Colofon Opdrachtgever --- Strategisch Centrum (Onderzoek & Innovatie) Projectleider Renske Diek Projectnummer Opdrachtnemer Sector Techniek, Onderzoek & Projecten Afdeling Onderzoek & Advies \ H&E \ WT Projectleider Eric Baars Kwaliteitsborger Projectnummer 67531-1 Rapport Rapporteur J.W. Voort Versie vrijdag 16 november 2012 Rapportnummer 12.110151 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 2/23
20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 3/23
Inhoud 1 Inleiding 6 2 Technische beschrijving 7 2.1 Vijzelinstallatie 7 2.2 Doseerinstallatie 7 2.3 Vlokvorming 7 2.4 Bezinking (lamellenafscheider) 8 3 Waterkwaliteit 10 3.1 Waterkwaliteit influent 10 3.1.1 Inlaatwater Vecht / Markermeer (VEC007) 10 3.1.2 Meetpunt Visserij (NAP004) 11 4 Zuiveringsprestaties 12 4.1 IJzerchlorideverbruik 13 4.2 Slibproductie 14 4.3 Afgeleide kengetallen 15 5 Kosten 17 5.1 Rente en afschrijving 17 5.2 Kosten chemicaliën 18 5.3 Energieverbruik 18 5.4 Slibafvoer 18 5.5 Beheers- en onderhoudskosten 18 5.6 Totaal kostenoverzicht 19 6 Defosfatering bij flexibel peilbeheer 20 6.1 Effecten van een flexibel peil op de waterbalans 20 6.1.1 Nutriëntenbelasting 20 6.2 Kostenbesparing 20 7 Conclusies 21 7.1 Kosten 21 7.2 Effecten van een flexibel peil 22 8 Aanbevelingen 23 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 4/23
20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 5/23
1 Inleiding De defosfateringsinstallatie Naardermeer bestaat uit een chemische fosfaatverwijdering met de volgende processtappen: 1. dosering en menging 2. vlokvorming 3. vlokverwijdering in de vorm van een geforceerde sedimentatie met een lamellenafscheider. Per jaar wordt in het zomerhalfjaar in de ordegrootte van 0,5 tot 1,5 miljoen m 3 water uit het IJmeer ingelaten, afhankelijk van het neerslagoverschot en de verdamping. Met een dosering van 10 tot 15 mg Fe/l wordt FeCl 3 verbruikt voor een jaarlijks bedrag dat globaal tussen 10.000 en 30.000 kan variëren. De kosten van het ijzerchloride en van de afvoer van slib worden jaarlijks verrekend met Natuurmonumenten. De kosten voor het beheer van de installatie zijn voor rekening van Waternet. De onderzoeksvraag is of de effluenteis (fosfaatconcentratie lager dan 50 ppb) en een restijzergehalte van < 1 mg Fe/l (als maat voor een eventuele overdosering) bij de defosfateringsinstallatie Naardermeer worden gehaald en/of de fosfaatverwijdering verder kan worden geoptimaliseerd. Tevens is bekeken of het ijzerslib (waterijzer) kan worden hergebruikt, bijvoorbeeld voor sulfidebinding in een rwzi, maar ook in zuiveringssystemen voor oppervlaktewateren als middel om fosfaat te binden. Momenteel wordt het ijzerslib op lagunes gedroogd en afgevoerd. De volgende zaken worden in dit rapport behandeld: De DFI (defosfateringsinstallatie) Naardermeer wordt vastgelegd zoals hij nu is geplaatst (asset). De prestatie-indicatoren voor de fosfaatverwijdering worden vastgelegd. Onderzocht wordt of het ijzerslib (waterijzer) nuttig kan worden hergebruikt bij een rwzi of als fosfaatbindend middel in oppervlaktewateren. Gekeken is naar het technisch ontwerp van de installatie (inclusief de optimalisatie die in de loop der jaren is doorgevoerd en de studies die daarvoor zijn verricht), de technische bedrijfsvoering (aan de hand van jaarverslagen) en de zuiveringsprestaties. Uit deze studie wordt afgeleid in hoeverre de installatie voldoet en of er mogelijkheden zijn om verdere optimalisaties door te voeren, waardoor mogelijk minder chemicaliën worden verbruikt en de kosten van de bedrijfsvoering kunnen worden verminderd. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 6/23
2 Technische beschrijving In het onderstaande stroomschema worden de onderdelen van de installatie weergegeven: Opslag FeCl 3 Vecht (via Uitwateringskanaal) vijzel Doseerinstallatie Coagulatie Lamellen afscheider Naardermeer Slibindikker Sliblagunes 2.1 Vijzelinstallatie Het water stoomt via een duikschot, een vuilrooster en een ondergrondse aanvoerleiding naar de vijzel. Deze vijzel is voorzien van een 2-toerenregeling, die kan worden ingesteld op een aanvoerdebiet van 300 of 600 m 3 /h. De vijzel schakelt zichzelf automatisch uit bij een verstopping van de aanvoer (laag niveau vijzelput) of bij verstoppingen in de installatie (hoog niveau afvoergoot). Ook kan een hoog signaal van de troebelheidsmeting in het effluent worden gebruikt als uitschakelcriterium. 2.2 Doseerinstallatie Het ijzerchloride is opgeslagen in twee glasvezelversterkte polyester tanks, elk met een inhoud van 20 m 3. Na verdunning met leidingwater wordt het ijzerchloride naar een sproeipijp boven een waterval verpompt met twee doseerpompen (membraanpompen met een variabel instelbaar toerental en slaglengte, capaciteit maximaal 2 x 90 liter per uur). Doel van deze waterval is om een snelle menging te verkrijgen van het ijzerchloride met het influent. Vervolgens stroomt het water naar de vlokvormingsinstallatie. 2.3 Vlokvorming De vlokvormingsinstallatie bestaat uit zes in serie geschakelde ruimten, elk met afmetingen van 2,5 x 2,5 x 5,5 meter (l x b x d). Het totale volume bedraagt 200 m 3. De vlokvormingstijd bedraagt minimaal 20 minuten (bij 600 m 3 /h aanvoer) en maximaal 40 minuten (bij 300 m 3 /h aanvoer). In ieder compartiment is een roerwerk geïnstalleerd. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 7/23
Door de afnemende toerentallen van de roerwerken in de stroomrichting van het water neemt de mengenergie geleidelijk af. Naarmate de gevormde ijzerfosfaatvlokken aangroeien, neemt ook de kans op het stukslaan van de vlokken toe. Aangezien de grotere vlokken gemakkelijker bezinken, wordt gestreefd naar grote vlokken. Elk roerwerk is traploos regelbaar tussen 0,5 en 10 rpm 1. 2.4 Bezinking (lamellenafscheider) De bezinking vindt plaats in een lamellenafscheider (GEWE-units in tegenstroom). De lamellen zorgen voor veel wandoppervlak in relatie tot het volume en zijn opgebouwd uit pakketten (materiaal: RVS 304). Deze pakketten zijn opgebouwd uit platen die met een onderlinge afstand van 6 cm en onder een hoek van 55 graden zijn gemonteerd. De lamellen verhogen het effectieve bezinkingsoppervlak en bevorderen de laminaire stroming (Reynoldsgetal < 2000). Dit is gunstig voor de bezinking van deeltjes. Door de lamellen aan te brengen onder een hoek glijdt het bezinksel langs de platen naar de bodem van de voorziening, waar het een slibindikker instroomt. De afgescheiden vlokken worden geconcentreerd afgevoerd naar de slibindikker, die zich onder de separatoren bevindt. Het oppervlak van de ruimte met lamellenafscheiders (lamellenseparatoren) bedraagt 9,5 bij 5,5 meter (totaal 52,5 m 2 ). 1 rpm = revolutions per minute (omwentelingen per minuut) 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 8/23
De kengetallen voor de DFI Naardermeer zijn als volgt: Tabel 2-1: Kengetallen lamellenafscheider DFI Naardermeer Lamellenafscheider Aantal lamellen 280 stuks Lengte lamellen 2,5 m Breedte lamellen 1,25 m Plaatafstand 60 mm Hoek (a) 55 graden Totaal oppervlak (A t) 875 m 2 Effectief oppervlak 2 (A e) 500 m 2 Oppervlaktebelasting (bij 300 m 3 /h) 0,6 m 3 /m 2.h Oppervlaktebelasting (bij 600 m 3 /h) 1,2 m 3 /m 2.h Als norm voor een GEWE-lamellenseparator wordt een oppervlaktebelasting van 0,25 tot 0,38 [gpm/sf] 3 genoemd voor oppervlaktewater met een aluminiumcoagulant 4 : Omgerekend is dit 0,6 tot 0,9 [m 3 /m 2.h]. Bij het waterwinstation Prinses Juliana (PWN, Andijk) werden ook GEWE-lamellenafscheiders gebruikt in het proces. Deze installatie heeft een oppervlaktebelasting van 0,66 [gpm/sf], overeenkomend met 1,6 [m 3 /m 2.h]. Het effluent van deze afscheider gaat echter nog via een zandfilter. 2 Het effectief oppervlak is het totaal oppervlak, geprojecteerd op het verticale oppervlak (A e = A t * cos(a)) 3 [gpm/sf] = gallons per minute / square feet 4 Foellmi, Steven N., H.H. Bryant, 1991. Lamella Plate Settlers, Design and Operation Two Case Histories. In Proceedings of 1991 AWWA Conference. Denver, Colorado, American Water Works Association (AWWA) 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 9/23
3 Waterkwaliteit 3.1 Waterkwaliteit influent De waterkwaliteit van het influent is sterk van invloed op de zuiveringsprestaties van de installatie. Deze kwaliteit is maatgevend voor de dosering die nodig is om de gewenste effluentkwaliteit te kunnen bereiken. Ook zal het steeds moeilijker worden om nog fosfaat te verwijderen naarmate het influent minder fosfaat bevat. In deze paragraaf wordt gekeken naar de trend in de kwaliteit van het inlaatwater sinds de jaren 90. 3.1.1 Inlaatwater Vecht / Markermeer (VEC007) Tegenover de uitmonding van het uitwateringskanaal in de Vecht, ter hoogte van Muiden ligt het meetpunt VEC007. Hier wordt maandelijks de waterkwaliteit gemeten. Deze meetwaarden zijn gepresenteerd in box-whiskerplots, waarin de statistische gegevens kunnen worden samengevat en gevisualiseerd. Figuur 3-1: Box-whiskerplots voor P-totaal in de Vecht (VEC007) maximum 75-percentiel mediaan 25-percentiel P-totaal zomer minimum Standaard deviatie (+) Gemiddelde Standaard deviatie (-) metingen Uit de boxplots valt duidelijk op te maken dat het gehalte P-totaal in de Vecht en het Markermeer in de loop van de jaren daalt. Tot 1995 werden gehalten gemeten tussen 0,05 en 0,3 milligram per liter, waarbij ruim 50% van de metingen lager was dan 0,09 mg P/l (mediaanwaarde). Inmiddels zijn de gehalten ongeveer gehalveerd, waarbij ruim 50% van de metingen lager uitkomt dan 0,05 mg P per liter. Dit is gelijk aan de gewenste kwaliteit van het effluent van de defosfateringsinstallatie. Wel komen incidenteel nog hoge gehalten voor tot meer dan 0,3 mg P-totaal per liter. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 10/23
3.1.2 Meetpunt Visserij (NAP004) Als de analyseresultaten van het water in het uitwateringskanaal na de defosfatering (Naardermeerzijde) worden vergeleken met die van het water in de Vecht, dan zijn de verschillen tot en met 2005 nog redelijk groot. De gehalten in het Vechtwater liggen ongeveer 50% hoger (zie Figuur 3-2). Figuur 3-2 Na 2005 wordt het verschil kleiner; de mediaanwaarden liggen op gelijk niveau (Figuur 3-3). Wel worden in de Vecht meer uitschieters gemeten. Dit wordt mogelijk veroorzaakt door de pleziervaart of het betreft metingen tijdens lozingen van gemalen. Het gros van de metingen ligt echter op een laag niveau, onder 0,01 mg P per liter. Figuur 3-3 Samenvattend kan worden gesteld dat de defosfateringsinstallatie sinds 2006 vooral de fosfaatpieken in het inlaatwater bestrijdt. Door de verbeterde kwaliteit van het inlaatwater wordt het rendement van de fosfaatverwijdering echter steeds kleiner. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 11/23
4 Zuiveringsprestaties Voor de beoordeling van de zuiveringsprestaties zijn de jaarrapportages en maandrapporten van de afdeling Zuiveringsbeheer geraadpleegd. Daarnaast zijn de analyseresultaten van het influent en het effluent vanaf 2000 opgevraagd. Uit deze analyse bleek ook dat vooral gedurende de afgelopen jaren meestal onder de rapportagegrenzen voor totaalfosfaat is gemeten. Dit betekent echter niet dat het water schoner wordt, want vanaf 2010 is de rapportagegrens voor het influent verhoogd van 0,03 naar 0,05 mg/l voor totaalfosfaat. De rapportagegrens voor het effluent is echter verlaagd van 0,03 naar 0,01 mg/l P-totaal. Oorzaak was dat de influentmonsters door het laboratorium werden ingeboekt als afvalwater, terwijl het effluent als oppervlaktewater werd ingeboekt. De analyseresultaten vanaf 2005 zijn opgevraagd bij Waterproef (ruwe data zonder toepassing van rapportagegrenzen). Bij de interpretatie van deze gegevens (ruwe data) moet rekening worden gehouden met het volgende: Tot en met 2009 geldt voor totaalfosfaat een rapportagegrens van <0,03 mg/l; Vanaf 2010 geldt voor totaalfosfaat een rapportagegrens van <0,01 mg/l. Figuur 4-1 toont de analyseresultaten van influent en effluent vanaf 1 januari 2005, waarbij ook een lineaire trendlijn is aangegeven voor de influent- en effluentgehalten voor totaalfosfaat. Figuur 4-1: Analyseresultaten voor totaalfosfaat in het influent en het effluent van de DFI Naardermeer van 2005 t/m 2012 (ruwe analysecijfers) DFI Naardermeer 0.12 0.1 P-totaal (mg/l) 0.08 0.06 0.04 0.02 0 1/1/2005 1/1/2006 1/1/2007 1/1/2008 1/1/2009 1/1/2010 1/1/2011 1/1/2012 1/1/2013 Jaar P_in P_ef Lineair (P_in) Lineair (P_ef) 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 12/23
Met deze waarden is het gemiddelde zuiveringsrendement als volgt bepaald: 1. De waarden onder de detectielimiet (0-waarden) en extreme effluentgehalten (>0,15 mg/l) zijn uit het bestand gefilterd. 2. Op de gepaarde waarnemingen is lineaire regressie toegepast. 3. Uit de helling van de regressielijn (a = P_ef/P_in) kan het rendement van de installatie worden afgeleid (rendement = 1 a). Figuur 4-2: Regressielijn tussen de P-totaalgehalten in het influent en het effluent (gepaarde waarnemingen zonder extremen) P-totaal influent en effluent 0.12 0.1 effluent (mg P/l) 0.08 0.06 0.04 y = 0.6213x + 0.0034 R 2 = 0.5887 0.02 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 influent (mg P/l) Uit de regressielijn volgt dat het gemiddelde rendement in de periode 2005 t/m 2012 circa 38% bedroeg. 4.1 IJzerchlorideverbruik De ijzerdosering wordt jaarlijks bijgesteld aan de hand van het gemeten restijzergehalte in het effluent. Hiervoor is een richtwaarde gesteld van 1 mg/l ijzer. Indien dit gehalte hoger is, wordt de ijzerdosering naar beneden bijgesteld. Bij lagere gehalten wordt de ijzerdosering opgevoerd. Figuur 4-3 toont de jaarlijkse verbruikshoeveelheden als staafdiagram. Tabel 4-1 toont de vijfjaarlijkse gemiddelde waarden van de hoeveelheden inlaatwater en de hoeveelheid ijzerchloride dat is gebruikt voor de defosfatering. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 13/23
Figuur 4-3: IJzerchlorideverbruik DFI Naardermeer van 1996 t/m 2010 IJzerchlorideverbruik DFI Naardermeer 250 m3 FeCl3 (40%-oplossing) 200 150 100 50 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 jaar Tabel 4-1: Gemiddelde jaarlijkse hoeveelheden inlaatwater en ijzerchlorideverbruik vanaf 1996 1996-2000 2001-2005 2006-2010 Behandeld IJmeerwater m 3 /jaar 1.720.080 1.163.520 1.078.080 Bedrijfsdagen - 147 106 94 IJzerchlorideverbruik m 3 135 92 63 IJzerchloridedosering mg Fe/liter 14.8 14.0 11.1 Het ijzerchlorideverbruik is in de loop der jaren gedaald. Tot 2005 was de dosering redelijk constant, maar nam vooral de hoeveelheid inlaatwater af. Daarna werd de daling vooral veroorzaakt door verlaging van de dosering. De oorzaak daarvan is vooral de verbetering van de waterkwaliteit van het IJmeerwater, waardoor minder fosfaat en zwevende stof wordt aangevoerd. 4.2 Slibproductie Tabel 4-2 toont de slibproductie van de doseerinstallatie vanaf 1996. Tabel 4-2: Gemiddelde jaarlijkse slibproductie vanaf 1996 1996-2000 2001-2005 2006-2010 Slibproductie m 3 2539 1960 1086 Drogestofpercentage % 2.0 2.1 2.7 Ton droge stof ton ds 51.9 48.9 30.1 De hoeveelheid slib (als droge stof) is in de periode 2006-2010 ongeveer 40% afgenomen ten opzichte van de voorgaande periode van vijf jaar. Door de lagere dosering wordt steeds minder fosfaat en zwevende stof verwijderd. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 14/23
4.3 Afgeleide kengetallen De volgende afgeleide kengetallen zijn interessant wat betreft de potenties voor hergebruik van het geproduceerde slib: Slibproductie per kg gedoseerd ijzer IJzergehalte van het geproduceerde slib. Uit de technische jaarverslagen kunnen deze kengetallen als volgt worden afgeleid: S ds S FE = V * Fe waarin: S FE = slibproductie per kg ijzer (kg slib/kg ijzer) S = slibproductie (m 3 ) ds = drogestofpercentage slib (% m/m) V = volume behandeld IJmeerwater (m 3 ) Fe = ijzerdosering Uit deze rekensom volgt dat in de periode 2001 t/m 2010 gemiddeld 2,5 kg slib per kg gedoseerd ijzer werd geproduceerd. Het geschatte ijzergehalte in het geproduceerde slib volgt uit de volgende rekensom: Fe Slib = ( Fe Fe ) dos rest S * ds V waarin: Fe dos = ijzerdosering (g/m 3 ) Fe = restijzergehalte effluent (g/m 3 ) rest V = volume behandeld IJmeerwater (m 3 ) S * ds = drogestofproductie (kg) In de periode 2001 t/m 2010 bedroeg het ijzergehalte volgens deze schatting ongeveer 400 gram ijzer per kilogram slib. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 15/23
Figuur 4-4: Berekende ijzer- en fosfaatgehalten in het zuiveringsslib van de defosfateringsinstallatie Naardermeer Berekende ijzer- en fosfaatgehalten 700 2.5 600 500 400 300 200 100 0 2001 2002 ijzergehalte (g/kg) 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2.0 1.5 1.0 0.5 fosfaatgehalte (g/kg) 0.0 Jaar IJzergehalte slib g Fe/kg Fosfaatgehalte slib g P/kg Aangezien de verhouding ijzer-fosfaat erg laag is (200 tot 1000 gram ijzer per gram fosfaat), bevat het slib naar verwachting zeer weinig fosfaat (minder dan 1 g/kg). Dit zorgt ervoor dat het slib naar verwachting nog over een hoog fosfaatbindend vermogen beschikt en potentieel kan worden hergebruikt voor defosfatering. Aanbevolen wordt om verder te onderzoeken op welke wijze de beschikbare hoeveelheid slib kan worden ingezet voor hergebruik. Dit is vooral effectief bij een natte opslagvoorziening (5-8% ds) die periodiek kan worden afgevoerd. Het ijzer blijft dan in hydroxidevorm beschikbaar en kan dienen als een sterk adsorbens voor anorganisch fosfaat. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 16/23
5 Kosten De kosten van een defosfateringsinstallatie bestaan uit de volgende onderdelen: 1. Rente en afschrijving (annuïteit) 2. Chemicaliënverbruik 3. Energieverbruik 4. Slibafvoer 5. Beheers- en onderhoudskosten (incl. administratie). 5.1 Rente en afschrijving De defosfateringsinstallatie Naardermeer dateert uit 1985 en is ruim 25 jaar in bedrijf. In 1983 werden de volgende investeringskosten geraamd: Tabel 5-1: Investeringskosten DFI Naardermeer 5 Investeringen gulden euro Grondkosten -- -- Bouwkosten 2.825.000 1.281.929 Inrichtingskosten 10.000 4.538 Advieskosten 600.000 272.268 Heffingen - nutsbedrijven 40.000 - vergunningen 15.000 55,000 24.958 Verzekeringen 55.000 24.958 Aanloopkosten 15.000 6.807 Financieringskosten 5.000 2.269 rente 175.000 175,000 79.412 Onvoorzien 265.000 120.252 Totale aanlegkosten 4.005.000 1.817.390 Totale aanlegkosten (prijspeil 2012) 3.038.072 Geïndexeerd naar het huidige prijspeil zouden de investeringskosten van de installatie nu ruim 3 miljoen bedragen. Indien de installatie wordt afgeschreven volgens een annuïteitenformule (met afschrijvingstermijnen voor civiele werken over 40 jaar, werktuigbouwkundige onderdelen over 25 jaar, elektrotechnische onderdelen en automatisering over 20 jaar), bedragen de jaarlijkse rente en de afschrijvingskosten circa 236.000 per jaar. Dit is circa 23 eurocent per m 3 bij 1 miljoen m 3 behandeld IJmeerwater volgens het huidige prijspeil. Omdat de installatie vrijwel volledig is afgeschreven (met uitzondering van de civieltechnische onderdelen) zou deze kostenpost nagenoeg kunnen vervallen. 5 bron: Waterbeheersing Naardermeer Definitief Ontwerp, Witteveen en Bos, april 1983 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 17/23
Ter vergelijking: Voor een eenvoudige boerenslootinstallatie van deze capaciteit (10 m 3 /min) worden de bouwkosten geraamd op 200.000, terwijl de totale investeringskosten circa 285.000 bedragen. De jaarlijkse rente en afschrijvingskosten van zo n installatie bedragen ongeveer 2.000 per jaar (2,2 eurocent bij 1 miljoen m 3 behandeld IJmeerwater). Deze kosten liggen dus ongeveer een factor 10 lager. De installatie moet binnenkort worden gerenoveerd, omdat deze niet langer voldoet aan de eisen volgens de Arbo. Er zal kritisch moeten worden gekeken naar alternatieve (goedkopere) zuiveringsmethoden. 5.2 Kosten chemicaliën De kosten voor chemicaliën zijn gerelateerd aan de prijs van ijzerchloride. In de DFI Naardermeer wordt een Kiwa-drinkwaterkwaliteit gedoseerd als een 40% ijzer(iii)chloride-oplossing. De kostprijs is sinds 2000 gestegen van ongeveer 180 per m 3 tot circa 250 per m 3. De afgelopen 10 jaar is 774 m 3 ijzerchloride verbruikt. De kosten hiervan bedragen volgens de jaarverslagen totaal circa 185.000. Omgerekend is dit gemiddeld circa 1,5 eurocent per m 3 behandeld IJmeerwater. Vooral de laatste jaren is deze prijs gestegen, maar door een lagere dosering is de kostprijs per m 3 nagenoeg gelijk gebleven. 5.3 Energieverbruik De kosten van energie en water variëren volgens de jaarverslagen tussen 1.490 en 6.820 per jaar. Gemiddeld is dit 0,39 eurocent per m 3 behandeld IJmeerwater. 5.4 Slibafvoer De kosten van slibafvoer zijn gering. Uit de jaarverslagen vanaf 2003 is alleen in 2006 een kostenpost voor slibafvoer opgenomen voor een bedrag van ongeveer 18.000. Wanneer het slib iedere vijf jaar wordt afgevoerd, bedragen de jaarlijkse kosten ongeveer 3.600. Gemiddeld is dit 0,34 eurocent per m 3 behandeld IJmeerwater. 5.5 Beheers- en onderhoudskosten De jaarlijkse bedieningskosten bedragen vanaf 2004 gemiddeld 20.400. De onderhoudskosten komen op gemiddeld 7.900 per jaar. Omgerekend bedragen de kosten 2,6 eurocent per m 3 behandeld IJmeerwater. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 18/23
5.6 Totaal kostenoverzicht De totale kosten van de defosfateringsinstallatie Naardermeer kunnen als volgt worden samengevat: Tabel 5-2: Kosten DFI Naardermeer (bedragen in per m 3 ) Rente en afschrijving (annuïteit) 0,2300 6 Chemicaliënverbruik 0,0150 Energieverbruik 0,0039 Slibafvoer 0,0035 Beheers- en onderhoudskosten 0,0260 Totale kosten 0,0484 Vergeleken met andere defosfateringsinstallaties (Botshol, Vinkeveen) zijn de beheers- en onderhoudskosten relatief hoog. Ook de kosten van chemicaliën zijn hoger dan in de andere installaties (3 tot 5 gram Fe per m 3 influent) als gevolg van een hogere doseerverhouding (10 tot 15 gram ijzer per m 3 ). Deze hogere dosering is nodig wegens de lage effluenteis voor het Naardermeer (totaalfosforgehalte kleiner dan 0,05 mg P per liter). Bij een renovatie van de installatie zullen de kosten per m 3 influent stijgen vanwege nieuwe investeringskosten. 6 Omdat de installatie is afgeschreven vervalt deze kostenpost 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 19/23
6 Defosfatering bij flexibel peilbeheer Indien in het Naardermeer een flexibel peilbeheer wordt ingesteld, hoeft minder water te worden ingelaten. Daarbij is vooral de bandbreedte tussen het bovenpeil en het onderpeil van belang. Om de vermindering te kunnen kwantificeren is het nodig om de effecten op de waterbalans te kunnen inschatten. De drainageweerstand in het freatisch pakket (1 e WVP) ligt tussen 50 en 500 dagen, wat aangeeft dat de diepere freatische grondwaterstanden vaak snel reageren op wisselende oppervlaktewaterpeilen. Bij de diepere peilbuizen bedraagt de drainageweerstand ongeveer 700 dagen. De uitwisselingssnelheid met het diepere grondwater is dus lager. 6.1 Effecten van een flexibel peil op de waterbalans In eerder onderzoek is vastgesteld dat bij het instellen van een flexibel peil de hoeveelheid inlaatwater met 60% kan worden beperkt (met een bandbreedte in oppervlaktewaterpeil tussen -0,90 en -1,40 m NAP) 7. Deze hoeveelheid kan, afhankelijk van het klimaat, per (zomer)seizoen sterk variëren. In droge en warme zomers is het inlaten van water vrijwel altijd noodzakelijk om uitzakken tot onder -1,40 m NAP te voorkomen, maar in relatief koude, natte zomerperioden blijft het peil ook zonder inlaatwater fluctueren binnen de peilmarge. 6.1.1 Nutriëntenbelasting De externe chloride-, fosfaat- en stikstofbelastingen zullen gemiddeld ook met 60% afnemen. Intern zouden de nutriëntenconcentraties als gevolg van een flexibel peil kunnen toenemen als gevolg van een sterkere mineralisatie van veen. Deze effecten worden onderzocht in het project Onderzoek peilbeheer Naardermeer, waarin een flexibel peilbeheer wordt gevoerd in een proefvak. De eerste resultaten laten nog geen duidelijke trend zien. 6.2 Kostenbesparing Uitgaande van 60% als een gemiddelde reductie en een huidige hoeveelheid inlaatwater van ongeveer 1 miljoen m 3, kan op jaarbasis een besparing worden bereikt van 600.000 m 3 inlaatwater. Met de huidige (afgeschreven) installatie komt dit overeen met een bedrag van ongeveer 30.000 per jaar. Indien wordt besloten om de installatie te renoveren voor een (fictief) investeringsbedrag van 200.000 zal de kostprijs per m 3 influent stijgen van 4,8 naar ongeveer 7,0 eurocent per m 3. De besparing als gevolg van het instellen van een flexibel peil bedraagt dan ongeveer 42.000 per jaar. 7 Diek, Renske, Mogelijkheden voor een natuurlijker peilbeheer in het Naardermeer, stageverslag UU, 23 oktober 2007 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 20/23
7 Conclusies In dit rapport is de defosfateringsinstallatie Naardermeer onderzocht. De technische uitvoering van de installatie is beschreven in hoofdstuk 2. In hoofdstuk 3 is gekeken naar de kwaliteiten van het inlaatwater en het behandelde water. Daaruit kunnen enkele belangrijke conclusies worden getrokken: 1. De waterkwaliteit in de Vecht (meetpunt VEC007) is in de loop der jaren steeds beter geworden. Ruim 50% van de fosfaatmetingen vanaf 1 januari 2006 komt lager uit dan 0,05 mg P per liter. Dit is gelijk aan de gewenste kwaliteit van het effluent van de defosfateringsinstallatie. 2. Ten opzichte van de gemeten concentraties in het Naardermeer (NAP004) verschillen de fosfaatgehalten slechts weinig. De defosfateringsinstallatie bestrijdt sinds 2006 vooral piekconcentraties van totaalfosfaat in het Naardermeer. De zuiveringsprestaties zijn beschreven in hoofdstuk 4. Hierin zijn de volgende conclusies getrokken: 3. Door een onjuiste rapportagegrens van het laboratorium zijn de technische jaarverslagen vanaf 2010 onjuist. Gerekend is met een rapportagegrens van 0,05 mg P per liter voor het influent en 0,01 mg P per liter voor het effluent (de influentmonsters werden ingeboekt als afvalwater). 4. Via analyse van de gepaarde waarnemingen voor totaalfosfaat (zonder waarnemingen onder de rapportagegrens) is het rendement van de fosfaatverwijdering bepaald op 38% (vanaf 1 januari 2005). 5. Het verbruik van ijzerchloride is gedaald. De laatste jaren is de dosering verlaagd. Dit is het gevolg van een betere kwaliteit inlaatwater, waardoor meer restijzer in het effluent voorkomt. 6. De slibproductie is eveneens afgenomen als gevolg van lagere concentraties fosfaat en zwevende stof in het inlaatwater. Voor de mogelijkheden van hergebruik van het geproduceerde slib (waterijzer) zijn de volgende conclusies interessant: 7. Per kg gedoseerd ijzer wordt ongeveer 2,5 kg slib geproduceerd. 8. Het ijzergehalte van het geproduceerde slib bedraagt naar schatting 400 gram per kg slib. 7.1 Kosten De kosten van de defosfateringsinstallatie worden jaarlijks verdeeld over Waternet en Natuurmonumenten. Uit de kostenanalyse kunnen de volgende conclusies worden getrokken: 1. De bouwkosten van de defosfateringsinstallatie Naardermeer waren destijds hoog. Bij indexering naar het huidige prijspeil zouden de rente en afschrijving 23 eurocent per m 3 influent bedragen. Dit is ongeveer het tienvoudige van installaties die volgens de zogenaamde boerenslootmethode worden gebouwd (dosering/menging, vlokvorming en sedimentatie). 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 21/23
2. De kosten van de dosering bedragen ongeveer 1,5 eurocent per m 3 behandeld IJmeerwater. Door verlaging van de doseerverhouding zijn deze kosten de laatste tien jaar redelijk constant. 3. De kosten van energie bedragen ongeveer 0,4 eurocent per m 3 influent. 4. De kosten van slibafvoer zijn relatief laag. Volgens de jaarverslagen bedragen de kosten ongeveer 0,4 eurocent per m 3 influent. 5. Gemiddeld bedragen de kosten voor bediening en onderhoud ongeveer 2,6 eurocent per m 3 influent. 6. De totale kosten bedragen 4,84 eurocent per m 3 influent, waarbij rente en afschrijving van de installatie niet zijn berekend (de installatie is volledig afgeschreven). Dit is relatief duur in verhouding met vergelijkbare defosfateringsinstallaties (Botshol en Vinkeveen) 8. 7.2 Effecten van een flexibel peil Bij het instellen van een flexibel peil kan de hoeveelheid inlaatwater met 60% worden gereduceerd. Hetzelfde percentage geldt uiteraard ook voor de externe chloride-, fosfaat- en stikstofbelasting. De netto kostenbesparing als gevolg van een flexibel peil met een bovengrens van -0,90 m NAP en een ondergrens tot -1,40 m NAP zal naar schatting 30.000 per jaar bedragen. Bij de noodzakelijke renovatie van de installatie voor een fictief investeringsbedrag van 200.000 zal de jaarlijkse besparing 42.000 bedragen. 8 Omdat de installatie in verhouding slechts weinig uren per jaar operationeel is, zijn de kosten per m 3 hoog. De kosten per m 3 influent zullen stijgen als de installatie nog minder wordt ingezet, bijvoorbeeld bij het instellen van een flexibel peil (vooral door beheer en onderhoud en elektra). Netto zullen de kosten echter dalen (minder bedieningskosten en lager chemicaliënverbruik en slibproductie). 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 22/23
8 Aanbevelingen De defosfateringsinstallatie Naardermeer is verouderd en voldoet niet langer aan de geldende Arbovoorschriften. Tegelijkertijd wordt onderzoek uitgevoerd naar mogelijkheden voor het instellen van een flexibel peil. Indien wordt besloten om de installatie te renoveren, zullen de kosten per m 3 behandeld water sterk stijgen door de rente en de afschrijvingskosten op de nieuwe investering. Uit een analyse van de waterkwaliteitsgegevens blijkt verder dat de waterkwaliteit van het inlaatwater (IJmeerwater) in de loop der jaren sterk is verbeterd. Met uitzondering van enkele extreme fosfaatgehalten zijn de gehalten in de Vecht (meetpunt VEC007) vaak gelijk aan de gehalten in het Naardermeer (meetpunt NAP004). De gehalten in beide wateren zijn meestal lager dan 0,05 mg P-totaal per liter. Aanbevolen wordt om te onderzoeken of de tijd rijp is om het inlaatwater ongezuiverd in te laten in het Naardermeer. Zeker met het oog op een inlaatreductie van 60% zou met behulp van een bewakingssysteem ter voorkoming van piekconcentraties (online fosfaatmeting van het inlaatwater ter hoogte van de uitmonding van het uitwateringskanaal) zonder verdere voorzuivering kunnen worden ingelaten. De defosfateringsinstallatie zou daarmee overbodig zijn en kunnen worden opgeheven. 20 november 2012 - Defosfateringsinstallatie Naardermeer 23/23