'Groene’ vergistinginstallatie voor Waterschap Reest en Wieden

Meest duurzame vergisting installatie van Nederland operationeel!

De nieuwe vergisting installatie van Waterschap Reest en Wieden zorgt er voor dat de gehele rioolwaterzuiveringsinstallatie, inclusief slibvergisting, energieneutraal is. De slibverwerkingskosten zijn hierdoor fors lager en de grondstoffen worden teruggewonnen. Het is de eerste installatie in Nederland die slib thermofiel vergist.  Het real-time inlezen van statusinformatie en de volledige aansturing van de installatie geschiedt met behulp van technologie van Schneider Electric. Hoofdaannemer HoST heeft Moekotte in de arm genomen om de volledige automatisering te realiseren. In dit artikel een gesprek hierover met alle betrokkenen.

Waterschap Reest en Wieden heeft zeven rioolwaterzuiveringsinstallaties en één centrale slibontwatering met een nieuw gebouwde centrale vergisting installatie. Het verzorgingsgebied ter grootte 137.500 hectare strekt zich uit van onder Assen tot Zwartsluis. Hoewel het gebied vrij uitgestrekt is, wonen er relatief weinig mensen (zo’n 220.000) en ook is er weinig industrie. Een groot deel van het gebied bestaat dan ook uit het natuurgebied Wieden en Weerribben. De laatste jaren ontstond bij Waterschap Reest en Wieden steeds meer de behoefte om eigen energie op te wekken en de kosten van de slibverwerking te reduceren. Dit was dan ook de aanleiding voor de bouw van de meest duurzame vergisting installatie van Nederland. Henk Pierik, Projectleider bij Waterschap Reest en Wieden: ‘Dagelijks wordt bij de slibontwatering in Hoogeveen, naast het slib uit de rioolwaterzuiveringsinstallatie in Echten, zo’n 350 tot 400 m3 slib, ofwel organisch materiaal van rioolwater in bulkwagens aangevoerd. Het binnenkomende slib gaat eerst naar een van de twee slibopslagtanks. Elke tank heeft een eigen samenstelling.

Vanuit de slibopslagtanks gaat deze substantie via het fijnrooster en deels via de bandindikker naar de mengtank. In het fijnrooster worden haren, bladeren, plastic en niet-organische afbreekbare materialen opgevangen. In de mengtank worden de beide stromen van de twee slibopslagtanks gemengd en vervolgens gaat dit mengsel via een warmtewisselaar naar de thermofiele vergister. In deze vergister worden de organische bestanddelen bij een temperatuur van 55°C thermofiel omgezet naar biogas. Via dezelfde warmtewisselaar wordt het mengsel daarna afgekoeld naar 38°C, alvorens het doorgaat naar de mesofiele  vergister, waar bij 38°C mesofiel slib wordt omgezet in biogas. Groene stroom Van het biogas wordt vervolgens groene stroom gemaakt in een WKK, die grotendeels voor eigen gebruik is op het zuiverings en slibbedrijf in Echten (circa drie miljoen kWh per jaar) en deels voor terug levering aan het openbare net.

In totaal wordt op deze wijze jaarlijks zo’n 4,8 miljoen kWh aan groene stroom opgewekt. Pierik licht toe: ‘Dit komt overeen met voldoende groene stroom voor meer dan 1500 gezinnen per jaar.’ De warmte die bij het opwekken van de elektrische energie ontstaat, wordt weer in het vergistingsproces ingevoerd om de eerstgenoemde vergister op een temperatuur van 55°C te houden. Om het systeem op temperatuur te houden, is er voor gekozen om hier geen aardgas voor te gebruiken. Mocht er te weinig gas uit het slib komen, dan kan glycerine gedoseerd worden, zodat met het extra biogas dat ontstaat via de WKK of biogasketel, extra warmte gemaakt kan worden.

Karin Reinders, Project Manager bij HoST, gespecialiseerd in de ontwikkeling en bouw van biomassa-installaties (biogasinstallaties, hout gestookte ketels en warmtekrachtinstallaties en wervelbedvergassers): ‘In het hierboven beschreven proces is bewust gekozen voor een combinatie van twee   vergistingstechnieken, omdat enerzijds een betere afbraak gerealiseerd kan worden en anderzijds omdat het meer energie oplevert.’ De slibstroom die resteert na het hierboven beschreven vergistingsproces, gaat door naar de MAP-reactor. In deze reactor wordt batchgewijs struviet (lees: fosfaat) gevormd.  Elke vier uur wordt er een batch ontstane fosfaatkristallen uitgescheiden. Deze fosfaatkristallen zijn onder andere te hergebruiken als kunstmest. Reinders: ‘Sinds eind mei 2013 is dit proces operationeel. Behalve dat met het hierboven beschreven proces energie wordt opgewekt en grondstoffen worden teruggewonnen, kan met dit proces ook het slib beter ontwaterd worden. De slibafvoerkosten zijn dus sterk gereduceerd. Zo bedroegen de slibverwerkingskosten voorheen een derde van de totale zuiveringskosten.

Door het slib te vergisten, is het aantal bedrijfsuren dat het slib ontwaterd moet worden, drastisch teruggedrongen van zestien naar tien uur. Een significante besparing dus. 

De volledige automatisering (lees: alle elektrotechnische zaken en de volledige industriële automatisering) van het bovengenoemde project heeft HoST laten uitvoeren door system integrator Moekotte Enschede . Arent de Groot, Manager Engineering bij Moekotte Enschede, vertelt: ‘De belangrijkste uitgangspunten bij dit project waren voor onze organisatie standaardisatie in zowel hardware als software componenten, betrouwbaarheid en een hoge kwaliteit. Gekozen is daarom om het hele proces aan te sturen met behulp van een Schneider Electric PLC type M340. Via een Modbus TCP/IP worden vanuit deze PLC enkele honderden I/O’s vanuit het besturingspaneel en het veld aangestuurd.

Door in delen van het proces intelligente, frequentiegeregelde componenten toe te passen, hebben we een zeer energie-efficiënt proces neergezet.’ niveau-, temperatuur- en drukopnemers die real-time informatie geven over lepstanden en instrumenten vanuit de verschillende locaties in het veld.’ Theo Wijma, Account Manager Water Market bij Schneider Electric, vult aan: ‘Aan de hand van al deze informatie stuurt de PLC vervolgens via onder andere  frequentieregelaars van het type Altivar 61/71 van Schneider Electric motoren, chemicaliënpompen, doseerpompen en toevoerpompen aan qua snelheid en capaciteit. Door in delen van het proces intelligente, frequentiegeregelde componenten toe te passen, zijn we er in geslaagd om een zeer energie-efficiënt proces te neer te zetten.

HART-protocol De M340 PLC communiceert via een gateway met de ‘intelligente’ instrumentatie in het veld, die voorzien is van  het HART-protocol (lees: niveau-, temperatuur- en drukopnemers). Deze communicatiewijze heeft als voordeel dat  vanuit het hoger gelegen systeem Citect SCADA meer gedetailleerde informatie kan worden ingelezen en indien nodig geparametreerd. De Groot vult aan: ‘Door hier te kiezen voor een gateway, zijn we er in geslaagd om fors te besparen op bekabelings- en componentkosten. Wetenswaardig is verder dat het hele proces wordt gevisualiseerd op een centraal Citect SCADA-systeem van Schneider Electric. Via internet is dit Citect SCADA-systeem vanaf elke willekeurige locatie te benaderen. Zo staat de server van dit systeem in de bedieningsruimte van het slibgebouw in Hoogeveen opgesteld en kan er middels vijf webclients vanaf elke willekeurige locatie worden bediend en meegekeken. Met andere woorden, met vijf partijen tegelijk kan vanaf afstand worden ingelogd, teneinde het proces te monitoren en bedienen, afhankelijk van het autorisatieniveau.’ Advertentie OBS-systeem Doordat bij dit proces industrieel ethernet is toegepast tot op componentniveau, kan heel veel informatie uit de verschillende systemen worden gehaald. Deze is vervolgens te gebruiken als input voor het onderhoudbeheersysteem, de dagelijkse bedrijfsvoering en voor procesoptimalisatie. Het nieuwe systeem biedt hiermee een uitstekende basis voor het voeden en koppelen van het managementsysteem. Alle historische data die gelogd worden op het Citect SCADA systeem, worden immers opgeslagen in een SQL-database.

Reinders: ‘Terugkijkend kan gesteld worden dat dit voor Nederland unieke proces ook bij uitstek ideaal is voor het management van Waterschappen om gefundeerd verantwoorde strategische beslissingen te nemen. Een mooi voorbeeld, wellicht ook voor andere waterschappen.’