Hergebruik van gezuiverd afvalwater bij de IWVA

Transcriptie

1 Hergebruik van gezuiverd afvalwater bij de IWVA Emmanuel Van Houtte Intercommunale Waterleidingsmaatschappij van Veurne-Ambacht (I.W.V.A.), Doornpannestraat 1, 8670 KOKSIJDE Studiedag Duurzaam watermanagement in de polders, Brugge, 9 oktober 2017

2 IWVA produceert en distribueert drinkwater in 6 gemeenten aan de Westkust Drinkwaterproductie in de duinen Wisselende vraag als gevolg van toerisme IWVA collecteert het afvalwater in 4 van de 6 aangesloten gemeenten

3 De Intercommunale Waterleidingsmaatschappij van Veurne-Ambacht (I.W.V.A.) Historiek : 1924 : oprichting I.W.V.A. met winning grondwater in Cabour (De Panne) 1947 : start waterwinning Sint-André (Koksijde) Veurne Diksmuide 1967 : start waterwinning De Westhoek (De Panne) 1971 : eerste aankoop van drinkwater bij naburige maatschappijen Context : IWVA pompt grondwater vanonder de duinen : Alveringem - duinen zijn goed beschermd : er is weinig kans op verontreiniging van buiten uit; - gemakkelijk exploiteerbaar; - het natuurlijke grondwater is van uitstekende kwaliteit waardoor een eenvoudige behandeling volstaat : beluchting en zandfiltratie

4 Capaciteit van duinwaterwinningen beperkt door aanwezigheid zout water onder strand en polders Steeds grotere vraag naar drinkwater als gevolg van hogere aansluitingsgraag, stijgend comfort en ontwikkeling toerisme

5 OP ZOEK NAAR EEN ALTERNATIEF Eerste infiltratieproef in 1991

6 OOK AANDACHT VOOR NATUUR Intussen werd een beheerplan opgesteld 1996 : Start begrazing met Shetlandponies

7 1996 : Eerste proef met membraanfiltratie in de polders (Avekapelle)

8 Vanaf 1997 werd onderzoek verricht te Wulpen (RWZI beheerd door Aquafin) om te zien of effluent kon behandeld worden tot infiltratiewater

9 HET GEKOZEN ALTERNATIEF Grondwateraanvulling gecombineerd met waterhergebruik Natuurlijke grondwateronttrekking wordt verminderd Integratie mogelijk met ecologisch beheer van duinen Maximaal hergebruik van bestaande infrastructuur Rioolwaterzuiveringsinstallatie Wulpen in de buurt Effluent is het gehele jaar door beschikbaar Pilootstudies toonden aan dat hergebruik haalbaar is, zowel technisch als economisch DUURZAAM GRONDWATERBEHEER DOOR SLUITEN VAN DE KRINGLOOP

10 Triggers voor hergebruik Stijgend drinkwaterverbruik Nood voor duurzame grondwaterwinning om zoutwaterindringing te voorkomen Vraag voor meer ecologisch beheer van de duinen

11 Het project Door integratie van het effluent van het RWZI Wulpen in het productieproces, kan het water in de waterwinning St-André geïnfiltreerd worden, Wat bijdraagt aan duurzaam grondwaterbeheer van de waterwinning En ecologisch beheer van de natuurwaarden mogelijk wordt.

12 Aanvulling in grondwater onder duinen Minimale verblijftijd 30 dagen UV voor distributie Grondwaterbehandeling via beluchting en zandfiltratie UF RO RWZI Wulpen Conventionele behandeling van huishoudelijk rioolwater Na gebruik wordt het water gecollecteerd in riolen en Naar het RWZI gepompt

13 TORREELE

14 Historiek van project piloottesten met verschillende MF/UF systemen en RO membranen op effluent van RWZI Wulpen 2000 aanbesteding en gunning bouw Status van project Operationeel sinds Juli 2002 Capaciteit Voedingswater Voorbehandeling m³/jaar secondair effluent van RWZI Wulpen Prescreen met 1mm spleten Membranen UF: Zenon (ZW500C) RO: Dow (30LE-440) Ontwerpflux UF: max 40 l/h.m² RO: max 20 l/h.m² Opbrengst >87% Opbrengst >75% Preventie biofouling Chloor aan effluent en monochloramines aan UF filtraat om schade aan RO membranen te voorkomen (als gevolg van vrij chloor) wordt bisulfiet gedoseerd op basis van redoxcontrole Preventie scaling ph correctie met zwavelzuur in combinatie met dosering van antiscalant

15 WWTP Effluent Chlorine membraanfiltratie werd gekozen omdat het zowel zouten als nutriënten in één stap kan verwijderen bovendien zijn het compactere installaties en zijn ze eveneens modulair Multiple-barrier approach Prescreen Chlorine NH 4 ph Adjustment Antiscalant Cartridge Filter RO UV To Sea UF Backwash Concentrate Figure 2.14 Process flow diagram for the Torreele facility, Belgium Processchema van Torreele

16 Torreele ervaringen - Ultrafiltratie is een goede voorbehandeling voor omgekeerde osmose : verwijdert zwevende stoffen en bacteriën kwaliteitsbewaking mogelijk via troebelheid - Omgekeerde osmose verwijdert zouten, nutriënten, hardheid, virussen, pesticiden, farmaceutica kwaliteitsbewaking mogelijk via geleidbaarheid Het infiltratiewater is van uitstekende kwaliteit, zowel inzake zouten als nutriënten, maar ook wat betreft de microbiologie en de organische micropolluenten. Permanente kwaliteitsopvolging met productiestop indien drempel overschreden wordt : membraanprocessen zijn uitstekend te bewaken.

17 CONCENTRAATBEHANDELING - ONDERZOEK Vanaf 2003 : onderzoek met een proefrietveld voor behandeling van het gemengd afvalwater - Ca 30% verwijdering van stikstof; - Ook organische belasting vermindert; - Zwevende stof blijft achter in rietveld maar zouten en fosforgehalte blijft ongewijzigd Vanaf 2007 : onderzoek met wilgenteelt op gemengd afvalwater - Gelijkaardige resultaten maar ook fosfor wordt deels verwijderd en er wordt biomassa geproduceerd Behandeling RO concentraat met wilgen - In 2011 werd gestart met groter proefveld dat gevoed wordt met RO concentraat

18 WILGEN VOOR DE BEHANDELING VAN CONCENTRAAT Start : 14/02/ /05/ /07/ /11/2011

19

20 WILGEN resultaat van het onderzoek - Jaarlijkse verbeterde verwijdering van stikstof tot ca 35% op eind van de proef; - Gedeeltelijke stikstofverwijdering tijdens de winter; - Fosfor en zink werden initieel beter verwijderd en stabilizeren op resp. ca 30 en 20%; - Verwijdering aan COD tussen 10 en 20% WILGEN dragen bij tot het verminderen van nutriënten in milieu en tot productie van biomassa voor CO 2 -neutrale energieproductie

21 RECENTE ONTWIKKELINGEN Gedeeltelijk hergebruik spoelwater ultrafiltratie leidt tot hoger rendement van Torreele Nabehandeling van filtraat van omgekeerde osmose om te onderzoeken of direct hergebruik op termijn mogelijk is. Zo zou hard water verzacht kunnen worden en blijft het multiple barrier principe overeind.

22 Integratie van hergebruik van effluent in bestaande drinkwaterproductie in de duinen (via infiltratie) is een goed voorbeeld van integraal waterbeheer. St-André drinkingwater production St-André infiltration area WWTP Wulpen Torreele

23 St-André Configuratie infiltratie m² oppervlakte water; winputten rond pand; nu 137; - surplus aan winning grondwater om te voorkomen dat infiltratiewater verder uitstroomt.

24 Infiltratie en grondwaterstroming Extraction Winput well Infiltration Infiltratiepand pond Onttrekking tussen 8 en 12 m diepte Minimum verblijftijd 30 dagen Gemiddelde verblijftijd 55 dagen Afstand tussen winput en infiltratie varieert tussen ca 30 en ca 110 m

25 St-André Optimalisatie infiltratie via aanvulling met ondergrondse infiltratie over ca 300 m lengte en ca 5 m breedte worden infiltratiekratten aangebracht

26 Managed Aquifer recharge (MAR) Optimalisatie via ondergrondse infiltratie

27 ONDERGRONDSE INFILTRATIE - UITVOERING

28 ONDERGRONDSE INFILTRATIE DE VOORDELEN? VOORDELEN : - Geen verstopping en geen herbesmetting door vogels; - Stabielere temperaturen : warmer tijdens de winter en dus meer infiltratiecapaciteit en gematigder tijdens de zomer wat beter is voor biologische stabiliteit

29 ONDERGRONDSE INFILTRATIE DE RESULTATEN Temperatuur uitgang Torreele en ondergrondse infiltratie identiek : geen opwarming of afkoeling

30 Vanaf 2002 heeft infiltratiewater voor belangrijk deel natuurlijk grondwater vervangen

31 Hogere grondwaterstanden resulteren in duurzaam grondwaterbeheer van de duinen

32 Kwaliteit van het drinkwater geproduceerd in St-André Opgepompte grondwater wordt behandeld met beluchting en zandfiltratie Lagere hardheid, waardoor groter comfort voor de gebruikers en beter voor milieu; Drinkwater is helderder dan voorheen door lager gehalte aan organische stoffen; Drinkwater is bacteriologisch van zeer goede kwaliteit. Zowel in St-André als in de Westhoek werden UV-installaties geplaatst op de ingang net als extra beveiliging van ons drinkwater

33 Kwaliteit van het drinkwater geproduceerd in St-André % natuurlijk grondwater 43% natuurlijk grondwater 57% teruggewonnen infiltratiewater ph Geleidbaarheid (µs/cm) Chloriden (mg Cl/l) Sulfaten (mg SO 4 /l) Natrium (mg Na/l) Totale hardheid ( F) Nitraten (mg NO 3 /l) Ammonium (mg NH 4 /l) Totale fosfor (mg P/l) Totaal Organisch Koolstoftotaal (mg C/l) Totale coliformen Metalen Pesticiden Temperatuur 7,02 7, <6 <0,4 ± 0,1 ± 5 Afwezig <DL <0,01 12,6 7, <0,13 <0,15 2,6 Afwezig <DL <0,01 13,4

34 HERGEBRUIK IN COMBINATIE MET INFILTRATIE IS PERFECT ALS MAATREGEL VOOR KLIMAATADAPTATIE Naar wordt verwacht zullen de temperaturen stijgen en dan vooral tijdens de zomer gevolg zal zijn dat de vraag naar drinkwater tijdens de zomer toeneemt

35 Bovendien zal de neerslaghoeveelheid tijdens de zomer afnemen

36 Wordt hergebruik door de consument aanvaard? Er ging een lange weg vooraf aan het project met investeringen voor natuurbeheer en recreatie, o.a. met bouw van een bezoekerscentrum Het project werd gedemonstreerd. De resultaten worden getoond. Dit gebeurt nog steeds. Opendeurdagen kennen groot succes. We mochten 490 bezoekers verwelkomen op de opendeurdag van 26 augustus ll. Gebruiker merkt de voordelen : - problemen met watertekort zijn voorbij; - betere kwaliteit aan correcte prijs

37 CONCLUSIES - Hergebruik van gezuiverd afvalwater door gebruik van membranen in combinatie met infiltratie heeft geleid tot duurzaam grondwaterbeheer en een betere kwaliteit van het drinkwater membranen blijken in staat de kleinste verontreinigingen te verwijderen en zijn gemakkelijk te bewaken - Hergebruik kan problemen van waterschaarste helpen oplossen en heeft voordelen (minder energie) ten aanzien van behandeling brak en zoutwater - Hergebruik anticipeert de klimaatverandering - Hergebruik zal op termijn ook direct gebeuren maar nu nog vooral indirect voor de productie van drinkwater of voor de productie van industriewater

38 KNELPUNTEN - Tekort aan effluent door lager drinkwaterverbruik waardoor er minder afvalwater toekomt; - Vraag naar effluent vanuit de polders en in juni plots van externen; noodzaak aan duidelijke afspraken al is het wel zo dat de IWVA nu altijd prioriteit heeft; daarvoor zijn aanpassingen gebeurd aan de inname tijdens juni; - Vergunningstechnisch wordt het steeds moeilijker vergunningen te verkrijgen : de globale positieve impact van een project gaat verloren in discussies over details zoals vb zoekzones

39 Illustratie van droge junimaand 2017 : er was dagelijks een tekort aan effluent om maximaal te kunnen infiltreren. IWVA kreeg wel prioriteit op andere gebruikers; aanpassingen inname zijn nodig.

40 Combinatie hergebruik / infiltratie resulteerde in duurzame waterwinning en mooie natuur

41 Terug naar de polders? VOORDELEN : - Geen verstopping en geen herbesmetting door vogels; - Stabielere temperaturen : warmer tijdens de winter en dus meer infiltratiecapaciteit en gematigder tijdens de zomer wat beter is voor biologische stabiliteit

42 Alternatieve drainage? - Waterafvoer in de polders was/is er steeds op gericht om het water zo snel mogelijk af te voeren; VOORDELEN : - De afvoer gebeurt via een systeem van sloten en polderwaterlopen; - Geen verstopping en geen herbesmetting door vogels; - Stabielere temperaturen : warmer tijdens de winter en dus meer infiltratiecapaciteit en gematigder tijdens de zomer wat beter is voor biologische stabiliteit - Het afgevoerde water bestaat daardoor uit het bovenste water dat veelal zoet is; brak en zout water blijft in diepere lagen aanwezig; - Ter hoogte van de waterlopen kan brak tot zout water al dan niet tijdelijk aangetrokken worden ( opstuwing of upconing ).

43 Alternatieve drainage in De Moeren? (onderzoek in de jaren 1980 o.l.v. Prof. dr. W. De Breuck en Prof. dr. L. Lebbe) - In 2 licentiaatsthesissen (Bolle, 1983 en Van Houtte, 1984) werd aangetoond dat door diepere artesische putten of door wegpompen van zout water uit de onderste zandlaag meer zout kon worden afgevoerd VOORDELEN dan : met de klassieke drainagetechnieken. - Geen verstopping en geen herbesmetting door vogels; - Stabielere temperaturen : warmer tijdens de winter en dus meer infiltratiecapaciteit en gematigder tijdens de zomer wat beter is voor biologische stabiliteit - In 1986 werd dit dan in een volgende thesis met een mathematsch model gesimuleerd (Van De Walle). Met de huidige behandelingstechnieken (membranen) zou het diep opgepompte brak tot zout water kunnen behandeld worden tot drinkwater. IWVA heeft daarvoor de expertise in huis. Samenwerking/financiering vanuit landbouw kan dit faciliteren want het is een win-win situatie voor Vlaanderen.

44 Bij dieptedrainage als alternatief breidt de zone met zoet grondwater geleidelijk uit vanuit de duinen van Cabour in zuidelijke VOORDELEN : richting. - Geen verstopping en geen herbesmetting door vogels; - Stabielere temperaturen : warmer tijdens de winter en dus meer infiltratiecapaciteit en gematigder tijdens de zomer wat beter is voor biologische stabiliteit

45 Waterwinning in de Avekapellekreek? - De polders bestaan uit kreek- en poelgronden : - Kreekgronden bevatten overwegend zandiger pakketten waardoor VOORDELEN ze meer : doorlatend zijn en het grondwater zoeter is; - Poelgronden bestaan uit fijnere sedimenten en bevatten daardoor meer brak tot zout water. - Geen verstopping en geen herbesmetting door vogels; - Stabielere temperaturen : warmer tijdens de winter en dus meer infiltratiecapaciteit en gematigder tijdens de zomer wat beter is voor biologische stabiliteit - Belangrijke kreekruggen in het IWVA gebied bevinden zich onder het vliegveld van Koksijde en ter hoogte van Avekapelle. Dit waren dan ook de eerste 2 gebieden waar aan gedacht werd om infiltratiewater te produceren.

46 Figuur uit een publicatie van 1995

47 Zoet grondwater Zout grondwater

48 Waterwinning in de Avekapellekreek? - Mogelijkheden : - Gelijktijdige winning van zoet grondwater bovenaan en onttrekken VOORDELEN zout grondwater : onderaan in de kreek; - Geen verstopping en geen herbesmetting door vogels; - Stabielere temperaturen : warmer tijdens de winter en dus meer infiltratiecapaciteit en gematigder tijdens de zomer wat beter is voor biologische stabiliteit - Infiltratie in de kreek met polderwater (winter) en effluent (rest van het jaar) met terugwinning ondiep en onttrekken van zout grondwater onderaan het zandpakket van de kreek; - In beide gevallen zal het grondwater geleidelijk aan verzoeten; Behandeling via membraanfiltratie en afvoer concentraat en zout water naar zee.

49