Een jaar durende pilot heeft volgens Waterschap Vallei en Veluwe bewezen dat het innovatieve, circulaire concept van de Waterfabriek in Wilp levensvatbaar is. De bedoeling is nu om op te schalen naar een demonstratie-installatie met één zuiveringsstraat.
Het gezuiverde water is van uitstekende kwaliteit en er zijn veel waardevolle grondstoffen teruggewonnen. Heemraad Bert van Vreeswijk is blij met deze pilotresultaten. “Wij zijn er nog niet maar wel op de goede weg. Al zijn we natuurlijk onverwachte dingen tegengekomen. Rioolwater is een hardnekkige materie, is mijn ervaring.”
Bert van Vreeswijk en Arjen van Nieuwenhuijzen
Ondanks de positieve uitkomsten is volgens Van Vreeswijk de les wel om nu niet meteen de gehele waterfabriek te bouwen. “Een aantal onderdelen is gevoelig voor opschaling. Wij zijn daarom van plan om gefaseerd op te schalen en te beginnen met een fabriek op een kwart capaciteit. Niet alleen vanuit het oogpunt van zekerheid, maar ook omdat we sterker willen inzetten op modulaire systeembouw.”
De proefinstallatie heeft tussen mei 2019 en juni 2020 gedraaid, vertelt Arjen van Nieuwenhuijzen van Dutch Water Refinery (DWR). In dit consortium werken Royal HaskoningDHV en Witteveen+Bos samen met Waterschap Vallei en Veluwe bij de ontwikkeling van de Waterfabriek. “We hebben als bouwteam de testinstallatie ontworpen en een jaar lang beproefd. Daarbij hebben we aangetoond dat het concept echt werkt. Het is een heel grote stap vooruit. De vooraf gestelde eisen voor de verwijdering van onder meer medicijnresten en zware metalen waren erg streng. Deze kwaliteitseisen zijn aantoonbaar gehaald.”
Rioolwater gescheiden
De Waterfabriek Wilp won begin dit jaar de prijs De Vernufteling 2019, een initiatief van branchevereniging Koninklijke NLingenieurs. De jury noemde de waterfabriek een ‘paradigmashift in zuiveringsland’. Het rioolwater wordt op een fysisch-chemische manier gescheiden in verschillende stromen. Hierdoor worden niet zoals bij bacteriële zuivering allerlei waardevolle grondstoffen afgebroken, maar grondstoffen gewonnen.
'We zetten in op een systeem zonder afbraak'
Het idee is ontstaan vanuit het doel om volledig circulair te zijn, licht Van Vreeswijk toe. “We hebben ingezet op een systeem zonder afbraak. Het binnenkomende rioolwater en bedrijfsafvalwater worden via meerdere extractiestappen gescheiden. De hoofdstroom blijft de waterstroom en daarnaast is er een aantal reststromen. Deze reststromen hebben te maken met materialen als cellulose die we gelijk kunnen gebruiken en grondstoffen als ammonium en fosfaat die we voor hergebruik kunnen inzetten.”
Bijkomend voordeel van het proces is dat er geen broeikasgassen worden geproduceerd door de afbreking en omzetting van componenten. Een restproduct is wel een slibachtige stroom, die vergist of opgewekt kan worden. “Daar moeten we een aantal grondstoffen uithalen.”
Zeer schoon water naar beek
Aan het eind van het zuiveringsproces blijft zeer schoon water over. Van Vreeswijk: “Dit water kan eigenlijk voor van alles worden gebruikt, in de toekomst misschien wel met de juiste behandeling ook als drinkwater. De stroom komt uit op de Twellose beek, waarin in droge periodes slechts een beetje water staat. Deze beek is een KRW-lichaam met erg lage natuurlijke concentraties van fosfaat en stikstof aan het eind. Om aan de KRW-eisen te voldoen, moeten fosfaat en ammonium verregaand worden verwijderd.”
De eisen tijdens de pilot gingen zelfs verder dan de normen van de Kaderrichtlijn Water en dat geldt zeker voor ammonium, zegt Van Nieuwenhuijzen. “Ammonium moest tot 1 milligram per liter worden verwijderd. Dit is gelukt. In Nederland wordt deze eis zo streng nog niet gesteld. Voor de Waterfabriek geldt de eis wel, omdat de concentratie ammonium straks een zeer gevoelige parameter is voor de ecologie in de beek.”
Een belangrijk aandachtspunt is het energieverbruik. Dat is hoger dan bij een conventioneel zuiveringsproces, vooral omdat er meer stoffen uit het rioolwater worden gehaald. Het energieverbruik blijft volgens Van Vreeswijk onder de door het waterschap gestelde grens. “Wij vinden dit aspect ook wat minder belangrijk als het maar om groene energie gaat.” De totale CO2-emissie van de gehele installatie is wel lager dan die van een conventionele rwzi, omdat er minder broeikasgassen vrijkomen vanuit het zuiveringsproces en reststromen circulair worden ingezet.
Samenspel van technieken
Voor de proefopstelling zijn technieken van vier Nederlandse leveranciers gebruikt. Het gaat om een fijnzeef van CirTec, een membraanunit voor nanofiltratie van NX Filtration en ionenwisselaars van Lanxess. De kern van de installatie met de coagulatie en flotatie en de systeemintegratie komt van Nijhuis Industries. Van Nieuwenhuijzen: “Wij hebben bestaande technieken ingezet, maar het onderlinge samenspel is vernieuwend.”
Was het bij de pilot al snel duidelijk dat het een succes zou worden? Zover wil Van Nieuwenhuijzen niet gaan. “Wij hebben best wel eens zitten te zweten, want het ging niet altijd goed. Het samenspel van de technieken binnen de installatie is complex. Soms lukte het niet, zodat we instellingen moesten veranderen. We hebben uiteindelijk voldaan aan alle criteria van de ‘proof of concept’, die we vooraf hadden opgesteld. Zo kon de installatie twee weken volcontinu doordraaien, waarbij de waterkwaliteit, de reststromen en het energieverbruik voldeden aan de criteria.”
'Uiteindelijk is voldaan aan alle criteria'
Omdat de proef ruim een jaar duurde, konden alle seizoenswisselingen worden meegenomen. “Het rioolwater is erg veranderlijk per seizoen. Zo had de droge periode tussen maart en juni duidelijke effecten op de zuivering. Dat is belangrijke informatie voor het vervolg.”
Het waterschap en DWR hebben veel geleerd van de pilot. “We hebben allerlei nieuwe dingen gezien”, zegt Van Nieuwenhuijzen. “Zo constateerden we dat geneesmiddelen door twee technieken in de installatie werden verwijderd, terwijl we dat vooraf maar van één techniek hadden verwacht. Dit maakt het interessant maar ook uitdagend. Het concept dat we voor ogen hebben, blijkt dan toch net wat anders te werken. Het nieuwe inzicht is ook meteen input voor andere projecten bij waterschappen.”
Eerst installatie met één zuiveringsstraat
Hoe gaat het nu verder? Het bouwteam heeft een ontwerp gemaakt met vier straten voor de Waterfabriek Wilp. De bedoeling is om eerst op te schalen naar een demonstratie-installatie met één zuiveringsstraat. Het gaat om een nieuwe fase waarvoor ook een nieuwe aanbestedingsronde zal komen, vertelt Van Vreeswijk. Belangrijke aspecten daarbij zijn de kosten en de verdeling van risico’s.
“In de pilotfase hebben wij als waterschap zelf veel van de kosten en risico’s gedragen. Nu is aangetoond dat de methode werkt, willen we kijken of een partij geïnteresseerd is om erin te investeren. Vergelijk het met hoe in het verleden Royal HaskoningDHV is ingestapt bij de Nereda-methode.”
Algemeen bestuur aan zet
Het ontwerp voor de demo-installatie zal — inclusief een kredietaanvraag — aan het eind van het jaar worden aangeboden aan het algemeen van bestuur van Vallei en Veluwe. Die zal dan begin 2021 beslissen of de kwart installatie doorgaat. Daarmee kan de hoeveelheid te verwerken rioolwater worden opgevoerd van 2,5 naar 50 kubieke meter per uur. Het uiteindelijke doel is 150 kubieke meter per uur.
“Het algemeen bestuur is tot nu toe enthousiast geweest over de waterfabriek”, zegt Van Vreeswijk. “Wij moeten in onze vervolgaanpak laten zien dat het waterschap het project aankan en de voordelen hiervan duidelijk maken. Want de prijs per vervuilingseenheid is hoger dan normaal, maar dat geldt ook voor de opbrengsten. Bij de grootschaligere toepassing moeten prijzen wel dalen. Mijn grootste opgave is op dit moment de kosten te drukken.”
In de oorspronkelijke planning zou de Waterfabriek Wilp in 2022 worden gebouwd. Dat wordt in ieder geval later. Van Vreeswijk wil zich niet laten vastpinnen op een jaartal. “Ik ben wat huiverig voor termijnen, want ik weet uit ervaring dat zo’n innovatief project eigenlijk altijd vertraging oploopt. Wij zijn al wat opgeschoven in de tijd door de een jaar durende pilot en de coronacrisis. We willen nu wel zo snel mogelijk starten met de volgende fase.”
Tekening van hoe de Waterfabriek Wilp werkt I Beeld: Waterschap Vallei en Veluwe
MEER INFORMATIE
Waterschap Vallei en Veluwe en STOWA organiseren op vrijdag 16 oktober het digitale symposium Waardevol Water met drie webinars. Het webinar tussen 15.00 en 16.00 uur gaat specifiek over de Waterfabriek Wilp en de leerpunten tot nu toe.
Vallei en Veluwe over de pilotresultaten
Informatie over Waterfabriek Wilp
H2O-bericht over winst De Vernufteling (januari 2020)
H2O-artikel over concept waterfabriek (juli 2019)
H2O-bericht bij start pilot (mei 2019)
