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

Transcriptie

1 I n f o M i l > D u u r z a m e o n t w i k k e l i n g > E n e r g i e Rioolwaterzuiveringsinrichtingen Ten behoeve van energie in de milieuvergunning In opdracht van

2

3 Inhoud 1 Inleiding achtergrond en doel gebruik van het informatieblad opbouw 6 2 Rioolwaterzuivering Inleiding Typen communale rioolwaterzuiveringsinrichtingen Energiegebruik rioolwaterzuivering 14 3 Energiebesparende maatregelen Waterlijn Sliblijn Luchtlijn Overige energiebesparende maatregelen Waterlijn Sliblijn Luchtlijn Utiliteiten Organisatorisch 32 4 Duurzame energie op rwzi s Inleiding Co-vergisting Restwarmte 34 5 Vragenlijsten rioolwaterzuivering 35 Referenties 37 3

4

5 1 Inleiding 1.1 Achtergrond en doel In 1997 is het informatieblad rioolwaterzuiveringsinrichtingen (E10) uitgebracht als deel van een reeks informatiebladen. Deze zijn ontwikkeld ter ondersteuning van het bevoegd gezag bij het opnemen van het aspect energie in de milieuvergunning. Gezien de ontwikkelingen en praktijkervaringen is het informatieblad waar nodig geactualiseerd en aangevuld. Het doel van deze herziene versie is om vergunningverleners en handhavers niet alleen informatie te geven over de stand der techniek, maar ook suggesties aan te reiken hoe in de praktijk met energiebesparing in rioolwaterzuiveringsinrichtingen om te gaan. Het vooroverleg in de vergunningprocedure is van groot belang. Dit is de fase waarin moet worden geprobeerd zoveel mogelijk inzicht te verkrijgen in de energiebesparingsmogelijkheden. Uiteindelijk moet overeenstemming worden bereikt over de maatregelen die het bedrijf gaat nemen. Hierbij wordt geadviseerd zoveel mogelijk aan te sluiten bij de initiatieven van het bedrijf zelf. Op deze manier wordt de verantwoordelijkheid en de zelfwerkzaamheid van het bedrijf bevorderd. Uiteindelijk is het mogelijk om bedrijven met het instrument Wet milieubeheer rendabele energiebesparingsmaatregelen te laten nemen. IPPC-richtlijn Sinds oktober 1999 moeten nieuwe inrichtingen voldoen aan de Europese IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control) richtlijn. Vanaf oktober 2007 geldt deze eis ook voor alle bestaande inrichtingen. De IPPC richtlijn bepaalt onder andere dat vergunningen voor de industriële inrichtingen moeten waarborgen dat die inrichtingen alle passende preventieve maatregelen tegen verontreiniging treffen, met name door toepassing van de beste beschikbare technieken (BBT of BAT). In de zogeheten BREF s (referentiedocument voor de beste beschikbare technieken) zijn de beste beschikbare technieken vastgelegd. Voor rioolwaterzuiveringinstallaties is in dit verband de BREF Afvalverwerking relevant (Reference Document on Best Available Techniques for the Waste Treatments Industries). De IPPC-richtlijn is alleen van toepassing op de activiteiten die in bijlage 1 van de richtlijn zijn opgenomen. Rioolwaterzuivinginstallaties zullen in sommige gevallen onder de werkingssfeer van de richtlijn vallen. Voor nadere informatie zie Gebruik van het informatieblad Voor rioolwaterzuiveringsinrichtingen is geen meerjarenafspraak (MJA) van toepassing. Dit informatieblad is daarom van toepassing op alle rioolwaterzuiveringsinrichtingen die niet onder de IPPC-richtlijn vallen. Het blad kan ook gebruikt worden voor biologische of mechanische zuivering van afvalwater bij bedrijven of instellingen. In het blad wordt een overzicht gegeven van energiebesparingsmaatregelen die als BBT worden gezien. Daarnaast zijn ook maatregelen opgenomen met een langere terugverdientijd. De maatregelen zijn ingedeeld in maatregelen voor de waterlijn, sliblijn, luchtlijn en utiliteiten. Deze maatregelen hebben betrekking op technologie en procesvoering. Met behulp van het overzicht kan de vergunningverlener vaststellen of in een bepaalde bedrijfssituatie de stand der techniek wordt toegepast. Maatregelen kunnen echter niet uitsluitend op basis van dit blad voorgeschreven worden. Bij de keuze van de maatregelen spelen ook de terugverdientijd en toepasbaarheid een rol. De in dit blad genoemde besparingspercentages en terugverdientijden zijn indicatief en gelden voor gemiddelde situaties. Op het niveau van de inrichting moeten in geval van twijfel de kosten en opbrengsten worden berekend. Op basis hiervan kan een BBT-afweging voor de betreffende maatregel worden gemaakt. Daarnaast dient de vergunningverlener een integrale afweging met andere milieuaspecten te maken. 5

6 Het informatieblad is informerend en adviserend en heeft niet de status van een richtlijn. De wijze waarop het Bevoegd Gezag invulling kan geven aan het onderwerp energiebesparing in de Wm vergunning, staat beschreven in de Circulaire Energie in de milieuvergunning (1999) en de Handreiking Wegen naar preventie bij bedrijven (2006). Deze documenten bieden ondersteuning bij het doorlopen van de vergunningprocedure en het opstellen van energievoorschriften. Maatregelen gericht op andere sectoren of specifiek gericht op gebouwen of faciliteiten zijn te vinden in andere informatiebladen uitgegeven door InfoMil (zie Opbouw In hoofdstuk 2 worden enkele karakteristieken beschreven van de rioolwaterzuiveringsinrichtingen, vooral in relatie met het energiegebruik. In hoofdstuk 3 worden de energiebesparende maatregelen beschreven. In hoofdstuk 4 wordt aandacht besteed aan de mogelijkheden voor duurzame energie in deze sector. Ten slotte bevat hoofdstuk 5 vragenlijsten, waarmee het energiegebruik van een rioolwaterzuiveringsinrichting kan worden geanalyseerd. Dit informatieblad is opgesteld door het Informatiecentrum Milieu (InfoMil) en gebaseerd op een studie naar energiebesparingsmogelijkheden bij RWZI s uitgevoerd in opdracht van het Interprovinciaal Overleg (IPO) [ref 1]. Deze studie is begeleid door een commissie bestaande uit vertegenwoordigers van de Provincie Gelderland, Provincie Noord-Holland, Provincie Zeeland, Hoogheemraadschap van Rijnland, Waterschap Brabantse Delta, Waterschap Rijn en IJssel en Waterschap Rivierenland. Het blad is tot stand gekomen in overleg met het directoraat-generaal Milieubeheer van het ministerie van VROM. 6

7 2 Rioolwaterzuivering 2.1 Inleiding In 2003 telde Nederland 378 communale rioolwaterzuiveringsinstallaties. Daarnaast waren er 553 afvalwaterzuiveringsinstallaties in handen van bedrijven en instellingen [ref 2]. De communale rioolwaterzuiveringsinstallaties (rwzi s) zijn bedoeld om stedelijk afvalwater te zuiveren voor het wordt geloosd op het oppervlaktewater. De te verwijderen verontreinigingen zijn grof vuil (zoals plastic en verbandmiddelen), zand, zwevend slib en organisch materiaal. Daarnaast worden stikstof- en fosfaatverbindingen verwijderd. De verwijdering van deze verontreinigingen kost energie. Organisch materiaal dient vooral verwijderd te worden omdat het bij afbraak in het oppervlaktewater zuurstof verbruikt. Dit kan vervolgens een negatieve invloed hebben op de levende organismen in het oppervlaktewater, zoals vissen. Niet iedere component gebruikt bij afbraak dezelfde hoeveelheid zuurstof. De verontreiniging met organisch materiaal wordt daarom gemeten in biochemisch zuurstofverbruik of BZV. Het BZV van een hoeveelheid stof is de hoeveelheid zuurstof (in gram) die wordt gebruikt bij de afbraak van de stof onder standaardomstandigheden (conform NEN ). Een veel gebruikte grootheid is het inwonerequivalent of i.e. Eén i.e. is het (bio)chemisch zuurstofverbruik van het huishoudelijk afvalwater van een gemiddelde inwoner en wordt uitgedrukt in gram BZV per etmaal. De verwerkingscapaciteit van een rwzi wordt gemeten in i.e. s. De totale verwerkingscapaciteit voor rioolwaterzuivering in Nederland was 25,3 miljoen i.e. in In het Lozingenbesluit WVO Stedelijk Afvalwater d.d. 1 april 1996 zijn eisen vastgesteld voor het maximale stikstof- en fosfaatgehalte van het effluent van een rwzi. Niet alle typen rwzi s kunnen aan deze eisen voldoen. In een aantal gevallen is dan ook aanpassing of vervanging van de hele installatie nodig. Deze aanpassingen leiden vaak tot stijging van het energiegebruik. In de Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) worden normen beschreven die gelden voor elke bron die verband houdt met het watersysteem, dus ook rwzi s [ref 3]. Er worden geen methoden van zuiveren genoemd waarmee deze normering te realiseren is. Het effluent van de huidige generatie rwzi s is waarschijnlijk van onvoldoende kwaliteit om te kunnen voldoen aan de normen die vermoedelijk zullen volgen uit de uitvoering van de KRW. Een gevolg van mogelijk te nemen maatregelen om wel te kunnen voldoen aan die normen is dat het energiegebruik van rwzi s zal toenemen. De zuivering van afvalwater bij bedrijven en instellingen is specifiek afgestemd op de samenstelling van de lozing. In veel gevallen gaat het om een biologische zuivering die bedoeld is om het BZV terug te dringen. Dit type zuivering komt bijvoorbeeld in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie voor. Ook worden eenvoudige mechanische zuiveringsinstallaties toegepast, bijvoorbeeld om slib uit het water te verwijderen. De maatregelen uit dit informatieblad kunnen ook voor deze twee soorten van installaties toepasbaar zijn. Uit gegevens van het CBS blijkt dat van de 553 niet-communale zuiveringsinstallaties er 35 mechanisch en 213 biologisch waren. De overige 305 installaties passen fysisch/chemische zuivering toe. Over deze zuiveringsprocessen bevat dit informatieblad geen informatie. 2.2 Typen communale rioolwaterzuiveringsinrichtingen Biologische afvalwaterzuivering bestaat uit een aantal bewerkingen. Hieronder wordt een overzicht van de belangrijkste stappen gegeven. Voorbehandeling De eerste stap is de verwijdering van vaste bestanddelen. Grof vuil zoals plastic en verbandmiddelen worden uit het water gezeefd. Op sommige installaties wordt daarna zand afgevangen. Voorbezinken Op veel installaties, vooral de grote, oudere installaties, wordt na de verwijdering van de grove delen het afvalwater in een bezinktank ontdaan van overige vaste bestanddelen. Het bezinksel wordt als slib afgevoerd. Vaak wordt dit primaire slib vergist in een gistingstank. Op een ultralaagbelaste installatie (zie paragraaf over biologische zuivering beluchtingstanks) wordt voorbezinken doorgaans niet toegepast. In 2001 was het aandeel van rwzi s met voorbezinking 62% van de totale capaciteit. Het aandeel rwzi s met voorbezinking is geleidelijk afgenomen gedurende de afgelopen 15 jaar. 7

8 Figuur 2.1 Percentage voorbezinking op basis van capaciteit rwzi in i.e. Bron: [ref 2] 80 percentage voobezinking (%) jaar Biologische zuivering - beluchtingstanks Organische bestanddelen kunnen door micro-organismen worden afgebroken. Als dit aëroob gebeurt (in aanwezigheid van zuurstof ) worden voornamelijk kooldioxide, water, nitraten en nieuwe organismen gevormd. Gebeurt dit anaëroob dan zijn de belangrijkste afbraakproducten biogas (methaan en kooldioxide) en nieuwe organismen. In beide gevallen worden de verontreinigingen grotendeels omgezet in vaste bestanddelen, ofwel slib. Slib dat hoofdzakelijk uit levende micro-organismen bestaat wordt actief slib genoemd. In een beluchtingstank vindt afbraak van organische stof met behulp van actief slib plaats onder aërobe omstandigheden. 1 Bij het vaststellen van het slibgewicht wordt alleen naar droge stof gekeken. Een belangrijk kenmerk van een zuiveringsinstallatie is de belasting. De belasting wordt uitgedrukt als de hoeveelheid aangevoerd BZV per kg actief slib 1 per dag. De installatie wordt ontworpen om te werken bij een bepaalde belasting. De volgende soorten worden onderscheiden: hoogbelast vanaf 0,4 kg BZV per kg slib per dag; laagbelast bij circa 0,15 kg BZV per kg slib per dag; ultralaagbelast bij circa 0,05 kg BZV per kg slib per dag. rwzi Dongemond (Oosterhout N.B.) De belasting geeft de verhouding aan tussen het aanbod aan voedingsstoffen (in kg BZV/dag) en de hoeveelheid microorganismen die deze stoffen moeten verteren (in kg actief slib). Als de micro-organismen minder voedingsstoffen krijgen aangeboden, wordt een groter percentage daarvan verteerd. Indien een betere effluentkwaliteit gewenst is, kan dit gerealiseerd worden door een lagere slibbelasting. Hierdoor verbetert het zuiveringsrendement. Vanwege de benodigde hogere zuurstofinbreng, neemt het energiegebruik toe. BRON: WATERSCHAP BRABANTSE DELTA Afhankelijk van de belasting, vorm en verblijftijd worden beluchtingstanks onderscheiden in: Oxidatiebedden: Reeds lang bestaande techniek waarbij het afvalwater wordt uitgesproeid over een laag van poreuze stenen, waarop zich een bacteriehoudende laag bevindt (biofilm). De bacteriën breken de organische verontreinigingen in het afvalwater af. Dit systeem wordt steeds minder toegepast, omdat hiermee niet voldoende stikstof kan worden verwijderd; Aëratietanks: Het voorbezonken afvalwater stroomt door een bassin waarin zich een hoeveelheid actief slib (bacteriemassa) bevindt. Tevens wordt intensief belucht. Met behulp van aangevoerde zuurstof worden de organische verontreinigingen in het afvalwater afgebroken door het actief slib. Kenmerkend voor aëratietanks is de korte verblijftijd van het afvalwater en de hoge slibbelasting (= de hoeveelheid verontreiniging aangevoerd per hoeveelheid bacteriemassa). Deze laatste varieert van 0,1 tot 1,0 kg BZV per kg slib per dag; 8

9 Oxidatietanks: Werkt volgens hetzelfde principe als een aëratietank, echter met een veel lagere slibbelasting (circa 0,05 kg BZV per kg slib per dag). Hierdoor is de slibproductie en het vrijkomende slib vergaand gemineraliseerd; Oxidatiesloten: In een oxidatiesloot wordt het afvalwater meerdere malen door een zogenaamd beluchtingscircuit geleid. Ter plekke van de beluchters wordt het water homogeen gemengd en voortgestuwd waardoor min of meer een propstroom optreedt. De verblijftijd van het afvalwater is circa 2 tot 3 dagen. De slibbelasting is daardoor laag; Carrousels: Dit is een modern type oxidatiesloot dat vooral bij grotere installaties wordt toegepast. Kenmerkend is de waterdiepte (tussen de 2 en 4 meter) en de toepassing van puntbeluchters; Parallelle installaties: Installatie waarbij verschillende zuiveringssystemen (zogenaamde straten ) naast elkaar worden gebruikt. Er kunnen diverse combinaties voorkomen, die als gelijkwaardig worden beschouwd; Meertrapsinstallaties: Installaties waarin twee systemen in serie zijn geplaatst. Bijvoorbeeld een oxidatiebed gevolgd door een aëratietank. Het afvalwater doorloopt beide zuiveringstrappen. De meest gebruikte systemen zijn aëratietanks, oxidatietanks en carrousels. Voor een overzicht van toegepaste installaties zie figuur 2.2. Figuur 2.2 Verdeling soort installatie gebaseerd op de capaciteit in i.e. Bron: [ref 2] Soort installaties 2002 Oxidatiebedden Aëratietanks Oxidatietanks Oxidatiesloten Carrousels Parallelle installaties Meertrapsinstallaties Mechanische installaties Discontinue systemen Compactinstallaties Fosfaatverwijdering Om aan de fosfaateisen van het Lozingenbesluit Stedelijk Afvalwater te voldoen wordt op een groeiend aantal rwzi s (226 in 2002) extra fosfaatverwijdering toegepast. Dit kan chemisch door bij het bezinken of het beluchten ijzer- of aluminiumzouten toe te voegen. Het fosfaat slaat neer en wordt met het slib afgevoerd. Figuur 2.3 Verdeling fosfaatverwijdering over rwzi s in Nederland in 2002 Bron: [ref 2] P verwijdering in 2002 obv aantal rwzi s P verwijdering in 2002 obv capaciteit rwzi s geen P verwerkt chemisch biologisch combinatie 9

10 Op steeds meer installaties (102 in 2002) wordt het fosfaat biologisch verwijderd. Daarvoor zijn speciale bacteriën nodig die worden geselecteerd door de installatie van een anaërobe tank. Als biologische fosfaatverwijdering wordt toegepast kan het slib soms niet gravitair worden ingedikt, omdat tijdens het verblijf in de indiktank het fosfaat weer vrij zou komen. Mechanisch indikken kan wel. In figuur 2.3 is schematisch de verdeling van fosfaatverwijdering op Nederlandse rwzi s in 2002 weergegeven. In Nederland is 60% van het aantal rwzi s uitgerust met fosfaatverwijdering. Op basis van de ontwerpcapaciteiten is in Nederland 84% van de rwzi s uitgerust met fosfaatverwijdering. Stikstofverwijdering Om aan de eisen voor stikstofverwijdering te voldoen worden steeds meer installaties omgebouwd naar ultralaagbelaste installaties met een zuurstofarme zone. Door in een deel van de beluchtingstank de zuurstofconcentratie laag te houden, komen de micro-organismen die aëroob aan het groeien waren, nu zuurstof te kort. Een aantal van deze organismen, en andere soorten micro-organismen, gebruiken nu de nitraten die gevormd zijn door de aërobe afbraak van organische stikstofverbindingen als zuurstofbron. Dit wordt anoxische afbraak of denitrificatie genoemd. Hierdoor worden nitraten omgezet in stikstofgas. Biologische beluchtingssystemen Er zijn verschillende systemen voor beluchting. Zuurstof kan worden ingebracht door luchtbellen in het water te brengen (bellenbeluchting). Dit kan door met een compressor lucht te leiden door membraanelementen die onderin de beluchtingstank zijn opgesteld. Hierdoor ontstaan luchtbellen die opstijgen en daarbij zorgen voor zuurstoftoevoer. Gezien de vorm van de membranen kan bellenbeluchting grofweg onderverdeeld worden in schotel-, buis- en plaatbeluchting. Het eerste maakt gebruik van ronde schijven met een diameter van ongeveer cm. Bij plaatbeluchting wordt gebruik gemaakt van rechthoekige platen met een oppervlakte van ongeveer 2 tot 4 m 2. rwzi Nieuwveer (Breda) BRON: WATERSCHAP BRABANTSE DELTA Zuurstof kan ook mechanisch worden ingebracht. Er kunnen luchtbellen in het water worden geslagen door het water te laten opspatten met een gedeeltelijk ondergedompelde roterende waaier (puntbeluchter). Een andere mogelijkheid is luchtbellen in het water te slaan door roterende borstels of schoepen (borstelbeluchter). Deze methode van beluchting is meestal opgesteld in oxidatiesloten en wordt steeds minder gebruikt in de moderne rwzi. Een verdeling van de gebruikte beluchtingsmethoden in Nederland is weergegeven in Tabel 2.1. Deze mechanische systemen zorgen niet alleen voor zuurstofinbreng, maar ook voor turbulentie in het water voor de menging van actief slib met afvalwater en de voortstuwing ervan. Het onderhoud van dergelijke systemen is eenvoudiger dan bij bellenbeluchting. Tabel 2.1 Percentage gebruikte beluchtingsmethoden in Nederland in 2002 Bron: [ref 5] Beluchtingsmethode percentage (%) van totaal Bellenbeluchting 46 Puntbeluchting 44 Borstelbeluchting 7 Overige beluchting 3 10

11 Biologische zuivering - nabezinken Na een verblijf in de beluchtingstank wordt het water naar een nabezinktank gevoerd. Hier wordt het gezuiverde water gescheiden van het slib. Het water wordt nabehandeld of geloosd. Het slib wordt voor een deel teruggevoerd naar de beluchtingstanks en voor een deel afgevoerd naar de slibverwerking. Nabehandeling Het afvalwater wordt soms gedesinfecteerd met chloorbleekloog of UV, bijvoorbeeld als er geloosd wordt op een locatie met een recreatieve functie. Op een aantal locaties in Nederland zijn plannen om zandfilters te realiseren of zijn deze al gerealiseerd. Deze hebben doorgaans tot doel om een verregaande verwijdering van met name stikstof en fosfaat te bewerkstelligen. Zandfiltratie is echter nog geen standaard techniek die op alle zuiveringen wordt toegepast. Slibstabilisatie Uit de nabezinktanks komt een slibstroom vrij. Een deel van dit slib wordt teruggevoerd naar de beluchtingstanks. De rest, het surplusslib, wordt afgevoerd. Aangezien het slib micro-organismen bevat, kan het voorkomen dat het slib nog niet stabiel is. Dit wil zeggen dat het slib nog niet verteerde voedingsstoffen bevat, en dat de micro-organismen actief zijn. Als dit het geval is, dan is stabilisatie van het slib nodig. Als de zuivering plaatsvindt in een ultralaagbelaste installatie is stabilisatie niet nodig. Meestal houdt stabilisatie in dat het slib (anaëroob) vergist wordt. Vergisting vindt vooral plaats op rwzi s waar voorbezinking aanwezig is. Bij (anaërobe) vergisting van het primaire slib uit de voorbezinking en het surplusslib ontstaat biogas. Het biogas, dat voornamelijk uit methaan en kooldioxide bestaat, wordt gebruikt als energiebron of afgefakkeld. Vaak wordt het slib verwarmd tot circa C voor een optimale gisting. In enkele gevallen wordt het slib aëroob of thermisch gestabiliseerd. Slibindikking Het slib dat uit de nabezinktank komt bestaat voor circa 97-99% uit water. In de meeste installaties wordt het slib eerst ingedikt tot een watergehalte van circa 95%, dus een drogestofgehalte (ds) van circa 5%. Indikking kan een positieve invloed hebben op de verblijftijd in de vergister en de gasproductie. Het indikken kan gravitair of mechanisch uitgevoerd worden. Gravitaire indikking vindt plaats door het slib enige tijd in een speciale tank te laten staan, waar met behulp van zwaartekracht het slib wordt ingedikt van <1% ds tot 3-5% ds. Deze indikking verbruikt weinig elektriciteit en er is meestal geen polymeer nodig. Na biologische fosfaatverwijdering is gravitair indikken soms niet meer mogelijk, omdat dan het fosfaat dat aan het slib gebonden is weer in oplossing kan gaan. Om dit te voorkomen kan bijvoorbeeld ijzer-, of aluminiumchloride gedoseerd worden. Mechanisch indikken gebeurt vaak met een bandindikker of centrifuge. Het slib wordt ingedikt van <1% ds tot 5-9% ds. Dit is aantrekkelijk voor grote installaties en na biologische fosfaatverwijdering. Aan het slib wordt een polymeer toegevoegd als flocculatiemiddel. Slibontwatering Zuiveringsslib wordt door gespecialiseerde eindverwerkers gedroogd, gecomposteerd en/of verbrand. Deze slibverwerkingsinstallaties ontwateren het slib mechanisch tot een drogestofgehalte van 20-25%. Door het verkleinen van het slibvolume door ontwatering op de rwzi, hoeft minder water getransporteerd te worden. Hierdoor neemt het te vervoeren gewicht en het transportvolume af. Ontwatering op de rwzi gebeurt vaak (na eventuele stabilisatie, indikking of vergisting) mechanisch met een zeefbandpers, filterpers of centrifuge (zie figuur 2.4). Hiermee wordt het drogestofgehalte verhoogd van circa 5% tot 20-25%. Dit betekent een volumereductie van tenminste 75%. Het vrijkomende water wordt via de terreinriolering teruggevoerd naar de waterlijn van de rwzi. Slibontwatering met een centrifuge gebruikt tot tweemaal zoveel vlokmiddel als slibontwatering met een zeefbandpers. Met een centrifuge is echter een betere procesbeheersing mogelijk. Daarnaast zijn de arbeidsomstandigheden bij een centrifuge beter (minder geur en aërosolvorming, wel meer geluid). Het belangrijkste voordeel van een centrifuge is ontwateren tot een hoger drogestofgehalte. Het is ook mogelijk het slib direct te ontwateren vanuit de aëratietank of nabezinktank. Hiervoor is een grotere centrifuge nodig of een cascadeopstelling van een bandindikker met een zeefbandpers. Het laatste wordt als één machine beschouwd. Er zijn rwzi s die het slib niet ontwateren en direct afvoeren naar een slibverwerker. Het is ook mogelijk de ontwatering door een andere rwzi uit te laten voeren. 11

12 Figuur 2.4 Verdeling verschillende slibontwateringsmethoden in Nederland in 2002 Bron: [ref 2] Slibontwatering 2002 Zeefbandpersen Filterpersen Centrifuges Vervolgontwatering Geen, nat naar eindbestemming Natte afvoer naar andere rwzi Droogbedden Vacuümfilters Lagunes Buffering Rejectiewaterbehandeling Rejectiewater is het restwater dat bij de ontwatering is afgescheiden van het slib. Rejectiewater gaat terug naar de zuiveringsinstallatie, waar het wordt opgemengd met het influent. Circa 10-15% van de stikstofbelasting op rwzi s is afkomstig van rejectiewater. Indien centrale ontwatering voor andere rwzi s op de rwzi plaatsvindt, kan dit aandeel oplopen tot 45%. Deze stikstofbelasting ontstaat doordat tijdens de vergisting van slib het organische stikstof wordt omgezet in ammonium (NH4). Dit ammonium komt tijdens de slibontwatering in opgeloste vorm in het afgescheiden water terecht. Als door beperkte mogelijkheden voor stikstofverwijdering het stikstofgehalte in het effluent te hoog is, dan is de behandeling van rejectiewater een efficiënte methode om de stikstofbalans van de rwzi te verbeteren. Er zijn verschillende methoden voor rejectie-waterbehandeling beschreven (zie [ref 8]). In een Sequencing Batch Reactor (SBR) en bij een Bio Augmentation Batch Enhanced (BABE) systeem vindt conventionele nitrificatie en denitrificatie plaats. Bij het SHARON proces (Single tank reactor for High activity Ammonia Removal Over Nitrite) vindt nitrificatie en denitrificatie plaats zonder nitraatvorming. Hierdoor wordt minder zuurstof, en dus minder energie, verbruikt in vergelijking met een zuiveringsproces over nitraat. rwzi Dongemond (Oosterhout NB) BRON: WATERSCHAP BRABANTSE DELTA 12

13 Luchtbehandeling Om geurhinder bij rwzi s te voorkomen worden steeds vaker delen van de installatie overdekt. Op grond van de bijzondere regeling G3 uit de Nederlandse Emissie Richtlijnen Lucht [ref 7] worden relevante delen van de installatie (bijv. ontvangst, beluchtingstanks, slibindikking) overdekt, en wordt daar lucht afgezogen en behandeld in een filter (compostfilter, lavafilter of chemische oxidatie). Anaërobe (voor- of na)zuivering Bij niet-communale afvalwaterzuivering is er soms een keuze mogelijk tussen anaërobe en aërobe zuivering. De keuzemogelijkheid wordt bepaald door de effluenteisen en de karakteristieken van het afvalwater. Voordelen van anaërobe boven aërobe zuivering zijn: geen beluchting nodig; productie van biogas; weinig slibproductie. Nadelen zijn dat anaërobe zuivering een nauwkeuriger procesbeheersing nodig heeft en geen stikstof- en fosfaatverbindingen kan afbreken. Dit tweede nadeel is zwaarwegend en leidt er vaak toe dat alleen anaërobe zuivering geen optie is. Het is vaak wel mogelijk een anaërobe stap in het proces op te nemen. Bij afvalwater met een hoog BZV en als stikstofverwijdering nodig is, kan het aantrekkelijk zijn anaëroob voor te zuiveren, gevolgd door aërobe zuivering om aan effluenteisen te voldoen. Indien anaërobe voorzuivering plaatsvindt, wordt energie bespaard en wordt de hoeveelheid zuiveringsslib teruggedrongen ten opzichte van een volledig aëroob proces. Bij anaërobe zuivering worden echter meer geurcomponenten gevormd. Biogasproductie Op een aantal rwzi s wordt biogas geproduceerd. Het grootste deel van het geproduceerde biogas wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. Daarnaast kan een deel worden ingezet voor de opwarming van slibgistingtanks of voor slibontwatering. In 2001 werd op 100 installaties elektriciteit opgewekt door biogas. De elektriciteit kan gebruikt worden om de beluchting en andere apparaten aan te drijven. Er zijn twee vormen van elektriciteitsopwekking door biogas. In beide vormen wordt biogas gebruikt om een gasmotor aan te drijven. Ook wordt in beide systemen gebruik gemaakt van warmtekrachtkoppeling. De warmte die vrijkomt in de gasmotor wordt dan gebruikt voor de verwarming van de gistingstank en de gebouwverwarming. Bij de eerste vorm wordt de gasmotor gebruikt om een generator aan te drijven. Deze generator voorziet de beluchter en eventueel andere elektriciteitsgebruikers van elektriciteit. Indien meer elektriciteit wordt opgewekt dan nodig is op de rwzi, kan worden teruggeleverd aan het net. Figuur 2.5 Productie, verbruik en spui van biogas in Nederland in 2002 Bron: [ref 2] Totale productie 97,5 miljoen m 3 biogas Verbruik in TE/PE-installaties Verbruik voor opwarming slibgistingtank Verbruik voor slibontwatering Spui met affakkeling Spui zonder affakkeling Bestemming onbekend 13

14 rwzi Bath BRON: WATERSCHAP BRABANTSE DELTA De productie van biogas is niet constant. Het kan nodig zijn om het biogas te bufferen of om aardgas bij te mengen om de gasaanvoer constant te houden als het aanbod van biogas laag is. Vanwege het verschil in verbrandingswaarde moet de druk van het aardgas verlaagd worden, of moet er lucht of een inert gas worden bijgemengd. In deze installatie wordt het biogas volledig benut. De tweede vorm is alleen een gasmotor, die direct gebruikt wordt om een beluchter aan te drijven (mechanische koppeling). Een voordeel is dat er geen aardgas hoeft te worden bijgekocht, maar een nadeel is dat de energie-inhoud van het biogas niet volledig benut wordt. Als de biogasproductie de vraag van de gasmotor overtreft wordt er gas afgefakkeld. 2.3 Energiegebruik rioolwaterzuivering In totaal is in Nederland in 2004 door de communale rwzi s 730 miljoen kwh aan elektriciteit en 34,8 miljoen m 3 gas gebruikt. Er is 96,7 miljoen m 3 biogas geproduceerd, waarvan 85,6 miljoen m 3 nuttig is toegepast [ref 2]. Het energiegebruik van een rwzi wordt met name bepaald door het elektriciteitsgebruik, waarvan het belangrijkste deel voor de beluchting wordt ingezet. Het energiegebruik is afhankelijk van de grootte van de rwzi en het toegepaste zuiveringssysteem en heeft een directe relatie met de kwaliteitseisen van het effluent. Voor een vergelijking van de verschillende systemen onderling wordt het elektriciteitsgebruik gerelateerd aan de capaciteit van de inrichting in inwoner equivalenten (kwh/i.e. per jaar). Het relatieve elektriciteitsgebruik (gemiddeld voor de waterschappen in Nederland) is toegenomen van 26,8 kwh/i.e. per jaar in 1999 naar 27,6 kwh/i.e. per jaar in 2002 [ref 4]. In Tabel 2.2 en Tabel 2.3 is de verdeling van het energiegebruik over de verschillende onderdelen van rwzi s gegeven. Elektriciteit wordt bij rwzi s met name ingezet voor de beluchting, voorzieningen voor slibontwatering, luchtbehandeling (indien aanwezig) en pompen, roerwerken en gemalen. Aardgas of biogas wordt ingezet voor de verwarming van de slibgisting (indien aanwezig) en van bedrijfsgebouwen. Tabel 2.2 Elektriciteitsgebruik, gemiddelde van alle rwzi s in Nederland in 2002 Bron: [ref 6] relatief electriciteitsgebruik gemiddeld range Totaal rwzi 27, kwh/i.e. verwijderd Beluchting 16, kwh/i.e. verwijderd Ontwatering 0,13 0,04 0,27 kwh/kg ds Tabel 2.3 Inschatting van de verdeling energiegebruik Bron: [ref 6]* onderdeel rwzi aandeel van totaal (%) Waterlijn (aandeel beluchting) % (38 62 %) Sliblijn 1 24 % Luchtlijn 0 20 % Utiliteiten 1 7 % Gebouw 0 10 % * gebaseerd op het energiegebruik van 8 rwzi s 14

15 Figuur 2.6 Inschatting van de verdeling energiegebruik Bron: [ref 8]* Globale weergave verdeling energie verbruik Waterlijn niet beluchting Waterlijn beluchting Sliblijn Luchtlijn Utiliteiten Gebouw * gebaseerd op het energiegebruik van 8 rwzi s Beluchting (luchtlijn) Op het totale energiegebruik neemt de beluchting het grootste aandeel in (gemiddeld 55-60%). Het relatieve gebruik voor de beluchting kan verschillend zijn voor de diverse beluchtingsmethoden en voor verschillende slibbelastingen. Het energiegebruik voor beluchting bij ultralaagbelaste installaties is aanzienlijk hoger dan bij hoogbelaste installaties. Het energiegebruik van het beluchtingssysteem is afhankelijk van de zuurstofbehoefte van het actief slib en het rendement van de zuurstoftoevoer van het beluchtingssysteem. Elke installatie heeft een specifieke zuurstofbehoefte (in kg O 2 per uur). Er is zuurstof nodig voor de afbraak van organisch materiaal, gemeten in BZV. Hierbij geldt dat, binnen bepaalde grenzen, de behoefte (in kg zuurstof ) recht evenredig is met de belasting (in BZV). Dit geldt zowel voor de zuurstofbehoefte voor de afbraak van organisch materiaal als voor nitrificatie. De ondergrens voor de zuurstofbehoefte wordt bepaald door de hoeveelheid zuurstof die nodig is om de micro-organismen in leven te houden, de zogenaamde endogene ademhaling. Deze hoeveelheid is vooral afhankelijk van de slibconcentratie. De bovengrens wordt bepaald door de maximale belasting van de installatie. Als die overschreden wordt stijgt het energiegebruik niet meer, maar neemt het reinigingsrendement af. De relatie tussen zuurstofbehoefte en de belasting van de installatie wordt schematisch (en vereenvoudigd) weergegeven in figuur 2.7. Bij deze figuur is het uitgangspunt dat de slibbelasting (kg BZV per kg slib per dag) gelijk blijft en zo dicht mogelijk bij de ontwerpslibbelasting blijft. Figuur 2.7 Zuurstofbehoefte rwzi versus aangevoerde verontreiniging (i.e.) in % ten opzichte van het ontwerp O 2 -behoefte O 2 -behoefte endogene ademhaling O 2 -behoefte (kg O 2 /h) mate van belasting van de rwzi (%) 15

16 Om in de zuurstofbehoefte te voorzien levert de beluchting een bepaalde zuurstoftoevoer. Deze toevoer is bij benadering evenredig met het energiegebruik. Het zuurstofinbrengvermogen van bellenbeluchting (4-5 kg O 2 /kwh) is groter dan van puntbeluchting (1,5-2,5 kg O 2 /kwh). Deze energiegebruiken gelden voor moderne systemen. Het energiegebruik is lager bij installaties met voorbezinking. Dit komt doordat bij systemen zonder voorbezinking het bezinkbare aandeel van de organische stof met behulp van ingebrachte zuurstof wordt geoxideerd en dat kost energie. Bij systemen met voorbezinking wordt het bezinkbare aandeel van de organische stof afgescheiden en kan in de vergisting omgezet worden in biogas en dat levert energie op. Tevens is het uitgegiste slib gemakkelijker te ontwateren, waardoor ook minder energie wordt gebruikt. Slibindikking/slibontwatering (sliblijn) Slibontwatering wordt steeds vaker toegepast en is dan ook een toenemende bron van energiegebruik op rwzi s. Slibontwatering vindt plaats op installaties die het slib afvoeren naar een drooginstallatie, een composteringsinstallatie of een verbrandingsinstallatie. Als de rwzi niet zou ontwateren, zou dezelfde ontwateringsstap bij de verwerker plaatsvinden. Ontwateren op de rwzi heeft een positief effect, omdat er minder transport nodig is. Het energiegebruik in de hele keten is lager dan wanneer het slib nat afgevoerd zou worden. Het energiegebruik voor ontwatering is vooral afhankelijk van de ontwateringsmethode (centrifuge of zeefbandpers) en van de aanwezigheid van een (gravitatie-)indikkingsstap in het proces. Ontwatering met gravitaire voorindikking gebruikt minder elektriciteit dan ontwatering zonder gravitaire voorindikking. Gravitaire voorindikking is niet altijd mogelijk, zie de paragraaf over slibindikking in hoofdstuk 2.2. Het energiegebruik voor ontwatering, zonder gravitaire voorindikking, door middel van een centrifuge of zeefbandpers, is circa 0,06 respectievelijk 0,03 kwh/kg ds [8]. Het betreft hier een inschatting omdat het gebruik afhangt van het ontwateringspercentage en van het al dan niet (gedeeltelijk) meenemen van randapparatuur bij de bepaling van het energiegebruik. Voor randapparatuur (voedingspompen, de polymeerinstallatie, het transport en de opslag van het ontwaterde slib) is het energiegebruik circa 0,095 kwh/kg ds. Als de ontwateringsstap wordt uitgevoerd bij de waterzuivering zelf heeft dat als gevolg: dat het energiegebruik bij de waterzuivering stijgt; dat het energiegebruik bij de slibverwerking daalt; dat er 75% minder slib getransporteerd hoeft te worden, wat leidt tot een besparing van kosten en energie; dat het energiegebruik in de slibverwerkingsketen als geheel afneemt. Luchtbehandeling (luchtlijn) In tabel 2.3 is een globale inschatting van het aandeel van de luchtbehandeling op het totaal weergegeven. Het elektriciteitsgebruik van de beluchting is afhankelijk van het aantal onderdelen (zoals beluchtingscircuit) dat is afgedekt op de rwzi, het type afdekking en de ventilatievoud. Pompen, roerwerken en gemalen (utiliteiten) De laatste significante bron van elektriciteitsgebruik zijn diverse mechanische installaties om water en slib te verplaatsen. Het aandeel in het elektriciteitsgebruik is afhankelijk van de uitvoering van de rwzi. Als het binnenkomende rioolwater eerst wordt opgepompt is deze post groter dan wanneer de rwzi zo laag ligt dat het binnenkomend water onder vrijverval door de installatie kan stromen. Een roerwerk wordt geïnstalleerd als beluchting en voorstuwing gescheiden worden. Roerwerken zijn niet op alle installaties aanwezig. Slibgemalen (met onder andere retourslibpompen) zijn op alle rwzi s aanwezig. 16

17 3 Energiebesparende maatregelen In dit hoofdstuk worden energiebesparende maatregelen weergegeven. De maatregelen zijn ingedeeld in de volgende categorieën: Maatregelen voor waterlijn (W); Maatregelen voor sliblijn (S); Maatregelen voor luchtlijn (L). De vermelde terugverdientijden zijn slechts indicaties. De werkelijke terugverdientijden moeten per situatie worden berekend. Voor het bepalen van de terugverdientijden is gerekend met een elektriciteitsprijs van 0,10 per kwh en een (meer)investering inclusief BTW. De kosten voor elektriciteit voor waterschappen liggen tussen de 0,07 en 0,11 per kwh in 2002 [ref 4]. Bij de berekening van de terugverdientijd moet u uitgaan van de verhouding tussen: De (meer)investering van de maatregel na aftrek van eventuele subsidies of belastingmaatregelen. Op is een overzicht te vinden van relevante subsidies. En de jaarlijkse opbrengsten van de maatregel als gevolg van de besparingen die met de maatregel samenhangen. Onder toepassingscriterium is aangegeven wanneer de maatregel in gemiddelde situaties aan deze terugverdientijd voldoet. De effectiviteit en dus ook de terugverdientijd van de weergegeven maatregelen kunnen afhankelijk zijn van het gebruiksgedrag, de instelling (van tijden of temperaturen), de bedrijfsomvang en de situatie. In de tabel is aangegeven waar dit van toepassing is. Let erop dat energiebesparende maatregelen invloed op elkaar kunnen hebben. Wanneer een combinatie van maatregelen getroffen wordt, heeft dit gevolgen voor de terugverdientijd van de afzonderlijke maatregelen. Bijvoorbeeld wanneer een nieuw verwarmingssysteem volgens de stand der techniek wordt aangelegd, en het warmteverlies van het gebouw wordt verminderd door dak- en/of wandisolatie, dan zorgt de combinatie ervoor dat de terugverdientijden van de afzonderlijke maatregelen langer worden. Bovendien zijn mogelijke negatieve consequenties van maatregelen vermeld, bijvoorbeeld voor het zuiveringsrendement, toename van geluid of verslechtering van ARBO omstandigheden. 3.1 Waterlijn Het energiegebruik in de waterlijn bestaat met name uit elektriciteit voor beluchting. Tabel 3.1 geeft een overzicht van het energiegebruik van verschillende beluchtingstechnieken. Tabel 3.1 Energiegebruik verschillende beluchtingstechnieken Beluchtingsmethode Techniek Rendement Inbrengen luchtbellen (bellenbeluchting) schotel-, buis-, of plaatbeluchting 4-5 kg O 2 /kwh Mechanisch inbrengen lucht (HR-)punt-, borstelbeluchter 1,5-2,5 kg O 2 /kwh De volgorde van energiebesparende maatregelen voor de beluchting is als volgt: vergroot regelbereik O 2 -toevoer W1, W3, W6 (slibgehalte verlagen) optimaliseren O 2 -inbrengrendement W2, W3 zuurstoftoevoer regelen op O 2 -behoefte W3, W4 aantal en positie meters W4 zuurstofgehalte zo laag mogelijk W5 zuurstofbehoefte zo laag mogelijk W6 W1 Scheiding beluchting en voortstuwing (vergroot regelbereik O 2 toevoer) Er zijn beperkingen aan het regelbereik van de zuurstoftoevoer. Bijvoorbeeld als puntbeluchters ook voor voortstuwing zorgen, dan dienen deze in een ultralaagbelaste situatie altijd minimaal 30% van hun vermogen te gebruiken om te voorkomen dat slib gaat bezinken (afhankelijk van het type puntbeluchter en het type tandwielkast). Met de introductie van aparte voortstuwing wordt het mogelijk de beluchters uitsluitend op zuurstofbehoefte te regelen. Dit kan leiden tot elektriciteitsbesparing. Deze besparing treedt op als regelmatig behoefte is aan voortstuwing, terwijl in de zuurstofbehoefte voorzien is. Voor de meeste rwzi s zijn de investeringskosten voor aparte voorstuwers relatief hoog ten opzichte van de besparing uit het extra bereik die de beluchtingsregeling erdoor krijgt. 17

18 De maatregel is echter een voorwaarde voor een aantal vervolgmaatregelen die een geringe investering vragen, zoals het traploos regelen van de beluchting en het koppelen aan metingen. Indien dit het geval is, zal de terugverdientijd van deze maatregel in combinatie met de vervolgmaatregelen moeten worden bekeken (zie W3). W1 Loskoppelen voortstuwing en beluchting Loskoppelen voortstuwing en beluchting, zodat beluchters uitsluitend op zuurstofinbreng geregeld kunnen worden. overwegen bij natuurlijk vervangmoment of nieuwbouw systemen waar puntbeluchting ook voor voortstuwing zorgt ultralage of lage belasting zuurstofvraag vaak laag De kosten voor voorstuwers bedragen 3-8 per m 3 beluchtingsvolume, exclusief plaatsingskosten. Terugverdientijd jaar (afhankelijk van de installatiegrootte). Bij nieuwbouw is de terugverdientijd 1-3 jaar korter. W2 Optimaliseren O 2 inbrengrendement Het optimaliseren van het zuurstofinbrengrendement kan gerealiseerd worden door een goede keuze van de beluchtingstechniek. Indien in de huidige situatie de beluchting aan vervanging toe is, dan kan het rendabel zijn een ander type beluchting te installeren. Hieronder zijn de afwegingen tussen de verschillende beluchtingssystemen uitgewerkt. W2a Bellenbeluchting in plaats van puntbeluchting Als een puntbeluchter aan vervanging toe is, dan is het zinvol om de aanschaf van een bellenbeluchter te overwegen. De technische haalbaarheid en de energiebesparing zijn met name afhankelijk van de diepte en de positionering van de beluchtingstank op de rwzi. Een bellenbeluchter die diep geplaatst wordt, heeft een hoger rendement (in kg O 2 per kwh) dan een puntbeluchter. Bij nieuwbouw kan rekening worden gehouden met de diepte van de te realiseren beluchtingstank en de gewenste beluchtingsmethode. Hierbij dient tevens rekening te worden gehouden met de opvoerhoogte en het vrijverval over de rwzi. Er kan gebruik gemaakt worden van schotel- of plaatbeluchting als techniek voor bellenbeluchting. Bij schotelbeluchting wordt de kwaliteit van de membranen na verloop van tijd slechter. Deze verslechtering kan resulteren in een toenemend energiegebruik. De membranen dienen periodiek vervangen te worden (indicatie om de 7 à 8 jaar). Het inbrengrendement (in kg O 2 /kwh) van plaatbeluchting is hoger dan van schotelbeluchting bij gelijke luchtinbreng per m 2. Plaatbeluchting kent een lage luchtbelasting over het membraanoppervlak en deze lage belasting komt het rendement ten goede. De aanschafkosten van plaatbeluchting zijn hoger dan van schotelbeluchting. Indien puntbeluchting wordt vervangen door bellenbeluchting, dient rekening gehouden te worden met het eventueel plaatsen van voortstuwers. De capaciteit van deze voortstuwers is afhankelijk van de grootte en de geometrie van de beluchtingstank. W2a Bellenbeluchting (schotel- of plaat) in plaats van puntbeluchting Schotel- of plaatbeluchting installeren in plaats van puntbeluchting (bellenbeluchting heeft een hoger zuurstofinbrengrendement). diepte beluchting > 3,5 m interessant bij vervanging van bestaande puntbeluchters Investering in schotel/ plaatbeluchting t.o.v. puntbeluchters (incl. compressoren + behuizing + voortstuwing) is circa 3 maal hoger. De zuurstofinbreng is circa 2-3 maal hoger dan bij puntbeluchting. Terugverdientijd vanaf 5 jaar, afhankelijk van de grootte van de beluchtingstank en het benodigde zuurstof toevoerend vermogen (OC-load). Terugverdientijd is ook afhankelijk van de mogelijkheden om bellenbeluchting in de bestaande tank te installeren. 18

19 W2b Vervang puntbeluchters door hoogrendement puntbeluchters De huidige puntbeluchting heeft een beter inbrengrendement (1,5-2,5 kg O 2 /kwh) dan oudere (voor 1998) puntbeluchting (1,2-1,3 kg O 2 /kwh). Dit betekent dat bij vervanging van oudere puntbeluchting, nieuwe hoogrendement puntbeluchting een besparingsmogelijkheid kan zijn. Dit kan vooral interessant zijn bij minder diepe tanks, wanneer bellenbeluchting niet rendabel is of bij specifieke omgevingsomstandigheden. In sommige gevallen kan dit al rendabel zijn voordat de technische levensduur van de puntbeluchters werkelijk is verstreken. W2b Vervang puntbeluchters door hoogrendement puntbeluchters Installatie van hoogrendement puntbeluchting in plaats van conventionele puntbeluchting, omdat deze een hoger zuurstofinbrengrendement hebben. interessant bij vervanging van bestaande puntbeluchters puntbeluchters van voor 1998 Door betere luchtinbreng een % lager elektriciteitsgebruik. Terugverdientijd 5-7 jaar. W3 O 2 toevoer regelen op O 2 behoefte Het is mogelijk de zuurstofinbreng nauwkeurig te regelen. Bij puntbeluchting kan dit door regeling van het toerental of de indompeldiepte. Bij bellenbeluchting kan dit door toerenregeling van de compressor. Optimalisatie betekent dat de zuurstofinbreng wordt geregeld op de zuurstofbehoefte. De zuurstofbehoefte kan worden berekend op basis van de ontwerpgrondslagen. Aangezien een rioolwaterzuivering een biologisch proces is, leidt dit niet tot een optimale regeling. Aan de hand van metingen is het mogelijk de zuurstofbehoefte in het proces nauwkeuriger vast te stellen. Daarbij geldt dat door meer meetsystemen toe te passen, een betere procesbeheersing kan worden bereikt. Indien puntbeluchting is geïnstalleerd, maken deze over het algemeen gebruik van een tweetoeren motor. Voor een optimaal gebruik van meetsystemen is een traploos regelbare beluchter nodig. Het is belangrijk dat deze meetsystemen primair gericht zijn op een goede BZV-afbraak en stikstofverwijdering. Een regeling zorgt doorgaans voor stabiliteit en daarmee een uitvlakking van de pieken. Als secundair effect kan een meetsysteem ervoor zorgen dat het te behalen zuiveringsrendement bereikt wordt met een zo laag mogelijk energiegebruik. Het kan zelfs voorkomen dat door plaatsing van een meetsysteem het energiegebruik voor de beluchting stijgt (namelijk als het zuiveringsrendement te laag was). W3a Intermitterend of traploos regelen van de beluchting In onderbelaste installaties kan de beluchting af en toe uitgezet worden, zonder dat het rendement van de installatie achteruitgaat. Een andere mogelijkheid is het traploos regelen van de beluchting, zodat er niet altijd de maximale hoeveelheid lucht ingebracht wordt. Intermitterend of traploos beluchten kan gekoppeld worden aan metingen of plaatsvinden op tijdsbasis. De mogelijkheden en uitvoering zijn sterk installatiespecifiek. Bij het traploos regelen van de beluchting, is het mogelijk deze nauwkeurig op de zuurstofbehoefte te regelen. Hierbij moet echter wel aandacht besteed worden aan de frequentie van in- en uitschakelen van de beluchting. Bijvoorbeeld puntbeluchters hebben een hoog energiegebruik bij opstart. Puntbeluchting wordt, naast zuurstofinbreng, ook vaak ingezet om het slib in beweging te houden, zodat het niet bezinkt. Het loskoppelen van de beluchting en voortstuwing is uitgewerkt bij maatregel W1. Bij keramische schotels kan het uitzetten van de beluchting tot problemen leiden. Door slibafzetting op het oppervlak kan een verstopping optreden. Puntbeluchters en membraan(bellen)-beluchters hebben dit probleem niet. 19

20 W3a Intermitterend of traploos regelen beluchting Toepassing van een intermitterende of een traploze regeling op beluchting; groot regelbereik (0-100 %). in onderbelaste situatie bij ombouw/renovatie of nieuwbouw bij puntbeluchting: afhankelijk of beluchting ook wordt ingezet voor voortstuwing Besparing op elektriciteitsgebruik voor beluchting mogelijk van 5-10%. De investering t.b.v. een traploze regeling, zonder installatiekosten, bedraagt per kw. Terugverdientijd 3-10 jaar. W3b t/m W3d Beluchting koppelen aan zuurstof-, redox- en/of ammonium- en/of- nitraatmetingen Zuurstofgehalte Voor aërobe afbraak moet het zuurstofgehalte in de beluchting een bepaalde waarde hebben. Door het zuurstofgehalte te meten wordt het mogelijk het zuurstofgehalte te regelen op een werkelijk gemeten waarde. Regeling vindt plaats door de beluchting in of uit te schakelen (intermitterend beluchten) of door een traploze regeling (W3a). Zuurstofgehalte en redoxpotentiaal Het meetsysteem kan worden uitgebreid door naast het zuurstofgehalte ook het redoxpotentiaal te meten. Het redoxpotentiaal geeft aan in welke mate nitraat als zuurstofbron gebruikt kan worden, waardoor er minder lucht hoeft te worden ingebracht. Op dit gegeven kan de voortstuwing ook worden geregeld. Een redox regeling wordt in de praktijk minder vaak toegepast dan een ammoniumen nitraatmeting, omdat het lastiger is deze goed in te regelen. Redox is een afgeleide van nitraat en de verhouding tussen nitraat- en redoxwaarde is afhankelijk van de afvalwatersamenstelling. Combinatie zuurstof-, ammonium en nitraatmeting Een nog betere sturing van het beluchtingsproces en de denitrificatie op een ultralaagbelaste installatie wordt verkregen door de beluchting te koppelen aan een meting van de effluentkwaliteit en het zuurstof-, ammonium- en nitraatgehalte. De kosten voor de diverse meters zijn afhankelijk van het type en de uitvoering van de meter. De haalbaarheid dient voor iedere situatie onderzocht te worden. Het is essentieel de meters regelmatig te ijken om de positieve effecten te waarborgen. W3b Beluchting koppelen aan zuurstofmetingen Koppelen zuurstofinbreng aan zuurstofmetingen, zodat geregeld kan worden op werkelijke zuurstofbehoefte van de rwzi. bij gescheiden voortstuwing en beluchting bij een traploze regeling op beluchting direct toe te passen, ook bij bestaande rwzi Kosten zuurstofmeter ongeveer 5.000,- en de bijkomende kosten (100 m bekabeling, ophangen, aansluiten, software*) komen neer op circa 3.000,- (afhankelijk van de inpasbaarheid van de meter in de regeling). Besparing 25-50% op elektriciteitsgebruik van de beluchting (t.o.v. situatie zonder zuurstofregeling). Terugverdientijd 1-3 jaar. W3c Beluchting koppelen aan redoxmetingen Koppelen zuurstofinbreng aan zuurstofmetingen en redoxmetingen, zodat geregeld kan worden op werkelijke zuurstofbehoefte van rwzi. bij gescheiden voortstuwing en beluchting bij een traploze regeling op beluchting Kosten redoxmeter ongeveer 5.000,- en de bijkomende kosten (100 m bekabeling, ophangen, aansluiten, software*) komen neer op circa 3.000,- (afhankelijk van de inpasbaarheid van de meter in de regeling). Besparing 5-10 % op elektriciteitsgebruik van de beluchting (t.o.v. alleen een regeling op basis van het zuurstofgehalte). Terugverdientijd 2-4 jaar. 20