuivering ...................................................................................... 10

2.3

Een beschrijving van kostenraming in de afvalwatersector ................................................................................. 11

2.4

De afwegingen voor een investering in afvalwaterzuivering: ............................................................................... 16

2.5

Het energieverbruik van afvalwaterzuivering ....................................................................................................... 17

2.6

De afvalwatersector investeert in energiezuinige beluchting .............................................................................. 20

De opbouw van de waterlijn .......................................................................................................................................... 24 3.1 Een beschrijving van afvalwater en de afvalwaterzuivering ................................................................................. 24 3.2

Een beschrijving van de biologische zuivering ...................................................................................................... 26

3.3

Een inventarisatie van de bouwkundige objecten van de biologische behandeling ............................................28

De bouwkostenfuncties van de waterlijn ....................................................................................................................... 43 4.1 Een beschrijving van de bestaande richtlijnen voor investeringskosten .............................................................. 43 4.2

De resultaten van de onderzochte bouwkosten ................................................................................................... 46

4.3

De betrouwbaarheid van de verkregen kostendata ............................................................................................. 59

Een basisstructuur van de ramingstool .......................................................................................................................... 62 5.1 Het gebruik van bouwkosten in de drinkwatercalculator ..................................................................................... 62 5.2

De relaties tussen drinkwaterbereiding en afvalwaterbehandeling ..................................................................... 63

5.3

Het overnemen van de structuur van de drinkwatercalculator............................................................................ 64

5.4

De ontwerpfuncties voor het ramen van de bouwkosten .................................................................................... 66

5.5

Bouwkosten ramen met de afvalwatercalculator................................................................................................. 72

De exploitatiekosten van beluchting .............................................................................................................................. 75 6.1 Een beschrijving van exploitatiekosten................................................................................................................. 75 6.2

De hoogte van energiekosten van beluchting ...................................................................................................... 76

6.3

Exploitatiekosten van beluchting onderbrengen in de afvalwatercalculator .......................................................79

6.4

Analyse exploitatiekosten van puntbeluchting en bellenbeluchting .................................................................... 84

Conclusie en discussie .................................................................................................................................................... 86 7.1 Het belang van een afvalwatercalculator ............................................................................................................. 86 7.2

8

Conclusies uit het huidige project......................................................................................................................... 86

Literatuurreferenties ...................................................................................................................................................... 90 8.1 Documenten en internet ...................................................................................................................................... 90 8.2

Interviews: ............................................................................................................................................................ 94

8.3

Afbeeldingen: ........................................................................................................................................................ 94

Bijlage 1: De geproduceerde kostendata ............................................................................................................................... 96 Bijlage 2: Civieltechnische bouwkosten volgens het DHV model ......................................................................................... 101 Bijlage 3: Grafieken van de kostendata en bouwkostenfuncties ......................................................................................... 104 Bijlage 4: Het toepassen van de afvalwatercalculator op rwzi’s .......................................................................................... 114 Bijlage 5: De theorie van beluchting..................................................................................................................................... 116 Bijlage 6: Energieverbruik MJA ............................................................................................................................................. 120 Bijlage 7: Verbruik van fossiele brandstoffen ....................................................................................................................... 121 Verklarende Woordenlijst .................................................................................................................................................... 122

| Inhoudsopgave

6

1 Inleiding Inleiding In 2008 heeft DHV in samenwerking met drinkwaterbedrijven “de drinkwatercalculator” ontwikkeld. De drinkwatercalculator is een pc applicatie voor de raming van investerings- en exploitatiekosten van drinkwaterbereiding. 80 procent van de Nederlandse drinkwaterproducenten gebruikt deze tool. Kan een dergelijke tool ook voor afvalwaterzuivering worden ontwikkeld?

De probleemstelling van dit onderzoek: Het ontbreken van een opzet voor de afvalwatercalculator. De te beantwoorden onderzoeksvragen: 1. Wat is het belang van kostenraming in de afvalwatersector van Nederland? Subvraag: hoe ramen waterschappen hun investerings- en exploitatiekosten? 2. Hoe vindt een investering in afvalwaterzuivering plaats? Subvraag: waarop worden investeringen in de afvalwatersector van Nederland gericht? 3. Wat is een afvalwaterzuivering? Subvraag: hoe kan een afvalwaterzuivering worden geschematiseerd? 4. Hoe moet de afvalwatercalculator functioneren? Subvraag: Hoe kunnen de bouwkosten van de waterlijn en exploitatiekosten van beluchting worden geraamd? Leeswijzer: Hoofdstuk 2:

Het belang van de kosten van afvalwaterzuivering In dit hoofdstuk wordt gekeken naar kostenraming vanuit het perspectief van de afvalwatersector.

Hoofdstuk 3:

De opbouw van de waterlijn In dit hoofdstuk worden de kenmerken van de conventionele afvalwaterzuivering geanalyseerd.

Hoofdstuk 4:

De bouwkostenfuncties van de waterlijn In dit hoofdstuk worden bouwkostenfuncties van afvalwaterzuiveringen geanalyseerd.

Hoofdstuk 5:

Bouwkosten en de afvalwatercalculator In dit hoofdstuk wordt een basisstructuur van de afvalwatercalculator behandeld.

Hoofdstuk 6:

De exploitatiekosten van beluchting In dit hoofdstuk worden exploitatiekosten van het beluchtingproces geanalyseerd.

Hoofdstuk 7:

Conclusie en discussie Het laatste hoofdstuk bevat de conclusies en aanbevelingen na dit onderzoek

| Inleiding

7

2 Het belang van de kosten van afvalwaterzuivering In de periode 1960-2005 investeerde de overheid voor circa 8 miljard euro in afvalwaterzuiveringen en transportwerken, zoals gemalen en leidingen. Hierbij moeten nog de investeringen van het bedrijfsleven worden opgeteld. De verwachting van het jaarlijkse investeringsniveau is 0,3 miljard euro. De totale kosten voor het zuiveren en zuiveringsbeheer zijn jaarlijks circa 0,9 miljard euro [1]. Deze bedragen schetsen het financiële kader van de afvalwatersector. De afvalwatersector is hiermee de grootste milieuhygiënische activiteit van Nederland.

2.1

Een beschrijving van waterschappen en hoogheemraadschappen

In Nederland wordt afvalwater gezuiverd in afvalwaterzuiveringen. Ze worden ook wel rioolwaterzuiveringen genoemd (rwzi’s). Deze zuiveringen zijn eigendom van of worden beheerd door waterschappen en hoogheemraadschappen. Zij zuiveren Nederlands ruwe afvalwater tot een voldoende schoon niveau, zodat het vervolgens geloosd mag worden op een oppervlaktewater. Waterschappen zijn eeuwenoude overheidsinstanties. Twee waterschappen in de provincie Zuid-Holland worden hieronder nader beschreven. Het waterschap Hollandse Delta: Onderdelen van de rijke culturele historie van de voorgangers van Hollandse Delta zijn bewaard gebleven, zie ter illustratie figuur 2.1 hiernaast. In deze figuur wordt een grote kaart uit 1675 getoond. De kaart bevat de handtekeningen van bestuurders [2] (dijkgraven, heemraden) die toen belangrijke posities innamen. Posities die verbonden waren met de kerk en rechtspraak. De voormalige waterschappen “De Brielse Dijkring”, “Goeree-Overflakkee”, “De Groote Waard en IJsselmonde” en “Zuiveringsschap Hollandse Eilanden en Waarden” gingen in 2005 gezamenlijk over in waterschap Hollandse Delta. Naast afvalwaterzuivering behoren ook bescherming tegen wateroverlast en beheer van oppervlaktewater en (vaar)wegen tot de hoofdactiviteiten van het waterschap. Hollandse Delta is eigenaar van 22 rwzi’s met een gezamenlijke biologische capaciteit van ongeveer [3] 1,72 miljoen i.e. (136 g TZV/dag) , 65 rioolgemalen en 280 kwantiteitsgemalen [4] (1 i.e. komt overeen met de mate van vervuiling door 1

inwoner). De rwzi’s kennen een uiteenlopende capaciteit met de laagste 2.515 i.e. en de hoogste 622.058 i.e.

Figuur 2-1: Een wandkaart in het waterschapshuis van Hollandse Delta te Ridderkerk [2]

|

8

Het hoogheemraadschap van Delfland: Het hoogheemraadschap van Delfland werd officieel ingesteld in het jaar 1289 [5]. De verklaring tot de instelling van het hoogheemraadschap volgde nadat de twee waterschappen “De Zeven Ambachten” en “Geestambachten” besloten tot samenwerking. Het doel was het beter kunnen aanpakken van overtollig water. Interessant is de overeenkomst tussen de toenmalige en de hedendaagse werkzaamheden. Zo behoren toezicht op bouw, het uitvoeren van onderhoud aan dijken en het in goede orde houden van de watergangen nog steeds tot de belangrijkste hedendaagse werkzaamheden. Het bestuur van het hoogheemraadschap is over de eeuwen wel veranderd. Een voorbeeld daarvan is het opgeheven recht van wetgeving en rechtspraak [2] door bestuurders . Zie voor een voorbeeld van een bewaard gebleven kaart figuur 2.2. Delfland is de eigenaar van 4 rioolwaterzuiveringen met een gezamenlijke capaciteit van ongeveer 2,07 miljoen i.e., 22 kwantiteitsgemalen en de bijbehorende pijpleidingen in de regio van Delfland. De werkzaamheden zijn waterbeheersing, dijkonderhoud en afvalwaterzuivering. Met waterbeheersing wordt het regelen van het waterpeil in vaarten, plassen, sloten, grachten en kanalen bedoeld. In december 2003 werd als onderdeel van een publiek private samenwerking

“Delfluent Services BV” opgericht. Dit bedrijf (50 procent in bezit van “Veolia Water Nederland B.V.” en 50 procent van “Evides Industriewater B.V.”) is verantwoordelijk voor het onderhoud en beheer van 2 van de 4 zuiveringen (“Harnaschpolder” en “Houtrust”), 18 rioolgemalen en de bijbehorende pijpleidingen. Delfluent heeft het recht op gebruik van zuiveringstechnische werken en de bijbehorende materiële activa verkregen. Dit is geen eigendomsrecht. Het contract tussen Delfland en Delfluent is aangegaan voor een periode van 30 jaar, en in 2033 dient het gebruiksrecht weer te [2,6] . worden afgestaan aan Delfland

Figuur 2-2: Een oude overzichtskaart van Westland uit het jaar 1712 [A2]

Figuur 2.3 toont een afbeelding van de beheersgebieden van het huidige hoogheemraadschap van Delfland, en het waterschap Hollandse Delta.

Figuur 2-3: Een overzicht van de beheersgebieden van Hollandse Delta en Delfland [A2]

Niet alleen Hollandse Delta en Delfland, maar ook de overige waterschappen onderzoeken welke investeringen nodig zijn. De aanleidingen daarvoor worden verzameld. Ze worden bijvoorbeeld gevonden in de toekomstige hoeveelheid te zuiveren afvalwater en de huidige beschikbare biologische capaciteit. Hieruit kan worden afgeleid binnen hoeveel aankomende jaren er aanvullende zuiveringscapaciteit nodig zal zijn. Ander onderzoek zoals studies leveren ook mogelijke aanleidingen voor soortgelijke investeringen op. Of een investering dan daadwerkelijk plaats zal vinden is op de eerste plaats afhankelijk van de uitkomst van een bepaalde vaste procedure. Een publieke organisatie zoals een waterschap of hoogheemraadschap zal namelijk niet investeren, als daar de benodigde aanhang voor ontbreekt.

| Het belang van de kosten van afvalwaterzuivering

9

2.2

Groen licht voor een investering in afvalwaterzuivering

De visie op investeringen in afvalwaterzuivering omschrijft een waterschap (of hoogheemraadschap) in een jaaroverzicht, jaarbegroting of een jaarrekening. Er wordt dan beschreven waarop de organisatie zich richt en hoe het dat wil bereiken. Op kosten wordt in een jaaroverzicht meestal niet diep ingegaan. Dat wordt wel in de jaarbegroting of jaarrekening gedaan. De jaarrekening is een financiële balans over de periode van een jaar. Het geeft een overzicht van de bezittingen (activa), schulden (passiva) en de aanwendingen daarvan. Waterschappen en hoogheemraadschappen zijn overheidsinstanties zonder commerciële aandeelhouders. Zij verkrijgen inkomsten uit het ontvangen van belastingen, subsidies en giften. Zodra waterschappen energie op de markt aanbieden zal dat mogelijk een nieuwe inkomstenbron zijn. Zij bekostigen hun uitgaven met de inkomsten. Uitgaven zijn betalingen, korte- (openstaande facturen, verplichtingen aan personeel etc.) en langlopende leningen (van Nederlandse Waterschapsbank en Europese Investeringsbank). De soort en de hoogte van de uitgaven zijn afhankelijk van het verzorgingsgebied van het waterschap en uitgevoerde projecten. In een jaarrekening worden projecten in afvalwaterzuivering meestal aangeduid als zuiveringstechnische werken. Daar worden ze geplaatst onder de kop “materiële vaste activa”. Waterschappen hanteren voor die projecten een programma. Dit programma beschrijft de reguliere en eenmalige investeringen. De gedragsregels voor een investeringsprogramma worden opgesteld samen met het bestuur van een waterschap. Dit is de Verenigde Vergadering (de coalitie). Hierin vertegenwoordigen afgevaardigden politieke partijen en maatschappelijke organisaties. Ze benoemen een aantal heemraden en mogelijk een dijkgraaf tot het dagelijkse bestuur. Deze groep beheert de portefeuilles voor onder meer investeringen. De coalitie beschrijft het beleid voor het programma van investeringen. Het investeringsprogramma en het beleid zijn unieke kenmerken van de afvalwatersector. Een voorstel voor investering moet grondig worden beoordeeld. Dit wordt gedaan door de investering te [7] beoordelen op basis van criteria . Criteria kunnen gelden voor een periode van 5 jaar (verschilt per waterschap), waarna ze mogelijk worden aangepast. De criteria worden gebruikt om de voorstellen te prioriteren. Een waterschap hanteert bijvoorbeeld een ‘3-sprong’ van criteria: welk voorstel is noodzakelijk (geen uitstel), welke is belangrijk (lichte uitstel mogelijk) en welke is nuttig (uitstel mogelijk onder condities). Nadat een voorstel is beoordeeld met behulp van deze criteria, wordt de investering ingepland. Dit gebeurt door de kapitaallasten van de investering te beoordelen. Hiervoor is het belangrijk naast een nauwkeurige raming van het project, een zorgvuldige planning te hebben van al het overige betalingsverkeer. Dit kunnen andere investeringen zijn. De voortkomende kapitaallasten moeten namelijk daartussen een plaats krijgen. Een waterschap moet voldoende eigen vermogen hebben om de betaling jaarlijks en op lange termijn te dekken. De kapitaallasten worden ingepland in 2 ‘ramingen’: een korte termijnplanning (de meerjarenexploitatieraming) en een lange termijnplanning (de meerjareninvesteringsplanning). De korte termijnraming is een financiële planning van alle kapitaallasten uit activiteiten voor zuiveringstechnische werken binnen de aankomende periode van 5 jaar. De investeringsraming is dat ook, maar dan voor kapitaallasten uit investeringen voor een langere periode (bijvoorbeeld 15 jaar). Samen met de overige beoordeelde investeringen, ontstaat dus een handig overzicht volgens de ‘3-sprong’: noodzakelijk, belangrijk en nuttig. Dit zijn eigenlijk 3 typen kapitaallasten. Dit geeft een overzicht van projecten die moeten plaatsvinden, en projecten die minder dringend zijn. Een afvalwaterzuivering of onderdelen daarvan wordt meestal annuïtair afbetaald. Dit is een jaarlijkse terugbetaling gedurende een bepaalde periode. De terugbetaalperiode wordt bepaald door de financiële [7] omvang van de investering (bijvoorbeeld 20 jaar) . Dit gelimiteerde aantal geldstromen wordt een annuïteit [8] genoemd . Bij de vaststelling van de periode voor de annuïteit, wordt de aanschaffingsprijs verdeeld over de geschatte gebruiksduur van het object. Dit is investeren met behulp van een lening met looptijd en een jaarlijks vaste rente. De afschrijving van de lening start met ingang van het 1e jaar na de ingebruikname. Afschrijvingstermijnen zijn gebaseerd op een vastgestelde nota over het beleid gericht op activa. Altijd wordt de afbetaling berekend over de afgesproken kosten voor het project. De afbetalingen worden vanuit de lange termijnraming ingepland op de exploitatieraming. Omdat investeringen door hun relatief hoge kosten lange looptijden hebben (25 jaar kan) is het verstandig om deze 2 kaders voor ramingen te hanteren. Dit geeft het benodigde inzicht in het plannen van de kosten van projecten. Met de meerjarenexploitatie- en meerjareninvesteringsplanning wordt bepaald welke kapitaallasten worden gedekt en welke projecten moeten worden uitgesteld. Door goedgekeurde investeringen lopen de jaarlijkse uitgaven op. Teveel investeringen leveren te hoge kapitaallasten op, waardoor kan worden besloten om alleen noodzakelijke investeringsvoorstellen op te nemen in de planning van de kapitaallasten. Dan worden investeringen met een lagere prioriteit uitgesteld. In dat geval kan een waterschap besparen of haar belastingen verhogen om het volgende jaar meer inkomsten te genereren.


10

In vergelijking met bijvoorbeeld een vennootschap wordt een investering anders gezien. Een investering hangt dan samen met het vergroten van de kapitaalwaarde en het verlagen van de productiekosten. Een commercieel bedrijf streeft immers continu groei van het eigen vermogen na. Inzicht in het verloop van de kapitaalwaarde na de investering, geeft het bedrijf indicatie van het maximaal optredende financiële risico. Na de investering zullen eerst de kapitaallasten toenemen tot een maximum. Dit wordt ook wel de minimale kapitaalwaarde genoemd. Het is een laag bedrag voor kapitaalwaarde, mogelijk negatief. Het bedrag zou niet groter mogen zijn dan een bepaald percentage van het eigen vermogen. Als zich dan een onverwachte malaise voordoet, is nog altijd genoeg eigen vermogen beschikbaar zodat geen overheidssteun nodig is [9]. Ter illustratie wordt gekeken naar het jaaroverzicht 2010 van het hoogheemraadschap van Delfland. Dit hoogheemraadschap constateert daarin dat schulden in 2009 sterk opliepen, het eigen vermogen afnam en de tarieven voor belasting toenamen. Een maatregel door Delfland is om komende investeringen af te betalen over een langere periode. Deze maatregel verlicht de druk op latere afschrijvingen, maar verlengt de terugbetaalperiode [10]. De afschrijvingen van investeringen van de afvalwatersector worden in Nederland grotendeels indirect door burger en bedrijf betaald. Deze opzet is in Nederland gebruikelijk. Het kan ook anders. In het Verenigd Koninkrijk is de afvalwatersector bijvoorbeeld volledig geprivatiseerd sinds 1989. Van de waterbedrijven in het Verenigd Koninkrijk werd in de jaren 90 beweerd dat zij te hoge bonussen aan hun directeuren uitkeerden, en een monopoliepositie gebruikten. Dit leidde tot veel te hoge betalingstarieven voor burger en bedrijf [11,12]. Waterschappen hanteren kostenramingen. Voordat dus bijvoorbeeld met de bouw van een installatie wordt gestart, dienen de daarmee gemoeide kosten te worden geschat of geraamd. Het ramen van investerings- en exploitatiekosten is in Nederland voor hen dan ook wettelijk verplicht. Dit is vastgelegd in het Waterschapsbesluit artikel 4.71. Het besluit legt echter alleen deze verplichting vast. Daarbij moet worden weergegeven volgens welk(e) principe(s) de kosten zijn toegekend [13]. De wijze waarop geraamd wordt is echter (nog) de keuze van het waterschap of hoogheemraadschap zelf. Dit is niet wettelijk voorgeschreven. Het is dus interessant om te kijken hoe deze organisaties kostenraming zien en toepassen.

2.3 2.3.1

Een beschrijving van kostenraming in de afvalwatersector Kostenraming door het waterschap Hollandse Delta

Figuur 2-4:Een luchtfoto van rwzi Strijen (12000 i.e.) in eigendom van Hollandse Delta [A3]

Hollandse Delta raamt investeringskosten op basis van kostenkengetallen [iv1]. Deze getallen worden verkregen uit (eerdere en te komen) aanbestedingen door het waterschap. Gebruik wordt ook gemaakt van de mogelijkheid om een ingenieursbureau de raming van de investeringskosten op te laten stellen. Van een willekeurig nieuwbouw project voert de projectleider of een gekozen projectmedewerker de raming(en) uit. Voor deze keuze is de grootte van het projectteam bepalend. Uiteindelijk zal de projectleider de ramingen samenvoegen. Een afgeronde raming wordt op hoofdlijnen

gecontroleerd. Voor het ramen van een dergelijk project is geen tool in gebruik. Voor de uitvoerder van een controle is zijn/haar vakdiscipline bepalend. Een werktuigbouwkundige controleert bijvoorbeeld de raming van een nieuw gemaal, omdat kennis van pompen en mechaniek van belang is. De controleur dient dus over een bepaalde mate van kennis van het investeringsobject te beschikken. Vanwege een huidig capaciteitsgebrek, is het toepassen van dit principe echter beperkt mogelijk. Uiteindelijk zal na controle de projectleider steeds de ramingen nog eens op hoofdlijnen controleren. Het is niet bevestigd of de ramingen conform de


11

SSK zijn opgebouwd, waarover later in dit rapport meer. De ramingen worden gedaan door de afdeling “Advies en Bouwen”. De kosten van de opgenomen activiteiten in het interne onderhoudsplan worden geraamd, maar niet met een tool [iv2]. Daarbij zijn de belangrijkste geraamde exploitatiekosten: 1. 2. 3. 4.

“personeelskosten”; “onderhoudskosten”; “energiekosten”; “specifieke kosten” (bijvoorbeeld kosten voor chemicaliën); 5. “kosten derden” (bijvoorbeeld bewakingskosten, kosten richting de gemeente).

verleden. Tevens wordt vooruitgeblikt per zuivering op de te verwachten lasten. Dit wordt gedaan bijvoorbeeld op basis van prijsontwikkeling, en de [14] technologische staat van een installatie . Bij de raming zijn meerdere functies betrokken, zoals het afdelingshoofd, technologen, onderhoudsbeheerders en de maintenance engineer. De exploitatiekosten worden geraamd door de afdelingen “Onderhoud” en “Technologie en Beleid”. De gewenste nauwkeurigheid van een raming is zo nauwkeurig mogelijk. Het nut van een nauwkeurige raming wordt zowel voor investeringsals exploitatiekosten door Hollandse Delta gezien [iv1,iv2] .

Bekend is dat iedere raming plaatsvindt op basis van aannames en opgeslagen gegevens uit het 2.3.2

Kostenraming door het hoogheemraadschap van Delfland

Figuur 2-5: Een foto van rwzi Harnaschpolder (1,4 miljoen i.e.) in eigendom van Delfland [A4]

Delfland is eigenaar van 4 rwzi’s. Deze zuiveringen vertegenwoordigen een waarde van 606,5 miljoen [15] euro op de balans van 2009/2010 . De waarde is hiermee in hoge mate bepalend voor de totale waarde van de vaste activa. Die bedraagt namelijk 903,5 miljoen euro. De waarde van de zuiveringen staan dus voor ongeveer 67 procent van de totale waarde op de balans van het hoogheemraadschap. De zuiveringen zijn eigendom van Delfland, die ook de investeringskosten raamt. Investeringen worden gedaan in de zuiveringen en in het transportstelsel [iv3] . Het gaat altijd om kosten voor vervanging, nieuwbouw of uitbreiding. De afdelingen “Afvalwaterketen & Contractbeheer” en “Project & Ingenieursbureau” (PIB) hebben het beste zicht op deze ramingen. De laatste afdeling (PIB) raamt de investeringskosten soms in samenwerking met een extern adviesbureau. De kosten worden geraamd

door een kostendeskundige of projectleider. Een duidelijk antwoord op de vraag of hiervoor een tool wordt gebruikt is niet gekregen. De ramingen zijn conform de Standaard Systematiek voor kostenraming (SSK). Delfluent B.V. heeft geen investeringskosten. Dit bedrijf raamt namelijk alleen de exploitatiekosten van de rwzi´s ‘Harnaschpolder” en “Houtrust”. In het contract met het hoogheemraadschap is wel een bepaalde verrekeningswijze afgesproken van exploitatiekosten, waarmee rekening wordt gehouden in jaarrekeningen. Exploitatiekosten worden geraamd op basis van [iv4] aannames . De afdeling “Afvalwaterketen en Contractbeheer” heeft binnen Delfland hierop het beste zicht. Binnen deze afdeling voert een bedrijfskundige samen met medewerkers van het contractmanagementteam de raming uit.


12

Tussen Delfland en Delfluent is afgesproken om exploitatiekosten te ramen op basis van prognose en toekomstige prijsontwikkeling. Delfluent zelf maakt gebruik van een procesbeschrijving voor het opstellen, afstemmen, rapporteren en goedkeuren van ramingen. Iedere afdeling of budgethouder van Delfluent hanteert zijn eigen methodiek voor het ramen en registreren. Een financiële afdeling van Delfluent voegt uiteindelijk alle gegevens samen en stelt het overzicht op. Ook spelen de gerealiseerde kosten en ervaringen uit het verleden mee, net als verwachtingen in de toekomst (prognose). De volgende exploitatiekosten worden onderscheiden: 1. 2. 3. 4. 5. 2.3.3

“personeel”; “onderhoud”; “procesvoering”; “overhead”; “extern”.

Delfland controleert de juistheid van de vanuit Delfluent opgegeven prognose van exploitatiekosten. De gewenste nauwkeurigheid van een raming is ongeveer 5 procent. Het belang van een nauwkeurige kostenraming [iv3] wordt door Delfland gezien , omdat het een directe invloed heeft op de jaarlijks vastgestelde tarieven. Voor exploitatiekosten ligt dat anders, vanwege het verrekenmechanisme met Delfluent op basis van volume, prestatie en prijsindexering. Het belang wordt ook door Delfluent ingezien [iv4]. Volgens Delfluent brengt het bewustwording mee van de kosten, kostenstructuur en invloedsfactoren. Nauwkeurig ramen wordt lastiger gemaakt door onverwachte ontwikkelingen (“verassingen”), die verklaard moeten worden. “Plan-Do-Check-Act” dient gedurende het gehele raamproces te worden vastgehouden.

Kostenraming bij het project de MBR-reactor in Terneuzen

Figuur 2-6: Een foto van de MBR-reactor (grijze gebouw) in Terneuzen [A5]

In Terneuzen is in 2009 de MBR reactor gebouwd [iv5] . Het project is een samenwerking tussen meerdere organisaties, waaronder een waterschap (“Scheldestromen”), een drinkwaterbedrijf (“Evides Industriewater B.V.”) en twee chemiebedrijven (“Dow Chemical Benelux B.V.”, “Norit”). Er is dus sprake van een samenwerking tussen een publieke organisatie, een drinkwaterbedrijf en meerdere commerciële ondernemingen. De kern van de samenwerking is het capaciteitstekort van 20 procent in afvalwaterzuivering bij Scheldestromen. Om dit op te vangen biedt het waterschap een deel van het afvalwater aan Evides aan. Daar ontvangt het waterschap inkomsten voor van Evides. Evides gebruikt het afvalwater om er demiwater van te produceren met behulp van de MBR reactor. Gedurende dit project speelde kostenraming een belangrijke rol. De raming van de MBR-reactor is uitgevoerd door [iv6] het drinkwaterbedrijf Evides . Dit is gedaan door de afdeling “Projecten en Operation Support”

(P&OS). Daarbij werden de volgende posten van investeringskosten geraamd:

1. “Bouwkosten onderverdeeld per discipline” (civieltechnisch, werktuigbouwkundig, elektrisch & instrumenten, procesautomatisering); 2. “Procestechniek en equipment”; 3. “Engineeringkosten”; 4. “Indirecte kosten” (energieverbruik, onderhoud, spare parts). Kostenraming is een belangrijk hulpmiddel gedurende het gehele project. Vanaf de allereerste haalbaarheidsstudie tot en met de afronding van het project. De kosten voor het produceren van demiwater met een MBR reactor zijn voor de raming onderzocht. Hierbij waren de productiekosten van demiwater uit afvalwater een belangrijk onderwerp. De gewenste bandbreedte van de raming is 30 procent nauwkeurigheid tijdens


13

het studietraject, en 10 procent nauwkeurigheid in het ontwerptraject. Aan de start van het project (tijdens studiefase en voorontwerp) is gewerkt met ramingen op hoofdlijnen. Hierbij werden ervaringen uit het verleden gecombineerd met verwachtingen van de actuele marktontwikkeling. Later kwamen daar ramingen op detailniveau bij. In een verder gevorderd stadium wordt op alle afzonderlijke proces- en projectdelen begroot door de engineers van meerdere vakdisciplines. Hiervoor werden kostenkengetallen gebruikt. De kostenraming werd intern door collega’s gecheckt, en ook gecheckt op conformiteit met de markt. De grotere procesonderdelen werden geverifieerd bij leveranciers (extern). Op de kostenraming zijn interne werkomschrijvingen van toepassing, als onderdeel van een kwaliteitssysteem. Na afronding werd een nacalculatie gemaakt ter verbetering van de begrotingsmethodiek. De kostenraming werd door collega’s intern gecontroleerd op volledigheid van de begroting. De raming werd uitgevoerd met behulp van MS Excel.

2.3.4

De bedrijfsvoering van de bioreactor en de membraaninstallatie genereert exploitatiekosten [iv5, iv6] . Onderscheiden worden de kosten voor: 1. “energie”; 2. “chemicaliën; 3. “beheer en onderhoud” (inclusief wacht & storingsdienst); 4. “slibverwerking”; 5. “membranen”. Exploitatiekosten worden geraamd op basis van kostenkengetallen en getoetst aan overeenkomstige projectreferenties. Aan het begin tijdens de studiefase is er input geweest van ingenieursbureaus en leveranciers, waaronder de membraanleverancier. Die gegevens zijn gecombineerd met de kosten kengetallen van het drinkwaterbedrijf (Evides). Op de raming is geen procesbeschrijving van toepassing. De raming heeft een gewenste nauwkeurigheid van 10 procent. Volgens Evides is het vergroten van de nauwkeurigheid van kostenraming van groot belang [iv6] . Het vergroot namelijk de betrouwbaarheid en de bestuurbaarheid van de investeringsprojecten.

Kostenraming bij het project “De Puurwaterfabriek”

Figuur 2-7: Een luchtfoto van de “Puurwaterfabriek” in Emmen [16]

De “Puurwaterfabriek” te Emmen is net als het hiervoor beschreven project een voorbeeld van [iv7,16] . De betrokken publiek-private samenwerking partijen zijn waterschap “Velt & Vecht”, drinkwaterbedrijf “Waterleidingmaatschappij Drenthe” (WMD) en de “Nederlandse Aardolie Maatschappij” (NAM). De Puurwaterfabriek zuivert afvalwater tot een zeer zuiver water. Voor die zuivering zijn Velt & Vecht en de WMD een joint venture gestart. De fabriek staat op het terrein van de afvalwaterzuivering Emmen. Het zeer zuivere water (ook wel ultrapuur water genoemd) gebruikt de NAM voor de winning van olie uit het Schoonebeekerveld. Ook in dit project is kostenraming een belangrijk onderwerp. Het doel is om een contractprijs af te spreken met [iv7] de NAM over de levering van ultra puur water .

Voor de aandeelhouders (Velt & Vecht) is de raming nodig om goedkeuring te geven op de uitvoering van dit project. De raming maakt onderscheid in “bouwkundige-, civieltechnische-, werktuigbouwkundige-, elektrotechnische- en besturingstechnische werkzaamheden”. Deze werkzaamheden zijn als percelen aanbesteed en de geraamde investeringskosten zijn gebruikt om de uitkomst van de aanbestedingen te toetsen. Andere kosten die tot de investeringskosten gerekend worden zijn: 1. 2. 3. 4. 5.

“directiekosten”; “directieleveringen”; “onvoorzien”; “kosten eigen organisaties”; “renteverlies tijdens de bouw”;


14

6. “kosten voor het verkrijgen van vergunningen”; 7. “inrichting van werkplaats en kantoren”; 8. “kosten voor voorlichting”. Tijdens het project is in iedere fase een raming gemaakt volgens het principe “projectmatig werken”. In de eerste fase is de raming gebaseerd op referentiewerken. Gaande de vordering van het project werd de raming steeds gedetailleerder. De kostenraming werd in elke fase van het project gecontroleerd en bijgesteld. Elke vakdiscipline werd gecontroleerd. De raming is uitgevoerd door een team medewerkers van Velt & Vecht en WMD. Tijdens de voorontwerp fase heeft dit team ondersteuning gekregen van ingenieursbureau Witteveen & Bos. De eerste ramingen zijn gemaakt door het team, de latere ramingen door het ingenieursbureau. In de toekomst worden ramingen op dezelfde manier aangepakt. De gewenste nauwkeurigheid van de raming is in de initiatieffase nog niet aan de orde. Er is nog te weinig bekend om een nauwkeurige raming te maken die aansluit. Als dan een raming wordt gemaakt, zal die naar boven of naar beneden afwijken ten opzichte van het eindresultaat. Dit kan voor projecten waarbij geen referentieprojecten bestaan wel 40 procent zijn. In de aanbestedingsfase wordt een gewenste nauwkeurigheid van 5 à 10 procent nagestreefd. Op hoofdlijnen is een raming gemaakt voordat er [iv7] een contract was met de NAM . De raming werd 2.3.5

opgesteld door de manager van Nieuwater B.V. De eerste gedetailleerde raming is in het najaar van 2010 gemaakt, voor het exploitatiejaar 2011. Voor de raming wordt geen procesbeschrijving gebruikt. In de raming worden als exploitatiekosten onderscheiden: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

“personeel” “levering chemicaliën” “onderhoud terrein” “onderhoud machines en installaties” “onderhoud gebouwen” “laboratorium onderzoek” “beveiliging” “kapitaallasten” “belastingen” “nutsvoorzieningen” “administratieve ondersteuning” “huur”

Op basis van referentiewerken en de historie van een project wordt de raming gemaakt. De raming wordt gecontroleerd door de hoofdmachinist, de directeur en een financiële afdeling. Doordat de Puurwaterfabriek een uniek project is, was er geen referentieproject of historie van een project. De raming is daarom gemaakt op basis van ervaringen en vergelijkbare projecten. Voor 2012 wordt verwacht dat de exploitatiekosten nauwkeuriger zullen zijn dan 2011. Het is gewenst om meer ervaring te krijgen met het exploitatiebudget van deze fabriek. Een gewenste nauwkeurigheid is daarom nog niet vastgelegd.

Analyse

De verschillende kostenbegrippen en ramingmethodieken in gebruik bij waterschappen, hoogheemraadschappen en projecten van publiek private samenwerking geven een dubbelzinnig beeld van kostenraming in de afvalwatersector. In het gunstige geval zou een landelijk inzicht in dit onderwerp eenvoudig kunnen worden verkregen: leg van ieder waterschap of hoogheemraadschap de kosten naast elkaar, vergelijk en beoordeel. Dit geldt ook voor de methodieken. Het lijkt echter dat individuele kostentermen en ramingmethodieken worden gehanteerd. Dit maakt vergelijken belangrijk. Want welke kostenposten kunnen met elkaar worden vergeleken? Hieronder worden de verschillen en overeenkomsten op een rij gezet. Overeenkomsten in de raming van investeringskosten door Delfland en door Hollandse Delta: 1. 2. 3. 4.

Beide waterschappen ramen een deel van de investeringskosten zelf, en een ander deel in samenwerking met een ingenieursbureau. De projectleider en een kostendeskundige collega nemen een belangrijke rol in. De opbouw van de kosten is voor beide waterschappen niet bekend geworden. Alleen van Hollandse Delta is bekend dat geen ramingstool in gebruik is. Overeenkomsten in de raming van exploitatiekosten door Delfland en door Hollandse Delta:

1. 2. 3. 4.

Geraamd wordt op basis van aannames, ervaring, opgeslagen data en toekomstverwachting. Beide waterschappen ramen kosten voor onderhoud en personeel. De opbouw van de kosten is voor beide waterschappen bekend. Alleen van Hollandse Delta is bekend dat geen ramingstool in gebruik is. Verschillen in raming van de investeringskosten door Delfland en door Hollandse Delta:


15

1.

2.

Ramingen van Delfland komen voort uit een samenwerking tussen 2 afdelingen: 1. “Project & Ingenieursbureau” (PIB); 2. “Zuiveringsbeheer” (specifiek: de subafdeling “Afvalwaterketen & Contractbeheer”). Voor Hollandse Delta geldt dit voor 1 afdeling, namelijk “Advies & Bouwen” Ramingen van Delfland zijn opgebouwd volgens de standaard systematiek voor kostenraming (SSK). Dat is van Hollandse Delta niet bevestigd. Verschillen in de raming van de exploitatiekosten door Delfland en door Hollandse Delta:

1. 2. 3.

Delfland besteedt het grootste deel van het raamproces uit aan Delfluent Services B.V. Hollandse Delta voert zelf de ramingen uit (afdeling “Technologie & Beleid” en “Onderhoud”). Tussen beide waterschappen bestaan verschillen in de aanduiding van de kostenposten. Overeenkomsten en verschillen tussen de projecten “MBR Terneuzen” en “De Puurwaterfabriek”:

1. 2. 3.

Tussen beide projecten bestaan zowel voor investeringsals exploitatiekosten verschillen in de aanduiding van de kostenposten. Voor het ramen van investeringskosten zijn vergelijkbare referentieprojecten, ervaring uit het verleden en marktgegevens voor beide projecten belangrijk geweest. Voor ramingen van investeringskosten van De Puurwaterfabriek hebben waterschap Velt & Vecht en Waterleidingmaatschappij Drenthe ondersteuning gekregen van een ingenieursbureau. Dit is van de MBR Terneuzen niet bekend geworden.

Kostenraming wordt door waterschappen en hoogheemraadschappen belangrijk gevonden vanwege de invloed op de jaarlijks vastgestelde tarieven van waterschappen en de goedkeuring, betrouwbaarheid en bestuurbaarheid van investeringsprojecten. Tot slot wordt bij de investeringen “MBR Terneuzen” (effluent is industriewater) en “De Puurwaterfabriek” (effluent is proceswater) opgemerkt, dat het afvalwater als een commercieel product kan worden beschouwd. Het wordt namelijk als een fysiek product verkocht aan Evides. Zeker vanwege dit kenmerk zijn deze investeringen door Scheldestromen en door Velt & Vecht bijzonder.

2.4

De afwegingen voor een investering in afvalwaterzuivering:

De vroegste ramingen van een investering moeten een zekere nauwkeurigheid hebben. Dit is belangrijk om alternatieve oplossingen te kunnen vergelijken. De nauwkeurigheid moet een bandbreedte hebben van +/- 20 procent [17] in de systeemkeuze fase, een projectfase waarover meer verteld wordt in hoofdstuk 2.2. Gestreefd wordt om die werkelijke prijs zo precies mogelijk te ramen ondanks de gegeven bandbreedte. Forse stijgingen van ramingen moeten zien te worden voorkomen. Voldoende beheersing van ramingen en voldoende duidelijkheid over kosten bieden daarbij hulp. Dit vraagt om goede methodes en procedures van de ramingen [18]. De benodigde projectfeedback voor een raming mag dus niet te globaal zijn of te weinig zijn uitgewerkt. Naarmate het project dan vordert zullen geraamde bedragen alsnog kunnen stijgen als gevolg van over het hoofd geziene kosten. Een globale kosten-batenanalyse kan dit tegengaan, door bijvoorbeeld aanvullende eisen te stellen aan het project en de raming. Die eisen staan vast in alle projectfases, waardoor meer verankering van de ramingen in het project ontstaat. Toch zijn externe invloeden bij het aanleggen van infrastructuur zoals afvalwaterzuiveringen een gecompliceerde zaak. Demografie is een belangrijke factor, zeker in het dichtbebouwde en -bevolkte Nederland. Daarnaast bestaan ook bij de aanleg van een afvalwaterzuivering andere externe invloeden, zoals stakingen, milieuproblemen, ontwerpaanpassingen, constructiefouten, materieeluitval, menselijke fouten etc. [19] . Het ramen op een vroeg moment in het project wordt ook hierdoor uitdagend. Een goede raming voorziet op mogelijke verrassingen, bijvoorbeeld via forecasting en risico assessment. Naast technische aspecten van een project, moeten de financiële en procedurele aspecten van de ramingen dus goed zijn doordacht. De oorzaken van een gestegen ramingbedrag moeten achteraf namelijk kunnen worden verklaard, zodat daarvan kan worden geleerd voor de volgende keer. Voor een grote organisatie is het dan belangrijk om goed in de gaten te houden waar en door wie beslissingen worden genomen tot de aanpassing van een project en bijbehorende raming [19]. Een juiste aanpak levert een doorzichtig en realistisch ramingenproces. In dit onderzoek moet voor de calculaties het juiste detailniveau worden gevonden. Anders benaderen calculaties van investerings- en exploitatiekosten mogelijk onvoldoende de werkelijkheid. Zolang wordt beschreven vanuit welke uitgangspunten dat wordt gedaan, kan dit worden verklaard zonder verrassingen. Benadrukt wordt om een investering niet los te zien van de latere exploitatiekosten. Dit punt wordt in onderstaande figuur 2.8 weergegeven.


16

Figuur 2-8: Een schema van de afweging van een investering in afvalwaterzuivering [34]

In figuur 2.8 wordt de werking van een afweging van een investering geïllustreerd. De vaste 2 onderdelen zijn een kostenberekening en het benoemen van kwalitatieve aspecten. De kostenberekening moet een raming zijn van investerings- en exploitatiekosten. Het resultaat wordt gebruikt in de afweging van de kwalitatieve aspecten van de investering. De kwalitatieve aspecten van een investering gaan over praktische zaken van het gebruik: de bedrijfszekerheid, de inpasbaarheid, de grootte en de capaciteit zijn goede voorbeelden. Politiek, maatschappij en stakeholders hebben een mogelijke invloed op de afweging. Denk bijvoorbeeld aan bezuinigingen, waardoor minder nieuwe projecten worden ondernomen. Door de verwachte kosten uit de kostenberekening te verbinden met de kwalitatieve aspecten, kan per aspect de verwachte kosten worden beschreven. Ieder alternatief heeft andere kenmerken en dus andere verwachte kosten. Een tool waarmee die de investerings- en exploitatiekosten berekend zou dus handig zijn. In vroege projectfases van bouwprojecten is dat van veel toegevoegde waarde.

2.5

Het energieverbruik van afvalwaterzuivering

Buiten de investeringskosten, is een interessante post van de exploitatiekosten de energiekosten voor afvalwaterzuivering. De kosten zijn het gevolg van het verbruik van energie. Dit aspect staat tegenwoordig bijzonder in de belangstelling bij de kapitaalintensieve sectoren, zoals de afvalwatersector. Wereldwijd wordt veel aandacht gevestigd op het verbruik van fossiele brandstoffen, en de gevolgen voor het klimaat. De opwekking van elektrische energie met behulp van fossiele brandstoffen dient te worden teruggedrongen. Als het huidige verbruik van fossiele brandstoffen doorgaat, zal dit problemen opleveren voor het wereldklimaat. Gevolgen zijn toenemende kans op extreme weersomstandigheden en gevaren voor de voedselvoorziening. Zie voor een recent verschenen artikel bijlage 7. Mogelijk te treffen maatregelen zijn het investeren in energiebesparing en de opwekking van duurzame energie. Een voorbeeld van een dergelijke investering is zuinigere fabrieken [20] ontwikkelen. Om bijvoorbeeld de waterschappen en hoogheemraadschappen in deze uitdaging te ondersteunen, heeft de overheid de meerjaren afspraken energie-efficiëntie bedacht. De meerjaren afspraken energie-efficiëntie 1, 2 en 3 (MJA’s 1, 2 en 3) zijn generaties van convenanten gericht op het realiseren van klimaatdoelen. Dit kan door de verbetering van energie efficiency van producten, diensten en processen. Het uitgangspunt voor een betere energie efficiency is het toekomstig gebruik van fossiele brandstoffen terug te dringen [21]. De MJA’s hebben betrekking op activiteiten binnen het bedrijf, in de keten en op duurzame energie. De overheid startte MJA1 in 1991. Hiermee streefde ze de bewustwording bij bedrijven van de gevolgen van energieverbruik voor het klimaat te stimuleren. Meerdere industriële sectoren en branches namen deel aan MJA1. Uiteindelijk zijn in 19 branches convenanten gesloten voor het jaar 2020 [22].


17

De MJA’s bestaan dus al 20 jaar in Nederland. Zowel de private als de publieke sector mogen vrijwillig deelnemen aan de huidige MJA 3, met de rijksoverheid als regelgever en partner. In de MJA3 is de aandacht met name gericht op de aanpak en naleving om het energieverbruik terug te dringen. Wettelijk is vastgelegd dat organisaties met een energieverbruik per kalenderjaar lager dan 50.000 kWh elektriciteit of lager dan 25.000m3 aardgasequivalent, niet verplicht zijn aan de MJA3 deel te nemen (ze mogen dat natuurlijk wel). De bedrijven die wel verplicht zijn, moeten energiebesparende maatregelen met een maximale terugverdientijd van maximaal 5 jaar realiseren [23]. De MJA stelt hiermee dus een voorwaarde aan investeringen. Een willekeurige deelnemer werkt zijn besparingsmaatregelen uit in het energie efficiëntieplan (EEP). De overheid houdt rekening met de haalbaarheid van een EEP, en dat de deelnemer zichzelf op de realisatie toelegt. De planperiode voor een EEP is steeds 4 jaar met als de huidige periode 2009 – 2012. Verder zijn deelnemers onderverdeeld in 3 clusters. Dat zijn: “industrie” met 18 sectoren, “voedings- en genotmiddelen” met 9 sectoren en “diensten” met 4 sectoren [23]. De afvalwatersector doet mee aan de MJA3. De deelname werd door De Unie van Waterschappen (UvW) begeleid. Dit is een koepelorganisatie en belangenplatform van alle waterschappen (en hoogheemraadschappen) van Nederland. De doelstelling die de waterschappen moeten halen is het bereiken van minimaal 30 procent energiebesparing binnen de periode 2005-2020. Een positief punt is dat zij tot de kleinere grootverbruikers behoren. De deelnemers met het grootste “primair energiegebruik” behoren vooral tot cluster “industrie”. Om hoeveel energieverbruik gaat het eigenlijk? Zie ter illustratie de volgende tabel. Tabel 2-1: Primair energieverbruik MJA3 van de aan MJA3 deelnemende sectoren [24]

g

(

)

Sector 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Olie- en Gasproducerende industrie Zuivelindustrie Rubber-, Lijm- en Kunststofindustie Aardappelverwerkende industrie Grofkeramische industrie Margarine-, Vetten- en Olienindustrie Afvalwaterzuivering waterschappen Wetenschappelijk onderwijs Financiele dienstverlening

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

33.600 33.600 31.300 35.300 36.328 35.200 37.400 16.700 17.400 17.000 17.052 17.400 17.700 7.400 7.600 8.100 8.200 8.493 8.600 9.900 8.482 8.700 8.700 8.400 8.900 9.167 9.500 10.300 7.200 7.800 7.300 7.116 6.900 7.000 5.500 5.000

4.600 5.400

4.700 5.400

5.400 5.400

5.500 4.600

5.500

5.400

2008

2009

40.830 18.020 9.635 8.705 9.621 7.575

38.413 18.340 8.412 8.395 8.370 7.951 7.498 5.639 6.671

Deze tabel toont de 9 grootste verbruikers in de MJA’s (waarden in terajoule). De Olie- en Gasproducerende industrie staat met een primair verbruik van 23,4 procent van het totale primaire verbruik in de MJA3 bovenaan. De afvalwatersector staat bijna onderaan in de lijst met 4,6 procent. Alle 24 waterschappen (waaronder ook de hoogheemraadschappen) nemen deel aan de MJA3. Het relatief kleine gezamenlijke verbruik is opgebouwd uit 800 miljoen kWh elektriciteit en 258 TJ aardgas-/warmtegebruik ten behoeve van afvalwaterzuivering. De bovenstaande verbruiken zijn exclusief de productie van biogas [24]. De afvalwaterzuiveringen zijn zoals kan worden begrepen een object in de MJA3. Deze ‘fabrieken’ kunnen functioneren met een lager verbruik van fossiele brandstoffen en bijvoorbeeld een hoger verbruik van duurzame energie. De waterschappen zien dat mogelijk door besparing van energieverbruik en de winning van energie. De grootste verbruiken van zuivering zijn het resultaat van beluchting en slibontwatering. Door waterschappen worden 3 energiesoorten gezien: “thermische energie”, “chemische energie” en “operationele energie” [25]. De eerste 2 energiesoorten zijn de duurzame energiebronnen. “Operationele energie” is het energieverbruik benodigd voor de functionering van de waterketen. Dat is het verbruik van de producten aardgas en diesel. In tabel 2.2 wordt getoond aan welke doeleinden waterschappen dit besteden [24,26]:

Jaar: 2007 • • • • •

Aandeel (TJ) 700

Inzameling en transport van afvalwater Zuivering van afvalwater en slibbehandeling Bereiding van leidingwater Slibtransport en verwerking Transport, distributie

3800

totaal

2000 600 400 7500

Tabel 2-2: De verbruikte energie (TJ) voor de waterketen bij waterschappen [25]


18

Relatief gezien is het totale verbruik van 7500 TJ door waterschappen vrij laag. De 7500 TJ kan worden vergeleken met het verbruik van een stad van 200.000 inwoners. Toch bestaat de post “Zuivering van afvalwater en slibbehandeling” volledig uit het verbruik van fossiele brandstoffen, en zal dus moeten afnemen. De onderdelen van die post zijn als volgt: Jaar: 2007 a. b. c. d.

Productie van chemicaliën Inkoop van aardgas Inkoop van elektrische energie Bijstoken van de warmtekrachtkoppelingsinstallatie totaal

Aandeel (TJ) 200 900 2100 600 3800

Tabel 2-3: De verbruikte energie (TJ) voor “zuivering van afvalwater en –slibbehandeling” [25]

Afvalwaterzuivering en slibbehandeling in Nederland verbruikt dus in totaal zo’n 3800 TJ [25]. Meer dan de helft is benodigd voor zuivering van afvalwater en slibbehandeling. Volgens NEN-2632 (waarover later in dit rapport meer) worden onder meer de energiekosten begroot voor het gebruik en de instandhouding van een zuivering. Opgemerkt wordt dat het gebruik van beluchting gemiddeld 70 procent van het totaal benodigde elektriciteitverbruik op een zuivering [27,28,29] verbruikt. Oftewel goed voor ruim 2/3 deel van de zuivering van afvalwater en slibbehandeling. Dit is het overgrote deel van het totale verbruik. Voor energiebesparing mag een onderzoek naar de efficiency van beluchting dus niet ontbreken. De procedure van een efficiency verbetering: Alle deelnemers dienen jaarlijks 2 procent reductie of besparing in energieverbruik te realiseren. Onder andere door de efficiency van het energiegebruik te verbeteren. Agentschap NL (de overheidsinstantie belast met de MJA’s) onderscheidt de volgende 3 categorieën: 1. Procesefficiëntie; 2. Productieketenefficiëntie; 3. Productketenefficiëntie. Naast bovenstaande 3 posten wordt duurzame energie onderscheiden. Dit betreft de opwekking en inkoop van duurzame energie. In totaal wordt de energieprestatie van de deelnemers uitgedrukt als de optelsom van [24] efficiëntieverbetering en inzet van duurzame energie . De gerealiseerde verbeteringen door waterschappen en hoogheemraadschappen zijn voor procesefficiëntie 57,8 TJ, voor productefficiëntie 38.7 en ketenefficiëntie 0 TJ. Gezien kan worden dat de afvalwatersector werkt aan energie efficiency. Het is echter de eerste keer in 2009 voor deze sector, dus vergelijking met prestaties uit eerdere jaren is nog niet mogelijk. Van het opwekken of inkopen van duurzame energie zijn geen resultaten bekend. Afvalwaterzuivering biedt opties voor energieopwekking. Dit krijgt aandacht in het landelijke onderzoek “De Energiefabriek”. “De Energiefabriek” gaat over de analyse en haalbaarheid van energieopwekking met biogas. Afvalwaterzuivering is een energiebron, zo is de gedachte. Dit maakt het in de toekomst mogelijk dat de afvalwatersector duurzame grondstoffen en energie zal gaan produceren. Onderzoek van en bij waterschappen gaat in op de haalbaarheid van energiebesparing. De energie efficiency verbetering uit tabel 1.4 is namelijk bereikt met onderzochte maatregelen, die eerst in een verplicht rapport zijn voorgesteld aan Agentschap NL. Een dergelijk rapport wordt een energie efficiëntie plan (EEP) genoemd. In een EEP worden alle maatregelen om energieverbruik te verminderen beschreven. Eens per 4 jaar dient het EEP te worden voorgelegd aan Agentschap NL. Een van de bezigheden van Agentschap NL is de afvalwatersector te adviseren over EEP’s, en de controle van de geldigheid en haalbaarheid. De controle vindt ook eens per 4 jaar plaats. De termijn van het huidige EEP is de periode 20092012. De minimaal benodigde tijd voor het opstellen en laten goedkeuren van een EEP van een waterschap is [iv8] ongeveer een paar maanden . De daadwerkelijke uitvoering van de besparingsmaatregelen weegt zwaar. Dit blijkt omdat in een EEP dient aangegeven te worden welke maatregelen “zeker”, “voorwaardelijk” en “onzeker” zijn [30]. De zekere maatregelen worden zonder meer uitgevoerd in periode 2009-2012. De voorwaardelijke maatregelen worden uitgevoerd, tenzij een duidelijk aangegeven randvoorwaarde niet wordt vervuld. De onzekere maatregelen zijn maatregelen waarvoor nader onderzoek nodig is alvorens besloten kan worden tot uitvoering. Van maatregelen zijn de volgende kenmerken verplicht en ook toonaangevend [30]:


19

• • • •

Categorie: procesefficiency (PE), duurzame energie (DE), ketenefficiency (KE) Besparing elektriciteit [kWh]: verwachte besparing op jaarbasis; Besparing gas [m3]: verwachte besparing op jaarbasis; Vermeden CO2 uitstoot [ton]: berekende waarde op jaarbasis gebruikmakend van de CO2-emissiefactor.

Maatregelen worden dus op hoofdlijnen beoordeeld op hun rendabiliteit en termijn. De termijn is kort als een maatregel snel energiebesparing oplevert. De termijn is lang als een maatregel pas na een lange periode energiebesparing oplevert. De termijn is standaard 4 jaar, in aansluiting met één planperiode van MJA3. Ook de uitvoering en een goede rapportage van de maatregelen helpen de besparing in de toekomst te handhaven [31]. De kern van het succes van een maatregel door investering in een afvalwaterzuivering hangt af van [iv8]: • • •

De levensfase van het object; De stand van de technologie; De terugverdientijd van de investering.

Deze 3 factoren worden in de volgende paragraaf nader omschreven. Opgemerkt wordt hun belang bij nieuwbouwprojecten en vervanging. Een goed voorbeeld van een maatregel met korte terugverdientijd, is het op een zuivering vervangen van een indikcentrifuge door een bandindikker. De resultaten van een maatregel legt een waterschap of hoogheemraadschap vast in het elektronische milieujaarverslag (e-MJV1). Vervolgens controleert Agentschap NL de gerealiseerde vermindering in het energieverbruik. Mocht uit controle van het e-MJV1 en het EEP een lager dan beloofde besparing blijken, dan zal Agentschap NL een advies doen voor de mogelijke verbeteringen. Mocht echter nalatigheid in de uitvoering zijn te verwijten, dan informeert Agentschap NL het betreffende bevoegd gezag. Het bevoegd gezag kan bestaan uit leden van gemeentes en provinciën, en is gemachtigd om een waterschap of hoogheemraadschap [iv8] sancties op te leggen .

2.6

De afvalwatersector investeert in energiezuinige beluchting

Het beluchtingsysteem is een vast onderdeel van een conventionele afvalwaterzuivering. Het is een mechanische component, en heeft tot doel zuurstof in afvalwater op te lossen. Voor energiekosten van afvalwaterzuivering is het relatief grote elektriciteitsgebruik van het beluchtingsysteem opmerkelijk. Zoals eerder kort werd aangegeven, bedraagt dit gemiddeld 50 tot 70 procent van het totale verbruik op een zuivering. Het verbruik kan daarom dus fors worden genoemd [27,28,32,33]. Beluchting is dan ook de grootste energieverbruikende component van de waterlijn van een zuivering (op de waterlijn wordt in het volgende hoofdstuk teruggekomen). Voor de totale exploitatiekosten van een beluchtingsysteem betekent het dat daarvan 60 tot 80 procent door energiekosten wordt bepaald [34]. De onderhoudskosten bedragen gemiddeld slechts 5 procent, afhankelijk van het type beluchtingsysteem. Het overige aandeel van de energiekosten is bestemd voor het elektriciteitsgebruik van gemalen, recirculatiepompen, besturing, verlichting, verwarming. Het lijkt dus nuttig om te investeren in een zuiniger beluchtingsysteem. Toch is het aandeel van beluchting in het elektriciteitsverbruik de laatste 10 jaren wat afgenomen. Zie de volgende figuur.


20

67

700

66

600

65

500

64

400

63

300

62

200

61

100

60

0 2000

Verbruiksaandeel beluchting [%]

Totale elektriciteitsverbruik [10^6 kWh]

800

Totale elektriciteitsverbruik [10^6 kWh] Ingekochte elektriciteit [10^6 kWh] Geproduceerde elektriciteit [10^6 kWh] Elektriciteitsverbruik beluchting [10^6 kWh] Verbruiksaandeel beluchting in afvalwaterzuivering[%]

59 2001

2002

2003

2004 2005 Jaar

2006

2007

2008

2009

Figuur 2-9: Grafieken van het totale elektriciteitsverbruik van afvalwaterzuivering en van de beluchting [35]

Figuur 2. 9 toont 5 grafieken [35]. De bovenste grafiek geeft het totale elektriciteitsverbruik van afvalwaterzuivering weer over de jaren 2000 tot 2009. De overige grafieken geven (van boven naar onder) weer: - Het aandeel ingekochte elektriciteit - Het aandeel zelf geproduceerde elektriciteit - Het aandeel elektriciteitsverbruik van beluchting - Het aandeel elektriciteitsverbruik van beluchting als percentage Uit de figuur wordt het afgenomen aandeel van beluchting in het elektriciteitsverbruik van afvalwaterzuivering duidelijk. Die nam schommelend af van 2000 tot 2009 met 6 procent. In deze periode is het elektriciteitsverbruik voor beluchting niet lager geworden dan 60 procent. Dit lijkt een minimum te zijn, maar lijkt nog steeds relatief hoog voor slechts één component van een afvalwaterzuivering. In 2001 is samen met het dalende verbruik van beluchting, het totale elektriciteitsverbruik ook aan een afname begonnen. Die afname zette door tot 2003, waarna het elektriciteitsverbruik begon aan een stijging. Het totale elektriciteitsverbruik is de optelsom van ingekochte en geproduceerde elektriciteit. Globaal gezien neemt de hoeveelheid ingekochte elektriciteit toe. De hoeveelheid geproduceerde elektriciteit blijft redelijk constant. De daling van 6 procent in het energieverbruik van beluchting realiseerde tot 2009 dus nog geen drastische afname van het totale energieverbruik. Mogelijk vanwege de aandacht voor energiegebruik en het forse aandeel van beluchting daarin, investeren waterschappen en hoogheemraadschappen stevig in energiezuinigere beluchting. Zie de volgende investeringen: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

[36] Leidsche Rijn , mrt 2011; kredietaanvraag van 1,3 miljoen euro (waterschap De Stichtse Rijnlanden); [37] Amersfoort , mei 2009-apr 2011 (nazorg tot mei 2012): investeringswaarde 2,279 miljoen euro (waterschap Vallei en Eem); Veenendaal [38]: aug 2011-jan 2012: totale investering project 1,3395 miljoen euro (waterschap Vallei en Eem); Nieuwveen [39]: conceptbesluit mrt 2010: uitvoeringskrediet van 1,080 miljoen euro (hoogheemraadschap van Rijnland); Culemborg [40]: voorstel goedgekeurd 16 sep 2011: totale investering 0,326 miljoen euro (waterschap Rivierenland); Arnhem-zuid [40]: aanpassingen beluchtingsysteem, geraamde kosten voor uitvoering: 0,6 miljoen euro (waterschap Rivierenland); Alblasserdam [40]: geraamde kosten voor uitvoering: 0,156 miljoen euro (waterschap Rivierenland); Bommelerwaard-oost [40]: geraamde kosten voor uitvoering: 0,15 miljoen euro (waterschap Rivierenland); Mogelijke kandidaat zuivering [41]: de Bilt (hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden).

Deze lijst bevat grotere en kleinere investeringen. De relatief grotere investeringen (> 1 miljoen euro) zijn projecten waarmee de gehele puntbeluchting door bellenbeluchting wordt vervangen. Punt- en bellenbeluchting zijn beide bepaalde typen beluchtingsystemen. In het volgende hoofdstuk worden de onderdelen van deze systemen nader beschreven. De werking ervan komt in de volgende paragraaf aan bod.


21

Bellenbeluchting is een moderner type beluchtingsysteem dan puntbeluchting, en wordt verondersteld efficiënter met energie om te gaan. De overige investeringen zijn projecten op een kleinere schaal. Dit zijn bijvoorbeeld de ombouw van compressoren en beluchtingelementen bijplaatsen (Arnhem-zuid) of het inbouwen van een begrenzer voor het toerental van de beluchters (Bommelerwaard-oost) [42]. Naast vooruitgang in de zuurstofinbreng, is het doel van de investeringen een lager jaarlijks elektriciteitsverbruik in het kader van het EEP. Besparen op het energieverbruik met beluchting is veel onderzocht [27,34,43,44,45]. De onderzoeken verkennen met name de opties en consequenties. Helaas ontbreekt een lange praktijkervaring met fijne of ultra fijne bellenbeluchting. Dit geld ook voor Nederland. Fijne of ultra fijne bellenbeluchting heeft te maken met de grootte van de bellen die het bellenbeluchtingsysteem produceert. Fijne bellenbeluchting wordt nog niet zo lang toegepast. Daardoor zijn gegevens over energieverbruik, robuustheid en praktijkbediening slechts voorhanden voor enkele zuiveringen met een periode van hooguit 10 jaar. Zo werd van 1982 tot 2000 bellenbeluchting met behulp van keramische elementen toegepast op rwzi Sleeuwijk. Sinds 2000 zijn die elementen vervangen door betere membraanelementen, waarna een jaarlijkse vermindering in het lokale energieverbruik van 30 procent is bereikt [46]. Dit wordt onderstreept door de praktijkervaring van de afgelopen 2 jaren bij de zuiveringen Arnhem-zuid, Dussen, Nijmegen en Sliedrecht [42]. Een hoge energie-efficiency wordt niet alleen behaald met de keuze voor bellenbeluchting. Een optimale combinatie van het “type regeling”, de diepte van de actiefslib-tank èn het type beluchtingelement maakt mogelijk om de gewenste energie-efficiency te halen [27,44]. In het bepalen van aanleidingen voor investeringen zijn de volgende aspecten het belangrijkst: •

De levensfase van het object en de boekwaarde:

De levensfase van een huidig beluchtingsysteem is één van de volgende fases: investering, ontwerp, operatie, onderhoud, herbouw of sloop [47]. De boekwaarde van de huidige beluchting is de som van de nog resterende afschrijvingen bij gebruikelijke annuïtaire methodiek. Zoals opgemerkt, wordt de looptijd afgestemd op de geschatte gebruiksduur. Tegen het einde van de gebruiksduur van het beluchtingsysteem zou die dus bijna of volledig moeten zijn afbetaald. Als dat niet het geval is, is de gebruiksduur onjuist ingeschat of mogelijk komen te vervallen. Het komt voor dat daarom niet wordt geherinvesteerd, totdat de in gebruik zijnde beluchting volledig is afgeschreven [48,49,50]. Zodra een beluchtingsysteem vroeg in de operatie- of onderhoudsfase is, is die meestal nog niet volledig afgeschreven. Die levensfase van het object is dus niet de optimale fase om een vervanging te overwegen. De afbetaling loopt immers nog een aantal jaren door. Daarna wordt mogelijk in een nieuw systeem geïnvesteerd •

Figuur 2.10: Foto van benodigd onderhoud aan nabezinktank [A8]

De terugverdientijd van de investering:

Bij de terugverdientijd zijn belangrijk het investeringsscenario en de omvang van de investering: een investering wordt niet in één keer volledig betaald. Daar is meestal onvoldoende beschikbaar geld voor. In plaats daarvan wordt een investering over meerdere jaren geactiveerd en afgeschreven. Dit leidt tot jaarlijkse kapitaallasten uit die investering. Geactiveerd wil zeggen: als activa op de balans schrijven. Nadat dit beluchtingsysteem is vervaardigd en nieuw in gebruik wordt genomen, start de betaling. Die betaling vindt bij afvalwaterzuivering doorgaans plaats op annuïtaire basis (dit onderwerp komt in hoofdstuk 6 aan bod). De energiekosten voor beluchting zullen dalen doordat bellenbeluchting zuiniger in het verbruik is dan puntbeluchting. Afhankelijk van het investeringsscenario, kunnen de lagere energiekosten een aanleiding zijn voor investering. Het investeringsscenario kan zijn: nieuwbouw van een beluchtingsysteem of vervanging van een beluchtingsysteem. Bij nieuwbouw zijn geen eerdere kapitaallasten, bij vervanging kan dat wel het geval zijn. Bij vervanging van een beluchtingsysteem kan de betaling namelijk nog een aantal jaren doorlopen, omdat de looptijd nog niet is afgerond (denk aan de levensfase van het object). Voor een beoordeling van het investeringsscenario is het dus belangrijk om rekening te houden met eventuele lopende betalingen. Daardoor kunnen de kapitaallasten in het begin van de vervanging vrij hoog zijn.


22

•

De stand van technologie:

Wetenschap en onderzoek maken een bepaald technologisch niveau van toepassingen haalbaar. Het resultaat kan gezien worden als de stand van technologie. Dit staat voor het hedendaagse haalbare niveau van toepassingen. Dit niveau bepaald voor een deel de haalbaarheid, prijs en aantrekkelijkheid van investeringen. De toepassing van verbeterde technologie is al genoemd voor de doorslaggevend van het succes van maatregelen bij beluchting [27]. Hiermee zijn snel grote energiewinsten te behalen tegen relatief lage kosten. Dit zijn populaire maatregelen. Vanwege het snelle succes worden ze ‘easy wins’ genoemd: een relatief lichte inspanning levert een grote reductie in het energiegebruik op [iv9]. Bij verbeterde technologie voor beluchting kan ook worden gedacht aan ultra fijne bellenbeluchting. Kleinere bellen zorgen voor een grotere interface van zuurstof met het afvalwater, wat gunstig is voor het energieverbruik [45]. Een optimum zodat niet continu het volle vermogen van de compressor(en) hoeft te worden gebruikt, is ook belangrijk. Dit heeft regeling nodig. Wrijving, warmte, drukval en geluidhinder verminderen de prestatie van een compressor namelijk [51]. De stand van technologie heeft op meer betrekking dan alleen het beluchtingsysteem. Het gaat ook over de biologische zuivering. Gedacht kan worden aan membraanfiltratie. Aan membraanfiltratie kleven nog onzekerheden die onderzocht moeten worden. Voornamelijk rond de kwetsbaarheid van de membranen, die zouden namelijk niet robuust genoeg zijn om het actiefslib-proces te vervangen [52].


23

3

De opbouw van de waterlijn Afvalwater is water dat door menselijk gebruik is vervuild met verontreinigingen, en regenwater dat in aanraking is gekomen met het aardoppervlak. De bestanddelen in het afvalwater van communale oorsprong zijn redelijk constant [1], maar kunnen variëren. Dit is overwegend een effect van de aangesloten industrie op het rioolstelsel.

3.1 3.1.1

Een beschrijving van afvalwater en de afvalwaterzuivering Een beschrijving van afvalwater

Afvalwater wordt ingezameld en getransporteerd door een stelsel van putten, pijpleidingen en gemalen: het rioolstelsel. Vanuit de binnenriolering, bestaande uit sanitaire toestellen (toilet, vaatwasmachine, wasmachine, binnenhuispomp etc.) en leidingen wordt het afvalwater getransporteerd naar de buitenriolering. De buitenriolering bestaat uit huisaansluitingen, ondergrondse leidingen en putten waardoor zowel afvalwater als regenwater naar de rioolwaterzuiveringen wordt getransporteerd. Het transport vindt dagelijks plaats, volgens een typisch patroon. Een voorbeeld voor een gemiddelde Nederlandse situatie wordt in figuur 3.1 weergegeven. Figuur 3.1 toont de droogweerafvoer (DWA). Deze term verklaart zichzelf: het is de afvalwateraanvoer tijdens droog weer. De grafiek vertoont twee pieken: één ‘s morgens, één ‘s avonds. De morgenpiek is uitgestrekter over de dag dan de avondpiek. De avondpiek vindt in een kortere periode plaats, en is hoger. Deze kenmerken worden bepaald door het gedragspatroon van de bewoners (dorp of stad) en de lengte van de buitenriolering. Naast DWA, is er de regenwaterafvoer (RWA). De regenwaterafvoer wordt bereikt als een bepaalde hoeveelheid regen het buitenriool binnenstroomt. Het regenwater mengt zich dan met de droogweerafvoer. De RWA is bepalend voor de aan te houden hydraulische capaciteit van een rioolwaterzuivering. Het is het maximale debiet per uur dat door de rioolwaterzuivering moet kunnen stromen. Dit is meestal niet de dagelijkse aanvoer van afvalwater, want RWA kan wel een factor 4 à 5 hoger zijn dan de droogweerafvoer. Ten tijde van RWA moet dan ook een deel van de procesvoering worden

aangepast, zodat het zuiveren van afvalwater gewoon kan doorgaan.

Figuur 3-1: Een schematische weergave van de dagelijkse aanvoer van afvalwater (DWA) [1]

Naast de hydraulische capaciteit, is er de biologische capaciteit. De biologische capaciteit van de rioolwaterzuivering legt de maximale hoeveelheid gezuiverd afvalwater per tijdseenheid vast. Deze capaciteit wordt mogelijk gemaakt door een configuratie van installaties en componenten. Die configuratie wordt in zijn geheel de rioolwaterzuiveringsinstallatie, of kortweg een ‘zuivering’ genoemd.

| De opbouw van de waterlijn

24

Een lozingsvergunning van een waterschap (of hoogheemraadschap) geeft het recht om gezuiverd afvalwater te lozen op een oppervlaktewater. Tegelijk spreekt het waterschap daarmee af om jaarlijks voldoende te zuiveren. De mate van vervuiling van het afvalwater is afhankelijk van de aangevoerde vuilvracht. De grootte van de vuilvracht wordt uitgedrukt in het aantal inwonersequivalenten (afgekort: i.e.). Eén i.e. is de totale verontreiniging die een inwoner dagelijks teweegbrengt in het aangevoerde afvalwater. De eenheid waarin dit wordt uitgedrukt is BZV. Een i.e. is gemiddeld 54 gram BZV. BZV is de afkorting die staat voor het biochemische zuurstofverbruik. Het is de per tijdseenheid verbruikte hoeveelheid zuurstof door bacteriën. De bacteriën zijn van nature aanwezig in het afvalwater, en oxideren organisch materiaal met behulp van zuurstof [1] . In zuivering is het BZV-gehalte één van gangbare maten voor de aanwezige hoeveelheid zuurstofverbruikende stoffen in het afvalwater. Naast BZV zijn andere maten het CZV-gehalte, stikstofgehalte, fosfaatgehalte en het gehalte aan onopgeloste bestanddelen. 3.1.2

Een beschrijving van de riool- of afvalwaterzuivering

Een riool- of afvalwaterzuivering (rwzi) kan worden verdeeld in 2 aangesloten delen: de waterlijn en de sliblijn. In de waterlijn wordt afvalwater behandeld totdat het effluent voldoet aan de eisen van de lozingsvergunning. Als een belangrijk bijproduct van de behandeling in de waterlijn wordt er slib geproduceerd. Dit slib is een waterachtig product, en ontstaat tijdens het zuiveren. Het bevat veel componenten die van het afvalwater zijn gescheiden, en daarnaast organismen die verontreinigingen afbreken. In de sliblijn wordt dit slib verwerkt tot een restproduct. Meestal verwerkt een extern bedrijf het slib tenslotte tot schoon eindproduct. De behandeling op een zuivering vindt plaats in stappen. Dat zijn de voorzuivering, mechanische zuivering, biologische zuivering en vergaande behandeling. Deze stappen worden hieronder nader toegelicht. Stap 1: de voorzuivering: Het doel van de voorzuivering is de verwijdering [1] van zand en grove delen uit het afvalwater . Deze objecten worden verwijderd door roosters en een zandvanger, zie figuur 3.2 voor een harkrooster. Roosters en een zandvanger zijn obstakels in de weg van het stromende afvalwater. Hierdoor neemt de stroomsnelheid af. De stroomsnelheid is bij de roosters ongeveer tussen de 0,5 en 1,0 m/s. Bij de zandvanger is de stroomsnelheid ongeveer 0,3 m/s. Doordat de stroomsnelheid afneemt bezinken onopgeloste deeltjes. In de voorzuivering bezonken deeltjes verstoren het latere biologische zuiveringsproces niet. Stap 2: de mechanische zuivering: Het doel van de mechanische zuivering is het verminderen van het aandeel bezinkbare stoffen in het afvalwater [1]. Hiervoor worden meestal ronde, afgedekte voorbezinktanks gebruikt. Zie figuur 3.3 voor een voorbeeld. De stoffen zullen naar de bodem van de tank zinken bij een oppervlaktebelasting van ongeveer 2 m/h. Voorbezinktanks komen in het onderzoek verder niet voor.

Figuur 3-2: Een foto van een harkrooster [A6]

Figuur 3-3: Een foto van een aantal voorbezinktanks [A7]

Stap 3: de biologische zuivering: Het doel van de biologische zuivering is de verwijdering van opgeloste en zwevende organische verontreinigingen uit het afvalwater. Dit zuiveringsproces wordt het actiefslib-proces genoemd. Het actiefslibproces is een wereldwijd toegepaste techniek in afvalwaterzuivering. Het wordt toegepast in een actiefslib-tank. Zie figuur 3.4 voor een voorbeeld van een actiefslib tank van het type omloopsysteem. Na de actiefslib tank(s) zal het afvalwater in de nabezinktank(s) stromen. Een voorbeeld van een nabezinktank wordt ook in figuur 3.4 gegeven. In de nabezinktanks is de oppervlaktebelasting van het afvalwater ongeveer 1 m/h. Hierdoor bezinken deeltjes naar de bodem van de tank. Actiefslib zal zich dus ook verzamelen op de bodem. Het komt ook voor dat actiefslib daar afsterft.


25

Als het afvalwater de biologische zuivering is gepasseerd, wordt het geloosd. Dit kan pas na controle van het behandelde afvalwater. Het resultaat moet aan de lozingsvergunning voldoen. Als het resultaat voldoet, wordt het effluent van de afvalwaterzuivering geloosd in een oppervlaktewater.

Figuur 3-4: (links) Foto van de actiefslib-tank van het type oxidatiesloot in Oude Tonge [A8] en (rechts) van een nabezinktank in aanbouw [A9]

Stap 4: de vergaande behandeling: Het doel van de vergaande behandeling is een zo ver mogelijke verwijdering van microverontreinigingen, zware metalen, hygiënische verontreinigingen e.d. Dit kan worden gedaan met de processen aktief-koolbehandeling, filtratie, chloring, membraanfiltratie, ionenwisseling en chemische precipitatie. In de praktijk komt dit nog maar nauwelijks voor [1].

3.2

Een beschrijving van de biologische zuivering

Het actiefslib-proces werd in 1913 ontdekt te Manchester. Ontdekt werd dat als afvalwater lang genoeg wordt belucht, zich daarin een soort vlokken vormen. Na bezinking van deze vlokken zou het bovenstaande water een aanzienlijke zuivering zijn ondergaan. Het bezonken deel van de vlokken kon aan onbehandeld afvalwater worden toegevoegd, waarna het een snellere zuivering ondergaat dan zonder toevoeging van de slibvlokken [1]. Dit maakte dus een hogere biologische capaciteit mogelijk. Vanaf 1920 werd de ontdekking toegepast over de gehele wereld. De propstroomreactor was toen een gebruikelijke uitvoering van de actiefslib-tank. Vanaf 1960 werden meer en meer industrieën aangesloten op de riolering. Propstroomreactoren kregen toen met ‘lastige’ verontreinigingen te maken, die het zuiveringproces niet goed aankon. Vanaf toen werd de volledig gemengde reactor steeds meer in gebruik genomen. Hiermee konden chemische bestanddelen wel goed worden verwerkt. Van 1970 tot het begin van de jaren 1980 waren deze mengreactoren een veel toegepaste variant [53]. De 1e generatie actiefslib-systemen werden in Nederland gebruikt van 1935 tot 1970. Bekend was hun beperkte hydraulische capaciteit, en een redelijk zuiveringsresultaat. Sommige van die tanks bestaan nog steeds, en heten oxidatiesloten. Vanaf 1970 werd de wet verontreiniging oppervlaktewateren geïntroduceerd. Vanaf toen ontstond de 2e generatie actiefslib-systemen. Die systemen werden ontworpen voor de verwijdering van BZV en de verwijdering van stikstof. Hogere hydraulische capaciteiten werden ook mogelijk. Dit waren systemen zoals carrousels en enkelvoudige omloopsystemen. Vanaf 1990 werd duidelijk dat afvalwater verder gezuiverd moest gaan worden. De Noordzee werd namelijk met een te grote hoeveelheid nutriënten (stikstof en fosfaat) belast. Dit is nadelig voor de ecologie van een waterlichaam. Het kan namelijk tot zuurstofloosheid, vissterfte en stankoverlast leiden. Verdere aanscherping van de eisen aan geloosd effluent moesten dit dus beperken. Dit gebeurde met het Lozingsbesluit Stedelijk afvalwater in 1996. In de jaren 90 is daarvoor veel onderzoek gedaan naar hoe nutriënten en BZV in één dezelfde tank kunnen worden behandeld. Toen werden de 3e generatie actiefslibsystemen gekenmerkt door hun goede zuivering, goede verwerking van hydraulische piekbelastingen en een relatief laag energieverbruik. Zij ontstonden door aanpassingen in de 2e generatie systemen. Samengevat heeft strengere wetgeving in Nederland dus afgedwongen om steeds betere zuivering te realiseren. De manieren waarop dat kan zijn (en worden) veelvuldig onderzocht. Het resultaat is een hoop varianten van het actiefslib-proces. Een aantal varianten is het Biodentro en het Biodenipho proces, het UCT proces en het Phostrip proces [54].


26

Van iedere variant is de biologische zuivering een onderscheidende stap. Die wordt gekenmerkt door zijn configuratie. De aanwezigheid, het aantal, de omvang en de plaats van tanks typeert een variant. Verder zijn de verbindingen door middel van pijpleidingen tussen de tanks kenmerkend. De configuraties van een biologische zuivering maken het proces verschillend. Het verdere onderzoek wordt daarom zoveel mogelijk bij de infrastructuur gehouden. Dat is infrastructureel vastgoed: openbare werken met een ondersteunende en faciliterende functie. Afvalwaterzuivering is onmisbaar voor de industrie, de handel en de volksgezondheid [55].

Voorzuivering

Mechanische zuivering

De biologische zuivering 9

pomp/gemaal aanvoer

gemaal

Rooster(s)

Zandvanger(s)

Voorbezinktank(s)

Anaerobe tank

Selector

Anoxische tank

Actiefslib-tank

Nabezinktank(s)

1

2

3

4

5

6

7

8

effluent

Figuur 3-5: Een schematische weergave van één van de 8 varianten (UCT).

Het zuiveringsschema afgebeeld in figuur 3.5 komt overeen met de variant UCT. Het schema bevat de meest kenmerkende infrastructuur van de waterlijn. Die infrastructuur is aangeduid met cijfers. Het afvalwater komt de zuivering binnen bij de voorzuivering bij de roosters. Het verlaat de waterlijn bij 8: nabezinktank(s). Dit onderzoek richt zich dus op dit infrastructurele vastgoed. In het volgende hoofdstuk wordt aangegeven welke objecten er in dit onderzoek worden onderzocht. De ontwerpaspecten van de biologische zuivering: Een biologische zuivering moet uiteindelijk worden geconfigureerd. Dat komt neer op het kiezen voor een variant. De ontwerpers beschouwen dit en meer voor het eerst in de systeemkeuze fase. Na de beleidsplanfase is dit de vroegste projectfase. Gekeken wordt wat voor een gehele zuivering deugt, door een globaal ontwerp te maken. Tenslotte wordt een keuze gemaakt voor de meest aantrekkelijke variant. Er wordt ook over de tanks, de bedrijfsvoering en impact op de omgeving overlegd. In de besluitvorming over dit aspect, is de raming van verwachte bouwen investeringskosten een vast onderdeel. Uitgangspunten en eisen zijn van invloed op een systeemkeuze. De aspecten lopen behoorlijk uiteen: geografisch, demografisch, economisch en samenwerking met klanten zijn enkele voorbeelden. Een slim ontwerp dient voor de gunstigste prijs worden gerealiseerd. Met de tijd zorgen technologische ontwikkelingen voor verschuivingen, waardoor het zelfs interessant kan zijn de oude installaties te vervangen. Continu moeten weten regelgeving in acht worden genomen en gevolgd. Enkele voorbeelden van uitgangspunten worden gegeven in onderstaande figuur 3.6. Procestechnologisch Vuilvracht: Maximale hydraulische belasting Qmax (m3/uur) Biologische belasting uitgedrukt (aantal i.e.) Influenteigenschappen: CZV, BZV, Kj-N, P-totaal, onopgeloste bestanddelen Zuiveringproces: Procesonderdelen Inpassing stikstof- en fosfaatverwijdering Pathogenen (bijv. Kaderrichtlijn Water waarden) Figuur 3-6: De uitgangspunten gebaseerd op het afvalwater en het zuiveringsproces

Alle suggesties en ideeën voor de mogelijke alternatieven tellen mee. Het resultaat is het startpunt voor een voorontwerp. Dit is een eerste opzet voor de installatie van de biologische zuivering en de overige stappen. De vrijheid om procesaanpassingen door te voeren neemt na het voorontwerp al snel af. De uiteenlopende onderwerpen maken het ontwerpen van een actiefslib-installatie dus een multidisciplinaire zaak. Dit wordt weergegeven in onderstaande figuur 3.7.


27

Systeemkeuze-niveau 1. Bouw 2. Civieltechnisch Projectteam

3. Werktuigbouwkundig 4. Elektrotechnisch 5. Automatisering 6. Procestechnologie

Figuur 3-7: De betrokken ontwerpdisciplines bij een systeemkeuze

Ervaring met de bouw is onmisbaar. Aannemers geven op aanvraag offertes uit voor constructies en bepaalde onderdelen. Misschien neemt een aannemer zelfs deel aan het ontwerp. De bouw heeft een goed zicht op alternatieven van de tanks. Een aannemer bij het voorontwerp betrekken levert dus mogelijk onverwachte verbeteringen op voor de bouw van de tanks. Civiele techniek als wetenschap is verwant met de bouw, omdat het de ontwerpen oplevert die de bouw realiseert. Het beschrijft, ontwerpt en voert controles uit van constructies, uitvoering, zuiveringsprocessen en gebruiksveiligheid [56]. Werktuigbouwkunde is benodigd voor mechanische installaties van zuiveringsprocessen. De processen moeten namelijk op de juiste manier plaatsvinden met behulp van mechanische componenten. Denk bijvoorbeeld aan mengers, pompen en motoraandrijving. Elektrotechniek is benodigd voor de onbemande en dus automatische bedrijfsvoering van een procesonderdeel [57] . De besturingstechnische installatie met instrumentatie behoort ook daartoe. Dit zijn apparaten zoals schakelkasten, besturingskasten en bedieningskasten. Veel van deze ‘kasten’ worden ondergebracht in het energiegebouw, een gebouw waar meerdere elektrotechnische apparaten staan. Automatisering wordt door DHV in een ramingsoverzicht van een project meestal niet apart geraamd. Procestechnologie is gericht op het zuiveren. Ontwerpen van een actiefslib-proces is een belangrijk aspect van deze discipline.

3.3

Een inventarisatie van de bouwkundige objecten van de biologische behandeling

Een decompositie is een handige manier om kostbare en minder kostbare objecten in kaart te krijgen. Bij decompositie wordt gedacht aan het volgende: Concepts are mental categories for objects, events, or ideas that have a common set of features…“each concept can be viewed as describing some subset of objects or events defined over a larger set” [58]. Decompositie draait dus om het categoriseren van objecten, of procesonderdelen. Daarmee ontstaat een overzicht van de bouwkundige objecten en onderdelen. De categorieën worden gevormd door onderdelen met overeenkomsten in bepaalde kenmerken. Als concept wordt gekozen voor 4 categorieën [59]. Dit sluit goed aan met de praktijk van ramingen, en voor voldoende flexibiliteit voor de latere bouwkostenfuncties. Beoogt wordt een flexibel gebruik van de afvalwatercalculator. Ieder bouwkundig object is in de calculator als het ware een blok. Door meerdere blokken te selecteren, ontstaat een afvalwaterzuivering die geraamd kan worden. De categorisatie is hieronder weergegeven in figuur 3.8.


28

RWZI

1 2

Zuiveringscategorie Zuiveringsproces

3 4

Procesonderdeel CT

PA

EI

WTB

1

component

1

component

1

component

1

component

2

component

2

component

2

component

2

component

...

component

...

component

...

component

...

component

Figuur 3-8: Het concept van de decompositie voor een afvalwaterzuivering

1. “RWZI”: de naam van de afvalwaterzuivering 2. “Zuiveringscategorie”: mechanische zuivering, voorzuivering, biologische zuivering etc. 3. “Zuiveringsproces”: voorbezinking, nutriëntverwijdering, actiefslib-proces, nabezinking etc. 4. “Procesonderdeel”: voorbezinktank, actiefslib-tank, retourslibgemaal, nabezinktank etc. 5. “Component”: pomp, schakelkast, bordes, compressor, puntbelucher etc. De bovenstaande decompositie sluit aan bij overzichten van besteksramingen van afvalwaterzuiveringen. Daarin worden alle kostbare onderdelen geïnventariseerd op overeenkomst in doel en technische discipline. Componenten worden dus gesorteerd op hun affiniteit met civiele techniek (CT), werktuigbouwkunde (WTB), elektrotechniek (E) en procesautomatisering (PA). In dit hoofdstuk worden zo de in figuur 3.9 afgebeelde procesonderdelen onderzocht:

De biologische behandeling

*:optioneel

pomp/gemaal

pomp*

influent

Anaerobe tank 1

Selector*

5

pomp*

Anoxische tank

Actiefslib-tank

Nabezinktank

2

3

4

Figuur 3-9: Een schematisch overzicht van de onderzochte objecten 1 tot en met 5

1. 2. 3. 4. 5.

Anaerobe tank Anoxische tank Actiefslib-tank Nabezinktank Retourslibgemaal

Het gaat nu om het noemen van de belangrijkste componenten voor deze 5 procesonderdelen. Hiervoor worden overzichten van besteksramingen en theorie van afvalwaterzuivering gebruikt. 3.3.1

De decompositie van de anaerobe tank en anoxische tank

De processen defosfatering en denitrificatie: Defosfatering of fosfaatverwijdering kan biologisch en chemisch. Bij biologisch is een zuurstofloze periode of volledig zuurstofloze tank belangrijk. De aanwezige lucht en het afvalwater moeten zuurstofloos zijn en worden gehouden. Zo geeft slib eerder opgeslagen fosfaat af. Het resultaat is een slib dat meer fosfaat kan opnemen in [29, 95] . de aëratietank Voor-denitrificatie of nitraatverwijdering vindt biologisch plaats. Daarvoor zijn anoxische omstandigheden nodig. Dit betekent zuurstofloze omstandigheden in de tank. In de tank dient wel NO3 en NOx aanwezig te zijn. De bacteriën wordt een nitraatrijk afvalwater gegeven. Vanuit de actiefslib-tank wordt dat naar de anoxische tank verpompt. In de anoxische tank kan tevens defosfatering plaatsvinden. Afweging anoxische- en anaerobe tank en/of carrousel: Hoe groter de aëratietank hoe meer keuzevrijheid. Dit betekent meer opties voor interne denitrificatie en defosfatering. Biologische defosfatering en voor-denitrificatie kunnen worden geïntegreerd in de carrousel [60], als de juiste omstandigheden worden gecreëerd. Daarvoor is ruimte nodig (zones). Het volume van een zone


29

kan worden beïnvloed met de concentratie opgeloste zuurstof. De temperatuur van het afvalwater laat biologische processen sneller plaatsvinden, waardoor met een kleinere omvang van de zone kan worden volstaan [54]. Dus hoe groter de carrousel, hoe meer zones en hoe meer opties om het proces te sturen. Naast zones kan een anoxische tank ook worden geïntegreerd. Het doel van de allereerste carrousel was alle processen in één constructie onder te brengen. Dus organische verontreinigingen verwijderen, nitrificatie en nutriëntverwijdering in [61] dezelfde tank. Desondanks bestaat nog altijd de keuze om anaerobe en anoxische tanks naast of in plaats van een carrousel te bouwen. Aparte tanks vereisen ook constructies, componenten en bediening (investeringskosten). Toepassingen van nutriëntverwijdering: De biologische zuivering kan op meerdere manieren worden geconfigureerd voor nutriëntverwijdering. Een greep uit de mogelijke varianten voor denitrificatie en defosfatering is de volgende: Voor-denitrificatie [53]: • Ludzack-Ettinger • Modified Ludzack-Ettinger (MLE) • Step feed • Sequencing batch reactor (SBR) • Bio-Denitro • Nitrox • Single-sludge • Bardenpho (4-stage) • Oxidatiesloot • Two-stage (two-sludge) with an external carbon source [53]

Defosfatering : • Phoredox • A2/O • Modified Bardenpho • UCT (standard and modified) • VIP • Johannesburg process • SBR with biological phosphorus removal • Phostrip Tankvolume, plaats en aansluiting tussen de tanks verschillen per configuratie. Die uiteenlopendheid wordt in [53] bladzijden 791-796 (voordit onderzoek niet behandeld. Voor verdere referentie wordt verwezen naar denitrificatie) en 810-813 (defosfatering). De opties zijn: 1. Aparte tanks zonder compartimenten; 2. Tank in compartimenten. De anaerobe en anoxische tanks lijken op elkaar, en hebben een eenvoudig constructie. Wel hebben beide meestal een aantal compartimenten. Het kan zijn dat in de anaerobe tank een compartiment is aangebracht dat dienst doet als zandvanger. Die verwijdert grove zanddeeltjes voor de overige zuivering. Dit betekent voor de decompositie het volgende: 1

2

RWZI Biologische zuivering 3 Nutrientverwijdering 4 Anaerobe- en anoxische tank CT

WTB

90 %

3%

1. Fundering 2. Vloer, wanden 3. Afdekking

1. Menger(s) 2. Mobiele hijskraan

3. Pomp+reserve

E

PA 7%

1. Meetapparatuur

2. Besturing 2. Bekabeling 3. Schakelkasten

Software

Figuur 3-10: Een schematische weergave van de decompositie van de anaerobe- en anoxische tank


30

In figuur 3.10 is een kostenverdeling aangegeven. Civieltechnische- zijn goed voor 90 procent van de totale bouwkosten, werktuigbouwkundige kosten voor 3 procent en het resterende is elektrotechnisch en procesautomatisering. Deze verdeling is gebaseerd op eerder verricht onderzoek [17]. De mengers dienen zorgvuldig te worden uitgekozen. De zandvanger heeft een langzaam ronddraaiende menger nodig. Daarmee moet vermeden worden dat bezonken deeltjes weer opwervelen en slib bij een lage aanvoer bezinkt. Meestal wordt dan gekozen voor een lichte onderwatermenger [62]. De menger is uitgerust met een staalkabel met hijsoog, waardoor hij gemakkelijk uit de tank is te hijsen. Voor menging in de procesruimte van beide tanks worden grotere en zware mengers gebruikt. Bijvoorbeeld hyperboloïde mengers. Om het slib/afvalwatermengsel terug te pompen van de anoxische naar de anaerobe tank is een pomp nodig. Dit kan een recirculatiepomp worden genoemd. De opstelling ervan is nat of droog. Een natte opstelling betekent dat de pomp moet kunnen worden opgehaald door te hijsen, en dat de pomp zich in het afvalwater bevind. Meestal wordt een extra pomp op de plank gezet als reserve. Dit is bijvoorbeeld een centrifugaalpomp. In de tanks moeten concentraties (stikstof, ammonium, fosfaat) en temperatuur worden gemeten. Zo kunnen de procesomstandigheden in de gaten worden gehouden. Daarnaast is een goede afdekking belangrijk. Niet alleen om de afwezigheid van zuurstof te garanderen, ook om mogelijk stankoverlast zoveel mogelijk tegen te gaan. 3.3.2

De decompositie van de actiefslib-tank

De actiefslib-tank is vergeleken met de anaerobe- en anoxische tank een uitgebreider object. Het object is het centrale onderdeel van de biologische zuivering, want vele procesonderdelen staan ermee in verbinding. Dit is zichtbaar aan het grote aantal benodigde werktuigbouwkundige componenten. Om een duidelijk beeld van de actiefslib-tank te krijgen wordt eerst wat meer erover verteld. Actiefslib-tanks zijn divers, zowel in type als configuratie. De in Nederland meest gebruikte worden in figuur 3.11 weergegeven: Uitvoering Enkele reactor

Aantal in Nederland

In dit onderzoek

1 Oxidatiebedden

6

2 Aeratietanks, oxidatietanks

125

3 Oxidatiesloten

63

ja

4 Carrousels

116

ja

5 Discontinue systemen

2

6 Membraanbioreactors

1

Reactor in compartimenten 1 Compactinstallaties

1

Figuur 3-11: De gangbare uitvoeringen van de actiefslib-tank in Nederland [A10]

In Nederland worden de enkele reactors dus het meeste gebruikt. Een voorbeeld van een enkele reactor is de carrousel. Deze tank werd in 1967 ontwikkeld door DHV [60]. Ze worden beschouwd als de opvolgers van oxidatiesloten. Carrousels zijn onderzocht in dit onderzoek. Zowel carrousels als oxidatiesloten behoren tot de omloopsystemen, en lijken wat betreft componenten op elkaar. De componenten die worden beschreven zijn de constructie, beluchting, voortstuwing, menging en tenslotte besturing. Een beschrijving van de constructie van de actiefslib-tank: Bij oxidatiesloten en carrousels wordt afvalwater continu door een betonnen bassin rond gestuwd. De kenmerken van het bassin zijn de vloerdikte, oppervlakte en wandhoogte. De constructie is voor beide omloopsystemen vrijwel gelijk, maar carrousels kunnen een grotere waterdiepte [60] dan oxidatiesloten aan . Daarnaast bestaan meer uitvoeringen van carrousels, onderscheiden op het aantal kanalen en de gekozen inrichting van nutriëntverwijdering. Figuur 3.12 toont schematisch een carrousel. Een dergelijke tank heeft een ovale vorm en geen afdekking. De kosten van de gehele constructie behoren tot CT.


31

Figuur 3-12: Een schematische weergave van een 4-kanaals Carrousel [A11]

Een beschrijving van de componenten van de beluchting: Een kenmerk van beluchting is het type beluchtingsysteem. Het te kiezen systeem wordt op zijn vroegst in de systeemkeuze fase overwogen [34]. Dat kan zijn: oppervlaktebeluchting of bellenbeluchting. Bellenbeluchting wordt op de vloer van het bassin gemonteerd in pakketten. Een pakket bestaat uit beluchtingelementen, luchtleidingen, bevestiging en een ophijsmogelijkheid. Oppervlaktebeluchters worden op een stalen of betonnen bordes gemonteerd. De constructie lijkt op een brug boven het stromende afvalwater. Deze kosten behoren tot WTB. Een puntbeluchter bestaat uit een elektromotor, tandwielkast of transmissiekast en de karakteristieke beluchterwaaier. Dit is dus de kale unit, waarvan een zijaanzicht in figuur 3.13 wordt gegeven. Daarnaast wordt in sommige gevallen gebruik gemaakt van draft tubes (ook wel stromingsbuizen genoemd). Hiermee wordt het bereik van puntbeluchter vergroot over de diepte. Complete installaties zijn vaak voorzien van een beluchterhuisje met ventilatievoorziening [62]. Het beluchterhuisje is een behuizing voor de puntbeluchter. Het doel hiervan is het bieden van bescherming tegen weersinvloeden. Dan is de ventilatievoorziening nodig om de motor van voldoende verse lucht te voorzien. In plaats van een beluchterhuisje, kan een eenvoudigere kast ook voldoende zijn. Motor Tandwielkast

Waaier

Figuur 3-13: (links) Schets van het zijaanzicht van een puntbeluchter [A12] en (rechts) een foto van een puntbeluchter met simpele omkasting [A13]

Overige voorzieningen zijn onder meer de kort hiervoor besproken brugconstructie (bordes). Een afbeelding wordt hiervan gegeven in figuur 3.14. In deze figuur kan een op het bordes bevestigde puntbeluchter worden gezien. Ook kan worden gezien dat motor en aandrijving van een puntbeluchter vrij groot zijn [63].


32

Figuur 3-14: (links) Een foto van de toegang tot een puntbeluchter en (rechts) een foto van een gemonteerde puntbeluchter [A14]

Bellenbeluchting is mogelijk met behulp van centrifugaalcompressoren of rootscompressoren. Beide systemen zuigen omgevingslucht aan en persen dit vervolgens samen. De samengeperste lucht wordt in een zone van de actiefslib-tank ingeblazen via de beluchtingelementen. In de praktijk wordt meestal gepraat over “turbocompressoren” of “rootsblowers”. Respectievelijk worden daarmee centrifugaalcompressoren en rootscompressoren bedoeld. Zie voor een blower (rootscompressor) de figuur 3.15. Globaal bestaan ze uit een luchtaanzuigfilter/geluiddemper, centrifugaalcompressor met elektromotor OF tweeof drielobbige motoren. Beide produceren bellen op een verschillende manier (centrifugaalcompressoren gebruiken een ronddraaiende waaier die de lucht een snelheid geeft, rootscompressoren gebruiken tweeof [35] drielobbige rotoren die lucht door de machine persen .

Figuur 3-15: (links) Een weergave van een blower en zijn onderdelen [A15] en (rechts) een foto van een functionerende blower [A16]

Zoals bij puntbeluchters, is naast de kale unit nog een aantal componenten belangrijk. Het gaat onder meer om beluchtingelementen, zie figuur 3.16. Deze component verspreidt de bellen in de actiefslib-tank. Er bestaan diverse varianten, op basis van het type element (hard of zacht). Dit zijn membraanelementen of keramische elementen zijn. Membraanelementen zijn flexibel en bevatten een membraan met vele minuscule poriën. Bij keramische elementen is het element niet flexibel maar hard en vast. Beide typen komen voor in de vorm van schotels, platen en buizen. De beluchtingelementen zijn verbonden met luchtverdeelleidingen. Hierdoor wordt de samengeperste lucht vanuit de compressors naar de beluchtingelementen gevoerd. Naast deze componenten, is er nog een gebouw nodig waarin de compressors en hun besturing worden opgesteld. Dit [64] gebouw wordt het energiegebouw genoemd . Het heeft een constructie met tegen geluid geïsoleerde wanden, zodat er zo weinig mogelijk geluidshinder ontstaat door de compressors [65,66].


33

Figuur 3-16: Een foto van een pakket beluchtingelementen [A17]

De voortstuwer: Een voortstuwer (zie figuur 3.17) is belangrijk om de horizontale stroomsnelheid in het bassin te handhaven. De motor van de voortstuwer drijft een as aan, die een horizontale propeller een ronddraaiende beweging geeft. De diameter van deze propeller kan oplopen tot 2.5 meter. De leveringsomvang van een voortstuwer is een propeller, aandrijving, voedingskabel, ondersteuningsconstructie, geleidebuis, hijskabel en verbindingsmiddelen.

Figuur 3-17: Een foto van een voortstuwer opgesteld in een beluchtingstank [A18]

Voortstuwing is er in de meeste gevallen niet vanzelf. Dit is wel het geval als oppervlaktebeluchting wordt gebruikt. Puntbeluchters of borstelbeluchters veroorzaken zelf enige stuwkracht. Dat komt door het ronddraaien van de beluchterwaaier. Een pakket beluchtingselementen ten behoeve van bellenbeluchting zorgt echter voor stromingsweerstand. Dat komt door de verticale snelheid van de stijgende bellen. Die vormen een obstakel voor horizontale stroming. In dit geval dient aanvullende stuwkracht met voortstuwers te worden opgewekt. Een voortstuwer dient een minimale stroomsnelheid op te wekken. Bijvoorbeeld 0,25 m/s. Dat wordt bereikt door het opwekken van stuwkracht (eenheid: Newton) in het water. De stuwkracht ontstaat in de richting waarin de voortstuwer is gericht [67,68]. Voor het plegen van onderhoud wordt de gehele voortstuwer uit het bassin gelicht. Hiervoor wordt een compacte hijsconstructie gebruikt. De kraanconstructie wordt op de wand en vloer van het bassin gemonteerd, maar soms ook op een bordes die over het bassin heen loopt. Zie voor een bordes waar voorstuwers aan zijn bevestigd de figuur 3.18 [62,69]. De hijsinstallatie is een component benodigd om voortstuwers uit het water te hijsen. De voortstuwers worden uitgerust met een hijsoog. Geleidstangen voor het hijsen worden aan de wand van de actiefslib-tank bevestigd, of op een voetplaat. Een voetplaat wordt op de bodem van de tank geplaatst zodat de hijsinstallatie daarop kan rusten.


34

Figuur 3-18: Een foto van een loopbrug voor bevestiging en toegang tot de voorstuwers [A19]

De menger: Mengers hebben veel weg van voortstuwers. Beide bestaan namelijk uit een compleet onderwater roerwerk. Dat bevat een propeller, elektromotor en tandwielkast geschikt voor werking in het afvalwater/actiefslib mengsel. Het materiaal van de behuizing van de aandrijving is roestvast staal of gietijzer. De propellor is van roestvast staal of glasvezel versterkt kunststof. Alle verbindingsmiddelen (bouten, moeren, ringen) dienen van roestvast staal te zijn. Een menger is afgebeeld in figuur 3.19.

Figuur 3-19: Foto van een menger in opgehesen stand in een tank [A20]

Net zoals voortstuwers is er een bevestiging nodig. Dit wordt vaak gedaan met een voetplaat, een geleidsysteem (buis) en een bevestiging aan de wand of brug/bordes. Een mobiele hijskraan is nodig om de menger omhoog te takelen. Eén persoon is voldoende om de menger uit de tank te hijsen. Verder kan een willekeurige draairichting van de menger belangrijk zijn. De menger kan dan onder verschillende hoeken worden ingesteld en vastgezet. Bij bepaalde typen mengers hangt de aandrijving boven water (hyperboloïde mengers [62]). Het doel van een menger verschilt met het doel van een voortstuwer. Nu is het niet meer belangrijk om een bepaalde stuwkracht en horizontale stroomsnelheid te genereren. Een menger is voor het volgende bedoeld [70,71,53] :


35

1. Het suspenderen en homogeniseren van slib/afvalwatermengsel, en daardoor het versnellen van het biologische proces; 2. het in stand houden van de vlokstructuur. Menging is meestal een continu proces. Continu moeten het afvalwater en actiefslib in suspensie worden gehouden, en moet ervoor worden gezorgd dat vlokken niet worden kapot geslagen. Kijken we nog verder in het proces, dan zijn er nog meer procestechnologische kenmerken (de schaal van het mengen en de intensiteit [46] ). Dit valt echter buiten de scope van dit onderzoek. Menging is van groot belang bij defosfatering en denitrificatie in de anaerobe en anoxische tank. Er is voor die processen een hoeveelheid mengenergie vereist. Voldoende mengenergie hangt onder meer af van de diameter van de propellor en het opgenomen vermogen van de motor. Het meest toegepast zijn propeller of turbine mixers. De besturing van het actiefslib-proces: De productie, toevoer en regeling van de zuurstofconcentratie in de actiefslib-tank is belangrijk. Dat wordt elektronisch gedaan, met behulp van onder meer schakelkasten. Een geopende schakelkast kan worden gezien in figuur 3.20.

Figuur 3-20: Een foto van enkele geopende schakelkasten [A21]

De elektronische besturing is een onderdeel van het “besturingsplan” voor de zuivering. Het behoord met de signalering en presentatie (data-uitvoer op beeldschermen) tot de functionele werking van de gehele zuivering [71, 72] . Dit komt dus neer op de bediening en besturing van werktuigen, signalering van metingen en meldingen, rapportage van metingen, bedrijfsuren van werktuigen en trending van metingen. Trendings zijn grafische weergaven (bijvoorbeeld een curve) van procesvariabelen, bijvoorbeeld de zuurstofconcentratie. Belangrijke procesvariabelen zijn concentraties, draaiuren, kWh-verbruik, debieten en slibmassa. Deze procesvariabelen worden in de tijd gevolgd en gerapporteerd, net zoals storingen en trends. De rapportage wordt direct op een harde schijf van een computer opgeslagen. Voor het actiefslib-proces is besturing erg belangrijk, omdat dit de continue zuivering van afvalwater aanstuurt. De bediening en presentatie vinden interactief plaats met behulp van computersystemen en software (IT). Zo is er meestal een overzichtsscherm van de gehele zuivering. Van daaruit kunnen toegangsschermen van de procesonderdelen worden benaderd voor monitoring en bediening. Ter illustratie wordt hieronder de besturing van zuurstof in de actiefslib-tank beschreven. Zuurstofrijke en -arme zones worden vaak door beeldschermbediening in het bassin bestuurd. Software stuurt de werktuigen/componenten aan. Dichtbij het beluchtingsysteem ontstaan zuurstofrijke zones, omdat daar de zuurstofconcentratie hoog is. De zuurstofarme zones bestemd voor specifieke processen (zoals denitrificatie, defosfatering) ontstaan wat verder [72] van het beluchtingsysteem af. Op de volgende manieren kan de zuurstofconcentratie worden aangestuurd : 1. Automatische aansturing op basis van zuurstof-, ammonium- en nitraatgehalte; 2. Automatische aansturing op het zuurstofgehalte; 3. Manuele aansturing met de hand.


36

De benodigdheden voor besturing zijn samengevat software, computers, schakelkasten, meetinstrumentatie en bekabeling. Deze componenten behoren tot E (elektrotechnische discipline). Kosten van de actiefslib-tank waarop niet wordt teruggekomen zijn de volgende [74,75]: • appendages (terugslagklep, manometer, debietmeting, drukopnemer, afsluiters, pakkingen, muurdoorvoerstukken etc.); • leidingondersteuningen (beugels voor bevestigen op de betonconsoles, wanden en loopbordessen); • condensafvoeren. Nu de actiefslib-tank en zijn componenten zijn beschreven, kan de decompositie van start gaan. Aangenomen wordt dat het detailniveau voldoende nauwkeurig is. Na een test van de afvalwatercalculator kan dit worden vastgesteld.

1

2

RWZI Biologische zuivering 3 Actiefslib-proces 4 Actiefslib-reactor CT

WTB

66 %

13 % A. Puntbeluchting

1. Fundering 2. Vloer, wanden 3. Brug/bordes

1. Energiegebouw

1. Motor 2. Tandwielkast 3. Waaier 4. Puntbeluchterhuisje 5. Draft tubes 6. Ventilatievoorziening

E

PA 21 %


Software

B. Bellenbeluchting 1. Compressor 2. Elementen 3. Luchtverdeelleidingen Voortstuwing 1. Propellor 2. Hijsinstallatie

Figuur 3-21: een schematische weergave van de decompositie van de actiefslib-reactor

De bovenstaande figuur 3.21 toont de decompositie van de actiefslib-reactor. Het beluchtingtype is puntbeluchting, bellenbeluchting of beide. Puntbeluchting heeft net als bellenbeluchting componenten benodigd, waaronder het puntbeluchterhuisje of een eenvoudige omkasting (zie figuur 3.13). Bij bellenbeluchting is aparte voorstuwing nodig. De beluchtingelementen worden in pakketten aangelegd in de actiefslib-tank. De besturing zorgt voor beide typen beluchting ervoor dat concentraties zuurstof voldoende blijven door de puntbeluchter of compressors aan te sturen voor een bepaalde tijd [32]. Verder kan de kostenverdeling worden gezien: civieltechnische kosten bedragen 66 % van de totale bouwkosten, werktuigbouwkundige kosten bedragen 13 % en elektrotechnische- en procesautomateriseringskosten bedragen 21 %. Dit zijn gemiddelden [48].


37

3.3.3

De decompositie van de nabezinktank

Figuur 3-22: Een foto van een lege nabezinktank met zichtbaar de slibruimer en de ruimerbrug [A22]

De nabezinktanks worden gebruikt voor het proces nabezinking. Zie voor een voorbeeld bovenstaande figuur 3.22. Hierbij zinken de slibdeeltjes onder invloed van de zwaartekracht tot op de bodem van de tank. Typische kengetallen bij nabezinktanks zijn de oppervlaktebelasting, diameter en de kantdiepte. De tanks worden uitgevoerd in gewapend beton. De functie van de nabezinktank is tweeledig [1]: 1. Het afscheiden, bufferen en verwijderen van bezinkbaar actiefslib 2. Het leveren van retourslib Ten behoeve van retourslibtransport wordt onder de vloer een stalen retourslibleiding geplaatst. De leiding wordt samen met de vloer in de fundering van de tank gestort. Ter illustratie is de onderstaande figuur 3.23 een uitgebreide decompositie van de nabezinktank. Zo’n soort decompositie is voor het onderzoek niet nodig. Een luik of inlaatbuis kost in verhouding met de gehele vloer namelijk maar weinig. Het gaat wel om de grotere componenten, zoals de vloer, de wanden, de ruimerbrug etc.


38

1

2

... Primair, secundair 3 Voor- en nabezinking 4 Bezinktank (rond) CT Grond o tg a e 1. ontgraven e bete e 2. verbeteren 3 aanvullen aa u e 3.

eto Beton go d e 1. grondwerk u de g 2. fundering 3. tankvloer, tankvloer, dek dek en en 3. wanden wanden 4. pompgebouw* pompgebouw* 4. 5. verdeelwerk verdeelwerk 5. 6. drijflaagput 6. drijflaagput

1. 2. 3 3. 4. 5 5. 6 6. 7.

PA

E

WTB aandrijving oop age loopwagen oopt o e inlooptrommel de ect esc ot deflectieschot aatbu s inlaatbuis s bu e slibruimer po p pomp*

1. 2. 3 3. 4. 5 5.

bekabeling sc a e aste schakelkasten bestu g besturing st u e tat e instrumentatie e c t g verlichting

1. software

Metaal Metaal 1. wapening 2. ruimerbrug 3. overstortrand 4. luik 5 aanvoerleiding 6. afvoerleiding 7. retourslibleiding* 8. afsluiters 9. damwanden 10. trappen en railingen Figuur 3-23: Een uitgebreide decompositie van de nabezinktank [76,104,120]

Figuur 3.24 toont de decompositie van een ronde nabezinktank voor dit onderzoek. In deze figuur is een aantal componenten weggelaten ten opzichte van figuur 3.23. Zo wordt gekomen tot een basis van de nabezinktank, waarvoor de kosten kunnen worden onderzocht. CT en WTB beslaan gezamenlijk 90 à 95 procent van de totale bouwkosten. Vrijwel dus alle bouwkosten. 1

2

RWZI Primair, secundair 3 Voor- en nabezinking 4 Bezinktank (rond) CT

WTB

E

90% 1. Fundering 2. Vloer, wanden 3. Afdekking 4. Drijflaagafvoer (put)

PA 10%

1. Ruimer 2. Drijflaagafvoer (pomp)


Software

Figuur 3-24: Een schematische weergave van de decompositie van de nabezinktank [76]

De meeste CT-kosten worden bepaald door de tankconstructie en de drijflaagafvoerput [76]. De drijflaagafvoerput is een kleine put voor tijdelijke opslag van delen van de verontreinigde drijflaag. De drijflaag drijft op de waterspiegel. De meeste WTB-kosten worden bepaald door de ruimerbrug (en bijbehorende slibruimer en drijflaagafvoer). De ruimerbrug bestaat uit een typische staalconstructie, die in de tank zal ronddraaien. Zie voor een voorbeeld van een ruimerbrug de figuren 3.22 en 3.25. De constructie lijkt op een


39

lange arm bestaande uit een vakwerk van stalen balken. De ruimerbrug wordt rondgedraaid, en schuift met een schraper op de bodem bezonken slib naar een put. Tegelijkertijd duwt het de drijflaag richting de afvoer of de drijflaagafvoerput. De rest van de bouwkosten wordt opgebouwd uit de eveneens onmisbare posten E en PA. Enkele voorbeelden van componenten zijn schakelkasten, verlichting en bekabeling. Ook andere onmisbare componenten zoals een noodstopschakelaar, slibspiegelmeter, retourslibdebietmeter, effluent troebelheidmeter, obstakel- en slipdetectie voor de draaiende ruimerbrug en elektriciteitservicepunten. E en PA vormen een bescheiden bouwkostenpost van maximaal 10 procent van het totaal. Ruimerbrug en slibruimer [77]: De set ruimerbrug en slibruimer bepalen een groot deel van de bouwkosten. Dit komt doordat de ruimerbrug meestal een grote staalconstructie is. Het wordt daarom in de latere bouwkostenfuncties ook als gescheiden behandeld. In plaats van een decompositie van de ruimer, wordt volstaan met de meest kenmerkende componenten: 1. Slibschuivers 2. Loopwagen met aandrijving, sneeuwschuiver, obstakel- en wielslibbeveiliging 3. Inlooptrommel 4. Deflectieplaat 5. Drijflaagafvoervoorziening 6. Elektrotechnische installatie De ruimerbrug is een constructie van gelaste staalprofielen en platen, zodat een kokervormige brug ontstaat. De slibruimer is bevestigt aan de ruimerbrug en rust praktisch op de bodem van de tank. Opleggingen zijn scharnierend. De arm trekt rond over de tankrand met een loopwagen. Zie ter illustratie de onderstaande figuur 3.25.

Figuur 3-25: (links) Foto van een ruimerbrug en (rechts) een foto van de aandrijving van de loopwagen [A6]

[78] Elektrotechniek en procesautomatisering : Procesonderdelen (jargon: verbruikers) worden van stroom voorzien door aansluitingen op componenten zoals verdeelinrichtingen, schakelkasten en/of besturingskasten. Een verdeelinrichting verdeelt de stroom over de verbruikers. De bijbehorende schakelkasten bevatten PLC’s (apparatuur voor signaalverwerking [79]), schakelaars en zekeringen. Dit zijn voorbeelden van elektrotechnische componenten. Procesautomatisering is een discipline waarin de verwerking van elektrische signalen centraal staat. Meetapparatuur neemt veranderingen in de omgeving waar en maakt daarvan elektrische signalen. Vervolgens wordt met behulp van PLC’s een andere component aangestuurd. Bijvoorbeeld een klep die opent bij de elektronische waarneming van een stijgende waterspiegel.


40

3.3.4

De decompositie van het retourslibgemaal

Figuur 3-26: (rechts) Foto van een retourslibgemaal met 2 vijzelpompen en (rechts) een foto van de aandrijving van deze vijzels [A23]

Het retourslibgemaal recirculeert het actiefslib, in dit geval ook wel retourslib genoemd. In uitgebreide vorm is dit een gebouwtje compleet met dak, trap en toegangspoort. Zie voor een voorbeeld bovenstaande figuur 3.26. De pompen die het retourslib verpompen staan hierin opgesteld. In plaats van een gebouw kan worden gekozen voor een eenvoudigere constructie. Dit kan in de vorm van een doos, en bestaat dan slechts uit een vloer, wanden en afdekking. Het is ook mogelijk om het retourslibgemaal in de actiefslib-tank te integreren. De opties daarvoor hangen af van het type pomp, het aantal pompen en kwalitatieve aspecten zoals onderhoudsgemak en inpasbaarheid. Figuur 2.26 toont een voorbeeld van een gebouw waarin de aandrijving van de vijzelpompen is opgesteld. Retourslib wordt verkregen vanuit de nabezinktank(s). Een optie is het direct naar de actiefslib-tank te pompen, of naar een punt meer terug in de lijn. De opties hangen samen met de gekozen configuratie van zuiveringstappen en de uitgebreidheid van de zuiveringsinstallatie. Zodra het tot vóór [80] de actiefslib-tank wordt verpompt, wordt het verpompt naar een verdeelwerk of selector . Een selector is een tank of compartiment van een grotere tank, met als functie het voorkomen van slecht bezinkbaar slib. Meestal zijn twee of meerdere compartimenten nodig. Het retourslib wordt ingebracht in het eerste compartiment, en wordt gemengd in het tweede.

Figuur 3-27: Technische tekening van een zijaanzicht van een vijzelpomp [A24]

Voor de recirculatie is een geschikte pomp nodig. De keuze valt meestal tussen vijzelpompen of verdringerpompen. Minimaal dienen er twee pompen te zijn, zodat recirculatie niet stilvalt als een pomp uit


41

bedrijf is. Tijdens het pompen moet rekening worden gehouden met het niet kapot slaan van de slibvlokken, want de vlokstructuur van het slib moet intact blijven. De bovenstaande figuur 3.27 toont een tekening van een vijzelpomp. De retourslibvijzel lijkt op een lange schroef en is altijd taps opgesteld. De vijzelpomp is het enige type pomp waarvan in dit onderzoek kostendata zijn geproduceerd. Het komt voor om een opstelling van meerdere vijzelpompen te gebruiken. Enkele voorbeelden van opstellingen worden hieronder gegeven: • Zuivering Dongemond: 3 vijzels maximaal 1500 m3/h • Zuivering Katwoude: 4 vijzels, maximaal 2196 m3/h • Zuivering Limmel: 3 vijzels maximaal 2700 m3/h • Zuivering Roermond: 4 vijzels maximaal 4000 m3/h Het retourslibgemaal is gepositioneerd tussen de nabezinktanks en de selector. Meestal voert een retourslibgemaal het retourslib eerst naar een verdeelwerk. Dat is een kleine betonnen tank en kan een selector bevatten. Beide kunnen ook als compartimenten in de anoxische of actiefslib-tank worden gebouwd. Figuur 3.28 toont de decompositie van het retourslibgemaal. 1

2

RWZI Biologische zuivering 3 Actiefslib-proces 4 Retourslibgemaal

1. 2. 3. 4. 5.

CT

WTB

60 %

22 %

Fundering Vloer, wanden Dak Bordes Goot

1. Vijzel 2. Aandrijving 3. Pijpleidingen

E

PA 18 %

1. 2. 3. 4. 5.

Besturing Bekabeling Lagers Schakelkast

Software

Toerenregelaar

Figuur 3-28: Een schematische weergave van de decompositie van het retourslibgemaal

Kenmerkende onderdelen van het retourslibgemaal, zijn de vijzel, de aandrijving (tandwielkast, motor), de onder- en bovenlager en de toerenregeling [81]. Een goot is nodig waarin het vijzellichaam ronddraait en het actiefslib verpompt. In de kolom “E” is toerenregelaar opgenomen. Daarvoor wordt vaak een frequentieomvormer (FO) gekozen. Deze maakt het mogelijk om elektronisch de gewenste pompsnelheid in te stellen. Het is een kostbaar component. De kostenverdeling is ook aangegeven. Civieltechnische kosten bedragen 60 procent van de totale bouwkosten, werktuigbouwkundige kosten 22 procent en elektrotechnische- en procesautomatiseringskosten bedragen de resterende 18 procent [17]. Naast de vijzelpompen bestaan er centrifugaalpompen. Deze zijn kleiner en nemen minder ruimte in. Op het terrein is dus minder bouwoppervlakte nodig, en deze hoeven niet in een gebouwtje te worden ondergebracht. De centrifugaalpompen worden in dit onderzoek niet verder behandeld.


42

4 De bouwkostenfuncties van de waterlijn De bouw van een afvalwaterzuivering kost geld. Het totale bedrag van het bouwproject wordt aangeduid als de investeringskosten. Het merendeel van die investeringskosten wordt bepaald door de bouwkosten. De bouwkosten zijn dus een indicatie voor de hoogte van de investeringskosten. Van 10 afvalwaterzuiveringen wordt in dit onderzoek data over de bouwkosten geïnventariseerd, om daaruit een basisformule voor de bouwkosten af te leiden.

De geïnventariseerde data van bouwkosten (kostendata) zijn afkomstig van besteksramingen van de volgende 10 nieuwbouw- en aanpassingsprojecten: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

4.1

“Standaardisatie van kosten, niveau beleidsplan en systeemkeuze, afvalwater” Bouwkosten werktuigbouwkunde installaties rwzi Nieuwegein [63]; Uitbreiding en aanpassing rwzi Everstekoog - 4e fase [72]; Beluchting rwzi Venlo [82]. rwzi Katwoude [83]; rwzi Leidsche Rijn, rwzi Geestmerambacht, Soest-Baarn, Houten [84]; rwzi Veenendaal [85]; rwzi Amersfoort [86]; rwzi De Bilt [87]; rwzi Soerendonk [88];

[17]

.

Een beschrijving van de bestaande richtlijnen voor investeringskosten •

De richtlijn “Standaard Systematiek Kostenraming 2010”:

Waterschappen en hoogheemraadschappen moeten voor hun programma’s in afvalwaterzuivering de kosten en kostenraming behandelen volgens 1 dezelfde methodiek. Dit streven van het CROW dient te worden gerealiseerd met behulp van de SSK-2010 (Standaard Systematiek Kostenraming 2010 [89]). Het doel van de SSK-2010 is om meer duidelijkheid en eenduidigheid in kostenramingen van onder meer zuiveringsprojecten te bereiken. Het gebruik van deze systematiek levert een bijdrage aan “duidelijke communicatie over de projectkosten” [90], met een “eenduidig begrippenkader” en een “theorie rondom het omgaan met risico’s en onzekerheden in de raming”. Niet is bekend of de SSK-2010 daadwerkelijk als hoeksteen voor ramingen in het vakgebied wordt beschouwd. Het staat vast dat het een vrijwillige richtlijn is. De volgende figuur 4.1 toont schematisch de opbouw van investeringskosten volgens deze richtlijn: Kostengroepen

voorziene kosten

Kostencategorieën

directe kosten

directe kosten nader te detailleren

totaal voorziene kosten

risico reservering

indirecte kosten

Investeringskosten bouwkosten vastgoedkosten engineeringskosten overige bijkomende kosten

Figuur 4-1: Een schematische weergave van de kostengroepen en kostencategorieën van de richtlijn SSK-2010

| De bouwkostenfuncties van de waterlijn

43

totaal

Hieronder worden de posten van investeringskosten toegelicht. Iedere kostenpost kan worden onderscheiden in directe en indirecte kosten. 1. Bouwkosten: De kosten die zijn gemoeid met de fysieke realisatie van de in het project onderscheiden objecten. De objecten worden onderscheiden per discipline (CT, WTB, E en PA). A: Directe bouwkosten: Bijvoorbeeld manuren, materieeluren, materiaalkosten, huren en kosten van leveranties en onderaannemers. B: Indirecte bouwkosten: Bijvoorbeeld de kosten voor het inrichten en opruimen van het werkterrein, kosten voor de aanvoer, installatie en afvoer van materieel, keten en bouwwegen. De indirecte bouwkosten bestaan uit: 1. Eenmalige kosten: Het inrichten en opruimen van het werkterrein, de aanvoer, installatie en afvoer van materieel, keten, bouwweg, (detail)engineeringswerkzaamheden van de aannemer en het maken van V&G-plannen. 2. Tijdgebonden kosten: Exploitatiekosten van directie- of uitvoerdersverblijven, arbeidskosten voor hoofduitvoerders en uitzetters en administratiekosten. 3. Algemene kosten: Aan een project toegerekende algemene kosten van het bouwbedrijf (kantoor, directie enzovoorts). 4. Winst en Risico: Bedragen in de aannemingssommen ter dekking van de aannemerswinst en het aannemersrisico binnen de bestekken en contracten. 5. Bijdragen: Bijdragen aan het CROW of RAW, wegenbouwkundig onderzoek en dergelijke. 2. Vastgoedkosten: Grondverwervingskosten, kosten voor infrastructurele werken buiten het bouwterrein. Bijvoorbeeld: ontsluiting, riolering, gas, drinkwater, spanningskabels). A: Direct vastgoedkosten: Alle kosten die nodig zijn voor de verwerving van het vastgoed voor zover deze betrekking hebben op het verwerven van eigendom van en of het beheersrecht over het terrein, met eventueel hierop aanwezige bouwwerken. B: Indirecte bouwkosten: Dit zijn kosten zoals inventariskosten, taxatiekosten, notariskosten, overdrachtskosten, vooropnamekosten van opstallen, afkoop van inkomstenderving en nadeelcompensatie. 3. Engineeringskosten: De kosten voor werkzaamheden op het terrein van technische, organisatorische, milieutechnische, juridische en economische aspecten. Tot deze post kunnen zowel apparaatkosten van de opdrachtgever behoren als de kosten verbonden aan uitbesteding. Bijvoorbeeld: voorbereidings-, administratie- en toezichtskosten. Opgemerkt wordt dat het ongebruikelijk is om onderscheid tussen directe- en indirecte engineeringskosten te hanteren: A: Directe engineeringskosten: Dit zijn kosten voor directie en projectmedewerkers. B: Indirecte engineeringskosten: Dit zijn kosten die aan het project zijn toegerekend van het centrale apparaat of de overheid. 4. Overige bijkomende kosten: Alle kosten die niet onder bovenstaande 3 posten gerekend worden, maar wel tot de raming behoren. Bijvoorbeeld: leges, vergunningen, verzekering, precario, kosten buitendienststellingen, vervangend vervoer, grondonderzoek, kosten voor het maken van bestemmingsplannen, aanloopkosten, kostenstijging, kosten nazorg, inrichtingskosten, training personeel, bouwrente en communicatie.


44

De opbouw van de posten wordt dus bepaald door de geraamde directe kosten, directe kosten nader te detailleren, indirecte kosten en risico reservering. De directe kosten zijn kosten die rechtstreeks met de productie of de levering van een product of dienst gemoeid zijn, en aanwijsbaar aan dit product of deze dienst zijn toe te rekenen. Indirecte kosten zijn kosten waarbij niet geregistreerd wordt voor welk product of welke dienst ze worden gemaakt. Dat gebeurt zo omdat het niet mogelijk is of omdat het te bewerkelijk zou zijn, om dat wel te doen. Directe- en indirecte kosten nader te detailleren zijn niet direct af te leiden kosten uit tekeningen, het ontwerp of het project, en niet gerelateerd kunnen worden aan hoeveelheden en prijzen. Ze worden daarom als opslag gehanteerd [91,92]. Als alle directe- en indirecte kosten van de vorige 4 kostenposten zijn opgeteld, is de basisraming verkregen. Deze kostencategorieën worden per object en component geïnventariseerd en in de categorieën CT, WTB, E en PA geraamd. Dus ramingen moeten zekerheden en onzekerheden verplicht hanteren. Dit is een sterk punt, omdat dan de verplichte aansluiting met een afgegeven budget voor onzekere uitgaven, en risico’s verplicht ook uit de systematiek blijkt. Tenslotte zijn de volgende eisen [91] van toepassing op de SSK-2010 systematiek, en geven ramingen meer zwaarte: 1. 2. 3. 4. 5.

De kostenraming moet gebaseerd zijn op een uitvoerbaar ontwerp; De kostenraming moet compleet zijn; De kostenraming moet inzicht verschaffen in onzekerheden en risico’s. De kostenraming moet overdraagbaar zijn De kostenraming moet uniform worden opgesteld zodat: a. lacunes of dubbeltellingen worden uitgesloten; b. de opbouw van de raming gelijk is; c. het prijspeil van alle deelramingen gelijk is, vanwege de tijdswaarde van geld; d. de kostenramingen gebaseerd zijn op identieke uitgangspunten.

•

De norm “Nederlandse Norm 2631” (NEN-2631):

De Nederlandse Norm 2631 “NEN-2631: Investeringskosten van gebouwen; begripsomschrijving en indeling” is in Nederland een lang bekende norm voor begripsbepaling van investeringskosten. Het toepassingsgebied is “Burger- en utiliteitsbouw”. De NEN-2631 stamt uit 1979. Hiermee is de norm 20 jaar ouder dan de eerste SSK richtlijn. De NEN-2631 biedt het onderstaande begrippenkader: 1. Grondkosten: Verwerving, bouwrijp maken, infrastructurele voorzieningen. 2. Bouwkosten: Bouwkundige werken, installaties, vaste inrichtingen. 3. Inrichtingskosten: Bedrijfsinstallaties, losse inrichtingen, bouwkundige werken ten behoeve van bedrijfsinstallaties en losse inrichtingen 4. Bijkomende kosten: Voorbereidings- en begeleidingskosten, heffingen, verzekeringen, aanloopkosten, financieringskosten, risico verrekeningen, onvoorziene uitgaven, onderhoudskosten, omzetbelasting De NEN-2631 hanteert geen systematiek, maar alleen het bovenstaande begrippenkader. De adviezen voor het structureren van een raming ontbreken.


45

4.1.1

Analyse van de SSK-2010 en NEN-2631:

De vergelijking tussen SSK-2010 en de NEN-2631 kan als volgt worden voorgesteld:

• • • •

SSK-2010

NEN-2631

Investeringskosten:

Investeringskosten:

1. Bouwkosten 2. Vastgoedkosten 3. Engineeringskosten 4. Overige bijkomende kosten

1. Grondkosten 2. Bouwkosten 3. Inrichtingskosten 4. Bijkomende kosten

Systematiek:

Systematiek:

Begrippen en begripsbepaling Groepen en categorieën Aanvullende eisen Handleiding

•

Begrippen

Figuur 4-2: Investeringskosten volgens SSK-2010 en NEN-2631

De analyse van investeringskosten volgens SSK-2010 en NEN-2631 leidt tot de conclusie dat deze kosten op meerdere manieren kunnen worden omschreven. Hierdoor zullen kosten en specificaties van infrastructuurprojecten een verschillende opbouw krijgen. Een ander verschil is systematiek. De SSK-2010 is bedoeld als richtlijn voor ramingen en het vergroten van het inzicht in kosten(raming). Een uitgebreide handleiding geeft uitleg hoe ramingen moeten worden opgezet. Ook wordt beschreven hoe daarin de kostentermen dienen te worden gebruikt. NEN-2631 kan ook worden gebruikt in ramingen. Echter een systematiek over hoe dat dient te gebeuren wordt door NEN-2631 niet beschreven. Enkele kostentabellen voor bouwen bijkomende kosten zijn bij de NEN-2631 bijgevoegd ter illustratie. Hoe vervolgens de opbouw van ramingen dient te zijn, wordt vrij gelaten. Hiernaast lijkt de post engineeringskosten niet geheel duidelijk. Normaal gesproken wordt die kostenpost meegenomen in de bijkomende kosten. Aangenomen wordt dat dit ook het geval is bij NEN-2631. Kortom, de SSK-2010 is een uitvoeriger omschreven richtlijn die tot doel heeft eenduidigheid van kostenramingen te bereiken. De NEN-2631 norm heeft die eenduidigheid niet tot doel, omdat de gebruiker vrij wordt gelaten in het toepassen van een eigen ramingmethodiek.

4.2 4.2.1

De resultaten van de onderzochte bouwkosten Een beschrijving van de civieltechnische bouwkosten

Informatie van bouwkosten wordt uit verzamelde besteksramingen van gerealiseerde bouwprojecten gehaald. De meeste besteksramingen bevatten handige ramingoverzichten. In zo’n overzicht wordt kort en bondig aangegeven voor welke bedragen de objecten en componenten zijn geraamd. De verkregen bouwkosten worden in bijlage 1 per object en component aangegeven. Het gaat om de volgende objecten: de anaerobe tank, de anoxische tank, de actiefslib-tank, de nabezinktank en het retourslibgemaal. De componenten zijn op hun beurt: puntbeluchter, bellenbeluchting (compressor, beluchtingelementen, luchtleidingen), ruimerbrug, retourslibvijzel, voortstuwers en mengers. Waar mogelijk worden die bouwkosten gevalideerd met behulp van een intern DHV model voor ramingen [93]. Het model wordt ook wel “het model van Koen” genoemd. Het is enkel geschikt voor het valideren van civieltechnische bouwkosten, want de werktuigbouwkundige of elektrotechnische bouwkosten zijn niet ingebouwd. Het DHV model werkt als volgt. De benodigde hoeveelheden van materialen zoals beton, staal en manuren rekent het model uit. Dit gebeurt na de invoer van aantallen compartimenten en afmetingen zoals lengte, breedte, diepte, dikte etc. van tanks. Vervolgens gebruikt het model die ingevoerde data om de benodigde hoeveelheid materiaal en het aantal manuren te berekenen. Die dimensies worden vermenigvuldigd met eenheidsprijzen om tot een totaal geraamd bedrag te komen. De resultaten van die ramingen voor de eerdergenoemde objecten worden aangegeven in bijlage 2.


46

Tenslotte wordt gewezen op het gebruik van onderstaande figuren. De figuren 4.3 tot en met 4.12 zijn in het verkrijgen van een beeld van bouwkosten een eerste stap. Verdere optimalisatie en uitbreiding van de data in vervolgonderzoek levert dus mogelijk aanpassingen en verbetering op.

Euro (€)

Object 1: de anaerobe tank 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000 Volume (m3)

gerealiseerde bouwprojecten Regressielijn van DHV model

y = 128x + 177.768

Lineair (Regressielijn x 0.8) Lineair (Regressielijn x 1.2) 3

Figuur 4-3: De relatie tussen volume (m ) en civiele bouwkosten (€) van anaerobe tanks

Figuur 4.3 toont de grafiek van het DHV ramingmodel en de 4 gerealiseerde bouwprojecten [63,87,94,95]. De horizontale as stelt het tankvolume (m3) voor, de verticale as de civieltechnische bouwkosten (€). Om de grafiek van het model liggen 2 gestippelde lijnen, die 20 procent boven of onder het DHV model liggen. Van elke anaerobe tank is bekend dat het eigenlijk een compartiment van een grotere constructie is. In de ramingoverzichten van de bouwprojecten is echter de raming van de totaalconstructie gegeven. De civiele bouwkosten van de tanks zijn daarom geschat op basis van anaeroob volume van het totaal volume. Verder maakt het DHV model geen onderscheid tussen de anaerobe tank en selector. Deze 2 tanks worden in het ramingmodel steeds in een totaalconstructie ondergebracht. Bij veel zuiveringen is een selector één compartiment met een volume, ondergebracht in een constructie. Globaal gezien ligt het DHV model in het midden van de gerealiseerde bouwprojecten. 2 bouwprojecten liggen beneden de onderste stippellijn en de overige 2 daarboven. De bouwkosten van de gerealiseerde bouwprojecten bevinden zich buiten maar wel dichtbij de gestippelde lijnen. Dit betekent een afwijking van 2 minimaal 20 % met de civiele bouwkosten volgens het DHV model. De determinatiecoëfficiënt R (het aandeel van de totale variantie in de civiele bouwkosten dat statistisch verklaard wordt door de variantie in het volume) is hoog: voor de gerealiseerde bouwprojecten 0,96 en voor het DHV model 1,0. Deze 2 verbanden wijzen sterk op een lineair verband tussen de toename van het volume en de toename van de civiele bouwkosten. De wiskundige vergelijking van het DHV model wordt in figuur 4.3 rechts getoond. Dit is gekozen als de bouwkostenfunctie van anaerobe tanks. Dit is gedaan vanwege de hogere determinatiecoëfficiënt R2 van het DHV model, en vanwege de aanwezige spreiding tussen de gerealiseerde bouwprojecten. Die spreiding kan vanwege het lage aantal datapunten (slechts 4) niet goed worden beoordeeld. Een groter aantal referentieprojecten zal dit verbeteren.


47

Euro (€)

Object 2: de anoxische tank: 600000

500000

400000

300000

200000

100000

0 0

500

1000

1500

2000 Volume (m3)

gerealiseerde bouwprojecten Regressielijn van DHV model y = 130x + 160.508 Regressielijn x 1.2 Regressielijn x 0.8 3

Figuur 4-4: De relatie tussen volume (m ) en civieltechnische bouwkosten (€) voor de anoxische tank

Figuur 4.4 toont de grafiek van het DHV ramingmodel en de grafiek van de 4 gerealiseerde bouwprojecten van [63,87,94,95] . De horizontale as stelt het tankvolume (m3) voor, de verticale as de civieltechnische bouwkosten (€). Verder liggen ook hier weer de stippellijnen verwijdert op 20 procent van het model. Van de tanks is bekend dat zij compartimenten zijn van een grotere constructie. Een apart invulveld voor de anoxische tank biedt het DHV model niet. In de meeste zuiveringen lijken anoxische tanks echter op anaerobe tanks, dus wordt voor de validatie het invulveld voor de anaerobe tank gebruikt. Ook het anoxische volume bestaat vaak uit meerdere compartimenten. Dit is de reden waarom de regressielijn van het DHV model in figuur 4.4 lijkt op de regressielijn van het DHV model in figuur 4.3. Figuur 4.4 toont de referentieprojecten die onder het DHV model liggen. De determinatiecoëfficiënt R2 is voor de gerealiseerde bouwprojecten 0,64 en voor de punten van het DHV model 1,0. Vergeleken met de data voor anaerobe tanks zijn evenveel datapunten beschikbaar voor anoxische tanks. Dit zijn er slechts 4. De bouwkostenfunctie wordt mede daarom gebaseerd op het DHV model. Bovendien is met de datapunten nog niet af te leiden of nu een betrouwbare weergave van civiele bouwkosten in de praktijk is verkregen. Daarvoor zijn meer data van gerealiseerde bouwprojecten nodig. Boven de legenda wordt de lineaire vergelijking van het DHV model getoond.


48

Euro (€)

Object 3: de actiefslib-tank 1.700.000 1.600.000 1.500.000 1.400.000 1.300.000 1.200.000 1.100.000 1.000.000 900.000 800.000 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

Volume (m3) gerealiseerde bouwprojecten Regressielijn van DHV model

y = 64x + 400.155

regressielijn x 0.8 regressielijn x 1.2

3

Figuur 4-5: De relatie tussen volume (m ) en civieltechnische bouwkosten (€) van carrousels en oxidatiesloten

Figuur 4.5 toont de grafiek van het DHV ramingmodel en de grafiek van de 9 gerealiseerde bouwprojecten van carrousels [17,87,94,95]. De horizontale as stelt het tankvolume (m3) voor, de verticale as de civieltechnische bouwkosten (€). Verder liggen ook hier weer de stippellijnen verwijdert op 20 procent van het model. De tanks zijn carrousels en oxidatiesloten. Dit zijn varianten van omloopsystemen en behoren dus tot tanks van dezelfde soort. De meeste gerealiseerde bouwprojecten liggen dichtbij of binnen de stippellijnen. Dit is gunstig, en komt de betrouwbaarheid van de gebruikte kostendata ten goede. De civiele bouwkosten van de gerealiseerde actiefslib-tanks zijn hoger dan de kosten die het DHV ramingsmodel voorstelt. Of het model voorspelt lagere bouwkosten. De betrouwbaarheid van de data in figuur 4.5 is goed, en beter dan de betrouwbaarheid van de data van anaerobe tanks (figuur 4.3) of anoxische tanks (figuur 4.4). Binnen een bandbreedte van ongeveer 20 procent liggen de kosten voor actiefslib-tanks van het type omloopsysteem dus rond de regressielijn van het DHV model. De determinatiecoëfficiënt R2 is voor de gerealiseerde bouwprojecten 0,61 en het DHV ramingmodel 1,0. De kostendata van gerealiseerde bouwprojecten worden dus niet geacht een lineair verband te vertonen. Deze data divergeren naarmate het volume toeneemt. Dit verschijnsel keert terug in de lage determinatiecoëfficiënt. Boven de legenda wordt de lineaire vergelijking voor de regressielijn van het DHV model weergegeven. Dit wordt als de bouwkostenfunctie gekozen voor de actiefslib-tanks.


49

Euro (€)

Object 4: de nabezinktank € 900.000 € 800.000 € 700.000 € 600.000 € 500.000 € 400.000 € 300.000 € 200.000 € 100.000 €0 39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51 52 Tankdiameter (m)

gerealiseerde bouwprojecten Regressielijn van het DHV model regressielijn x 0.8

y = 15.001x - 122.889

regressielijn x 1.2

Figuur 4-6: De relatie tussen diameter (m) en civieltechnische bouwkosten (€) data van nabezinktanks

Figuur 4.6 toont de grafiek van het DHV ramingmodel en de grafiek van de 6 gerealiseerde bouwprojecten [87,94,95,96,97,98] . De horizontale as stelt de tankdiameter (m) voor, de verticale as de civieltechnische bouwkosten (€). Verder liggen ook hier weer de stippellijnen verwijdert op 20 procent van het model. Gezien kan worden dat 4 referentieprojecten binnen de stippellijnen liggen. Daarvan liggen 3 punten vrijwel op de regressielijn van het DHV model. Die punten liggen over de volle breedte van het domein, dus van nabezinktanks met een diameter van 39 meter tot 52 meter. Voor deze 3 gerealiseerde bouwprojecten zijn de kosten dus goed voorspelbaar met het DHV model, en wellicht dus ook voor andere tanks in deze range. De overige 3 datapunten van gerealiseerde bouwprojecten liggen hoger dan de regressielijn van het DHV model. Aan de hand van het ramingmodel liggen de civieltechnische bouwkosten van deze 3 gerealiseerde bouwprojecten dus te hoog. Eén van deze datapunten ligt binnen de 20 procent bandbreedte. In figuur 4.6 bedraagt de determinatiecoëfficiënt R2 van de gerealiseerde bouwprojecten 0,05 en van het ramingmodel 1,0. Op basis van deze lage determinatiecoëfficiënt en de data van gerealiseerde bouwprojecten, lijkt een lineair verband tussen civiele bouwkosten en tankdiameter niet aannemelijk. Maar als 1 duidelijke afwijking in figuur 4.6 (dat is het datapunt behorend bij een diameter van 41 m) wordt weggelaten is het verband beter. De datapunten liggen dan immers veel dichter bij de voorspelling van het DHV model. Het verdient dus aanbeveling om te onderzoeken wat de afwijking veroorzaakt. Toch is de tankdiameter een goede evenredige indicator voor de civiele bouwkosten. Naarmate de tankdiameter namelijk toeneemt, nemen de kosten ook toe. Dit is een gevolg van hogere directe bouwkosten (materiaal, materieel, manuren) en indirecte bouwkosten (inrichten en opruimen bouwterrein). Een grotere constructie kost nu eenmaal meer dan een kleinere constructie. De bouwkostenfunctie wordt daarom gebaseerd op de punten van het ramingmodel.


50

Euro (€)

Object 5: het retourslibgemaal 400000,0

300000,0

200000,0

100000,0

0,0 0

1000

2000

3000

4000

Capaciteit (m3/h)

gerealiseerde bouwprojecten regressielijn van DHV model

y = 17x + 167.128

Lineair (regressielijn x 0.8) Lineair (regressielijn x 1.2) 3

Figuur 4-7: De relatie tussen capaciteit (m /h) en civieltechnische bouwkosten (€) van het retourslibgemaal

Figuur 4.7 toont de regressielijn van het DHV model en de grafiek van 5 gerealiseerde bouwprojecten [84,87]. De horizontale as stelt de capaciteit (m3/h) voor, de verticale as de civieltechnische bouwkosten (€). Verder liggen ook hier weer de stippellijnen verwijdert op 20 procent van de regressielijn van het DHV model. Gezien kan worden dat 2 referentieprojecten binnen de 20 procent bandbreedte liggen. De overige 3 liggen erbuiten. De data van gerealiseerde bouwprojecten liggen overwegend boven de grafiek van het model. Dit betekent wederom dat het model lagere bouwkosten inschat. De determinatiecoëfficiënt van de data van gerealiseerde bouwprojecten bedraagt 0,75 en van het DHV model 0,96. Beide determinatiecoëfficiënten wijzen dus op de aanwezigheid van lineaire verbanden. Dit is gunstig, omdat het de betrouwbaarheid van de data van gerealiseerde bouwprojecten ten goede komt. In algemeen is het altijd zo dat naarmate de afmetingen van een object toenemen, de civiele bouwkosten dat ook zullen doen. Op basis daarvan kan dus worden verwacht dat het verband recht zal zijn. Gekozen wordt om de bouwkostenfunctie te baseren op de data van het DHV. De data van gerealiseerde bouwprojecten vertoont namelijk onbetrouwbare spreiding. 4.2.2

De werktuigbouwkundige bouwkosten

De omvang van de referentieprojecten voor werktuigbouwkundige componenten is van een kleinere schaal dan de objecten. Componenten zijn tenslotte ondergebracht in de objecten. Zij verrichten vaak specifieke functies van afvalwaterzuivering. Bijvoorbeeld zuurstof produceren en toevoeren, verpompen van actiefslib, het verwijderen van actiefslib uit de nabezinktank, mengen en voortstuwen. Voor beoordeling van de werktuigbouwkundige kosten van componenten kan geen gebruik worden gemaakt van het DHV model. Het DHV model raamt namelijk enkel civieltechnische bouwkosten. De onderstaande werktuigbouwkundige kosten zijn daarom een ijking zonder validatie.


51

Euro (€)

Component 1: de puntbeluchter en appendages 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0

10

20

30

puntbeluchters (van gerealiseerde bouwprojecten) Lineair (SCHATTING)

40

50

60

70

80

90

Vermogen (kW)

y = 205x + 38000

Lineair (maal 1,2) Lineair (maal 0,8) Figuur 4-8: De relatie tussen opgenomen vermogen (kW) en werktuigbouwkundige bouwkosten (€) van de puntbeluchter

Figuur 4.8 toont de grafiek van 4 referentieprojecten van puntbeluchters [82,84,99]. De horizontale as stelt het opgenomen vermogen (kW) voor van een puntbeluchter, de verticale as de werktuigbouwkundige kosten (€). Let op: bij een vermogen van 90 kW liggen 2 projecten met een vrijwel gelijke prijs. In figuur 4.8 liggen deze 2 projecten zo dicht bij elkaar, dat slechts 1 datapunt kan worden gezien. De determinatiecoëfficiënt R2 van de data bedraagt 1,00. Op basis hiervan wordt een lineair verband verondersteld tussen vermogen en werktuigbouwkundige bouwkosten van puntbeluchters. Appendices: Ten behoeve van oppervlaktebeluchting worden in de afvalwatercalculator de volgende appendices gehanteerd: • • • • •

Ventilatievoorziening: Puntbeluchterhuisje: Draft tubes: Regelbare kanteloverlaat: Stalen brug:

+/- € 7.100; +/- € 19.000; +/- € 26.000; +/- € 27000; +/- € 107.000.

De appendices van puntbeluchters zijn componenten die met eenheidsprijzen worden geraamd, oftewel prijs per stuk. Die prijzen zijn per component soms gebaseerd op meerdere besteksramingen. Daarin worden [84,87,99] . De eenheidsprijs voor draft tubes is op slechts 1 besteksraming redelijk constante prijzen gehanteerd [84] gebaseerd (Leidsche Rijn ). De prijs voor de stalen brug (bordes) waarop de puntbeluchters worden bevestigd wordt voorlopig als een eenheidsprijs behandeld. In werkelijkheid is dat niet zo. Het blijkt namelijk dat kosten voor meer dan de helft uit staalkolommen, trappen, vloerpanelen en leuningen bestaan [95]. Daarom lijkt een kostenformule voor de stalen brug nuttig. Het is nuttig dit uit te werken in vervolgonderzoek. Bij een beperkte hoeveelheid referentiedata wordt het ramen van een stalen brug dus eenvoudig gehouden. De eenheidsprijs is bepaald op basis van 1 besteksraming (Stolpen [99]). Project Stolpen bevat “beluchterkappen” voor iedere puntbeluchter. Het is niet bekend wat deze appendage precies heeft gekost. Om dit op te vangen, is voor de beluchterkappen een percentage van 10 procent gerekend van de totaalprijs van de puntbeluchters [82,84].


52

Component 2: de compressor en appendages: In onderstaande figuren 4.9a tot en met 4.9d worden de werktuigbouwkundige kosten van de benodigde componenten van bellenbeluchting getoond.

y = 6,664x + 34147 R² = 0,862

75.000

50.000

compressoren (van gerealiseerde bouwprojecten) Lineair (maal 0,8 comp)

25.000

Lineair (maal 1.2 comp)

0 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

Capaciteit (m3/h) 3

Figuur 4-9a: De relatie tussen capaciteit (m /h) en werktuigbouwkundige bouwkosten (€) van de compressor

Euro (€)

Euro (€)

100.000

300.000

250.000

Luchtleidingen: y = 26,82x + 78845 R² = 0,168

200.000

150.000

100.000

luchtleidingen (van gerealiseerde bouwprojecten) Lineair (maal 0.8 luchtleid)

50.000

Lineair (maal 1.2 luchtleid)

0 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

Capaciteit (m3/h) 3

Figuur 4-9b: De relatie tussen capaciteit (m /h) en werktuigbouwkundige bouwkosten (€) van de luchtleidingen


53

Euro (€)

500.000 Beluchtingelementen: y = 38,4262x + 172.042,2266 R² = 0,7459

400.000

300.000

200.000

beluchtingelementen (van gerealiseerde bouwprojecten)

100.000

Lineair (maal 0.8 elementen) Lineair (maal 1.2 elementen)

0 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

Capaciteit (m3/h) 3

Euro (€)

Figuur 4-9c: De relatie tussen capaciteit (m /h) en werktuigbouwkundige bouwkosten (€) van de beluchtingelementen

500.000 Beluchtingelementen: y = 11,63x + 28194 R² = 0,226

400.000

Luchtleidingen: y = 26,82x + 78845 R² = 0,168 300.000

y = 6,664x + 34147 R² = 0,862

200.000 compressoren 100.000

beluchtingelementen luchtleidingen

0 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

Capaciteit (m3/h) 3

Figuur 4-9d: De relaties tussen capaciteit (m /h) en werktuigbouwkundige bouwkosten (€) van bellenbeluchting

Figuren 4.9a, 4.9b, 4.9c en 4.9d tonen de grafieken van de werktuigbouwkundige kosten van bellenbeluchting. De grafiek in figuur 4.9a benadert lineair de 4 referentieprojecten van compressoren [85,86,88,94]. De grafiek in figuur 4.9b benadert lineair de 3 referentieprojecten van luchtleidingen [85,86,94]. De grafiek in figuur 4.9c benadert lineair de 5 referentieprojecten van beluchtingelementen [85,86,88,94,100]. In figuur 4.9d zijn deze verbanden in 1 grafiek geplaatst. Telkens stelt de horizontale as het debiet (m3/h) voor, de verticale as de werktuigbouwkundige kosten (€). De kostendata van beluchtingelementen geven een stijgende lijn. Op basis van die data en de bijbehorende determinatiecoëfficiënt van 0.75, lijkt een lineair verband tussen de capaciteit (debiet) en werktuigbouwkundige


54

kosten van beluchtingelementen aannemelijk. Dit komt overeen met de werkelijkheid omdat kosten evenredig toenemen bij een toenemende capaciteit. Meer beluchtingelementen zijn benodigd voor hogere capaciteit, dus nemen de bouwkosten toe. De kostendata van luchtleidingen geven in figuur 4.9 een opmerkelijke indruk. De 3 datapunten zijn sterk gespreid en beperkt bruikbaar voor realistische beoordeling van hun bouwkosten. Dit beeld keert ook terug in de lage waarde van 0,17 van de determinatiecoëfficiënt. Op basis hiervan moet in vervolgonderzoek een andere kostendrijvende parameter worden overwogen voor luchtleidingen. Bijvoorbeeld de totale lengte van de luchtleidingen. Deze informatie wordt niet vermeld in de overzichten van besteksramingen, dus zal via een andere weg moeten worden gevonden. Verwacht wordt dat de leidinglengte de werktuigbouwkundige bouwkosten kosten van luchtleidingen beter zal beschrijven. De kostendata van compressoren in figuur 4.9 geven wel de indruk van een lineair verband. De spreiding is 2 klein, en vertoont een hoge waarde van R . Op basis van compressoren in figuur 4.9 wordt dus sterk verwacht dat de werktuigbouwkundige kosten zich dus lineair verhouden tot de capaciteit. Niet keert terug uit deze analyse of hoogrendementscompressoren worden bedoeld, of conventionele compressoren. Vervolgonderzoek zal moeten afleiden of onderscheid noodzakelijk is. In de regel zijn hoogrendementscompressoren 3 tot 5 maal duurder dan conventionele compressoren [124]. Appendices: Ten behoeve van bellenbeluchting wordt het volgende gehanteerd: • •

Mechanische hijsinstallatie: Energiegebouw:

€ 21.000; € 99.000.

De mechanische hijsinstallatie wordt als een component gehanteerd met een prijs per stuk. Deze prijs is gebaseerd op 2 besteksramingen [84,94]. Het energiegebouw is een civieltechnisch gebouw. Bij gebrek aan referentiedata is hier ook gekozen voor een eenheidsprijs, gebaseerd op 2 bouwkostenramingen [94,100].

Euro (€)

Component 3: de ruimerbrug € 300.000

€ 250.000

€ 200.000

€ 150.000

€ 100.000 39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50 51 52 Tankdiameter (m)

ruimerbrug en drijflaagverwijdering (van gerealiseerde bouwprojecten) Lineair (0,8 lijn) Lineair (lijn 1,2) Figuur 4-10: De relatie tussen tankdiameter (m) en werktuigbouwkundige bouwkosten (€) van de ruimerbrug

Figuur 4.10 toont 2 grafieken van de 8 referentieprojecten [63,84,87,94,95,96,97,99]. De horizontale as stelt de tankdiameter van de nabezinktank voor (meter), de verticale as de werktuigbouwkundige kosten (€). Van tankdiameters tussen 39 en 52 m is een lineaire benadering gegeven. De determinatiecoëfficiënt bedraagt van de data 0,37. Dit is een vrij lage waarde. Vanaf een tankdiameter van 50 m heeft de ruimerbrug een extra


55

loopwagen nodig voor de ondersteuning. Dit verklaard de sprong tussen de 2 grafieken. Een loopwagen maakt het mogelijk om de ruimerbrug rond te draaien over de rand van de nabezinktank. De kostprijs van een loopwagen is gemiddeld € 20.000 inclusief montage [101]. Verder heeft een ruimerbrug vanaf een tankdiameter van 50 m een lengte die overeenkomt met de volle diameter van de tank. Tussen een tankdiameter van 30 en 50 m is de ruimerbruglengte namelijk 2/3 van de tankdiameter. Bij tankdiameters tot 30 m is de ruimerbruglengte de helft van de tankdiameter. In figuur 4.10 hebben de 2 grafieken de volgende functievoorschriften: De onderste lijn: y = 3300x en de bovenste lijn: y = 3300x + 20000. Deze 2 functievoorschriften gelden als de bouwkostenfuncties. Outliers in de werktuigbouwkundige bouwkosten van ruimerbruggen: In figuur 4.10 zijn outliers te vinden: bij een diameter van 41 m (€ 205.000) en bij een diameter van 52 m (€ 298.000). Deze 2 datapunten vertegenwoordigen een afwijkend hoge werktuigbouwkundige kosten ten opzichte van de overige projecten. De verklaring voor het relatief grote verschil in de ruimerbrug voor een tankdiameter van 41 m (€ 203.000) is niet bekend. Het gaat hier om de projecten Stolpen (jaar 2006) en De Bilt (jaar 2007). Dit is ook zo voor de ruimerbrug van 52 m (€ 298.000). Daar gaat het om het project Venray (jaar 2009). Voor een ruimerbug van 45 m is ook een kleine afwijking in de datapunten te zien. Het verschil wordt verklaard door de drijflaagafvoer verwijdering die is inbegrepen in de prijs van rwzi Evertsekoog. De iets lagere prijs voor deze diameter hoort bij het project rwzi Nieuwegein. De prijs is lager doordat niet voor de drijflaagafvoer verwijdering is gekozen in dit project. Drijflaagafvoer verwijdering kan € 10.000 tot € 40.000 kosten, afhankelijk van of ook een afvoerput daarbij hoort. Voldoende uitdieping van de data is belangrijk om outliers te verklaren. Het resultaat is een mogelijke aanpassing van de datapunten en duidelijkheid over oorzaken of redenen van afwijkingen. De bouwkostenfunctie is dan vrij van vergissingen, en stemt beter overeen met de werkelijke werktuigbouwkundige bouwkosten.

Euro (€)

Component 4: de retourslibvijzel € 120.000 € 100.000 € 80.000 € 60.000 € 40.000 € 20.000 €0 0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000 Debiet (m3/h)

Retourslibvijzels (van gerealiseerde bouwprojecten)

y = 23.350ln(x) - 94.646

Log. (fff maal 0.8) Log. (fff maal 1.2) 3

Figuur 4-10: De relatie tussen debiet (m /h) en werktuigbouwkundige bouwkosten (€) van de retourslibvijzel

Figuur 4.11 toont 1 grafiek. De grafiek is een schatting gebaseerd op de 12 referentieprojecten [63,83,84,87]. De horizontale as stelt de capaciteit (m3/h) voor, de verticale as de werktuigbouwkundige kosten (€).


56

De determinatiecoëfficiënt R2 van de data bedraagt 0,21. Dit is een lage waarde, en duidt erop dat de data van retourslibvijzels niet wijzen op een lineair verband tussen de werktuigbouwkundige kosten en het debiet. De lage waarde van R2 en het inconsistente beeld van de data wijzen daarop. Voorgesteld wordt om de kostendrijvende parameter (debiet in m3/h) beter schaalbaar te maken. In vervolgonderzoek moet de opvoerhoogte of vijzellengte van de retourslibvijzels worden meegenomen om een realistisch beeld van de werktuigbouwkundige kosten te krijgen. Deze 2 eigenschappen zeggen namelijk iets over de dimensies en uitvoering van de component, en dus iets over de hoogte van de werktuigbouwkundige bouwkosten. Slechts het debiet als kostendrijvende parameter hanteren levert een onduidelijk beeld op, zoals kan worden gezien in figuur 4.11. Dus als kostendrijvende parameter kiezen voor bijvoorbeeld het debiet gedeeld door de opvoerhoogte, of het debiet gedeeld door de vijzellengte. Verwacht wordt dat op die manier een rechtevenredig verband ontstaat met de werktuigbouwkundige bouwkosten. De opvoerhoogte en vijzellengte voor de data in figuur 4.11 wordt slechts teruggevonden in 2 van de 12 besteksramingoverzichten. Er zal dus via een extra weg moeten worden gezocht naar die data. Wordt figuur 4.11 nader bekeken dan bevinden zich de meeste referentieprojecten in een wolk tussen 500 en 3 1500 m /h. Van de 12 referentieprojecten bevinden zich daarin 8 datapunten. De wolk van referentieprojecten geeft een spreiding aan in de werktuigbouwkundige kosten binnen deze range. Voor hogere capaciteiten is onduidelijk wat er in werkelijkheid met bouwkosten gebeurd, doordat de kostendrijvende parameter ongeschikt wordt geacht en door een gebrek aan referentieprojecten voor debieten tussen 1500 en 4000 m3/h. Voorlopig wordt dus aangenomen dat de benadering een kromme lijn is die oploopt naarmate de capaciteit toeneemt. Voor de bouwkostenfunctie wordt daarom gekozen voor de vergelijking y=36379ln(x)-20182. Gewaarschuwd wordt voor verder gebruik: grafiek 4.11 is ongeschikt voor het verkrijgen van een realistische indruk van de werktuigbouwkundige bouwkosten van retourslibvijzels.

Euro (€)

Component 5 en 6: de voortstuwers en mengers 35000,0 30000,0 25000,0 20000,0 15000,0 10000,0 5000,0 0,0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

VERMOGEN (kW)

MENGERS (van gerealiseerde bouwprojecten) VOORTSTUWERS (van gerealiseerde bouwprojecten) Lineair (voortstuwers maal 0.8) Lineair (voortstuwers maal 1.2) Figuur 4-11: De relatie tussen opgenomen vermogen (kW) en werktuigbouwkundige bouwkosten (€) van voortstuwers en mengers

Figuur 4.12 toont 2 grafieken. De onderste grafiek benadert lineair de data van 4 besteksramingen van mengers [72,87,95]. De bovenste grafiek benadert lineair de data van 3 besteksramingen van voortstuwers [94,95,100] . Zoals kan worden gezien zijn voortstuwers duurder dan mengers. Dit komt vooral door de tandwielkast van voortstuwers, die bij mengers niet nodig is. Opgemerkt wordt dat het geïnstalleerde vermogen als kostendrijvende parameter een min of meer rechte lijn zou moeten weergeven voor de werktuigbouwkundige kosten. In figuur 4.12 kan dat worden teruggezien. In de praktijk worden de werktuigbouwkundige kosten van deze 2 componenten constant verondersteld (dit geldt niet


57

voor hyperboloïde mengers, die groter en duurder zijn en zowel een meng- als voortstuwfunctie hebben). Dit is niet direct afhankelijk van het opgenomen vermogen per menger of voortstuwer. In een raming wordt dan ook meestal een simpele prijs gerekend [102], wat neerkomt op het volgende: • Voortstuwers: €25000 per stuk • Mengers: €15000 per stuk Gekozen wordt dit ook in de afvalwatercalculator te hanteren. 4.2.3

De elektrotechnische kosten en kosten van procesautomatisering

Eerder in dit rapport is omschreven wat elektrotechnische componenten en procesautomatisering zijn. Ook kwam daarbij het uitsplitsen van die kosten aan bod. Een beeld van de hoogte van dit type bouwkosten is echter niet behandeld. Dit heeft te maken met de rapportage van de kosten van elektrotechnische en procesautomatiseringscomponenten. Deze componenten zijn na het onderzoek niet direct met de functie van een willekeurig object in de waterlijn in verband te brengen. Er worden namelijk niet steeds dezelfde apparaten neergezet bij ieder bouwkundig object. Zou dit wel het geval zijn, dan konden de kosten worden uitgediept per object. De elektrotechnische installatie inclusief procesautomatisering is dus wel aanwezig op iedere zuivering. Een beeld van de gemiddelde omvang is echter ook niet eenvoudig te omschrijven. Er is op basis van de gebruikte overzichten van besteksramingen dus geen beeld te krijgen van de kosten voor dit aspect. Als alternatief kan een percentage van de totale bouwkosten worden toegepast. Per object is namelijk een [17] verdeling bekend die het percentage van de verschillende bouwkosten voorspelt . Dit is de volgende verdeling: 1. 2. 3. 4. 5. 4.2.4

Anaerobe en anoxische tank: gemiddeld 8 procent Biologische zuivering carrousel: gemiddeld 20 procent Bellenbeluchting: gemiddeld 26 procent Nabezinktank: EI/PA: gemiddeld 2 procent Retourslibgemaal: gemiddeld 18 procent Een overzicht van de verkregen bouwkostenformules:

Objecten: 1. Anaerobe tank:

2. Anoxische tank:

3. Aëratietank:

𝑦𝑦 = 129𝑥𝑥 + 178.000 𝑥𝑥: 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 (𝑚𝑚3 ),

𝑦𝑦: 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (€),

700 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 2800 (domein)


950 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 2000 (domein)

𝑥𝑥: 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 (𝑚𝑚3 ),


3300 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 10800 (domein)

𝑥𝑥: 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 (𝑚𝑚),


39 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 52 (domein)

, 𝑦𝑦: 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (€),

485 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 4000 (domein)

𝑦𝑦 = 131𝑥𝑥 + 161.000 𝑥𝑥: 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 (𝑚𝑚3 ),

𝑦𝑦 = 64𝑥𝑥 + 401.000

4. Nabezinktank inclusief drijflaagafvoerput: 𝑦𝑦 = 15.000𝑥𝑥 − 123.000 5. Retourslibgemaal

Componenten: 1. Puntbeluchters:

𝑦𝑦 = 17,5x + 168.000

𝑥𝑥: 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 (𝑚𝑚3 /ℎ)

𝑦𝑦 = 205𝑥𝑥 + 38.000,00 𝑥𝑥: 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 (𝑘𝑘𝑘𝑘),


45 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 110 (domein)

𝑥𝑥: 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝ℎ𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 (₋),


𝑥𝑥 ≥ 1 (minimaal)

Subcomponenten van puntbeluchters: 1. Stalen brugconstructie: 𝑦𝑦 = 53619𝑥𝑥 2. Ventilatievoorziening: 𝑦𝑦 = 7078𝑥𝑥


58













𝑥𝑥: 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 (𝑚𝑚3 /ℎ),


1600 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 6400 (domein)


y: 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (€),

1600 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 6400 (domein)



1600 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 6400 (domein)

x: aantal compressoren

𝑦𝑦: 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (€)

x: aantal hijsinstallaties


3. Beluchterhuisje: 𝑦𝑦 = 18605x 4. Draft tubes:

𝑦𝑦 = 25629𝑥𝑥

5. Regelbare overlaat: 𝑦𝑦 = 27219𝑥𝑥

2. Bellenbeluchting:

1. Compressor:

y = 7x + 34.000

2. Beluchtingelementen: y = 39x + 172.000 3. Leidingwerk en appendages: y = 27x + 79.000 4. Energiegebouw: y = 33000x 5. Hijsinstallatie:

y = 20700x

3. Ruimerbrug incl. drijflaagafvoer 𝑦𝑦 = 3300𝑥𝑥 𝑥𝑥: 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 (𝑚𝑚),

𝑦𝑦2 = 3300x + 20000

𝑥𝑥: 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 (𝑚𝑚),

𝑦𝑦: 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (€), 𝑦𝑦: 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 (€),

4. Retourslibvijzel 𝑦𝑦 = 29.436,37𝑙𝑙𝑙𝑙(𝑥𝑥) − 160.222,48 5. Voortstuwers 6. Mengers

4.3


𝑦𝑦 = 25000𝑥𝑥


𝑥𝑥: 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣,


𝑥𝑥: 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚,


𝑦𝑦 = 15000𝑥𝑥

39 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 50 (domein) 𝑥𝑥 ≥ 50 (domein)

485 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 4000(domein)

De betrouwbaarheid van de verkregen kostendata

De kostendata voor objecten en componenten moeten betrouwbaar zijn. Een belangrijk onderwerp is dan ook de betrouwbaarheid van de data. Een dataset produceren die zeker een realistische weergave van de praktijk is, is een uitvoerig werk. De oorzaken worden weergegeven in figuur 4.13:


59

Besteksraming DHV

Marktwerking

Toegankelijkheid

Projectmatige verschillen Figuur 4-12: Schematische weergave van de invloedsfactoren op kostendata

Bij het verkrijgen van een betrouwbare dataset moet rekening worden gehouden met: Toegankelijkheid: Besteksramingen worden gevonden op een aantal manieren. De meeste data bevinden zich al in virtuele dossiers (“servers”). Het grootste zoekwerk zal zich dan ook afspelen op een pc. Hieronder in figuur 4.14 worden de manieren als routes beschreven. A: ‘Op de computer’ (opgeslagen) 1

Route 1: harde schijf; 2 naam van het waterschap/hoogheemraadschap; 3 naam (meestal rwzi); 4 directory 5 bestand zoeken (specifatienummer)

B: ‘In mappen bladeren’ (uitgeprinte kopieën) Route 3: “Prijzenmappen”: 2 mappen met onder meer ramingen op naam van het project (A t/m Z)

Route 2: 1 harde schijf; 2 dossiernummer; 3 directory; 4 bestand zoeken (specificatienummer)

Figuur 4-13: Schematische weergave van opgeslagen projectgegevens

Routes 1 en 2 leiden naar overzichten en volledige besteksramingen van CT, WTB en E/PA opgeslagen op de server(s). Route 3 leidt naar besteksramingen van alleen WTB, en worden bewaard in 2 ordners. Over ruim 20 jaar is in deze ordners een grote hoeveelheid kostendata verzameld. Deze kostendata zijn onderdeel van een grotere verzameling opgeslagen projectgegevens. Het thuis raken hierin versnelt het vinden van belangrijke en nauwkeurige kostendata. Echter dit is niet voldoende om een dataset te produceren. Bij de toegankelijkheid van de data moet ook rekening worden gehouden met: a. Het ontbreken van overzichten. Het komt voor dat op de aangegeven locatie geen overzicht van een besteksraming is opgeslagen; b. Verschillende versies van overzichten. Het komt voor dat de bestandsnaam besteksraming aangeeft, maar in het bestand blijkt het om een andere type raming te gaan; c. Ontbrekende data. Het komt voor dat de data ‘gaten hebben, bijvoorbeeld een voortstuwer waarvan het opgenomen vermogen of andere kenmerken ontbreken. Projectmatige verschillen: Projectmatige verschillen zijn typisch aanwezig tussen soortgelijke projecten. Dit komt doordat ieder ontwerp één keer wordt doorlopen en niet wordt herhaald. Gedurende het project worden dus eenmalige besluiten genomen die van invloed zijn op: - De kenmerken van procesonderdelen die het uniek maken (constructies) - De verschillen tussen de componenten (aantal, merk, type, bevestiging, capaciteit)


60

- Inzichten (nieuwe oplossingen, signalering van verbeterpunten etc.) Deze kenmerken drijven de verschillen tussen bouwkosten van soortgelijke procesonderdelen op. Hierdoor kan het voorkomen dat 2 nabezinktanks met dezelfde diameter voor een verschillend bedrag worden begroot. Deze post moet niet als triviaal voor projecten worden benaderd. Marktwerking: Marktwerking heeft invloed op bouwkosten. Bij het aanbesteden van een ontwerp of onderdelen daarvan, worden marktpartijen verzocht hun vraagprijs te bepalen. Iedere aannemer maakt zo een inschatting van de kosten voor zijn werkzaamheden en/of producten. Die kosten worden in een offerte beschreven. Hiermee kan de adviseur bepalen hoeveel de aannemer(s) vraagt voor de bouw. De aannemer met de meest aantrekkelijke offerte heeft een grote kans de gunning van het project(deel) te ontvangen. Hij dient dan de aangeboden werkzaamheden uit te voeren zoals in de offerte is beschreven. De markt vraagt echter niet steeds hetzelfde voor uitvoering van werken (bouwen, slopen), componenten (bijv. een puntbeluchter) en service (montage, in bedrijf stelling). De aangeboden service kan per aannemer verschillen. Soms is een ‘kaler’ pakket gewoonte, of juist een completer pakket. Dit zegt iets over de aard van de offerte, en beïnvloedt de data. Daarnaast zal altijd ‘de tijd’ en de productvoorraad van invloed zijn op de prijs van materieel, materiaal en componenten. Hierdoor bieden leveranciers dezelfde producten aan tegen duurdere of goedkopere bedragen. Bij het selecteren van een dataset komt de betrouwbaarheid van de data kijken. Indien namelijk meteen zoveel mogelijk voor de juiste koers wordt gekozen (wat niet ongewoon is), moet worden nagedacht hoe correct de data zijn. Daarvoor is vooral de uitdieping van de data belangrijk. De uitdieping is een analyse van de correctheid en compleetheid van de data. Kenmerken van de data moeten dus toegankelijk en volledig bekend zijn. Dit gaat om de kosten en om bijbehorende objecten componentkenmerken. Dan levert de analyse een betrouwbaar oordeel van kosten op. Dit is ook goed voor de duidelijkheid van een bouwkostenfunctie. Neem bijvoorbeeld rwzi Stolpen waarin beluchterkappen op de puntbeluchters zijn gemonteerd. Als hiervoor geen aanpassing van de data wordt gemaakt, zullen de data niet goed met elkaar kunnen worden vergeleken. Als de uitdieping onvoldoende gebeurt, ontstaat onduidelijkheid over de bouwkostenfuncties. De uitdieping wordt beïnvloedt door de toegankelijkheid van data. Naarmate iemand bijvoorbeeld beter thuis raakt in het datasysteem, wordt de toegankelijkheid van data gemakkelijker door het herinneren van de locaties en structuur van de mappen op de harde schijf.


61

5

Een basisstructuur van de ramingstool De hoogte van de bouwkosten ramen moet op een eenvoudige manier gebeuren. Het ontwikkelen van een pc applicatie die daarbij hulp biedt is dan een uitkomst. Voor een basisopzet van de afvalwatercalculator wordt daarom eerst de drinkwatercalculator onder de loep genomen.

5.1

Het gebruik van bouwkosten in de drinkwatercalculator

In 2008 ontwikkelde DHV in samenwerking met drinkwaterproductiebedrijven de “drinkwatercalculator” [103]. De drinkwatercalculator is een pc applicatie. Het wordt gebruikt om de totale investerings- en exploitatiekosten van drinkwaterbereidinginstallaties te ramen. De drinkwatercalculator werkt op basis van de data van bouwkosten aangeleverd door alle deelnemende drinkwaterbedrijven van gerealiseerde projecten. Hiermee zijn datasets samengesteld waaruit bouwkostenfuncties zijn afgeleid. Het gaat om gebouwde drinkwaterinstallaties waarmee drinkwater op verschillende manieren wordt bereid. Ook hierin kunnen procesonderdelen en componenten worden onderscheiden. De drinkwatercalculator raamt steeds volledige procesonderdelen. Dit is de verwachte totaalprijs van een procesonderdeel inclusief de voor het functioneren noodzakelijke componenten. Kostentermen worden gehanteerd in overeenstemming met SSK-2010. Ramingen worden bijvoorbeeld uitgesplitst in investeringskosten (bouwkosten, ontwerpkosten etc.). Voor exploitatiekosten worden de in de praktijk gangbare kostentermen gehanteerd (energieverbruik, chemicaliënverbruik, onderhoudskosten, specifieke verbruikskosten, specifieke bedrijfskosten, afvalstoffen, grondwaterbelasting, provinciale heffingen). Het programma voor de ontwikkeling van de drinkwatercalculator is PHP Excel met als basis een spreadsheet Microsoft Excel. Het gebruik van Excel wordt gekenmerkt door werkbladen (worksheets). Die zijn bestemd voor invoer, bewerking en de weergave van data. De drinkwatercalculator bestaat uit 12 bewerkte werkbladen met tekst, formules en specifieke code. Enkele werkbladen nemen een centrale rol in. Onderstaand schema geeft de titels en de rolverdeling van die werkbladen aan:

Syste at e 1 Algemeen

2

3

4

InvoerUitvoer

Reken

Kengetallen

Figuur 5-1: Schematische weergave van de werking van de drinkwatercalculator

Bij figuur 5.1 wordt het volgende opgemerkt: Het werkblad “Algemeen”: algemene invoer zoals bedrijfsnaam, productiedebiet, verliezen etc.;

|/

62

Het werkblad “Invoer-Uitvoer”: invoer van procesgrootheden en uitvoer van berekeningen; Het werkblad “Reken”: invoer van bouwkostenformules en uitvoer van investerings- en exploitatiekosten; De werkbladen met kengetallen: kengetallen voor investerings- en exploitatiekosten. Kengetallen voor investeringskosten betreft percentages voor bijkomende kosten. Figuur 5.1 bevat een aantal pijlen. Die geven de richting aan van datagebruik tussen de werkbladen. De werkbladen “Algemeen” en “Kengetallen” geven data door aan de overige 2 werkbladen. “Invoer-Uitvoer” geeft de berekeningsresultaten van het drinkwaterbereidingproces door aan “Reken” (daarnaast vraagt het data op uit “Algemeen”). “Reken” is het werkblad waarin de meeste data samenkomen. In dit werkblad worden de berekeningsresultaten opgevraagd en toegepast op de bouwkostenformules. Daarna worden de geraamde investerings- en exploitatiekosten getoond. De investeringskosten worden bepaald door bij de geraamde bouwkosten, schattingen op te tellen van de overige posten. Dit vindt plaats op basis van een percentage van de bouwkosten voor iedere post. De drinkwatercalculator als ramingstool is voor gebruikers online toegankelijk. Dit werkt via gebruikersnaam en wachtwoord. Met de tool kan eenvoudig een drinkwaterbereidinginstallatie worden ingevoerd en geraamd. In principe werkt dit hetzelfde als met legostenen een willekeurig bouwwerk wordt gemaakt: De mogelijke legostenen stellen de procesonderdelen en componenten voor waaruit een installatie is samengesteld. De procesonderdelen worden aangeklikt uit een lijst. Vervolgens dient procesonderdeel of object data te worden ingevoerd, en de tool toont automatisch de geraamde investerings- en exploitatiekosten. Het totaal van de geraamde bouwkosten wordt vervolgens gesplitst in CT, WTB, E en PA. Per discipline wordt de hoogte vastgesteld met een te veranderen percentage. De gebruiker kan dit percentage zelf kiezen, zodat een raming met specifieke details rekening kan houden. Dit is nodig, bijvoorbeeld bij projecten waar bouwen niet voorkomt (geen CT) maar wel apparaten moeten worden aangeschaft, geïnstalleerd en getest (WTB, E en PA).

5.2

De relaties tussen drinkwaterbereiding en afvalwaterbehandeling

De overeenkomsten tussen drinkwaterbereiding en afvalwaterbehandeling: 1.

Het doel van drinkwaterbereiding en afvalwaterzuivering:

Drinkwaterbehandeling onderwerpt grond- of oppervlaktewater aan een reeks behandelingen. Zo wordt een eindproduct geproduceerd dat geschikt is voor de menselijke consumptie. Hiervoor moet het voldoen aan vaste kwaliteitseisen, zodat mensen dit zonder gevaar kunnen drinken. Het hoofddoel van afvalwaterbehandeling is om een onhygiënisch en schadelijk beginproduct geschikt te maken voor lozing. Hiervoor wordt het beginproduct ook aan een reeks behandelingen onderworpen, en moet het eindproduct ook voldoen aan vaste kwaliteitseisen. 2.

De objecten voor drinkwaterbereiding en afvalwaterzuivering:

De reeks behandelingen wordt verricht met behulp van meerdere fysieke procesonderdelen en componenten. Het geheel van die 2 onderdelen vormt alle mogelijke behandelingen en de omvang van de fysieke installatie. 3.

De kosten van installaties voor drinkwaterbereiding en afvalwaterzuivering:

De bouwkosten zijn verbonden aan de behandeling door constructie-eigenschappen en procesparameters. Bijvoorbeeld volume, oppervlak, diameter, debiet of vermogen. Dit kan doordat procestechnologie een centrale rol speelt bij het ontwerp. De aanpasbaarheid van de drinkwatercalculator tot een afvalwatercalculator zal echter ook afhangen van aanwezige verschillen. De verschillen tussen drinkwaterbereiding en afvalwaterbehandeling: 1.

De algemene zuiveringsopzet van drinkwaterbereiding en afvalwaterzuivering:

Een zuiveringsopzet voor een drinkwaterbereidinginstallatie en een afvalwaterzuiveringsinstallatie is verschillend. Het kenmerk van de behandeling bij een drinkwaterzuiveringsinstallatie, is de keuze voor het type procesonderdelen en de algemene flexibiliteit. Moet de behandeling worden verbeterd dan hoeft de opzet niet snel te worden aangepast. Een procesonderdeel kan namelijk eenvoudig worden vervangen of toegevoegd. Het kenmerk van de behandeling bij een afvalwaterzuivering, is de interactie en regeling tussen de procesonderdelen. Een afstemming hiervan is nodig voor een goed verloop van de deelprocessen bezinking,

| Een basisstructuur van de ramingstool

63

BZV-verwijdering, nitrificatie, denitrificatie en defosfatering. Indien hier de behandeling moet worden verbeterd, dan is het belangrijk de interactie en regeling van de deelprocessen opnieuw worden vast- en in te stellen. 2.

De objecten voor drinkwaterbereiding en afvalwaterzuivering:

Een object of procesonderdeel bij drinkwaterbereiding kan worden gezien als een ‘station’: na ieder station heeft het drinkwater verdere behandeling ondergaan. Het is niet nodig om het drinkwater te recirculeren, of terug te voeren naar een vorig station. In afvalwaterbehandeling is dit anders. Voor voldoende zuivering zijn juist deelprocessen nodig (BZVverwijdering, denitrificatie, defosfatering en bezinking) waarbij het afvalwater wel wordt gerecirculeerd naar een vorig station. Dit is een typisch kenmerk van afvalwaterbehandeling. 3.

De aard van de behandeling bij drinkwaterbereiding en afvalwaterzuivering:

Bacteriën spelen bij afvalwaterbehandeling een sleutelrol in het onschadelijk maken van afvalwater. Bij drinkwaterbereiding worden bacteriën overwegend als een groot risico voor de volksgezondheid beschouwd. 4.

De gevoeligheid van beide behandelingsprocessen:

Een ander verschil is de gevoeligheid van beide zuiveringsprocessen. Afvalwaterbehandeling is een ‘getuned’ biologisch proces. De functionering van de biomassa in het actiefslib wordt kunstmatig beheerst, en die is gevoelig voor omgevingsinvloeden zoals fluctuaties in debiet, influentkwaliteit en temperatuur. Gedeeltes van het proces kunnen hierdoor veranderen of verstoord raken, met mogelijk een onvolledig resultaat van een deelproces. Bij drinkwaterbehandeling is deze gevoeligheid minder. Gevoeligheid moet worden gezocht in de robuustheid van de ‘hardware’, niet zozeer van het proces. Vooral de goede bediening en reiniging van de apparaten is belangrijk, niet daarnaast ook de kunstmatige beheersing van bacteriën. Na deze relaties, wordt er vastgesteld dat de benodigdheid van objecten en componenten bij beide behandelingen de grootste overeenkomst is. Door de behandelingsprocessen te zien als legostenen welke op elkaar aansluiten door middel van objecten en componenten klopt dit. Ramingen voor beide soorten zuiveringsinstallaties kunnen daarom met dezelfde tool plaatsvinden. Van de verschillen is duidelijk dat ze niets te maken hebben met de functie van kostenraming. Wel moet in een verder stadium duidelijk worden vastgesteld in hoeverre de afvalwatercalculator opties voor ontwerpcalculatie biedt.

5.3

Het overnemen van de structuur van de drinkwatercalculator

De objecten en componenten uit het vorige hoofdstuk, worden verankerd in de afvalwatercalculator. Dan wordt het mogelijk een afvalwaterzuivering in te voeren en te ramen. Dat wordt op dezelfde manier opgezet als bij de drinkwatercalculator. Dit wordt gedaan met eenvoudige ontwerpfuncties voor een afvalwaterzuivering in combinatie met de bouwkostenfuncties. Hierbij voert de gebruiker data aan. Met die data en de eenvoudige ontwerpfuncties wordt als tussenstap een dimensionering van het object gemaakt. Het gaat om ontwerpformules voor een basisschatting van de benodigde dimensies of capaciteit van bijvoorbeeld een tank of een menger. Tijdens het invoeren kan een parameter naar willekeur worden aangepast, om te zien welke invloed dit heeft op de geraamde bouwkosten. Dit is een sterk punt waardoor inzicht ontstaat in het proces, de benodigde objecten, componenten en bouwkosten. In onderstaande figuur wordt de structuur van de afvalwatercalculator samengevat.


64

1

Legenda: ◦ : invoer • : uitvoer - : constant

◦ Datum, ◦ Benaming rwzi, ◦ Aantal i.e., ◦ Qdwa, Qdwa-gem, ◦ Qrwa.

4

3

2 ◦ Procesonderdelen, ◦ Componenten, ◦ Functies, ◦ Procesparameters, ◦ Percentages.

◦ Bouwkostenfuncties • Investeringskosten • Exploitaitiekosten

- Kengetallen

Figuur 5-2: Een schema van de structuur van de afvalwatercalculator

Bij figuur 5.2 wordt het volgende opgemerkt: Werkblad 1: Algemene data-invoer, zoals datum, naam van de rwzi, aantal i.e., hydraulische belasting etc.; Werkblad 2: Parameterinvoer en tussenstapberekeningen van dimensies van procesonderdelen en componenten; Werkblad 3: Bouwkostenfuncties invoeren en uitvoer van de bouwkosten (en later de investerings- en exploitatiekosten); Werkblad 4: Kengetallen voor investerings- en exploitatiekosten. De structuur van de afvalwatercalculator in figuur 5.2 komt overeen met de structuur van de drinkwatercalculator. De exploitatiekosten van afvalwaterzuivering worden niet onderzocht omdat ze vanwege de scope niet hierbij worden meegenomen.

Figuur 5-3: Een weergave van algemene data-invoer in werkblad 1 in de afvalwatercalculator


65

Figuur 5.3 toont een weergave van werkblad 1. In dit werkblad worden de algemene data van een zuivering ingevoerd. Hier worden ook de hydraulische belastingen voor gebruik in de overige werkbladen berekend. Voor sommige data-invoer in werkblad 2 worden gebruikelijke waarden uit de praktijk (‘typische waarden’) gegeven. Zo kan een gebruiker zien of een ingevoerde parameter daarmee overeenkomt. Het idee van deze functie wordt in figuur 5.4 gegeven voor het geval van de anoxische tank.

Figuur 5-4: Een weergave van data-invoer in werkblad 2 (hier de anoxische tank).

In bovenstaande figuur 5.4 kan naast de lijst van “typische waarden” ook de opbouw van een data-invoer blok worden gezien. Elk procesonderdeel heeft een data-invoer blok met eigen in te vullen procesparameters. Dit wordt gebruikt voor een globale dimensionering. De bouwkostenfuncties worden ondergebracht in werkblad 3. Ook geeft dit werkblad een overzicht van de geraamde objecten inclusief hun componenten. Dit wordt geïllustreerd door de onderstaande figuur 5.5:

Anaerobe tank Anoxische tank Aeratietank Puntbeluchting Bellenbeluchting Voortstuwers Mengers Nabezinktank Ruimerbrug Mengers Retourslibgemaal Retourslibvijzel

1167 1179 6669 250 6400 3 4 39 39 1 985 1000

100 30 100 20 0 1 0,5 39 39 0 25

1800 3500 10000 120 500 10 5 52 52 5 6000

OK OK OK > > OK OK OK OK OK OK

327646,160 314096,637 825914,524 281124,000 770048,171 70312,500 15429,200 462159,610 128700,000 64337,500 184305,881 43116,760

327.646 314.097 825.915 281.124 770.048 70.313 15.429 462.160 128.700 64.338 184.306 43.117

Figuur 5-5: Een weergave van de labels in werkblad 3.

In figuur 5.5 toont Kolom “Totaal” toont de totaal geraamde bouwkosten per object. Kolom “Parameter 1” toont de hoogte van de kostendrijvende parameters die berekend worden in werkblad 2. De kostendrijvende parameters in combinatie met de bouwkostenfuncties geven een raming van de totale bouwkosten. Bij de figuur wordt opgemerkt dat de afvalwatercalculator niet beschouwd wordt als een ‘ontwerptool’ voor de procestechnologie van een zuivering. Deze functie heeft de tool nog niet. Daarom controleert deze tool dus niet of geschatte dimensies en capaciteiten een optimaal ontwerp opleveren voor de investeringen. Wel kan snel worden gecontroleerd welke invloed de verandering van een procesparameter heeft op de bouwkosten. De invoer op basis van slechts enkele procesparameters (in figuur 5.4 zijn dat er 4) is een keuze om ontwerpcalculatie eenvoudig te houden. In vervolgonderzoek kan worden gekeken of daar verbeterpunten in mogelijk zijn. Een alternatief is om de meest gebruikelijke zuiveringsopzetten op gescheiden werkbladen verder te ontwikkelen. De hier nog gekozen globale dimensionering kan dan worden gebruikt en verdiept met meer specifiekere dimensionering. Dit moet resulteren in een nauwkeurigere berekening van de benodigde grootte of capaciteit per onderdeel. Het resultaat is beter aansluitende ramingen voor meer dan slechts één zuiveringsopzet. Tenslotte: gebruikers van de afvalwatercalculator zijn bekend met afvalwaterzuiveringen. Ze weten welke procesparameters kenmerkend zijn voor de functionering van deelprocessen. De interface van de calculator gaat ervan uit dat de gebruiker dit gevoel heeft.

5.4

De ontwerpfuncties voor het ramen van de bouwkosten

Hieronder worden de ontwerpfuncties beschreven waarmee de investeringskosten van procesonderdelen en componenten worden geraamd. Exploitatiekosten worden op een andere manier berekend. Van de waterlijn worden in dit onderzoek 5 procesonderdelen en 6 componenten benoemd:


66

5.4.1

Objecten

1. Anaerobe tank De calculator maakt gebruik van de volgende formule [104]:

𝑉𝑉 = (𝑄𝑄 + 𝑄𝑄𝑅𝑅 ) × 𝑇𝑇

(𝑉𝑉: volume anaerobe tank [m3], 𝑄𝑄: Qdwa-gem [m3/h], 𝑄𝑄𝑅𝑅 : recirculatie van nitraatarm slib vanuit anoxische tank [m3/h], 𝑇𝑇: anaerobe verblijftijd [h]) Een calculatie gaat als volgt:

1. De gebruiker kiest een waarde voor 𝑄𝑄𝑅𝑅 ; 2. De gebruiker kiest een waarde voor 𝑇𝑇.

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven. Toelichting: Deze methode is de grondslag van het ontwerp. De contacttijd 𝑇𝑇 geldt voor het totale influent naar de anaerobe tank.Vaak worden in de praktijk hyperboloïde mengers geïnstalleerd om propstroming te benaderen. Zo is het niet direct nodig om de tank uit te voeren in compartimenten, omdat dit type mengers de werking van compartimenten nabootst. 2. Anoxische tank De calculator maakt gebruik van de volgende formule [53]:

𝑉𝑉 =

𝑄𝑄×𝑆𝑆0 𝐹𝐹 ×𝑋𝑋 𝑏𝑏 𝑀𝑀

F

V: volume anoxische tank [m3], Q: influentdebiet (Qdwa-dag+Qr) [m3/d], S0 : influent BOD [mg/L], : M verhouding tussen BOD en biomassa [g BOD/g biomassa*dag] Xb : biomassa in anoxische tank [mg/L] Een calculatie gaat als volgt:

1. De gebruiker kiest een waarde voor S0 ; F 2. De gebruiker kiest een waarde voor ; M 3. De gebruiker kiest een waarde voor Xb .

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven. Toelichting: Het ontwerp van een anoxisch tankvolume kent een uitgebreide procedure. Die wordt modelmatig met behulp van een pc uitgevoerd. Het resultaat is een optimaal tankvolume. Bekende modellen zoals het “statische HSA[54] model” en het “dynamische ASM-model” worden daarvoor gebruikt . Daarmee worden effecten van procesparameters getest en geëvalueerd. Neemt bijvoorbeeld influent rbCOD toe ten opzichte van bCOD (beide voorkomende vormen van verontreinigingen) dan zal denitrificatie sneller gaan [53]. Hetzelfde geldt voor een hogere temperatuur van het afvalwater. In bovenstaande ontwerpfunctie wordt deze invloed achterwege gelaten.


67

3. Aëratietank De calculator maakt gebruik van de volgende formule [1]:

𝑘𝑘 =

𝑄𝑄 × 𝑆𝑆0 𝑉𝑉 × 𝑋𝑋

, 𝑉𝑉 =

𝑄𝑄×𝑆𝑆0 𝑘𝑘×𝑋𝑋

(𝑘𝑘: slibbelasting [kg BZV/kg ds*d], 𝑄𝑄: Qdwa-dag [m3/d], 𝑆𝑆0 : BZV-gehalte [kg/m3], 𝑉𝑉: volume aëratietank [m3], 𝑋𝑋: slibgehalte aëratietank [kg/m3])

Een calculatie gaat als volgt:

1. Kies een waarde voor 𝑄𝑄. In dit geval wordt de waarde ingevoerd in werkblad Algemeen. 2. Kies waardes voor 𝑆𝑆0 en 𝑘𝑘.

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven.

Toelichting: Bovenstaande functie is wereldwijd een bekende formule [105]. In het volume van een aëratietank zoals de carrousel moet er voldoende ruimte zijn voor nitrificatie. Dit en meer wordt in het ontwerp van een carrousel bepaald, waarbij meestal ook de benodigde beluchtingscapaciteit wordt bepaald. De beluchtingscapaciteit in kgO2/h kan bijvoorbeeld worden bepaald met de methode Von den Emde [106]. Daarnaast is het mogelijk denitrificatie en defosfatering te laten plaatsvinden in aangebouwde zones. Hiervoor is aanvullende ontwerpcalculatie nodig, die hier achterwege wordt gelaten. 4. Nabezinktank De kosten van de nabezinktank (CT) worden met behulp van de volgende formules gecalculeerd [1]:

𝑉𝑉0 =

𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

𝑋𝑋×

𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 1000

∗ 24 =

𝑄𝑄

𝐴𝐴𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡

, 𝐴𝐴𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 =

𝑄𝑄𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 +(𝑄𝑄𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 ×𝑅𝑅)) 𝑉𝑉𝑜𝑜

, 𝐷𝐷𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 = √

𝐴𝐴

0,25𝜋𝜋

(𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆: slibvolumebelasting [m/h], 𝑉𝑉0 : oppervlaktebelasting [m/h], 𝑋𝑋: slibgehalte in de aëratietank [kg/m3], 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆: slibvolume- index [ml/g], 𝐴𝐴𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 : oppervlakte van de nabezinktank [m2], R: recirculatiefactor [-], Q influent : influentdebiet naar nabezinktank [m3/d], Dtank : diameter van de nabezinktank [m]). Een calculatie gaat als volgt: 1. 2. 3. 4.

Kies een waarde voor 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆; Kies een waarde voor 𝑋𝑋; Kies een waarde voor SVI; Kies een waarde voor 𝑄𝑄𝑖𝑖𝑖𝑖 en 𝑄𝑄𝑟𝑟 .

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten van de nabezinktank gegeven (exclusief ruimerbrug). Toelichting: In het ontwerp van een nabezinktank wordt vaak gebruik gemaakt van de bovenstaande functie [105]. Datzelfde geldt voor 𝑅𝑅 [107]. De calculatie geeft een schatting van Dtank en civieltechnische bouwkosten. Een controle van de dimensionering wordt hier niet nagestreefd.


68

5. Retourslibgemaal De kosten van een retourslibgemaal (CT+WTB) worden met de volgende formule gecalculeerd [53]:

𝑄𝑄𝑅𝑅 = 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ×

𝑋𝑋

𝑋𝑋 𝑅𝑅 −𝑋𝑋

𝑄𝑄𝑅𝑅 : slibretourdebiet [m3/h], 𝑄𝑄𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 : Qdwa-max [m3/h], X: actiefslib gehalte in aëratietank [kg ds/m3], 𝑋𝑋𝑅𝑅 : actiefslib gehalte in retourslib [kg ds/m3]. Een calculatie gaat als volgt:

1. Kies een waarde voor 𝑋𝑋; 2. Kies een waarde voor 𝑋𝑋𝑅𝑅 .

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven. Toelichting: Deze formule volstaat voor een 1e schatting van 𝑄𝑄𝑅𝑅 [53]. De ontwerpwaarde valt gebruikelijk in de range 1-1,5 maal Qdwa-gem. Tijdens doorsnee dagen op de zuivering worden de vijzels op een lager debiet ingesteld: 0,50,75 maal Qdwa-gem. Deze praktijkwaarden worden in de calculator geïntegreerd als typische praktijkwaarden, ter controle van 𝑄𝑄𝑅𝑅 . Bovenstaande formule houdt geen rekening met het spuien van slib en het uitspoelen van slib uit de nabezinktank. 5.4.2

Componenten

1. Puntbeluchting De kosten voor puntbeluchting worden als volgt gecalculeerd [1]: 𝑁𝑁𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 = �

𝑂𝑂𝑂𝑂

𝜂𝜂 𝑂𝑂 2

�,

𝑁𝑁 =

𝑁𝑁𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡

𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 ℎ𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡

(𝑁𝑁𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 : opgenomen vermogen [kW], 𝑂𝑂𝑂𝑂: oxygenation capacity [kgO2/h], 𝜂𝜂𝑂𝑂2 : zuurstofinbrengrendement [kgO2/kWh]).


Stap 1: Puntbeluchters: 1. Kies een waarde voor 𝜂𝜂𝑂𝑂2 : voor moderne puntbeluchters bedraagt dit 1,8 – 2,2 kgO2/kWh, voor oudere typen 1,3 – 1,8 kgO2/kWh; 2. Vul de vastgestelde waarde of de leverancierwaarde voor 𝑂𝑂𝑂𝑂 in (in kgO2/h bij T=10 graden Celcius en patm=101.3kPa). Dit verschilt per oppervlaktebeluchter; 3. Kies het aantal puntbeluchters Stap 2: Appendages: □ □ □ □ □

Kies het aantal ventilatievoorzieningen à € 7.000 × aantal Kies het aantal puntbeluchterhuisjes à € 19.000 × aantal Kies het aantal draft tubes à € 26.000 × aantal Kies het aantal regelbare kanteloverlaten à € 27.000 × aantal Kies stalen brug à € 54.000 × aantal puntebeluchters

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven van de puntbeluchters en appendages op basis van de berekende waarde voor N en de gekozen appendages. Toelichting: De waarde voor OC is voor een puntbeluchter een karakteristieke mechanische eigenschap. Er worden in de regel 2 verschillende OC waardes onderscheiden: OC voor standaardcondities en 𝛼𝛼OC voor praktijkcondities. | Een basisstructuur van de ramingstool

69

De OC in standaardcondities is een opgegeven garantiewaarde van de leverancier. Het is de maximale hoeveelheid zuurstof die het apparaat per uur in schoon water kan oplossen bij een opgelost zuurstofgehalte van 0 mg/L. De OC waarde moet per puntbeluchter wel worden vastgesteld of gecontroleerd met nameting. De werkelijke zuurstofinbreng capaciteit wordt in een ontwerp vastgesteld onder verschillende praktijkcondities. Dit kan met behulp van de ‘Evenwicht’-methode en de ATV-richtlijn M209 [108]. 2. Bellenbeluchting De kosten voor bellenbeluchting worden als volgt gecalculeerd [1]: Stap 1: Compressoren: 1. Kies de luchtdoorzet Q L per compressor (𝑄𝑄𝐿𝐿 : luchtdebiet [Nm3/h]) 2. Kies het aantal compressoren;

Stap 2: Appendages: □ □ □ □

Luchtleidingen en appendages volgens y = 26,82x + 78800 (automatische invoer) Beluchtingelementen volgens y = 11,63x + 28200 (automatische invoer) Gebouw voor opstelling van de compressoren à € 32800 × aantal compressoren Mechanische hijsinstallatie om een beluchtingpakket op te hijsen à € 20.700/stuk

Vervolgens worden de bouwkosten van bellenbeluchting geraamd van de compressoren en appendages. Toelichting: De waardes die ingevoerd worden specificeren de functionering van dit beluchtingsysteem, ook wel bellenbeluchting genoemd. Om naast de functionering het rendement te bepalen dient ook de OC van de bellenbeluchting te worden bepaald. Voor de calculator is echter het ingeven van de luchtdoorzet en het aantal compressoren voldoende. Een uitgebreid procestechnologisch ontwerp van bellenbeluchting wordt in dit stadium van het onderzoek niet nagestreefd. Van luchtleidingen en appendages, beluchtingelementen, het gebouw voor opstelling van de compressoren en de mechanische hijsinstallatie is een beperkte hoeveelheid kostendata verkregen. Hierboven geeft “automatische invoer” aan dat de gebruiker geen invoer hoeft te geven, omdat de calculator een automatische raming geeft. Een verdere bestudering van deze 4 subcomponenten leidt tot een nauwkeurigere raming van bellenbeluchting. 3. Ruimerbrug De kosten van de ruimerbrug worden als volgt gecalculeerd: 1. 39 ≤ 𝐷𝐷𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 < 50m: 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 = 3300 × 𝐷𝐷𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 2. 𝐷𝐷𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 ≥ 50m: 𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 = (3300 × 𝐷𝐷𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 ) + 20000

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven.

Toelichting: De raming wordt automatisch in Excel uitgevoerd met functie 1 of 2. Dit op basis van de tankdiameter 𝐷𝐷𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 , die onderscheid maakt tussen diameters onder en boven de 50m. Eerder werd opgemerkt dat bij tankdiameters vanaf 50 m de ruimerbrug niet 1, maar 2 loopwagens nodig heeft. De waarde 20000 in functie 2 is de prijs voor die tweede loopwagen.


70

4. Retourslibvijzels De kosten van retourslibvijzels worden per retourslibvijzel bepaald of basis van de ingevulde capaciteit 𝑄𝑄𝑣𝑣𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖 (m3/h). Een calculatie gaat dus als volgt: 1. Kies een waarde voor 𝑄𝑄𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 .

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven. Toelichting: Uit deze formule blijkt dat iedere retourslibvijzel dezelfde maximale capaciteit krijgt. Dit is een vereenvoudiging, want in de praktijk bestaat keuzevrijheid voor een bepaalde opstelling van capaciteiten. Deze vereenvoudiging wordt gekozen voor de aansluiting met de bouwkostenfunctie. Gebruikelijk is een opstelling van meerdere retourslibvijzels. Een opstelling van deze pompen bestrijkt de instelbare debieten beter dan slechts één pomp. Er kan bijvoorbeeld een pomp uitgeschakeld worden bij een laag debiet van het influent. Als vervolgens dit debiet toeneemt, kan een andere retourslibvijzel worden ingeschakeld. 5. Voortstuwers De kosten van (propeller) voortstuwers worden als volgt gecalculeerd [109]: 1

1. 𝐹𝐹𝑠𝑠𝑠𝑠 = 𝜌𝜌 × 𝑣𝑣 2 × 𝐴𝐴 × 𝑘𝑘 2

2. 𝐹𝐹𝑣𝑣𝑣𝑣 = 𝜌𝜌 × 𝑄𝑄𝑣𝑣𝑣𝑣 × (𝑣𝑣 − 𝑣𝑣2 )

3. 𝑄𝑄𝑣𝑣𝑣𝑣 = 𝑛𝑛 × 𝐷𝐷 3

4. 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 = 𝐹𝐹𝑠𝑠𝑠𝑠 /𝐹𝐹𝑣𝑣𝑣𝑣 .

(𝐹𝐹𝑠𝑠𝑠𝑠 : vereiste stuwkracht [N], 𝜌𝜌: waterdichtheid [kg/m3], 𝑣𝑣: vereiste stroomsnelheid [m/s], 𝐴𝐴: oppervlak natte doorsnede [m2], 𝑘𝑘: weerstandsfactor [-])

(𝐹𝐹𝑣𝑣𝑣𝑣 : stuwkracht voortstuwer [N], 𝑄𝑄𝑣𝑣𝑣𝑣 : debiet voortstuwer [m3/s], 𝑣𝑣2 : stroomsnelheid vlak voor voortstuwer [m/s]) (𝑛𝑛: toerental [rotaties per minuut], 𝐷𝐷: diameter propeller [m])

De gebruiker kiest waardes voor 𝑣𝑣 , 𝑑𝑑(kanaaldiepte), 𝑏𝑏(kanaalbreedte), 𝑘𝑘, 𝑣𝑣2 en 𝑛𝑛. Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven.

Toelichting: De bouwkostenfunctie voor voortstuwers uit het vorige hoofdstuk wordt vereenvoudigd voor de aansluiting op “4: 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣”. De keuze in de bouwkostenfunctie voor “opgenomen vermogen” als kostendrijvende parameter, leidt namelijk niet tot het eenvoudige en gewenste verband met 𝐹𝐹𝑠𝑠𝑠𝑠 . Daarom wordt voorlopig de volgende bouwkostenformule gebruikt: 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 = 25000 × 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣.

De bouwkosten volgen dus uit een gemiddelde waarde (25000) vermenigvuldigt met 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣. Dit is een ruwe benadering van de complexe werkelijkheid, maar wordt in ramingen wel vaker gebruikt [159]. Door deze vereenvoudiging, wordt geen rekening gehouden met de volgende effecten: - De verhouding tussen de diameter van de propeller en het toerental. - Locatie van en interactie tussen voortstuwers [67] en het beluchtingsysteem; - Kortsluitstroming; - Obstakels in het bassin, zoals bochten, randen, geleidebuizen, leidingen etc. In een ontwerp van een configuratie van voortstuwers worden deze effecten altijd onderzocht. Daarvoor worden in een pc applicatie iteratief calculaties uitgevoerd met behulp van modellen (bijvoorbeeld “CFD-modellering” [38] of een “weerstand model” [110]). Het resultaat is een beeld van stromingskenmerken op meerdere locaties, waaruit een optimale voorstuwer configuratie kan worden afgeleid.


71

6. Mengers De kosten van mengers worden bepaald door het aantal mengers. Dit wordt bepaald met de volgende functie [53]:

𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 =

𝑃𝑃×𝑉𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

=

𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡

𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

(𝑃𝑃: globale waarde voor het in te brengen vermogen, 𝑉𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 : volume van de betreffende tank [m3], 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 : op te nemen vermogen per menger [W], 𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 : het totaal vereiste mengvermogen [W].


1. Kies een waarde voor 𝑃𝑃; 2. Kies een waarde voor 𝑉𝑉𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 ; 3. Kies een waarde voor 𝑃𝑃𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 .

Vervolgens wordt een raming van de bouwkosten gegeven. Toelichting: In de praktijk wordt in een ontwerp gewerkt met een globale waarde voor 𝑃𝑃 [53,111]. P geeft het vereiste vermogen aan waarop een menger werkt. De waarde verschilt per menger en wordt bepaald door: het type mixer (propeller, schroef), de tankgeometrie en de homogeniteit van het te mengen afvalwater. De aangegeven range 5 à 10 𝑊𝑊/𝑚𝑚3 is typisch voor menging van afvalwater met propellers [111]. Zodra echter een ander type menger wordt gebruikt, moet de waarde worden aangepast. Bij het ontwerp is het belangrijk om inzicht in te krijgen in de tankgeometrie. De bedoeling is om de turbulentie te vergroten waardoor deeltjes mengen. Daarop heeft een rond, rechthoekig of tankontwerp in compartimenten een bepaald effect. In dit stadium van het onderzoek wordt dit achterwege gelaten.

5.5

Bouwkosten ramen met de afvalwatercalculator

Met de structuur, ontwerpfuncties en bouwkostenfuncties is een eerste opzet voor de afvalwatercalculator ontwikkeld. Met dit resultaat kunnen bouwkosten van het grootste deel van de waterlijn worden geraamd. Om een beoordeling van de tool te geven worden bouwkosten van de volgende 3 zuiveringen geraamd: 1. Soerendonk uit 2009; 2. Evertsekoog uit 2010; 3. De Bilt uit 2007. Deze zuiveringen zijn gekozen omdat de besteksramingen het meest compleet zijn. Die besteksramingen zijn ook aangewend als data voor bouwkostenfuncties. Een validatie moet eigenlijk worden gedaan met besteksramingen die niet dienen als kostendata voor de bouwkostenfuncties. Helaas zijn er geen besteksramingen meer voorhanden waarmee dat kan worden gedaan. De kenmerken van de objecten en componenten kunnen worden nagelezen in bijlage 4. Het resultaat van de raming met de tool wordt naast de besteksraming gelegd, om vervolgens de afwijkingen te analyseren. De onderstaande tabellen 4.1, 4.2 en 4.3 illustreren de afwijkingen. Tabel 4.1 bestaat uit 2 subtabellen die (links) de kosten uit besteksramingen en (rechts) de geraamde kosten met de tool bevatten. De onderste subtabel toont de afwijking van de geraamde kosten met de tool ten opzichte van de besteksramingen. Kritisch wordt gekeken naar de gebruikte kostendata om de calculator te valideren. De gebruikte besteksinformatie (Soerendonk, Evertsekoog en De Bilt) zijn het meest compleet en duidelijk. Nadat de kostendata is overgenomen uit de besteksramingen, zijn de objecten en componenten zo nauwkeurig mogelijk ingevoerd in de afvalwatercalculator. Vervolgens zijn de ramingen uitgevoerd. In het ideale geval zou gebruik worden gemaakt van niet van dit onderzoek deel uitmakende besteksramingen. In het onderzoek zijn echter alle bruikbare besteksramingen verwerkt voor de bouwkostenfuncties. Er zijn geen ongebruikte besteksramingen overgebleven of verkregen waarmee de afvalwatercalculator op een onpartijdige manier kan worden gevalideerd.


72

1. Rwzi Soerendonk: Tabel 5-1: Vergelijking tussen kostendata uit de besteksraming van Soerendonk en een raming met de tool

1. Anaerobe tank 2. Anoxische tank 3. Actiefslib-tank 4. Nabezinktank 5. Retourslibgemaal totaal

CT

Bestek WTB

totaal

CT

Tool WTB

totaal

€ 536.597

€ 130.476

€ 667.073

€ 558.447

€ 120.000

€ 678.447

€ 667.829 € 424.816 € 123.367

€ 647.279 € 122.320 € 120.000

€ 1.315.108 € 547.136 € 243.367

€ 719.355 € 462.160 € 186.312

€ 749.149 € 128.700 € 91.845

€ 1.468.504 € 590.860 € 278.157

€ 2.772.684

€ 1.926.274 € 1.089.694 € 3.015.968

€ 1.752.609 € 1.020.075

Afwijking [%] CT WTB 1. Anaerobe tank 2. Anoxische tank 3. Actiefslib-tank 4. Nabezinktank 5. Retourslibgemaal gemiddeld

4

8

8 9 51 10

16 5 23 7

Bij tabel 5.1 wordt het volgende opgemerkt. De anaerobe- en anoxische tank zijn ondergebracht als compartimenten van 1 constructie. De actiefslib-tank is een tank van het type oxidatiesloot. De werktuigbouwkundige kosten van het retourslibgemaal zijn geraamd als retourslibvijzels. Het werkelijke geval bevat geen retourslibvijzels maar een ander type pomp. De verschillen in geraamde civieltechnische bouwkosten zijn vrij klein bij de anaerobe-, anoxische- en actiefsliben nabezinktank. Het geraamde retourslibgemaal verschilt sterk met de prijs in het bestek. Het is niet bekend of dit retourslibgemaal voor een gunstige prijs is gebouwd. Dit dient nagevraagd te worden. Met het antwoord kan bepaald worden of de bouwkostenfunctie hier een te hoog bedrag retourneert. De werktuigbouwkundige kosten van de aëratietank verschillen met 16 procent. Ook hier raamt de tool een te hoog bedrag. De oorzaak is onbekend. De geraamde werktuigbouwkundige bouwkosten van de anaerobe- en anoxische tank verschillen weinig. De afwijking van de subtotalen liggen binnen de 10 procent (afwijking civieltechnische bouwkosten is 10 procent, afwijking werktuigbouwkundige bouwkosten is 7 procent). De afwijking van de totaalprijs over de eerste 4 objecten bedraagt 8,1 procent (overschatting). 2. Rwzi Evertsekoog: Tabel 5-2: Vergelijking tussen kostendata uit de besteksraming van Evertsekoog en een raming met de tool


CT € 422.132 € 143.780 € 894.230 € 644.873 x

Bestek WTB € 60.054 € 64.058 € 731.316 € 135.122 x

totaal € 482.186 € 207.838 € 1.625.543 € 778.872 x

CT € 344.727 € 342.886 € 795.963 € 552.168 x

€ 2.105.015

€ 990.550

€ 3.094.439

€ 2.035.744

1. Anaerobe tank 2. Anoxische tank 3. Actiefslib-tank 4. Nabezinktank 5. Retourslibgemaal gemiddeld

Tool WTB € 60.000 € 60.000 € 708.930 € 148.500 x

totaal € 404.727 € 402.886 € 1.504.893 € 700.668 x

€ 977.430 € 3.013.174

Afwijking [%] CT WTB 18 0 138 6 11 3 14 10 x x 3 1


73

Bij tabel 5.2 wordt het volgende opgemerkt. De anoxische tank is ondergebracht in de constructie van de actiefslib-tank. De anaerobe tank is een constructie van in totaal 1950 m3, maar daarvan is 650 m3 bestemd voor de selector. Direct valt de grote afwijking in de geraamde civieltechnische bouwkosten van de anoxische tank op. De tool raamt in dit geval een prijs die +/-1,4 keer hoger is dan het bestek. De oorzaak hiervan is de gebouwde actiefslib-tank met het geïntegreerde ontwerp van de anoxische tank (concentrisch ontwerp van de actiefslibtank in combinatie met de anoxische tank). Door gedeelde wanden is de anoxische tank een materiaalzuinige constructie. Dit leidt tot lagere bouwkosten voor de anoxische tank, omdat er minder beton nodig is. Met dit voordeel houdt de calculator geen rekening. De overige geraamde bouwkosten liggen binnen de gewenste maximale afwijking van 20 procent. De geraamde werktuigbouwkundige kosten liggen binnen een marge van afwijking van 10 procent. De afwijkingen van de subtotalen zijn binnen de 10 procent (civieltechnische bouwkosten afwijking is 3 procent, werktuigbouwkundige bouwkosten afwijking is 1 procent). De afwijking van de totaalprijs bedraagt 3 procent (onderschatting). 3. Rwzi De Bilt: Tabel 5-3: Vergelijking tussen kostendata uit de besteksraming van De Bilt en een raming met de tool


CT € 245.034 € 172.210 € 778.793 € 826.889 x

Bestek WTB € 65.238 € 65.238 € 295.540 € 189.952 x

totaal € 310.272 € 237.448 € 1.074.333 € 1.016.841 x

CT € 322.252 € 284.265 € 642.747 € 492.163 x

€ 2.022.926

€ 615.968

€ 2.638.894

€ 1.741.427

1. Anaerobe tank 2. Anoxische tank 3. Actiefslib-tank 4. Nabezinktank 5. Retourslibgemaal gemiddeld

Tool WTB € 60.000 € 60.000 € 337.736 € 135.300 x

totaal € 382.252 € 344.265 € 980.483 € 627.463 x

€ 593.036 € 2.334.463

Afwijking [%] WTB CT 32 8 65 8 17 14 40 29 x x 14 4

Bij tabel 4.3 wordt het volgende opgemerkt. Rwzi De Bilt heeft 2 actiefslib-tanks. Deze tanks hebben beide hetzelfde volume van 3800 m3. De anaerobe- en anoxische tank zijn beide compartimenten van een overkoepelende tank. Bij rwzi De Bilt is geen nieuw retourslibgemaal gebouwd. Alleen de actiefslib-tank ligt binnen de gewenste marge van 20 procent afwijking. De overige 3 objecten liggen daarbuiten. De nabezinktank is voor een fors bedrag in het bestek geraamd. De oorzaak van deze hoge prijs is te verklaren met het ontwerp van de nabezinktank: deze tank werd dieper gemaakt dan aanvankelijk in het project werd aangenomen. De anoxische- en anaerobe tank zijn compartimenten van een grotere separate tank. Dit heeft het voordeel van gedeelde wanden en is kostenbesparend doordat minder wanden en leidingen hoeven te worden aangelegd. Dit is de oorzaak dat de tool een te hoog bedrag raamt voor beide objecten. Tot slot wordt de afwijking van de ruimerbrug voor de nabezinktank opgemerkt. De tool raamt hier een te laag bedrag. De afwijkingen van de subtotalen zijn binnen de 20 procent (afwijking civieltechnische bouwkosten 14 procent, afwijking werktuigbouwkundige bouwkosten 4 procent). Afwijking van de totale bouwkosten is 13 procent (onderschatting). Met het optellen van de geraamde objecten ontstaat een totaal geraamd bedrag voor de bouwkosten. Zo is in alle tabellen een totaalprijs te vinden. De verschillen van deze totalen met de werkelijke prijs, blijken minder dan de onderlinge verschillen tussen de objecten. Dit is een gevolg van het optellen en een kenmerk van ramingen. De verschillen tussen de objecten dempen elkaar in het totaal, doordat ieder object binnen een bandbreedte wordt geraamd. Per object wordt dus onder of boven de werkelijke bouwkosten geraamd. Het totaal komt daardoor dichterbij de werkelijke totaalprijs te liggen. In tabel 5.2 en 5.3, waar afwijkingen tussen de objecten het grootst zijn, is dit terug te zien.


74

6 De exploitatiekosten van beluchting Een kostenafweging gaat vooraf aan iedere investering. De afweging is een analyse van de mogelijke alternatieven. Informatie van de investeringskosten en informatie van de exploitatiekosten is dan belangrijk. Deze kosten bepalen namelijk de aantrekkelijkheid van een alternatief. Onderzocht wordt hoe de calculator in dit aspect kan voorzien voor het beluchtingsysteem. Het beluchtingsysteem genereert vaak meer dan de helft van de energiekosten op een zuivering. Dit is een niet te missen deel van de exploitatiekosten.

6.1

Een beschrijving van exploitatiekosten

De norm “NEN-2632: Exploitatiekosten van gebouwen; begripsomschrijvingen en indeling” [112] werd uitgebracht in 1980, met als toepassingsgebied onroerend goed zoals gebouwen en bijbehorende terreinen. De norm geeft inzicht in de dagelijkse kosten van de installaties van een afvalwaterzuivering en de te bedrijven zuiveringsprocessen. Het gaat hier niet alleen om de kosten voor activiteiten zoals onderhoud (zie figuur 6.1), maar ook om andere kostenposten. Algemeen zijn de exploitatiekosten alle kosten die gemaakt zijn of gemaakt gaan worden om een object, bouwwerk of bedrijfsonderdeel te exploiteren [1]. NEN-2632 benoemd de volgende exploitatiekosten: 1. Vaste kosten: rente (a), afschrijving (a), erfpachtcanon (a), verzekeringen (a), belastingen en heffingen (a), huur (c), huurderving (c), milieuheffing (c); 2. Energiekosten: energiekosten (b,c), water, chemicaliën, afvoer afvalstoffen (slib), overige gebruikskosten; 3. Onderhoudskosten: technisch onderhoud (b,c), schoonmaakonderhoud (b,c); 4. Administratieve beheerskosten: boekhoudkosten (a,b,c), verhuurkosten (b), administratieve personeelskosten (b), bemiddelingskosten (c); 5. Specifieke bedrijfskosten: bewaking en beveiliging (a,b,c), bediening installaties (c), kwaliteitsbewaking en analysekosten (c); a, b en c staan voor: a. Het in eigendom hebben van onroerend goed; b. Het gebruiksklaar instandhouden van onroerend goed; c. Het gedeeltelijke of volledige gebruik van onroerend goed. Het totaal van de posten 1 tot en met 5 levert de totale exploitatiekosten (exclusief BTW) op. Gebruikelijk is om de exploitatiekosten per jaar te berekenen. De totale exploitatiekosten zonder de vaste kosten worden ook wel de bedrijfsvoeringkosten of variabele kosten genoemd.

| De exploitatiekosten van beluchting

75

De exploitatiekosten zijn in een systeemkeuze fase al te ramen. Ze ontstaan echter pas na de ingebruikname van het object of component. De raming van exploitatiekosten is van belang in de keuze van een beluchtingsysteem. DHV werkt dit uit in een zogenoemde deelstudie beluchting [110,113] . In een dergelijke studie worden de resultaten beschreven van ontwerpcalculaties (OC, zuurstofverbruik, alfa-factor, capaciteit per puntbeluchter, capaciteit per compressor, benodigde aantal voortstuwers) voor een beluchtingsysteem als onderdeel van een bepaalde afvalwaterzuivering. De vaste kosten, energiekosten en onderhoudskosten worden dan geraamd. De administratieve beheerskosten en specifieke bedrijfskosten worden in een deelstudie meestal niet behandeld. Uiteindelijk kan een afweging worden gemaakt met behulp Figuur 6-1: Foto van niet regelmatig onderhouden wanden van een van investerings- en exploitatiekosten, zodat het oxidatiesloot [A8] optimale beluchtingsysteem kan worden geselecteerd. Dit komt soms neer op het goedkoopste alternatief in combinatie met gunstige exploitatieaspecten. De aspecten beheer, regeling (zuurstof en stroomsnelheid) en het onderhoud zijn de belangrijkste exploitatieaspecten. De deelstudie wordt meestal gedaan als een nieuw beluchtingsysteem wordt overwogen. Dan is het volgende mogelijk: 1. Een oppervlaktebeluchtingsysteem; 2. Een bellenbeluchtingsysteem; 3. Een combinatie: bellenbeluchting en oppervlaktebeluchting samen. Voordat verder wordt gegaan met de exploitatiekosten van deze opties, worden de theoretische eigenschappen van energieverbruik van beluchting verklaard. De volgende paragraaf geeft een beschrijving van de termen OC, αOC en beluchtingefficiency.

6.2

De hoogte van energiekosten van beluchting

6.2.1 Een beschrijving van zuurstofinbreng en energieverbruik De efficiency van de zuurstofinbreng en het energieverbruik kan in algemeen worden verklaard met een aantal termen. Begonnen wordt met een beschrijving van de term OC. OC is het zuurstofinbrengvermogen van een beluchtingsysteem in schoon water. Dit wordt uitgedrukt in de eenheid kg O2/h. De waarde van deze parameter is een prestatie van het beluchtingsysteem. Het kan worden gemeten met een proef die plaatsvindt in de beluchtingstank. De reaëratie-methode is de meest gebruikelijke proef [114]. Een belangrijke eis aan het proefresultaat is zijn reproduceerbaarheid [119]. Parallel aan de proef wordt de OC theoretisch berekend. Het proefresultaat en de theoretisch berekende OC worden met elkaar vergeleken, om mogelijke discrepanties vast te stellen. De OC is een apparaateigenschap. Iedere puntbeluchter en compressor heeft een bepaalde OC. Die OC is niet altijd gelijk, want de waarde kan worden beïnvloedt door de vorm en geometrie van een beluchtingtank. Naast proefmatig OC in schoon water te meten, wordt die ook gemeten in het actiefslib/afvalwater mengsel. Zo wordt een indicatie van het zuurstofinbrengvermogen in dat medium verkregen. Dat meetresultaat kan worden aangeduid als αOC. Dit is kleiner dan OC [53], omdat er minder zuurstof per tijdseenheid in dit medium oplost. Voldoende periodieke OC-metingen geven inzicht in tekorten aan de geïnstalleerde capaciteit [114]. Tekorten aan zuurstof ontstaan bijvoorbeeld door een plotselinge piekafvoer van afvalwater of een verhoging van de procestemperatuur. Door fluctuaties in dit patroon kan de verbruikte hoeveelheid zuurstof zelfs aanzienlijk veranderen, met of zonder merkbare gevolgen voor de effluentkwaliteit [115]. Bij het ontwerp wordt afvalwater binnen grenzen toch als een constant product gezien. Dit detail speelt mee bij het vaststellen van een geschikte OC. De waarde alpha (α) is een factor voor de verhouding tussen de OC in het actiefslib/afvalwater mengsel en schoonwater. De waarde is voor puntbeluchters rond de 0,8 [43] en voor bellenbeluchting in de range 0,4-0,7 à 0,8 [84,116]. Ook deze factor geeft aan dat in schoonwater per uur meer zuurstof kan worden opgelost. De hoogte van α wordt bepaald door alle opgeloste en niet-opgeloste stoffen in het water die de zuurstofoverdracht verminderen [114]. Het symbool α stelt de volgende verhouding voor: 𝐾𝐾𝐿𝐿 𝑎𝑎𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 /𝐾𝐾𝐿𝐿 𝑎𝑎𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆


76

Zowel de noemer als de teller geven aan hoe zeer de zuurstof oplost in een medium. Dit kan dus gezien worden als een efficiency. 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 staat voor het actiefslib/afvalwater mengsel, en 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 voor water van drinkwaterkwaliteit. Hoe hoger de procestemperatuur, hoe hoger het zuurstofverbruik in het actiefslib. De ‘wisselkoers’ van het zuurstof blijft per om te zetten verontreiniging wel constant. Bijvoorbeeld voor het oxideren van 1 kg aangevoerde hoeveelheid ammonium-stikstof verbruiken de organismen 4,57 kg O2. Vergeleken met de oxydatie van overig huishoudelijke bestanddelen (0,5 kg zuurstof benodigd) is dat aanzienlijk meer. Bij het proces denitrificatie wordt er juist zuurstof geleverd (2,86 kg O2/kg nitraat verwijderd). Voor een bepaald zuurstofverbruik waar een beluchtingsysteem voor wordt ingezet, dient dus de juiste waarde van α te worden gebruikt. Bij proefmatige meting van αOC en OC is de invloed van tankinrichting (geometrie van het bassin, type beluchtingsysteem [79]) en procesvoering (turbulentie) inbegrepen. De breedte-lengte verhouding van de tank is daarbij belangrijk, omdat α varieert met de plaats in de tank [116]. De gekozen α dient dus altijd te worden gecontroleerd met het meetresultaat αOC op eventuele discrepantie. Vervolgens wordt vastgesteld of er voldoende en een geschikt zuurstofinbrengvermogen is berekend. In de praktijk worden de beheerders van afvalwaterzuiveringen geadviseerd het proefmatig meten van OC (de zogeheten garantiemeting) over te slaan, en opgeslagen waarden van OC te gebruiken [117,118]. De reden hiervoor is het besparen van onnodige exploitatiekosten [114] door het vermijden van: 1. de administratieve verwerking van de metingen door voorbereiding, verwerking, rapportage van het proefresultaat; 2. de kosten voor het drinkwater waarmee de beluchtingstank moet worden gevuld; 3. de risico’s op vermindering van de effluentkwaliteit door de verstoring van het zuiveringsproces. Een OC-meting uitvoeren vereist namelijk het ‘stopzetten’ van het actiefslib-proces in gevallen waar slechts 1 beluchtingstank is. In andere gevallen zou het actiefslib-proces wellicht ook invloed ondervinden vanwege de tijdelijke uitgebruikname van een beluchtingstank. Het advies in ATV-M209E is om gebruik te maken van de al opgedane ervaring met metingen in schoon water. Uit de tests van verschillende beluchtingsystemen in het verleden is namelijk een kennisbank van OC-waarden ontstaan. Het raadplegen van die gegevens leidt tot het mogelijk vermijden van kosten. Als de OC-meting toch wordt uitgevoerd zou dit volgens ATV-M209E moeten worden beperkt tot enkel speciale gevallen. Bijvoorbeeld opzetten die nog niet eerder zijn getest. Een aparte meting geeft uitsluitsel over het zuurstofinbrengvermogen van een beluchtingsysteem (garantie). Een goed advies zou dus zijn: 1. Raadpleeg de bestaande data voor OC en controleer of beluchtingsysteem, bassin, procesvoering en afvalwaterkenmerken met een eerdere test overeenkomen; 2. Zo ja, gebruik de data voor OC uit de kennisbank; 3. Zo nee, overweeg een aparte meting. In onderstaande tabel 6.1 wordt de doorwerking van meetonnauwkeurigheden in de berekening van OC en αOC getoond. De proefmatige metingen worden volgens een protocol gedaan om een verwachtingswaarde voor de verzadigingswaarde van zuurstof in het medium af te leiden. De doorwerking van meetonnauwkeurigheden verschilt per situatie, zoals in tabel 6.1 kan worden gezien: Tabel 6-1: Tolerantie van meetnauwkeurigheid

OC OP

Maximale bandbreedte [%] In drinkwater in actiefslib/afvalwater mengsel gemeten Cs Cs uit tabellen zonder stroming met stroming 7 5 15 20 10 8 18 23

Bijvoorbeeld: 1. Situatie: in actiefslib/afvalwater mengsel; 2. Er is gemeten: 𝐶𝐶𝑠𝑠 (verzadigingswaarde van zuurstof) met stroming; 3. Mee rekening te houden afwijkingen: in de waarde OC 20 procent, in de waarde OP 23 procent.

Bij meetonnauwkeurigheid in de proef zijn dus serieuze afwijkingen in OC en OP te verwachten. Hierop dient te worden gelet bij het ontwerp van een beluchtingsysteem en de controle van zijn prestatie.


77

6.2.2 Wat is de zuurstoftoevoerefficiency? Voor de efficiency zijn 2 zaken van belang: het voor organismen benodigde maar variërende zuurstofverbruik en de OC. Wordt het zuurstofverbruik overschat, dan kan dat leiden tot onnodig energieverbruik. Wordt het onderschat dan is extra zuurstoftoevoer nodig. Het is een complexe situatie: het zuurstofverbruik in het actiefslib en de actuele zuurstoftoevoer beïnvloeden elkaar. Zodra namelijk het zuurstofverbruik door een verandering in de aanvoer toeneemt, kan meer zuurstof worden opgelost en neemt de zuurstoftoevoer toe. De efficiency van elektriciteitsgebruik is een combinatie van OC en αOC en aanvullende parameters [1,118]: Energetisch rendement puntbeluchter: 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 =

𝑂𝑂𝑂𝑂 𝑃𝑃

of 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 =

Zuurstoftoevoerrendement bellenbeluchting: 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 =

𝑂𝑂𝑂𝑂 𝑁𝑁𝑏𝑏

, met 𝑁𝑁𝑏𝑏 =

𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼 𝑃𝑃

𝑄𝑄𝐿𝐿 ×𝐻𝐻

367×𝜂𝜂

of 𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 =

𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼 𝑁𝑁𝑏𝑏

Met: 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 , 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 , 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 , 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 : zuurstofinbrengefficiency in [𝑘𝑘𝑘𝑘𝑂𝑂2 /𝑘𝑘𝑘𝑘ℎ] in schoon water en actiefslib resp., 𝑃𝑃: totaal opgenomen vermogen bij oppervlaktebeluchting en bellenbeluchting [kW], 𝑁𝑁𝑏𝑏 : zuurstofinbrengvermogen bij bellenbeluchting [kW], 𝑄𝑄𝐿𝐿 : de doorgevoerde hoeveelheid lucht [Nm3/h], 𝐻𝐻: inblaasdiepte van de bellen [m], η: compressierendement.

Figuur 6-2: Een foto van een test van bellenbeluchting, met te zien een voortstuwer en rechts op de wand de luchtleidingen [A25]

Een typische eenheid voor de efficiency van zowel oppervlaktebeluchting als bellenbeluchting, is het aantal toegevoerde kg zuurstof per verbruikte kWh elektriciteit. Dit wordt het zuurstoftoevoerrendement genoemd. Het aantal kWh is het aantal kilowatt dat een beluchtingsysteem per uur verbruikt. Dit rendement geldt tijdens 2 situaties: een rendement voor zuurstoftoevoer in schoon water en een rendement voor zuurstoftoevoer in het actiefslib/afvalwater mengsel. Gebruikelijke waarden zijn achtereenvolgens 𝑂𝑂𝑃𝑃𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 van 3,0–4,0 kgO2/kWh [13] en 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 2,0–3,0 kgO2/kWh [1] voor bellenbeluchting, en 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 van 3,0 kgO2/kWh [43] en 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 van 1,3 – 2,2 kgO2/kWh [1].

In 2009 zijn 25 Nederlandse zuiveringen onderzocht op energie-efficiency van de beluchting. Daarvan zijn de zuinigste 13 verder onderzocht. Als een prestatie-indicator werd daarbij de hoeveelheid verbruikte elektrische energie (kWh) per inwoner (i.e.) gebruikt. De range van deze parameter was toen voor de onderzochte Nederlandse beluchtingsystemen ongeveer 9-21 kWh/i.e. Beluchtingsystemen met een efficiency van 9


78

kWh/i.e. verbruiken dus minder elektriciteit dan die met een efficiency van 21 kWh/i.e. [33,73]. Het zuinigste beluchtingsysteem dat in het onderzoek naar voren komt, is die van rwzi Bath met een verbruik van 5,2 kWh/i.e, bij een OC van 1709 kgO2/h. Het gaat bij rwzi Bath om bellenbeluchting met buizen als beluchtingelementen. De buizen zijn bedekt met membraanelementen van 0,7 m lang bij een inblaasdiepte van 5,0 m. Verder is rwzi Bath ontworpen voor een dagelijkse capaciteit van 520000 i.e. Wat betreft compressoren van bellenbeluchting zijn rootsblowers of turboblowers divers toegepast in de verschillende zuiveringen. Overigens maakt zuivering Beilen gebruik van puntbeluchting, en heeft een opmerkelijk lage efficiency van 8,9 kWh/i.e, bij een OC van 2638 kgO2/h. rwzi Beilen is ontworpen voor een dagelijkse capaciteit van 123000 i.e. Worden de OC’s van rwzi Bath en rwzi Beilen vergeleken, dan betekent dit dat bij rwzi Beilen meer beluchtingcapaciteit is geïnstalleerd. Echter, rwzi Bath zuivert dagelijkse een grotere hoeveelheid verontreinigingen (i.e.). Het onderzoek geeft levert helaas geen verklaring van de gunstige efficiency’s bij rwzi Bath en rwzi Beilen. Voor een beoordeling van deze data is het belangrijk per procesonderdeel ook nog het aantal verwijderde i.e.’s erbij te betrekken. Pas dan blijkt of de beluchting efficiënt en goed is, omdat vergeleken wordt hoeveel i.e.’s de voorgaande processtappen verwijderen. Bijvoorbeeld een wat hoge waarde kWh/i.e. en een relatief groot aantal verwijderde i.e.’s in de beluchtingtank is een goede prestatie. Een nauw beeld ontstaat als alleen beluchting wordt bekeken als een geïsoleerd onderdeel. Dat moet niet omdat er tussen de procesonderdelen een sterke wisselwerking heerst. Tot slot leidt het onderzoek tot de volgende opmerkingen: -

[32] Het energieverbruik en bekende effecten van beluchting ; Het type beluchtingelement is op zichzelf niet bepalend voor het energieverbruik; Het toepassen van een lage elementbelasting leidt tot een lager energieverbruik.

Onduidelijke effecten op het energieverbruik van beluchting: -

Het aantal zuiveringstappen en procesonderdelen (schaalgrootte van het proces); De vervuiling van membraanelementen van bellenbeluchting; Het toepassen van geoptimaliseerde beluchtingregelingen; De voorbezinking [43].

De efficiency’s zijn belangrijk om een idee te krijgen van te verwachten energiekosten. Een lage of gunstige efficiency laat zich echter niet snel verklaren. Een type beluchtingsysteem heeft zoals kon worden gezien een range van 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 , 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 of 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 . Bij hogere efficiency’s betekent dit dat per kWh meer zuurstof kan worden ingeblazen. Dit resulteert in lagere energiekosten.

6.3

Exploitatiekosten van beluchting onderbrengen in de afvalwatercalculator

6.3.1 Het onderbrengen van de energiekosten De voorkeur voor beluchtingsystemen in Nederland wordt aangegeven door een beeld van het verleden, samen met de recente investeringen. Dan blijken puntbeluchting en bellenbeluchting het meeste toegepast [34]. Bij grotere afvalwaterzuiveringen (capaciteit groter dan 250000 i.e.) wordt vooral bellenbeluchting toegepast. Puntbeluchting

Bellenbeluchting

αOPopp =1,8 kg O2/kWh

αOPbel =2,5 kg O2/kWh x/2,5

x kg O2

x/1,8

x kg O2

n x P x 24 Figuur 6-3: Een vereenvoudigt schema van het energieverbruik van beluchtingsystemen

Figuur 6.3 toont voor een bepaalde opstelling van bellenbeluchting een gemiddeld zuurstofinbrengrendement 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 van 2,5 kg O2/kWh, en van puntbeluchting 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 1,8 kg O2/kWh. Bellenbeluchting vereist naast de compressor(en) een aantal voortstuwers. Dit wordt getoond in figuur 6.2 door de pijlen. De horizontale pijl geeft een energieverbruik van compressoren en appendages aan, waarbij “x” staat voor het benodigde aantal kg zuurstof in de actiefslib-tank. De verticale pijl geeft het verbruik van voortstuwers aan (n: aantal, P: vermogen [kW]). Doordat een puntbeluchter zelf voldoende voortstuwing geeft, is slechts voor alleen de puntbeluchter energie benodigd. Het totale zuurstofverbruik per dag (kgO2/d) kan worden vergeleken met het aantal benodigde kWh. Dat geeft het volgende beeld:


79

5000

€ 120.000

4500 3500

€ 80.000

kWh

3000 2500

€ 60.000

2000

€ 40.000

1500 1000

€ 20.000

500

Puntbeluchting,0voortstuwers Bellenbeluchting,2voortstuwers bellenbeluchting 2,2voortstuwers bellenbeluchting 3,2voortstuwers bellenbeluchting,4voortstuwers bellenbeluchting zuinig,2voortstuwers Energiekosten puntbeluchting

0 1000

Energiekosten per jaar

€ 100.000

4000

€0 2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Energiekosten bellenbeluchting zuinig Verschil in energiekosten

Zuurstofbehoefte (kg O2/dag)

Figuur 6-4: Relatie tussen zuurstofbehoefte (kg O2/dag) en energieverbruik (kWh)

In figuur 6.4 is voor een dagbehoefte van 1000 tot 8000 kg zuurstof een aantal opties voor bellenbeluchting tegen de optie van puntbeluchting uitgezet. De grafieken stijgen, omdat bij een toenemende dagbehoefte van zuurstof er meer zuurstof moet worden verpompt. Het laagste elektriciteitsverbruik hoort bij de compressor met een verbruik van 3,5 kgO2/kWh (grafiek: “bellenbeluchting zuinig,2voortstuwers”). Dat kan worden gezien doordat de grafiek onder de grafieken van de overige opties ligt. Deze grafiek verbruikt dus het laagste aantal kWh. Het hoogste elektriciteitsverbruik hoort bij de puntbeluchter (grafiek: “Puntbeluchting,0voorstuwers”). Direct daaronder is een variant van bellenbeluchting geplaatst met 4 in plaats van 2 voortstuwers (grafiek: “bellenbeluchting,4voortstuwers”). Ook wordt getoond dat het jaarlijkse verschil in energiekosten tussen punten bellenbeluchting stijgt bij toenemende zuurstofbehoefte. Daarnaast blijkt dat naarmate meer voortstuwers met een hoger vermogen worden geconfigureerd, de energiekosten van bellenbeluchting hoger worden. De gehanteerde prijs voor een kWh is € 0,07/kWh inclusief BTW [113]. Er moet dus gelet worden op de configuratie van voortstuwers bij bellenbeluchting. Voortstuwers (met een te hoog opgenomen vermogen) zullen de dagelijkse energiekosten van bellenbeluchting verhogen. Het is echter mogelijk dat door meerdere voortstuwers de bellen beter in het bassin worden verspreid. Dit leidt weer tot minder benodigde energiekosten uit de compressors, doordat ze minder lang hoeven te functioneren. Deze factor wordt in dit eenvoudige voorbeeld niet meegenomen. De energiekosten van beluchting worden op de volgende manier berekend: De volgende formule wordt gebruikt: 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 = (�

𝑂𝑂2,𝑏𝑏𝑏𝑏 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑂𝑂2,𝑏𝑏𝑏𝑏 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 �+� � + (𝑛𝑛 × 𝑃𝑃 × 𝑡𝑡)) × 365 × 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Met: 𝛽𝛽 𝑂𝑂2,𝑏𝑏𝑏𝑏 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 /𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑂𝑂2,𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 ,𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔 × [kg/dag]; 𝛼𝛼 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 : energiekosten beluchting [euro], 𝑂𝑂2,𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 ,𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔 : gemiddelde zuurstofvraag per dag [kg/dag], 𝑂𝑂𝑃𝑃𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 : zuurstofinbrengefficiency voor respectievelijk oppervlaktebeluchting of bellenbeluchting, 𝛽𝛽: deficietfactor:

𝐶𝐶𝑠𝑠

𝐶𝐶𝑠𝑠 −𝐶𝐶𝑎𝑎

[-], 𝐶𝐶𝑠𝑠 : verzadigingsconcentratie zuurstof [mg/L], 𝐶𝐶𝑎𝑎 : actuele zuurstofconcentratie

[mg/L], 𝛼𝛼: alpha-factor [-],𝑛𝑛: aantal voortstuwers [-], 𝑃𝑃: vermogen per voorstuwer [kW], 𝑡𝑡: tijd voorstuwers in bedrijf [uur/dag], 𝐸𝐸𝐸𝐸: energieprijs [euro].

Het gebruik is als volgt: 1. Kies een waarde voor 𝑂𝑂2,𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣 ,𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔 , 𝛽𝛽 en 𝛼𝛼; 2. Kies een waarde voor 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 en/of 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ; 3. Kies een waarde voor 𝑛𝑛, 𝑃𝑃 en 𝑡𝑡; 4. Kies een waarde voor 𝐸𝐸𝐸𝐸.

Na het invullen van deze parameters rekent de afvalwatercalculator de energiekosten.


80

Toelichting: De bovenstaande formule is bedoeld voor verschillende opzetten. Zo bestaan opzetten voor enkel puntbeluchting, bellenbeluchting of een combinatie van beide. In de formule dient te worden aangegeven hoeveel zuurstof door een beluchtingsysteem wordt geleverd. Dit wordt voor puntbeluchting en bellenbeluchting ingevuld in respectievelijk 𝑂𝑂2,𝑏𝑏𝑏𝑏 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 en 𝑂𝑂2,𝑏𝑏𝑏𝑏ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 . Is alleen puntbeluchting aanwezig, dan wordt de waarde 0 ingevuld voor 𝑂𝑂2,𝑏𝑏𝑏𝑏 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 en vice versa. Hierbij is het ook belangrijk de factor α en β in te vullen. De factor alfa is eerder uitgelegd. De factor bèta is de deficietfactor, en geeft aan dat de zuurstofbehoefte over de dag soms uitschieters heeft. De deficietfactor compenseert dit door de zuurstofbehoefte te verhogen. Per type beluchtingsysteem moet de zuurstofinbrengefficiency (𝑂𝑂𝑂𝑂𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 en 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 ) worden ingevuld. Daarnaast dient te worden ingevuld hoeveel voortstuwers er zijn (𝑛𝑛), wat het vermogen per voortstuwer bedraagt (𝑃𝑃) en hoeveel uren de voortstuwers per dag in bedrijf zijn (𝑡𝑡). Tot slot moet een kostprijs voor de energie worden ingevuld (𝐸𝐸𝐸𝐸). De kostprijs voor energie wordt in de calculator ingevuld in het werkblad “Expl-kent-alg” (zie werkblad 4 in figuur 5.2). Een impressie van deze invulvelden wordt in onderstaande figuur 6.5 gegeven. In deze figuur wordt bij “Indicatieve parameters” de berekende waarde van de energiekosten weergegeven.

Figuur 6-5: Invulvelden in de afvalwatercalculator voor het berekenen van energiekosten van beluchting

6.3.2 Het onderbrengen van de onderhoudskosten De onderhoudskosten van beluchting bestaan voor puntbeluchting uit inspectie en vervangen van olie. Bij bellenbeluchting bestaat het onderhoud uit inspectie en reiniging van de diffusoren, onderhoud van de luchtfilters, vervangen van olie, inspectie van de compressor en onderhoud van het luchtverdeelsysteem, debietmeters en kleppen. Een manuur bedraagt gemiddeld € 40 aan kosten, een liter olie € 3 (beide inclusief BTW) [113]. Voor bellenbeluchting moet dus worden gerekend op meer manuren voor onderhoud dan bij puntbeluchting. Dit wordt als volgt berekend: De volgende formules worden gebruikt: 1. 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 1100𝑎𝑎 2. 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 = 1110𝑏𝑏 + 5280

𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 : de onderhoudskosten van puntbeluchting [euro], 𝑎𝑎: aantal puntbeluchters [-], 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ℎ𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ,𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 : de onderhoudskosten van bellenbeluchting [euro], 𝑏𝑏: aantal compressoren [-]. Toelichting op de jaarlijkse onderhoudskosten van bellenbeluchting: 1. 2. 3. 4. 5.

Inspectie en reiniging van diffusoren: € 4.000 (€ 20.000 voor 1 sessie per 5 jaar); Onderhoud luchtfilters: 4 manuren per compressor; Vervangen olie: 4 manuren per compressor en 50 liter olie per compressor; Inspectie van de compressor: 16 manuren per compressor; Onderhoud van het luchtverdeelsysteem, debietmeters en kleppen (appendages): ongeveer 32 manuren.


81

Bij bellenbeluchting wordt dus 4+4+16 is 24 manuren per compressor per jaar aan onderhoud besteed. Dit komt neer op 24x40 is 960 euro per jaar. Hierbij moeten de olieverbruikkosten worden opgeteld: 960+150 is euro 1110 per jaar per compressor. Dit keert in de formule terug als “1010𝑏𝑏”. Tenslotte wordt een eenmalig bedrag van ongeveer euro 4000 besteed aan de inspectie en reiniging van de diffusoren (een ander woord voor beluchtingelementen) en 32 manuren algemeen onderhoud van het luchtverdeelsysteem: 4000+(32x40) is euro 5280. Toelichting op de jaarlijkse onderhoudskosten van puntbeluchting: 1. Inspectie puntbeluchters: 16 manuren per puntbeluchter; 2. Vervangen olie: 4 manuren per beluchter en 100 liter olie per puntbeluchter Het totaal aantal manuren puntbeluchting bedraagt: 16+4 = 20 manuren. Bij puntbeluchting worden dus 20 manuren en 100 liter olie besteed per puntbeluchter. Dit komt neer op een bedrag voor manuren van 20x40 is euro 800, plus de kosten voor de olie per puntbeluchter: 800+300 is 1100. Dit keert in de formule terug als onderhoudskosten (euro) per puntbeluchter: 1100𝑎𝑎. Een impressie van de invulvelden wordt in onderstaande figuur weergegeven.

Figuur 6-6: Invulvelden in de afvalwatercalculator voor het berekenen van onderhoudskosten van beluchting

Worden de kosten voor manuren en benodigde olie per type beluchtingsysteem berekend, dan ontstaat het volgende beeld van de dagelijkse kosten.

Onderhoudskosten per jaar [euro]

€ 12.000 € 10.000 € 8.000 bellenbeluchting

€ 6.000

puntbeluchting Verschil in onderhoudskosten

€ 4.000 € 2.000 €0 1

2 3 4 Aantal compressoren of puntbeluchters

5

Figuur 6-7: Onderhoudskosten voor bellenbeluchting en puntbeluchting

Figuur 6.7 toont de jaarlijkse onderhoudskosten van beluchtingsystemen. Bellenbeluchting blijkt hogere onderhoudskosten te eisen dan puntbeluchting. Dit is in verwachting met de praktijk, omdat bellenbeluchting minder robuust is dan puntbeluchting en meer onderhoud vereist. Bijvoorbeeld de beluchtingelementen moeten ieder jaar worden schoongemaakt. Daarnaast bestaat een bellenbeluchting systeem uit meer verspreidde componenten dan puntbeluchting. Al die componenten moeten geïnspecteerd worden op functionering, en dit vergt meer tijd dan bij puntbeluchting. Bij puntbeluchting zijn alle componenten in de puntbeluchter zelf ondergebracht, en dus eenvoudig toegankelijk op een bordes of brug. Bij bellenbeluchting staan de compressoren in het energiegebouw (ook wel blowergebouw genoemd), zijn er luchtleidingen aangebracht over de wanden van de beluchtingtank, en bevinden zich de beluchtingelementen in pakketten op de bodem van de beluchtingtank. De toegankelijkheid vooral van beluchtingelementen is minder goed dan die van puntbeluchters. De grafieken voor bellenbeluchting en puntbeluchting zijn beide even steil.


82

6.3.3 Het onderbrengen van de kapitaallasten De kapitaallasten voor exploitatie zijn de geldstromen afkomstig uit de geplande investeringskosten van een beluchtingsysteem. Het is mogelijk om de bouwkosten te vermenigvuldigen met een opslagfactor van 1,65 tot 1,8 om op de stichtingskosten uit te komen [113,119]. Dit wordt in dit onderzoek niet gebruikt, omdat alleen de bouwkosten worden beschouwd. Per technische discipline (CT, WTB, E) wordt in een deelstudie beluchting een specifieke afschrijvingstermijn gehanteerd. Een waterschap of hoogheemraadschap neemt het besluit over de hoogte daarvan, aangezien zij de betalingen doen. Van het hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden is een voorbeeld bekend waarin voor civieltechnische kosten 30 jaar en zowel voor werktuigbouwkundige als elektrotechnische-/procesautomatiseringskosten 15 jaar wordt gehanteerd [113]. Ter illustratie van de kapitaallasten, energiekosten en onderhoudskosten van beluchting, wordt hieronder een beluchtingsysteem geraamd. Dit wordt gedaan met de afvalwatercalculator ten aanzien van bouwkosten. De raming van bouwkosten van puntbeluchting is als volgt: 1. Civieltechnisch (1 stalen brug, 4 omkastingen puntbeluchters): CT = 128.038; 2. Werktuigbouwkundig (4 puntbeluchters, 4 draft tubes, 4 puntbeluchterhuisjes): WTB = 344.329; 3. Elektrotechnisch en procesautomatisering (voeding, besturing, frequentie-omvormer): E = 103.690. Totaal: euro 576.057 [113] een verschil van (878000-576057)/(878000/100) = 34 procent. Deze bouwkosten hebben met de deelstudie De puntbeluchters hebben een OC van 506 kgO2/h à 75 kW. De verdeling tussen de kosten is voor dit voorbeeld ingesteld volgens de percentages: CT: 47%, WTB: 36%, E: 18%. Dit is van de deelstudie beluchting overgenomen [152]. De deelstudie beluchting valt hoger uit, omdat er een betonnen civiele brug en een gebouw worden meegerekend. In de calculator is dat een stalen brug, die goedkoper is. Voor zover bekend is een gebouw niet nodig bij puntbeluchting.

De raming van bouwkosten van bellenbeluchting is als volgt: 1. Civieltechnisch (energiegebouw): CT = 65.659; 2. Werktuigbouwkundig (2 compressoren, beluchtingelementen, hijsinstallatie en 4 voortstuwers): WTB = beluchtingsysteem+voortstuwers = 649.159+100.000 = 749.159 3. Elektrotechnisch (voeding, besturing, frequentie-omvormer) E = 211.301 Totaal: euro 1.026.119 Deze bouwkosten hebben met de deelstudie [113] een verschil van (906500-1026119)/(906500/100) = 13 procent. De compressoren hebben een capaciteit van 3100 Nm3/h en verder zijn 4 voortstuwers à 1,25 kW opgenomen. De bedragen zijn geraamd volgens de percentages: CT: 22%, WTB: 56%, E: 22%. Deze verdeling is gebaseerd op dezelfde deelstudie. Van beide beluchtingsystemen worden nu beschreven hoe de verwachtte kapitaallasten worden berekend (in de praktijk hoort dit met de volledige investeringskosten te gebeuren, niet enkel de bouwkosten). De kapitaallasten worden annuïtair afgeschreven. Daarbij geldt in dit voorbeeld een renteniveau van 6 procent. Voor de looptijd worden de looptijden zoals hierboven genoemd gekozen (CT: 30jaar, en WTB en E beide 15jaar). Voor het berekeningen van de jaarlijkse kapitaallasten wordt de volgende formule gebruikt [8]: 𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽𝐽 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎ℎ𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 =

𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎

Deze formule berekent het jaarlijks te betalen bedrag waarvan de som een bepaalde contante (huidige) waarde bedraagt. De contante waarde komt in dit voorbeeld overeen met de geraamde bouwkosten van de puntbeluchting of bellenbeluchting in juli 2011. De annuïteitfactor is afhankelijk van het rentepercentage en de looptijd. De annuïteitfactor wordt als volgt berekend: 1 1 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 = 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 − 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 ) � � × (1 + )^ ( 100 100 100

Voor CT geldt een annuïteitfactor van:

1

6/100

−

6

1

6

�100 �×(1+100 )^30

= 13,76


83

Voor WTB en voor E geldt een annuïteitfactor van: Bovenstaande wordt toegepast in tabel 6.2.

1

6/100

−

6

1

6

�100 �×(1+100 )^15

= 9,71

Tabel 6-2: De hoogte van kapitaallasten bij alternatieven van puntbeluchting en bellenbeluchting

CT WTB E Totaal

Jaarafschrijving puntbeluchting bellenbeluchting € 9.305 € 4.772 € 35.461 € 77.153 € 10.679 € 21.761 € 55.445 € 103.686

Tabel 6.2 toont de kapitaallasten voor puntbeluchting en bellenbeluchting voor de toegelichte alternatieven van punten bellenbeluchting. De hoogte van de kapitaallasten zijn het laagst voor puntbeluchting. Dit komt overeen met de verwachting, want puntbeluchters zijn goedkoper in de aanschaf dan bellenbeluchting. Hieronder wordt de wijze waarop kapitaallasten in de afvalwatercalculator worden berekend uitgelegd. De volgende formule wordt gebruikt: 𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 = (%𝐶𝐶𝐶𝐶 × 𝐶𝐶𝐶𝐶 × 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝐶𝐶𝐶𝐶 ) + (%𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊 × 𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊 × 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊 ) + (%𝐸𝐸 × 𝐸𝐸 × 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝐸𝐸 ) + (%𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑃𝑃𝑃𝑃 × 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑃𝑃𝑃𝑃 )

𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘 : de kapitaallasten van puntbeluchting [euro], %𝐶𝐶𝐶𝐶,𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊,𝐸𝐸,𝑃𝑃𝑃𝑃 : het percentage van de totale bouwkosten voor een discipline, 𝐶𝐶𝐶𝐶, 𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊, 𝐸𝐸, 𝑃𝑃𝑃𝑃: de civieltechnische , werktuigbouwkundige, elektrotechnische of procesautomatieringbouwkosten [euro], 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝐶𝐶𝐶𝐶,𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊,𝐸𝐸,𝑃𝑃𝑃𝑃 : 1/(annuïteitfactor voor resp. civieltechnische of werktuigbouwkundige of elektrotechnische of bouwkosten voor procesautomatisering) [-] Toelichting: De beluchtingsystemen zijn componenten die bestaan uit bepaalde componenten met appendages. Dit leidt ertoe dat een WTB-component (puntbeluchter) mogelijk een CT-appendage bevat (stalen brug). Bijvoorbeeld een beluchtingsysteem met puntbeluchters (WTB) bevat een bordes. De afvalwatercalculator berekent echter de kapitaallast per discipline. Het gevolg is dat de afschrijvingstermijn niet juist wordt verbonden met het geraamde onderdeel. De calculator bevat echter de percentages (%𝐶𝐶𝐶𝐶,𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊𝑊,𝐸𝐸,𝑃𝑃𝑃𝑃 ), zodat de bouwkosten nadien aangepast kunnen worden. Dit is handig om achteraf de bouwkosten te wijzigen en de juiste kapitaallasten te bepalen, maar is niet optimaal. Beter zou het zijn om op een lager niveau alle bouwkosten te ramen. Bijvoorbeeld van alle componenten en appendages afzonderlijk. Dan worden de bouwkosten eenvoudig met de juiste bijbehorende afschrijvingstermijn verbonden. Zie voor een overzicht van de in dit onderzoek onderzochte exploitatiekostende onderstaande figuur 6.8.

Figuur 6-8: In de afvalwatercalculator berekende exploitatiekosten

6.4

Analyse exploitatiekosten van puntbeluchting en bellenbeluchting

Van beluchtingsystemen zijn veel verschillende varianten, en bovenstaande is slechts een voorbeeld. De praktijk leert dat puntbeluchtingsystemen goedkoper in de aanschaf zijn, maar hogere energiekosten


84

genereren. De onderhoudskosten bij puntbeluchting zijn lager dan bij bellenbeluchting. Bij bellenbeluchting is het dus andersom: duurder in de aanschaf, lagere energiekosten en hogere onderhoudskosten. Dit beeld toont ook figuur 6.7. Op basis van de bouwkostenfuncties en de gebruikte methoden voor het berekenen van kapitaallasten, energiekosten en onderhoudskosten komt de praktijk dus overeen met de afvalwatercalculator. Het is in projecten gebruikelijk om puntbeluchting en bellenbeluchting met elkaar te vergelijken op deze punten. Afhankelijk van de voorgenomen opzet wordt een besluit genomen. Met het bovenstaande voorbeeld worden afhankelijk van de zuurstofinbrengefficiency’s de volgende totale exploitatiekosten gegenereerd: Puntbeluchting (kapitaallasten+energiekosten+onderhoudskosten): 55445+71696+4400 = € 131.541 per jaar • zuinige variant (2,2 kgO2/kWh): • gebruikelijke variant (1,5 kgO2/kWh): 55445+105155+4400 = €165.000 per jaar Bellenbeluchting (kapitaallasten+energiekosten+onderhoudskosten): 93392+39433+7500 = € 140.325 per jaar • zuinige variant (4,0 kgO2/kWh): • gebruikelijke variant (3,0 kgO2/kWh): 93392+52577+7500 = € 153.469 per jaar In algemeen zorgen de hoge bouwkosten van een bellenbeluchtingsysteem ervoor dat de jaarlijkse exploitatiekosten op vergelijkbare hoogte liggen met een puntbeluchtingsysteem. De zuinige variant van bellenbeluchting genereert echter behoorlijk minder energiekosten dan de zuinige variant van puntbeluchting. Maar de lage bouwkosten van zuinige puntbeluchting hebben in dit geval toch nog lagere exploitatiekosten tot gevolg. Als exploitatiekosten de beslissende factor zijn en wordt gekozen voor de laagste exploitatiekosten, dan is puntbeluchting het aantrekkelijkste. Dit houdt op als een permanente stijging van de prijs voor elektriciteit wordt doorgevoerd. Eerder werd gerekend met een energieprijs van € 0.10/kWh. Stijgt die prijs van € 0.10/kWh naar € 0.13/kWh, dan ontstaat het volgende beeld: Puntbeluchting (2,2 kgO2/kWh): Bellenbeluchting (4,0 kgO2/kWh):

55445+93392+4400 93392+51263+4400

= € 153.255 per jaar = € 152.155 per jaar

Doordat bellenbeluchting een lager energieverbruik oplevert is nu zuinige bellenbeluchting het aantrekkelijkste. Bij een gebruikelijke efficiency van bellenbeluchting, worden ook lagere totale exploitatiekosten gegenereerd. Dit is wederom het gevolg van een zuiniger energieverbruik van bellenbeluchting. 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 = 𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔 𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐


85

7 Conclusie en discussie 7.1

Het belang van een afvalwatercalculator

Een afvalwatercalculator is bedoeld om waterschappen en hoogheemraadschappen meer inzicht te geven in de bouwkosten, investeringskosten en exploitatiekosten van zuiveringen. Voor het geïnterviewde waterschap en hoogheemraadschap Hollandse Delta en Delfland zou dat handig zijn. Deze organisaties kunnen dan immers bouwkostenramingen op een eenvoudige manier doen en in korte tijd. Het bleek dat waterschappen en hoogheemraadschappen besteksramingen van projecten in laten zien voor dit onderzoek. Dat is positief en nuttig, omdat het nieuwe kostendata zal opleveren waarmee de afvalwatercalculator kan worden uitgebreid. Het wordt aanbevolen een vervolgonderzoek gedeeltelijk te richten op contact met waterschappen en hoogheemraadschappen. Het gaat erom deze partijen te betrekken bij de ontwikkeling van de afvalwatercalculator. Ten eerste omdat zij de doelgroep van deze tool zijn en er deelname mogelijk moet zijn. Gedacht kan worden aan een platform voor dit onderwerp. Dit stelt een groep voor bestaande uit de initiatiefnemers en overige partijen waaronder de doelgroep. Een platform is nuttig voor kennismaking en bijeenkomsten voor informatiewisseling. Betrokkenheid van de waterschappen en hoogheemraadschappen is belangrijk. Samenwerking in de ontwikkeling van de afvalwatercalculator richt namelijk de aandacht op het kostenramen en het onderscheiden van kostenposten. Uit dit onderzoek komt naar voren dat de kostenposten van investeringsprojecten en van reguliere afvalwaterzuivering eenduidiger moeten worden. Dat zal communicatie over kostenposten, kostenramen en de hoogte van kosten minder verwarrend maken, als iedereen dezelfde terminologie en ramingmethodiek hanteert. De ontwikkeling van een afvalwatercalculator ondersteunt dit streven. De deelnemende waterschappen en hoogheemraadschappen worden bij die ontwikkeling gemotiveerd om hun methodieken en kostentermen te beschouwen en te vergelijken. Het gebruiken van een afvalwatercalculator heeft een groot voordeel: een raming maken van verschillende alternatieven in de eerste fasen van een project neemt veel minder tijd in beslag. De tool is een web based applicatie en kan worden gebruikt door meerdere personen binnen één bedrijf. De persoon hoeft alleen te weten welke kenmerken de installatie zal krijgen. Dit maakt het mogelijk de investerings- en exploitatiekosten eenvoudig en snel te ramen. Als de afvalwatercalculator door het vullen met informatie van bestaande projecten steeds nauwkeuriger wordt, zullen waterschappen en hoogheemraadschappen nauwkeurigere verwachtingen van investerings- en exploitatiekosten hebben. Dit stelt hun organisaties in staat om betrouwbaardere kostenafwegingen te maken. Het zal de service en prestatie die zij neerzetten in afvalwaterzuivering ten goede komen. Waterschappen en hoogheemraadschappen zijn dus meer dan een doelgroep. Ze zijn de grootste schakel van de afvalwatersector in Nederland en mogelijk ook in de ontwikkeling van een afvalwatercalculator.

7.2

Conclusies uit het huidige project

7.2.1

De toelevering van data voor de afvalwatercalculator

De functionaliteit van de afvalwatercalculator wordt gekenmerkt door de volgende 2 punten: 1. Het dimensioneren van componenten en objecten op basis van procesparameters; 2. De gebruikte ontwerpfuncties; Op basis van deze 2 punten zijn een aantal configuraties met de afvalwatercalculator geraamd. De uitgevoerde ramingen van zuiveringen Soerendonk, Evertsekoog en De Bilt illustreren dat. Om te beginnen zijn de kenmerken van die zuiveringsinstallaties ingevoerd. De nauwkeurigheid van de resulterende ramingen is een interessant aspect. Die blijkt per object van een gemiddeld niveau: in sommige gevallen redelijk (afwijking kleiner dan 10 procent) en in sommige gevallen zeer laag (afwijking groter dan 30 procent). De belangrijkste oorzaak van afwijkingen in de ramingen is het gebruiken van onbetrouwbare kostendata.

|

86

Voor het verkrijgen van betrouwbare kostendata is het een uitdaging om de juiste kosten op het juiste object en op de juiste component te plaatsen. Het hanteren van een eenduidige scopebeschrijving voor een object is ook belangrijk voor het juist in beeld hebben van de kosten. Zoals is beschreven moet bij de analyse rekening worden gehouden met de invloed van datatoegankelijkheid, projectverschillen en marktwerking. De datatoegankelijkheid is een kenmerk van de manier waarop data is en wordt opgeslagen in een archief. Hierbij moet de data compleet en juist zijn, maar bevatten soms onduidelijkheden, gaten of onjuistheden. De projectverschillen leiden tot andere prijzen tussen gelijke objecten en gelijke componenten. Dit is een gevolg van uniekheid van bouwprojecten, waardoor nooit hetzelfde wordt gebouwd voor dezelfde prijs. Tot slot is marktwerking een tijdsgebonden verschijnsel van vraag en aanbod. Het is van een project in het verleden lastig om een idee te krijgen van de marktwerking. Ervaring of rapporten van de betrokken projectleden over de afgesproken prijzen met uitvoerders of offertes van (onder)aannemers geven het nodige inzicht, als die toegankelijk zijn. Met deze 3 factoren moet rekening worden gehouden bij het samenstellen van een set kostendata. Wordt voldoende op deze factoren gelet, dan komt dit ten goede aan de betrouwbaarheid van de kostendata en de juistheid van de uiteindelijke ramingen met de afvalwatercalculator. Gekomen wordt tot de conclusie dat hierop de afvalwatercalculator verder moet worden verbeterd. De geproduceerde kostendata van objecten en componenten is nog niet optimaal betrouwbaar. In vervolgonderzoek kan dit worden verbeterd door te kijken in hoeverre de juiste kosten op het juiste object en op de juiste component zijn geplaatst. Een goede stap is om een schema op te zetten. In dit schema worden objecten en componenten per besteksraming volledig op hun kenmerken beschreven. Dit kan het beste gebeuren in een eenduidige tabel per object, waarin de kenmerken van de componenten worden verzameld en gerapporteerd. Zo worden de objecten en componenten eenduidig geïnventariseerd. Bij het opstellen van een set kostendata en de aanvoer van nieuwe data, moeten de volgende punten worden meegenomen: A: Aanvoer van data: 1. Nieuwe data moet liefst zijn gestructureerd voordat het wordt aangeleverd. Het dient te worden gestructureerd volgens de SSK-2010 methode. Bijvoorbeeld: een waterschap wenst kostendata over de bouw van een retourslibgemaal aan te leveren. Bij voorkeur dient de data door het waterschap te zijn gestructureerd volgens de SSK-2010 methode. B: Opstellen van een set kostendata: 1. Een overzicht van de beschikbare kostendata van objecten en componenten uit referentieprojecten; Een overzicht van de beschikbare kostendata verhoogt de toegankelijkheid, doordat het duidelijk is welke kostendata toegankelijk zijn. Aan de start van een onderzoek is het dus bekend welke kostendata van objecten en componenten beschikbaar zijn. 2. Een overzicht van de beschikbare informatie over objecten en componenten uit referentieprojecten; Een overzicht van beschikbare informatie over objecten en componenten geeft aan van welke objecten en componenten er kenmerken bekend zijn en beschikbaar zijn. Dit geeft een onderzoek nuttige aanwijzingen over benodigde gegevens. Het maakt voldoende uitdieping van kostendata mogelijk (de juiste kosten op het juiste object en/of op de juiste component). 3. Een beschrijving van de benodigde kenmerken van de objecten en de componenten; Een beschrijving van de benodigde kenmerken neemt werk uit handen. Zodra bekend is welke kenmerken nodig zijn, bakent dit de scope van een onderzoek af. Hiervoor is het nodig om voldoende bekend te zijn met de objecten en componenten. 4. Per object en component een tabel waarin hun kenmerken kunnen worden ingevuld of beschreven (scopebeschrijving); Een tabel is nuttig om de kenmerken van de te ramen objecten en componenten te inventariseren. Dit wordt gebruikt om een vergelijking te maken van de uiteindelijke kostendata. De tabel maakt het makkelijker om afwijkingen in bouwkosten op te sporen, en die terug naar een referentieproject te herleiden. 5. Het minimaal benodigde aantal referentieprojecten per object en per component;

| Conclusie en discussie

87

Een betrouwbare bouwkostenfunctie per object of component is ten eerste het resultaat van betrouwbare kostendata. Veel beschikbare kostendata van een object of component geven meer inzicht in de bijbehorende bouwkostenfuncties dan weinig kostendata. Om onderscheid te maken in het inzicht per object of component, dient het aantal gebruikte kostendata te worden aangegeven. Weinig gebruikte kostendata voor een object of component geven aan dat meer inzicht gewenst is in de bijbehorende bouwkosten. Dit aantal is een indicatie van de compleetheid en betrouwbaarheid van een set kostendata. 6. Per object of component de kostendrijvende parameter in beeld hebben; Soms is de in het begin aangenomen kostendrijvende parameter onjuist. Dit kwam in dit onderzoek bij voortstuwers en mengers naar voren. Daarbij werd het opgenomen vermogen aangenomen als kostendrijvend voor de bouwkosten. Dit bleek niet zo te zijn, omdat de prijs voor voortstuwers en mengers onafhankelijk lijkt. Kort onderzoek naar de aard van een component of object geeft vaak al voldoende inzicht in de parameter die de bouwkosten bepaald. Bij voortstuwers en mengers bleek dit echter te ver gezocht: in de praktijk wordt eenvoudig weg een prijs per voortstuwer of menger gehanteerd. Hierbij is alleen het type voortstuwer van invloed op de prijs. 7.2.2

Betrouwbaarheid geproduceerde sets van kostendata:

De civieltechnische bouwkosten zijn gevalideerd met behulp van het DHV civiele ramingsmodel engineering. De gevalideerde civieltechnische bouwkosten zijn onderdeel van de set kostendata die met dit onderzoek is geproduceerd. Per object blijken die kosten in verschillende mate betrouwbaar. 2 Om dit vast te stellen zijn 2 hulpmiddelen gebruikt: de determinatiecoëfficiënt R en de gemiddelde afstand van de punten tot het DHV ramingsmodel. Vooral is de determinatiecoëfficiënt gebruikt. Deze coëfficiënt is een maat voor de betrouwbaarheid van de kostendata. Dit geeft aan of inderdaad de juiste prijs op het juiste object en op de juiste component is geplakt. Een hoge waarde voor alle objecten zou overeenkomen met de praktijk, omdat civieltechnische bouwkosten toenemen bij objecten van grotere omvang of afnemen bij objecten van kleinere omvang. Dit keert zonder meer terug bij de anaerobe tank (0,96), en gemiddeld bij de anoxische tank (0,64), aëratietank (0,61) en retourslibgemaal (0,75). De nabezinktank heeft een zeer lage waarde (0,05). Toch zijn kleinere nabezinktanks in de praktijk goedkoper aan te leggen dan grotere, dus de conclusie is dat de geproduceerde dataset van civieltechnische bouwkosten voor de nabezinktank onjuistheden bevat. De afstand van de punten tot het DHV ramingsmodel is voor alle objecten verschillend. Het ramingsmodel berekent prijzen op basis van materiaalhoeveelheden en materieelinzet per object. De kostendata zijn geproduceerd uit besteksramingen. Over het algemeen is aangenomen dat hoe dichterbij de kostendata bij het DHV model ligt, hoe beter deze overeenkomen met de praktijk. Niet is voor alle gevallen onderzocht hoe het komt dat sommige datapunten dan een opmerkelijke afwijking vertonen. Dit is een punt voor vervolgonderzoek, want het is een oorzaak van mogelijke afwijkingen in de kostendata. Een plan is om outliers te controleren en de correlatie te verfijnen. Als kan worden vastgesteld dat inderdaad sprake is van een afwijking in de data die niet klopt, kan dit worden hersteld. Dit verhoogt de betrouwbaarheid van de kostendata. Bij een lineaire benadering betekent dit dat de richtingscoëfficiënt wordt aangepast. De geproduceerde set van kostendata voor werktuigbouwkundige componenten zijn slechts een ijking. Er is geen informatie of model beschikbaar geweest om deze dataset te beoordelen op betrouwbaarheid. Verwacht wordt dat de investeringskosten van drinkwaterbereidingsinstallaties en afvalwaterzuiveringen nauw overeenkomen. Er worden namelijk soortgelijke fases doorlopen in de bouwprojecten van deze twee typen [165] . De posten kunstwerken: initiatief, haalbaarheid, ontwerp, voorbereiding, realisatie en beheer vastgoedkosten, engineeringskosten en overige bijkomende kosten kunnen echter verschillen. Mogelijke oorzaken hiervan zijn de verschillen tussen de gemiddelde oppervlaktes van de installaties, verschillen in verzekeringen en vergunningen, de verschillen in procesopzet, de wijze van ontwerpen, hogere kosten door infrastructuur buiten het bouwterrein, duurdere ontsluitingskosten vanwege aansluiting op het rioolstelsel etc. Voordat dus percentages voor de posten vastgoedkosten, engineeringskosten en overige bijkomende kosten worden ingevoerd moeten deze mogelijke oorzaken worden onderzocht. Vervolgonderzoek zou deze posten in een besteksraming kunnen onderzoeken, en toe kunnen voegen aan de mogelijkheden van de afvalwatercalculator. Hierdoor komt de afvalwatercalculator dichterbij het ramen van investeringskosten. 7.2.3 De afvalwatercalculator Iedere afvalwaterzuivering heeft een ontwerp. Van dit ontwerp zijn procestechnologische kenmerken een onderdeel. Net zoals elektrotechnische-, civieltechnische-, werktuigbouwkundige-, besturing-, procesbeheersing-, geur-, geluid- en risicokenmerken dat zijn. De afvalwatercalculator maakt gebruik van procestechnologische ontwerpfuncties. Samen met de kostendrijvende parameters en benodigde procesparameters. Dit is handig omdat het knoppen geeft waaraan gedraaid kan worden (parametrisch ramen), en zo de eigenschappen van een object snel kunnen worden aangepast. Dit maakt het mogelijk om eenvoudig


88

meerdere dimensies van objecten en meerdere uitvoeringen van componenten te ramen. Objecten en componenten in de waterlijn van een afvalwaterzuivering worden gedeeltelijk door ontwerpfuncties beschreven. De afvalwatercalculator is hierin beperkt, omdat op de eerste plaats het eenvoudig ramen van kosten staat. Hierdoor is de procestechnologische beschrijving soms niet helemaal compleet of is minder van belang. Het passen van de gebruikte ontwerpfuncties bij de objecten of componenten is dus een punt voor vervolgonderzoek. In de praktijk worden de objecten met hun componenten ontworpen op basis van software, waarin modellen worden doorgerekend. Om de modellen over te nemen zou te ver gaan. Verder onderzoek dient te beschouwen of de ontwerpfuncties werkelijk van belang zijn, of in hoeverre zij dat zijn. Voor de functionaliteit van een afvalwatercalculator is eerder opgemerkt dat het inzicht van waterschappen en hoogheemraadschappen een nuttig element is. Zij kunnen aangeven wat de ramingstool moet kunnen. In hoeverre moeten er per object of per component knoppen worden geboden? Dit is een technologische vraag. Maar als het gebruik van de afvalwatercalculator zo eenvoudig mogelijk moet worden gehouden, moeten niet teveel procesparameters worden ingevoerd. Dit kan een belemmering zijn voor de snelheid waarmee een raming mogelijk is. Het is dus belangrijk om per object of component te inventariseren welke procesparameters functioneel zijn voor een raming en een grote kostenbeïnvloeding teweeg brengen. Vervolgens wordt gekeken naar met welke weg die procesparameters worden verbonden met de bouwkostenfuncties. Deze twee zaken moeten in vervolgonderzoek worden beschouwd. De afvalwatercalculator wordt uiteindelijk geprogrammeerd voor PHP-Excel. Deze applicatie maakt het gebruik van internet met de afvalwatercalculator mogelijk. Dit is niet behandeld in dit onderzoek. Een geschikt moment daarvoor is als de afvalwatercalculator volledig is ontwikkeld, en zichzelf heeft bewezen als een betrouwbare ramingstool. Als dit zover is kunnen waterschappen en hoogheemraadschappen de tool benaderen en gebruiken vanaf een pc met internetverbinding. Van het beluchtingsysteem zijn de volgende jaarlijkse exploitatiekosten toegevoegd aan de afvalwatercalculator: energiekosten, onderhoudskosten en kapitaallasten. Deze exploitatiekosten kunnen voor iedere object eenvoudig in de afvalwatercalculator worden ingevoerd. De analyse van deze kosten geeft aan dat wat betreft zuurstofinbrengefficiency bellenbeluchting lagere energiekosten genereert, en minder fossiele brandstoffen nodig heeft. De bouwkosten van een systeem gebaseerd op bellenbeluchting liggen echter fors hoger dan een systeem gebaseerd op puntbeluchting. Dit speelt parten als een bellenbeluchtingsysteem niet in staat is om een hoge zuurstofinbrengefficiency te behalen. Dan zijn de energiekosten namelijk te hoog, en niet wat verwacht wordt van de zuinigheid van bellenbeluchting. Bij een stijgende prijs van 1 kWh elektriciteit zullen de exploitatiekosten van puntbeluchting echter veel sneller stijgen dan van bellenbeluchting. Puntbeluchting genereert in het gebruikelijke geval dan ook hogere exploitatiekosten en een hoger energieverbruik. Hieruit komt naar voren dat bellenbeluchting met een hoge zuurstofinbrengefficiency minder fossiele brandstoffen zal verbruiken, en daardoor minder hoge energiekosten genereert. De kapitaallasten en onderhoudskosten van een nieuw systeem gebaseerd op bellenbeluchting liggen altijd hoger dan bij puntbeluchting, maar de energiekosten maken dit verschil al vrij snel goed. Met de afvalwater calculator kan ook naar een optimale samenstelling van deels puntbeluchting en deels bellenbeluchting worden gezocht voor een optimale investering in relatie tot de exploitatiekosten.


89

8 8.1

Literatuurreferenties Documenten en internet 1. “CT 3420 Civiele Gezondheidstechniek”, prof. ir. J.C. van Dijk, prof. dr. ir. F. Clemens, prof. ir. J. van der Graaf, januari 2005 2. http://delfland.middendelfland.net/delfland_geschiedenis.htm, onderwerp: geschiedenis MiddenDelfland, datum van raadplegen: april 2011 3. http://www.sewagenetwork.nl, onderwerp: openbare database van Nederlandse rioolwaterzuiveringen, uitgever: sewagenetwork Floris van Leeuwen, datum van raadplegen: mei 2011 4. http://www.wshd.nl, onderwerp: waterschap Hollandse Delta, datum van raadplegen: april 2011 5. http://www.museum-online.nl/hollandsedelta/, onderwerp: geschiedenis Hollandse Delta, datum van raadplegen: april 2011 6. “PPP Waste Water The Hague Region”, Blackboard TU-Delft vakpagina Sanitary Engineering, auteur: J. Rombouts (contractmanager Hoogheemraadschap van Delfland), datum: november 2009 7. “Basisdocument ten behoeve van Meerjaren Investering Programma (MIP) 2010 – 2014 Meerjaren Exploitatie Raming (MER) 2010-2014”, Waterschap Hollandse Delta, auteur: onbekend, datum: mei 2009 8. "Fundamentals of Corporate Finance, third edition", auteurs: S. Myers, R. Brealey, A. Marcus, S. Ross, W. Westerfield, D. Jordan, ISBN: 0-07-553109-7, datum: 2001, McGraw-Hill Companies Inc. 9. “Basic Bioreactor Design”, auteurs K. van 't Riet, H. Tramper, datum: 1991 10. Jaaroverzicht 2010 Hoogheemraadschap van Delfland, http://www.hhdelfland.nl/bestuurorganisatie/financien/, auteur: onbekend, datum: 2010 11. "1989-2001 UK water privatisation", http://libcom.org/library/uk-water-privatisation, auteurs: E. Lobina, D. Hall, datum: januari 2001 12. "UK Water Privatization - a briefing", http://s.cela.ca/files/uploads/UKWater.pdf, E. Lobina, D. Hall, datum: februari 2001 13. "Waterschapsbesluit", http://lexius.nl/waterschapsbesluit, auteur: Ministerie van Verkeer en Waterstaat, datum: november 2007 14. "ZUEP Oude Tonge", waterschap Hollandse Delta, auteurs: P. Boele, P. Reuvers, F. Besten, P. van Dongen, datum: november 2010 15. "Jaarrekening 2009", http://www.hhdelfland.nl/bestuur-organisatie/jaarverslagen/, Hoogheemraadschap van Delfland, datum: mei 2010 16. “Puurwaterfabriek”, http://www.nieuwater.com/Default.aspx?tabid=4081, auteur: Nieuwater B.V., datum van raadplegen: augustus 2011 17. "Standaardisatie van kosten, niveau beleidsplan en systeemkeuze, afvalwater", DHV, dossier 3350023-014, registratienummer 33500-23-014, datum: mei 2002 18. "Een raamwerk voor ramingen", eindrapport, Rijkswater werkgroep Ramingen Problematiek, auteur: H. Vrijling, datum mei 1991 19. "nap bulletin" (magazine), http://www.dace.nl/download/?id=5455903, auteur: Procesindustry Competence Network, Dutch Association of Costengineers, datum: November 2004 20. "Verbruik van fossiele energie is rampzalig", NRC-Handelsblad, datum: 10-11-2011 21. “Meerjarenafspraken energie-efficiency, factsheet”, www.agentschapnl.nl/.../factsheetmeerjarenafspraken-energie-effic..., AgentschapNL, publicatienummer 2MJAP1007, datum: juli 2010 22. "Meerjarenafspraken Energie Efficiency, beheer en monitoring van energiegebruik", www.stoomplatform.nl/files/MJA-presentatie_Energie_2009_07102009.pdf, auteur: Dhr. R. Vermeeren, datum: oktober 2009 23. “Toezicht op deelnemers van MJA”, www.infomil.nl › ... › Energie › Uniforme leidraad energiebesparing, auteur: Kenniscentrum Infomil, datum: februari 2010 24. "Meerjarenafspraak Energie Efficiëntie, Resultaten 2009”, www.rijksoverheid.nl/.../meerjarenafspraakenergie-efficientie...resultaten..., AgentschapNL, publicatienummer 2MJAA1001 25. "Energie in de waterketen", http://themas.stowa.nl/Uploads/energie%20in%20de%20waterketen.pdf, auteur: onbekend, datum: 2010 26. "Klimaatakkoord Rijk en UvW, Waterschappen gaan voor meer blauw èn GROEN!", www.moorga.com/.../Presentatie-klimaatneutraal-ondernemen-Gert-Verwol..., auteur: ir. G. Verwolf, datum: juli 2010 27. "Quick Scan Inventarisatie Achtergronden Energiezuinige Beluchting RWZI’s", http://themas.stowa.nl/Themas/Publicaties.aspx?mID=7216&rID=1164&aID=2083, ISBN 978.90.5773.445.8, datum 2009

| Literatuurreferenties

90

28. "Power economy characteristics of an activated sludge tank", http://www.sciencedirect.com/, auteurs: Koichi Fujie, Hiroshi Kubota, locatie Tokyo Institute of Technology, Japan, datum: juli 1985 29. "Utilities" (magazine), Utilities magazine nr. 9, auteur: onbekend, datum: 2010. 30. "Spreadsheet maatregelen EEP voor MJA3-bedrijven", http://www.agentschapnl.nl/content/…, auteur: AgentschapNL, datum: december 2010 31. "Energiezorg: blijvende winst!", www.energiezorg.st.novem.nl, publicatienummer 3MJAF0111, datum: februari 2010 32. "Efficient omgaan met energie: RWZI Renen", gepubliceerd in “Neerslag magazine”, http://www.neerslag-magazine.nl/magazine/artikel/805/, auteur: L. Mombers 33. "Rioolwaterzuiveringsinrichtingen, ten behoeve van energie in de milieuvergunning", www.infomil.nl/publish/pages/68292/e10rwzi.pdf, publicatienummer 3IM06E10, datum: oktober 2006 34. "Procedure voor de keuze van een beluchtingssysteem", www.stowa.nl/uploads/publicaties/STOWA%20rapport%201999%2024.pdf, auteurs: ir. J. Kruit, ir. E.G. Wypkema en dr. ir. A. Vissa, ISBN 90.5773.074.X, datum: november 1999 35. "Zuivering van stedelijk afvalwater; energieproductie en energieverbruik", CBS, http://statline.cbs.nl/StatWeb/publication/?DM=SLNL&PA=70155ned&D1=a&D2=0&D3=a,!0-10&VW=T, datum van raadplegen: november 2011 36. "Kredietaanvraag vervanging puntbeluchting rwzi Leidsche Rijn", http://www.hdsr.nl/bestuur_en/item_2804/agenda_en_stukken/…, auteur: T. Oosterhoff (steller), datum: maart 2011 37. "RWZI Amersfoort - Bellenbeluchting + vervangen analyzers", http://www.wve.nl/actueel/lopende_projecten_0/item_215223/@162847/pagina/, auteur: onbekend, datum van raadplegen: september 2011 38. "RWZI Veenendaal - Bellenbeluchting", http://www.wve.nl/actueel/lopende_projecten_0/item_215223/…, auteur: onbekend, datum van raadplegen: september 2011 39. "VV voorstel", www.rijnland.net/.../download.aspx?.../vervangenpuntbeluchtingvv..., auteur: J. Schouffoer (portefeuillehouder), datum: maart 2010 40. "Voorstel", www.waterschaprivierenland.nl/aspx/download.aspx?..., auteur: A. Klip (steller), datum van raadplegen: september 2011 41. "Zuiveringsbeheersplan 2010-2020, versie 1.1”, www.hdsr.nl/aspx/download.aspx?File=/contents/pages/...ap6, auteur: T. Oosterhoff, datum: oktober 2009 42. "Prestaties Zuiveringstechnische werken 2010", www.waterschaprivierenland.nl/aspx/download.aspx?File=/...pdf, auteur: Afdeling Technische Installaties, team Beheer, datum: juni 2011 43. "Modeling wastewater aeration systems to discover energy saving oppurtunities", www.processenergy.com/Aeration%20Paper.pdf, auteur: S. Bolles (Process Energy Services, LLC), datum van raadplegen: juni 2011 44. "Energiebesparing op rwzi's is een kwestie van goed regelen", http://www.hachlange.nl/shop/action_q/download%3Bdocument/DOK_ID/14791058/type/pdf/lkz/NL/spkz/nl/TOKEN/mc3Csl708G4i0PqBRNxj3m--K4/M/erDgfg, auteur: A. van Benthem, K. van Schagen, datum: 2010 45. "Saving energie, using fine bubble aeration", http://www.sciencedirect.com/, auteur: A. Ovezea (Filtration + Separation), datum: januari/februari 2009 46. "Aanpassing van de beluchting van rwzi Sleeuwijk", http://www.neerslagmagazine.nl/magazine/artikel/104/, auteur: M. Heijmans, datum: 2001 47. "Inventory of life cycle design for hydraulic structures", http://citg.tudelft.nl/fileadmin/Faculteit/CiTG/..., auteurs: drs. M. van den Brink, drs. P. Baan, ir. H. Verheij, dr. ir. A. Barendregt, ir. G. Akkerman, datum: december 2002 48. "Tussentijdse rapportage, verslagperiode januari t/m augustus 2008, concept”, www.rijnland.net/aspx/download.aspx?File=/contents/pages/...doc, auteur: onbekend, datum: september 2008 49. "Lastenontwikkeling als gevolg van de bijdrage door waterschappen aan het hoogwaterbeschermingsprogramma", http://www.coelo.nl/rapporten/rapport%20bijdrage%20ws%20hwbp.pdf, auteur: dr. C. Hoeben (centrum voor onderzoek van de economie van de lagere overheden), ISBN 978-90-76276-67-0, datum: juli 2005 50. "Richtlijn activeren en afschrijven", http://decentrale.regelgeving.overheid.nl/cvdr/XHTMLoutput/Actueel/Deventer/19968.html, auteur: onbekend, datum van raadplegen: november 2011 51. "Beheers- en bedrijfsresultaten Zuiveringstechnische werken 2010", http://www.wetterskipfryslan.nl/InterDocs/Publicaties/Zuiveringsbeheer/Beheersrapport%202010%20inc l%20kaart.pdf, auteur: onbekend, datum: 2011


91

52. "Afvalwaterwetenschap" ("The Babe technologie"), Waterschap Hollandse Delta, auteur: ir. M. Marskamp, datum: april 2003 53. "Waste Water Engineering", Metcalf & Eddy Inc., revised by G. Tchobanoglous, F. Burton, H. David Stensel, uitgever: McGraw-Hill, ISBN 0-07-041878-0, 4th Edition 54. "Het actiefslib-proces, de mogelijkheden en grenzen", http://edepot.wur.nl/118940m, Stowa rapport 24, auteur: onbekend, datum: 2007 55. "BK 6050 Vastgoedmanagement, Real Estate & Housing", auteurs: prof. ir. De Jonge, ir. Den Heijer, ir. Van de Putte, drs. Ing. Soeter, dr. ir. Vijverberg, dr. ir. Van der Voordt, datum: januari 2010 56. "Lexicon voor de weg en waterbouw", dictatenverkoop Civiele Techniek, auteur: prof. Ir. F. Sanders, datum: september 2002 57. Hoger beroep, http://zoeken.rechtspraak.nl/detailpage.aspx?ljn=BG1106, zaaknummer BK 161/07 Bouwleges, datum: oktober 2008 58. "Decomposition Methodology For Knowledge Discovery And Data Mining, theory and applications", auteurs: Oded Maimon & Lior Rokach, publisher World Scientific, ISBN 981-256-079-3 59. "Asset identification - structured asset IDs or not?”, LinkedIn Group: "PAS55 Asset Management", discussie starter: J. Schwarzenbach, datum: juni 2011 60. "DHV Carrousel" (brochure), DHV server, auteur: onbekend, datum van raadplegen: augustus 2011 61. "The Carrousel and the Carrousel-2000 systems: a guarantee for total nutrient removal", DHV server, auteurs: P. Janssen, H. van der Roest, E. Eggers, datum: 1996 62. "Uitbeiding en aanpassing RWZI Evertsekoog -4e fase, Bijlage 8 - Werktuigbouwkundige aspecten", DHV server, dossier B3589, registratienummer WA-EN20080021, datum: januari 2008 63. Besteksraming: raming bouwkosten werktuigbouwkunde installaties rwzi Nieuwegein, DHV server, dossier B0588-30-300, Bestek B0588.31, datum: 2009 64. Raming definitief ontwerp rwzi Dinxperlo, revisie 6,5, dossier AC8669, raming samenvatting t.b.v. budget, datum: maart 2011 65. “Datasheet voor leidingwerk en appendages”, DHV server specificatienummer 0001, dossiernummer Y8096, februari 2006 66. "Leidingwerk beluchtingsinstallatie", DHV server, dossier AW3432, datum van raadplegen: juni 2011 67. "Menging en voortstuwing van actief-slibsystemen in ronde reactoren", www.stowa.nl/.../mID_4924_cID_3914_63885679_rapport%202006%201..., auteurs: J. Hulsbeek, J. Kruit, L. van Duinen, A. Kruisbink, ISBN 90.5773.339.0, datum: 2006 68. "Afweging bellenbeluchting versus puntbeluchting", beluchting rwzi Leidsche Rijn, DHV server, registratienummer WT-CM20110374, februari 2011 69. “Datasheet voor voortstuwer”, DHV server, specificatienummer 3107, dossiernummer Y8096, datum: februari 2006 70. "Menger Denitrificatieruimte", DHV server, dossiernummer X8604 (Stolpen), DO-Fase en bestek en aanbesteding, datum: januari 2004 71. "Uitbeiding en aanpassing RWZI Evertsekoog -4e fase, Functioneel ontwerp en Besturingsplan", DHV server, dossier B3589, registratienummer WA-EN20080020, datum: april 2008 72. "Procesbeheersplan", dossier Y8096, registratienummer R060216 DO procesbeheersplan, datum: februari 2006 73. "Quick Scan Inventarisatie Achtergronden Energiezuinige Beluchting RWZI’s", http://themas.stowa.nl/Themas/Publicaties.aspx?mID=7216&rID=1164&aID=2083, ISBN 978.90.5773.445.8, datum: 2009 74. Atlas Copco Blowers, offerte rwzi Soerendonk capaciteit 2x3200 Nm3/h, DHV server, contactpersoon: T. Teunissen, Business Line Manager Oil-free Air, datum: juni 2008 75. Voortstuwers Entec Holland, http://www.entec-holland.nl/nl/indexb1bd.html?/…, Entec Holland BV Milieutechnische producten en diensten, datum van raadplegen: september 2011 76. "Aanpassing rwzi Soerendonk", definitief ontwerp bijlage 2 Civieltechnische aspecten, DHV server, dossier A9916, registratienummer WA-WT20081195, datum: september 2008 77. Datasheet voor slibruimer nabezinktank, DHV server, specificatienummer 4001, dossiernummer Y8096, datum: maart 2006 78. "RWZI De Bilt, definitief ontwerp elektrotechniek, ontwerp van de elektrotechnische en besturingsinstallatie", DHV server, dossier Y8096-30-400, registratienummer WA-EN20060014, versie 2, datum: februari 2006 79. "Process Network Control Security", P. Schneider (senior manager Ernst & Young Multi Industry Group -MIG), auteur: Ir. S. Peerlkamp, ir. M. Nieuwenhuis, datum: maart 2010 80. Datasheet voor retourslibvijzel, DHV server, specificatienummer 4501, dossiernummer Y8096, datum: februari 2006 81. "Uitbreiding en aanpassing RWZI Stolpen, Definitief Ontwerp, bijlage 8 - Werktuigbouwkundige aspecten", versie 2, DHV server, registratienummer WA-EN2004----, datum: april 2004 82. Besteksraming: beluchting Venlo, Marcel Bakker (adviseur DHV afdeling WTCM), datum: 2009 83. Besteksraming: rwzi Katwoude, DHV server, dossier C1393, datum: juli 2005


92

84. Besteksramingen: rwzi Leidsche Rijn/rwzi Geestmerambacht/Soest-Baarn/Houten, prijzenmappen Erwin (Verschuur), datums: divers 85. Besteksraming: rwzi Veenendaal, DHV server, dossier BA5055-30-400, projectnummer 8946, revisie 1, datum: april 2011 86. Besteksraming: rwzi Amersfoort, DHV server, dossier B7095-30-400, projectnummer 8946, revisie 1, plaatbeluchting situatie 1, datum: december 2009 87. Besteksraming: rwzi De Bilt, DHV server, dossier Y8096-..-…, datum: maart 2007 88. Besteksraming: rwzi Soerendonk, DHV server, dossier A9916-40-001, revisie 1,0, datum: 2009 89. "Publicatie 137: Standaardsystematiek voor Kostenramingen - SSK 2010", Marcel Bakker, adviseur DHV afdeling WTCM, auteur: CROW, 3e herziene druk, datum: februari 2010 90. Project Veenendaal bellenbeluchting, DO-fase raming, DHV server, projectnummer BA5055, auteur: M. Bakker, datum: mei 2011 91. "Standaard Systematiek Kosten, SSK 2010", CROW, artikelnummer 137, ISBN 978 90 6628 556 9, 3e druk, datum: februari 2010 92. "Wat kost dat?", CROW, 2e verbeterde druk, datum: juni 2002 93. "Bouwkostenraming civiele bouwkosten - systeemkeuze / voorontwerp" ('Model van Koen'), DHV server, auteur: Dhr. K. van Daal, datum van raadplegen: 2011 94. Besteksraming: Uitbreiding en aanpassing RWZI Everstekoog - 4e fase, dossier B3589, datum: 2010 95. "Begroting Beluchterbordes", aanpassing en uitbreiding RWZI Stolpen 3e fase, dossier X8604-42-200, datum: januari 2006 96. Besteksraming nabezinktank rwzi Dinther, P. Bongers, afd. Ontwerp & Realisatie, Waterschap Aa en Maas, datum: 2002 97. Besteksraming nabezinktank rwzi Foxhol, R. Breeman, waterschap Hunze en Aas, datum: 2007 98. Besteksraming nabezinktank rwzi Venray, Waterschapbedrijf Limburg, datum: 2009 99. Bouwkosten definitief RWZI Stolpen, definitief ontwerp, DHV server, filename: 20060103 RWZI Stolpen bouwkosten defintief DO bel, datum: januari 2006 100. Bouwkostenraming RWZI Dinxperlo, DHV server, map DHV schijf: C8669 Ontwerp RWZI Dinxperlo, datum: 2010 101. "Onderzoek naar een kostenformule, voor- en nabezinktanks RWZI", C. van Meerten, datum: juni 2011 102. Dhr. E. Verschuur (Erwin), afdeling Water Treatment & Contract Management (WTCM), datum: 2011 103. "Drinkwatercalculator", applicatie, datum van raadplegen: 2011, auteur: Marcel Bakker, datum: 2008 104. "Uitbreiding en aanpassing RWZI Evertsekoog, bijlage 5 - Procesbeschrijving", dossier B3589, registratienummer WA-EN20080021, datum: april 2008 105. "CT 4481 Wastewater treatment 1 Lecture Notes", auteur: prof. ir. J. van der Graaf, datum: november 2005 106. "Aanpassing rwzi De Bilt, achtergronden ontwerpberekeningen", DHV server, Kenmerk: R060216 achtergronden ontwerpberekeningen, auteurs: D. Berends, P. Janssen, datum: februari 2006 107. "Hydraulische en technologische aspecten van het nabezinkproces", http://www.stowa.nl/uploads/publicaties2/…, auteur: onbekend, datum: november 1981 108. "OC Meting RWZI Amersfoort", meetrapport definitief, Grontmij Advies & Techniek B.V. Water en reststoffen, auteur: onbekend, datum: maart 2004 109. Voortstuwers Amersfoort, excelsheet, DHV server, auteur: onbekend, datum; november 2009 110. "Deelstudie technologische aspecten v1, aanpassing beluchtingsysteem rwzi Veenendaal", DHV server, dossier BA5055-101-105, auteur: onbekend, datum: april 2011 111. "UCT ontwerp", DHV server, dossier X8604 Stolpen, DO-Fase en bestek en aanbesteding, datum: maart 2005 112. "NEN-2632: Exploitatiekosten van gebouwen; begripsomschrijvingen en indeling", Nen connect (www.connect.nen.nl), NEN (Nederlandse Norm), 1e druk, datum: september 1980 113. "Deelstudie keuze principe beluchtingsysteem", DHV server, dossier Y8096-01-002, kenmerk M060103 Deelstudie beluchting definitief, datum: januari 2006 114. Zuurstof capaciteitsmeting in actief slib, http://www.neerslag-magazine.nl/magazine/artikel/, auteur: M. Augustein (toenmalig Waterschap Zeeuwse Eilanden), datum: 2008 115. "Oxygen uptake rate as a sludge control parameter", http://www.jstor.org/pss/25027665, auteur: J. Sherrard (Virginia Polytechnic Institute and State University), datum: juli 1980 116. Sanitaire Difused Air Design Guide, http://www.sanitaire.com/2759992.pdf, Sanitaire, auteur: onbekend, datum van raadplegen: oktober 2011 117. "Beluchting t.b.v. bestekken", memo, DHV server, auteur: H. Haasse, datum: februari 2006


93

118.

“ATV M209 E: Measurement of the Oxygen Transfer in Activated Sludge Aeration Tanks with Clean Water and in Mixed Liquor”, German ATV Rules and Standards, ISBN 3-934984-50-9, datum: juni 1996 119. "Uitbreiding rwzi Stolpen, puntbeluchters en mammoetrotoren", DHV server, dossier Y8096-01002, aanpassing rwzi De Bilt, datum: januari 2006 120. "Deelstudie diameter en diepte nabezinktanks", project aanpassing RWZI De Bilt, dossier Y8096-01-002, kenmerk M060103, datum: januari 2006 121. "OAS Warns, Nieuwe Stijl", definitief rapport, www.wetterskipfryslan.nl/download.asp?link='/files/4031/OAS..., auteurs: ir. E. van Voorthuizen, ir. J. Langeveld, datum: november 2009 122. "Waste Water Technology Fact Sheet, Fine Bubble Aeration", http://www.epa.gov/owm/mtb/fine.pdf, United States Environmental Protection Agency, auteur: onbekend, datum: september 1999 123. "Process Aeration", http://www.miwea.org/docs/Session%207%20Aeration%20session%207%2012-8-2010.pdf, Otawa County Public Utilities, auteur: J. Hebert, datum: augustus 2010 124. “Handleiding rioolwaterzuiveringsinrichtingen, ten behoove van energie in de milieuvergunning”, publicatienummer: 3IM06E10, auteur: Infomil, datum: oktober 2006

8.2 iv1: iv2: iv3: iv4: iv5: iv6: iv7: iv8: iv9:

Interviews: Mevr. D. Annink (afdelingshoofd afdeling Advies & Bouwen), waterschap Hollandse Delta, datum: april en november 2011 Dhr. P. Boele (maintenance engineer afdeling Technologie & Beleid), waterschap Hollandse Delta, datum: april 2011 Mevr. J. Rombouts (contractmanager bij hoogheemraadschap van Delfland), hoogheemraadschap van Delfland, datum: april 2011 Dhr. N. van Gool (dir. Delfluent Services B.V), Delfluent, datum: maart 2011 Dhr. Nieuwlands (technoloog waterschap Scheldestromen), waterschap Scheldestromen, datum: maart 2011 Dhr. P. de Boks (projectleider Evides Industriewater), Evides, datum: maart 2011 Dhr. P. Grevink (afdelingsmanager Project & Realisatie waterschap Velt & Vecht), waterschap Velt & Vecht, datum: april 2011 Dhr. R. Moerman (adviseur Milieutechnologie waterschap De Dommel, waterschap De Dommel, datum: maart 2011 Dhr. N. Kent (adviseur MWH UK), Montgomery Watson Harza UK, datum: mei 2010

8.3

Afbeeldingen:

A1.

Titel wandkaart: "Waterschap van het Gemeene-Land van Poortugaal", foto genomen in hoofdkantoor van Waterschap Hollandse Delta, foto zelf gemaakt Titel afbeelding "Waterschapkaart van Nederland", http://www.hhdelfland.nl/digitaalloket/links/#waterschappen, datum van raadplegen: 2010 Geen titel, www.sewagenetwork.nl, datum van raadplegen: mei 2011 Geen titel, http://www.nexans.nl/eservice/Netherlands-nl_NL/…, datum: september 2006 Titel: "MBR Terneuzen klaar voor de start", www.waterforum.net, datum: juni 2010 Titel: “Foto’s rwzi Stolpen”, CD-ROM "Foto's", behorend bij bestek CT rwzi Stolpen, dossier X8604, datum: april 2005 Titel: “foto voorbezinktanks Soest”, server DHV, datum: mei 2002 Titel: “foto’s rwzi Oude Tonge”, foto’s zelf gemaakt tijdens bezoek aan rwzi Oude Tonge, datum: november 2010 Titel: “foto rwzi De Bilt”, DHV server, foto gemaakt door “Auquatech”, datum: september 2008 Titel: "Zuivering van stedelijk afvalwater; procesgegevens afvalwaterbehandeling", CBS Statline, http://statline.cbs.nl/StatWeb/selection/.., datum van raadplegen: juni 2011 Geen titel, www.carrouselnet.com, datum van raadplegen: augustus 2011 Geen titel, Aan de Stegge Bouw en Werktuigbouw, datum: 2011 Titel: “Foto's beluchtingcircuit rwzi Nieuwegein”, server DHV, datum: 2008 Geen titel, Boeg B.V., http://www.boeg.net/2_actueel/actueel.html, datum van raadplegen: sept 2011 Titel: “Atlas Copco Blowers”, offerte rwzi Soerendonk, datum: juni 2008 Titel: “Compressor met bekasting”, server DHV, datum van raadplegen: februari 2011 Titel: “Foto’s schotelbeluchting”, rwzi Macon (Frankrijk), datum: november 2001, server DHV

A2. A3. A4. A5. A6. A7. A8. A9. A10. A11. A12. A13. A14. A15. A16. A17.


94

A18. Titel: “Voortstuwers Entec Holland”, http://www.entec-holland.nl/nl/indexb1bd.html?/…, datum van raadplegen: september 2011 A19. Titel: “Foto's beluchtingcircuit rwzi Nieuwegein”, server DHV, datum: 2008 A20. Titel: "Reference photo's, US and Canada", "Landia", int. leverancier van mixers: http://www.landiainc.com/about+landia…, datum van raadplegen: oktober 2011 A21. Geen titel, server DHV, datum: onbekend A22. Geen titel, server DHV, datum: onbekend A23. Titel: "RWZI Nieuwegein / Retourslibgemaal", server DHV: aanpassing RWZI Nieuwegein, dossier B0588-30-001, datum: oktober 2009 A24. Titel: "Opstelling en sparingen vijzelgemaal", server DHV: DHV, dossiernummer C2630 (Vroomshoop), datum: april 1971 A25. Geen titel, http://www.neerslag-magazine.nl/magazine/artikel/810/, neerslag 5, datum: 2007


95

Bijlage 1: De geproduceerde kostendata

Objecten: Actiefslib-tank

Project 1 2 3 4 5 6 7 8 9

RWZI De Bilt Soerendonk Evertsekoog

Jaar 2002 2009 2002 2002 2010 2002 2007 2002 2002

Volume (m3) 3300 3800 4300 4375 5000 6125 6200 7500 10800

CT € 720.012 € 778.793 € 791.352 € 948.482 € 667.829 € 1.199.097 € 894.230 € 737.260 € 1.632.970

In tabel 6.2 worden de verkregen kostendata getoond. Het betreft alleen CT kosten, oftewel de bouwkosten van de tank. De data bestaan uit referentieprojecten vanaf 2002, voornamelijk omloopsystemen van type carrousel. Evertsekoog: Het betreft een ronde aëratietank, diameter 43m (omloopsysteem) met voorzieningen voor bellenbeluchting. Soerendonk: Het betreft een oxidatiesloot (omloopsysteem) met voorzieningen voor bellenbeluchting. De Bilt: Het betreft 2 geschakelde 2-kanaals carrousels met ieder 2 puntbeluchters. De overige projecten 3, 8 en 9 zijn carrousels. De projecten 1, 4 en 6 betreffen een onbekend type, aangenomen wordt eveneens carrousel. Anaerobe tank Project 1 2 3 4

RWZI Soerendonk De Bilt Evertsekoog Nieuwegein

Jaar 2009 2007 2010 2009

Volume (m3) 700 1125 1300 2800

CT € 286.028 € 420.374 € 629.313 € 1.029.459

Soerendonk: De tank bestaat uit 4 compartimenten met onderling hetzelfde volume. Er zijn hyperboloide mengers geïnstalleerd. Uitgangspunt voor het ontwerp is een anaerobe contacttijd van 1 uur en propstroming. Retourslib vanuit de nabezinktank wordt met vers afvalwater ingevoerd met behulp van een verdeelwerk. De Bilt: De zuivering heeft in totaal 2 dezelfde anaerobe tanks. De dimensionering van een tank is gedimensioneerd op een hydraulische verblijftijd van 1,5 uur. Met recirculatiepomp A wordt per anoxische tank nitraatarm actiefslib vanuit de anoxische tank naar de anaërobe tank gepompt. Aanvullende FeCl3- of AlCl3-dosering (chemicaliën) is nodig wanneer het fosfaat onvoldoende biologisch verwijderd wordt. Evertsekoog: De tank bestaat uit 5 compartimenten verdeelt in 3 fysieke ruimten. De tank is 27m lang, 12,5m breed en 4m diep. Het eerste is een zandvanger met volume 1. De overige compartimenten met volume 2 zijn onderling gelijk. Vers afvalwater stroomt in de tank in combinatie met een retourstroom van uit anoxische tank. Nieuwegein: 3 3 Eén constructie met 2 hoofdcompartimenten: 2000 m anoxische ruimte, 2800 m anaerobe ruimte. Vers afvalwater wordt met een retourstroom uit het anoxische compartiment ingebracht. Dit gebeurt met een verdeelwerk en een recirculatiepomp. De ontwerpgrondslag voor het volume is de contacttijd. Hieronder wordt de tijd verstaan dat het influent plus retourstroom onder anaërobe omstandigheden verkeert. In deze tank zijn hyperboloide-mengers geïnstalleerd, voor stroming met een propstroomkarakter.

| Bijlage 1: De geproduceerde kostendata

96

Anoxische tank Project 1 2 3 4

RWZI De Bilt Soerendonk Evertsekoog Nieuwegein

Volume (m3) 950 1000 1400 2000

CT € 172.210 € 249.844 € 143.780 € 493.742

De Bilt: In de anoxische tanks vindt een deel van het denitrificatieproces plaats en vindt deels biologische opname van fosfaat plaats. Via recirculatie wordt per tank nitraat vanuit de aërobe tank teruggevoerd naar de anoxische tank voor denitrificatie. Daarna stroomt het door naar de aëratietank. Soerendonk: Via recirculatie wordt nitraat vanuit de aëratietank (oxidatiesloot) teruggevoerd naar de voordenitrificatietank voor denitrificatie. Voor de dimensionering is stikstofverwijdering maatgevend. De tank bestaat uit 4 compartimenten. Nieuwegein: Voor de dimensionering is stikstofverwijdering maatgevend. Met een retourstroom wordt nitraat gerecirculeerd vanuit de aëratietank. Evertsekoog: De anoxische tank is een compartiment in de aëratietank. Hij is rond (diameter 18,6m) met een waterdiepte van 5,25m. Deze tank is uitgevoerd als propstroom reactor, met behulp van hyperboloide mengers. Boven de tank is een betonnen loopbrug aangebracht, met aluminium leuningen. Nabezinktank Project 1 2 3 4 5 6

Jaar 2009 2007 2002 2010 2007 2009

RWZI Diameter (m) Soerendonk 39 De Bilt 41 Dinther 42 Evertsekoog 45 Foxhol 50 Venray 52

CT € 459.817 € 861.889 € 498.429 € 679.873 € 679.453 € 639.319

WTB € 127.127 € 136.285 € 204.952 € 142.920 € 133.243 € 150.122

EI + PA € 59.660 € 105.353 € 72.598 € 85.866 € 84.744 € 82.160

Tabel 5.4 geeft de kosten voor de tank van de nabezinktank weer.


97

Retourslibgemaal Project 1 2 3 4

Jaar 2001 2007 aan. 2002 2002

Aantal vijzels 3 1 3 4

RWZI Dongemond De Bilt Limmel Roermond

Maximale capaciteit (m3/h) 1500 1600 2700 4000

CT € 210.075 € 270.245 € 245.037 € 318.818

Details gebouw gebouw gebouw+leidingwerk gebouw+leidingwerk

Tabel 6.5 geeft de kosten van de retourslibgemalen weer. Deze gemalen verpompen bezonken slib terug naar de anoxische tanks. De pompen zijn laag en hoog begrensd door een minimum en maximum capaciteit van de vijzels. Het retourslibdebiet kan handmatig op een vast debiet worden ingesteld. De meest rechtse kolom in tabel 6.5 geeft details aan over de uitvoering. De gemalen worden uitgevoerd als put of als gebouw. In een gebouw worden de pompen droog opgesteld, dat wil zeggen de pompen zijn niet omgeven door actiefslib-mengsel. In een put wordt de pomp wel omgeven door het actiefslib-mengsel. Dit wordt een natte opstelling genoemd. Het benodigde leidingwerk hangt af van de grootte van de zuivering. Componenten: Puntbeluchters

Puntbeluchting

Project 1 2 3 4 5

RWZI Leidsche Rijn Stolpen Soest-Baarn Houten Venlo

Jaar 1998 2006 1995 1998 2009

Vermogen (kW) 90 45 110 90 75

WTB € 57.666 € 47.632 € 84.398 € 57.666 € 52.481

Tabel 6.6 toont vijf referentieprojecten waarvan de kosten van puntbeluchting zijn onderzocht. Hier betreffen dit de kosten voor de puntbeluchters en appendages: waaier, motor, tandwielkast. Componenten zoals het beluchterhuisje, ventilatievoorziening, hijsinrichting, brugconstructie, draft tubes en regelbare kanteloverlaat worden gezien als overige componenten die in sommige gevallen facultatief zijn. In de calculator wordt hiermee rekening gehouden. Zo is het idee om aan te vinken welke van de overige componenten onderdeel van de raming zijn. Bellenbeluchting

Compressoren Project 1 2 3 4

RWZI Evertsekoog Veenendaal Amersfoort Soerendonk

Jaar 2010 2011 2009 2009

capaciteit (m3/h) 1600 3420 5360 6400

WTB € 40.587 € 65.000 € 66.257 € 76.570

Tabel 6.4 toont vier referentieprojecten waarvan de kosten voor bellenbeluchting zijn onderzocht. Het onderscheid tussen centrifugaalcompressoren of rootscompressoren wordt niet gemaakt. Zie voor een beschrijving van deze compressoren paragraaf 6.4.5.3. De data in tabel 6.4 stelt dus –mogelijk- een mengsel voor van verschillende type compressoren. De WTB-waarde voor project vier is een benadering. Van dit project was namelijk alleen de totaalprijs “compressor+beluchtingselementen” gegeven. Gekozen wordt om met de data een bouwkostenfunctie te maken. Net zoals bij puntbeluchting zijn er overige kosten. De ingedeelde componenten werden eerder afgebeeld in schema 6.6. Dat betreffen het energiegebouw, beluchtingelementen, luchtleidingen en een hijsinstallatie. Met de kostendata uit tabel 6.4 is de volgende bouwkostenfunctie afgeleid: De overige kosten worden ook benaderd, te beginnen met beluchtingelementen.


98

Beluchtingelementen Project 1 2 3 4

RWZI Evertsekoog Veenendaal Amersfoort Soerendonk

Jaar 2010 2011 2009 2009

capaciteit (m3/h) 1600 3420 5360 6400

WTB € 324.693 € 275.000 € 366.961 € 423.430

Project 4 is een benadering van de werkelijke kosten. De besteksraming bevatte alleen een totaalprijs “compressor+beluchtingelementen”. De benadering gaat uit van het gemiddelde percentage voor dit onderdeel op de totaalpost compressor+beluchtingelementen. Met de kostendata uit tabel 6.5 is de volgende bouwkostenfunctie berekent: Formule 6.12 stelt een lineaire benadering van de datapunten voor. Deze eenvoudige methode geeft de kostendata prima weer. Luchtleidingen

Project 1 2 3

RWZI Evertsekoog Veenendaal Amersfoort

Jaar 2010 2011 2009

capaciteit (m3/h) 1600 3420 5360

WTB € 55.000 € 300.000 € 160.000

Tabel 6.6 toont plotseling drie projecten, in plaats van vier. Dat komt doordat van project 4 minder kostendata is teruggevonden. Drie projecten geven een grillig beeld van de werkelijkheid. Het kan hier tegen het gevoel 3 ingaan om het aantal m /h te gebruiken voor een bouwkostenfunctie. Logischer lijkt het om het aantal meters leiding te gebruiken. Helaas worden die data niet in besteksramingen aangetroffen. Met de kostendata uit tabel 6.6 is de volgende bouwkostenfunctie afgeleid: Data in tabel 6.6 lopen behoorlijk uiteen in waarde. Met name project 2 schiet uit. De verwachting hiervan is een projectspecifieke oorzaak. Er is dan in de benadering ook voor gekozen project 2 minder zwaar dan de rest te laten gelden. Zo is gekomen tot een bouwkostenfunctie die meer van de projecten 1 en 3 uitgaat, dan van project 2. Het energiegebouw en de hijsinstallatie zijn even belangrijk als de andere kosten. De compressoren en bijbehorende apparatuur dienen in een gebouw te worden geplaatst. Dit gebouw heeft bijzondere kenmerken. Zo worden speciale maatregelen getroffen om trillingen en geluid zoveel mogelijk te dempen. De constructie wordt daarom zwaar uitgevoerd, met zware vloeren en wanden. Ook wordt geluidsisolerend materiaal in de wanden verwerkt. Dit maakt een energiegebouw vrij kostbaar. Aan een hijsinstallatie is weinig bijzonders zoals bij een energiegebouw op te merken. Het dient om de platen waarop de beluchtingelementen zijn bevestigd op te hijsen. Voor beide componenten worden de kosten voorgesteld door de volgende bedragen: Retourslibvijzel Project 1 2 3 4 5 6 7 8

Jaar 2010 1992 1995 1998 2009 1998 1995 2007

Type vijzel vijzel vijzel vijzel vijzel vijzel vijzel vijzel

RWZI Katwoude Geestmerambacht Soest-Baarn Houten Nieuwegein Houten Soest-Baarn De Bilt

Maximale capaciteit (m3/h) 550 610 650 650 900 900 1140 1200

WTB € 60.824 € 81.879 € 50.639 € 64.073 € 43.050 € 89.703 € 67.518 € 83.705

Tabel 6.7 toont de kostendata voor vijzelpompen (WTB). Hieronder wordt de bouwkostenfunctie voor vijzelpompen getoond. Bij gebrek aan voldoende data kunnen verdringerpompen niet worden onderzocht. De bovenstaande bouwkostenfunctie is afgeleid met behulp van de acht referentieprojecten van vijzelpompen. Het gemaal is hierbij dus niet inbegrepen. Voortstuwers


99

Project 1 2 3

Mengers

Project 1 2 3 4

Jaar 2011 2009 2010

RWZI Dinxperlo Soerendonk Evertsekoog

Jaar 2009 2010 2007 2010

Vermogen (kW) WTB 1 € 27.500,00 4,5 € 25.483,43 5,5 € 22.322,64

RWZI Vermogen (kW) Soerendonk 0,55 Everstekoog 1,1 De Bilt 2 Everstekoog 4

WTB € 16.309 € 15.220 € 16.885 € 15.137


100

Bijlage 2: Civieltechnische bouwkosten volgens het DHV model Referentie data

Gestreefd wordt om de dataset te relateren (ijken) aan referenties. Dit kan voor een aantal procesonderdelen met het ramingsmodel voor civiele bouwkosten. Dit is een model geschikt voor ramingen in de systeemkeuze fase, en ontwikkelt door DHV. Met het ramingsmodel zijn referentiedata mogelijk voor: actiefslib-tank, nabezinktank, anaerobe en anoxische tank, retourslibgemaal. 1. De actiefslib-tank:

Bovenstaande geeft de invulvelden weer in het DHV model voor een carrousel. Dit is de gekozen vorm van de actiefslib-tank. Gezien kan worden dat beluchterhuisjes (“aerator housing”) zijn inbegrepen. Het model raamt de benodigde bouwkosten door hoeveelheden beton, staal en appendages te schatten en die te vermenigvuldigen met de eenheidsprijzen voor de afzonderlijke materialen. Niet inbegrepen zijn grondwerkzaamheden. Voor de duidelijkheid: het model raamt niet de puntbeluchters, maar gebruikt het aantal puntbeluchters om de dimensies van de bordessen te berekenen. Volume (m3) 3300 3800 4300 4375 5000 6125 6200 7500 10800

€

608.000 642.000 677.000 682.000 719.000 791.000 796.000 878.000

Volume (m3) 3300 3800 4300 4375 5000 6125 6200 7500 10800

^hoort bij 2 kanaals carrousel ^channel width aangepast van 6 tot 10m ^water depth = 5m 1 flowbooster platform 0 puntbeluchters

€

x x x x x x x x 1.038.000 ^hoort bij 4 kanaals carrousel ^channel width = 6m ^water depth = 5m 1 flowbooster platform 0 aerators

Hierboven staan de geraamde prijzen van carrousels met het model. Er worden 2 kanaals carrousels en een 4 kanaals carrousel geraamd. De indicaties van componenten worden steeds constant gehouden. Dat zijn: 2 puntbeluchters, 2 beluchterhuisjes, 2 bordessen en 1 bordes voor de voortstuwers.

2. Nabezinktank:

| Bijlage 2: Civieltechnische bouwkosten volgens het DHV model

101

Diameter (m) 39 41 42 45 50 52

€ 457.000 496.000 510.000 552.000 626.000 657.000

Bovenstaande data gelden voor ronde nabezinktanks. Niet inbegrepen zijn grondwerkzaamheden, inlaattrommel en een deflectieschot. 3. Anaerobe- en anoxische tank:

Volume (m3) 700 1125 1300 2800

l (m) 5,6 9 10,4 17,2

b (m) 5 5 5 6,5

h (m) 5 5 5 5

€ 273.000 318.000 342.000 539.000

Bovenstaande data gelden voor anaerobe en anoxische tanks. De tanks zijn zoveel mogelijk aangepast aan de echte situatie. Het totale aantal compartimenten is 5. Dit betekent dat de gehele tank uit 5 deelvolumes bestaat, die een totaal tankvolume geven. De tank in besteksramingen hebben niet steeds hetzelfde volume per compartiment, wat niet kan worden aangepast in bovenstaande data. Algemeen zijn compartimenten een procestechnologische overweging, en varieert het aantal tussen 3 en 5. Het eerste compartiment wordt soms als zandvanger uitgevoerd. Ook hier zijn de grondwerkzaamheden niet inbegrepen. Hieronder staan dezelfde data, maar nu voor anoxische tanks.

4. Retourslibgemaal

Q (m3/u) 485 1500 1600 2700 4000

aantal pompen 2 3 3 3 4

CT € 131.000 € 155.000 € 157.000 € 167.000 € 185.000

CT incl electrical room € 170.000 € 199.000 € 199.000 € 211.000 € 236.000

De kostendata voor het retourslibgemaal worden geijkt aan de hand van bovenstaande data. Het aantal pompen neemt hier toe met het te verpompen debiet, zoals kan worden gezien. Dit heeft verband met de


102

praktijk. Het model kiest de meeste dimensies voor het gebouw en controleert die. Het pompschema en de benodigde reserve pompcapaciteit zijn daarvoor maatgevend. Gekozen is om optie “electrical room” mee te nemen. Dit is een ruimte waarin elektrotechnische componenten worden geplaatst (een “cofferdam” is een beschermende dam(wand) tegen water). Grondwerkzaamheden zijn niet inbegrepen. Om data van besteksramingen te toetsen, is van hierboven de kolom “CT incl electrical room” gebruikt.


103

Bijlage 3: Grafieken van de kostendata en bouwkostenfuncties EURO (€)

Anaerobe tank: 800000

700000

600000 y = 128x + 177.768 500000 gerealiseerde bouwprojecten

400000

Regressielijn van DHV model

300000

Lineair (Regressielijn x 0.8) Lineair (Regressielijn x 1.2)

200000

100000

0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000 VOLUME (m3)

104

Anoxische tanks Euro (€)

600000

500000

y = 130x + 160.508 400000

300000

gerealiseerde bouwprojecten Regressielijn van DHV model Regressielijn x 1.2 Regressielijn x 0.8

200000

100000

0 0

500

1000

1500

2000 Volume (m3)

| Bijlage 3: Grafieken van de kostendata en bouwkostenfuncties

105

Euro (€)

Actiefslib-tank 1.700.000 1.600.000 1.500.000 1.400.000 1.300.000 1.200.000 y = 64x + 400.155

1.100.000 1.000.000 900.000

gerealiseerde bouwprojecten

800.000 700.000

Regressielijn van DHV model

600.000 500.000

regressielijn x 0.8

400.000

regressielijn x 1.2

300.000 200.000 100.000 0 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

Volume (m3)


106

Euro (€)

Nabezinktank

€ 900.000 € 800.000 € 700.000 y = 15.001x - 122.889 € 600.000

gerealiseerde bouwprojecten € 500.000

Regressielijn van het DHV model regressielijn x 0.8

€ 400.000

regressielijn x 1.2 € 300.000 € 200.000 € 100.000 €0 39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

Tankdiameter (m)


107

EURO (€)

Retourslibgemaal 400000,0

300000,0

y = 17x + 167.128 200000,0

referentieprojecten regressielijn van DHV model Lineair (regressielijn x 0.8)

100000,0

Lineair (regressielijn x 1.2)

0,0 0

1000

2000

3000

4000

CAPACITEIT m3/h)


108

Componenten

EURO (€)

Puntbeluchters 100000

puntbeluchters

90000

Lineair (SCHATTING)

80000 70000 60000

y = 205x + 38000

50000 40000 30000 20000 10000 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

VERMOGEN (kW)


109

EURO (€)

Bellenbeluchting 500.000 compressoren beluchtingelementen 400.000

luchtleidingen

beluchtingelementen: y = 38,43x + 172.042,23 R² = 0,75

300.000

200.000 luchtleidingen: y = 26,83x + 78.844,80 R² = 0,17 100.000 compressoren: y = 6,66x + 34.146,67 R² = 0,86

0 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000 CAPACITEIT (m3/h)


110

Euro (€)

De ruimerbrug van de nabezinktank € 300.000

€ 250.000 ruimerbrug+drijflaagverwijdering

€ 200.000

€ 150.000

€ 100.000 39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

Tankdiameter (m)


111

51

52

Euro (€)

De retourslibvijzel

€ 120.000

€ 100.000

y = 23.350ln(x) - 94.646

€ 80.000

€ 60.000

Retourslibvijzels (van gerealiseerde bouwprojecten)

€ 40.000

Log. (fff maal 0.8)

€ 20.000

Log. (fff maal 1.2) €0 0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

Debiet (m3/h)


112

EURO (€)

Voortstuwers en mengers 35000,0

30000,0

25000,0

20000,0 MENGERS (van gerealiseerde bouwprojecten) 15000,0

VOORTSTUWERS (van gerealiseerde bouwprojecten) 10000,0

Lineair (voortstuwers maal 0.8)

5000,0

Lineair (voortstuwers maal 1.2)

0,0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

VERMOGEN (kW)


113

Bijlage 4: Het toepassen van de afvalwatercalculator op rwzi’s De bouwkosten voor deze projecten worden hieronder weergegeven: 1. 2. 3.

4. 5.

1. 2. 3. 4. 5.

1. 2. 3. 4. 5.

Objecten van rwzi Soerendonk [49] Anaerobe tank (V = 700 m3, incl. 4 mengers van 0,55 kW type hyperboloïde) Anoxische tank (V = 1000 m3, incl. 4 mengers van 0,75 kW type hyperboloïde) Actiefslib-tank (V =5000 m3, incl. bellenbeluchting met 2 3200 m3/h compressors, bel.elementen, leidingen en 4 voortstuwers van 4,5 kW, exclusief energiegebouw) Nabezinktank (D = 39 m, incl. ruimerbrug) Retourslibgemaal (Qmax = 1100 m3/h, 2 pompen)

Objecten van rwzi Evertsekoog [40] Anaerobe tank (V = 1300 m3, incl. 4 mengers van 4,0 kW exclusief 2 recirculatiepompen) Anoxische tank (V = 1400 m3, incl. 4 mengers van 1,1 kW type hyperboloïde exclusief recirculatiepompen) Actiefslib-tank (V =6200 m3, incl. bellenbeluchting met 3 1600 m3/h compressors, bel.elementen, leidingen en 4 voortstuwers van 1,1 kW) Nabezinktank (D = 45 m, incl. ruimerbrug) Geen retourslibgemaal

Objecten van rwzi de Bilt [50] Anaerobe tank (V = 1125 m3, incl. 4 mengers van 2,0 kW, exclusief 4 recirculatiepompen) Anoxische tank (V = 950 m3, incl. 4 mengers van 2,0 kW, exclusief 2 recirculatiepompen) Actiefslib-tank (V =3800 m3, incl. 2 puntbeluchters 90 kW, met draft tubes, 2 ventilatievoorziening, 2 puntbeluchtershuisjes, 2 voortstuwers) Nabezinktank (D = 41 m, incl. ruimerbrug) Geen retourslibgemaal

CT

WTB

€ 536.597

€ 130.476

€ 667.073

€ 667.829

€ 647.279

€ 1.315.108

€ 424.816 € 123.367

€ 122.320 € 120000

€ 547.136 € 243.367

Totaal

€ 2.772.684

CT

WTB

+/- € 422.132

€ 60.054

€ 482.186

+/- € 143.780

€ 64.058

€ 207.838

+/- € 894.230

€ 731.316

€1.625.543

€ 644.873 x

€ 135.122 x

€ 778.872 x

Totaal

€ 3.094.439

CT

WTB

€ 245.034

€ 65.238

€ 310.272

€ 172.210

€ 65.238

€ 237.448

€ 778.793

€ 295.540

1.074.333

€ 826.889 x

€ 189.952 x

€ 1.016.841 x

Totaal

2.638.894

De tool toegepast top rwzi Soerendonk: 1. 2. 3. 4. 5.

Toepassing van de tool op rwzi Soerendonk Anaerobe tank (V = 700 m3, incl. 4 mengers van 0,55 kW type hyperboloïde) Anoxische tank (V = 1000 m3, incl. 4 mengers van 0,75 kW type hyperboloïde) Actiefslib-tank (V =5000 m3, incl. bellenbeluchting met 2 3200 m3/h compressors, bel.elementen, leidingen en 4 voortstuwers van 4,5 kW) Nabezinktank (D = 39 m, incl. ruimerbrug) Retourslibgemaal (Qmax = 1100 m3/h, 2 pompen)

CT

WTB

€ 558.447

€ 129.025

€ 687.472

€ 719.355 € 462.160 € 186.312

€ 804.398 € 128.700 x

€ 1.523.753 € 590.860 € 186.312 € 2.988.397

De tool toegepast op rwzi Evertsekoog: 114

1. 2. 3. 4. 5.

Toepassing van de tool op rwzi Evertsekoog Anaerobe tank (V = 1300 m3, incl. 4 mengers van 4,0 kW exclusief 2 recirculatiepompen) Anoxische tank (V = 1400 m3, incl. 4 mengers van 1,1 kW type hyperboloïde exclusief recirculatiepompen) Actiefslib-tank (V =6200 m3, incl. bellenbeluchting met 3 1600 m3/h compressors, bel.elementen, leidingen en 4 voortstuwers van 1,1 kW) Nabezinktank (D = 45 m, incl. ruimerbrug) Geen retourslibgemaal

CT

WTB

€ 344.727

€ 63.725

€ 408.452

€ 342.886

€ 63.550

€ 406.436

€ 795.963 € 797.945 x

€ 797.874 € 148.500 x

€ 1.593.837 € 946.445 x € 3.355.170

Het gebruik van de tool toegepast op rwzi de Bilt: 1. 2. 3. 4. 5.

Toepassing van de tool op rwzi de Bilt Anaerobe tank (V = 1125 m3, incl. 4 mengers van 2,0 kW, exclusief 4 recirculatiepompen) Anoxische tank (V = 950 m3, incl. 4 mengers van 2,0 kW, exclusief 2 recirculatiepompen) Actiefslib-tank (V =3800 m3, incl. 2 puntbeluchters 90 kW, met draft tubes, 4 ventilatievoorziening voor puntbeluchtershuisjes) Nabezinktank (D = 41 m, incl. ruimerbrug) Geen retourslibgemaal

CT

WTB

€ 322.252

€ 64.031

€ 386.283

€ 284.265

€ 64.338

€ 348.603

€ 642.747 € 737.940 x

€ 302.424 € 135.300 x

€ 945.171 € 873.240 x

Totaal

€ 2.553.297

|

115

Bijlage 5: De theorie van beluchting Wat is een beluchtingsysteem?

Omdat de afvalwatersector in nieuwe beluchtingsystemen investeert, wordt in deze bijlage nader ingegaan op het proces van beluchting. Ook wordt beschreven waaruit een beluchtingsysteem bestaat. Om te beginnen is er het proces van oppervlaktebeluchting. Bij oppervlaktebeluchting worden mechanische krachten op de vloeistof uitgeoefend door horizontale rotoren, verticale turbine- of puntbeluchters. De doorsnede van het roterende element, het toerental, de indompeldiepte, de vorm en de plaatsing van de tanden of schoepen zijn belangrijk voor de hoeveelheid ingebrachte zuurstof. De beluchter dient circulatiestroming op te wekken zodat het slib in suspensie blijft en niet bezinkt op de vloer van de beluchtingstank. Vorm, afmeting en inhoud van de beluchtingstank moeten dus worden berekent zodat deze circulatiestroming kan worden opgewekt. Van oppervlakte beluchting bestaan 2 typen, namelijk puntbeluchters en rotoren. a. Puntbeluchters: De puntbeluchters bestaan uit een motor, tandwielkast, brug en beluchtingstanden of –schoepen. Een puntbeluchter is opgebouwd uit een trechter- of schotelvormige waaier met een diameter van 0,5 tot 4 m, die door een verticale as wordt aangedreven. De waaier draait rond in het actiefslib/afvalwater mengsel, waardoor water vanaf de bodem wordt aangezogen en weggeslingerd over het wateroppervlak. Het is deze actie waardoor zuurstof in het water wordt gebracht. De waaier wordt aangedreven door een motor en verticale as. Voor een goede werking van puntbeluchters kan het nodig zijn om extra voortstuwing te realiseren in de vorm van een propellor(s). b. Rotoren of beluchtingsborstels: Deze systemen (genaamd beluchtingsrotor) bestaan uit een motor, een brug, een kap tegen spatten en een rotor. De rotor brengt zuurstof in het water door het uitoefenen van mechanische krachten op het wateroppervlak. Rotoren bestaan uit een horizontaal geplaatste roterende as waarop uitstekende kammen, platen of hoekijzers zijn bevestigd. De as bestaat uit een buis met een diameter van circa 1,7 m. De lengte bedraagt maximaal 6 tot 8 m. De indompeldiepte bedraagt maximaal circa 0,22 m. De zuurstoftoevoercapaciteit van de rotoren is afhankelijk van het toerental, de indompeldiepte, de vloeistofsnelheid en de lengte van de rotor. c. Bellenbeluchting. Bij bellenbeluchting wordt de zuurstof door compressoren aangezogen, gecomprimeerd en onder in de beluchtingtanks ingeblazen via de beluchtingelementen. De bellen die daarbij ontstaan bevatten zuurstof en zorgen voor zuurstoftoevoer. De inblaasdiepte hangt af van de tankdiepte. Meestal is dat zo’n 3 à 5 m en soms [121] . De 8 à 10 meter, hoewel soms een minimale diepte van 4 m voor maximaal rendement wordt beweerd beluchtingelementen zorgen ervoor dat de gecomprimeerde lucht wordt verandert in fijne bellen met een zekere diameter [1]. De in de praktijk meest toegepaste beluchtingelementen hebben de vorm van schijven. De diameter varieert tussen 15 tot 25 cm [33]. Van de schijven bestaan harde (kunststof) en zachte (membraan) varianten. Hiernaast bestaan er beluchtingelementen in de vorm van buizen. De lengte van deze elementen is zo’n 0,5 à 1 m. Tenslotte is er plaatbeluchting: platen met daarop een flexibel membraan waarin vele poriën zijn aangebracht. De platen hebben een oppervlakte van ongeveer 2 tot 4 m2 [60]. Bellenbeluchting is een ingewikkeldere proces dan oppervlaktebeluchting. Dat wordt al snel duidelijk door de veel verkrijgbare soorten beluchtingelementen. Classificatie van bellenbeluchting versterkt die indruk nog verder. Algemeen is die classificatie als volgt [122]: 1. Fijne bellenbeluchting: Zuurstofinbreng door een membraan met zeer fijne openingen (poriën). Dit membraan is flexibel, en zet uit als er lucht doorheen stroomt. 2. Grove bellenbeluchting: Zuurstofinbreng door een medium met een vast aantal openingen. De geproduceerde bellen zijn door dit medium daardoor groter dan bij fijne bellenbeluchting. Sommige membranen zijn flexibel, de meeste echter niet vervormend. 3. Overige systemen: Apparaten die een mengsel van lucht en water onder hoge druk inblazen (jet aerators, aspirators, utubes) met een pomp.

| Bijlage 5: De theorie van beluchting

116

Tussen fijne en grove bellenbeluchting is de classificatie gebaseerd op belgrootte [123]: • Grof: bellen ≥ 10 mm (α ± 0,8 [43]) • Medium: bellen tussen 4 en 9 mm • Fijn: bellen tussen 1 en 3 mm (α ± 0,4 [43]) • Ultra fijn: bellen ≤ 1 mm • Micro: bellen < 0,5 mm. Een soortgelijke classificatie voor oppervlaktebeluchting bestaat niet. Daarbij worden immers geen bellen ingebracht. Volgens de bouwkostenfuncties, is het meest kostbare element van bellenbeluchting beluchtingelementen. De daardoor bepaalde kosten liggen een stuk hoger dan compressors en luchtverdeelleidingen. De luchtverdeelleidingen zijn pijpleidingen vastgemaakt aan de bodem van de tank(s). Door de leidingen stroomt onder verhoogde druk de samengeperste lucht, die tussen de beluchtingelementen worden verdeeld. De verdeelleidingen zijn de schakel tussen compressor(en) en de beluchtingelementen. De binnenkant van de beluchtingelementen kan verstoppen met vuil. Dat wordt voorkomen, door het handhaven van een druk vanuit [1] de poriën . Een ander instrument bij bellenbeluchting is het bevestigingssysteem. Vaak worden 2 opties beschouwd: een vast of ophaalbaar systeem. Het voordeel van ophaalbaar is een goede toegankelijkheid van het systeem. Alle beluchtingelementen en leidingen zijn in dat geval bevestigd aan een takelbare bevestiging. Het vloeroppervlak onder de beluchtingelementen en leidingen kan bij een ophaalbare bevestiging worden schoongemaakt, waardoor opgehoopt vuil grondig kan worden verwijderd. Het nadeel is de hogere kosten ten opzichte van een vaste bevestiging. Zie voor een aantal varianten van beluchtingelementen verderop in deze bijlage de tabellen 0.1 tot en met 0.4 Regelingen: Beluchtingsystemen worden geregeld door 1 van de volgende types: 1. Aan/uit (envoudig) 2. Combinatie van zuurstof en ammonium; 3. Zuurstof. De aan/uit-regeling regelt zuurstoftoevoer met een enkele instructie. Zodra bijvoorbeeld de concentratie ammonium een hogere waarde dan 1,5 mg/l bereikt, wordt de beluchting automatisch ingeschakeld. Zuiveringen die beschikken over een sliblijn met slibgisting gebruiken een regeling van het type 2, omdat die zo de wisselende ammoniumvrachten afkomstig van de sliblijn beter kunnen verwerken. Geavanceerde regelingen zijn regelingen op basis van ammonium, nitraat en de mate waarin deze 2 in de tijd wijzigen. OC en αOC: [118] : Beluchting wordt ontworpen met de volgende 2 algemene functies 1. 𝑂𝑂𝑂𝑂 =

𝑉𝑉× 𝐾𝐾𝐿𝐿 𝑎𝑎 20 ×𝐶𝐶𝑠𝑠,20 1000

𝑂𝑂𝑂𝑂

zuurstoftoevoer capaciteit in schoon water [kg/h] 𝑉𝑉× 𝛼𝛼𝛼𝛼 𝑎𝑎

×𝛽𝛽 ×𝐶𝐶

𝐿𝐿 20 𝑠𝑠,20 2. 𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼 = 𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼𝛼 1000 zuurstoftoevoer capaciteit in actiefslib/afvalwater mengsel [kg/h]

Met: V= volume van de beluchtingstank [m3] K L a20 = coëfficiënt voor zuurstof overdracht bij een watertemperatuur van 20 graden celsius [h-1] C in actiefslib /afvalwater mengsel β = S ,20 = correctiefactor voor oppervlakte-actieve stoffen [-] α=

C S ,20 in drinkwater K L a 20 in actiefslib /afvalwater mengsel K L a 20 in drinkwater

= K L aT × 1024(20−T) [-]

Cs,20 = de zuurstofverzadigingswaarde bij een watertemperatuur van 20 graden celcius [mg/L]

De waarde α dient voor een vergelijking. Beide K L a20 dienen te worden bepaald in dezelfde beluchtingstank onder dezelfde beluchtingsintensiteit, en vervolgens te worden vergeleken. α is dus afhankelijk van:


117

- de eigenschappen van het afvalwater of actiefslib; - de eigenschappen van het beluchtingsysteem; - de eigenschappen van het bassin in de beluchtingstank . 𝐾𝐾𝐿𝐿 𝑎𝑎: De waarde 𝐾𝐾𝐿𝐿 𝑎𝑎 is belangrijk. Deze waarde is sterk bepalend voor de efficiency van een beluchtingsysteem [79]. 𝑟𝑟𝑚𝑚 𝐾𝐾𝐿𝐿 𝑎𝑎 𝑡𝑡ℎ𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 = 𝐶𝐶𝑠𝑠 − 𝐶𝐶 Met: 𝑟𝑟𝑚𝑚 = snelheid waarmee de organismen zuurstof verbruiken [kg/day*kg] 𝐶𝐶𝑠𝑠 = zuurstofverzadigingswaarde in water bij een bepaalde atmosferische druk en watertemperatuur [mg/L] 𝐶𝐶= zuurstofconcentratie in water op een bepaald tijdstip bij een bepaalde atmosferische druk en watertemperatuur [mg/L]. De waarde is een functie van de temperatuur, mix-intensiteit (dus het type beluchtingsysteem en de tankgeometrie) en bestanddelen van het afvalwater. De waarde voor K L a varieert. In de situatie van metingen in afvalwater zonder actiefslib en zonder invoer van retourslib varieert de waarde binnen een range van ongeveer 15 procent. Metingen in afvalwater met actiefslib en invoer van retourslib variëren aanzienlijk meer. Ook de waarde voor cS varieert met de situatie. Metingen in schoon water varieren binnen een range van ongeveer 3 procent. Het luchtdebiet kan binnen een range van 5 procent variëren, indien niet een nauwkeurige waarde voor de diffusordiepte wordt gebruikt. Enkele puntbeluchters en rotoren worden in de volgende tabel weergegeven: Tabel 0-1: Oppervlakte beluchting

Soort punt punt punt borstel

Fabrikant

Type

Landustrie Kamps Biogest International Landustrie

Landy-7 Airmax Turbine Landy-1000

lengte (m) n.v.t. n.v.t. n.v.t. max. 9,0

diameter (m) 1,0-3,4 1,0-4,0 0,9-3,15 1,0

OC (kgO2/h) 25-450 10-450 max 250 max. 80

efficiency (kgO2/kWh) 1,8-3,3 1,8-2,6 max 2,5 2,0

Een puntbeluchter kan worden gekenmerkt door de fabrikant, het type, de diameter, de OC en de efficiency. Wat precies de OC en efficiency zijn wordt later in dit hoofdstuk toegelicht.

In de volgende tabellen worden kenmerken van beluchtingelementen gegeven (zonder prijsinformatie). Tabel 0-2: Schijfvormige beluchtingelementen

Element

Soort

Fabrikant

Type

Schijf Schijf Schijf Schijf

fijn fijn fijn grof

ABS Sanitaire EDI EDI

NOPON DDS Silver II EDI FlexAir PermaCap

Diameter (mm) 215 178-229 229-351 127

Range luchtdoorzet (m3/h) 0,5-10 0,8-7,0 0-29,0 2,0-32,0

Buislengte (mm) 630 1360/2360 315/620 305/610

Range luchtdoorzet (m3/h) 3,0-20,0 0-140,0 0-87 15-63

Opmerking bellen 1-3mm EPDM Alumium oxide EPDM

Tabel 0-3: Buisvormige beluchtingelementen

Element Soort Buis Buis Buis Buis

fijn fijn grof grof

Fabrikant

Type

ABS EDI EDI Sanitaire

NOPON TDS HKP 600 FlexAir Magnum High Cap MaxAir SS Coarse wide-band diffuser


Opmerking bellen 1-3mm, PP ABS/PVC roestvrij staal roestvrij staal

118

Tabel 0-4: Plaatvormige beluchtingelementen

Element

Soort

Fabrikant

Type

Plaat Plaat Plaat

fijn fijn ultra-fijn

Bosman Supratec Hydro International

geen naam Oxyflex MF-650 HiOx

lengte x breedte (mm x mm) 1048 x 2018 150 x 650 1200 x 3600

Range luchtdoorzet (m3/h) 0-60 0-13 0-65

Opmerking bellen < 2mm bellen < 1mm

De plaatbeluchting van Hydro International (zie tabel 0.6) kan worden geclassificeerd als ultra-fijn. De bellen die door het apparaat worden geproduceerd zijn kleiner of gelijk aan 1 mm.


119

Bijlage 6: Energieverbruik MJA Berekening 1:

TJ

%

industrie MJA3

105915

9,3

industrie nationaal 1135000 Industrie MJA3: [“Meerjarenafspraak Energie Efficiëntie”, publicatienummer 2MJAA1001, oktober 2010 Industrie nationaal: [“Statline”, blad “Energiebalans; kerncijfers”]. Berekening 2: TJ

%

verbruik cluster industrie

105915

64,4

totale energieverbruik 164475 Verbruik cluster industrie: [“Meerjarenafspraak Energie Efficiëntie”, publicatienummer 2MJAA1001, oktober 2010 Totale energieverbruik [“Statline”, blad “Energiebalans; kerncijfers”]. Berekening 3:

reductie (%)

energieverbruik

2 3 reductie (%)

energieverbruik

2008

2009

500 500

490 485

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

480,2 470,596 461,18408 451,9604 442,9212 434,0628 425,3815 470,45 456,3365 442,64641 429,36701 416,486 403,9914 391,8717

2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2 416,8739 408,5364 400,3657 392,3584 384,51119 376,82097 369,2846 361,8989 354,6609 347,5677 3 380,1155 368,7121 357,6507 346,9212 336,51355 326,41814 316,6256 307,1268 297,913 288,9756

Berekening 30 gaat van een fictief startverbruik uit (500). 30 procent besparing op dit startverbruik, komt neer op een verbruik van 350.

| Bijlage 6: Energieverbruik MJA

120

Bijlage 7: Verbruik van fossiele brandstoffen

| Bijlage 7: Verbruik van fossiele brandstoffen

121

Verklarende Woordenlijst

A/O: anaerobic-anoxic activated sludge A2/O: anaerobic/anoxic/oxic activated sludge ATV-M209E: advisory leaflet ATV-m209e BZV: biochemisch zuurstofverbruik BCFS: biological-chemical phosphorus and nitrogen removal BTW: belasting over de toegevoegde waarde CT: civieltechnisch CO2: koolstofdioxide CROW: Centrum voor Regelgeving en Onderzoek in de Grond-, Water- en Wegenbouw en de Verkeerstechniek DE: duurzame energie DWA: droogweerafvoer e-MJV: elektronisch milieujaarverslag EI: elektrotechnisch en instrumenten (ook E) EEP: energie-efficiency plan FO: frequentie omvormer i.e.: inwoner equivalent IT: information technology JHB: Johannesburg process (ook bekend als ISAH) KE: ketenefficiency MBR: membraanbioreactor MS Excel: microsoft Excel MJA: meerjarenafspraak MLE: modified Ludzack-Ettinger NAM: Nederlandse aardoliemaatschappij NEN: Nederlandse norm OC: oxygenation capacity OP: vermogen efficiency PA: procesautomatisering PE: procesketenefficiency PHP Excel: afkorting “PHP” onbekend. Dit is een tool voor programmeren met microsoft Excel PIB: project en ingenieursbureau plc: program logic controller rwzi: rioolwaterzuiveringsinstallatie RAW: Rationalisatie en Automatisering in de Grond-, Water- en Wegenbouw RWA: regenweerafvoer SSK: standaard systematiek kostenraming SBR: sequencing batch reactors UCT: university of capetown process VIP: Virginia initiative plant V&G: veiligheid en gezonheidplan WMD: waterleidingmaatschappij Drenthe WTB: werktuigbouwkundig WTCM: water treatment and contract management (M)UCT: modified university of capetown process kW: kilowatt kWh: kilowattuur kWh/i.e.: kilowattuur per inwoner equivalent m: meter 3 m : kubieke meter m3/h: kubieke meter per uur Nm3/h: normaal kubieke meter per uur gO2/Nm3.m: gram zuurstof per normaal kubieke meter per meter kg O2: kilogram zuurstof kg O2/h: kilogram zuurstof per uur kg O2/kWh: kilogram zuurstof per kilowattuur €: euro

| Verklarende Woordenlijst

122

Stappen in de afvalwatercalculator

Recommend Documents