Afvalwatersysteem Eindhoven

Het afvalwatersysteem Eindhoven bestaat uit de rwzi Eindhoven en drie aanvoerriolen van waaruit gemengd rioolwater binnenkomt: Eindhoven Stad, Nuenen-Son en Riool Zuid (zie figuur A). Op deze drie aanvoerriolen zijn in totaal tien gemeenten aangesloten. De rwzi heeft drie zuiveringslijnen. Elke zuiveringslijn bestaat uit een voorbezinktank (VBT), een biologische actiefslibtank en vier nabezinktanks (NBT). Het gezuiverde afvalwater stroomt door een effluentgoot in de rivier De Dommel^1,2.

Ook heeft de rwzi een regenlijn met daarin een regenweerbezinktank (RBT). Als het totale influentdebiet bij neerslag de maximale capaciteit van de biologische tanks overtreft, vult de RBT. Als de RBT volledig gevuld is, kan het voorbezonken afvalwater overstorten in de effluentgoot. Vanuit de effluentgoot stroomt het voorbezonken afvalwater in de Dommel.

Figuur A Schematisch overzicht rwzi Eindhoven (Bron: RIONED/STOWA 2017-32)

In het ontvangende oppervlaktewater de Dommel is tijdens droge dagen in droge zomers de verhouding tussen het rwzi-effluent en de base flow in de Dommel ongeveer 1:1. Tijdens hevige neerslag verschuift de verhouding naar 9:1. Dit betekent negen keer zo veel effluent als base flow. De oppervlaktewaterkwaliteit is dus erg gevoelig voor het functioneren van het afvalwatersysteem Eindhoven. In de Dommel zijn in de praktijk problemen geconstateerd die samenhangen met zuurstofdips en ammoniumpieken (NH₄).

Standaardregeling rwzi Eindhoven

Op de rwzi was een standaardregeling actief. Tien gemeenten voeren hun afvalwater af naar de rwzi Eindhoven. Waterschap De Dommel heeft met deze gemeenten afspraken gemaakt over de hoeveelheden afvalwater die de rwzi inneemt. De standaardregeling had als doel om te voldoen aan de overeengekomen hoeveelheden^1,2.

Bij de standaardregeling voor rwzi Eindhoven zijn de voorbezinktanks (VBT’s) alle drie continu in bedrijf (zie figuur A). Bij droog weer zijn de VBT's gevuld met geconcentreerd afvalwater. Als het gaat regenen, neemt het debiet naar de biologische tanks toe. De pieken in de NH₄-vrachten naar de biologische tanks nemen daardoor ook toe. De biologische zuivering kan deze pieken niet goed verwerken. In het rwzi-effluent ontstaan dan ook NH₄-pieken. Dat leidt in de Dommel voor specifieke waterfauna tot giftige pieken voor ammonia (NH₃).

Optimaliseren rwzi Eindhoven

Het doel van de sturing is om de waterkwaliteit van het rwzi-effluent te verbeteren. Een VBT-regeling gaat de biologische zuivering ontlasten door de NH₄-piekvrachten naar de biologische tanks te beperken.

Uit onderzoek is geconcludeerd dat de rwzi bij droog weer voldoende functioneert als er maar één VBT in het proces operationeel is. Daarom is de VBT-regeling er onder andere op gericht om de hoeveelheid opgeslagen geconcentreerd afvalwater in de VBT’s bij droog weer te verminderen. Daarnaast is het ook gunstig als de rwzi bij neerslag alleen het maximale influentdebiet inneemt als dat op dat moment ook noodzakelijk is vanuit het functioneren van het hele afvalwatersysteem. met andere woorden: bij een kleine bui hoeft niet de volledige pompcapaciteit ingezet te worden.

VBT-regeling

De VBT-regeling stuurt het influentgemaal en de VBT’s aan op basis van de maximale zuiveringscapaciteit van de biologische tanks en de waterpeilen in de influentkelders. De waterpeilen in de influentkelders dienen als maat voor de beschikbare berging in de aanvoerstelsels. De VBT-regeling bestaat uit vier fasen:

droogweerafvoer (dwa);
start hemelwaterafvoer (hwa);
hwa;
beperkte hwa.

Het aantal in bedrijf zijnde VBT's en de omvang van het in te nemen influent zijn afhankelijk van de fase waarin het proces zich bevindt. Op de rwzi Eindhoven is ook een regeling voor de RBT operationeel. Deze RBT-regeling zorgt ervoor dat de regenweerbezinktank (RBT) (zie figuur A) pas in de Dommel loost als de berging in de aanvoerstelsels benut is. De RBT-regeling is onderdeel van de VBT-regeling.

Figuur B Voorbeeld functioneren VBT-regeling rwzi Eindhoven (Bron: RIONED/STOWA 2017-32)

In figuur B ziet u hoe de VBT-regeling functioneert bij een gebiedsbrede, uniforme en hevige neerslag. In fase 1 tijdens dwa is slechts één VBT in bedrijf. Het innamedebiet is de aanvoer tijdens dwa (Q_DWA). Als de aanvoer en daarmee het influentdebiet (Q_INF) door neerslag toenemen, gaat de regeling naar fase 2. Een tweede VBT en de RBT kunnen nu vullen. Het influentdebiet verdeelt zich gelijkmatig over de twee VBT's en de RBT. In het aanvoerstelsel Riool Zuid (RZ) houdt de regeling water vast en vanuit het aanvoerstelsel Eindhoven Stad (ES) vergroot het aanvoerdebiet.

Als de berging in Riool Zuid volledig gevuld is, treedt fase 3 in werking. Alleen in deze fase is het maximale influentdebiet inzetbaar. In fase 3 zijn alle VBT’s actief en mag de RBT lozen in de Dommel. Nadat de aanvoer uit de rioolstelsels voldoende is afgenomen, gaat de regeling over naar fase 4. De regeling beperkt het innamedebiet en schakelt één VBT en de RBT uit. Als de aanvoer uit de aanvoerstelsels weer gelijk is aan de dwa-aanvoer, schakelt de regeling weer terug naar fase 1. Pompen voeren het aanwezige slib uit de VBT’s die niet meer actief zijn. Gedeeltelijke lediging van de VBT's naar het influent zorgt er vervolgens voor dat extra berging beschikbaar komt.

De VBT-regeling beperkt en/of vertraagt het influentdebiet. Dit betekent dat bij hoge influentdebieten het afvalwater in de VBT-regeling meer verdunt. In combinatie met het feit dat de VBT’s minder afvalwater bufferen, leidt dit tot een lagere NH₄-concentratie in het rwzi-effluent.

Evaluatie VBT-regeling

Voor de evaluatie van de VBT-regeling is gekozen voor een modelgebaseerde aanpak. Als modelinvoer zijn datasets met de standaardregeling en de VBT-regeling afgeleid uit praktijkmetingen (zie figuur A voor de meetlocaties) waarbij de VBT-regeling actief was. De datasets verschillen onderling wat betreft influentdebieten, waterpeilen in de kelders en de NH₄-concentratie in het influent. De evaluatieperiode bedraagt netto circa zeven maanden.

In tabel A ziet u de evaluatieresultaten van de VBT-regeling en de standaardregeling. Hierbij is onderscheid gemaakt in de grootte van buien. De tabel geeft aan of het effect van de regeling positief, neutraal of negatief is voor de piekconcentratie van NH₄ in het effluent en de totale vracht van de rwzi tijdens de bui. Deze resultaten zijn gebaseerd op tien kleine, tien gemiddelde en elf grotere buien. Zoals u ziet, is het effect voor de kleine buien licht negatief en voor gemiddelde buien licht positief. Voor de grotere buien heeft de VBT-regeling een duidelijk positief effect vergeleken met de standaardregeling.

Gemiddeld over alle buien verlaagt de VBT-regeling de maximale NH₄-piekconcentratie in het effluent met 11% en voor de vracht 4%. Voor grote buien is de maximale piekconcentratie 19% lager en de vracht 20%.

Tabel A Vergelijking effect van de VBT-regeling ten opzichte van de standaardregeling rwzi Eindhoven (Bron: RIONED/STOWA 2017-32)
Buigrootte	Nominale waarden			Gemiddelde verandering over alle buien op basis van de nominale waarden
	Positief	Neutraal	Negatief	Maximale piek	Buivracht
	(-)	(-)	(-)	(%)	(%)
Klein	3	2	5	4	22*)
Gemiddeld	4	3	3	-8	2
Groot	7	3	1	-19	-20
Alle	14	8	9	-11	-4
*) veroorzaakt door één bui met erg lage maximale concentratie, anders waarde -8%

Meer informatie over het sturen in afvalwatersystemen en de rwzi Eindhoven vindt u in Performance evaluation of real time control in urban wastewater systems.

¹ Langeveld, J.G., Benedetti, L., De Klein, J., Nopens, I., Amerlinck, Y., Van Nieuwenhuijzen, A., Flameling, T., Van Zanten, O. and Weijers, S.R. (2013). Impact-based integrated real-time control for improvement of the Dommel River water quality. Urban Water Journal, 10(5), 312-329, https://doi.org/10.1080/1573062X.2013.820332.
² Weijers, S.R., De Jonge, J., Van Zanten, O., Benedetti, L. and Langeveld, J.G. (2012). KALLISTO: cost effective and integrated optimization of the urban wastewater system Eindhoven. Water Practice & Technology, 7(2), https://doi.org/10.2166/wpt.2012.036 .

Sturen afvalwatersysteem (kwaliteit)