Onderwerp: Aanpassing rwzi Veendam Nummer: Bestuurstukken/1277 Agendapunt: 7 DB: Ja 7-1-2013 BPP: Nee Workflow Opsteller: Otto Kluiving, 0598-693220 Schoon Water FAZ: Ja 23-1-2013 Opdrachtgever: Erica Mosch VVSW: Ja 23-1-2013 Portefeuillehouder: Harrie Prins AB: Ja 6-2-2013 Ondersteuning van de afdeling: Technisch; Bokke Postma Juridisch Financieel; Jan Schiphuis Staf Communicatie Externe betrokkenen: Reden: N.v.t. Samenvatting: In het bestuursprogramma is aangegeven dat het waterschap in het kader van duurzaamheid, met name op de zuiveringen, wil besparen op energieverbruik. In ons duurzaamheidsbeleid is aangegeven dat we het gebruik van chemicaliën willen verminderen. Voor de rwzi Veendam is in het meerjareninvesteringsschema een bedrag gereserveerd voor ombouw naar biologische fosfaatverwijdering en vervanging van de puntbeluchters. Deze onderwerpen zijn onderzocht in het licht van het bestuursprogramma en het duurzaamheidsbeleid. Voorgesteld wordt om het chemicaliënverbruik van de rwzi te verlagen door een struvietreactor te realiseren voor de verwijdering van fosfaat en een extra bandindikker voor het indikken van het extern slib dat wordt verwerkt op de rwzi Veendam. Voor wat betreft het energieverbruik is het vervangen van de puntbeluchters en voorstuwers door energiezuinige voorstuwers en bellenbeluchting een goede optie. Daarnaast kan door de menging van de slibbuffers te optimaliseren het energieverbruik verder worden teruggebracht. Samen met een aantal acties in de bedrijfsvoering levert dit net geen energieneutrale rwzi op. De kosten voor deze wijzigingen bedragen 2.695.000,- en worden binnen de levensduur van 20 jaar van de maatregelen terugverdiend. Duurzaamheidsparagraaf: Nee, duurzaamheid is een integraal onderwerp van dit bestuursvoorstel. AB Voorstel: Instemmen om op de rwzi Veendam: - het chemicaliënverbruik te verlagen door struviet te gaan vormen en door een tweede bandindikker te plaatsen; - het energieverbruik te verlagen door bellenbeluchting te plaatsen en de menging van de slibbuffers te wijzigen; 1
- een krediet beschikbaar stellen van 2.695.000,-. Bijlagen: Nee Ter inzage (bestuursnet): Nee Onderwerp(en): Besluit/opmerkingen bestuur: Paraaf secretaris-directeur: 2
Inleiding In het bestuursprogramma is aangegeven dat het waterschap in het kader van duurzaamheid, met name op de zuiveringen, wil besparen op het energieverbruik. Hierbij is ook verwezen naar de meerjarenafspraak (MJA-3) die gemaakt is met de minister van Economische Zaken over een jaarlijkse efficiëntieverbetering van 2%. In ons duurzaamheidsbeleid, dat is opgesteld naar aanleiding van het bestuursprogramma, is aangegeven dat we het gebruik van chemicaliën willen verminderen. Ook is naar aanleiding van het bestuursprogramma een zuiveringsstrategie opgesteld. Onze strategie voor de toekomst is de zuiveringen om te bouwen tot grondstoffabrieken. In het meerjareninvesteringsschema is in de categorie E1 onder nummer 361 de aanpassing van rwzi Veendam opgenomen. De geraamde investeringen zijn gebaseerd op de ombouw van de installatie van chemische fosfaatverwijdering naar biologische verwijdering (om het chemicaliënverbruik te verminderen) en het vervangen van de puntbeluchters met bijbehorende voortstuwers door energiezuinige bellenbeluchting en voortstuwers (om het energieverbruik te verminderen). Dit voorstel beschrijft de maatregelen en de investering die noodzakelijk zijn om het chemicaliën -en energieverbruik op de rwzi Veendam te verminderen. Voorgeschiedenis en eerdere besluitvorming De rioolwaterzuivering (rwzi) Veendam zuivert het afvalwater dat afkomstig is van de gemeente Veendam en Menterwolde. Op deze locatie wordt tevens slib van andere zuiveringen binnen ons beheergebied ingedikt en vergist. Samen met de gemeenten Veendam en Menterwolde is onderzoek uitgevoerd naar de te verwachten belasting in 2028. Het blijkt dat er geen tot een zeer geringe toename zal zijn van de biologische belasting ten opzichte van 2011. Dit betekent dat de biologische capaciteit van de zuivering Veendam niet hoeft te worden vergroot. Met het beschikbaar gesteld onderzoeksbudget van 60.000,- (C/490/02) is onderzocht of het haalbaar is om de rwzi energieneutraal te bedrijven. Energieneutraal is een eerste stap op weg naar de grondstoffenfabriek, het wil zeggen dat de zuivering evenveel energie produceert als er verbruikt wordt. Om dit te bereiken zal het energieverbruik moeten worden verlaagd, en de energieproductie worden verhoogd. Het doel was om in juli 2012 een voorbereidingskrediet voor de uitvoering van de ombouw voor biologische fosfaatverwijdering en bellenbeluchting aan te vragen bij het algemeen bestuur. De hoogte van het aan te vragen krediet wordt echter sterk bepaald door de systeemkeuze die wordt gemaakt. Het dagelijks bestuur heeft in de vergadering van 14 mei 2012 ingestemd met het voorstel om het restant van het onderzoeksbudget (C/490/02) ( 25.000,-) aan te vullen met 25.000,- (voorbereidingskosten ten laste van het project) en dit te gebruiken voor een systeemkeuzestudie inclusief benodigde deelstudies om op deze manier een nauwkeurige raming van de uitvoeringskosten te kunnen maken. De uitkomsten van deze studie worden in dit voorstel nader uitgewerkt. 3
Zuiveringsstrategie en ontwikkelingen Sinds het vaststellen van de zuiveringsstrategie in 2010 zijn er een aantal belangrijke ontwikkelingen geweest: Waterschappen en gemeenten hebben eind 2011 samen met het kabinet Rutte1 het klimaatakkoord afgesloten. Belangrijke afspraak die gemaakt is dat we 40% van ons totale energieverbruik zelf moeten gaan opwekken. In 2012 sloot de Unie van Waterschappen met het kabinet een Green Deal en een Ketenakkoord Fosfaat. Fosfaaterts wordt steeds schaarser en duurder. Fosfaat is een belangrijke en eindige grondstof. Het afvalwater/slib bevat veel fosfaat. Het terugwinnen van fosfaat uit de afvalwaterketen is daarom ook een logische stap. Landelijk is afgelopen zomer de Routekaart afvalwaterketen opgesteld. Hierin zijn visies opgesteld voor grondstoffen, energie en water. Voor grondstoffen richten we ons op het denken in kringlopen en zien we kansen in fosfaat voor kunstmest en stikstof voor ammoniakverbindingen. Voor energie richten we ons op duurzame oplossingen en de rwzi als energiefabriek. Voor het water richten we ons op leveringen van hoog- en laagwaardig water voor industrie. Deze ontwikkelingen sluiten goed aan op onze zuiveringsstrategie. Deelstudies en systeemkeuze Op de zuivering Veendam zijn een aantal knelpunten aanwezig die we willen oplossen. Het gaat hier om: - hoog chemicaliënverbruik voor de fosfaatverwijdering; - hoog chemicaliënverbruik bij de slibindikking als gevolg van een tekort aan slibverwerkingscapaciteit; - hoog energieverbruik op de rwzi. Het streven is om het chemicaliënverbruik te verminderen en de rwzi energieneutraal te bedrijven. Chemicaliënverbruik voor fosfaatverwijdering: Om een goed beeld te krijgen wat de belangrijkste procesonderdelen zijn waar het fosfaat vrij komt, is een fosfaatbalans opgesteld. Hieruit blijkt dat er hoge fosfaatvrachten vrijkomen bij het indikken van het slib. Dit wordt veroorzaakt doordat biologisch slib van een aantal andere zuiveringen in ons beheergebied op rwzi Veendam mechanisch wordt ingedikt en vergist. Tijdens opslag en indikking van dit slib komt het fosfaat vrij dat in de beluchting met behulp van chemicaliën moet worden verwijderd. Er zijn twee manieren om het chemicaliënverbruik voor fosfaatverwijdering te verlagen: fosfaat biologisch verwijderen of de fosfaatrijke deelstroom separaat behandelen. Op vrijwel al onze rwzi s verwijderen we het fosfaat op een biologische wijze. Dit doen we door de zuivering zodanig te configureren dat het afvalwater/slib mengsel afwisselend zuurstofloze en zuurstofhoudende zones doorloopt. Hierdoor worden bacteriën gevormd die extra fosfaat op kunnen nemen. Uit de berekeningen blijkt echter dat op de rwzi Veendam de aangevoerde fosfaatvracht dusdanig hoog is, dat naast het bouwen van een zuurstofloze tank en een nieuwe denitrificatietank, alsnog een aanvullende chemische verwijdering noodzakelijk is. 4
Vermindering van de chemicaliëndosering kan ook bereikt worden door fosfaatrijke stromen separaat te gaan behandelen. Dit wordt deelstroombehandeling genoemd. Voor de zuivering Veendam is deelstroombehandeling van het filtraatwater dat vrijkomt bij de indikking de beste optie. Het behandelen van het filtraatwater heeft een aantal voordelen: wegnemen van extern aangevoerde fosfaat- en stikstofvrachten voordat het de waterlijn ingaat voor verdere zuivering. Dit bespaart beluchtingsenergie en voorkomt onnodige (chemische) slibproductie en levert dus ook een besparing op de slibverwerkingskosten. door toevoeging van magnesiumchloride aan het filtraatwater wordt struviet (Magnesium Ammonium Fosfaat) gevormd. Dit is een meststof, die naar verwachting medio 2014 in de markt kan worden afgezet. Hiervoor wordt zowel op landelijk niveau als op Europees niveau gelobbyd door de waterschappen. Waterstromen (een organisatie die installaties voor de zuivering van afval-, proces- en industriewater en de verwerking van organische slibben exploiteert) zet struviet dat afkomstig is uit proceswater van de aardappelverwerking, af in Duitsland. De urine afkomstig van het provinciehuis Drenthe kan gezamenlijk met het filtraatwater verwerkt worden. Het voorstel is om de rwzi Veendam niet om te bouwen tot een biologische fosfaatverwijdering en te kiezen voor realisatie van een struvietreactor, zodat we aansluiten op de ontwikkelingen rondom de zuiveringsstrategie, minder energie verbruiken en minder chemisch slib produceren. Chemicaliënverbruik voor slibindikking Op de rwzi Veendam verwerken we het slib van een aantal andere rwzi s in de gisting. Hiervoor moet het slib eerst ingedikt worden, dit doen we met een bandindikker. Doordat de capaciteit van de huidige bandindikker te klein is voor al het slib, wordt extra polymeer gebruikt. Polymeer is niet alleen een dure grondstof, maar het zorgt ook voor extra belasting van de rwzi en allerlei bijkomende problemen die leiden tot een verhoging van het energieverbruik. Door een extra bandindikker te plaatsen kunnen we niet alleen het polymeerverbruik van de rwzi verlagen maar ook het energieverbruik. Het voorstel is om een extra bandindikker te plaatsen en om de huidige primairsliblijn te optimaliseren. Energieverbruik Om het energieverbruik van de rwzi Veendam te analyseren is een energiescan uitgevoerd, waarbij alle energieverbruikers in kaart zijn gebracht. De volgende procesonderdelen hebben een hoog energieverbruik: aanvoerwerk; mengers in de twee slibbuffers voor externe slibaanvoer; bedrijfswaterinstallatie; beluchting. De huidige pompen van het aanvoerwerk zijn over vijf jaar economisch gezien afgeschreven. Het vervangen van de pompen door energiezuinige pompen is op dit moment niet rendabel. Vervanging zal plaatsvinden via het grootonderhoudschema rwzi s. Voorgesteld wordt de pompen van het aanvoerwerk over vijf jaar, of zoveel vroeger of later als nodig is op basis van de technische staat, te vervangen. 5
Het energieverbruik van de mengers in de twee slibbuffers is hoog (circa 130.000 kwh/j). Dit wordt veroorzaakt door de geometrie van de tank (een hergebruikte voorzuiveringstank). Om goede menging te verkrijgen zijn mengers met een hoog vermogen noodzakelijk. Tevens moeten de mengers altijd aan blijven staan omdat anders het slib te ver indikt en niet meer verpompt kan worden. Mogelijke oplossingen zijn: - aanpassen van de bestaande situatie, - bouwen van een nieuwe buffer of - inzetten van een van de drie slibafvoerbuffers. Bij de laatste twee mogelijkheden moet ook een nieuw slibtransportgemaal gerealiseerd worden. Om extra energieverbruik en een extra investering te voorkomen, stellen we voor de bestaande tanks aan te passen. Door deze maatregel wordt het energieverbruik met circa 80.000 kwh/j gereduceerd. Voorgesteld wordt om de bestaande slibbuffers aan te passen. Het energieverbruik van de bedrijfswaterinstallatie is hoog (circa 125.000 kwh/j). Naar aanleiding van de quick scan zijn in de huidige bedrijfsvoering al diverse aanpassingen gedaan. Zo wordt er geen of veel minder bedrijfswater gebruikt bij de voor- en na-indikking van het slib. Dit heeft al tot circa 20.000 kwh/j energiereductie geleid zonder dat hiervoor een investering nodig was. Voorgesteld wordt geen aanpassingen te doen aan de bedrijfswaterinstallatie. Rwzi Veendam is op dit moment voorzien van puntbeluchters en voortstuwers. Deze beluchters brengen zuurstof in het afvalwater om het zo te reinigen. De beluchters en voorstuwers zijn zowel financieel als technisch gezien afgeschreven. Deze manier van beluchting gebruikt veel energie (1.050.000 kwh/j). De moderne bellenbeluchting die we de afgelopen jaren hebben geplaatst op onze zuiveringen, heeft een veel hoger zuurstof inbrengrendement. Voor de rwzi Veendam de plaatsing van een bellenbeluchting als resultaat dat het energieverbruik met circa 520.000 kwh/j kan verminderen. Voorgesteld wordt om de huidige puntbeluchters en voortstuwers te vervangen door energiezuinige voorstuwers en bellenbeluchting. Een energieneutrale zuivering kan worden bereikt door naast energiebesparing ook een verhoging van de energieproductie te realiseren. Hiervoor is een verhoging van de biogasproductie noodzakelijk. De huidige Warmte Kracht Koppeling (WKK) kan bij optimale inzet circa 400.000 kwh/j extra opwekken, en is dus niet belemmerend hiervoor. Door voorbehandeling van het slib kan het slib verder worden afgebroken en ontstaat er meer biogas. Inmiddels zijn verschillende technieken hiervoor beschikbaar. Twee van deze veelbelovende technieken zijn de propstroomvergisting en de thermocrack voorbehandeling. Uit praktijkproeven in den lande blijkt dat de effectiviteit van voorbehandeling zeer locatie (en slib) afhankelijk is. Hoe kansrijk deze technieken zijn en of deze inpasbaar zijn op zuiveringen waar wij een gistingsinstallatie hebben (Assen, Veendam en Scheemda) dient in een aanvullend onderzoek te worden vastgesteld. In maart 2013 zal in combinatie met de optimalisatie menging gisting rwzi Scheemda hiervoor een voorstel worden gedaan. Risico s en kansen Een risico bij het realiseren van een struviet reactor is de afzet van het struviet. Zoals eerder aangegeven is de verwachting dat afzet mogelijk is vanaf 2014. Op basis van de gegevens van Waterstromen zou de opbrengst circa 50,-/ton zijn, dit is dan ongeveer 4.000,-/jaar. Als afzet niet mogelijk is dan zal het struviet moeten worden gestort, de kosten zijn dan circa 6.000,-/jaar. 6
Financiën In het meerjareninvesteringsschema (mji) is voor rwzi Veendam een bedrag opgenomen voor ombouw naar biologische fosfaatverwijdering en vervanging van de puntbeluchting en voortstuwers. Vervolgens is er een systeemkeuzestudie uitgevoerd en hieruit blijkt dat het chemicaliënverbruik en energieverbruik sterk kunnen worden verminderd. Daarnaast zal, doordat de slibverwerking van de andere zuiveringen op de rwzi Veendam is toegenomen, de slibverwerkingscapaciteit worden vergroot. De totale kosten voor deze investering worden geraamd op 2.695.000,-. In de mji 2013 t/m 2016 is 2.644.000,- (2012 100.000,-, 2013 1.118.333,-, 2014 1.425.667,-) opgenomen voor dit project (E-361). De huidige raming is derhalve 51.000,- hoger. De investering ad 2.695.000,- wordt als volgt onderverdeeld: Maatregelen vermindering chemicaliënverbruik 1.105.000 Maatregelen vermindering energieverbruik 1.590.000 Totaal 2.695.000 Maatregelen vermindering chemicaliënverbruik De geraamde kosten bedragen in totaal 1.105.000,-. Hiertegenover staat een jaarlijks voordeel van 82.000,- van het chemicaliënverbruik en de slibverwerkingskosten ( respectievelijk 57.000,- en 25.000,-). Daarnaast is voorzichtigheidshalve uitgegaan van de onder risico s en kansen genoemde optie dat afzet niet mogelijk is. De transport- en stortkosten bedragen dan jaarlijks 6.000,-. Het netto voordeel bedraagt dan 76.000,- per jaar. De contante waarde van het totale voordeel over de looptijd van 20 jaar bedraagt 1.235.000,-. Het contant gemaakte voordeel ten opzichte van de investering ad 1.105.000,- bedraagt 130.000,-. De terugverdientijd van de investering is 18 jaar. Berekend over de totale levensduur (20 jaar) van de investering is de uitkomst voor de begroting als volgt: Kapitaallasten (rente en afschrijving); totaal 20 jaar 1.536.000 Voordeel chemicaliën en slibverwerking; totaal 20 jaar 1.847.000 Per saldo voordeel totaal 20 jaar 311.000 Terugverdientijd investering 18 jaar Hierbij is uitgegaan voor de kapitaallasten van een rekenrente van 3,9% (renteomslagpercentage begroting 2013) en voor het voordeel op chemicaliën en slibverwerking van een jaarlijkse inflatie van 2%. De jaarlijkse onderhoudskosten zijn nagenoeg gelijk aan de kosten volgens de huidige werkwijze. De kapitaallasten en de besparingen worden in de begroting 2014 verwerkt. Maatregelen vermindering energieverbruik Het totaal energieverbruik van de rwzi Veendam over 2011 is 2.143.000 kwh. De geraamde kosten van de investering bedragen in totaal 1.590.000,-. Dit betreft de aanpassing van de slibbuffers en het vervangen van de huidige puntbeluchters en voortstuwers door een bellenbeluchting waardoor 7
aanzienlijk kan worden bespaard op het energieverbruik. De huidige puntbeluchters en voortstuwers zijn zowel technisch als financieel afgeschreven en aan vervanging toe. Vervanging van de puntbeluchters en voortstuwers volgens de huidige werkwijze zou een investering vergen van ca. 600.000,-. De energiebesparing zou dan gering zijn. Door een extra investering van ca. 1.000.000,- besparen we circa 600.000 kwh/jaar (520.000 kwh beluchting en 80.000 kwh slibbuffers). Dit is 28% ten opzichte van het totaal energieverbruik. De contante waarde van het totale voordeel op de energiekosten over de looptijd van 20 jaar bedraagt 1.017.000,-. Het contant gemaakte voordeel ten opzichte van de extra investering ad. 1.000.000,- bedraagt 17.000,-. De terugverdientijd van de investering is 19 jaar. Berekend over de totale levensduur (20 jaar) van de extra investering van 1.000.000,- is de uitkomst voor de begroting als volgt: Kapitaallasten (rente en afschrijving) periode 20 jaar 1.390.000 Voordeel 600.000 kwh/jaar gedurende 20 jaar 1.539.000 Per saldo voordeel totaal 20 jaar 149.000 Terugverdientijd investering 19 jaar Hierbij is uitgegaan voor de kapitaallasten van een rekenrente van 3,9% (renteomslagpercentage begroting 2013). Voor de jaarlijkse prijsstijging van energie is uitgegaan van gemiddeld 3%. Dit is het langdurig gemiddelde over de afgelopen periode van 16 jaar naar beneden afgerond op 3%. Deze cijfers zijn gebaseerd op de CBS indexcijfers van de elektriciteit. De ontwikkeling van de energieprijzen op lange termijn is moeilijk te voorspellen en is afhankelijk van diverse factoren. Hieronder wordt aangegeven wat de terugverdientijd is bij een gemiddelde stijging van de energiekosten van 2%, 3% en 4%. Stijging energie Voordeel / nadeel Terugverdientijd 2% Nadeel 35.000 3% Voordeel 149.000 19 jaar 4% Voordeel 349.000 17 jaar Het omslagpunt van het terugverdienen van de investering ligt bij een gemiddelde stijging van de energiekosten van 2,15%. Uit bovenstaand tabel blijkt dat indien de gemiddelde energiestijging gelijk is aan de verwachte jaarlijkse inflatie van 2%, het voordeel op de energiekosten nagenoeg gelijk is aan de kapitaallasten over de investering gedurende een periode van 20 jaar. De jaarlijkse onderhoudskosten zijn nagenoeg gelijk aan de kosten volgens de huidige werkwijze. De kapitaallasten en het voordeel op het energieverbruik worden in de begroting 2014 verwerkt. Geconcludeerd kan worden dat deze duurzaamheidsmaatregelen op ongeveer budget neutrale wijze kunnen worden uitgevoerd. 8
Uitvoering/tijdspad De voorbereiding en realisatie worden gefaseerd en aansluitend op elkaar uitgevoerd. Hieronder een globale planning die in het projectplan wordt uitgewerkt tot een detail planning. Activiteit Afgerond Energie maatregelen Eind 2013 Chemicaliën maatregelen Eind 2014 Voorstel Instemmen om op de rwzi Veendam: - het chemicaliënverbruik te verlagen door struviet te gaan vormen en door een tweede bandindikker te plaatsen; - het energieverbruik te verlagen door bellenbeluchting te plaatsen en de menging van de slibbuffers te wijzigen; - een krediet beschikbaar stellen van 2.695.000,-. namens het dagelijks bestuur, Harm Küpers secretaris-directeur Alfred van Hall dijkgraaf 9