DAF als voorbehandeling van communaal afvalwater. Demonstratieonderzoek rwzi Lienden

(1)

DAF Als voorbehAnDeling vAn communAAl AFvAlwAter2014 47

tel 033 460 32 00 FAX 033 460 32 50 stationsplein 89 postbus 2180 3800 cD AmersFoort

DAF Als

voorbehAnDeling vAn communAAl AFvAlwAter

rApport

2014 47

(2)

stowa@stowa.nl www.stowa.nl TEL 033 460 32 00 FAX 033 460 32 01

Publicaties van de STOWA kunt u bestellen op www.stowa.nl

2014

rapport 47

isbn 978.90.5773.679.7

(3)

uitgAve stichting toegepast onderzoek waterbeheer Postbus 2180

3800 cD Amersfoort Projectuitvoering

e. broeders - nijhuis water technology h. menkveld - nijhuis water technology A. van nieuwenhuijzen - witteveen+bos A. veldhoen - witteveen+bos

begeleiDingscommissie

b. bult - waterschap reest en wieden t. Flameling - waterschap De Dommel l. hartog - waterschap brabantse Delta D. Piron - waterschap rivierenland D. roes - waterschap rijn en ijssel D. schellekens - waterschap De Dommel s. tee - waternet

c. uijterlinde - stowA

Druk kruyt grafisch Adviesbureau stowA stowA 2014-47

isbn 978.90.5773.679.7

coloFon

coPyright De informatie uit dit rapport mag worden overgenomen, mits met bronvermelding. De in het rapport ontwikkelde, dan wel verzamelde kennis is om niet verkrijgbaar. De eventuele kosten die stowA voor publicaties in rekening brengt, zijn uitsluitend kosten voor het vormgeven, vermenigvuldigen en verzenden.

DisclAimer Dit rapport is gebaseerd op de meest recente inzichten in het vakgebied. Desalniettemin moeten bij toepassing ervan de resultaten te allen tijde kritisch worden beschouwd. De auteurs en stowA kunnen niet aansprakelijk worden gesteld voor eventuele schade die ontstaat door toepassing van het gedachtegoed uit dit rapport.

(4)

ten geleiDe

De waterschappen willen in 2020 minstens 40% van het energieverbruik zelf opwekken. In de Meerjarenafspraken energie-efficiency (2008), Klimaatakkoord (2010), Lokale Klimaatagenda (2011) Green Deal (2011), Ketenakkoord Fosfaat en recentelijk het SER Energieakkoord (2013) zijn beleidsmatige afspraken gemaakt over energie- en fosfaatwinning. Er is afgesproken dat in 2015 minimaal twaalf Energiefabrieken en drie tot vijf Fosfaatfabrieken zijn gerealiseerd.

Een Energiefabriek heeft tot doel de energie-inhoud van afvalwater optimaal te benutten.

Bij veel Energiefabrieken wordt met bestaande technieken enerzijds op energie bespaard en anderzijds de energieproductie uit slib gemaximaliseerd. Daarnaast wordt er volop onderzoek gedaan naar energie-efficiëntere methoden om afvalwater te zuiveren. Eén van de onderzochte scenario’s waarmee de energieopbrengst uit het afvalwater gemaximaliseerd kan worden, is het toepassen van Dissolved Air Flotation, afgekort DAF. DAF is een voorbehandelingstechniek waarmee zwevende stof uit afvalwater verwijderd kan worden. DAF kan toegepast worden ter vervanging van een voorbezinking of als maatregel bij overbelasting. De doelstelling van dit onderzoek is het verkennen of DAF als voorbehandelingstechniek voor stedelijk afvalwater technisch en economisch haalbaar is. De verkenning vindt plaats in het licht van de ontwikkeling van de rwzi als Energiefabriek en Grondstoffenfabriek.

Voor grootschalige toepassing van DAF is op rwzi Eindhoven pilotonderzoek verricht, waarbij de pilotinstallatie parallel aan de voorbezinktank werd bedreven. De resultaten van het eerste pilotonderzoek en de variantenstudies zijn gerapporteerd in STOWA-rapport 2014-03.

In vervolg op het pilotonderzoek op rwzi Eindhoven is DAF op semi-praktijkschaal getest op rwzi Lienden (ontwerpcapaciteit 8.000 i.e. à 150 g TZV). De rwzi Lienden is een voorbeeld van een overbelaste rwzi die baat zou kunnen hebben bij voorbehandeling, zoals op meerderde locaties in Nederland het geval is.

DAF kan voor de ontlasting van actief slibinstallaties doeltreffend, duurzaam en kosteneffectief ingezet worden als aan de juiste voorwaarden wordt voldaan voor ontwerp, inpassing , BZV/N- verhouding en de juiste slibverwerking.

(5)

sAmenvAtting

aanleiding en doelstelling

Het project ‘DAF als voorbehandeling van communaal afvalwater’ heeft als doel om Dissolved Air Flotation (DAF) te testen en de technische en economische haalbaarheid ervan te verkennen. DAF kan net als fijnzeven worden ingezet als vervanging van bestaande voorbehandeling in een voorbezinktank of A-trap met tussenbezinktank of als vergaande voorzuivering op locaties waar nog geen voorbehandeling aanwezig is.

Voor grootschalige toepassing binnen dit project is op rwzi Eindhoven pilotonderzoek verricht, waarbij de pilotinstallatie parallel aan de voorbezinktank werd bedreven. De resultaten van het eerste pilotonderzoek en de variantenstudies zijn gerapporteerd in STOWA-rapport 2014-03. In vervolg op het pilotonderzoek op rwzi Eindhoven is DAF op semi-praktijkschaal getest op rwzi Lienden (ontwerpcapaciteit 8.000 i.e. à 150 g TZV). De rwzi Lienden is een voorbeeld van een overbelaste rwzi die baat zou kunnen hebben bij voorbehandeling, zoals op meederde locaties in Nederland het geval is.

Het doel van het onderzoek is om de overbelaste rwzi Lienden biologisch te ontlasten door toepassing van DAF als voorbehandeling. De nadruk ligt hierbij op stikstof- en CZV-verwijdering en minder op de fosfaatverwijdering. Naast het demonstratieonderzoek wordt de technische en economische haalbaarheid van een DAF-installatie voor deze specifieke toepassing bepaald met een variantenstudie.

pilotonderzoek en variantenanalyse

Het project is gedurende een doorlooptijd van 4 maanden tussen oktober 2013 en februari 2014 uitgevoerd op rwzi Lienden van het Waterschap Rivierenland en is opgedeeld in drie onderzoeksperioden:

1 DAF als voorbehandeling zonder chemicaliëndosering;

2 DAF als voorbehandeling met dosering van polymeer;

3 DAF als behandeling van influent en indikking spuislib, met dosering van polymeer.

De rwzi Lienden is een conventionele rwzi waarbij de waterlijn achtereenvolgens bestaat uit een roostergoedverwijdering, selector, AT en een nabezinktank. De rwzi is de laatste jaren biologisch licht overbelast (belasting 115% o.b.v. TZV). De effluenteisen worden nog behaald, maar voor extra belasting is geen ruimte.

Er is vervolgens een variantenstudie uitgevoerd waarin de technische en economische haalbaarheid van het toepassen van DAF ter ontlasting van de overbelaste rwzi Lienden wordt bepaald.

ConClusies en aanbevelingen

Op basis van de resultaten van het pilotonderzoek en de variantenstudie wordt geconclu- deerd dat het plaatsen van een DAF of andere voorbehandeling de belasting van het actief- slibsysteem doeltreffend verlaagd. Dit heeft een gunstig effect op de effluentkwaliteit, al is dit, vanwege de beperkte doorlooptijd, tijdens het demonstratieonderzoek op rwzi Lienden niet meetbaar geweest¹. Uit de variantenstudie blijkt dat de effluentconcentratie voor totaalfosfaat een aandachtspunt is, door de lagere productie van biomassa waarin fosfaat wordt opgeslagen.

1 Uit het onderzoek op rwzi Eindhoven is gebleken dat door toevoeging van een coagulant fosfaat goed te verwijderen is.

(6)

STOWA 2014-47 DAF Als voorbehAnDeling vAn communAAl AFvAlwAter

Tijdens het demonstratieonderzoek leidde de DAF tot een hoger energiegebruik op de rwzi.

Ook uit de variantenstudie blijkt dat het energiegebruik iets toeneemt wanneer voorbehandeling wordt toegepast. Daar staat tegenover dat met slibgisting veel meer biogas geproduceerd kan worden, waardoor de energiebalans toch positief uitvalt. Dit komt ook tot uitdrukking in de berekening van de GER-waarde als indicatie van duurzaamheid.

afbeelding 1 ger-waarde per variant t.o.v. referentie per deelaspeCt

fosfaat een aandachtspunt is, door de lagere productie van biomassa waarin fosfaat wordt opgeslagen.

Tijdens het demonstratieonderzoek leidde de DAF tot een hoger energiegebruik op de rwzi.

Ook uit de variantenstudie blijkt dat het energiegebruik iets toeneemt wanneer voorbehan- deling wordt toegepast. Daar staat tegenover dat met slibgisting veel meer biogas gepro- duceerd kan worden, waardoor de energiebalans toch positief uitvalt. Dit komt ook tot uit- drukking in de berekening van de GER-waarde als indicatie van duurzaamheid.

Afbeelding 1 GER-waarde per variant t.o.v. referentie per deelaspect

In de variantenstudie scoort de toepassing van voorbezinking zowel op het gebied van kos- ten als op het gebied van duurzaamheid net iets beter dan een DAF of fijnzeef. Daar te- genover staat dat met name DAF (als ook fijnzeving) veel eenvoudiger toegepast kan wor- den op een bestaande (kleinschalige) rwzi vanwege compactheid en technische en hydrau- lische inpasbaarheid. Daar waar ruimte schaars is, is DAF een passende methode om overbelaste actief-slibinstallaties te ontlasten.

Het onderzoek op rwzi Lienden heeft de meerwaarde van DAF aangetoond. Op rwzi Eind- hoven werd een nadelig effect op de werking van de denitrificatie in de AT vastgesteld door te vergaande verlaging van de BZV/N-verhouding. Op rwzi Lienden is aangetoond dat door alleen polymeer te doseren de BZV/N-verhouding op peil blijft en de denitrificatie goed ver- loopt. Tevens is de mogelijkheid om DAF te gebruiken voor slibindikking door op droge- stofgehalte van het flotaat te sturen en spuislib vanuit de nabezinktanks mede in te dikken, overtuigend aangetoond. Ook heeft het onderzoek laten zien dat de DAF betrouwbaar on- bemand kan draaien zonder extra toezicht. Wel blijft de keuze voor een voorbehandeling maatwerk, afhankelijk van de locatie.

DAF kan voor de ontlasting van actief-slibinstallaties doeltreffend, duurzaam en kostenef- fectief ingezet worden als aan de juiste voorwaarden wordt voldaan voor ontwerp, inpas- sing, BZV/N-verhouding en de juiste slibverwerking. Daarbij komt de goede inpasbaarheid van DAF tussen ontvangwerk en actief-slibproces als belangrijk voordeel naar voren. Dit geldt zowel vanwege de compacte uitvoering van DAF-installaties alsmede door de prakti- sche technische en hydraulische inpasbaarheid.

-2.500 -2.000 -1.500 -1.000 -500 0 500 1.000 1.500

VBT DAF fijnzeef

GER (GJ/jaar)

ontwatering uitgegist slib (chemicaliën) ontwatering uitgegist slib (elektriciteit)

productie elektriciteit uit biogas

transport slib naar Tiel

actief slibtank (elektriciteit voor beluchting) voorbehandeling (flocculant) voorbehandeling (elektriciteit)

In de variantenstudie scoort de toepassing van voorbezinking zowel op het gebied van kosten als op het gebied van duurzaamheid net iets beter dan een DAF of fijnzeef. Daar tegenover staat dat met name DAF (als ook fijnzeving) veel eenvoudiger toegepast kan worden op een bestaande (kleinschalige) rwzi vanwege compactheid en technische en hydraulische inpasbaarheid. Daar waar ruimte schaars is, is DAF een passende methode om overbelaste actief- slibinstallaties te ontlasten.

Het onderzoek op rwzi Lienden heeft de meerwaarde van DAF aangetoond. Op rwzi Eindhoven werd een nadelig effect op de werking van de denitrificatie in de AT vastgesteld door te vergaande verlaging van de BZV/N-verhouding. Op rwzi Lienden is aangetoond dat door alleen polymeer te doseren de BZV/N-verhouding op peil blijft en de denitrificatie goed verloopt.

Tevens is de mogelijkheid om DAF te gebruiken voor slibindikking door op droge-stofgehalte van het flotaat te sturen en spuislib vanuit de nabezinktanks mede in te dikken, overtuigend aangetoond. Ook heeft het onderzoek laten zien dat de DAF betrouwbaar onbemand kan draaien zonder extra toezicht. Wel blijft de keuze voor een voorbehandeling maatwerk, afhankelijk van de locatie.

DAF kan voor de ontlasting van actief-slibinstallaties doeltreffend, duurzaam en kosteneffectief ingezet worden als aan de juiste voorwaarden wordt voldaan voor ontwerp, inpassing, BZV/N-verhouding en de juiste slibverwerking. Daarbij komt de goede inpasbaarheid van DAF tussen ontvangwerk en actief-slibproces als belangrijk voordeel naar voren. Dit geldt zowel vanwege de compacte uitvoering van DAF-installaties alsmede door de praktische technische en hydraulische inpasbaarheid.

(7)

afbeelding 2 additionele bouwkosten per variant (inClusief bandbreedte)

Witteveen+Bos, STO174_2_ definitief 1.2 d.d. 17 september 2014, DAF als voorbehandeling van communaal afvalwater Demonstratieonderzoek rwzi

Afbeelding 2. Additionele bouwkosten per variant (inclusief bandbreedte)

Tijdens het praktijkonderzoek op rwzi Lienden is succesvol indikking van spuislib in combi- natie met influentbehandeling op de DAF-installatie verkend. Het wordt aanbevolen dit ver- der te onderzoeken. Het indikken van spuislib in een DAF biedt verschillende voordelen: er is geen indikker meer nodig, de transportkosten zijn lager en er hoeft bij vergisting een kleinere hoeveelheid slib te worden opgewarmd.

€ -

€ 25.000

€ 50.000

€ 75.000

€ 100.000

€ 125.000

€ 150.000

€ 175.000

€ 200.000

€ 225.000

€ 250.000

€ 275.000

Variant 1 VBT Variant 2 DAF Variant 3 Fijnzeef

Jaarlijkse kosten (EUR/jaar)

elektro/PA werktuigbouw civiel

Tijdens het praktijkonderzoek op rwzi Lienden is succesvol indikking van spuislib in combinatie met influentbehandeling op de DAF-installatie verkend. Het wordt aanbevolen dit verder te onderzoeken. Het indikken van spuislib in een DAF biedt verschillende voordelen:

er is geen indikker meer nodig, de transportkosten zijn lager en er hoeft bij vergisting een kleinere hoeveelheid slib te worden opgewarmd.

(8)

De stowA in het kort

STOWA is het kenniscentrum van de regionale waterbeheerders (veelal de waterschappen) in Nederland. STOWA ontwikkelt, vergaart, verspreidt en implementeert toegepaste kennis die de waterbeheerders nodig hebben om de opgaven waar zij in hun werk voor staan, goed uit te voeren. Deze kennis kan liggen op toegepast technisch, natuurwetenschappelijk, bestuurlijk- juridisch of sociaalwetenschappelijk gebied.

STOWA werkt in hoge mate vraaggestuurd. We inventariseren nauwgezet welke kennisvragen waterschappen hebben en zetten die vragen uit bij de juiste kennisleveranciers. Het initiatief daarvoor ligt veelal bij de kennisvragende waterbeheerders, maar soms ook bij kennisinstel- lingen en het bedrijfsleven. Dit tweerichtingsverkeer stimuleert vernieuwing en innovatie.

Vraaggestuurd werken betekent ook dat we zelf voortdurend op zoek zijn naar de ‘kennisvragen van morgen’ – de vragen die we graag op de agenda zetten nog voordat iemand ze gesteld heeft – om optimaal voorbereid te zijn op de toekomst.

STOWA ontzorgt de waterbeheerders. Wij nemen de aanbesteding en begeleiding van de geza- menlijke kennisprojecten op ons. Wij zorgen ervoor dat waterbeheerders verbonden blijven met deze projecten en er ook 'eigenaar' van zijn. Dit om te waarborgen dat de juiste kennisvragen worden beantwoord. De projecten worden begeleid door commissies waar regionale waterbeheerders zelf deel van uitmaken. De grote onderzoekslijnen worden per werkveld uit- gezet en verantwoord door speciale programmacommissies. Ook hierin hebben de regionale waterbeheerders zitting.

STOWA verbindt niet alleen kennisvragers en kennisleveranciers, maar ook de regionale waterbeheerders onderling. Door de samenwerking van de waterbeheerders binnen STOWA zijn zij samen verantwoordelijk voor de programmering, zetten zij gezamenlijk de koers uit, worden meerdere waterschappen bij één en het zelfde onderzoek betrokken en komen de resultaten sneller ten goede van alle waterschappen.

De grondbeginselen van STOWA zijn verwoord in onze missie:

Het samen met regionale waterbeheerders definiëren van hun kennisbehoeften op het gebied van het wa- terbeheer en het voor én met deze beheerders (laten) ontwikkelen, bijeenbrengen, beschikbaar maken, delen, verankeren en implementeren van de benodigde kennis.

(9)

DAF Als voorbehAnDeling vAn communAAl AFvAlwAter

inhouD

ten geleiDe sAmenvAtting De stowA in het kort

1 inleiDing 1

1.1 Achtergrond 1

1.2 Doel 1

1.3 leeswijzer 1

2 ProjectAAnPAk 2

2.1 locatiekeuze rwzi lienden 2

2.2 onderzoeksvragen 3

2.2.1 Demonstratieonderzoek 3

2.2.3 variantenstudie 4

3 mAteriAlen en methoDe DemonstrAtieonDerzoek 6

3.1 Demonstratie-installatie DAF 6

3.1.1 Dimensies DAF en toebehoren 7

3.1.2 optimalisaties van de installatie 8

3.1.3 coagulantdosering 8

3.1.4 Polymeerdosering 8

3.2 methodiek en onderzoeksperiodes 10

3.3 monstername en analyses 11

4 resultAten en AnAlyse DemonstrAtieonDerzoek lienDen 12

4.1 inleiding 12

4.2 bedrijfsvoeringservaringen 12

4.2.1 verstopping door vezels 12

4.2.2 Filter recirculatiestroom 13

4.3 onderzoeksperiode 1 en 2: verwijderingsrendementen DAF 14

4.3.1 onderzoeksperiode 1: zonder polymeerdosering 14

4.3.2 onderzoeksperiode 2: met polymeerdosering 15

(10)

4.4 effect op de rwzi 18

4.4.1 bzv/n-verhouding 19

4.4.2 verlaging belasting 19

4.4.3 werking van de rwzi en effluentconcentraties 20

4.4.4 energiegebruik 21

4.4.5 samenstelling flotaat en spuislib 24

4.4.6 effect op de svi 24

4.4.7 zuurstofconcentratie in eluaat 25

4.4.8 Flotaatproductie 25

4.5 onderzoeksperiode 3: indikken spuislib in DAF 26

4.5.1 eluaatconcentraties 26

4.5.2 effect op flotaat en spuislib 27

4.6 beantwoording onderzoeksvragen 28

5 vAriAntenstuDie 32

5.1 inleiding 32

5.2 varianten en uitgangspunten 32

5.2.1 omschrijving varianten 32

5.2.2 technologische uitgangspunten 33

5.2.3 Financiële uitgangspunten 36

5.3 resultaten 38

5.3.1 uitwerking varianten 38

5.3.2 effect op rwzi 38

5.3.3 chemicaliëngebruik per variant 38

5.3.4 Productie van slib en biogas 39

5.3.5 energieverbruik 40

5.3.6 ger-waarden 41

5.3.7 bouw- en investeringskosten 42

5.3.8 jaarlijkse kosten 43

5.3.9 netto contante waarde 44

6 conclusies en AAnbevelingen 46

6.1 conclusies 46

6.1.1 Demonstratieonderzoek 46

6.1.2 variantenstudie 48

6.1.3 Algehele conclusie 49

6.2 Aanbevelingen 49

reFerenties 51

bijlAgen

1. verlaging belasting At 52

2. werking van de rwzi en effluentconcentraties 53

3. uitwerking varianten 57

4. verbruiken 61

5. globale ontwerpdimensioneringen varianten lienden 62

6. ontwerp rwzi lienden (pfd-file) 64

7. kostenramingen per variant 66

(11)

1

inleiDing

1.1 aChtergrond

Het project ‘DAF als voorbehandeling van communaal afvalwater’ heeft als doel om Dissolved Air Flotation (DAF) op grootschalige pilotschaal te testen en de technische en economische haalbaarheid ervan te verkennen. DAF kan net als fijnzeven worden ingezet als vervanging van bestaande voorbehandeling in een voorbezinktank of A-trap met tussenbezinktank of als vergaande voorzuivering op locaties waar nog geen voorbehandeling aanwezig is.

Voor grootschalige toepassing binnen dit project is op rwzi Eindhoven pilotonderzoek verricht, waarbij de pilotinstallatie parallel aan de voorbezinktank werd bedreven. Hierbij zijn stabiele hoge zuiveringsprestaties behaald. Ook zijn voor rwzi Eindhoven en rwzi Nieuwveer variantenstudies uitgevoerd waarin DAF is vergeleken met andere voorbehandelingstechnie- ken zoals voorbezinking, hoogbelaste A-trap met tussenbezinking en fijnzeving. De resultaten van het eerste pilotonderzoek en de variantenstudies zijn gerapporteerd in STOWA-rapport 2014-03.

In vervolg op het pilotonderzoek op rwzi Eindhoven is DAF op semi-praktijkschaal getest op rwzi Lienden (ontwerpcapaciteit 8.000 i.e. à 150 g TZV). De rwzi Lienden is een voorbeeld van een overbelaste rwzi die baat zou kunnen hebben bij voorbehandeling, zoals op meederde locaties in Nederland het geval is.

1.2 doel

Het doel van dit onderzoek is om de overbelaste rwzi Lienden biologisch te ontlasten door toepassing van DAF als voorbehandeling. De nadruk ligt hierbij op stikstof- en CZV-verwijdering en minder op de fosfaatverwijdering. Naast het demonstratieonderzoek wordt de technische en economische haalbaarheid van een DAF-installatie voor deze specifieke toepassing bepaald met een variantenstudie.

1.3 leeswijzer

Hoofdstuk 2 licht de aanpak van het demonstratieonderzoek toe en zet uiteen waarom voor rwzi Lienden is gekozen als locatie om het onderzoek uit te voeren. Ook worden de onder- zoekvragen voor het demonstratieonderzoek en de variantenstudie uiteengezet. Hoofdstuk 3 licht de gebruikte installatie, de onderzoeksperiodes en de analysemethodes toe. In vervolg hierop worden in hoofdstuk 4 de resultaten van het demonstratieonderzoek gepresenteerd.

In hoofdstuk 5 vindt u de uitwerking van de variantenstudie op basis van de resultaten van het demonstratieonderzoek. Hoofdstuk 6 sluit tenslotte af met conclusies en aanbevelingen.

(12)

2

ProjectAAnPAk

Het project is uitgevoerd gedurende een doorlooptijd van 4 maanden tussen oktober 2013 en februari 2014 en is opgedeeld in drie onderzoeksperioden:

1 DAF als voorbehandeling zonder chemicaliëndosering;

2 DAF als voorbehandeling met dosering van polymeer;

3 DAF als behandeling van influent en indikking spuislib, met dosering van polymeer.

Er is vervolgens een variantenstudie uitgevoerd waarin de technische en economische haalbaarheid van het toepassen van DAF ter ontlasting van de overbelaste rwzi Lienden wordt bepaald.

2.1 loCatiekeuze rwzi lienden

Op rwzi Lienden wordt de DAF-installatie ingezet als voorbehandeling om een deel van de belasting van de rwzi weg te nemen. Deze toepassing van DAF kan interessant zijn voor kleine rwzi’s zonder voorbezinktank die biologisch overbelast zijn. DAF kan in deze gevallen worden ingezet als alternatief voor andere aanpassingen, zoals het uitbreiden van de beluchtingstank.

De rwzi Lienden is de laatste jaren biologisch licht overbelast (belasting 115% o.b.v. TZV). De effluenteisen worden nog behaald, maar voor extra belasting is geen ruimte. De mate van overbelasting fluctueert jaarlijks (tabel 2.1).

tabel 2.1 belasting rwzi lienden [1,2,3].

jaar belasting op basis van tzv (%)

2008 105

2009 107

2010 123

2011 128

2012 110

Rwzi Lienden is een interessante locatie voor dit onderzoek, omdat de DAF-pilotinstallatie de juiste dimensies heeft om het volledige DWA-debiet na buffering te behandelen.

De rwzi Lienden is een conventionele rwzi waarbij de waterlijn achtereenvolgens bestaat uit een roostergoedverwijdering, selector, AT en een nabezinktank. De belangrijkste specificaties staan in tabel 2.2. Verdere ontwerpdetails zijn opgenomen in bijlage VI.

(13)

tabel 2.2 speCifiCaties rwzi lienden

parameter waarde

bouwjaar 1996

type oxidatiesloot

ontvangend oppervlaktewater neder-rijn

biologische capaciteit 8.000 i.e. à 150 gr. tzv / dag

hydraulische capaciteit rwA 350 m³/ uur

slibbelasting 0,054 kg bzv/kg Ds.d

slibleeftijd 14,1 d

slibgehalte 4,0 g/l

vergunningsvoorwaarde P 2,0 mg/l

vergunningsvoorwaarde n 15 mg/l

afbeelding 2.1 rwzi lienden

2.2 onderzoeksvragen

2.2.1 demonstratieonderzoek

De onderzoeksvragen voor het demonstratieonderzoek zijn hieronder opgesomd en per onderzoeksvraag uitgewerkt.

1. wat zijn haalbare verwijderingsrendementen en eluaatConCentraties?

De verwijderingsrendementen en eluaatconcentraties voor CZV/BZV₅, fosfaat, stikstof en onopgeloste bestanddelen worden gemeten met en zonder dosering van coagulant en flocculant.

2. wat is de invloed van de Czv/bzv5 verwijdering op de denitrifiCatie?

Op rwzi Eindhoven bleek de DAF met chemicaliëndosering te leiden tot een lage BZV/N verhouding. Door op rwzi Lienden de DAF toe te passen op (bijna) de gehele DWA-stroom, kan het effect op de denitrificatie worden bepaald. Het effect op de BZV/N-verhouding zal op rwzi Lienden echter anders zijn dan op rwzi Eindhoven, doordat geen metaalzout gedoseerd wordt.

3. wat is het effeCt van spuislibafvoer via de daf op de werking van de daf en de verwijderingsrendementen?

• Zowel het influent als het spuislib wordt gedurende periode 3 in de DAF behandeld;

• De verwijderingsrendementen en eluaatconcentraties voor CZV/BZV5, fosfaat, stikstof en

(14)

onopgeloste bestanddelen worden gemeten bij verschillende doseringen van coagulant en flocculant.

4. wat is het energieverbruik van de gehele daf-pilotinstallatie?

Het specifieke energieverbruik van de DAF-pilot wordt gemeten via een kWh-meter. Hierbij dient wel rekening gehouden te worden met de vertaalbaarheid van de pilot naar full-scale- toepassing, waarbij de totale droog weer aanvoer wordt verwerkt.

5. wat is het effeCt van voorbehandeling met daf op het energieverbruik voor beluChting?

Het specifieke energieverbruik van de beluchting wordt gemeten via een kWh meter.

6. wat is het zuurstofgehalte in het eluaat en wat voor invloed heeft dit op de in te brengen hoeveelheid zuurstof in de beluChting?

Een DAF-installatie wordt continu belucht waardoor het effluent van de DAF een restcon- centratie zuurstof zal bevatten. Een hogere concentratie zuurstof heeft een positief effect op beluchtingsenergie, er hoeft immers minder zuurstof te worden ingebracht.

7. wat is de slibproduCtie en de bijbehorende samenstelling van het flotaatslib?

Met meting, bemonstering en analyse worden slibproductie en -samenstelling (ds, OS, N, P) bepaald bij verschillende chemicaliëndoseringen en belastingen;

het slib (en eluaat) wordt tevens beoordeeld op de visuele aanwezigheid van haren en andere vezels die mogelijk operationele problemen kunnen veroorzaken bij de verdere slibverwerking. De verwachting is dat een DAF alle haren/vezels zal afscheiden waardoor het eluaat vrij is van haren/vezels en verstopping in het vervolgtraject voorkomen wordt.

8. wat is de slibproduCtie en de bijbehorende samenstelling van het ingedikte spui-slib?

Met behulp van meting, bemonstering en analyse worden slibproductie en -samenstelling (ds, OS, N, P) bepaald.

9. wat is de invloed van de verwijdering van zwevende stof in het influent op de svi?

Door de verwijdering van de zwevende stof fractie (cellulose) verandert naar verwachting de samenstelling van het actief slib. Het verloop van de SVI zal worden bepaald en worden vergeleken met de zelfde periode in voorgaande jaren.

10. kan de daf zonder personeel draaien?

Voor een kleine onbemande rwzi is het van belang dat de DAF met zo weinig mogelijk toezicht goed blijft functioneren. Tijdens het onderzoek zal het beheer zo minimaal mogelijk zijn. De uren en werkzaamheden worden bijgehouden.

2.2.3 variantenstudie

Voor de rwzi Lienden worden de volgende varianten uitgewerkt:

1 referentie, rwzi Lienden zonder voorbehandeling;

2 VBT, rwzi Lienden met een voorbezinktank als voorbehandeling;

3 DAF, rwzi Lienden met een DAF als voorbehandeling;

4 Fijnzeef, rwzi Lienden met een fijnzeef als voorbehandeling.

(15)

De onderzoeksvragen die worden beantwoord in de variantenstudie zijn in de onderstaande opsomming uitgewerkt.

1. uitwerken varianten

De volgende varianten worden in Excel in een ontwerp op hoofdlijnen uitgewerkt, waarbij het uitgangspunt gehanteerd wordt dat het eluaat van de voorbehandeling voldoet aan de eisen om het biologisch verder te kunnen zuiveren.

Voor de uitwerking voor de variant met DAF-installatie worden de uitkomsten van het pilotonderzoek ingezet. De variant met de VBT wordt op basis van kentallen doorgerekend (STOWA- studies). Voor de variant met fijnzeef worden de resultaten van het Kallisto-onderzoek gebruikt, evenals in de variantenstudie voor rwzi Eindhoven.

2. raming investeringskosten van varianten

Voor de verschillende varianten worden beoogde bouw- en investeringskosten bepaald met een nauwkeurigheid van 30-50 %. Per post wordt de onnauwkeurigheid aangegeven. Voor de verrekening van bouwkosten naar investeringskosten wordt een staartkostenfactor van 1,7 (inclusief omzetbelasting) gebruikt. De kosten worden berekend als extra investeringskosten ten opzichte van de huidige situatie.

3. uitwerken jaarlijkse operationele kosten

Aanvullend op de investeringskosten van de verschillende varianten worden de operationele kosten op jaarbasis bepaald. Deze operationele kosten zijn opgebouwd uit de volgende kos- tenposten:

• chemicaliëndosering (polymeer);

• energieverbruik/opbrengst (beluchting, slibbehandeling);

• slibafzet;

• onderhoud.

Voor de operationele kosten worden de eenheidsprijzen van rwzi Lienden gehanteerd. De jaarlijkse kosten worden berekend als meer- of minderkosten ten opzichte van de huidige referentiesituatie.

4. effeCt op netto energieverbruik bij voorbehandeling met daf

Het energieverbruik van de verschillende varianten wordt inzichtelijk gemaakt ten opzichte van het energieverbruik van de rwzi in de huidige referentiesituatie. De volgende onderdelen worden hierbij meegenomen:

• mogelijke energiebesparing als gevolg van reductie in beluchtingscapaciteit vanwege extra afscheiding van aan zwevende stof gerelateerde organische stoffen door een DAF. De besparing wordt berekend op basis van de afname van het TZV;

• extra energiegebruik als gevolg van het toepassen van DAF ten opzichte van de huidige situatie;

• extra biogasproductie (energieproductie) als gevolg van primair slibproductie;

• extra energiegebruik als gevolg van slibbehandeling (indikken en ontwatering).

Om de varianten te beoordelen op het aspect duurzaamheid wordt een GER-balans opgesteld (elektriciteitsverbruik, biogas en CO₂-productie van gebruikte chemicaliën).

(16)

3

mAteriAlen en methoDe DemonstrAtieonDerzoek

3.1 demonstratie-installatie daf

Voor het demonstratieonderzoek op rwzi Lienden is dezelfde DAF-installatie gebruikt als op rwzi Eindhoven [4]. Hierbij zijn de optimalisaties uit het proefonderzoek op Eindhoven meegenomen. Afbeelding 3.1 toont de demonstratie-installatie op rwzi Lienden.

afbeelding 3.1 daf-installatie op rwzi lienden

Het afvalwater wordt vanuit de selector via aparte (geroerde) buffertanks voor de bemonstering en analyses, coagulatie en flocculatie verpompt naar de DAF-installatie. Het effluent van de DAF-installatie stroomt via de overloop van de selector naar de beluchtingstank. Het flotatieslib wordt afgeschraapt door het schrapersysteem. Het afgevangen flotatieslib wordt verpompt naar 1 van de 2 slibbuffertanks.

Het influent verzamelt zich in een influentbuffer waaruit bemonsterd wordt. Het polymeer wordt gedoseerd in de leiding tussen de influentbuffertank en de flocculatietank. Op deze wijze vindt een goede initiële menging plaats. In de flocculatietank is een mixer geplaatst die het water langzaam roert, zodat er voldoende tijd is voor vlokvorming. Het afvalwater wordt in de toevoerleiding gemengd met een lucht-water mengsel met zeer kleine luchtbelletjes (± 40 μm). Het hiervoor benodigde water is gerecirculeerd eluaat van de DAF.

(17)

7

Het influent stoomt de unit in via een inlaatcompartiment, waar zware deeltjes bezinken.

Periodieke drainage van dit compartiment is noodzakelijk. Het water stroomt vanuit het inlaatcompartiment het platenpakket in. Traag opstijgende deeltjes die aan luchtbelletjes ge- hecht worden in dit platenpakket uit het water verwijderd, doordat een laminair stromings- patroon is gecreëerd tussen de platen. De floteerbare deeltjes gaan langs de platen omhoog en worden verzameld in de drijflaag, zwaardere deeltjes kunnen alsnog bezinken via het platenpakket. Door middel van een schrapersysteem vindt afscheiding flotatieslib plaats. Gereinigd water stroomt langs het platenpakket naar de bodem en verlaat de unit via een geregelde effluentklep. Een deel van het behandelde water wordt gerecirculeerd en gebruikt om het influent te beluchten. De recirculatiepomp brengt het water onder een druk van 4-6 bar.

afbeelding 3.2 sChematisCh overziCht daf pilot opstelling

Witteveen+Bos, STO174_2_ definitief 1.2 d.d. 17 september 2014, DAF als voorbehandeling van communaal afvalwater Demonstratieonder-

8 patroon is gecreëerd tussen de platen. De floteerbare deeltjes gaan langs de platen om- hoog en worden verzameld in de drijflaag, zwaardere deeltjes kunnen alsnog bezinken via het platenpakket. Door middel van een schrapersysteem vindt afscheiding flotatieslib plaats. Gereinigd water stroomt langs het platenpakket naar de bodem en verlaat de unit via een geregelde effluentklep. Een deel van het behandelde water wordt gerecirculeerd en gebruikt om het influent te beluchten. De recirculatiepomp brengt het water onder een druk van 4-6 bar.

Afbeelding 3.2. Schematisch overzicht DAF pilot opstelling

In de beluchtingspijp vlak na de recirculatiepomp wordt lucht in het water gedoseerd. Bo- ven in de mengpijp wordt het onder druk gebrachte water met lucht gemengd. Door gebruik te maken van drukverhoging kan er meer lucht opgelost worden in water. Aan de onderkant van de mengpijp is een ontluchtingsafsluiter geplaatst om onopgeloste lucht te laten ont- snappen. Juist voordat het recirculatiewater wordt toegevoegd aan het voedingswater vindt ontspanning plaats. Bij drukverlaging tot 1 bar komt het grootste deel van de opgeloste lucht vrij in de vorm van zeer kleine luchtbelletjes (+/- 40 µm).

Na de DAF-installatie stroomt het behandelde water (eluaat) terug naar de overloop van de selector naar het beluchtingscircuit. In de eluaatleiding vindt bemonstering plaats voor ana- lyses. Het gesedimenteerde zand en slib wordt via de onderkant van de DAF afgelaten naar een bezinkbuffer. Vanuit hier stroomt het afvalwater via de overloop van de buffer de terreinriolering in om vervolgens het opnieuw de rwzi in te leiden.

3.1.1. Dimensies DAF en toebehoren

In tabel 3.1 zijn per procesonderdeel van de pilotopstelling de volumes en de verblijftijd weergegeven.

Tabel 3.1. Volume en verblijftijd per procesonderdeel pilotinstallatie DAF

onderdelen volume eenheid verblijftijd bij 45 m³/h eenheid

influentbuffer 3,6 m³ 4,8 Min

flocculatietank 3,0 m³ 4,0 Min

DAF 4,6 m³ 6,1 Min

In de beluchtingspijp vlak na de recirculatiepomp wordt lucht in het water gedoseerd. Boven in de mengpijp wordt het onder druk gebrachte water met lucht gemengd. Door gebruik te maken van drukverhoging kan er meer lucht opgelost worden in water. Aan de onderkant van de mengpijp is een ontluchtingsafsluiter geplaatst om onopgeloste lucht te laten ont- snappen. Juist voordat het recirculatiewater wordt toegevoegd aan het voedingswater vindt ontspanning plaats. Bij drukverlaging tot 1 bar komt het grootste deel van de opgeloste lucht vrij in de vorm van zeer kleine luchtbelletjes ( ± 40 μm).

Na de DAF-installatie stroomt het behandelde water (eluaat) terug naar de overloop van de selector naar het beluchtingscircuit. In de eluaatleiding vindt bemonstering plaats voor analyses. Het gesedimenteerde zand en slib wordt via de onderkant van de DAF afgelaten naar een bezinkbuffer. Vanuit hier stroomt het afvalwater via de overloop van de buffer de terreinriolering in om vervolgens het opnieuw de rwzi in te leiden.

3.1.1 dimensies daf en toebehoren

In tabel 3.1 zijn per procesonderdeel van de pilotopstelling de volumes en de verblijftijd weergegeven.

(18)

tabel 3.1 volume en verblijftijd per proCesonderdeel pilotinstallatie daf

onderdelen volume eenheid verblijftijd bij

45 m³/h

eenheid

influentbuffer 3,6 m³ 4,8 min

flocculatietank 3,0 m³ 4,0 min

DAF 4,6 m³ 6,1 min

eluaatbuffer 2,6 m³ 3,5 min

totaal 14 m³ 18,4 min

In tabel 3.2 zijn de overige specificaties van de DAF-pilotinstallatie weergegeven.

tabel 3.2 speCifiCaties daf-pilotinstallatie

specificaties waarde (range) eenheid

Debiet 30 - 60 m³/h

oppervlaktebelasting 13 - 27 m/h

Plaatbelasting 2,25 - 3 m/h

Polymeerdosering 0,5 - 3,5 mg/l

luchttoevoer 3 l/min

Druk recirculatiestroom 5 - 6,5 bar

Debiet recirculatiestroom 6,2 m³/h

3.1.2 optimalisaties van de installatie

De installatie heeft gedurende het onderzoek naar behoren gedraaid. Wel trad verstopping op in de recirculatiestroom, waardoor een ander filter moest worden toegepast. Dit is het gevolg van een (te) grove voorzuivering op de rwzi. Dit wordt nader toegelicht in paragraaf 4.2.

3.1.3 Coagulantdosering

Op rwzi Lienden is geen coagulant gedoseerd.

3.1.4 polymeerdosering

Op rwzi Lienden is polymeer als flocculant gedoseerd. Het gebruikte polymeer is Kemira 1592 RS. Dit is een kationisch acrylamide. De bruikbaarheid van dit polymeer is vastgesteld in een jartest.

Tijdens jartesten zijn diverse polymeren gebruikt om vast te stellen welke producten en welke concentraties actief polymeer de beste flocculatie geven. Hierbij wordt een range van producten getest, zoals sterk anionische, zwak anionische, zwak kationische en sterk kationische acrylamiden. Uit deze testen is naar voren gekomen dat voor zowel de testen met enkel influent als voor de testen met een combinatie van influent en spuislib het meest geschikte voor de test op rwzi Lienden het polymeer Kemira 1592 RS is. Dit is een zwak kationisch acrylamide (10% lading).

Een geconcentreerd vloeibaar polymeer wordt vanuit de chemieleverancier aangeleverd met een concentratie van 50% polymeer. Dit betekent dat er maximaal 50% actief polymeer aanwezig kan zijn. Over het algemeen zal de activiteit van vloeibaar polymeer tussen de 35 en 50% zijn. Gedurende het onderzoek is rekening gehouden met de activiteit van het product.

Het gedoseerde polymeer is in deze rapportage weergeven als mg/l actief polymeer.

In afbeelding 3.3 is de jartest voor influent, opgemengd met spuislib weergegeven. Hierbij is van links naar rechts respectievelijk 1, 2 en 3 mg/l actief polymeer gebruikt. In deze afbeel-

(19)

ding is te zien dat bij 1 mg/l actief polymeer er nog veel kleine vlokken in de waterlaag aanwezig zijn. Bij 2 en 3 mg/l actief polymeer is de waterlaag minder troebel. Daarom is gedurende onderzoeksperiode 3 de polymeerdosering verhoogd van 1 mg/l naar 2,5 mg/l actief polymeer.

afbeelding 3.3 jartest voor influent met spuislib

polymeeraanmaak

Voor de DAF-installatie wordt geconcentreerd polymeer (50%) ingekocht. Voor het onderzoek is een concentratie van 0,1% tot 0,4% toegepast. In een aanmaakstation wordt het geconcen- treerde polymeer goed gemengd met de juiste hoeveelheid water en in de juiste snelheid geroerd om de eigenschappen te bewaren. Omdat een verdunde polymeeroplossing niet be- waard kan worden is het noodzakelijk deze ter plaatse te maken. Om een continue werking te kunnen garanderen functioneert het aanmaakstation volledig automatisch. De werking is als volgt:

• Het vloeibare polymeer wordt door een hevelpomp vanuit een voorraadvat of –tank naar het aanmaakcompartiment gepompt.

• De aanmaakcyclus start zodra het laagniveau in het aanmaakcompartiment is bereikt².

• In de watertoevoerleiding is een debietmeter geïnstalleerd, dat een signaal geeft aan de PLC voor iedere 10 liter water die toegevoegd is. De mixer en watertoevoer starten, en voor iedere 10 liter water start de polymeer doseerpomp voor een in de PLC ingestelde tijd. Op deze wijze wordt de concentratie in de aanmaakunit bepaald.

• De polymeer hevelpomp loopt gedurende een berekende periode, zodat de polymeeroplossing de gewenste concentratie bereikt.

• Zodra het niveau het hoogniveaupunt heeft bereikt stopt de watertoevoer en schakelt de polymeerhevelpomp uit. De mixer blijft nog een bepaalde tijd lopen, de zogenaamde

‘rijpingstijd’, die nodig is om de oplossing te laten rijpen. De aangemaakte polymeeroplossing is over het algemeen na een rijpingstijd van 10 tot 15 minuten klaar voor gebruik.

2 Dit betekent dat er steeds een kleine hoeveelheid aangemaakt polymeer overblijft. Dit restproduct wordt met vers aangemaakt polymeer gemengd tijdens 2 aanmaakcyclussen per dag. Dit zal geen negatief effect hebben op de werking van het polymeer. Bij deze pilot begint de aanmaak wanneer de voorraad 50% is.

(20)

• De oplossing wordt vanuit het doseercompartiment door een polymeerdoseerpomp aan het proces gedoseerd. Indien nodig is een naverdunningssysteem geïnstalleerd om de gewenste concentratie te bereiken.

• Wanneer de polymeeroplossing voldoende is gerijpt en klaar is voor gebruik stopt de mixer om te voorkomen dat de macromoleculaire polymeerketens door intensief mengen breken.

3.2 methodiek en onderzoeksperiodes

Het demonstratieonderzoek op rwzi Lienden had tot doel te bepalen of DAF kan worden ingezet om een bestaande zuivering zonder voorbezinktank te ontlasten. Daarom is de verwijdering van zwevende stof, BZV₅, CZV, zwevende stof, Kjeldahl-stikstof, totaal fosfaat en orthofosfaat gemeten. Dit is zowel met als zonder polymeerdosering getest. Daarnaast is een combinatie van spuislib en influent behandeld in de DAF-installatie. Dit heeft plaatsgevonden in drie onderzoeksperiodes:

• Behandeling van influent zonder polymeerdosering

• Behandeling van influent met 1 mg/l polymeerdosering

• Behandeling van influent en spuislib met 2,5 mg/l polymeer-dosering

•

onderzoeksperiode 1: behandeling van influent zonder polymeer-dosering

Bij aanvang van het onderzoek en aan het einde van het onderzoek is de DAF-installatie bedreven zonder chemicaliëndosering. Het bedrijven zonder chemicaliën heeft vanuit duurzaam- heidsoogpunt de voorkeur. Het verwijderingsrendement dient echter wel hoog genoeg te zijn om voldoende belasting weg te nemen.

Onderzoeksperiode 1 vond plaats van 11 tot en met 25 september 2013 (15 dagen) en van 5 tot en met 13 december 2013 (9 dagen).

onderzoeksperiode 2: behandeling van influent met 1 mg/l polymeerdosering

Voor een hoger verwijderingsrendement is de DAF-installatie bedreven met een polymeerdosering van 1 mg/l. Onderzoeksperiode 2 vond plaats van 26 september tot en met 22 november 2013 (58 dagen)

onderzoeksperiode 3: behandeling van influent en spuislib met 2,5 mg/l polymeer dosering

Als aanvullende test is bekeken of de DAF-installatie kan worden ingezet om het spuislib verder in te dikken. Tijdens deze periode is een combinatie van spuislib en influent over de DAF-installatie geleid. Gedurende de eerste week ging het om 40 m³/d spuislib, tijdens de resterende 5 dagen om 60 m³/d. Hierbij is een polymeerdosering van 2,5 mg/l toegepast.

Onderzoeksperiode 3 vond plaats van 23 november tot en met 4 december 2013 (12 dagen).

Op rwzi Lienden is steeds 45 m³/uur van het influent over de DAF-installatie geleid. Dit komt overeen met een dagdebiet van 1080 m3/dag. Door storingen is dit debiet niet op alle dagen behaald. Afhankelijk van de aanvoer naar de rwzi fluctueerde het aandeel van het volledige influent dat in de DAF-installatie werd behandeld (zie afbeelding 4.11).

(21)

3.3 monstername en analyses

Tijdens het demonstratieonderzoek zijn zowel monsters van de waterlijn als van de sliblijn geanalyseerd.

waterlijn

Regulier zijn 24-uurs monsters van het influent en effluent van de rwzi en het eluaat van de DAF-installatie genomen voor het meten van de volgende stoffen:

• CZV;

• BZV₅;

• Totaal stikstof;

• Nitraat

• Totaal fosfaat;

• Orthofosfaat

• Zwevende-stofgehalte.

sliblijn

De slibmonsters zijn handmatig als steekmonster genomen. De slibmonsters zijn geana ly- seerd op de volgende parameters:

• Indamprest;

• Asrest;

• Kjeldahl stikstof;

• Totaal fosfaat;

• CZV;

• SVI (actief slib in de beluchting).

Tijdens het onderzoek is bovendien het energieverbruik van de DAF-installatie en de gehele rwzi bijgehouden. Ook is de hoeveelheid flotaat gemonitord. Uit de reguliere meetgegevens van de rwzi kan worden afgeleid hoeveel slib er in totaal wordt afgevoerd.

(22)

4

resultAten en AnAlyse

DemonstrAtieonDerzoek lienDen

4.1 inleiding

Dit hoofdstuk zet de resultaten van het demonstratieonderzoek uiteen. Hierbij wordt eerst ingegaan op de bedrijfsvoeringservaringen. Hierbij worden ook de aanpassingen aan de installatie die nodig bleken benoemd. Vervolgens worden de behaalde verwijderingsrendementen met en zonder polymeerdosering besproken. Daarna wordt ingegaan op het effect op de gehele rwzi, waarbij zoveel mogelijk wordt gekeken naar de volledige onderzoeksperiode.

Daarop volgt de beschouwing van de periode waarin ook spuislib in de DAF is behandeld. Het hoofdstuk sluit af met de beantwoording van de onderzoeksvragen.

4.2 bedrijfsvoeringservaringen

De pilotinstallatie was goed te beheren en te onderhouden. De installatie is geautomatiseerd zodat deze stand-alone kan draaien. De enige instelling die regelmatig is veranderd, is de loop- wachttijd van het schrapersysteem waarmee de drijflaag wordt verwijderd. Op basis van een inschatting van de dikte van de drijflaag vond bijstelling plaats. Behalve bij de periode waarbij slib is toegevoegd (erg veel TSS-opbouw), zal het aanpassen van de schraper in de praktijk echter niet nodig zijn. In onderzoeksperiode 2 (met polymeer) heeft dit zes maal plaatsgevonden. De meeste aanpassingen zijn gedaan tijdens onderzoeksperiode 3, toen gedurende twee weken het spuislib via de DAF werd behandeld. Gezien de grotere hoeveelheid zwevende stof was het moeilijk een instelling te vinden waarbij de drijflaag goed werd verwijderd. In de praktijk is dit te verhelpen door een andere dimensionering van de DAF, waarbij gekozen wordt voor een groter oppervlak. De oppervlaktebelasting neemt dan af. Het vele draaien van het schrapersysteem heeft geleid tot een verlaging van het zwevende-stofgehalte van het afge- voerde flotatieslib (zie ook tabel 4.14).

Gedurende de gehele looptijd van het onderzoek was het niet nodig om onderhoud aan de installatie uit te voeren.

4.2.1 verstopping door vezels

Op de rwzi Lienden vindt de roostergoedverwijdering plaats met een harkrooster met een spleetwijdte van 10 mm. Vezels worden hiermee slecht afgevangen. De vezels hoopten zich op aan de mengers van de flocculatietank (spinselvorming). Het is driemaal voorgekomen dat deze zijn losgekomen en tot verstopping van de toevoer naar de DAF-installatie hebben geleid (zie afbeelding 4.1). De verstoppingen zullen naar verwachting niet meer optreden als er geen mengers worden gebruikt, maar een pijpflocculator. Hierdoor zijn er geen obstructies in de aanvoer meer aanwezig waar vezels zich kunnen ophopen. Ook als de verdeling in de toevoer anders wordt uitgevoerd, zullen verstoppingen niet meer voorkomen.

(23)

afbeelding 4.1 toevoer daf-installatie met verstopping

4.2.2 filter reCirCulatiestroom

Bij de opstart hebben zich veel problemen voorgedaan met het filter in de recirculatiestroom.

Het filter kon de vervuiling niet aan en bleef nagenoeg continu spoelen. Het filter moest ook meerdere keren per dag handmatig worden schoongemaakt. De DAF-installatie is regelmatig uitgevallen doordat de druk op het filter te sterk opliep.

afbeelding 4.2 oorspronkelijk filter

In de derde week is er een trommelfilter geplaatst (zie afbeelding 4.3). Dit heeft zonder problemen gedraaid.

(24)

afbeelding 4.3

trommelfilter

Na de onderzoeksperiode is er nog een kleiner zelfreinigend filter getest (zie afbeelding 4.4).

Ook dit heeft zonder problemen gedraaid.

afbeelding 4.4 zelfreinigend filter

4.3 onderzoeksperiode 1 en 2: verwijderingsrendementen daf

4.3.1 onderzoeksperiode 1: zonder polymeerdosering

Bij aanvang van het onderzoek en gedurende de laatste week van het onderzoek is de DAF bedreven zonder dosering van chemicaliën. Tijdens de eerste weken van het onderzoek is ervaring opgedaan met de bedrijfsvoering. Tijdens deze periode zijn enkele storingen opge- treden. Daarom is alleen de laatste week beschouwd als correcte bedrijfsvoering van de DAF

(25)

zonder chemicaliëndosering. De resultaten van deze week ziet u in tabel 4.1. Het gaat hier om een beperkt aantal meetgegevens (4 metingen).

In deze tabel ziet u dat er voor droge stof een rendement te behalen is van 35%. Wel is de spreiding zowel in het influent als in het effluent relatief groot. Voor zowel BZV als voor CZV is een rendement te behalen van bijna 30%. Kjeldahl stikstof, orthofosfaat en totaal fosfaat worden nauwelijks verwijderd.

tabel 4.1 verwijderingsrendementen daf zonder polymeerdosering

parameter eenheid ds bzv Czv n-kj ptot-p po₄-p

oppervlaktebelasting m/uur 20 20 20 20 20 20

aantal metingen 4 4 4 4 4 4

influent gemiddeld mg/l 365 330 820 72 10,4 6,4

min mg/l 240 250 610 46 6,4 3,9

max mg/l 590 390 1210 97 15,0 8,1

eluaat DAF gemiddeld mg/l 236 232 558 63 8,8 5,9

min mg/l 160 180 470 45 6,5 3,8

max mg/l 370 320 780 79 11,0 7,4

rendement gemiddeld % 35% 26% 28% 5% 8% 2%

min % 23% 18% 21% -9% -9% -12%

max % 50% 34% 36% 19% 27% 11%

4.3.2 onderzoeksperiode 2: met polymeerdosering

In tabel 4.2 en tabel 4.3 ziet u de resultaten van onderzoeksperiode 2, waarin is gedraaid met een polymeerdosering van 1 mg/l. Tijdens onderzoeksperiode 2 zijn er enkele dagen met veel tot zeer veel regen geweest. Daarom zijn de resultaten verdeeld in twee categorieën: droog weer en regenweer. Droog weer is een influentdebiet lager dan 2.000 m³/dag en regenweer een influentdebiet van meer dan 2.000 m³/dag. De resultaten zijn grafisch weergegeven in Afbeelding 4.5 tot en met Afbeelding 4.10. De werking van de DAF op de verwijderingspresta- ties bij verschillende aanvoerdebieten is af te leiden uit de percentuele verwijderingsrendementen (effluentconcentratie versus de influentconcentratie).

Tijdens onderzoeksperiode 2 zijn voor alle componenten hogere verwijderingspercentages behaald dan zonder dosering van polymeer. Wel is de spreiding in de resultaten groot. Bij droog weer worden hogere verwijderingsrendementen behaald voor zwevende stof, P-totaal en PO₄.

(26)

tabel 4.2 verwijderingsrendementen daf met polymeerdosering (1 mg/l), dwa

min mg/l 0 125 125 353 50,3 6,7

max mg/l 270 254 617 85 11,7 8,1

min mg/l 63 76 180 31 4,1 2,7

max mg/l 170 230 490 73 12,0 7,5

min % 27% 8% 20% 8% 0% 0%

max % 67% 49% 56% 23% 27% 40%

tabel 4.3 verwijderingsrendementen daf met polymeerdosering (1 mg/l), rwa

min mg/l 68 54 120 17 2,1 1,4

max mg/l 250 150 420 38 6,0 3,7

min mg/l 30 24 87 14 1,8 1,3

max mg/l 110 93 250 34 4,8 3,3

min % 21% 28% 23% 5% 4% 0%

max % 61% 56% 55% 18% 20% 16%

afbeelding 4.5 verwijderingsrendement zwevende stof (1 mg/l polymeer)

zoek rwzi Lienden

17 Tabel 4.2. Verwijderingsrendementen DAF met polymeerdosering (1 mg/l), dwa

parameter eenheid DS BZV CZV N-Kj Ptot-P PO4-P

min mg/l 0 125 125 353 50,3 6,7

max mg/l 270 254 617 85 11,7 8,1

min mg/l 63 76 180 31 4,1 2,7

max mg/l 170 230 490 73 12,0 7,5

min % 27% 8% 20% 8% 0% 0%

max % 67% 49% 56% 23% 27% 40%

Tabel 4.3. Verwijderingsrendementen DAF met polymeerdosering (1 mg/l), rwa

parameter eenheid DS BZV CZV N-Kj Ptot-P PO4-P

min mg/l 68 54 120 17 2,1 1,4

max mg/l 250 150 420 38 6,0 3,7

min mg/l 30 24 87 14 1,8 1,3

max mg/l 110 93 250 34 4,8 3,3

min % 21% 28% 23% 5% 4% 0%

max % 61% 56% 55% 18% 20% 16%

Afbeelding 4.5. Verwijderingsrendement zwevende stof (1 mg/l polymeer)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 20 40 60

verwijderingsrendement

dag DS (droog weer) DS (regenweer)

(27)

17

afbeelding 4.6 verwijderingsrendement bzv (1 mg/l polymeer)

18 Afbeelding 4.6. Verwijderingsrendement BZV (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.7. Verwijderingsrendement CZV (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.8. Verwijderingsrendement Kjeldahl-stikstof (1 mg/l polymeer) 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 20 40 60

dag BZV (droog weer) BZV (regenweer)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 20 40 60

dag CZV (droog weer) CZV regenweer)

10%0%

20%

30%

40%50%

60%

70%80%

90%

100%

0 20 40 60

verwijderignsrendement

dag N-Kj (droog weer) N-Kj (regenweer)

afbeelding 4.7 verwijderingsrendement Czv (1 mg/l polymeer)

Witteveen+Bos, STO174_2_ definitief 1.2 d.d. 17 september 2014, DAF als voorbehandeling van communaal afvalwater Demonstratieonder- zoek rwzi Lienden

18 Afbeelding 4.6. Verwijderingsrendement BZV (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.7. Verwijderingsrendement CZV (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.8. Verwijderingsrendement Kjeldahl-stikstof (1 mg/l polymeer) 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 20 40 60

dag BZV (droog weer) BZV (regenweer)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 20 40 60

dag CZV (droog weer) CZV regenweer)

0%

10%20%

30%

40%

50%60%

70%

80%

100%90%

0 20 40 60

afbeelding 4.8 verwijderingsrendement kjeldahl-stikstof (1 mg/l polymeer)

Witteveen+Bos, STO174_2_ definitief 1.2 d.d. 17 september 2014, DAF als voorbehandeling van communaal afvalwater Demonstratieonder- zoek rwzi Lienden

18 Afbeelding 4.6. Verwijderingsrendement BZV (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.7. Verwijderingsrendement CZV (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.8. Verwijderingsrendement Kjeldahl-stikstof (1 mg/l polymeer) 0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 20 40 60

dag BZV (droog weer) BZV (regenweer)

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 20 40 60

dag CZV (droog weer) CZV regenweer)

10%0%

20%

30%40%

50%

60%

70%80%

90%

100%

0 20 40 60

(28)

afbeelding 4.9 verwijderingsrendement totaalfosfaat (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.9. Verwijderingsrendement totaalfosfaat (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.10. Verwijderingsrendement orthofosfaat (1 mg/l polymeer)

4.4. Effect op de rwzi

Om de haalbaarheid van DAF als voorbehandeling te kunnen bepalen, is het belangrijk om het effect op het functioneren van de rwzi vast te stellen. Hiervoor zijn tijdens de gehele onderzoeksperiode metingen verricht. Hieruit zijn de volgende parameters afgeleid:

- BZV/N-verhouding, per onderzoeksperiode;

- Belasting van de rwzi, per onderzoeksperiode;

- Effluentconcentraties, gehele proefperiode;

- Energiegebruik, gehele proefperiode;

- Samenstelling van het flotaat, per onderzoeksperiode;

- Effect op de SVI, gehele proefperiode;

- Zuurstofgehalte in het eluaat, per onderzoeksperiode.

De parameters BZV/N-verhouding, belasting, samenstelling van het flotaat en zuurstofge- halte in het eluaat zijn vastgesteld per onderzoeksperiode. Voor deze parameters is het

10% 0%

20%

30% 40%

50%

60% 70%

80%

100% 90%

0 20 40 60

dag Ptot-P (droog weer) Ptot-P (regenweer)

10% 0%

20% 30%

40% 50%

60% 70%

80% 90%

100%

0 20 40 60

dag PO4-P (droog weer) PO4-P (regenweer)

afbeelding 4.10 verwijderingsrendement orthofosfaat (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.9. Verwijderingsrendement totaalfosfaat (1 mg/l polymeer)

Afbeelding 4.10. Verwijderingsrendement orthofosfaat (1 mg/l polymeer)

4.4. Effect op de rwzi

Om de haalbaarheid van DAF als voorbehandeling te kunnen bepalen, is het belangrijk om het effect op het functioneren van de rwzi vast te stellen. Hiervoor zijn tijdens de gehele onderzoeksperiode metingen verricht. Hieruit zijn de volgende parameters afgeleid:

- BZV/N-verhouding, per onderzoeksperiode;

- Belasting van de rwzi, per onderzoeksperiode;

- Effluentconcentraties, gehele proefperiode;

- Energiegebruik, gehele proefperiode;

- Samenstelling van het flotaat, per onderzoeksperiode;

- Effect op de SVI, gehele proefperiode;

- Zuurstofgehalte in het eluaat, per onderzoeksperiode.

De parameters BZV/N-verhouding, belasting, samenstelling van het flotaat en zuurstofge- halte in het eluaat zijn vastgesteld per onderzoeksperiode. Voor deze parameters is het

10% 0%

20%

30% 40%

50%

60% 70%

80%

100% 90%

0 20 40 60

dag Ptot-P (droog weer) Ptot-P (regenweer)

10% 0%

20% 30%

40% 50%

60% 70%

80% 90%

100%

0 20 40 60

dag PO4-P (droog weer) PO4-P (regenweer)

4.4 effeCt op de rwzi

Om de haalbaarheid van DAF als voorbehandeling te kunnen bepalen, is het belangrijk om het effect op het functioneren van de rwzi vast te stellen. Hiervoor zijn tijdens de gehele onderzoeksperiode metingen verricht. Hieruit zijn de volgende parameters afgeleid:

• BZV/N-verhouding, per onderzoeksperiode;

• Belasting van de rwzi, per onderzoeksperiode;

• Effluentconcentraties, gehele proefperiode;

• Energiegebruik, gehele proefperiode;

• Samenstelling van het flotaat, per onderzoeksperiode;

• Effect op de SVI, gehele proefperiode;

• Zuurstofgehalte in het eluaat, per onderzoeksperiode.

De parameters BZV/N-verhouding, belasting, samenstelling van het flotaat en zuurstofgehalte in het eluaat zijn vastgesteld per onderzoeksperiode. Voor deze parameters is het immers van belang of er wel of geen polymeer wordt gedoseerd en zijn kunnen losse metingen over een korte periode al een goed beeld geven.