Naar een uitgebreid P-verwijderingssysteem met tertiaire bewegend-bedfiltratie
Abstract
Het populaire themapark Efteling in Kaatsheuvel (Nederland) heeft een droogtepreventieprogramma gelanceerd om de totale hoeveelheid onttrokken grondwater voor het voeden van de talrijke watervijvers in het park te verminderen. De vijvers, waterpartijen en fonteinen zijn vitale onderdelen voor zowel het themapark als de aangrenzende golfbaan. Bovendien wordt het water gebruikt voor groenvoorziening. Voor de groenvoorziening werd grondwater gebruikt, maar als gevolg daarvan daalde het grondwaterpeil. Daarom wordt sinds 1997 effluent van AWZI Kaatsheuvel gebruikt voor het aanvullen van water in de vijvers. Om eutrofiëring van de vijvers te voorkomen, werd bijzondere aandacht besteed aan een verregaande verwijdering van fosfor tot niveaus onder 0,10 mg/l totaal P.
Aanjagers voor P-verwijdering
Algenbloei in open oppervlaktewateren veroorzaakt ernstige problemen: overmatige groei tast het zuurstofgehalte aan, leidt tot lichtinval en kan leiden tot het vrijkomen van toxische componenten. Daarom moeten kwetsbare oppervlaktewateren worden beschermd tegen hoge P-concentraties. Voor sommige ontvangende oppervlaktewateren zijn streefwaarden van slechts 0,10 - 0,15 mg/l P vastgesteld om te voorkomen dat algenbloei optreedt. Het effluent van afvalwaterzuiveringsinstallaties dat in deze wateren wordt geloosd, moet dan ook vaak verder worden behandeld om een laag P-gehalte te bereiken.
P-verwijdering voor hergebruik van afvalwater
Het populaire themapark Efteling in Kaatsheuvel (Nederland) heeft een droogtepreventieprogramma gelanceerd om de totale hoeveelheid onttrokken grondwater voor het voeden van de talrijke watervijvers in het park te verminderen. De vijvers, waterpartijen en fonteinen zijn vitale onderdelen voor zowel het themapark als de aangrenzende golfbaan. Bovendien wordt het water gebruikt voor groenvoorziening. Voor de groenvoorziening werd grondwater gebruikt, maar als gevolg daarvan daalde het grondwaterpeil. Daarom wordt sinds 1997 effluent van AWZI Kaatsheuvel gebruikt voor het aanvullen van water in de vijvers.
Om de bacteriologische kwaliteit van het effluent en het nutriëntengehalte te verbeteren, werd het effluent door rietveldfilters geleid voordat het werd hergebruikt. Er werden vier verticale rietveldfilters met een totale oppervlakte van 8.000 m2 gebouwd voor een totale capaciteit van 80 m3/u. De infiltratiesnelheid bedraagt dus 10 l/(m2.h). De rietbedden worden met tussenpozen gevoed en het behandelde effluent wordt naar een van de watervijvers op de Efteling-golfbaan gevoerd.
De kenmerken van het effluent van de zuiveringsinstallatie zijn weergegeven in tabel 1. Hoewel de effluentkwaliteit van de installatie reeds uitstekend is en de rietveldfilters het P-gehalte verder konden terugdringen tot 0,5 mg/l, kon dit de eutrofiëring in de vijvers niet voorkomen. In 1999 werd overvloedige blauwalgenbloei gerapporteerd, die te wijten bleek te zijn aan hoge fosforgehalten tot 0,5 mg/l P in het effluent van het rietveld.
Verdere optimalisatie van de rietvelden bleek moeilijk. Daarom werd besloten een tertiaire zuivering voor fosforverwijdering toe te passen op de RWZI, voordat het gezuiverde water naar de rietvelden wordt gevoerd. De kern van de tertiaire zuivering bestaat uit bewegend bed filtratie (MBF) (figuur 1).
Het effluent van de secundaire klaringsinstallatie wordt naar het filter gevoerd. FeClSO4 wordt gedoseerd aan de filtertoevoer om P te verwijderen. Met een dosering van ongeveer 4 mg/l Fe3+ wordt het fosforgehalte teruggebracht tot < 0,1 mg/l P. Aangezien het P-gehalte van de toevoer slechts weinig schommelt, werd omwille van de eenvoud van de werking geen P-proportionele dosering toegepast en is de dosering van Fe3+ dus alleen debietproportioneel. Het processchema is weergegeven in figuur 2.
Het geïnstalleerde filteroppervlak is 8 m2 met een zandbedhoogte van 1,8 m, ontworpen voor een capaciteit van 80 m3/u. Het filtraat wordt afgevoerd naar een pompput van waaruit het wordt overgebracht naar de rietbedfilters. Het continu gegenereerde waswater (4,5 m3/u) wordt teruggevoerd naar de kop van de rioolwaterzuiveringsinstallatie.
Sand-Cycle
In 2017 is het Sand-Cycle monitoringinstrument geïmplementeerd om de zandbeweging in het filter continu te monitoren, om eventuele anomalieën en/of zandverlies op te sporen.
Het RFID-tagsysteem vormt de kern van de zandcyclusopstelling en omvat de tags (transponders), een leestoestel (de lezer) en een hostsysteemtoepassing voor het verzamelen, loggen, verwerken en verzenden van gegevens. De tags worden in het algemeen bevestigd aan het voorwerp dat moet worden geïdentificeerd, maar in dit geval bootsen ze zandkorrels na en worden ze door elkaar gemengd in het filterbed. Zij helpen bij het bijhouden van de gecombineerde circulatie van tags en zandkorrels om de werking van het filter te controleren. Elke tag (transponder) heeft op het moment van fabricage een unieke code die niet kan worden gedupliceerd of gemanipuleerd. Deze code maakt een unieke en positieve identificatie mogelijk wanneer de transponder door het leesapparaat gaat. Elke transponder wordt gedetecteerd bij het passeren van de lezer, die in de luchtbrugstructuur van een MBF is geïntegreerd. Het leesapparaat activeert en bekrachtigt de transponder door middel van een gepolariseerd laagfrequent elektromagnetisch veld dat door een antenne wordt uitgezonden. Het leestoestel ontvangt en verwerkt vervolgens het codesignaal dat door de transponder wordt teruggekaatst. Transpondersignalen kunnen worden gelezen ongeacht hun oriëntatie ten opzichte van het leesapparaat, ook onder water (of in andere vloeistoffen) en kunnen onder alle weersomstandigheden worden gebruikt.
De codes, data en tijdstempels van de passerende transponders worden vervolgens doorgegeven aan een decoder die de gegevens van meerdere lezers verzamelt. De decoder is verbonden met een datalogger, die de van de decoder ontvangen gegevens in leesbare formaten opslaat. De datalogger is uitgerust met een GPRS-modem om de gegevens door te sturen naar de back-end van een online dataserver. De dataserver zet de ruwe veldgegevens om in relevante outputgegevens met behulp van specifieke algoritmen en big data-analyse. De output is 24/7 beschikbaar voor de operatoren via de frontoffice van de server en wordt geïllustreerd als digitale dashboards. Een screenshot van het dashboard voor het zandfilter van Kaatsheuvel is weergegeven in figuur 3.
Procesresultaten
De zandfilterinstallatie werd in 2002 in gebruik genomen. De resultaten tot nu toe laten uitstekende verwijderingspercentages zien voor ortho-P en totaal-P van gemiddeld ongeveer 90%. Het verwijderingsrendement van CZV en TSS ligt respectievelijk tussen 15 en 201 TTP2T en tussen 40 en 501 TTP2T. Een uitgebreid overzicht van de gegevens over de kwaliteit van het voedings- en filtraatwater is samengevat in tabel 2, voor de periode 2014 - 2018.
In figuur 3 is een grafiek weergegeven voor de P-verwijdering, zowel voor totaal-P als voor oplosbaar-P. Figuur 4 geeft de netto verwijdering van TSS in het filter, gebaseerd op de TSS-concentratie in de filtertoevoer vóór de dosering. Als gevolg van de dosering van ijzer is de concentratie vaste stof in de toevoer ongeveer 8 mg/l hoger.
Na filtratie van het rietveld voldoet het water aan de door de EU vastgestelde bacteriologische veiligheidsnormen voor zwemwater. Het zicht in de vijvers is toegenomen tot waarden van meer dan 60 cm. Sinds 2002 is er geen algenbloei meer waargenomen.
Erkenning
De in dit document gepresenteerde waterkwaliteitsgegevens zijn afkomstig van Waterschap Brabantse Delta. Hun medewerking bij het uitwisselen van de relevante informatie wordt zeer op prijs gesteld.
