Lettinga Associates Foundation

Transcriptie

1 Lettinga Associates Foundation for environmental protection and resource conservation waterpilots ADEL, eindrapportage Opdrachtgever: Gemeente Lochem Datum: 12 november 2012 Auteurs: Jan Weijma Tiemen Nanninga Lettinga Associates Foundation PO Box AM Wageningen The Netherlands Tel: Fax: Projectnummer:

2 Inhoud 1. Doelstelling Onderzoek Aanpak en opzet onderzoek Beschrijving gerealiseerde resultaten per september Nog te verwachte resultaten per eind 2012 begin Kosten Nulmeting referentie en maximaal besparing- resp. bijdrage resultaat Opschaal Potentieel Onderzoek resp. Pilot en bijdrage aan de overkoepelende doelstellingen ADEL Te verwachten investeringen in tijd en geld Risico s, knelpunten en belemmeringen voor optimaal resultaat Bijlage 1. Rapport: Verkenning Duurzaam Water Armhoede (14 november 2011) Bijlage 2. Rapport: Inventarisatie mogelijke water pilots ADEL (4 mei 2012) Bijlage 3. Rapport: Ontwerp waterpilots ADEL (19 juli 2012) Bijlage 4. Rapport: Beschrijving en kostendetaillering waterpilots ADEL (4 oktober 2012) Bijlage 5. Rapport: Beschrijving en kostendetaillering waterpilots ADEL- Herziene werkzaamheden LeAF (8 november 2012)

3 1. Doelstelling Onderzoek Na bespreking van een verkennend rapport van LeAF ( Verkenning Duurzaam Water Armhoede, d.d. 8 november 2011; zie Bijlage 1) met de themagroep Water op 9 november 2011 bleek de belangstelling uit te gaan naar het uitvoeren van 2 pilots: 1. pilotonderzoek naar gescheiden inzameling van huishoudelijke afvalwaterstromen, en verwerking van deze stromen nabij het huis 2. pilotonderzoek naar verwerking van bestaande huishoudelijke afvalwaterstromen nabij het huis Het doel van de beide pilots is om huishoudelijk afvalwater nabij de woning op duurzame wijze te verwerken. Geïnteresseerde bewoners in de pilot hebben zich vervolgens aangemeld bij de werkgroep waarna er een inventarisatiebezoek is uitgevoerd door LeAF. Het doel van dit bezoek was om kennis te maken met de bewoners, de randvoorwaarden en ideeën van de bewoners te inventariseren en eventuele vragen te beantwoorden. Tevens werd er gekeken naar de mogelijkheden voor een pilot in en rondom het huis. Op basis hiervan zijn pilotlocaties geïdentificeerd en zijn er pilot voorstellen geschreven. 2. Aanpak en opzet onderzoek Op 13 maart 2012 is er een bijeenkomst georganiseerd voor geïnteresseerde bewoners. Hier heeft LeAF uitleg gegeven over mogelijke afvalwater zuivering opties en technologieën en was er ruimte voor vragen en discussie. Na de bijeenkomst hebben 8 gezinnen zich enthousiast getoond om mee te doen met de pilot. Dit waren: 1. Peter Noordanus en Monique van Gerfen (woning, café) 2. Tom en Janny Ponten-Buurman (woning, zorgboerderij, camping) 3. Johan en Erica van Uden-Groot Wesseldijk (woning, melkveehouderij, zorgboerderij) 4. Bennie Fokkink en gezin, (woning, melkveehouderij) 5. Peter en Jessie van Waveren Hogervorst-van Oostrum (woning, bezoekerscentrum) 6. René Duivenvoorden en Trudi Timmer Arends (woning, coachingpraktijk) 7. Ed en Annelies Bontekoe-Thalen (woning) 8. Jos en Petra te Bulte (woning) In maart en april 2012 zijn de 8 huishoudens in Armhoede bezocht en is een inventarisatie gemaakt van de volgende punten: - Motivatie om mee te doen - Eisen waaraan de pilot moet voldoen - Aantal bewoners en bezoekers - Frequentie en duur van afwezigheid door vakantie - Huidige situatie van waterstromen (WC s, kranen, douche/bad, etc., leidingwerk, lozingspunt) - Eigen ideeën over de pilot 3

4 - Voorkeur voor technologieën - Besteding van eigen tijd en geld aan technologie - Mogelijkheden in/buiten het huis - Voorkeur voor uitvoerder Alle inventarisaties zijn vastgelegd in verslagen welke naar de bewoners zijn gestuurd voor accordering. 7 bewoners hebben hierop gereageerd en na eventuele wijziging hun akkoord gegeven. Rekening houdend met de privacy van de bewoners, zijn de inventarisatieverslagen niet integraal opgenomen in het rapport van 4 mei ( Inventarisatie mogelijke water pilots ADEL ) waarin verschillende pilot opties, per locatie en mogelijke combinaties, zijn besproken. Dit rapport is naar de themagroep en de gemeente gestuurd (zie Bijlage 2). Op basis van het rapport zijn door de werkgroep, de gemeente en LeAF 4 mogelijke pilots geïdentificeerd. Hierbij is gekeken naar de doelstelling van de pilots, innovatie, toepassing in het gebied, kosten en mogelijkheden. Deze waren bij de volgende bewoners: 1. Peter Noordanus en Monique van Gerfen (woning, café) 2. René Duivenvoorden en Trudi Timmer Arends (woning, coachingpraktijk) Voorstellen voor pilot 1 en 2 (Peter Noordanus en Monique van Gerfen (Laan Ampsen 3) en René Duivenvoorden en Trudi Timmer Arends (Laan Ampsen 17), respectievelijk) zijn verder uitgewerkt in het rapport Ontwerp waterpilots ADEL, welke op 19 juli 2012 naar de themagroep, de gemeente en de potentiële pilot locaties is gestuurd (zie ook Bijlage 3). Hierin is een voorstel voor elke pilot gedaan met kostenindicatie op basis van voorontwerpen en offertes. Bij Pilot 1 ligt de nadruk op gescheiden inzameling en behandeling van de verschillende afval stromen, terwijl in Pilot 2 is getracht bestaande stromen in te zamelen en te verwerken nabij het huis zonder al te veel aanpassingen. Vanwege de grote belangstelling en enthousiasme onder de bewoners voor de pilot en nieuwe ideeën bij de werkgroep en de gemeente is LeAF gevraagd om in het laatst genoemde rapport ook naar twee andere mogelijke pilots te kijken. Deze zijn op de volgende locaties: 3. Johan en Erica van Uden-Groot Wesseldijk (woning, melkveehouderij, zorgboerderij) 4. Ed en Annelies Bontekoe-Thalen (woning) Pilot 3 (Johan en Erica van Uden-Groot Wesseldijk (Grote Drijfweg 3)) is gericht op afvalwater van een melkveebedrijf terwijl bij Pilot 4 (Ed en Annelies Bontekoe-Thalen (Hagendijk 2)) naar zowel vast afval als afvalwater is gekeken. De mogelijkheden om beide ideeën in een pilot te onderzoeken zijn ook in het rapport beschreven. Op 29 augustus 2012 is in een overleg van de themagroep, gemeente en LeAF duidelijk geworden dat de themagroep een vervolg met Pilot 4 niet ziet zitten. Dit vanwege de geringe toepasbaarheid en noodzaak van het concept (vast afval combineren met afvalwater en vervolgens behandelen met biogas productie). Tevens werd toen duidelijk dat de themagroep er ook voor heeft gekozen om Pilot 2 anders aan te pakken. In plaats van dit op huishoud niveau te doen, is gevraagd of LeAF kan kijken naar een oplossing voor een 4

5 groep huizen aan één streng (Beukenstein, het oude gemeentehuis, Laan Ampsen 17, 10 en 15), zodat deze helemaal afgesloten kan worden. Na een overleg met de gemeente en de werkgroep op 3 september, en met de gemeente nogmaals op 24 September, is gebleken dat het momenteel niet mogelijk is om het afvalwater van alle 5 de locaties in Pilot 2 dmv een vrij-verval riolering in te zamelen. Wel is het mogelijk om dit voor twee van de percelen (Laan Ampsen 10 en 15) te doen. Hiervoor zal wel een stuk nieuw riool moeten worden aangelegd. De pilotopzet is hierdoor gewijzigd. Het afvalwater van de twee woningen zal gemengd ingezameld worden, waarna het buiten de woning of nabij de zuivering gescheiden zal worden. Dit is een innovatieve oplossing die nog niet eerder in de context van huishoudelijk afvalwater zuiveren is toegepast, maar die, indien het slaagt, breed toepasbaar zal zijn. Een nieuwe beschrijving van de concepten met kostendetaillering voor Pilot 1 en 2, alsmede de werkzaamheden van LeAF voor beide pilots, is opgetekend in het rapport Beschrijving en kostendetaillering waterpilots ADEL van 4 oktober 2012 (Zie ook Bijlage 4). De gemeente heeft op basis van dit rapport gekeken of zij het geld voor deze pilots kon vrijmaken. Dit is gelukt. Op donderdag 1 november zijn de voorziene kosten van LeAF, ook uitgelegd in het rapport Beschrijving en kostendetaillering waterpilots ADEL van 4 oktober 2012, besproken. Vanwege mogelijke fondsen is besloten om een aantal taken onder te brengen bij de gemeente (aanvraag vergunningen) en mogelijk het waterschap (analyses van influent en effluent monsters) tevens zijn werkzaamheden voor LeAF verminderd. De vernieuwde kosten zijn beschreven in het rapport Beschrijving en kostendetaillering waterpilots ADEL- Herziene werkzaamheden LeAF welke op 8 november 2012 is geschreven (zie ook Bijlage 5). Waterloos urinoir 5

6 3. Beschrijving gerealiseerde resultaten per september 2012 Stand van zaken voorbereiding pilots Naar aanleiding van het laatste rapport met pilot voorstellen ( Ontwerp waterpilots ADEL, d.d. 19 juli 2012) hebben de bewoners van de pilot gereageerd op de voorstellen. De bewoners van Pilot 1 zijn zeer enthousiast en gaan met het voorstel, op een aantal nuances na, akkoord. Ook de themagroep en de gemeente willen met de pilot doorgaan. Men is in een vergevorderd stadium met het vinden van financiering voor de pilots.. Tevens zal contact opgenomen worden met het waterschap voor een vergunning. Ook zal het nodig zijn om een contract op te stellen met de bewoners waarin alle werkzaamheden, kosten en garanties duidelijk staan vermeld. Als dit is gelukt, kunnen de bouwwerkzaamheden in principe beginnen. Vanwege de verandering in Pilot 2 is LeAF gevraagd met een nieuw, ruw, voorstel te komen waarin ook de globale kosten worden geschat. Deze is door LeAF opgesteld en op 4 oktober opgestuurd (Beschrijving en kostendetaillering waterpilots ADEL). Naar aanleiding van het voorstel voor Pilot 3 is meerdere malen met de bewoners gesproken omdat zij nog wat onduidelijkheden hadden. Naar aanleiding van deze gesprekken is gebleken dat zij momenteel niet de tijd en ruimte hebben voor een waterpilot. Hierom hebben zij besloten uit de pilot te stappen. Er wordt niet verder gegaan met Pilot 4. De themagroep heeft de bewoners hiervan op de hoogte gesteld. Helofytenfilter 6

7 4. Nog te verwachte resultaten per eind 2012 begin 2013 De gemeente heeft de pilotvoorstellen geëvalueerd en op 20 oktober 2012 laten weten ,- vrij te maken voor de aanleg en een deel van de coördinatie en rapportage van beide pilots. De totale kosten voor de twee pilots zijn beraamd op 94,500.- of 104,500.-, afhankelijk of het waterschap de analyses betaalt of uitvoert. De resterende 14,500.- tot 24,500.- zal door ADEL gefinancierd worden. Het waterschap wordt benaderd of zij de analyses willen uitvoeren. Zodra alle kosten uitgezocht zijn en de budgeten toegezegd zijn kan begonnen worden met het opstellen van een contract met de bewoners van Pilot 1 en eventueel Villeroy en Boch, en kan men voor het eind van 2012 beginnen met de aanleg van beide pilots. Indien per eind 2012 begonnen kan worden met de aanleg van Pilot 1 en 2, wordt gedacht dat deze medio 2013 van start zal gaan. Dit hangt echter voornamelijk af van het rietveld dat wortel zal moeten schieten. Tevens hangt het af van de leveranciers van de verschillende technologieën en werkzaamheden. 5. Kosten Oorspronkelijk budget, te verwachten kosten bij einde project Het oorspronkelijke budget van de gemeente voor de pilot was Dit is later bijgesteld op 80,000.- De geschatte kosten voor de aanleg van Pilot 1 zijn 20, Dit is exclusief btw. De geschatte kosten voor de aanleg van Pilot 2 zijn 31, Dit is exclusief btw. De benodigde werkzaamheden van LeAF gedurende het eerst opvolgende jaar (begeleiding bouw en start-up, monitorring en evaluatie, monstername van de verschillende afval- en waterstromen, rapportage, vergadering) voor de Pilots zijn ingeschat op 21,000.- en 21,000.-, exclusief btw, respectievelijk. Indien LeAF ook analyses zal moeten uitvoeren komt er per pilot nog 5,000.- bij aan kosten, exclusief btw. Villeroy en Boch hebben aangegeven Pilot 1 te willen mede-financieren (zo n 3,500.-). De overweging hier is dat het wel een deel van de autonomie van het project verloren kan gaan door de inspraak van deze mede-financierders. Zo zou Villeroy en Boch onderzoek willen doen naar de toepassing van hun nieuwe toilettype in Nederland. Dit kan in het onderzoek van LeAF worden meegenomen. 7

8 6. Nulmeting referentie en maximaal besparing- resp. bijdrage resultaat Momenteel wordt binnen Armhoede voor zo n kgco 2 -eq/jaar uitgestoten aan drinkwaterverbruik. Hiervan is kgco 2 -eq/jaar van de bedrijven, kgco 2 -eq/jaar van de woningen en 220 kgco 2 -eq/jaar van het landgoed afkomstig. Het geproduceerde afvalwater is verantwoordelijk voor een uitstoot van zo n kgco 2 - eq/jaar. Hiervan is 2300 kgco 2 -eq/jaar van de bedrijven 1, kgco 2 -eq/jaar van de huishoudens afkomstig. In de nulmeting wordt niet aangegeven dat het Landgoed verantwoordelijk is voor afvalwater productie (Nulmeting TAUW mei 2011). Doordat in Pilot 1 2 totale afkoppeling van het riool plaats vindt zal er geen CO 2 uitstoot meer zijn vanuit conventioneel afvalwatertransport en afvalwaterzuivering. Hierdoor is er een besparing van 46.6 kgco 2 -eq/jaar. Daarentegen zorgen de technologieën, voornamelijk vanwege de pompen, wel voor CO 2 uitstoot. Dit is berekend op 15 kgco 2 -eq/jaar. Het geproduceerde biogas van de UASB zorgt ook voor een uitstoot maar is niet meegenomen omdat dit afkomstig is van de kortcyclische koolstof in het afvalwater 3. Al met al is de CO 2 uitstoot van het afvalwater teruggedrongen tot 15 kgco 2 -eq/jaar. De beperktere vraag naar drinkwater zal resulteren in een lagere CO 2 uitstoot. De nieuwe water besparende kranen niet in de berekening meenemend zal dit resulteren in een watervraag van besparing van 3 kgco 2- eq/jaar, en een totale CO 2 uitstoot van 28 kgco 2 - eq/jaar. Daarnaast levert deze Pilot ook nutriënten. Zo zorgt de terugwinning van N en P uit de urine voor een verminderde vraag naar invoer van N en P indien dit lokaal wordt gebruikt. Dit kan een besparing van 6.8 kgco 2 -eq/jaar opleveren. Ook levert de pilot schoonwater voor de natuur (65-70 m 3 /jaar). Doordat dit water (nog) geendrinkwater uitspaart, is hier geen CO 2 besparing aan gekoppeld. Als laatste zorgt de pilot ervoor dat er geen vernieuwing van het persriool nodig is. Hierdoor wordt mogelijk de import van plastic (PE: 24 kgco 2 -eq/kgpe) en verdere pompkosten (0.47 kgco 2 -eq/kwh) overbodig. Een kanttekening hierbij is dat de uitstoot van emissies van het afvalwatertransport door middel van het riool (inclusief vervanging) niet in de nulmeting zijn meegenomen. Als de verhoogde natuurwaarde van de pilot en de vervanging van het persriool niet 1 Let wel, in het Tauw rapport lijkt de aanname gemaakt te zijn dat het drinkwatervraag en afvalwater productie van de woning bij een bedrijf bij het bedrijfsafvalwater is opgeteld en dat al het drinkwater van de bedrijven op het riool wordt gestort. In de praktijk is dit niet zo doordat veel melkspoelwater ook wordt uitgereden op het land. 2 De getallen voor Pilot 1 zijn berekend voor 2 bewoners die allebei buitenshuis werken. 3 Dit is overeenkomstig met de CO2 uitstoot van een RWZI (Frijns, J., Mulder, M., Roorda, J., (2008). Op weg naar een klimaat neurale waterketen. STOWA publicatie

9 meegenomen worden is de drinkwater en afvalwater uitstoot van Pilot 1 berekend op 43 kgco 2 -eq/jaar. Indien deze pilot in het hele gebied, bij alle huishoudens 4 (dus niet bedrijven) zal worden toegepast wordt de uitstoot van drinkwater en afvalwater met 57 procent verlaagd tot kgco 2 -eq/jaar. Let wel, dit is zonder vervangingskosten van de drukriolering en de voordelen van het water voor de natuur. Indien ook Pilot 2 doorgaat en het voor alle woningen (dus geen bedrijven) wordt toegepast zal de uitstoot van CO2 voor drinkwater gelijk blijven (2.500 kgco 2 -eq/jaar). De uitstoot van CO 2 voor de behandeling van afvalwater zal, ruwweggeschat en eventuele hergebruik, terugwinning van nutriënten, benodigde vervanging van het persriool en water voor de natuur niet meenemend, afnemen met zo n procent tot kgco 2 -eq/jaar. De totale uitstoot van drinkwater en afvalwater voor de huishoudens is dan kgco 2 - eq/jaar (een totale afname van 42-53%). 7. Opschaal Potentieel Onderzoek resp. Pilot en bijdrage aan de overkoepelende doelstellingen ADEL De doelstelling van ADEL is om uiterlijk 1 januari 2013 een rapport te presenteren waarin staat hoe, met de kennis van nu, het gebied in 2030 (zo veel mogelijk) klimaatneutraal kan zijn in termen van CO 2, N 2 H en CH 4 emissies. Dit wordt gerapporteerd in CO 2 -equivalenten. Binnen de totale uitstoot van het projectgebied is het aandeel van het drinkwater en afvalwater zeer klein. In sectie 6 werd duidelijk dat ook na een afkoppeling van het riool er nog steeds uitstoot van broeikasgassen zal zijn. Dit is vooral vanwege de blijvende vraag naar drinkwater en de uitstoot die nodig is om pompen voor afvalwater zuivering te laten werken evenals de uitstoot van biogas door deze afvalwaterbehandeling. Wel kan deze uitstoot verminderd worden door affakkelen, hergebruik van gas en nutriënten terugwinning. Sectie 6 laat zien dat de reductie in emissies 30 tot 40 procent bedraagt. Echter betekent dit niet dat het thema water onbelangrijk is binnen het project. De inzameling, het transport en de behandeling van afvalwater uit het buitengebied is vanwege de hoge kosten en de complexiteit vanwege verschillende aandeelhouders een terugkerend onderwerp bij gemeenten. Terugwinning van energie en nutriënten is een ander relevant onderwerp, evenals de benodigde verandering in perceptie over afvalwater bij bewoners die nodig is voor andere afvalwater-oplossingen dan het huidige centrale stelsel. Naast de procent reductie in CO 2 -equivelanten emissies geeft de water-pilot ook vernieuwende inzichten in hoe de bewoners in nieuwe sanitatie vraagstukken betrokken kunnen raken, wat hun ideeën zijn en wat hun randvoorwaarden zijn. Deze kennis zal in vervolg projecten, landelijk, ingezet kunnen worden. Beide Pilots zullen ook kennis verschaffen over de implementatie en toepassing van zowel bron-gescheiden afvalwater inzameling en behandeling op huishoudniveau (wat veel aanpassing van bewoners vraagt), en ongescheiden inzameling van afvalwater met scheiding bij de zuivering (wat zeel weinig van de bewoners vraagt), iets wat nog niet eerder op zo n manier is gerealiseerd in 4 Voor de berekeningen voor het hele gebied zijn algemene getallen uit het Tauw rapport gebruikt. 9

10 Nederland. Verder komt kennis en ervaring beschikbaar over het afkoppelen van huishoudens in het buitengebied, iets waar onder andere naburige gemeenten als wel de STOWA interesse in hebben (oa. Gemeente Haaksbergen). En als laatste wordt ervaring opgedaan met het zuiveren van afvalwater en de lokale lozing hiervan, waardoor de verdroging van het gebied tegengegaan kan worden. De kortgenoemde ervaringen zullen niet beperkt blijven tot het project. De STOWA heeft de pilot meerdere malen aangehaald als voorbeeld en blijft het met interesse volgen. Dat laatste geld ook voor andere (omliggende) gemeentes met dezelfde karakteristieken (veel buitengebied, persriolering). Hierdoor is er nationale baad bij de pilot. Daar blijft het echter niet bij. Het project is genoemd op de afgelopen Rio+20 klimaattop en de ervaring van de vergaande decentrale technologieën en nutriënten-terugwinning van Pilot 1 en de afvalwater zuivering van een groepje huizen waarbij het afvalwater ongescheiden wordt ingezameld (Pilot 2) kunnen ingezet worden in projecten wereldwijd waar geen tijd, ruimte of geld is voor centrale riool stelsels in snel groeiende steden en rurale gebieden. Ook al levert de water-pilot een klein aandeel in het terugdringen van emissies binnen het project, en kunnen niet alle emissies verholpen worden vanwege de vraag naar drinkwater, de ervaringen en kennis die opgedaan worden met de pilot zijn van nationale en internationale toepassing. De waterpilot zal dienen als een nationaal en misschien zelfs mondiaal voorbeeld kunnen dienen voor hoe decentrale technologieën toegepast kunnen worden en hoe men op een participatieve manier om kan gaan met (zeer) complexe vraagstukken. En dat kan weer leiden tot implementatie van soortgelijke projecten die voorbouwen op de ervaringen, waardoor er elders de uitstoot van broeikasgassen kan worden verminderd of voorkomen Verdere samenwerking tussen de waterpilot en andere pilots binnen het project is mogelijk. Hierbij kan worden gedacht aan de energiepilot (gebruik van biogas, warmte terugwinning uit afvalwater), de bedrijfsvoeringpilot (gebruik van teruggewonnen nutriënten) en landschapsinrichting pilot (ontwerp en realisatie van technologieën die in het landschap passen, gebruik van gezuiverd water voor natuurbouw). 8. Te verwachten investeringen in tijd en geld Zodra alle budgettaire aspecten geregeld zijn kan er met de bouw van de pilots begonnen worden, en kan men onderzoek doen naar optimalisatie en verdere implementatie. Verder is bereidwilligheid tot volle medewerking van bewoners en instanties (gemeente, waterschap, provincie, LTO, enz.) essentieel. 9. Risico s, knelpunten en belemmeringen voor optimaal resultaat Zoals eerder geschreven is het budget momenteel het grootste knelpunt. Tevens is het nog niet zeker of er de benodigde vergunningen verkregen kunnen worden, hoewel het waterschap tot nu toe zich welwillend heeft opgesteld. De gemeente zal dit verder oppakken. 10

11 11

12 Bijlage 1. Rapport: Verkenning Duurzaam Water Armhoede (14 november 2011) Lettinga Associates Foundation for environmental protection and resource conservation Verkenning Duurzaam Water Armhoede Datum: 26 november 2012 LeAF Projectnummer Postbus 500 Auteur I. Bisschops, K. Kujawa, J. Weijma 6700 AM Wageningen Revisie T Commentaar F

13 Inhoudsopgave 1 Introductie Visie Uitgangspunten Basiskenmerken Armhoede Gescheiden (afval)waterstromen Link water, energie en landbouw Scenario-uitwerking Afbakening Optimale scenario n.a.v. visie Overgangsscenario Beschrijving van maatregelen Huishoudelijk water en afvalwater Waterbesparing Gescheiden inzameling van afvalwaterstromen Gescheiden inzameling van zwart en grijs water Gescheiden inzameling van geel water Zuivering van zwart of bruin water UASB - septic tank Traditionele septic tank Nutriënten Helofytenfilter Elektriciteitsopwekking met behulp van planten Implementatie en mogelijkheden voor pilots Algemene aandachtspunten voor pilots Korte termijn Middellange termijn Lange termijn Bijlage 1 Mogelijke aanvullende maatregelen op huishoudschaal Bijlage 2 Mogelijke maatregelen op gebiedsschaal

14 1 Introductie In de gemeente Lochem is de pilot Armhoede, klimaatneutraal in 2030 gestart. Eén van de thema s hierbinnen is de duurzame, innovatieve omgang met water. Aan LeAF is gevraagd een verkenning te maken van de concrete mogelijkheden om invulling te geven aan dit thema, die als houvast kan dienen in de verdere discussie en besluitvorming over uitgangspunten, aandachtspunten en belemmeringen voor een vervolgstap. Ook komen concrete mogelijkheden aan bod voor implementatie van waterpilots op korte, middellange en lange termijn. 2 Visie De visie die wij voorstaan voor Armhoede is om zoveel mogelijk van het binnenkomende water (hemelwater en leidingwater), en de in het afvalwater aanwezige energie en grondstoffen voor het gebied te behouden. Hierdoor kan de inname van grondwater voor beregening, energie en grondstoffen van buiten het gebied zoveel mogelijk worden beperkt, en kan een bijdrage worden geleverd aan het omgaan met de gevolgen van de energie- en grondstoffenschaarste en die van eventuele ernstige klimaatverandering. Klimaatverandering en energie- en grondstoffenschaarste zijn vrij abstracte begrippen, die echter steeds meer voelbaar zullen worden voor burgers en op termijn een ernstige bedreiging kunnen vormen voor onze levensstandaard. Nu leiden deze aspecten al tot prijsstijgingen van energie, voedsel en goederen, en klimaatverandering wordt volgens op dit terrein actieve specialisten zichtbaar in de vorm van bijvoorbeeld meer extreem droge en natte weerperiodes en verlies aan biodiversiteit. Water, klimaat, energie, grondstoffen en biodiversiteit zijn nauw met elkaar verweven, waarbij water vaak het verbindende element is. Zo is afvalwater bijvoorbeeld zowel een potentiële bron van energie als ook - met name - een bron van de grondstof fosfaat. Volgens specialisten dreigen de gemakkelijk winbare fosfaatvoorraden binnen een periode van vijftig jaar uitgeput te raken, waardoor alternatieve bronnen zoals afvalwater steeds interessanter worden. Met behandeld afvalwater kan verdroging worden tegengegaan, of kan de ontwikkeling van groene ruimte worden ondersteund. Het is dan ook niet verwonderlijk dat het inspelen op klimaatverandering en schaarste van energie en grondstoffen inhoudt dat ook de manier waarop we omgaan met water zal moeten veranderen. Hierbij is geen sprake van één manier, maar hangt de omgang sterk af van de situatie. De toekomstige omgang met water in Armhoede zal dus afhankelijk zijn van de specifieke kenmerken van het gebied: er worden lokale oplossingen gezocht voor globale problemen. Deze oplossingen kunnen vervolgens, met de nodige aanpassingen, ook toegepast worden in gebieden met vergelijkbare kenmerken als Armhoede. 3 Uitgangspunten Uitgangspunten bij deze verkenning waren de kenmerken van Armhoede die van belang zijn voor het deelthema water. Het gaat hierbij met name om het watergebruik en de afvalwaterproductie van de woningen en agrarische bedrijven in het gebied. 3.1 Basiskenmerken Armhoede Het gebied dat onderzocht wordt binnen het project Armhoede Duurzaam Energielandschap Lochem (ADEL) bestaat uit het buurtschap Armhoede, een landelijk gebied van ca. 500 ha met verspreide bebouwing, en het Landgoed Ampsen dat ca. 675 ha omvat waarvan ca. 375 ha bos. Het Landgoed Ampsen is deels in particuliere handen en deels van het Geldersch Landschap. Het studiegebied ligt ten noorden van Lochem en wordt aan de zuidzijde begrensd door het Twentekanaal (Figuur 1). Binnen de begrenzing bevinden zich 15 agrarische bedrijven, voornamelijk melkveehouderijen, en 37 niet-agrarische woningen 5. 5 Van den Bulk (2011) Tauw Conceptrapportage Milieusysteemanalyse ADEL, versie 6 mei

15 Figuur 1. Armhoede (Foto van Google Earth) met daarin de gebiedsafbakening aangegeven. De huishoudens en agrarische bedrijven in Armhoede zijn voor hun watervoorziening aangewezen op resp. de waterleiding en op grondwateronttrekking. Dit laatste gebeurt vooral voor irrigatie. Sinds 10 jaar is het gebied aangesloten op een rioolpersleiding, al het verzamelde afvalwater en een deel van het hemelwater wordt hiermee getransporteerd naar de rioolwaterzuiveringsinstallatie (rwzi) in Zutphen. Figuur 2 en Tabel 1 geven de huidige situatie schematisch en in getallen weer. Waterleiding Woning Drukriolering RWZI Zutphen Waterleiding Agrarisch bedrijf Drukriolering RWZI Zutphen Figuur 2. Huidige situatie water en afvalwater in Armhoede Tabel 1. Watergebruik in Armhoede 5 Beschrijving Eenheid Watergebruik Watergebruik agrarische bedrijven m 3 /jaar 3804 Beregeningswater (ruwe schatting*) m 3 /jaar Watergebruik Landgoed Ampsen m 3 /jaar 550 Watergebruik per huishouden m 3 /jaar 169 Watergebruik per huishouden liter/dag 463 Watergebruik alle huishoudens (totaal) m 3 /jaar 6253 * Gebaseerd op 500 ha oppervlakte en gemiddeld beregeningsvolume van 500 m 3 /ha.j voor melkveebedrijven 6 ) Het watergebruik per huishouden komt gezien het gemiddelde waterverbruik in Nederland van 120 liter per persoon per dag overeen met dat van 3 tot 4 personen. Het verbruik van Landgoed Ampsen komt overeen met dat van 3 huishoudens. Voor de scenario s wordt in deze fase niet apart rekening gehouden met het landgoed. Wanneer er op het landgoed met regelmaat grote aantallen mensen aanwezig zijn in verband met evenementen kan het interessant zijn om te kijken naar mogelijke innovatieve oplossingen voor wat betreft water en afvalwater. 6 LEI (2011) Bedrijfsresultaten en inkomens van land- en tuinbouwbedrijven. Tabel: Kosten en gebruik van water (gemiddeld per bedrijf) van melkveebedrijven. 15

16 3.2 Gescheiden (afval)waterstromen Binnen het thema water zijn er verschillende aangrijpingspunten om de bestaande situatie in Armhoede te verduurzamen. De manier van denken over afvalwater is de afgelopen jaren sterk aan het veranderen, en in technologisch opzicht is er in principe steeds meer mogelijk. Dit heeft al geleid tot tal van innovaties. Bijvoorbeeld op het gebied van de decentrale inzameling en verwerking van huishoudelijke afvalwaterstromen ( Nieuwe Sanitatie ) zijn er in Nederland de laatste jaren veel ontwikkelingen gaande. Nieuwe Sanitatie gaat veelal uit van scheiding van afvalwaterstromen aan de bron, waarna ook de verwerking dicht bij de bron plaatsvindt zodat lange transportafstanden (riolering) worden vermeden. Ook de mogelijkheden voor lokaal hergebruik van gezuiverd afvalwater komen steeds dichterbij, aangezien gezuiverde stromen van verschillende kwaliteit voor verschillende doelen ingezet kunnen worden. Dit impliceert dat de huidige situatie van één standaardconcept voor grootschalige inzameling en centrale zuivering van huishoudelijk afvalwater (riolering en centrale rwzi) losgelaten kan worden, om in plaats daarvan een combinatie van technologieën te gebruiken die is toegesneden op een specifieke situatie. In de verkenning voor Armhoede zijn deze nieuwe ideeën en technologieën meegenomen. 3.3 Link water, energie en landbouw Water en energie zijn in principe twee afzonderlijke thema s, maar er zijn raakvlakken die met name duidelijk worden wanneer in detail gekeken wordt naar de water- en afvalwaterstromen binnen een huishouden en de mogelijkheden om deze te optimaliseren/verwerken. LeAF kijkt vanuit haar expertise in eerste instantie vooral naar water, maar vanuit ons perspectief kunnen we aangeven waar verbindingen met het thema energie mogelijk zijn. Daarnaast zijn er ook mogelijkheden voor hergebruik van teruggewonnen grondstoffen zoals stikstof en fosfaat voor agrarische doeleinden. Watertechnologieën, energietechnologieën en landbouwkundig hergebruik zouden elkaar kunnen aanvullen of wederzijds elkaars zwaktes kunnen elimineren, waardoor het totaal meer is dan de som der delen. Uit relatief warm afvalwater (douche, wasmachine) zou bijvoorbeeld warmte gewonnen kunnen worden. Een ander voorbeeld is het gebruik van een warmtepomp/wko voor de centrale verwarming, en deze ook benutten voor verwarming van een afvalwaterzuiveringsinstallatie, waarmee deze efficiënter kan werken en daardoor kleiner uitgevoerd kan worden. Dit soort aspecten en de praktische haalbaarheid ervan zouden in een latere fase met de themagroep energie besproken en afgestemd kunnen worden. 4 Scenario-uitwerking 4.1 Afbakening Bij het ontwikkelen van het scenario voor Armhoede is uitgegaan van de combinatie van maatregelen die wat ons betreft de meeste winst zou opleveren wat betreft het duurzaam omgaan met water en afvalwater (het hoogste ambitieniveau). Hierbij ligt de nadruk op reductie van het watergebruik, de lokale inzameling en behandeling van afvalwater op huishoudschaal, en het maximaal benutten van grondstoffen zoals water, energie en nutriënten. Transport van afvalwater via een rioleringsstelsel is kostbaar, en zeker in het geval van een persleiding zoals deze in Armhoede gebruikt wordt. Afvalwatertransport wordt in het uitgewerkte scenario zoveel mogelijk vermeden, waardoor de rioolpersleiding overbodig wordt en de kosten daarvoor komen te vervallen. De focus van de studie ligt bij het (afval)water van de huishoudens, en minder bij de afval(water)stromen van agrarische bedrijven. Dit omdat de huishoudens de trekkende rol hebben binnen de ontwikkelingen in Armhoede, en de pilots dan onafhankelijk van de bedrijven uitgevoerd kunnen worden. Daarnaast hebben de bedrijven te maken met verschillende bedrijfsspecifieke stromen zoals bijvoorbeeld dierlijke mest. Omdat de uitdagingen en mogelijke oplossingen voor dierlijke mest erg verschillen van die voor huishoudelijke afvalwaterstromen, en er in Armhoede voor zover bekend geen sprake is van mestoverschotsproblemen, is er voor gekozen om mest voorlopig buiten beschouwing te laten. In principe is dierlijke mest echter wel een interessante lokale reststroom, waaruit duurzame energie en grondstoffen zoals fosfaat gewonnen kunnen worden en 16

17 waarvoor de belangstelling in Nederland en ook in Europa snel toeneemt. Over mestverwerking is in Nederland veel kennis beschikbaar, met name binnen de WUR. Van de agrarische reststromen is voorlopig alleen melkspoelwater opgenomen in de studie, omdat de behandeling daarvan gedaan kan worden met technologieën die ook voor huishoudelijk afvalwater gebruikt worden. Daarnaast is irrigatie een thema dat meegenomen is, vanwege de directe link met verdroging. Voor een aantal van de voorgestelde maatregelen nog de vraag of zij technisch en economisch haalbaar zijn op de in deze studie voorgestelde schaal, en of zij binnen het huidige wettelijke kader uitgevoerd mogen worden. Dit zijn aspecten waar in vervolgstudies aandacht aan besteed zal moeten worden, met name ook tijdens de in de toekomst uit te voeren pilotstudies. Uiteraard is er meer dan één scenario mogelijk voor de situatie in Armhoede, want de verschillende combinaties van maatregelen zijn eindeloos. In de bijlagen worden een aantal voorbeelden van mogelijke variaties en aanpassingen gegeven, die kunnen dienen als inspiratie voor het komen tot één of meerdere alternatieve scenario s. 4.2 Optimale scenario n.a.v. visie Door het lokaal op huishoudschaal behandelen van alle huishoudelijke afvalwaterstromen zou er al veel water beschikbaar komen om verdroging tegen te gaan, en zou de persriolering in ieder geval voor de woonhuizen overbodig worden. Voor wat betreft de landbouwbedrijven wordt in deze uitwerking alleen naar hemelwaterafkoppeling en behandeling van melkspoelwater gekeken, andere afval(water)stromen waaronder mest blijven buiten beschouwing. Of de bedrijven ook helemaal afgekoppeld kunnen worden van de persriolering zodat deze volledig overbodig wordt, hangt af van welke afvalwaterstromen er geproduceerd worden en of lokale verwerking daarvan mogelijk is. In dit scenario wordt afvalwater van de toiletten (ook wel zwart water genoemd) gescheiden van het overige afvalwater ingezameld. Van het toiletafvalwater wordt daarnaast ook nog de urine afgesplitst. Zie hoofdstukken 5.1 en 5.3 voor een beschrijving van de afvalwaterstromen, de argumenten voor scheiding van deze stromen, en de benodigde voorzieningen voor inzameling. Waterbesparing Waterbesparende maatregelen en hemelwaterafkoppeling worden maximaal ingezet bij de woningen en agrarische bedrijven, om het waterverbruik te reduceren en de afvalwaterstromen zo weinig mogelijk te verdunnen (zie paragraaf 5.2). Hierbij kan gebruik gemaakt worden van maatregelen die de waterbehoefte verminderen zoals besparende toiletten, douchekoppen en kranen, maar ook van (her)gebruiksmaatregelen die het gebruik van schoon leidingwater verminderen. In deze laatste categorie vallen het gebruik van hemelwater en behandeld grijs water voor bijvoorbeeld beregening, de wasmachine en het wassen van de auto. Riolering Om de verschillende afvalwaterstromen apart te kunnen inzamelen is de aanleg van een lokale gescheiden riolering nodig op het perceel, te weten leidingen voor grijs water, bruin water en geel water, hetgeen uiteraard de nodige investeringen met zich brengt. Grijs water van huishoudens en melkspoelwater Voor lokale behandeling van het huishoudelijke grijze water en het melkspoelwater van de melkveehouderijen komt het gebruik van helofytenfilters in aanmerking (zie 5.5), er van uitgaande dat er voldoende ruimte beschikbaar is. Na zuivering zou dit water in de bodem geïnfiltreerd kunnen worden als maatregel tegen verdroging. Hierbij zou een recente ontwikkeling op het gebied van duurzame energie toegepast kunnen worden, namelijk de opwekking van elektriciteit door middel van moerasplanten (zie 5.6). Geel water Voor gescheiden inzameling van urine zijn speciale scheidingstoiletten nodig, en eventueel kunnen voor extra comfort ook waterloze urinoirs gebruikt worden. Via een aparte leiding wordt de urine opgevangen en naar een opslagvat gebracht. Na een minimale opslagperiode van 6 maanden zou de urine als meststof gebruikt kunnen worden (zie 5.3.2). Elk huishouden zou de ingezamelde urine kunnen opslaan voor eigen gebruik, maar het is ook denkbaar dat de urine periodiek wordt opgehaald 17

18 en dan centraal in Armhoede wordt opgeslagen voor gebruik door de lokale landbouwbedrijven. De toepassing van urine op het land is iets dat nader bekeken zou kunnen worden in een pilotonderzoek. Bruin water Het bruine water heeft de hoogste concentratie organisch materiaal. In een lokale biogasinstallatie kan deze stroom gezuiverd worden, waarbij biogas ontstaat dat als alternatief voor aardgas gebruikt kan worden (zie 5.4). Voor verdergaande zuivering kan deze stroom naar het helofytenfilter geleid worden, en uiteindelijk met het gezuiverde grijs water in de bodem geïnfiltreerd worden. Hemelwater Het hemelwater dient bij alle huishoudens en landbouwbedrijven, voor zover dit nog niet gebeurd is, volledig afgekoppeld te worden en daarna in de bodem geïnfiltreerd te worden als maatregel tegen verdroging. Dit kan toegepast worden bij alle huishoudens en landbouwbedrijven, en ook bij overige verharde oppervlakken waar momenteel het hemelwater nog in de riolering terecht komt. Figuur 3 geeft de verschillende (afval)waterstromen en de in dit scenario opgenomen ideeën over de inzameling en behandeling weer: Consumptie Opslag van urine Gebruik als meststof WC Waterleiding Douche, bad Wasmachine Biogasinstallatie Biogas Schoonmaak Overig Woning Rietveld (met stroomopwekking) Elektriciteit uit planten Hemelwater Volledige afkoppeling heel Armhoede Beregening of infiltratie in de bodem Onttrekking voor irrigatie Waterleiding Melkspoelwater Agrarische bedrijven Ander afvalwater Rietveld (met stroomopwekking) Drukriolering Elektriciteit uit planten RWZI Zutphen Figuur 3. Inzameling en behandeling op huishoudschaal hoogste ambitieniveau De technische en economische haalbaarheid van het hier geschetste scenario zullen in de voorziene pilots onderzocht moeten worden. Daarnaast zijn er nog aandachtspunten op het gebied van acceptatie en gedrag van de gebruikers, zoals: - Er moet goede voorlichting gegeven worden over het concept en de verschillende elementen daaruit, over wat duurzame milieubescherming is, en op welke wijze men gaat bijdragen. Een solide draagvlak en de overtuiging van de gebruikers zijn voorwaarden voor succes. - Bewoners zijn in dit soort concepten dichter betrokken bij hun afvalwater, en er is mogelijk ook contact met bepaalde stromen (afvalwater, urine, biogas). Het is belangrijk om de bijbehorende hygiënische aspecten in kaart te brengen en hier goede voorlichting over te geven. - Horend bij het voorgaande punt is de acceptatie door de gebruikers van een directere betrokkenheid en mogelijk contact met deze stromen (bijv. in het geval van urinegebruik, maar ook een helofytenfilter voor grijs water in de tuin). 18

19 - Het correcte gebruik van scheidingstoiletten is van groot belang om de urine zo zuiver en geconcentreerd mogelijk in te zamelen. Ook hierbij is voorlichting van groot belang. - De gebruikte huishoudelijke schoonmaakmiddelen moeten biologisch afbreekbaar zijn, zodat zij geen nadelige invloed hebben op de biologische behandeling van de afvalwaterstromen (anaerobe zuivering, helofytenfilter), infiltratie in de bodem en irrigatie. Hetzelfde geldt voor de schoonmaak- en desinfectiemiddelen die gebruikt worden voor de melkinstallaties. Deze lijst met aandachtspunten is niet compleet. Bij het uitwerken van de pilotstudie zal een groot aantal punten naar voren komen, die dan zo goed mogelijk ondergebracht moeten worden in de verschillende deelpilots. 4.3 Overgangsscenario Implementatie van alle onderdelen van het geschetste scenario met het hoogste ambitieniveau is een proces voor de lange termijn. Voor de tussentijd is het ook mogelijk om aan een overgangsscenario te werken, waarbij met minder ingrijpende aanpassingen toch al substantiële duurzaamheidswinst behaald kan worden. Een voorbeeld van een mogelijk overgangsscenario is een aanpak die niet op huishoudniveau ingrijpt maar op gebiedsniveau, door het huishoudelijke afvalwater ongescheiden in te zamelen via de lokale persleiding, en dan binnen het gebied te behandelen. Zuivering op rwzi Zutphen is dan niet meer nodig, en afhankelijk van de wensen kan beslist worden tot welk kwaliteitsniveau behandeld moet worden. Mogelijke bestemmingen voor het gezuiverde afvalwater zijn lokale infiltratie om verdroging tegen te gaan, huishoudelijk hergebruik, beregening, etc. Hieronder worden de onderdelen van het voorgestelde overgangsscenario kort beschreven, en dan met name de verschillen met het eerder beschreven scenario: Waterbesparing en hemelwater Net als in het voorgaande scenario worden waterbesparende maatregelen en hemelwaterafkoppeling maximaal ingezet. Riolering De bestaande lokale riolering wordt gehandhaafd, maar wel afgekoppeld van rwzi Zutphen. Afhankelijk van de precieze locatie van de lokale afvalwaterzuiveringsinstallatie zullen meer of minder ingrijpende aanpassingen nodig zijn. Gemengd ingezameld afvalwater Het afvalwater wordt via de lokale riolering getransporteerd naar een UASB-ST (zie 5.4.1). Als bijproduct van de behandeling wordt biogas gewonnen. De beste locatie voor de afvalwaterzuivering is naast de bestaande stortplaats, omdat dan het biogas (stortgas) dat daar gevormd wordt samen met het biogas uit de UASB-ST benut kan worden voor elektriciteitsopwekking in een wkk. De restwarmte van de wkk kan dan gebruikt worden om de UASB-ST op te warmen voor een hogere efficiëntie van het zuiveringsproces. Afhankelijk van de uiteindelijke bestemming van het behandelde afvalwater zal een geschikte nazuivering gekozen moeten worden. Melkspoelwater Voor lokale behandeling van melkspoelwater van de melkveehouderijen is het gebruik van helofytenfilters voorzien. Grijs water van huishoudens wordt niet gescheiden ingezameld. Figuur 4 geeft het overgangsscenario weer in zoverre dit verschilt met het eerder beschreven scenario (dus alleen voor het huishoudelijke afvalwater): 19

20 Waterleiding Consumptie Locatie naast stortplaats Al het afvalwater Lokale persleiding UASB septic tank Geschikte nabehandeling infiltratie, hergebruik, lozing, etc. Woning Restwarmte Biogas Stortplaats Biogas WKK Elektriciteit Figuur 4. Inzameling en behandeling op gebiedsschaal overgangsscenario 5 Beschrijving van maatregelen In dit hoofdstuk worden de verschillende voorgestelde maatregelen toegelicht. Het betreft hier algemene informatie, de niet specifiek is voor het uitgewerkte scenario. 5.1 Huishoudelijk water en afvalwater De huishoudens in Armhoede gebruiken 463 liter leidingwater per dag. Gezien het waterverbruik per persoon in Nederland (120 liter in 2010, zie Tabel 2) bestaan de huishoudens dus uit 3-4 personen. Tabel 2. Watergebruik in Nederland in ) Type gebruik Liter/persoon.dag Komt terecht in welk type afvalwater Zwart water Grijs water Toiletspoeling 33,7 X - Directe consumptie (water, koffie/thee) 1,8 X - Voedselbereiding 1,4 X X Bad, douche, wastafel 56,4 - X Wassen van kleding (hand/wasmachine) 15,4 - X Afwassen (hand/afwasmachine) 6,1 - X Overig keukenkraan 5,3 - X Totaal (liter/persoon.dag) 120,1 ~35 ~85 Van het watergebruik komt 70% uiteindelijk als grijs water in het riool terecht. De overige 30% vormt samen met urine en ontlasting zogenaamd zwart water wordt samen met het grijze water via het riool afgevoerd. Naast leidingwater kan ook hemelwater gezien worden als deel van het inkomende te gebruiken water, aangezien het een relatief schone waterstroom is die zonder of met slechts minimale behandeling voor verschillende toepassingen gebruikt kan worden. Categorieën huishoudelijk afvalwater: Zwart: mengsel van urine, ontlasting, wc-papier Grijs water bevat zeepresten, wat organisch afval van voedselbereiding en afwassen, en vooral veel schoon water. Zwart water is afkomstig van het toilet, en de vervuiling daarin bestaat uit organisch materiaal, stikstof, fosfor en potentiële ziekteverwekkers die mensen uitscheiden en in het afvalwater terechtkomen. Grijs en zwart water bevatten een vergelijkbare absolute hoeveelheid en spoelwater Grijs: het overige huishoudelijke afvalwater, vooral afkomstig van bad/douche en wasmachine Bruin: gescheiden ingezamelde ontlasting, met wcpapier en spoelwater (zwart water zonder urine) Geel: gescheiden ingezamelde urine, met spoelwater Groen: vermalen keukenafval met spoelwater Donker: mengsel van zwart en groen water 7 NIPO/VEWIN (2010) Huishoudelijk watergebruik in Nederland. 20

21 organische vervuiling, maar wanneer gekeken wordt naar concentraties is grijs water zeer sterk verdund. Wanneer het toiletafvalwater wordt gescheiden in twee stromen, één die urine en spoelwater bevat en één die de ontlasting en spoelwater bevat, spreken we van geel water en bruin water. Naast de al genoemde afvalwaterstromen zijn er nog twee minder gangbare stromen te onderscheiden: groen water en donker water. Groen water is gemalen keukenafval met wat spoelwater, afkomstig van een vermaler voor keukenafval die onder de gootsteen wordt gemonteerd. Deze vermalers zijn in Nederland nog verboden omdat anders de rwzi s te zwaar belast zouden worden. Binnen de nieuwe sanitatie is groen water echter interessant, omdat het een energierijke stroom is waaruit biogas geproduceerd zou kunnen worden. Wanneer groen water gemengd wordt met zwart water spreekt men van donker water. 5.2 Waterbesparing Om het huishoudelijk waterverbruik te beperken zijn verschillende hulpmiddelen op de markt die inmiddels gewoon geworden zijn, zoals besparende douchekoppen en toiletten. Gedragsverandering is de belangrijkste voorwaarde voor het succes van waterbesparing, door bewust minder water te gebruiken en alert te zijn op mogelijke verspilling. Daarnaast is het van belang om de besparing die een hulpmiddel kan opleveren niet teniet te doen, bijvoorbeeld door langer te douchen. Het benutten van regenwater en eventueel ook gezuiverd grijs water voor verschillende toepassingen zoals het sproeien van de tuin en het wassen van de auto gaat een stap verder, omdat in dat geval leidingwater vervangen wordt door een andere bron. Hierdoor kan aanzienlijk bespaard worden op de waterconsumptie, maar het vergt wel grotere betrokkenheid van de watergebruiker. Bedrijven kunnen vaak veel water besparen door kritisch te kijken naar de manier waarop zij water gebruiken en hier veranderingen in aan te brengen. Ook kunnen technische aanpassingen gedaan worden, bijvoorbeeld door de capaciteit van een pomp goed af te stemmen op het benodigde debiet, en machines goed af te stellen zodat water efficiënt gebruikt wordt. Agrarische bedrijven die water gebruiken voor beregening kunnen proberen om hemelwater goed te benutten (bijv. opvangen van regenwater voor gebruik, optimalisatie van beregeningsmomenten), en van waterbesparende irrigatietechnieken. Gebruik van behandeld afvalwater zou ook een optie kunnen zijn. 5.3 Gescheiden inzameling van afvalwaterstromen In verhouding met het toiletspoelwatervolume (zo n 34 liter per persoon per dag) zijn de hoeveelheden urine en ontlasting die geproduceerd worden erg klein: per persoon dagelijks ongeveer 1,5 liter urine en 0,2 liter ontlasting. Dit betekent dat de oorspronkelijke vervuiling in het zwarte water sterk verdund wordt met zeer schoon drinkwater. Door bijmengen van het relatief schonere grijze water en regenwater wordt de uiteindelijke concentratie vervuiling in het rioolwater nog aanzienlijk lager. Anders gesteld, door het opmengen van alle stromen wordt het grootste en relatief minst verontreinigde deel van het huishoudelijk afvalwater, het grijswater, extra vervuild. Dit maakt de zuivering niet eenvoudiger, en terugwinning van nuttige grondstoffen erg lastig. Bij de nieuwe ideeën over inzameling en verwerking van huishoudelijk afvalwater speelt de scheiding van grijs en zwart water een belangrijke rol. Deze systemen richten zich enerzijds op het voorkomen van de vervuiling van grote hoeveelheden schoon water en op kringloopsluiting op locatie en in de regio. Uiteindelijk kan zo ook een grote mate van zelfvoorziening bereikt worden, niet alleen op het terrein van milieubescherming, maar in zekere mate ook op het gebied van de energie- en voedselvoorziening. Omdat de verschillende huishoudelijke stromen erg verschillen in hoeveelheid en samenstelling, is het in principe technisch en economisch aantrekkelijk om ze apart in te zamelen en dan verschillende technologieën te gebruiken voor verwerking. Voor zwart water, geel water en bruin water geldt daarnaast dat de behandeling vaak efficiënter gedaan kan worden wanneer deze stromen geconcentreerder ingezameld worden, met name t.a.v. de mogelijkheden van terugwinning van grondstoffen. Dat betekent dat het naast de gescheiden inzameling van stromen ook een beperking 21

22 van het volume toiletspoelwater gewenst is, iets dat op zichzelf al winst oplevert doordat minder schoon water verbruikt wordt. Wat de beste mogelijkheden zijn voor inzameling en zuivering van afvalwater hangt sterk af van de lokale situatie, iedere locatie is uniek Gescheiden inzameling van zwart en grijs water Om zwart water apart in te zamelen kan gebruik worden gemaakt van gewone toiletten met een extra klein spoelvolume (maximaal ca. 2,5-4 liter per spoeling), of van vacuümtoiletten, waarvoor speciale transportsystemen (vacuümriolering) en speciale toiletpotten nodig zijn. Waar de gangbare riolering gebruik maakt van schoon leidingwater - drinkwater - als transportmiddel, is het vacuümsysteem vooral gebaseerd op een permanente onderdruk in het leidingsysteem. De inhoud van de toiletpot wordt weggezogen, waarbij maximaal slechts ongeveer 1 liter water nodig is per spoeling. Op deze manier kan het zwarte water zeer geconcentreerd ingezameld worden. Figuur 5 laat een vacuümtoilet zien, en een voorbeeld van een vacuümstation. Figuur 5. Voorbeelden van een vacuümtoilet (links) en een vacuümstation (rechts). Pilot Sneek. Vacuümsystemen voor de inzameling van zwart water worden nog niet op huishoudniveau in afzonderlijke woningen gebruikt, daarvoor is het systeem technisch te complex en te kostbaar ten opzichte van de voordelen, maar op wijk- en gebouwniveau is het echter een veelbelovende oplossing. Sinds enkele jaren worden vacuümtoiletten in Nederland dan ook meer en meer toegepast (o.a. NIOO kantoor Wageningen, Casa Vita appartementen Deventer, wijk Noorderhoek Sneek). De mogelijkheid kan worden gecreëerd om het gescheiden ingezamelde grijswater na zuivering, eventueel in combinatie met regenwater, te gebruiken voor bijvoorbeeld toiletspoeling, de (vaat)wasmachine of om de auto te wassen. Dit kan leiden tot een besparing van water Gescheiden inzameling van geel water Wanneer in detail gekeken wordt naar zwart water, blijkt dat urine relatief een erg klein volume omvat, maar het bevat wel veruit het grootste deel van de stikstof en fosfor die mensen uitscheiden. Deze meststoffen moeten tijdens de afvalwaterzuivering vergaand verwijderd worden, en dit is relatief moeilijk. Stikstof en fosfor hebben echter een duidelijke waarde (denk aan kunstmest). Door het apart inzamelen van urine worden deze stoffen in een klein volume geconcentreerd. De urine kan dan voor bemesting gebruikt worden. Het is ook mogelijk om de stikstof en fosfor met speciale technieken uit de urine te winnen. Op huishoudniveau lijkt dit echter niet haalbaar. Stikstof en fosfor in huishoudelijk afvalwater: % van totaal Stikstof (N) Fosfor (P) Urine Ontlasting Grijs water Om urine voldoende gescheiden te kunnen inzamelen zijn aanpassingen in de woningen nodig: de installatie van speciale scheidingstoiletten, een urine-opslagvat en gescheiden leidingen voor geel en bruin water. De urinescheidingstoiletten werken op dezelfde manier als een gewoon toilet. Afhankelijk van het type wordt de urine vrijwel zonder spoelwater opgevangen, of met een kleine hoeveelheid 22

23 water. Het doel is om geel water zo geconcentreerd mogelijk in te zamelen om zo het benodigde opslagvolume beperkt te houden en eventuele verwerking zo efficiënt mogelijk te kunnen doen. Eventueel kunnen voor vergroot comfort naast scheidingstoiletten ook waterloze urinoirs gebruikt worden. Figuur 6. Voorbeelden van urinescheidingstoiletten en een waterloos urinoir. Kantoor Landustrie. Ook al is urine in het lichaam steriel, tijdens het plassen en tijdens transport van ingezamelde urine naar de opslag kunnen er ziekteverwekkers in terecht komen. Het is uit onderzoek gebleken dat een half jaar opslag voldoende is voor veilig gebruik. Afhankelijk van de toepassing van de urine kan gekozen worden voor individuele opslag bij de woningen, of op een meer centraal punt waar de urine van verschillende woningen een half jaar opgeslagen wordt tot het moment van gebruik. Door het afscheiden van urine wordt verder via het toilet geen zwart maar bruin water geproduceerd. Dit kan op zijn beurt weer gescheiden van het grijze water worden ingezameld, om dan lokaal met een geschikte technologie gezuiverd te worden. 5.4 Zuivering van zwart of bruin water Gescheiden ingezameld zwart of bruin water bevat een grote hoeveelheid organisch materiaal. Dit kan op de conventionele (volledig) decentrale manier behandeld worden in een traditionele septic tank, of er kan gebruik gemaakt worden van een verbeterde installatie, de zogenaamde UASB-septic tank, om zo energie te kunnen winnen uit het afvalwater UASB - septic tank Door middel van anaerobe biologische processen (d.w.z. in afwezigheid van zuurstof, via natuurlijke rottingsprocessen) wordt organisch materiaal omgezet in biogas, een gasmengsel bestaande uit 60-70% methaan, wat ook de belangrijkste component van aardgas is. Biogas kan bijvoorbeeld in een CV-ketel of middels warmtekrachtkoppeling omgezet worden in warmte en/of elektriciteit. Bij anaerobe behandeling van afvalwater in een speciaal daarvoor ontworpen installatie wordt biogas efficiënt gevormd en afgevangen. Het systeem verbruikt zelf nauwelijks of geen energie, waardoor het netto energie produceert. Dit in tegenstelling tot de conventionele manier van rioolwaterbehandeling, waarbij het afvalwater geforceerd belucht wordt en dus veel energie voor nodig is. Hoe geconcentreerder het afvalwater is, hoe efficiënter het biogas geproduceerd kan worden: bij biogasproductie uit een geconcentreerde stroom wordt er relatief veel biogas gewonnen per volume water, en kan met een kleinere installatie volstaan worden. Een UASB reactor is een reactor waarin afvalwater van beneden naar boven doorheen stroomt. UASB staat voor Upflow Anaerobic Sludge Blanket. Hierbij refereert upflow aan het opstromende afvalwater, anaerobic aan het feit dat het zuiveringsproces anaeroob is (zonder zuurstof) en sludge blanket aan de slibdeken die zich in de reactor vormt. De slibdeken bestaat uit vlokken van aan elkaar groeiende micro-organismen, die door het opwaarts stromende water blijven zweven: ze zijn te zwaar om met het water uit te spoelen, en blijven daardoor in de onderste helft van de reactor hangen. Het contact tussen micro-organismen en afvalwater is erg goed, waardoor de organische stoffen in het 23

24 afvalwater efficiënt afgebroken kunnen worden. Eindproducten van de zuivering zijn vergaand gezuiverd water met daarin opgeloste nutriënten, biogas en een kleine hoeveelheid slib. UASB-reactoren worden veel gebruikt voor de zuivering van afvalwater dat grote hoeveelheden opgelost organisch materiaal bevat. Huishoudelijk zwart water bevat vrij veel onopgelost organisch materiaal, dat in de standaardconfiguratie van de UASB reactor niet goed verwijderd kan worden. De onopgeloste deeltjes hebben een langere tijd nodig om af te breken. Voor toepassing op stromen als zwart water is er daarom een hybride tussen een UASB reactor (efficiënt proces) en septic tank (lange verblijftijd) ontwikkeld, de UASB-septic tank (UASB-ST). Hierdoor kan uit een relatief moeilijke stroom als zwart water toch biogas gewonnen worden Traditionele septic tank Traditionele septic tanksystemen worden wereldwijd al decennialang toegepast voor lokale behandeling van huishoudelijk afvalwater. Bezinking van vast materiaal wordt over het algemeen gezien als het belangrijkste werkingsmechanisme, maar ook treden er biologische omzettingen op. Net als in een UASB-ST is het milieu in een traditionele septic tank anaeroob, en wordt er biogas geproduceerd. De stroming van het afvalwater door de tank is echter vooral horizontaal, waardoor er veel minder contact is tussen het afvalwater en het zich door bezinking op de bodem ophopende slib. De in het slib aanwezige micro-organismen kunnen de vervuiling in het water dus veel minder efficiënt omzetten, waardoor het effluent van een traditionele septic tank minder schoon is dan van een UASB- ST. Daarnaast is de gewone septic tank niet ontworpen om biogas af te vangen voor gebruik, en gaat het gevormde gas verloren Nutriënten Zwart water bevat naast organisch materiaal ook veel nutriënten. Wanneer zwart water sterk geconcentreerd wordt ingezameld, kan de verwijdering van deze nutriënten veel gerichter en efficiënter worden aangepakt dan bij een verdunde stroom. De nutriënten kunnen eventueel zelfs (deels) worden teruggewonnen voor hergebruik. Hiervoor zijn verschillende technologieën beschikbaar. 5.5 Helofytenfilter Een helofytenfilter is een kunstmatig aangelegd systeem dat in staat is om afvalwater vergaand te zuiveren op een soort semi-natuurlijke wijze. Het opvallendste onderdeel van dit systeem zijn de zogenaamde helofyten, moerasplanten die normaal gesproken aan de waterkant groeien en gewend zijn om met de wortels in het water te staan, zoals riet en lisdodde. Vandaar dat helofytenfilters ook wel rietveld of zuiveringsmoeras worden genoemd. Afhankelijk van het type helofytenfilter groeien de planten in een filterbed of in een vijver. Wanneer een vijver gebruikt wordt is strikt genomen geen sprake van een filter, maar het valt binnen dezelfde familie van zuiveringssystemen. Er zijn verschillende manieren om dit soort systemen aan te leggen. In het algemeen worden er drie typen onderscheiden: - Vrijstromend systeem: Speciaal ontworpen ondiepe vijver waar het afvalwater doorheen stroomt, met daarin drijvende of vaste planten. De zuiveringscapaciteit is iets groter dan van een natuurlijke vijver of moeras. - Horizontaal doorstroomd filter: 24