14 september 2006 - Universiteit Twente · De kwaliteit en kwantiteit van het afstromend...

Lamellenseparatoren

14 september 2006

Lamellenseparatoren

De werking en het zuiveringsrendement van

lamellenseparatoren bij afstromend hemelwater

Lamellenseparatoren

De werking en het zuiveringsrendement bij afstromend hemelwater

5\108

Verantwoording Titel Lamellenseparatoren Opdrachtgever Stowa, Tauw bv Examencommisie Ir. F.C. Boogaard (Tauw) Dr. ir. D.C.M. Augustijn (UT) Dr. M.S. Krol (UT) Dr. ir. C.M. Dohmen-Janssen (UT) Auteur ing. J. (Jeroen) Rombout Projectnummer 4445977 Aantal pagina's 108 (exclusief bijlagen) Datum 14 september 2006 Handtekening

Colofon Tauw bv afdeling Water, Ruimte & Riolering Zekeringstraat 43 g 1014 BV Amsterdam Telefoon (020) 606 32 22 Fax (020) 684 89 21

Dit document is eigendom van de opdrachtgever en mag door hem worden gebruikt voor het doel waarvoor het is vervaardigd met inachtneming van de rechten die voortvloeien uit de wetgeving op het gebied van het intellectuele eigendom. De auteursrechten van dit document blijven berusten bij Tauw. Kwaliteit en verbetering van product en proces hebben bij Tauw hoge prioriteit. Tauw hanteert daartoe een managementsysteem dat is gecertificeerd dan wel geaccrediteerd volgens: - NEN-EN-ISO 9001.

Lamellenseparatoren

De werking en het zuiveringsrendement bij afstromend hemelwater 6\108

Lamellenseparatoren


7\108

Voorwoord

Het voor u liggende rapport is het eindresultaat van mijn onderzoek naar de werking en het zuiveringsrendement van lamellenseparatoren, dat ik heb uitgevoerd voor het adviesbureau Tauw. Dit onderzoek is ter afronding van de studie Civiele Techniek aan de universiteit Twente. Het onderzoek heeft plaatsgevonden gedurende de periode van februari 2006 tot september 2006. Dit rapport maakt deel uit van een onderzoek van de Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (Stowa) naar zuiverende voorzieningen voor de behandeling van afstromend regenwater. Het rapport zal dienen als achtergrond rapport bij dit onderzoek. Ik had mijn onderzoek niet op deze manier kunnen uitvoeren zonder de hulp van een aantal mensen. Allereerst wil ik de mensen bedanken die mij tijdens het onderzoek begeleid hebben en met raad en daad hebben bijgestaan: • Floris Boogaard, afstudeerbegeleider bij Tauw • Denie Augustijn, afstudeerbegeleider van de universiteit Twente • Marjolein Dohlmen-janssen, afstudeerbegeleider van de universiteit Twente • Maarten Krol, afstudeerbegeleider van de universiteit Twente Daarnaast hebben meerdere mensen mij geholpen om aan de nodige informatie voor mijn onderzoek te komen. In het bijzonder wil ik de volgende mensen bedanken voor hun hulp: • Tom Dekker en Siebe Vrieswijk van Aquifer • Jeroen Kluck van Tauw Deventer • De afdeling water bij Tauw Amsterdam • Gemeenten, waterschappen en hoogheemraadschappen voor de tijd en moeite die ze

hebben genomen voor de interviews en het invullen van de enquête • Sander Brandon, Bas Moonen en Jochem Genuit voor het vrijmaken van tijd voor interviews

en het voorzien van informatie over hun producten Tot slot wil ik mijn ouders, Karen, Mark en mijn vrienden bedanken voor hun steun tijdens dit onderzoek. Jeroen Rombout Alphen aan den Rijn, september 2006

Lamellenseparatoren


Lamellenseparatoren


9\108

Samenvatting

De laatste jaren is de visie op de omgang met regenwater gewijzigd. Vroeger werd het water zo snel mogelijk afgevoerd naar de rioolwaterzuivering wat voor de nodige problemen zorgde, zoals overstortingen en verdroging. Om deze problemen te verhelpen heeft er een omslag plaats gevonden op het gebied van de omgang met regenwater: het schone regenwater wordt zo min mogelijk afgevoerd naar de rwzi (afkoppelen), maar ter plaatse geïnfiltreerd in de bodem of afgevoerd door middel van een gescheiden stelsel naar het oppervlaktewater. De afweging voor de manieren waarop men met regenwater moet omgaan, wordt vooral gemaakt op basis van milieutechnische aspecten. Er dient vastgesteld te worden of afkoppelen van verhard oppervlak uit milieutechnisch oogpunt wenselijk is. Er mag immers geen sprake zijn van het in het milieu brengen van vervuilingen. Onderzoek wijst uit dat het afstromende regenwater van geen enkel verhard oppervlak “schoon” is. Dit betekent niet zozeer dat geen enkel verhard oppervlak in aanmerking komt voor afkoppelen, aangezien met deze methode op andere aspecten grote milieuwinst kan worden behaald. Wel betekent dit dat afkoppelen weloverwogen dient plaats te vinden. Er is een voorkeursvolgorde vastgesteld hoe er met afgekoppeld regenwater omgegaan moet worden. De volgende voorkeur is: hemelwater vasthouden voor benutting, water opvangen door toepassing van vegetatiedaken, infiltratie van afstromend hemelwater, afstromend hemelwater afvoeren naar het oppervlaktewater, afstromend hemelwater afvoeren naar de RWZI. Lamellenseparatoren worden gebruikt om het regenwater te zuiveren alvorens het wordt afgevoerd naar het oppervlaktewater. Het gaat hier om regenwater dat afkomstig is van licht tot matig verontreinigd oppervlak. Een lamellenseparator is één van de middelen om het regenwater dusdanig te zuiveren dat het minder schadelijk is voor het heersende milieu in het oppervlaktewater. Het gebruik van lamellenseparatoren bij het afkoppelen van hemelwater is een relatief nieuwe methode (sinds 1996), waar nog weinig over bekend is. Met name over het te behalen rendement en waar dit rendement van afhankelijk is, is nog weinig informatie verzameld. De doelstelling van het onderzoek is daarom ook: “om een drietal systemen (lamellenseparatoren) met elkaar te vergelijken op een aantal beoordelingscriteria (rendement, kosten, onderhoud en beheer), door bestudering van de werking van lamellenseparatoren en de samenstelling van afstromend regenwater aan de hand van een model, onderzoeken en praktijkervaringen”.

Lamellenseparatoren


Conclusie Door middel van bezinking en opdrijving worden in een lamellenseparator verontreinigingen uit het hemelwater verwijderd. Door de lamellen wordt het bezinkbaar oppervlak vergroot en een laminaire en uniforme stroming gecreëerd. Deze effecten dragen bij aan een verbeterde bezinking en opdrijving. De processen coalscentie, coagulatie en flocculatie dragen daarnaast bij aan een betere bezinking en opdrijving. De werking van de lamellen is afhankelijk van de vuilvracht en het onderhoud van de lamellen. Dit is gebleken uit de beperkte ervaringen die nationaal en internationaal zijn opgedaan. Er vindt in nagenoeg alle gevallen waar lamellen worden gebruikt een reductie plaats van de concentraties verontreinigingen. Zware metalen, PAK’s en minerale oliën zijn de belangrijkste verontreinigingen in afstromend water. De concentraties waarin deze verontreinigingen aanwezig zijn in het afstromende hemelwater hangen o.a. af van het soort afstromende oppervlak. De concentraties van de verontreinigingen hebben hierdoor een grote brandbreedte. Biologisch en chemisch zuurstof verbruik en nutriënten komen in mindere mate voor (overschrijden minder de normen) in afstromend regenwater. De kwaliteit en kwantiteit van het afstromend regenwater, de type stroming in de voorziening, de processen die zich in de voorziening afspelen, het ontwerp en de bezinkoppervlakte van de lamellenseparator en de frequentie van het onderhoud en beheer zijn de factoren waar het rendement van een lamellenseparator van afhankelijk is. Het is moeilijk, zo niet onmogelijk, om een rendement te bepalen dat een goed beeld geeft van de werkelijkheid door al deze factoren. Er zijn nog weinig praktijk gegevens waaraan het lamellenseparator-model gestaafd kan worden. Dit is een gevolg van het feit dat er momenteel geen monitoringsprojecten (dit blijkt uit de enquête gehouden onder instanties) lopen waar regelmatig en volgens een vast protocol monsters worden genomen en geanalyseerd. In Hoorn zijn, gedurende het onderzoek, uit een lamellenseparator slibmonsters genomen die geanalyseerd zijn. Uit de analyse is een afname in concentratie te zien is voor en na de lamellen. Hiermee wordt aangetoond dat de voorziening effect sorteert. De voorziening wordt niet onderhouden, wat de werking negatief beïnvloedt. In Schoorl zijn voor eenzelfde locatie het ontwerp en prijs vergeleken van drie producenten. Hieruit komt naar voren dat de producenten niet dezelfde ontwerpmethode hanteren, waardoor er voor een gelijke locatie verschil zit in prijs en dimensionering. Onder gemeenten en waterschappen is een enquête gehouden. Hieruit kwamen de volgende praktijkgegevens naar voren:

Lamellenseparatoren


11\108

• Voornamelijk wordt door beperkt ruimtebeslag (lamellenseparatoren vergen minder ruimte dan andere zuiverende voorzieningen) en omdat het geëist/geadviseerd wordt door waterschappen en hoogheemraadschappen gekozen voor een lamellensysteem en niet een andere zuiverende voorziening.

• Over de frequentie van het beheer van de lamellenseparatoren is nog veel onduidelijkheid bij de instanties.

• Bij het vergelijken van de lamellenseparatoren dient het onderhoud en beheer het zwaarst te wegen gevolgd door het zuiveringsrendement, de kosten en als laatste het ruimtebeslag.

Doormiddel van een multi criteria analyse zijn drie systemen vergeleken op de criteria; rendement, kosten, beheer en onderhoud en ruimtebeslag. Uit de vergelijking blijkt dat 3D-water de hoogste score behaald er is echter geen producent die op alle criteria het hoogste scoort. De locatie waar de lamellenseparator geplaatst wordt, de wensen/behoeften en de kosten en baten bij zowel de aanschaf als het onderhoudsaspect zullen de keuze bepalen voor een bepaald systeem. Daarnaast zal de keuze afhangen van waar de beslisser de weging legt. Uit de praktijk zijn er geen rendementen bekend waardoor de systemen hierop niet vergeleken kunnen worden. Om toch de besluitvorming te ondersteunen is gekeken naar de mogelijkheden om, per specifieke situatie, snel te bepalen welk systeem de beste optie is. Hiervoor is er een beslismatrix opgesteld. Voor de keuze van een zuiverende voorziening dienen verschillende mogelijkheden vergeleken te worden. Voorzieningen als bodempassage, zandfilter en helofytenfilter kunnen naast een lamellenseparator worden meegenomen in de besluitvorming voor een zuiverende voorzieningen. Aanbeveling • Het is aan te bevelen om in Nederland onderzoek te doen naar de deeltjesgrootte, verdeling

en de binding van verontreinigingen aan specifieke deeltjesgrootte. Hierdoor kan voor de Nederlandse situatie bepaald worden welke deeltjesgrootte van belang zijn om af te vangen als er een bepaald rendement moet worden behaald. Bij het onderzoek moet ook gekeken worden naar andere verontreinigingen dan zware metalen.

• Naar de valsnelheid en het soortelijk gewicht per deeltjesgrootte moet onderzoek gedaan worden in Nederland. Met deze gegevens kan er gekeken worden naar een verband tussen de deeltjesgrootte en valsnelheid, er kan bepaald worden welke deeltjes achterblijven om daarmee kan rendement te bepalen.

• Er moeten meer monitoringsprojecten uitgevoerd om zo meer praktijkervaring te generen. Deze gegevens dienen ingevuld te worden in een landelijke database en kunnen als input dienen voor het lamellenseparator-model. Met deze gegevens komt men meer te weten over het functioneren van de voorzieningen en de praktijkervaringen.

Lamellenseparatoren


• Het is aan te bevelen om de gegevens die als input dienen voor het lamellenseparator-model of het model zelf te wijzigen bij nieuwe (monitorings-) resultaten. Door het lamellenseparator-model of de input aan te passen kan het model een betrouwbaarder rendement geven.

• Het is aan te bevelen om vanuit Tauw een monitorings-/meetprotocol op te stellen waarvan alle projecten gebruik kunnen maken. Op deze manier is er een vergelijking mogelijk tussen de verschillende onderzoeken.

Lamellenseparatoren


13\108

Inhoud

Verantwoording en colofon .......................................................................................................... 5

Voorwoord...................................................................................................................................... 7

Samenvatting ................................................................................................................................. 9

1 Inleiding........................................................................................................................ 17

1.1 Aanleiding...................................................................................................................... 17 1.2 Probleemstelling............................................................................................................ 21 1.3 Doelstelling .................................................................................................................... 21 1.4 Centrale vragen............................................................................................................. 22 1.5 Methodologie................................................................................................................. 22 1.6 Afbakening .................................................................................................................... 22 1.7 Maatschappelijke relevantie .......................................................................................... 23 1.8 Leeswijzer ..................................................................................................................... 24

2 Lamellenseparator ...................................................................................................... 25

2.1 Definitie lamellenseparator ............................................................................................ 25 2.2 Werking lamellenseparator............................................................................................ 25 2.3 Lamellensystemen ........................................................................................................ 29 2.4 Processen in de lamellenseparator ............................................................................... 30 2.5 Internationaal onderzoek............................................................................................... 37 2.6 Rendementen bij bergbezinkbassins in Nederland ....................................................... 41 2.7 Conclusie....................................................................................................................... 43

3 De kwaliteit van afstromend regenwater................................................................... 45

3.1 Inleiding ......................................................................................................................... 45 3.2 De concentratie van verontreinigingen in (afstromend) regenwater.............................. 46 3.3 Gebonden en opgeloste stoffen in afstromend regenwater .......................................... 49 3.4 De deeltjesgrootte in (afstromend) regenwater ............................................................. 51 3.5 De binding aan deeltjes in (afstromend) regenwater..................................................... 52 3.6 De valsnelheid van deeltjes in (afstromend) regenwater .............................................. 53 3.7 Conclusie....................................................................................................................... 57

4 Het lamellenseparator-model ..................................................................................... 59

4.1 De input van de gebruiker ............................................................................................. 60 4.2 Model............................................................................................................................. 63

Lamellenseparatoren


4.3 Output............................................................................................................................ 65 4.4 Factoren waar het rendement van afhankelijk is ........................................................... 68 4.5 Conclusie....................................................................................................................... 70

5 Cases............................................................................................................................ 72

5.1 Hoorn............................................................................................................................. 72 5.2 Schoorl .......................................................................................................................... 74 5.3 Enquêtes en interviews ................................................................................................. 76 5.4 Theorie versus praktijk .................................................................................................. 81 5.5 Conclusie....................................................................................................................... 83

6 Vergelijking systemen................................................................................................. 84

6.1 Ontwerp kenmerken ...................................................................................................... 84 6.2 Rendementen................................................................................................................ 85 6.3 Beheer en onderhoud.................................................................................................... 86 6.4 Kosten ........................................................................................................................... 87 6.5 Ruimtebeslag ................................................................................................................ 87 6.6 Beoordeling ................................................................................................................... 87 6.7 Beslissingstool............................................................................................................... 89 6.8 Afweging t.o.v. andere zuiverende voorziening............................................................. 91 6.9 Conclusie....................................................................................................................... 92

7 Conclusies en aanbevelingen .................................................................................... 94

7.1 Conclusies ..................................................................................................................... 94 7.2 Aanbevelingen............................................................................................................... 96

Literatuurlijst................................................................................................................................ 99

Verklarende woordenlijst.......................................................................................................... 103

Bijlage(n): 1. Kwaliteit afstromend regenwater 2. Onderzoek binding van deeltjes 3. Tabellen en grafieken kwaliteit en samenstelling regenwater 4. Model 5. Cases 6. Interviews producenten, gemeenten en waterschappen 7. Vergelijking producenten

Lamellenseparatoren


15\108

Lamellenseparatoren


17\108

1 Inleiding

1.1 Aanleiding De laatste jaren is er een totaal andere kijk op de omgang met regenwater gekomen. Vroeger werd het water zo snel mogelijk afgevoerd met als gevolg dat riolering en rioolwaterzuivering bij grote regenbuien overbelast werden. Dit zorgde voor verschillende problemen. Door de grote hoeveelheid water in het riool werd de capaciteit overschreden hierdoor ontstonden er overstortingen van het ongezuiverde water uit het riool op het oppervlaktewater. Daarnaast had het water door de snelle afvoer naar het riool, geen tijd om in de bodem te infiltreren. Dit zorgde voor verdroging in de steden. Door verstedelijking nam het totale verhard oppervlak toe, waardoor de rwzi een steeds grotere capaciteit moest hebben om het toenemende water te zuiveren. Door deze ontwikkelingen heeft er een omslag plaats gevonden op het gebied van de omgang met regenwater: het schone regenwater wordt zo min mogelijk afgevoerd naar de rwzi (afkoppelen), maar ter plaatse geïnfiltreerd (o.a. wadi’s) in de bodem of afgevoerd door middel van een gescheiden stelsel naar het oppervlaktewater [4]. In verschillende Rijksnota’s (de Nota’s Waterhuishouding, de Nationale Milieubeleidsplannen, de Nota Anders omgaan met water – Waterbeleid in de 21e eeuw) is reeds beleid ten aanzien van de omgang met regenwater opgenomen. Dit beleid heeft als hoofdlijnen [5]: • zo veel mogelijk beperken van verontreiniging van het regenwater; • beperken van de overstorten door aanpassingen aan rioolstelsels en door afkoppelen; • uitgaan van de drietrapsstrategie “vasthouden, bergen en afvoeren” bij omgang met

regenwater. Afkoppelen Het afkoppelen van verhard oppervlak is een maatregel die aansluit bij bovenstaand beleid. Met afkoppelen wordt bedoeld [6]: Het niet aansluiten of ongedaan maken van de regenwateraansluiting op het riool. Hiermee wordt het bereiken van verschillende doelstellingen op gebied van water, milieu en omgevingskwaliteit tegelijk mogelijk gemaakt [7]. De afweging voor de manieren waarop men met regenwater moet omgaan, wordt vooral gemaakt op basis van milieutechnische aspecten. De reden dat met name naar dit aspect wordt gekeken, is dat primair vastgesteld dient te worden of afkoppelen van verhard oppervlak uit milieutechnisch oogpunt wenselijk is. Er mag immers geen sprake zijn van het in het milieu brengen van vervuilingen. Het streven naar een duurzame ontwikkeling van stedelijke watersystemen speelt

Lamellenseparatoren


hierbij een leidende rol. Om invulling te geven aan het begrip duurzame ontwikkeling zijn er drie doelstellingen geformuleerd, te weten [6]: • zo zorgvuldig mogelijk omgaan met de hulpbron water; • zo min mogelijk doorschuiven van ‘problemen’ in ruimte en tijd; • streven naar een grote betrokkenheid van burgers bij het milieu in het algemeen en de

waterhuishouding in het bijzonder. Onderzoek wijst uit dat van geen enkel verhard oppervlak het afstromende regenwater “schoon” is [27]. Dit betekent niet zozeer dat geen enkel verhard oppervlak in aanmerking komt voor afkoppelen, aangezien met deze methode op andere aspecten grote milieuwinst kan worden behaald. Wel betekent dit dat afkoppelen weloverwogen dient plaats te vinden. Ten behoeve van de afweging worden vaak de volgende criteria gebruikt [6]: • reductie van verontreinigingsvrachten; • besparing van drinkwaterverbruik; • het zo goed mogelijk handhaven, dan wel herstellen van het natuurlijke hydrologische

systeem; • het minimaliseren van de verspreiding van verontreinigingen in het milieu. Op basis van de genoemde criteria kan de volgende voorkeur van afkoppeltechnieken worden voorgesteld [6]: 1. Hemelwater vasthouden voor benutting; 2. Water opvangen door toepassing van vegetatiedaken; 3. Infiltratie van afstromend hemelwater; 4. Afstromend hemelwater afvoeren naar het oppervlaktewater; 5. Afstromend hemelwater afvoeren naar de RWZI. De genoemde volgorde moet niet als dwingend worden geïnterpreteerd. Zo kan het uit oogpunt van duurzaam waterbeheer wenselijk zijn om juist regenwater te infiltreren in plaats van te gebruiken of op te vangen op een vegetatiedak. Ook kunnen locatiespecifieke omstandigheden worden meegenomen zoals de kwaliteit van het ontvangende oppervlaktewater alsmede de functie of het ambitieniveau ervan. Benutting van regenwater heeft de voorkeur boven andere afkoppeltechnieken omdat dit een besparing oplevert voor het drinkwatergebruik en de verontreinigingsvrachten van overstorten worden gereduceerd terwijl geen verontreinigingen direct aan het milieu worden toegevoegd. Bij vegetatiedaken zijn de aan het milieu toegevoegde verontreinigingsvrachten gering, omdat slechts een geringe hoeveelheid regenwater van vegetatiedaken afstroomt. Bovendien is de

Lamellenseparatoren


19\108

kwaliteit van het afstromend regenwater goed doordat geen uitlogende materialen worden toegepast en het dak het regenwater filtert. Infiltratie van regenwater is doorgaans te prefereren boven afvoer naar oppervlaktewater, omdat: • infiltratie beter aansluit bij het streven naar het zo goed mogelijk handhaven of herstellen van

het natuurlijk hydrologische systeem; • infiltratie beter aansluit bij het streven naar het vastleggen dan wel minimaliseren van de

verspreiding van verontreinigingen in het milieu. Afvoer van regenwater naar oppervlaktewater wordt toegepast wanneer infiltratie niet mogelijk is. Bij afkoppelen van verhard oppervlak door afvoer naar oppervlaktewater is de aanwezigheid van oppervlaktewater in de nabije omgeving van het af te koppelen verharde oppervlak van invloed op de praktische uitvoerbaarheid ervan. De (negatieve) invloed van het af te koppelen regenwater op de oppervlaktewaterkwaliteit dient zeer gering te zijn. Om deze doelstellingen na te streven, dienen er voorzieningen te worden geïnstalleerd/gerealiseerd. Een selectie van de verschillende voorzieningen die er zijn staan, per categorie, vermeld in Tabel 1.1. Tabel 1.1 Overzicht afkoppelvoorzieningen [6]

Afkoppeltechnieken Voorzieningen

Benutting Regenton

Regenwatercloset

Vasthouden Vegetatiedak

Bovengrondse-infiltratie Doorlatende verharding

Wadi

Ondergrondse-infiltratie Infiltratiesleuf en –koffer

Infiltratieput en infiltratiebed

Zuiveren Bladvang en filters

Bodempassage

Lamellenseparator

Olieafscheider slibvang

Helofytenfilter

Afvoer Directe afvoer naar oppervlakte water

Lamellenseparator Dit onderzoek is gericht op lamellenseparatoren. Lamellenseparatoren worden gebruikt om het regenwater te zuiveren alvorens het wordt afgevoerd naar het oppervlaktewater. Het gaat hier om

Lamellenseparatoren


regenwater dat afkomstig is van licht tot matig verontreinigd oppervlak. Een lamellenseparator is één van de middelen om het regenwater dusdanig te zuiveren dat het minder schadelijk is voor het heersende milieu in het oppervlaktewater (zie Tabel 1.1). Het gebruik van lamellenseparatoren bij het afkoppelen van hemelwater is een relatief nieuwe methode (sinds 1996 in Nederland). In industrieën zoals olieraffinaderijen en bij rioolwaterzuiveringsinstallaties wordt het al langer toegepast in Nederland. Omdat het een relatief nieuwe methode is, is er nog weinig bekend over toepassing bij zuivering van afstromend regenwater. Met name over het te behalen rendement en waar dit van afhankelijk is, is nog weinig informatie verzameld. In het productenoverzicht afkoppelen (ProA) [57], staat hierover het volgende: Momenteel is een beperkt aantal leveranciers actief. De aanbiedingen van deze leveranciers zijn moeilijk te vergelijken omdat ze totaal andere uitgangspunten gebruiken. De één gaat uit van praktijkgegevens uit het buitenland en de ander gaat uit van modellering. Hierdoor gebruiken ze in aanbiedingen voor de key parameter voor dit soort systemen, de oppervlaktebelasting, zeer verschillende waarden. Deze parameter staat in direct verband tot de kosten zodat de aanbieders deze logischerwijze op het scherpst van de snede hanteren, hetgeen ook gebeurt. In dat geval blijft het probleem van garanties op kwaliteit van behandeld water. De toegepaste modelleringen zijn bovendien niet inzichtelijk en geven op het eerste gezicht (expert judgement) sterke overschattingen van toelaatbare oppervlaktebelastingen. Dit heeft alles te maken met het toepassen van de Wet van Stokes bij bezinkbare deeltjes. Op zich is deze wet hard. Echter de invoerparameters niet. Met name soortelijke gewichten van de bezinkbare deeltjes inclusief hun vuil- en waterfilm overschatten aanbieders stelselmatig. Tevens onderschatten ze de viscositeit van het water. Verantwoordelijkheid Door de versterking van verantwoordelijkheden zijn de gemeenten genoodzaakt maatregelen te nemen betreffende hemelwater. De gemeentelijke regierol vloeit voort uit de veranderingen die in het stedelijk gebied moeten plaatsvinden. De scheiding van het regenwater en afvalwater begint op perceelsniveau, waarbij voor het regenwater door gemeente en waterschap oplossingen op lokale schaal worden gezocht. Wie de verantwoordelijkheid voor het regenwater draagt, wordt als volgt geformuleerd [5]: De primaire verantwoordelijkheid voor het omgaan met regenwater draagt degene bij wie het regenwater als gevolg van verharden en overkappen vrijkomt. De verantwoordelijkheid wat betreft de kwaliteit van het regenwater ligt dus in veel gevallen bij de gemeente, aangezien zij voor het merendeel eigenaar zijn van het verhard oppervlak in de

Lamellenseparatoren


21\108

steden. Daarnaast wordt er door de KRW gekeken naar de kwaliteit van onder andere het oppervlaktewater. De waterbeheerders dienen hierdoor dus extra aandacht te besteden aan de kwaliteit van het water dat geloosd wordt op het oppervlaktewater. Door deze verschuivingen van verantwoordelijkheden zijn steeds meer gemeenten geïnteresseerd in afkoppeltechnieken. In veel bestaande situaties is het niet mogelijk om ruimte te creëren voor infiltratie en moet het water worden afgevoerd naar het oppervlaktewater. Hierdoor komen de kleinschalige zuiveringstechnieken steeds meer in zicht. Door de toenemende interesse komen bij de Stowa ook steeds meer vragen over lamellenseparatoren van zowel waterschappen als gemeenten binnen. Het gaat hierbij om vragen over de werking, de processen die zich afspelen in de separator, het rendement, de kosten e.d. Waar bij andere zuiverende technieken voldoende (wadi’s en bergbezinkvoorzieningen) onderzoek gedaan is naar deze onderwerpen, zijn deze niet onderzocht voor lamellenseparatoren. Dit rapport zal daarom het tekort aan informatie aanvullen, zodat er door gemeenten en waterschappen een gedegen onderbouwde keuze voor een techniek gemaakt kan worden. 1.2 Probleemstelling De probleemschets geeft de aanleiding van het onderzoek weer en beschrijft een aantal problemen die naar voren komen bij het onderzoeken van het zuiveringsrendement van lamellenseparatoren. De probleemstelling luidt als volgt:

1.3 Doelstelling De doelstelling moet een antwoord geven op de reeds geformuleerde probleemstelling, en luidt als volgt:

Wat is het rendement van lamellenseparatoren en van welke factoren is het rendement afhankelijk bij het behandelen van regenwater, onder verschillende praktijkomstandigheden en bij verschillende systemen?

Doel van het onderzoek is om een drietal systemen (lamellenseparatoren) met elkaar te vergelijken op een aantal beoordelingscriteria (rendement, kosten, onderhoud en beheer en ruimtebeslag), door bestudering van de werking van lamellenseparatoren en de samenstelling van afstromend regenwater aan de hand van een model, onderzoeken en praktijkervaringen.

Lamellenseparatoren


1.4 Centrale vragen De centrale vragen zijn gedefinieerd om de probleemstelling concreter te maken en een kader te schetsen waarbinnen het onderzoek zal worden verricht. De deelvragen zorgen voor onderbouwing van de centrale vragen. De centrale vragen zijn als volgt gedefinieerd: 1. Hoe werken lamellenseparatoren? 2. Wat is de samenstelling van afstromend hemelwater? 3. Is het rendement van lamellenseparatoren te bepalen door middel van modellering en geeft

dit een goed beeld, van de resultaten uit de praktijk? 4. Wat zijn de praktijkervaringen met lamellenseparatoren? 5. Hoe worden de drie verschillende systemen beoordeeld in het licht van de gestelde criteria? 6. Wat leren we van de resultaten van de vergelijking van de drie onderzochte

lamellenseparatoren en de afhankelijkheden van het rendement, en hoe kunnen deze resultaten het beste worden weergegeven, met het oog op aanbevelingen voor de besluitvorming?

1.5 Methodologie In Figuur 1.1 is het onderzoeksmodel weergegeven met de methodologie die gebruikt is tijdens het onderzoek. Het onderzoeksmodel is van links naar rechts opgebouwd. Er kan onderscheid worden gemaakt tussen een theoretisch onderdeel, dat wordt ingevuld door middel van een literatuurstudie en een empirisch onderdeel. Hieraan zal invulling worden gegeven door casestudies en interviews/enquêtes.

Figuur 1.1 Onderzoeksmodel met de gebruikte methoden

1.6 Afbakening Gedurende het onderzoek zal het niet mogelijk zijn ‘het’ zuiveringsrendement precies te achterhalen. Hiervoor is het rendement niet constant genoeg en is deze te veel afhankelijk van invloedsfactoren. Er zal hierdoor gekeken worden of het mogelijk is een range aan te geven waarbinnen het rendement ligt. Daartoe zullen de factoren waarvan het rendement afhankelijk is worden bepaald en zover mogelijk gekwantificeerd.

Lamellenseparatoren


23\108

De lamellenseparatoren worden al op verschillende locaties gebruikt om hemelwater te zuiveren. Daarnaast wordt deze techniek ook gebruikt bij het zuiveren van rioolwater in bergbezinkbassins (BBB), industrieel water en bij het zuiveren van effluent bij rwzi’s. Het onderzoek naar het rendement van lamellenseparatoren en de factoren die van invloed zijn op het rendement, zal zich daarom niet alleen toespitsen op het gebruik bij de behandeling van regenwater. Er zal in het onderzoek ook gekeken worden welke rendementen behaald worden bij de sector die het dichtst komt bij de toepassing van lamellenseparator voor regenwater, namelijk de rendementen bij BBB. In Nederland zijn er een beperkt aantal producenten actief die de lamellenseparatoren leveren. In dit onderzoek zal gekeken worden naar een drietal systemen, te weten: 1. De Hydrocompact separator van AQA Hydrasep; 2. De M-pack afscheider van Facet; 3. De combi-afkoppelput van 3D water. Door Tauw en Stowa is bepaald dat deze drie systemen momenteel een representatief beeld geven van de lamellenseparatoren die als product in Nederland worden aangeboden. 1.7 Maatschappelijke relevantie Momenteel zijn de gemeenten en waterschappen bezig met (of gaan in de nabije toekomst beginnen met) het afkoppelen van regenwater. Het huidige beleid en de regelgeving sturen/stimuleren het verantwoord afkoppelen. Hiermee wordt bedoeld dat het afkoppelen van verharde oppervlakken niet mag leiden tot de introductie van nieuwe bronnen van verontreiniging [8]. Om het water toch te lozen op het oppervlaktewater moet het gezuiverd worden. Eén van de methodes om dat te doen is de toepassing van lamellenseparatoren. Om de toepassing van deze techniek te overwegen hebben zowel gemeenten als waterschappen er belang bij om te weten wat de werking van de lamellenseparatoren is, welke processen er spelen, welke zuiveringsrendementen er kunnen worden verwacht bij lamellenseparatoren en waar dit rendement van afhankelijk is, De laatste jaren zijn er veel rapporten verschenen en is er veel onderzoek gedaan naar de volgorde en de methodes waarop er afgekoppeld kan worden. Veel van de methodes om het hemelwater af te koppelen, zijn slechts globaal beschreven. Er is geen overzichtelijke informatie aanwezig om een oordeel te geven over de werking en het rendement. In deze behoefte zal dit project voorzien. Er wordt in dit rapport niet in de breedte gewerkt maar in de diepte, toegespitst op lamellenseparatoren. Vanuit de waterschappen en gemeenten is hier behoefte aan. Dit blijkt uit de vragen die neergelegd worden bij Stowa. Door het inzicht dat wordt verkregen, kan de besluitvorming over het afkoppelen en behandelen van regenwater worden verbeterd. Het onderzoek zal duidelijkheid geven over de geschiktheid

Lamellenseparatoren


van de toepassing van lamellenseparatoren m.b.t. tot het beoogde doel. Daarnaast geeft het antwoord op de vraag welke van de drie systemen het meest geschikt is om het beoogde doel te bereiken. Er kan dan straks op een snelle manier worden aangegeven welk rendement er bij bepaalde omstandigheden (verschil in factoren waar het rendement van afhankelijk is) behaald kan worden. Dit zal gebeuren door modelleren en op basis van ervaringen uit de praktijk. De ervaringen zijn zowel van gemeenten, waterschappen als producenten. 1.8 Leeswijzer De centrale vragen vormen de leidraad van het rapport. Allereerst wordt in hoofdstuk 2 beschreven hoe lamellenseparatoren werken. Daarbij wordt de definitie gegeven, uitgelegd welke processen zich afspelen in de separator en wordt er gekeken naar nationale en internationale ervaringen. Hoofdstuk 3 behandelt de kwaliteit en samenstelling van regenwater. In dit hoofdstuk wordt gekeken naar de concentraties, het percentage gebonden en opgeloste deeltjes, de deeltjesgrootte, de binding aan deeltjes en de valsnelheid van deeltjes in afstromend regenwater. In hoofdstuk 4 wordt gekeken hoe het rendement van lamellenseparatoren te bepalen is door middel van modellering, hiervoor is een eerste ontwerp gemaakt van een lamellenseparator-model met o.a. de gegevens die zijn gevonden in hoofdstuk 3. Daarnaast is er ook gekeken welke factoren het rendement beïnvloeden. Door middel van interviews, enquêtes en cases is gekeken welke praktijkervaringen er zijn met lamellenseparatoren en daarbij is gekeken of de gevonden theorie en het lamellenseparator-model overeenkomen met de praktijk. De bevindingen hiervan worden beschreven in hoofdstuk 5. In hoofdstuk 6 worden de drie verschillende systemen beoordeeld in het licht van de gestelde criteria. Daarnaast wordt er beschreven hoe deze resultaten het beste kunnen worden weergegeven met het oog op aanbevelingen voor de besluitvorming Tot slot worden in hoofdstuk 7 de centrale vragen van het onderzoek beantwoord en zullen aanbevelingen worden gedaan.

Lamellenseparatoren


25\108

2 Lamellenseparator

Zoals in het voorgaande hoofdstuk is aangegeven, is het huidige beleid gericht op het afkoppelen van “schoon” regenwater van het rioolstelsel. Als het water niet ter plaatsen kan worden vastgehouden of geborgen, moet het worden afgevoerd. Hierbij dient rekening te worden gehouden met de kwaliteit van het te lozen water. Een lamellenseparator is een techniek om het regenwater te zuiveren, zodat het zonder problemen op het oppervlaktewater kan worden geloosd. 2.1 Definitie lamellenseparator Voor een eerste beeldvorming is hier onderstaand een definitie gegeven van lamellenseparator: Een lamellenseparator is een voorziening waarmee verontreinigingen uit het hemelwater kunnen worden verwijderd door middel van bezinking en opdrijving. Het bezinkingsoppervlak wordt vergroot door het plaatsen van de lamellen. Daarnaast zorgen de lamellen voor laminaire stroming. Beide effecten dragen bij aan een verbeterde bezinking en opdrijving. Naast de term lamellenseparator worden in de literatuur ook de termen lamellenfilter en lamellenafscheider gebruikt. 2.2 Werking lamellenseparator Een lamellenseparator is een betonnen of kunststof constructie, met daarin verschillende onderdelen (Figuur 2.1) [62]: 1. Een debietbegrenzer: zorgt ervoor dat de afscheider tot maximaal het ontwerpdebiet wordt

belast (optioneel); 2. Interne drempel: om de berging in het stelsel te benutten; 3. Bypass voor surplus: het surplus krijgt een omleiding via een bypass rechtstreeks naar het

oppervlaktewater (optioneel); 4. Zand/slibopvang: voorafscheiding en stroomverlamming; 5. Afscheidingscompartiment; 6. Het lamellenpakket voor bezinking en coalescentie. De vorm is per producent verschillend,

daarom is deze schematische weergegeven; 7. Slibbuffer: opslag voor afgescheiden slib.

Lamellenseparatoren


Figuur 2.1 Schematische doorsnede lamellenseparator, met stroomrichting water [63]

Het hart van de lamellenseparatoren is het lamellenpakket. Dit is een pakket platen, of een honingraatpakket, waar het water doorheen stroomt en is gemaakt van roestvrijstaal of kunststof [57]. In het lamellenpakket wordt het effectieve bezinkoppervlak c.q. opdrijfoppervlak vergroot (in paragraaf 2.4 zal dit, bij de processen bezinken en opdrijving, worden beschreven). Daarnaast zorgt het lamellenpakket voor laminaire stroming (Reynoldsgetallen Re < 2000) [9]. Beide effecten dragen bij aan een verbeterde bezinking. Om het lamellenpakket goed te laten functioneren, moet het systeem aan een aantal eisen voldoen [57]: • Het aanvoersysteem moet het water gelijkmatig verdelen over het lamellenpakket; • Het naar de lamellen stromende water moet al zo rustig mogelijk zijn; • Grove delen mogen niet in het pakket blijven hangen, dit verslechtert de zuiverende werking; • Het afgevangen slib moet opgeslagen worden op een zodanige wijze dat het niet meer kan

worden opgewoeld. Lamellenfilters halen deeltjes uit het water die zwaarder of lichter zijn dan water [62]. De verontreinigingen worden deze via deze lamellen naar boven of naar beneden afgevoerd (zie Figuur 2.2, dit is een detail van onderdeel 6 in Figuur 2.1) [9]. Op het moment dat de verontreinigingen op de lamellen liggen zijn ze bezonken. Door het lamellenpakket zo te plaatsen dat d.m.v. van de zwaartekracht of opdrijvende kracht de verontreinigingen uit het pakket verwijderd kunnen worden komen de verontreinigingen in de slibbuffer of de drijflaag.

Lamellenseparatoren


27\108

Figuur 2.2 Detail schuin geplaatst lamellenpakket [63]

Een lamellenafscheider creëert in een kleine ruimte een zeer groot oppervlak. Als de afstand tussen de lamellen klein genoeg is, kunnen verontreinigingen samenklonteren (coalescentie, coagulatie en flocculatie) zodat ze makkelijker opdrijven of bezinken. Zo kunnen veel bezinkbare stoffen en olie worden verwijderd uit het water. De motor hierachter is de zwaartekracht; er zijn geen elektrische of mechanische onderdelen nodig. Het slib zakt langs de lamellen naar de eronder gelegen slibbuffer [62]. Bepaling van omvang en uitvoering van de lamellenseparator De omvang en uitvoering van een lamellenseparator wordt door de producenten d.m.v. van een aantal stappen bepaald. Hieronder zijn deze stappen weergegeven [57]: Stap 1. Typering van het verharde oppervlak (verontreiniging)

Hoe groot is het oppervlak; wat is het gebruik; wat zijn de verontreinigingen; welke hoeveelheden worden verwacht; welk deel van het oppervlak geeft verontreiniging in run-off water.

Stap 2. Typering van de afvoer (hoeveelheid) Hoeveel water stroomt af; van welke neerslaghoeveelheden wordt uitgegaan; wat is de afvoercapiciteit van het stelsel; wat is de bergingscapaciteit; naar hoeveel lozingspunten wordt run-off afgevoerd.

Stap 3. Typering van het ontvangende milieu, resp. lozingseisen Waarop wordt het water geloosd (oppervlaktewater, infiltratie, riool of berging); aan welke eisen moet het water voldoen.

Stap 4. Vaststellen van de af te scheiden vuilvracht Vaststellen van de behandelingsmethode en het benodigd rendement (vuilafscheiding op basis van bezinken, opdrijven en isoleren of tevens aanvullende behandeling zoals filtering en/of biologische en chemische behandeling).

Lamellenseparatoren


Stap 5. Bepaling ontwerp van de afscheider

a. Bepalen max. afvoerdebiet naar afscheider (berekening op basis van kenmerken stelsel, aangesloten verhard oppervlak, neerslaggegevens etc.)

b. Benodigd behandelingsquotom voor voldoende vuilvrachtreductie (90% bijvoorbeeld van het afstromende regenwater) en hoe om te gaan met surplusdebiet (via drempel bij afscheider, elders in stelsel, andere afvoer)

c. Bepaling van uitvoering van voorafscheiding en/of lamellensysteem t.b.v. benodigde afscheiding (o.a. hydraulisch ontwerp en oppervlaktebelasting)

d. Bepaling van opslagcapaciteit. Op basis van verwachte volume af te scheiden vuilvracht per jaar, aantal ledigingen per jaar (of bijv. automatische vuilverwijdering)

e. Bepaling van overige uitvoeringsaspecten: Type debietbegrenzing om uitspoeling door surplusdebiet te voorkomen, roosteren van grof vuil, bereikbaarheid voor onderhoud, aansluiting op stelsel, opbouw tot maaiveld en uitvoering deksel.

Slibbuffer De grootte van de slibbuffer kan de inhoud van de lamellenafscheider aanzienlijk beïnvloeden. De volgende aspecten bepalen de grootte van de buffer [57]: • Concentratie aan zwevende stof in het afstromende water • Verwijderingsrendement afscheider • Drogestofgehalte bezonken slib

Het drogestofgehalte bepaalt hoeveel volume het slib inneemt. • Ledigingsfrequentie slibbuffer

De frequentie waarmee de buffer geleegd wordt zal in het algemeen 1 à 2 keer per jaar bedragen. Als men het slib automatisch uit de voorziening laat pompen, is slechts een beperkte buffercapaciteit nodig.

Beheer Het beheer van de voorziening bestaat uit het verwijderen van het slib uit de voorziening en het controleren van de vitale onderdelen. De reinigingsfrequentie is afhankelijk van de keuzes die bij het ontwerp zijn gemaakt. Ook kan er gekozen worden voor het automatisch verpompen van het slib. Het reinigen van de voorziening kan gedaan worden door een kolkenreiniger (een grote stofzuiger). Het ontwerp van de put moet dan wel het gebruik van de standaard reinigingsapparatuur toelaten. Het controleren van de staat van de put moet één keer per jaar plaatsvinden [57].

Lamellenseparatoren


29\108

2.3 Lamellensystemen Er zijn een drietal lamellensystemen te onderscheiden, die verschillen in de plaatsing van de lamellen. De afmetingen van de lamellenpakketten en het materiaal, zullen in hoofdstuk 6 besproken worden bij de vergelijking van de producenten. De volgende systemen zijn te onderscheiden [10]:

1. Schuin geplaatste lamellen Diagonale lamellen die onder een hoek van 55 tot 60 graden in een put geplaatst worden (Figuur 2.2). Er zijn hiervan twee uitvoeringen: 1. meestroomsysteem en 2. tegenstroomsysteem. In de praktijk wordt alleen het tegenstroomsysteem toegepast. Dit systeem heeft een voorbezinkruimte waar de grote delen bezinken. Hierna stroomt het water van onder naar boven door het diagonaal geplaatste lamellenfilter. Terwijl het water tussen de lamellen naar boven stroomt, zetten de slibdeeltjes zich af op het schuine plaatoppervlak (Figuur 2.2). De bezonken deeltjes binden zich tot grotere deeltjes en zakken tegen de stromingsrichting van het water in omlaag naar de bezinkruimte.

2. Horizontaal geplaatste lamellen Ook hier wordt weer gebruik gemaakt van een voorbezinkruimte. Het lamellenpakket wordt in dit geval horizontaal geplaatst (Figuur 2.3). Het lamellenpakket zorgt tussen de platen onderling voor laminaire stroming waardoor olie opdrijft en de slibdeeltjes afzinken. Producenten kiezen er soms voor om gaten in de lamellen te maken, waardoor de verontreinigingen bezinken of opdrijven en niet blijven liggen op de lamellen.

Figuur 2.3 Detail zijaanzicht horizontaal geplaatste lamellen en het horizontale lamellenpakket van Facet daarnaast met een pijl die de stroomrichting aangeeft. De horizontal platen zijn in een W-vorm geplaatst

3. Verticaal geplaatste lamellen

Ontwikkeld voor de petrochemische industrie en ook toepasbaar voor het afkoppelen van regenwater, met als doel olie en slibdeeltjes af te vangen. De lamellen bestaan nu uit verticaal geplaatste golfvormige platen. In vergelijking met het horizontale systeem, zijn de platen 90o gedraaid. De slibdeeltjes worden dwars op de doorstromingsrichting afgescheiden waardoor de bezinking niet negatief beïnvloed wordt door de stroming (Figuur 2.4). Door de laminaire werking

Lamellenseparatoren


zinken de slib deeltjes sneller af naar beneden en worden opgevangen in een afgesloten ruimte (hopper) onder de lamellen, in de put. Omdat er in deze ruimte geen stroming is blijven ook lichte slibdeeltjes hier achter.

Figuur 2.4 Detail zijaanzicht verticaal geplaatste lamelllen en het verticale lamellenpakket van 3D water daarnaast (dwarsdoorsnede A-A)

2.4 Processen in de lamellenseparator De vuilreducerende werking van de lamellenafscheider berust op het bezinken en opdrijven van niet opgeloste stoffen. Om het bezinken en opdrijven te bevorderen/stimuleren worden de lamellen gebruikt. Deze zorgen voor een laminaire stroming. In de lamellen zullen de aanwezige stoffen bezinken en opdrijven. Hierbij kunnen de volgende processen optreden: • Coalescentie; • (fysische) Coagulatie/flocculatie.

In deze paragraaf zullen de volgende onderwerpen worden beschreven die bijdragen aan het zuiveringsproces in een lamellenseparator: • Bezinking en opdrijving; • Laminaire stroming (Reynolds); • Coagulatie, flocculatie en coalscentie.

Lamellenseparatoren


31\108

Bezinking en opdrijving Theorie [11] De theoretische achtergrond van bezinking en opdrijving is identiek. Daarom zal er wanneer er wordt gesproken over bezinking, hetzelfde gelden voor opdrijven alleen dan omgekeerd. De voerende vloeistof kan water, olie of een andere chemische vloeistof, vet e.d. zijn. Bij lamellenseparatoren gaat het uitsluitend om water. Wanneer een vast deeltje wordt los gelaten in stilstaand water zal het gaan bewegen. De beweging is verticaal naar boven wanneer de dichtheid van het deeltje lager is dan die van de omringende vloeistof. Het deeltje zal naar beneden bewegen wanneer de dichtheid van het deeltje groter is. De snelheid van het deeltje zal stabiliseren wanneer de zwaarte kracht (opdrijvende kracht voor een deeltje lichter dan water) de wrijvingskrachten evenaart (Figuur 2.5).

Figuur 2.5 Beweging van een zinkend deeltje in water [11]

De zwaarte kracht Fi is gelijk aan het ondergedompelde gewicht van het deeltje:

( )VgF wdi ρρ −= (1)

ρw

= soortelijke massa van water = 1,00*103 kg*m

-3

ρd = soortelijke massa van het deeltje (10

3 kg*m

-3)

g = gravitatieversnelling = 9,81 m/s2

V = Volume van het deeltje (m3) Volgens de wet van Newton is de wrijving gelijk aan:

Av

CF swdd *

2*

*2ρ

= (2)

Lamellenseparatoren


Cd = Wrijvingscoëfficiënt (-) vs = Snelheid van het deeltje (m/s1) A = het gebied rond het deeltje in de richting van de beweging (m2) Bij een constante snelheid is ΣF = 0 of Fi = Fd (3) Uit vergelijking 3 volgt:

AVg

Cv

w

ws

ds ***2

ρρρ −

= (4)

De wrijvingscoëfficiënt is afhankelijk van de stroming direct rond het deeltje. Bij de lamellenseparatoren is alleen de laminaire stroming van belang. Als dan de waarde van de wrijvingscoëfficiënt wordt ingevoerd is de valsnelheid, voor bolvormige deeltjes, met de volgende formule van Stokes [9] te bepalen:

ηρρ

*18*)(*2 gD

v dws

−= (5)

Waarin: D = diameter druppel/deeltje.

η = dynamische viscositeit van de vloeistof, water = 1,00*10-3

Pa*s Zoals uit de wet van Stokes blijkt, is vooral de grootte van het af te vangen deeltje van belang voor de snelheid waarmee het bezinkt/opstijgt (kwadratische functie). Ook het soortelijke gewicht van de af te scheiden vaste stof heeft invloed. Hoe groter het verschil tussen het soortelijke gewicht van het af te scheiden deeltje met dat van water, hoe eenvoudiger de afscheiding zal gaan [12]. De formule van Stokes is alleen van toepassing op bolvormige deeltjes bij een laminaire stroming. Andere factoren die de valsnelheid beïnvloeden zijn: - clustereigenschappen van deeltjes (coalescentie, coagulatie en flocculatie) - hydrofoob (olie) en hydrofiel (slib) gedrag van delen Theorie van bezinking in een bezinkbak [11] Een deeltje met een bezinksnelheid (Vs) komt in een bezinkbak terecht met de dimensies lengte (L), breedte (B) en hoogte (H) en een debiet (Q) . L, B en H zijn in meters en Q in m3/s.

Lamellenseparatoren


33\108

Wanneer het deeltje gescheiden moet worden van het water, moet het de bodem van de bezinkbak halen voor het einde van de bak. De minimale bezinksnelheid voor een deeltje kan berekend worden, zodat het deeltje nog gescheiden wordt van het water (zie Figuur 2.6).

Figuur 2.6 De weg van het deeltje welke bezinkt, schematisch weergave

De horizontale water snelheid is:

BHQvh *

= (6)

De relatie tussen vh en vs is:

HL

vv

s

h = (7)

Als de vergelijkingen (6) en (7) worden gecombineerd kan de valsnelheid (vs) worden berekend:

AQ

BLQvs ==*

(8)

Dit is de minimaal benodigde valsnelheid om een deeltje te laten bezinken. Naast de term vs wordt ook de term So (oppervlaktebelasting) gebruikt. In de literatuur komt de volgende formule veelvuldig voor om het bezinkoppervlak van een bergbezinkbassin te berekenen.

oSQA = (9)

De oppervlaktebelasting kan gezien worden als het volume water waarmee het horizontale tankoppervlak (het bezinkoppervlak van de bodem = A) per tijdseenheid wordt belast. De oppervlaktebelasting is ook te schrijven als functie van de valhoogte (H) en het volume (V):

VHQSo

*= (10)

Lamellenseparatoren


Waaruit volgt dat als door lamellen de valhoogte afneemt (of het bezinkoppervlak toeneemt) de oppervlaktebelasting evenredig afneemt. Een verdubbeling van het bezinkoppervlak, leidt tot een halvering van de oppervlaktebelasting en kan daarmee tot een verdubbeling van het bezinkrendement leiden. Op dit principe zijn de lamellenseparatoren gebouwd. De lamellen zorgen voor een groot oppervlak (Figuur 2.7) en daarnaast ook nog voor een kleinere valafstand en een laminaire stroming.

Figuur 2.7 Effect lamellen in een bezinkbak

Stroming Het water stroomt, voordat het door het lamellenpakket stroomt, turbulent. De stoffen in het water hebben dan geen tijd om te bezinken of te stijgen. Hierdoor zal bij een lozing veel vuil het oppervlaktewater bereiken. Om het bezinken/stijgen te bevorderen zal het water laminair moeten stromen. Hiervoor zorgt het lamellenpakket. Het water wordt door het pakket geleid zodat het “tot rust komt”. Het getal van Reynolds geeft aan met wat voor een stroming men te maken heeft. Het getal van Reynolds is een dimensieloos getal uit de vloeistofdynamica. Het wordt bij de lamellen gebruikt om te bepalen of een stroming laminair is of turbulent. Het Reynolds getal is vernoemd naar Osbourne Reynolds (1842-1912), en luidt [11]:

ηνρ LRe

**= (11)

Waarbij: Re = Getal van Reynolds [-] ρ = Soortelijke massa van de vloeistof [ kg/m3] v = Doorsnede-gemiddelde stroomsnelheid [m/s1] L = Karakteristieke lengte (= diameter in het geval van een cilinder of buis). Deze lengte van de

lamellenpakketten ligt tussen de 0,6 en 1,2 m en de diameter tussen de 0,006 en 0,012 m [m]

Lamellenseparatoren


35\108

η = Dynamische viscositeit [Pa*s] Laminaire stroming zal optreden wanneer Re < 2000. Turbulente stroming zal optreden wanneer Re > 4000. Tussen deze waardes zijn beide stroomtype mogelijk. Voor het getal van Reynolds is geen eenduidige waarde te geven, aangezien het ontwerp specifiek is per locatie. Eén producent geeft aan dat de Reynolds waarde < 200 is. Het gaat om lage waarden aangezien de diameter van de lamellen (de afstand tussen de platen of diameter van de honingraatbuisjes) gering is, gemiddeld 10 mm. De stroming dient naast laminair ook uniform te zijn. Dit wil zeggen dat de stroming gelijkmatig over de bak verdeeld moet worden. Als de stroming niet gelijkmatig wordt verdeeld ontstaat kortsluitstromingen wat het rendement van een voorziening kan verlagen. Dit kan voorkomen worden door o.a. een overstort muur te plaatsen bij de inlaat, stromingverdelers te plaatsen en de ruimtes tussen de lamellen en de put goed te dichten. Het Froudegetal geeft een indicatie van de kans op kortsluitstromingen. De waarde voor het Froudegetal moet 1*10-5 bedragen. Hierbij is er een stabiele stroming zonder turbulentie. Een hogere waarde geeft een stabielere stroming maar dan treedt er ook meer turbulentie op. In de lamellenseparator zal het Froudegetal onder de 1*10-5 blijven in tijde van weinig neerslag en zal het de waarde van 4*10-6 bedragen. Bij veel regen en bij een voorziening zonder debiet begrenzer zal het Froudegetal 1*10-4 worden en hoger. Een lamellenseparator is maar een kleine voorziening waardoor er snel turbulentie optreedt wanneer al het regenwater toestroomt.

RgvFr*

2

= (12)

Waarbij: Fr = Froude getal [ - ] v = Doorsnede-gemiddelde stroomsnelheid [m/s1] R = de hydraulische straal

g = gravitatieversnelling = 9,81 m*s2

Coalescentie en (fysische) coagulatie/flocculatie Er spelen zich verschillende processen af, die naast laminaire en uniforme stroming zorgen voor een betere verwijdering van de verontreinigingen uit het afstromende regenwater. Dit zijn:

• Coalescentie • (fysische) coagulatie/flocculatie

Het is in de praktijk niet aan te tonen of deze processen daadwerkelijk optreden, maar theoretisch kunnen deze processen plaats vinden. In hoeverre dit tevens zorgt voor een beter rendement is dus onbekend. Coalescentie

Lamellenseparatoren


Coalescentie is het samenvloeien van oliedruppels, vaak geholpen door een contactoppervlak, tot druppels met een grotere omvang. De grotere oliedruppels stijgen sneller naar boven en nemen daarbij kleinere druppels mee en zo krijgt men een sneeuwbal effect. Deze druppels zullen uiteindelijk een drijflaag vormen in de separator en zo niet meegevoerd worden naar het oppervlaktewater. Deze laag zal gedurende het beheer weggehaald worden. Coalescentie zal optreden wanneer de vloeistoffen een kleinere dichtheid hebben dan water en er een voldoende groot verschil in grootte is. De grotere druppels hebben een groter opdrijvend vermogen en zullen dus een grotere stijgsnelheid bezitten dan de kleinere die min of meer zullen blijven zweven. De grote druppels zullen door hun grotere stijgsnelheid de kleinere op hun weg invangen en daardoor verder aangroeien. Er zullen dus steeds grotere druppels kunnen ontstaan met een groter drijvend vermogen [61]. (Fysische) coagulatie/flocculatie Coagulatie en flocculatie is het proces waarbij kleine deeltjes aan elkaar koppelen tot grotere deeltjes en waarbij het relatieve percentage waterbinding minder wordt en dus de dichtheid groter wordt met een snellere bezinking als gevolg [59]. Verschil coagulatie-flocculatie De begrippen coagulatie en flocculatie worden in de praktijk vaak door elkaar gebruikt. Het verwijderen van zwevend materiaal verloopt via twee na elkaar verlopende mechanismen: coagulatie en flocculatie. Coagulatie is het proces waarbij de electrostatische afstoting tussen colloïdale gesuspendeerde deeltjes verdwijnt, of wordt verlaagd. Het colloïd wordt instabiel, waardoor de deeltjes kunnen samenklonteren tot grotere deeltjes (zie Figuur 2.8). Dit ziet er uit als minuscuul kleine vlokjes, een soort nevel in water. Bij coagulatie groeien de deeltjes in korte tijd tot vlokkernen van circa 1 μm. Vanaf deze vlokgrootte kunnen de deeltjes alleen nog maar groeien, zodat afscheiding uit het water mogelijk is. Dit proces wordt flocculatie (zie Figuur 2.9) genoemd en vindt plaats bij een langere verblijftijd en een lagere turbulentiegraad. De samengeklonterde deeltjes kunnen door bezinking of flotatie worden verwijderd [58]. Hierdoor ontstaat er een extra hoge slibproductie, wat ten goede komt aan het rendement [13]. Het verschil tussen coagulatie en flocculatie is dat er bij flocculatie geen chemische binding plaats vindt met polymeren, zoals te zien is in Figuur 2.9, maar dat deze uitsluitend aan elkaar koppelt aan het oppervlak van een polymeer (adsorptie)[59], het is dus een na elkaar verlopend proces. Daarnaast is er een verschil in het tijdsbestek wanneer deze processen plaats vinden. Coagulatie is een proces dat zich in zeer korte tijd afspeelt mits de mening zeer intensief is, dit is bij turbulente stroming. Flocculatie treedt daarentegen pas op bij een lange verblijftijd en er moet

http://www.watertechnowijzer.nl/zuivinfo/Technologiebeschrijvingen (afval)waterbehandeling/Bezinking.html#bezinking

http://www.watertechnowijzer.nl/zuivinfo/Technologiebeschrijvingen (afval)waterbehandeling/Flotatie.html#flotatie

Lamellenseparatoren


37\108

rustige (geen) stroming aanwezig zijn [60]. Flocculatie zal dus niet optreden in een turbulente stroming.

negatief geladen deeltjes kationische polymeren met een laag

moleculair gewicht

gedestabiliseerde

gecoaguleerde deeltjes

Figuur 2.8 Coagulatie proces

gedestabiliseerde

gecoaguleerde deeltjes

kationische polymeren met een hoog

moleculair gewicht deeltjes in vlokvorming

Figuur 2.9 Floculatie proces

2.5 Internationaal onderzoek In de literatuur is beperkt informatie te vinden over de resultaten van onderzoeken. Er wordt in veel artikelen wel verwezen naar lamellenseparatoren, alleen hierbij wordt meestal geen melding gemaakt van zuiveringsresultaten. Uit de artikelen kwam wel naar voren dat er in Frankrijk onderzoek gedaan is naar lamellenseparatoren. In deze paragraaf zal een beperkt overzicht worden gegeven van ervaringen die in het buitenland zijn opgedaan met lamellenseparatoren of soortgelijke systemen, waarbij wel zuiveringsrendementen zijn gegeven. Frankrijk Franse studies hebben aangetoond dat het gemiddelde rendement, van de zwevende stoffen (suspended solids) van separatoren ongeveer 50% is [14]. De scheiding van olie van het water vereist een stijgsnelheid van ongeveer 8 m/uur, terwijl de snelheid voor vaste stoffen een snelheid van 1 tot 3 m/uur nodig is om te bezinken. Wanneer de concentratie van olie in het afvalwater hoog is, stijgt de effectiviteit van de olieverwijdering. In Velizy, Frankrijk, vond Rupperd [15] dat olie/waterseparatoren, die waren

Lamellenseparatoren


voorzien van schuin geplaatste lamellen, een rendement hadden die zich van 0 tot 90% uitstrekte, met een gemiddelde van 47%. De lage effectiviteit kwam door lage influent (concentratie) stromingen en de grotere effectiviteit werd geassocieerd met hogere influent niveaus. Deze bevindingen steunen die van Tramier [16]. Hij verklaarde eerder dat de separatoren efficiënt zijn in het verwijderen van grote hoeveelheden olie wanneer de olieconcentraties worden verhoogd [17]. In een onderzoek van Daligaut et al.[18], is gekeken naar twee lamellenseparatoren, die zijn gelegen in de plaatsen Brunoy en Vigneux. Om een beeld te krijgen van de situatie, zal kort de oppervlakte van het afgekoppelde gebied beschreven worden en de ontwerp richtlijnen die zijn gehanteerd bij het dimensioneren van de voorzieningen. Brunoy: de oppervlakte van het afgekoppelde gebied is 2.7 ha bestaande uit educatieve en sportieve infrastructuren (55%), flatgebouwen (36%) en wegen (9%). Het afvoerend gebied is 1,4 ha. De separator is ontworpen om 210 l/s te ontvangen, dit is ongeveer de maximale toestroom met een frequentie van een maal in de tien jaar. De lamellen in het pakket hebben een onderlinge afstand van 19mm. Vigneux: de oppervlakte van het afgekoppelde gebied is 105 ha bestaande uit laagbouw woningen (56%) , flatblokken (20%), winkels (3 %), industriële gebieden (8%), een park (4%) en wegen (9%). Twee opslagreservoirs verminderen het drainagegebied tot 77 ha met ongeveer een actief gebied van 20 ha. De separator is ontworpen om 560 l/s te ontvangen, dit komt overeen met een toestroom met een frequentie van eenmaal in de zes maanden. De afstand tussen de lamellen is 10mm. Beide voorzieningen zijn uitgerust met een slibpomp, die het slib verwijderd uit de slibbuffer. De voorzieningen werden over een periode van meer dan één jaar gemonitoord. De twee separatoren verschillen in hun ontwerp en in de kwantiteit en de kwaliteit van het ontvangen influent. Er is een volledige analyse gedaan van ongeveer 30 steekproeven van het influent en effluent. Hierdoor was het mogelijk een oordeel te geven van de gemiddelde effectiviteit (rendement) van de voorzieningen. Uit analyses van het slib was het mogelijk om de verontreinigende stoffen te kenmerken die in het slib werden vastgehouden [18]. Van een aantal van de gemeten stoffen is het zuiveringrendement bepaald. Het zuiveringsrendement van de zwevende stoffen (TSS) lag voor de voorziening in Brunoy tussen de 0 en 90 %, het gemiddelde rendement is hier bepaald op 54%. Naar mate de concentratie hoger was dan 300 mg/l werd er een betere zuivering gehaald (40-90%). Het zuiveringsrendement van de zwevende stoffen lag voor Vigneux tussen de 0 en 60 %, het gemiddelde rendement is hier bepaald op 30%.

Lamellenseparatoren


39\108

De berekening van het verwijderingsrendement volgens grafieken van bezinksnelheden en het runoff debiet geeft een overschatting van de effectiviteit van de separatoren. Het verschil is een stuk groter bij snelheden lager dan V50 (is de snelheid waarbij 50 % van de deeltjes bezinkt). De resultaten van het onderzoek zijn in Tabel 2.1 weergegeven. Het verwijderingsrendement voor zware metalen ligt tussen de 24 en 45%. Voor de waarnemingen voor zink in Brunoy, zijn naar alle waarschijnlijkheid sedimenten waaraan zink gebonden zat en, die waren bezonken, weer opgenomen door het uitstromende water, vandaar de toename in zink. De reden waarom zink wel en de andere zware metalen niet vrijkomen, wordt niet gegeven in het onderzoek. De reden zou kunnen zijn dat zink aan de kleine deeltjes gebonden zit, die een lage bezinksnelheid hebben, waardoor ze snel mee stromen met het water. Het BZV5 zuiveringrendement is in Brunoy 31% en 28% in Vigneux. Het verwijderingsrendement gedurende intensieve regenbuien, wanneer de gemiddelde concentratie de 20 mg/l overschrijdt, loopt van 25% tot 67% in Brunoy en tot 46% in Vigneux. In het onderzoek is niet gekeken naar het rendement bij lagere concentraties. Tot slot het zuiveringsrendement van koolwaterstoffen. In Brunoy was het gemiddelde zuiveringsrendement 26%. In Vigneux is het gemiddelde zuiveringsrendement 37%, en is het rendement tussen de 40% en 80%, wanneer de concentraties 5 mg/l overschrijden. Bij een lagere concentratie neemt het zuiveringsrendement dus af. Tabel 2.1 Resultaten onderzoek Daligaut et al. [18]

Eenheid Brunoy Vignuex

Afgekoppeld gebied ha 1,4 20

Ontwerp debiet l/s 210 560

Afstand lamellen mm 19 10

Gemiddeld

verwijderingsrendement

Total suspendid solids, TSS % 54 30

Cd % 24 26

Cr % - 45

Cu % 40 29

Pb % 44 28

Zn % -38 27

BZV5 % 31 28

BZV5 overschrijding 20 mg/l % 25-67 46

Lamellenseparatoren


Koolwaterstoffen % 26 37

Koolwaterstoffen

overschrijding 5 mg/l

% - 40-80

Uit het onderzoek kwam ook naar voren dat wanneer er relatief groot materiaal in het water meedrijft er een belemmering voor de lamellen plaats vindt. De lamellen raken dan verstopt door verontreinigingen zoals plantenresten. De voorzieningen dienen dus makkelijk toegankelijk te zijn voor het beheer [18]. De rendementen zijn moeilijk te vergelijken met de Nederlandse situatie. De concentraties van verontreinigingen verschilt, zoals uit hoofdstuk 3 blijkt, van plaats tot plaats. In Brunoy is er sprake van andere concentraties dan in Vigneux. De concentraties van het influent en effluent laten wel een afname zien. Voor de Nederlandse situatie kan er ook vanuit worden gegaan dat de voorzieningen zorgen voor een reductie in de concentratie, alleen is er niet bekend met welke percentages. Amerika In Amerika heeft men voornamelijk ervaring met olie-afscheiders met coalescentie filters erin en gebruikt men sinds een paar jaar afscheiders voor regenwater. De fabrikanten verklaren dat de effectiviteit die tijdens het testen van olie/waterseparatoren werden waargenomen in de orde van 97 - 99% zijn [17]. Er is echter weinig gepubliceerd over onderzoeken die zijn gedaan in de praktijk. De “staat” Washington heeft een overzicht laten maken van 109 separatorbakken in de voorsteden van Maryland. 17 daarvan zijn in detail onderzocht om hun doeltreffendheid op lange termijn te bepalen. Deze separatoren werden gebruikt voor het controleren van gebieden die aangesloten waren op parkeerterreinen en wegen. Deze separatoren waren of prefab of ter plaatse gestort, de betonconstructies bestaan uit één, twee of drie kamers. De resultaten van deze studie openbaarden dat de hoeveelheid opgesloten sedimenten binnen de separatoren van maand tot maand varieerde en dat het water dat in de separatoren zat volledig werd verplaatst (vervangen), zelfs tijdens buien van geringe omvang. Van de originele 109 separatoren die in het onderzoek werden betrokken, waren de systemen die minder dan één jaar oud waren effectief in het vasthouden van sedimenten. De systemen ouder dan één jaar schenen net zoveel sedimenten vast te houden als dat zij verloren. Geen één van deze voorzieningen heeft onderhoud (verwijderen bezonken slib) gehad sinds de installatie. Overig onderzoek

Lamellenseparatoren


41\108

Verschillende fabrikanten hebben kleine geprefabriceerde separatoren ontwikkeld om oliën en vaste stoffen uit hemelwater te verwijderen. Deze separatoren worden zelden specifiek ontworpen voor regenwater toevoeren, maar bestaan uit gewijzigde olie/waterseparators. Veel van deze separatoren zijn geïnstalleerd in Frankrijk, vooral langs wegen. Ondanks het aantal installaties zijn er maar een beperkt aantal studies uitgevoerd om hun efficiency te beoordelen. Het gebruik van olie/waterseparatoren om regenwater te behandelen is niet doeltreffend om diverse redenen. Vooral het gebrek aan onderhoud en een slecht ontwerp voor de vrij lage concentraties van oliën die aanwezig zijn in het meeste regenwater. De resultaten van de onderzoeken naar regenwaterbehandeling tests van Fourage [19], Rupperd [15] en Legrand et al [20] tonen aan dat deze separatoren gewoonlijk te klein zijn. Deze onderzoekers hebben geconstateerd dat de schoonmaak frequenties zeer ontoereikend zijn en de verbetering (rendementen) van het effluent bij het gebruiken van olie/waterseparatoren zijn zeer beperkt. De separatoren zijn vooral bedoeld om zeer grote concentraties van drijvende oliën te verminderen die in industrieel afvalwater aanwezig kunnen zijn. Deze zeer hoge concentraties van oliën zijn zeer zeldzaam in regenwater, zelfs voor kritieke brongebieden (wegen, parkeerplaatsen, rangeerterreinen) [17]. Door het aanpassen van het ontwerp en de schoonmaak frequentie kan ervoor zorgen dat de voorzieningen doeltreffend zijn. Conclusie Naast de rendementen die te behalen zijn, is uit de wettenschappelijke artikelen ook een aantal factoren aan te wijzen die het rendement beïnvloeden. In de studie van Daligaut et al. [18] kwam naar voren dat de “vuilvracht”, bij zwevende stof en koolwaterstoffen, een factor is die het rendement beïnvloedt (dit bleek ook uit andere onderzoek van Rupperd [15], p 38). Bij een toenemende concentratie aan stoffen in het water, zorgen de lamellen voor een toename van het rendement. Dit is zowel het geval bij de bezinkbare als bij de opdrijvende stoffen. Naast de concentratie stoffen komt ook naar voren dat het onderhoud en beheer, een grote rol speelt bij het zuiverende effect van separatoren. Als er grote delen in de separator komen, kunnen de lamellen verstopt raken en niet meer voldoende functioneren. Daarnaast dient het slib in de separatoren tijdig verwijderd te worden. Als het slib niet vaak genoeg verwijderd wordt, is de kans groot dat er bij een hevige regenbui (groter dan het ontwerp debiet) het opgeslagen slib wordt opgewoeld en meespoelt naar buiten (dit is afhankelijk van het ontwerp). 2.6 Rendementen bij bergbezinkbassins in Nederland In Nederland zijn nog geen langdurige onderzoeken gedaan naar lamellenseparatoren die worden toegepast bij het zuiveren van afstromend regenwater. In Nederland zijn wel een tweetal

Lamellenseparatoren


monitoringen gedaan naar het effect van lamellen in bergbezinkbassins (BBB). Deze zijn aangesloten op het gemengd rioolstelsel. Deze onderzoeken zijn gedaan in Deventer en Limmen. Lamellenseparatoren worden o.a. ook gebruikt bij olieraffinaderijen en rwzi’s. Bij rwzi’s wordt echter ook gebruik gemaakt van chemische middelen om de verontreinigingen te verwijderen en bij olieraffinaderijen wordt alleen olie verwijderd. Hierdoor heeft het minder raakvlakken dan bergbezinkbassins en zullen daardoor niet behandeld worden. Deventer [21] Aan de Noorwegenstraat te Deventer is een bergbezinkbassin gebouwd met een totale inhoud van ongeveer 1200 m3. Dit bassin is verdeeld in twee gelijke, evenwijdige opgestelde, compartimenten of straten. In één van de compartimenten is een lamellenafscheider aangebracht. De waarnemingen van drie bemeten overstortingen laat nogal wat onderlinge spreiding zien, hetgeen mede het gevolg is van een aantal problemen rond de monitoring die tijdens de meetperiode niet opgelost konden worden. Wel is duidelijk dat de troebelheid (gemeten met een troebelheidssensor) van de uitgaande stroom lager is dan van de inkomende en dat de troebelheid van de uitgaande stroom uit de lamellenstraat (bak met lamellen) lager is dan van de conventionele straat (bak zonder lamellen). Dit duidt zowel op een rendement van het bassin als geheel, als op een versterking van het rendement door toepassing van de lamellenafscheider. Het rendement (= procentuele reductie) zoals dit normaal gesproken wordt berekend (voor formules voor rendementen van BBB, Veldkamp [22]) kan niet worden toegepast op deze meetset, vanwege het ontbreken van debietmetingen. Om verwarring te voorkomen bij vergelijking met andere onderzoeken, is een soort van effectiviteit berekend (product van de FNU*tijd. FNU is de manier waarop de troebelheid wordt gemeten. De effectiviteit is hier het reduceren van de troebelheid). Deze effectiviteit is ongeveer 10% (range 8-10%). De effectiviteit was 15% voor de bak met lamellen (range 13-17%) en 6% voor de conventionele straat (range: 2-12%). Dit is het gevolg van zowel de meetopstelling als van de voorvulling van het bassin ten tijde van aanvang van de overstorting. Opvallend is dat de troebelheid van de lamellenstraat ook bij hele kleine overstorthoogte (= gering debiet) lager is dan van de conventionele straat. De effectiviteit zal altijd lager uitvallen dan het rendement, omdat de troebelheid in deze meetopstelling pas gemeten werd aan de inkomende en uitgaande stroom als de waterstand zo’n 0,20 m onder de externe overstortdrempel komt, het bassin is dan vrijwel gevuld. Limmen [23] Het bergbezinkbassin in Limmen bestaat uit twee identieke compartimenten naast elkaar, waarvan er bij één lamellen zijn geplaatst bij het eind gedeelte van de tank. Door de grote inhoud van de bergbezinkbassin in Limmen zal deze niet snel tot overstorting komen. Alleen bij zware regenbuien zal de externe overstort in werking treden. In de periode van augustus 2001 tot en met januari 2003 is dit 9 keer gebeurd.

Lamellenseparatoren


43\108

Voor beide compartimenten ligt het rendement boven 75% voor 6 van de 9 bemeten overstortingen. Het verschil in rendement van beide compartimenten is voor 5 gebeurtenissen verwaarloosbaar klein, hooguit 1%. Voor twee gebeurtenissen ligt het rendement voor het compartiment met lamellenafscheider duidelijk hoger, nl. 6% en 27%. Voor één gebeurtenis is het rendement negatief, maar gezien de ervaringen met het schoonmaken bij gebeurtenis 9 zou dit het gevolg kunnen zijn van een vervuilde troebelheidssensor. Uit de meetgegevens volgt geen aantoonbaar effect van de lamellenafscheider in Limmen. Dat deze niet is gevonden is voornamelijk het gevolg van de lage belastingen. Voor het bassin in Limmen geldt dat de gemeten debieten zo veel lager zijn dan verwacht dat het effect van de lamellenafscheider amper meetbaar is. Dit wordt mogelijk veroorzaakt doordat het afvoerende oppervlak kleiner is dan geschat, of doordat de afvoer naar het bassin kleiner is dan aangenomen, zodat pieken over andere overstorten verdwijnen of tijdelijk op straat worden geborgen. Het onderzoek toont aan dat er in Limmen weinig effect waarneembaar is, mede door de over dimensionering van de BBB. Dit wil overigens niet zeggen dat toepassing van lamellenseparator geen effect sorteert. Het onderzoek in Deventer heeft aangetoond dat deze voorzieningen wel een positieve bijdrage geeft, waarbij wel opgemerkt moet worden dat in Deventer de tank een hogere oppervlaktebelasting heeft zodat het effect eerder merkbaar is. Uit het onderzoek in Limmen is te concluderen dat de “vuilgraad” van het water van invloed is op de zuiverende werking van lamellenseparatoren. Er is gevonden dan aan het einde van de bak, het water een lage belasting heeft, waardoor er weinig verschil in rendement is tussen beide bakken. Als er relatief veel verontreinigingen aanwezig zijn in het afstromende water dat aangesloten is op de voorziening, zullen de rendementen hoger zijn aangezien er meer zekerheid is dat er verontreinigingen bezinken. Het is niet mogelijk om de resultaten te extrapoleren naar zuivering van regenwater. Het gaat immers om ander influent en er wordt een ander soort lamellen gebruikt. De lamellen afstand moet bijvoorbeeld groter zijn bij een BBB, om verstopping te voorkomen. Er wordt wel aangetoond dat lamellenseparatoren werken, weliswaar beperkt ingeval van een groot BBB. 2.7 Conclusie Een lamellenseparator is een voorziening waarmee verontreinigingen uit het hemelwater kunnen worden verwijderd door middel van bezinking en opdrijving. Er zijn verschillende systemen op de markt verkrijgbaar. Het verschil zit voornamelijk in de manier waarop de lamellen zijn geplaatst en vormgegeven. De werking berust echter bij alle systemen op het bezinken en opdrijven van verontreinigingen. De lamellen zorgen naast het vergroten van het bezinkbaar oppervlak voor een laminaire en uniforme stroming. Deze effecten dragen bij aan een verbeterde bezinking en opdrijving. Naast

Lamellenseparatoren


deze effecten kan er in de lamellen coagulatie, flocculatie en coalscentie plaats vinden. Deze processen dragen ook bij aan een betere bezinking en opdrijving. De bijdrage van deze processen zijn niet gemeten in de praktijkonderzoeken, maar wordt aangenomen. De ervaringen die nationaal en internationaal zijn opgedaan bij de toepassing van lamellenseparatoren, worden maar beperkt gepubliceerd. De internationale ervaringen komen uit Frankrijk en Amerika. Nationaal zijn er alleen ervaringen bekend bij de toepassing van lamellen in bergbezinkbassins (Limmen en Deventer). Uit de ervaringen komt naar voren dat de werking van de lamellen met name afhankelijk is van de vuilvracht en het onderhoud van de lamellen. Er vindt in nagenoeg alle gevallen een reductie plaats van de concentraties verontreinigingen.

Lamellenseparatoren


45\108

3 De kwaliteit van afstromend regenwater

3.1 Inleiding In het vorige hoofdstuk is de lamellenseparator beschreven. Hierbij zijn de verschillende processen aangegeven die zich voordoen in de lamellenseparator. De processen zijn voor een groot deel afhankelijk de stoffen die zich in het regenwater bevinden. In dit hoofdstuk wordt daarom gekeken naar de kwaliteit van het afstromende regenwater en de deeltjes die zich hierin bevinden. De resultaten zullen vervolgens gebruikt worden om het rendement door middel van een model te bepalen. Dit lamellenseparator-model is beschreven in hoofdstuk 4. Een regendruppel bestaat uit zuiver water op het moment dat hij ontstaat, maar op zijn weg door de atmosfeer naar beneden vindt verontreiniging plaats met stoffen die zich in de lucht bevinden [24]. Regenwater is dus nooit schoon, al voordat het op de grond valt bevat het regenwater verontreinigingen. Als het vervolgens van een verhard oppervlak afstroomt, neemt de verontreiniging vaak verder toe. Factoren die de kwaliteit van afstromend regenwater kunnen beïnvloeden, zijn onder andere: de aard en het gebruik van het afstromende oppervlak, het soort verkeersbelasting, het soort dakbedekking (zinken dakgoten, loodslabben), straatmeubilair, bestrating (open verharding of dicht) en locatiespecifieke omstandigheden (industrieën, vliegvelden) of seizoensgebonden omstandigheden (strooizout, bladval, pollen, stof). Door de invloed van al deze verschillende oppervlakken kunnen de concentraties van verontreinigingen, deeltjesgrootte en de binding van stoffen een grote bandbreedte vertonen [24]. Hierdoor kan er, wanneer het eenmaal is afgestroomd naar bodem of oppervlaktewater, vaak niet meer gesproken worden van schoon water. Veel microverontreinigingen kunnen van het water worden gescheiden doordat deze verontreinigingen zich binden aan grotere deeltjes die bezinken. Van zware metalen en PAK in het afstromend regenwater wordt vaak aangenomen dat een groot deel gebonden is aan de zwevende stofdeeltjes (slib, klei, organische stof). Er is redelijk wat bekend over in welke mate en aan welke fracties deze verontreiniging gebonden zijn. Er is bekend dat verontreinigingen zich binden aan kleifracties en organische stoffen. Over de hoeveelheid zwevende stoffen die het regenwater bij afstroming meeneemt en uit welke fracties deze bestaat is vooralsnog weinig bekend. Deze informatie is van belang voor het ontwerpen van zuiveringsvoorzieningen van regenwater. Met deze informatie kan het nut en de noodzaak van deze voorzieningen worden ingeschat en kunnen er ontwerpuitgangspunten uit worden gedestilleerd [24]. Daarom is literatuuronderzoek verricht naar de samenstelling van afstromend regenwater dat in dit rapport wordt uiteengezet.

Lamellenseparatoren


3.2 De concentratie van verontreinigingen in (afstromend) regenwater Uit het bovenstaande blijkt dat de kwaliteit van het afstromende regenwater grote verschillen vertoont en onder andere afhankelijk is van het oppervlak waarvan het afstroomt. Dit is ook de reden waarom er een onderscheid wordt gemaakt tussen de afstromende oppervlakten [6]. Categorieën De concentraties van de verontreinigingen hebben een grote brandbreedte, dit komt door de verschillende oppervlakten die aangesloten zijn op de voorziening. Er is hierdoor geen eenduidige concentratie aan te geven. Per oppervlakte verschilt het ook welke verontreinigingen er aanwezig zijn in het hemelwater. Hemelwater afkomstig van daken bevat vooral zware metalen (lood, koper, zink e.d.), bij oppervlakte waar auto’s komen, zoals parkeerplaatsen en wegen, zullen naast zware metalen ook polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s) en olie aanwezig zijn in het afstromende hemelwater. Om deze reden is er een onderscheid gemaakt in verschillende categorieën afstromende oppervlakte. De oppervlakten met eigen karakteristieke concentraties in afstromend regenwater zijn onderverdeeld in de volgende categorieën: Bedrijventerreinen In de ruimtelijke ordening en in de Wet milieubeheer worden bedrijfstypen ingedeeld in milieucategorieën. Alle bedrijventerreinen krijgen een classificatie, bijvoorbeeld type 4. Alleen bedrijfstypen van milieucategorie 4 (en evt. 3 of 5) mogen zich op zo’n bedrijventerrein vestigen. De categorieën zijn ingedeeld van 1 t/m 6 waarbij de milieubelasting toeneemt. De bedrijven zijn ingedeeld door de Vereniging van Nederlandse Gemeente (VNG). De milieucategorie wordt bepaald door stofuitstoot en geur evenals door geluid, gevaar, visuele aanblik en verkeersaantrekkende werking. In welke klasse de verschillende bedrijven zijn ingedeeld is te vinden in het rapport milieucategorie-indeling van de VNG [26]. De meeste onderzoeken naar de kwaliteit van het afstromende regenwater blijken te zijn gedaan bij bedrijven uit de categorieën 2, 3 en 4. Van bedrijven uit categorie 1, 5 en 6 zijn er relatief weinig onderzoeksgegevens. Door Stowa zijn de categorieën ingedeeld in A, B en C aangezien sommige categorieën overeenkomstige eigenschappen hebben. Categorieën 1 en 2 vormen samen A, categorie 3 vormt B en in categorie C zijn 4, 5 en 6 opgenomen [25]. Wegen In enkele beslissingssystematieken voor de omgang met regenwater is de verkeersintensiteit van een weg als criterium opgenomen. De achterliggende gedachte is dat de verkeersintensiteit een maat is voor de vervuilingsgraad van het afstromend regenwater van wegen. Bij het interpreteren van de onderzoeken is echter geen eenduidige relatie waargenomen tussen verkeersintensiteit en verontreinigingsgraad bij wegen in het stedelijk gebied [6]. Ook bij onderzoek naar de kwaliteit van afstromend regenwater van autosnelwegen kon geen verband worden gelegd tussen de verkeersintensiteit en de totale verontreiniging door diffuse bronnen langs wegen [27]. Aangezien

Lamellenseparatoren


47\108

verkeersintensiteit geen relatie heeft met de concentratie is gekozen voor een onderscheid in een andere categorie. Er wordt een onderscheid gemaakt in soorten verharding (zeer open asfalt beton (ZOAB) en dicht asfalt beton (DAB)). Het onderscheid in verharding komt voort uit de eigenschappen van de verharding en dan met name de porositeit. In ZOAB bevinden zich meer open ruimte dan DAB (als gevolg van een ander korrelskelet), zodat een gedeelte van de verontreinigingen achter blijft in deze ruimtes. Hierdoor zullen de verontreinigingen gemeten in afstromend regenwater van ZOAB lager zijn. Wegen van ZOAB hebben minder run-off door een grotere verdamping uit het wegdek en meer berging. Een belangrijk deel van het slib blijft achter in het wegdek, dat daarom periodiek gereinigd moet worden om het verstopt raken te voorkomen. Er spat ook minder water weg. De vuillast via run-off en spatwater is bij ZOAB daardoor aanzienlijk lager [28]. Naast het onderscheid in verharding is er ook onderscheid gemaakt in het soort weg. Er wordt onderscheid gemaakt in provinciale wegen en snelwegen. Er kunnen zo drie categorieën onderscheiden worden, te weten: snelweg DAB (W1), snelweg ZOAB (W2) en provinciale weg DAB (W3) De onderzochte provinciale wegen bestonden enkel en alleen uit DAB, vandaar dat hier geen onderscheid is gemaakt. Gemengd stedelijke oppervlakte In stedelijk gebied zijn wegen en daken beiden vaak aangesloten op het gescheiden riool. Het afstromende hemelwater zal hierdoor afkomstig zijn van beide oppervlakken. Bij veel onderzoeken wordt daarom geen onderscheid gemaakt en alleen de concentraties gegeven van het gemengd afgestroomde regenwater. Daken en gevels Deze categorie is toegevoegd om een vergelijk mogelijk te maken tussen daken en de concentraties bij gemengde concentraties. Het gaat hierbij om daken en gevels in stedelijk gebied. De verdeling in categorieën en de potentie voor toepassing van lamellenseparatoren is in Figuur 3.1 d.m.v. een diagram weergegeven.

Lamellenseparatoren


Figuur 3.1 Categorisering afstromend oppervlak en de aanbevolen behandeling

Het verschil in concentraties staat in Figuur 3.2 (zie ook bijlage 1). De waarden zijn afkomstig uit de database van Tauw & Grontmij. In deze database zijn diverse onderzoeken samengevoegd in één database. De grote bandbreedte, te zien in Figuur 3.2, is de reden waarom er gekozen is voor een verdeling in oppervlakte. Deze verdeling zal ook toegepast worden in het lamellenseparator-model. De concentratie (vuilvracht), bepaalt mede de hoogte van het rendement dat te behalen is. De concentraties in figuur 3.2 zijn de gemiddelde concentraties, binnen de categorie verschilt het sterk per locatie (zie bijlage 1 min. en max. waarde) [54]. In afstromend regenwater zorgen met name de zware metalen koper lood en zink, PAK’s en minerale oliën voor verontreiniging. Biologisch zuurstof verbruik (BZV), chemisch zuurstof verbruik (CZV) en nutriënten zijn verontreinigingen die vooral het milieu in komen via een overstort van het gemengd rioolstelsel. Deze verontreinigingen zullen daarom niet meegenomen worden in het onderzoek naar de kwaliteit van afstromend regenwater [54]. In Nederland is redelijk veel onderzoek gedaan naar de concentraties in afstromend regenwater, internationale onderzoeken zullen hier niet veel aan toevoegen, mede gezien het feit dat de concentratie heel specifiek is per locatie.

Lamellenseparatoren


49\108

0,01

0,1

1

10

100

1000

Koper Lood Zink PAK(10)-totaal Minerale olien

gem

idde

ld c

once

ntra

tie in

ug/

l

Streefwaarde opp.waterMTR opp. water

Regenwater landelijk

Regenwater stedelijk

Bedrijventerrein cat A

Bedrijventerrein cat B

Bedrijventerrein cat C

Autosnelweg DAB

Autosnelweg ZOAB

Provinciaal DAB

Gemengd stedelijk

Daken en gevels

Figuur 3.2 Verdeling concentraties over oppervlakte

3.3 Gebonden en opgeloste stoffen in afstromend regenwater In het water komen opgeloste stoffen en niet opgeloste of vaste stoffen voor (zie Figuur 3.3). Opgeloste stoffen zijn stoffen die in het water uiteenvallen in individuele moleculen. De niet opgeloste stoffen kunnen als volgt worden ingedeeld [29]: • Colloïdale stoffen: stoffen met een diameter tussen 10-9 en 10-7 m en dichtheden tussen de

1000 en 2000 kg/m3. Deze deeltjes kunnen het water vertroebelen of een onaangename kleur geven, bijvoorbeeld de bruine kleur van water door humusachtige stoffen. Deze stoffen vormen een overgang tussen opgeloste en gesuspendeerde stoffen.

• Gesuspendeerde stoffen: stoffen met een diameter groter dan 10-6 m en een dichtheid groter dan water. Deze deeltjes worden in suspensie gebracht door de turbulentie van stromend water. De relatief grotere en zwaardere deeltjes zullen zich glijdend, schurend en springend over de bodem bewegen terwijl de kleinere deeltjes door de turbulentie zwevend worden gehouden. In stilstaand water zullen gesuspendeerde stoffen uitzakken onder invloed van de zwaartekracht

• Drijvende stoffen: stoffen met een dichtheid kleiner dan water.

Lamellenseparatoren


Zwevend stof bestaat uit een organisch deel en een anorganisch deel. Organische microverontreinigingen binden zich met name aan het organische deel en de anorganische microverontreinigingen (zware metalen) aan het anorganische deel (bv lutumdeeltjes)[30].

Figuur 3.3 Percentage gebonden en opgeloste stoffen [31]

Uit de beschouwde meetgegevens, zoals in Figuur 3.3, kan geconcludeerd worden, dat van de metalen lood (92%) en ijzer (98%) het meest gebonden zijn en dat nikkel zich het minst bindt (55%). Gemiddeld is 72% van de metalen gebonden en 28% van de metalen is opgelost. PAK’s zijn voor 98% gebonden. Van de onopgeloste olie is 93% gebonden en stikstof en fosfaat zijn voor respectievelijk 40% en 50% gebonden aan zwevend stof. De meest voorkomende vorm van stikstof in water is nitraat. Nitraat wordt alleen niet of nauwelijks gebonden, het getal voor stikstof is daarom opvallend. Waarschijnlijk is dit stikstof als onderdeel van organische stof dus niet gebonden maar wel deeluitmakend van TSS. De binding van de voornaamste verontreinigingen in afstromend regenwater (PAK en zware metalen) is relatief groot waardoor het afvangen van deze gebonden verontreinigingen kansrijk is. Binnen de stofgroepen kan de binding verschillen; het zware metaal cadmium (relatief giftige stof voor flora en fauna) bindt zich in mindere mate dan bijvoorbeeld het zware metaal lood. Voor nutriënten en andere stoffen lijkt de binding lager te liggen, deze stoffen zijn ook van minder belang in regenwater (t.o.v. andere bronnen). De belangrijkste probleemstoffen in water zijn koper, lood, zink, PAK’s en minerale oliën. Van deze stoffen binden lood, PAK’s en oliën voor meer dan 90%. Zink en koper daarentegen binden

Lamellenseparatoren


51\108

slechter, respectievelijk 58 en 65%. Het zal dus relatief eenvoudiger zijn om bij de stoffen die meer dan 90% binden een hoger rendement te halen. 3.4 De deeltjesgrootte in (afstromend) regenwater Bij diverse onderzoeken naar afstromend regenwater is gekeken naar de deeltjesgrootte van gesuspendeerd materiaal. In Figuur 3.4 is de verdelingen van deeltjes uit verschillende internationale onderzoeken weergegeven. Ook is het onderzoek naar de slibsamenstelling van de bezinkbak in het Amsterdamse Julianapark weergegeven.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,1 1 10 100 1000 10000Deeltjesgrootte (um)

Frac

tie fi

jner

(%)

AUS (Drapper1998)AUS (Drapper1998)AUS (Ball enAbustan 1995)AUS (Dandenong)

USA en EU min.

USA en EU max.

NED (Julianapark)

USA (EPA 1986)

USA (NURP 1986)

USA (MRSC 2000)

USA (Sansalone1998)Gemiddelde

Mediaan

Figuur 3.4 Deeltjes in afstromend regenwater [32, 33, 34, 35, 36].

Het gemiddelde is genomen over 10 internationale onderzoeken en de ‘mediane’ waarde (het gemiddelde zonder de extreme pieken). De Nederlandse data valt in de internationale bandbreedte. Voor deeltjes >120 µm komt de Nederlandse data redelijk overeen met het gemiddelde uit internationale onderzoeken. Bij deeltjes kleiner dan 120 µm vertoont de grafiek een afwijkende lijn. Bij de Nederlandse data is het percentage deeltjes <120 µm groter dan het gemiddelde van de internationale onderzoeken. De van oudsher aanwezige klei- en veengrond kan hiervoor een verklaring kunnen zijn. Uit Figuur 3.4 is af te lezen dat gemiddeld 50% van de deeltjes kleiner is dan 120 µm. Als er als eis gesteld wordt aan de lamellenseparator dat 75% van de deeltjes afgevangen moet worden, moeten deeltjes >65 µm bezinken in de separator. Voor de Nederlandse data moeten deeltjes

Lamellenseparatoren


>6,5 µm bezinken. Dit wil echter niet zeggen dat er 70% van de verontreiniging wordt verwijderd. De verontreinigingen worden het effectiefst gebonden aan de kleine fracties (zie paragraaf 3.5). Gezien het enige nationale onderzoek, zie Figuur 3.4, redelijk op het gemiddelde van de internationale onderzoeken ligt zal bij gebrek aan meerdere gegevens dit voorlopig als een gemiddelde fractieverdeling in modellen worden aangenomen. Het is aan te bevelen om meer onderzoek te doen naar de deeltjesgrootte in regenwater. Het onderzoek dient verdeeld over Nederland plaats te vinden bij verschillende oppervlakten en onder verschillende omstandigheden. De verdeling van de deeltjes zal waarschijnljik locatie specifiek zijn, maar ook per gebeurtenis verschillen. 3.5 De binding aan deeltjes in (afstromend) regenwater Veel voorzieningen zuiveren alleen de zwevende stoffen uit het water. Het is daarom van belang om te onderzoeken welke verontreinigingen zich binden aan de zwevende deeltjes, om zo de te verwijderen verontreinigingen te bepalen. Voor zover bekend zijn in Nederland geen onderzoeken gedaan, naar de binding van verontreinigingen aan onopgeloste deeltjes in regenwater. Daarom is internationale (Duitsland, Amerika, Zweden en Australie) literatuur bestudeerd om een verband te leggen tussen deeltjesgrootte en binding van verontreinigingen. De onderzoeken zijn gedaan in verschillende landen en het regenwater was afkomstig van verschillende oppervlakten. De bestudeerde onderzoeken staan in bijlage 2 vermeldt. In Figuur 3.5 staan de verdelingen, die voor zware metalen, zijn gevonden. De tabellen en grafieken die hier aan ten grondslag liggen staan in bijlage 3. Over de binding van PAK en olie is geen literatuur gevonden. Voor deze stoffen wordt de aanname gedaan dat ze binden volgens dezelfde verdeling als de deeltjesgrootte verdeling in het Julianapark. Uit de beschouwde meetgegevens kan geconcludeerd worden dat, 50 tot 60% van de zware metalen (zink, koper, cadmium en lood) zich bindt aan deeltjes <100 µm. Deze conclusie wordt ook getrokken in onderzoeken van Walker [37] en Stone en Marsalek [38]. Sartor en Boyd [39] en Bradford [40]. De onderzoeken wijzen uit dat 50 % van de zware metalen zich bindt aan deeltjes < 43 µm. Studies van Xanthopoulos en Augustin [41] en Chebbo [45] hebben bewezen dat de verontreinigende stoffen hoofdzakelijk gebonden zijn aan de fijnste deeltjes, dus aan deeltjes met een lage valsnelheid. Het is lastig om deze verontreiniging doormiddel van bezinking te verwijderen. De valsnelheid zal in de volgende paragraaf besproken worden. Er kan niet gesteld worden dat één bepaald metaal zich uniform bindt aan een bepaalde deeltjesgrootte. De verdeling van lood, zink en koper vertonen dezelfde trend, alleen cadmium is afwijkend hieraan. Van cadmium bindt zich ook 50% aan deeltjes <100 µm maar grotere deeltjes (>2000 µm) kunnen ook nog cadmium binden. Lood, zink en koper vertonen dezelfde verdeling

Lamellenseparatoren


53\108

over de deeltjes, alleen lood bindt zich voor 92% terwijl koper zich voor 65% bindt en 58% van de zink bindt zich. Cadmium is voor 75% gebonden. Er kan dus wel gesteld worden dat er voor lood een hoger verwijderingsrendement verwacht mag worden.

Zware metalen

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100 1000 10000Deeltjesgrootte

Perc

enta

ge

Lood gemZink gemKoper gemCadmium gemPAK en olie

Figuur 3.5 Gemiddelde cumulatieve verdeling van zware metalen gebonden aan verschillende fracties zwevende stof [41, 49, 50, 51, 52, 53]

De concentraties van verontreinigingen (zink, koper, cadmium en lood) nemen toe naarmate het specifieke oppervlak (groter oppervlak om aan te binden) toeneemt. Kleideeltjes (lutum, <2 µm) zijn effectief in het binden van zware metalen vanwege hun negatieve oppervlakte en de positieve lading van de opgeloste zware metalen. De binding is afhankelijk van het type klei en de verhouding/concentratie zware metalen in het water. De grafiek laat echter zien dat een groot deel gebonden is aan de fractie >2 µm. De oorzaak hiervan kan zijn dat een groot deel zich bindt aan organisch materiaal aanwezig in de grotere fracties. Helaas zijn de onderzoeken met name gericht op één stofgroep: namelijk zware metalen. Het is aan te bevelen om in Nederland onderzoek te doen naar de binding van verontreinigingen aan specifieke deeltjesgrootte. Zo kan worden bepaald welke deeltjesgrootte van belang zijn om af te vangen, als er een bepaald rendement moet worden behaald. Bij het onderzoek moet ook gekeken worden naar andere verontreinigingen dan zware metalen. 3.6 De valsnelheid van deeltjes in (afstromend) regenwater Bezinking is een effectieve methode om zwevende stoffen te verwijderen. De valsnelheid van een stof is direct afhankelijk van de deeltjesgrootte en de dichtheid. Sommige zwevende stoffen zullen

Lamellenseparatoren


niet zonder hulp van een coagulant bezinken. Voor de bezinkingskarakteristieken van zwevende stoffen zijn een aantal factoren van belang [43]: • Verdeling van de deeltjesgrootte (zie vorige paragrafen) • Dichtheid van de deeltjes • Lading • pH van het water Dichtheid Het soortelijk gewicht (of dichtheid) van de deeltjes bepaalt in belangrijke mate de valsnelheid. Voor deze parameter wordt vaak onterecht het soortelijk gewicht van zand ingevoerd. Zand bindt relatief weinig verontreinigingen. De deeltjes die veel verontreinigingen kunnen binden zijn lutum- en humusdeeltjes met een lager soortelijk gewicht. Brombach [42] onderzocht de dichtheid van deeltjes in droogweerafvoer van een riool. Deze zijn wellicht niet geheel vertaalbaar naar de gehalten (het gaat hier ook niet zozeer om gehalten maar om dichtheid) in het afstromend regenwater maar kunnen wegens gebrek aan overige data een indicatie geven. Tabel 3.1 Dichtheid van deeltjes

Fractie [μm] Verdeling [in %] Dichtheid [kg/m3]

<6 Na (niet aanwezig) 1060*

6-60 52 1060

60-150 36 1230

150-350 11 2200

>350 1 2650** *aangenomen **aangenomen (v.g.l. zand) Valsnelheid In Parijs, in de wijk Le Marais, is een onderzoek gedaan naar de valsnelheid van deeltjes in afstromend regenwater [44]. In Figuur 3.6 zien hiervan de resultaten weergegeven.

Lamellenseparatoren


55\108

Figuur 3.6 Valsnelheden, gemeten van straat runoff van 3 verschillende straten en 3 verschillende buien [44].

In Frankrijk zijn meer metingen uitgevoerd naar de bezinksnelheden van niet-opgeloste stof door o.a. Saint Dizier (de leverancier van de afscheiders van AQA Hydrasep). In Figuur 3.7 zijn de resultaten van die bezinkingsproeven weergegeven. Uit de grafiek kan de conclusie worden getrokken dat globaal 50% van zwevende deeltjes een bezinksnelheid van 0,36 m/h (0,01 cm/s) of lager heeft. De bezinksnelheden van deeltjes afkomstig van straat runoff zijn veel lager dan die zijn gemeten bij overstorten van het gemengde rioolstelsel (niet weergegeven in een figuur)[45]: de mediaan varieert van minder dan 0,001 cm/s tot 0,023 cm/s en 30 tot 57% van de deeltjesmassa bezinkt met een snelheid bij minder dan 0,002 cm/s. In Figuur 3.7 is ook de theoretische valsnelheid uitgezet voor de deeltjesverdeling in het Julianapark, berekend op basis van Stokes (vgl. 5) en met de de dichtheid uit Tabel 3.1. Er is te zien dat deze snelheid lager is dan aangegeven door de producent en een lijn die een vergelijkbaar verloop heeft als die in Figuur 3.6.

Lamellenseparatoren


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1E-05 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100Valsnelheid (cm/s)

% d

eeltj

es m

et e

en la

gere

val

snel

heid

Theoretisch

Parkeerplaats

La Molette:bovengrensLa Molette:ondergrens

Figuur 3.7 Verdeling valsnelheden (bron AQA Hydrasep)

De valsnelheid van deeltjes wordt, zoals in paragraaf 2.4 is beschreven, bepaald met behulp van de wet van Stoke’s. Childs [46] heeft gekeken naar de aannames achter de wet van Stoke’s en stelt dat de oppervlakte en de vorm, van de deeltjes, tot gevolg hebben dat het gebruik van de wet van Stoke’s beperkt dient te blijven tot deeltjes die een kleinere diameter hebben dan 60 µm [46]. Voor sediment groter dan 60 µm is het verband tussen grootte en de bezinkbaarheid complex en hangt het af van de afzonderlijke variaties die in gezamenlijke vorm en dichtheid worden gevonden [47][48]. De theoretisch berekende valsnelheid is waarschijnlijk groter dan in werkelijkheid. Er wordt immers bij de formule van Stokes uitgegaan van een laminaire uniforme stroming. Bij Stokes wordt ook uitgegaan van een ideale bolvorm. In de praktijk zullen de deeltjes verschillende vormen hebben, waarbij sommige vormen een positief effect hebben op de valsnelheid. Het effect van coagulatie en flocculatie is hierbij niet meegenomen. Coagulatie en flocculatie zullen in de praktijk voor een snellere valsnelheid zorgen, aangezien de deeltjes een grotere diameter krijgen. Door de vorm van de deeltjes, coagulatie en flocculatie kan niet met zekerheid gezegd worden dat de valsnelheden in theorie hoger is dan in de praktijk. Er is beperkt onderzoek gedaan naar de valsnelheid van deeltjes in afstromend. Hierdoor kan er geen gemiddelde worden gegeven voor de valsnelheid van deeltjes in afstromend regenwater. Zoals uit paragraaf 3.5 blijkt neemt de concentratie van de meeste verontreinigingen toe, naarmate het specifieke oppervlakte toeneemt. Deeltje met een relatief groot buitenoppervlak

Lamellenseparatoren


57\108

(specifiek oppervlak) binden in verhouding meer verontreinigingen dan deeltjes met een kleiner buitenoppervlak. Het specifieke oppervlak is doorgaans groter naarmate de deeltjes kleiner zijn. Deze deeltjes hebben een lagere valsnelheid waardoor het lastig is deze af te vangen. Gezien de beperkte gegevens zal bij gebrek aan meerdere gegevens de gevonden gegevens voorlopig worden aangenomen bij het modelleren. Het is aan te bevelen om onderzoek te doen naar de valsnelheid. Daarnaast dient er onderzoek gedaan te worden naar het soortelijk gewicht van deeltjes in Nederland. Hierdoor kan er ook gekeken worden naar een verband tussen de deeltjesgrootte en valsnelheid. 3.7 Conclusie In regenwater kunnen alle mogelijke verontreinigingen voorkomen en in verschillende hoedanigheden. De belangrijkste verontreinigingen zijn zware metalen, PAK’s en minerale oliën. Biologisch zuurstof verbruik (BZV), chemisch zuurstof verbruik (CZV) en nutriënten komen in mindere mate voor (overschrijden minder de normen) in afstromend regenwater. De concentraties waarmee deze verontreinigingen aanwezig zijn in het afstromende hemelwater hangen af van o.a. het soort afstromende oppervlak [54]. De concentraties van de verontreinigingen hebben hierdoor een grote brandbreedte, daardoor is er geen eenduidige concentratie aan te geven. Om deze reden is er ook een onderscheid gemaakt in verschillende categorieën afstromend oppervlak. Nationaal is er onderzoek gedaan naar de concentraties in afstromend regenwater van verschillende oppervlakte. Deze gegevens zijn verwerkt in een database, die opgezet is door Tauw en Grontmij in opdracht van Stowa. Naast de concentraties is er ook gekeken of de verontreinigingen in opgeloste of onopgeloste vorm aanwezig zijn. Op één locatie is in Nederland gekeken naar de deeltjesgrootte in afstromend regenwater, maar dit is onvoldoende om een goed beeld te krijgen van de gemiddelde samenstelling in Nederland. Naar de valsnelheid en het soortelijke gewicht van deeltjes in afstromend regenwater zijn nationaal geen onderzoeken gedaan. Voor deze gegevens is men afhankelijk van internationale onderzoeken. In de internationale literatuur zijn gegevens gevonden over de deeltjesgrootte, de binding van verontreiniging aan specifieke deeltjesgrootte, de dichtheid en de valsnelheid van deeltjes. Uit de beschikbare data, zowel bij de deeltjesgrootte als bij de binding van deeltjes, is te concluderen dat gemiddeld 50% van deeltjes kleiner is dan 100 µm en dat 50% van de zware metalen zich binden aan deeltjes kleiner dan 100 µm, maar omdat er nog maar beperkt onderzoek is gedaan naar de valsnelheid van de deeltjes kunnen hieruit geen duidelijke conclusies getrokken worden.

Lamellenseparatoren


Lamellenseparatoren


59\108

4 Het lamellenseparator-model

In de praktijk zijn de rendementen te bepalen door, langdurig, kostbare onderzoeken te doen. In en rond de lamellenseparator dient meetapparatuur geplaatst te worden om de kwaliteit en kwantiteit van het influent en effluent van diverse stoffen te bepalen. In plaatst van in de praktijk te gaan meten wordt er in dit onderzoek een eerste model ontwikkeld met als uiteindelijke doel om een theoretisch (zuiverings-)rendement te bepalen. Het lamellenseparator-model (ls-model) zorgt daarnaast voor het meer inzichtelijk krijgen van de processen die zich afspelen in een lamellenseparator en de rendementsafhankelijkheden. De input van het model wordt gegeven door de gebruiker. De gebruiker zal de voor hem specifieke gebiedseigenschappen aangeven (de omvang, het soort oppervlak en het verwachte debiet). Deze gegevens worden in het model gekoppeld aan de resultaten die zijn gevonden in hoofdstuk 3. Het ls-model berekent met deze gegevens de totale vracht afkomstig van het aangesloten oppervlak per verontreiniging en het gedeelte wat gezuiverd kan worden. De gebruiker geeft daarbij ook de afmetingen van het lamellenpakket aan, met deze gegevens kan met behulp van rendementsberekeningen en de gegevens uit hoofdstuk 3 het zuiveringsrendement worden bepaald per deeltjesgrootte en per verontreiniging. De output van dit alles zal gegeven worden met grafieken. Daarnaast zal het ls-model bij een gegeven rendement het benodigde bezinkbaar oppervlak bepalen. In Figuur 4.1 wordt het ls-model schematisch weergegeven, hierin is ook vermeld welke informatie waar wordt gebruikt. In dit hoofdstuk zullen de hierboven beschreven stappen verder worden belicht. In hoofdstuk 5 worden de resultaten van het ls-model vergeleken met praktijkvoorbeelden.

Lamellenseparatoren


Figuur 4.1 Stroomschema lamellenseparator-model

4.1 De input van de gebruiker Om de input voor het model te generen dient de gebruiker een aantal gegevens te geven waarmee hij/zij het model voorziet van input (dit is de input die gegeven staat in Figuur 4.1). In Figuur 4.2 is de inputsheet weergegeven van het ls-model. Er is onderscheid gemaakt in een drietal verplicht in te vullen velden en twee velden waaruit gekozen moet worden. Verplichte input (minimaal benodigde gegevens) De grijs omlijste velden, in Figuur 4.2, zijn verplicht om in te vullen. Het gaat hierbij om gebiedsgegevens, neerslaggegevens en het percentage hemelwater, dat door de voorziening moet stromen. In paragraaf 3.2 staat de indeling in afstromende oppervlakken gegeven, die in het ls-model gebruikt wordt om de concentraties te bepalen. De verontreinigingsconcentraties wordt hier toegekend aan bepaalde verharding (bijlage 1) in het afstromende regenwater. De indeling ziet er als volgt uit: • Bedrijfsterreinen, categorie A, B en C. Deze zijn aangegeven als Ba, Bb en Bc.

Lamellenseparatoren


61\108

• Wegen, rijkswegen en provincialewegen. Bij rijkswegen wordt nog het onderscheid gemaakt in soort verharding (ZOAB en DAB). De wegen zijn aangegeven met W1 (DAB), W2 (ZOAB) en W3. W3 is voor de provincialewegen.

• Gemengd stedelijk (Gs, bestaande uit alle oppervlakten in een stad, hier vindt veelal geen scheiding plaats)

• Daken en gevels (DG) Naast de oppervlakte moet ook de jaarlijkse neerslag worden ingevuld waarmee gerekend gaat worden. In de meeste gevallen zal dit 800 mm per jaar zijn (de gemiddelde jaarlijkse neerslag in Nederland). Het percentage van de afstromende neerslag dat door de voorziening moet stromen, dient ook aangegeven worden. Daarnaast moet het ontwerpdebiet van de lamellenseparator worden ingevuld. Door de werkgroep Riolering West-Nederland wordt dit gesteld op 14 l/s/ha [9], maar indien nodig kan het debiet aangepast worden. Er dient te worden aangegeven van welke producent de lamellenseparator is die gebruikt gaat worden. De producenten hebben andere lamellenpakketten waardoor het totale bezinkoppervlak verschilt. Er kan bepaald worden welke producent in de gegeven situatie het beste theoretische rendement geeft. Bij de keuze tussen één van de producenten wordt er een vermenigvuldigingsfactor gebruikt om de oppervlakte van de lamellen als een horizontaal vlak te projecten, indien de lamellen onder een bepaalde hoek staan. Keuze input Uit de met een kader aangegeven velden in Figuur 4.2 moet een keuze worden gemaakt. De keuze is afhankelijk van het doel dat de invuller heeft. Als het doel is om een bepaald rendement te behalen dient het gewenste rendement te worden ingevuld. Er zal dan aangegeven worden welk bezinkbaar oppervlakte nodig is om dit percentage te bereiken. Is het doel echter de kwaliteit van het afstromende regenwater te bepalen en het rendement dat behaald kan worden met een ontwerp, dan dienen gegevens van de lamellen (en bij een bergbezinkbassin ook de afmetingen van de voorbezinking) ingevuld te worden. Het model berekent dan het percentage, per deeltjesgrootte dat afgevangen wordt. Hieruit volgend zal dan het rendement gegeven worden per verontreiniging. De gegevens hiervoor zijn afkomstig uit het onderzoek naar de kwaliteit van afstromend regenwater, beschreven in hoofdstuk 3.

Lamellenseparatoren


Totale oppvl. 10000 m2 Neerslag (m/per jaar) 0,8Percentage door voorziening 90Ontwerpdebiet WRW (l/s/ha) 14

Soort verharding m2 Producent

AQA jaBa 0 Facet neeBb 500 3D water neeBc 0W1 0W2 0W3 1000Gs 8500DG 0Totaal 10000

Gewenste rendement Afmetingen (m) % Voorbezink

10 0 L1 020 0 B1 030 0 H1 040 0 Lamellen (m)50 0 L2 160 0 B2 170 0 H2 180 0 Dikte materiaal 0,00190 0 Afstand 0,01

100 0 Aantal lagen 91

Figuur 4.2 Voorbeeld van een ingevuld inputsheet met velden grijs omlijst voor verplicht in te vullen velden en de omkaderde keuze input

Het lamellenseparator-model is een eerste ontwerp dat op basis van beperkte gegevens is samengesteld. Bij de ontwikkeling van het ls-model ging het om de toepassing van de systematiek die naar aanleiding van nader onderzoek verfijnd kan worden. De gegevens over de waterkwaliteit die uit het ls-model komen hoeven niet per sé representatief te zijn voor de eigen situatie. Dit komt door de grote bandbreedtes (beschreven in paragraaf 3.2).

Lamellenseparatoren


63\108

4.2 Model Het lamellenseparator-model rekent vanuit drie verschillende uitgangspunten te weten: • Kwaliteit en kwantiteit van het afstromend regenwater • Rendement van de voorziening • Kosten van de voorziening Kwaliteit en kwantiteit van het afstromend regenwater Het soort oppervlakte dat aangekoppeld is op de voorziening en de grootte hiervan bepaalt de kwaliteit en kwantiteit van het afstromende regenwater. De vuilvracht wordt bepaald door het totale oppervlak dat aangesloten is op de voorziening. De concentraties die vermeld staan in bijlage 1, vormen de basis hiervoor. Hierbij wordt gekeken naar het percentage dat tot afstromen komt, de hoeveelheid die door de voorziening moet stromen en het percentage dat gezuiverd kan worden (het percentage dat gebonden is). Uiteindelijk levert dit de vuilvracht per jaar op voor het totale oppervlak. Het percentage verontreiniging dat gebonden is aan slib en het percentage dat onopgelost is, is van belang bij een lamellenseparator, aangezien alleen deze stoffen afgevangen kunnen worden en niet de opgeloste verontreinigingen. Bij een stof die zich procentueel meer bindt zal uiteindelijk het zuiveringsrendement hoger zijn en daarmee de kwaliteit van het te lozen regenwater. Voor de gegevens van de concentraties (bijlage 1) wordt gebruikt gemaakt van de verdeling in Figuur 3.1, de stappen en de berekeningen die hieraan ten grondslag liggen zijn te vinden in bijlage 4. Het zuiveringsrendement Lamellenseparatoren hebben als doel het zuiveren van het afstromende regenwater. De voorzieningen moeten dan ook een zo hoog mogelijk rendement halen. Het ls-model geeft daarom een theoretisch zuiveringsrendement weer. Hierbij wordt gekeken naar de vracht die binnenkomt en welke achter blijft. Omdat er meer bekend is over de binding van metalen dan van PAK en minerale oliën zal er een specifieker rendement gegeven worden van de zware metalen en een globaler rendement van PAK en minerale oliën. Voor het bepalen van het zuiveringsrendement van lamellenseparatoren bij afstromend regenwater bestaat geen specifieke formule. Hierdoor wordt er gebruikt gemaakt van formules die gebruikt worden bij bezinkingsvoorzieningen (b.v. een bergbezinkbassin). Het zuiveringsrendement zal op twee manieren worden berekend d.m.v. Stokes/Hazen en Kluck. De formule van Stokes (vgl. 5) geeft een relatie weer tussen de diameter van een deeltje, het soortelijk gewicht van een deeltje en de valsnelheid. Om de formule van Stokes te gebruiken voor het bepalen van het zuiveringsrendement wordt ook de formule van Hazen gebruikt worden. De formule van Hazen ziet er als volgt uit:

RSv

Hao

s == (13)

Lamellenseparatoren


Hiermee wordt het zuiveringsrendement berekend onder ideale omstandigheden (laminaire stroming). Waarbij het zuiveringsrendement (R) als volgt bepaald wordt:

• o

s

Sv

R = als vs ≤ So (So= de oppervlakte belasting). Hiermee wordt het rendement bepaald

van deeltjes die niet voor 100% bezinken en; • 1=R als vs > S0 dan wordt het deeltje voor 100% verwijderd. Aan de hand van de formule van Stokes wordt dus gekeken wel percentage bezinkt bij een gegeven debiet en bezinkoppervlak (vergelijking 8). De andere formule die gebruikt wordt is van Kluck en ziet er als volgt uit:

16,1

22,1

1⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−= o

s

Sv

eR (14)

R = het zuiveringsrendement (%) vs = de bezinksnelheid (bepaald per deeltjesgrootte) (m/s) So = de oppervlaktebelasting, vergelijking 9 (m/s) In de formule van Kluck zit een veiligheidsfactor ingebouwd om met het effect van turbulentie rekening te houden. In beide formules wordt rekening gehouden met het debiet en het bezinkoppervlak d.m.v. de oppervlaktebelasting. Er dient wel bij vermeld te worden dat de formules van Hazen en Kluck zijn opgesteld voor de bepaling van het rendement bij bergbezinkbassins en vergelijking met praktijkgegevens dient aan te geven of deze formules ook toepasbaar zijn op lamellenseparatoren bij de zuivering van afstromend regenwater. Voor de berekening van het zuiveringsrendement zal de deeltjesgrootte verdeling van het Julianapark gebruikt worden, die te zien is in Figuur 3.4. In Figuur 3.5 staat de binding weergegeven van metalen, PAK’s en olie die gebruikt wordt in het model. Tot slot wordt de dichtheid gebruikt die staat vermeld in Tabel 3.1. De theoretische grondslag en de stappen die hierbij van toepassing zijn te vinden in bijlage 4. In plaats van het berekenen van het rendement, kan ook gekozen worden om vanuit een gewenst rendement het benodigde bezinkoppervlak te bepalen uit het model. Hierbij wordt berekend welk oppervlakte er nodig is om een bepaald percentage deeltjes te laten bezinken. Er wordt gebruik gemaakt van een afgeleide formule van de Stokes formule. Met deze gegevens kunnen de gemeenten en waterschappen naar de producenten gaan. De kosten In de Leidraad riolering (RIONED, module D1100 kostenkengetallen rioleringszorg [62]) worden kosten gegeven (zie bijlage 4) waarmee globaal de prijs van een voorziening en de kosten van het onderhoud kunnen worden bepaald. Met deze gegevens kunnen de offertes, afkomstig van

Lamellenseparatoren


65\108

een producent, vergeleken worden door de gemeenten. Om de prijs te bepalen wordt er gekeken naar het aangesloten oppervlak. De omvang hiervan bepaalt de kosten. 4.3 Output Zoals eerder vermeld, kan er bij het lamellenseparator-model gekozen worden om als output het rendement te geven of het rendement op te geven en de dimensies van de lamellen als uitkomst te krijgen (ontwerprichtlijn). Het model geeft de volgende uitkomsten: - Vracht - Zuiveringsrendement (procentuele reductie in deeltjesgrootte en vracht) - Ontwerprichtlijnen - Kosten In de volgende figuren zijn de uitkomsten weergegeven voor de invoergegevens zoals weergegeven in Figuur 4.2. De totale vracht, is de vracht die meegenomen wordt door het afstromende regenwater. De te verwijderen vracht is het onopgeloste gedeelte en dit is tevens het gedeelte dat verwijderd kan worden door een lamellenfilter, dit is bepaald op basis van Figuur 3.3. PAK (10) (PAK (10) is de som van de 10 meest voorkomende polycyclische aromatische koolwaterstoffen) heeft een te kleine jaarlijkse vracht om te worden weer gegeven in de grafiek, maar is wel aanwezig in het afstromende water. In Figuur 4.5 is daarom wel een verwijderingpercentage van PAK (10) weergegeven.

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

Koper Lood Zink PAK(10)-totaal

Mineraleolien

Vra

cht g

/m2/

jaar

Te verwijderenTotaalVerwijderd KluckVerwijderd Stokes

Figuur 4.3 Vracht

Het rendement per deeltjesgrootte, Figuur 4.4, geeft aan welk percentage van een specifieke grootte achterblijft. Hiermee kan worden bepaald welk totaal rendement er behaald kan worden per verontreiniging, deze zijn weergegeven in Figuur 4.5.

Lamellenseparatoren


Aan de figuren is te zien dat er tussen de berekening via Kluck en Stokes nagenoeg geen verschil zit. Alleen bij de deeltjesgrootte 50 μm is er een verschil van 10% te zien. In alle figuren is te zien dat met Stokes een hoger zuiveringsrendement wordt berekend.

0102030405060708090

100

2 16 32 50 63 100 125 250 500 1000

Deeltjesgrootte (um)

Verw

ijder

ing

perc

enta

ge

KluckStokes

Figuur 4.4 Rendement per deeltjesgrootte

0102030405060708090

100

Koper Lood Zink PAK(10)-totaal

Mineraleolien

Zuiv

erin

gsre

ndem

ent (

%)

KluckStokes

Figuur 4.5 Rendement per verontreiniging t.o.v. de totale verontreiniging

Ontwerprichtlijn De ontwerprichtlijnen zijn hier niet gegeven. Er is hier gekozen voor het bepalen van het rendement bij bekende afmetingen van de lamellen. Als men bijvoorbeeld 80% van de deeltjes wil afvangen, dan hoort daar een bezinkoppervlakte van de lamellen bij van 296 m2. Hiervan wordt door het ls-model geen grafiek gegeven. Kosten De kengetallen voor de kosten zijn afkomstig uit de Leidraad riolering [62]. De kosten zijn inclusief levering en plaatsing. In hoofdstuk 5 zal er gekeken worden naar de kosten van alleen

Lamellenseparatoren


67\108

de lamellenfilters. Voor de kosten van het onderhoud is gekeken naar een periode van 50 jaar. Dit is de levensduur van de voorziening.

€ -

€ 10.000,00

€ 20.000,00

€ 30.000,00

€ 40.000,00

€ 50.000,00

€ 60.000,00

€ 70.000,00

Aanleg Onderhoud

Kos

ten

Figuur 4.6 Kosten

De rendementen van de verschillende producenten kunnen nu ook vergeleken worden. In Figuur 4.7 staan de verschillende rendementen, die horen bij de invoerscheet van Figuur 4.2. Er zit weinig verschil in rendementen tussen de verschillende producenten, alleen Facet behaalt een iets hoger rendement. Dit komt door de grotere bezinkoppervlakte dat Facet creëert met zijn lamellen.

0102030405060708090

100

Koper Lood Zink PAK (10) Mineraleolien

Perc

enta

ge in

%

AQAFacet3D water

Figuur 4.7 Zuiveringsrendentsvergelijking tussen de producenten (op basis van Kluck)

Het zuiveringsrendement ten op zichten van oppervlaktebelasting De verdeling van deeltjes, de dichtheid en de binding aan deeltjes zijn samengebracht in Figuur 4.8. Het rendement is zowel bepaalt op basis van Stokes (vgl. 5) en Kluck (vgl.13) Het rendement is bepaald voor een oppervlakte van 1 ha en een debiet van 14 l/s/ha, wat neer komt op 50 m3/h (in de bijlage staan de grafieken apart afgebeeld). Bij Kluck valt ook hier het rendement lager uit door de veiligheidsmarge die hierin verwerkt is.

Lamellenseparatoren


30354045505560657075808590

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Oppervlaktebelasting (m/h)

Ren

dem

ent i

n %

PAK's StokesOlie StokesKoper StokesLood StokesZink StokesPAK's KluckOlie KluckKoper KluckLood KluckZink Kluck

Figuur 4.8 Zuiveringsrendementen per oppervlaktebelasting bij een debiet van 14 l/s/ha

4.4 Factoren waar het rendement van afhankelijk is Er zijn veel factoren die het uiteindelijke rendement kunnen beïnvloeden. Veel van deze factoren hebben ook weer invloed op elkaar, wat het bepalen van het rendement nog meer bemoeilijkt. Naast de vele factoren dienen er ook veel aannames gedaan te worden, aangezien veel zaken nog niet duidelijk of bekend zijn. De aannames worden echter als “waar” gezien en vallen niet onder de afhankelijkheden. De volgende factoren spelen een rol bij de afhankelijkheid en zullen kort worden omschreven: Afstromend regenwater • Concentraties Uit de internationale literatuur blijkt dat bij toename van de concentratie het rendement ook toeneemt, dit komt alleen niet uit het ls-model. • Deeltjesgrootte (diameter) De deeltjesgrootte bepaalt mede de snelheid waarmee deeltjes bezinken en opstijgen. Hoe groter de deeltjes des te groter het rendement. De deeltjesgrootte is meegenomen in het ls-model om de valsnelheid te bepalen en de verdeling van deeltjes. • Soortelijk gewicht

Lamellenseparatoren


69\108

Hoe groter het verschil tussen het soortelijke gewicht van het af te scheiden deeltje, en dat van water, hoe hoger het rendement. Om de valsnelheid te bepalen is het soortelijk gewicht gebruikt in het ls-model. • Binding aan deeltjes (binding aan deeltjes en de grootte van deze deeltjes) Niet gebonden stoffen worden niet gezuiverd d.m.v. een lamellenseparator. Hoe meer gebonden deeltjes er aanwezig zijn, des te groter is het rendement. In het ls-model zijn deze gegevens gebruikt om het rendement van de verontreinigingen te bepalen. • Debiet/verblijftijd Bij een laag debiet, zullen deeltjes meer tijd hebben om te bezinken of op te drijven en dit zal het rendement bevorderen. Bij een (te) hoog debiet bestaat de kans op turbulente en opstuwende stroming, waardoor deeltjes niet bezinken en verwijderde verontreinigingen zullen opwoelen. Het debiet dient als input door de gebruiker te worden gegeven in het model. Stroming • Laminair/turbulent Bij een laminaire stroming zal er een hoger rendement worden gehaald aangezien deeltjes kunnen bezinken. Bij een turbulente stroming zal het rendement lager zijn. In het ls-model wordt uitgegaan van laminaire stroming. Bij de formule van Kluck wordt er wel een veiligheidsmarge aangenomen indien er wel turbulente stroming optreedt. • Uniforme/kortsluitstroming Door een rustige en geleidelijke verdeling van het water kan het lamellenpakket betere resultaten genereren, aangezien de lamellen maximaal benut worden en het rendement zal toenemen. Er is uitgegaan van uniforme stroming in het ls-model. Processen • Coagulatie/flocculatie/coalscentie In de lamellen worden deze processen bevorderd door de aanwezigheid van een groot oppervlak. Door deze processen is het eenvoudiger zijn om verontreinigingen te verwijderen. De deeltjes klonteren samen nemen in omvang (vlokken) toe om zo sneller te bezinken of op te drijven. Het rendement zal hierdoor toenemen. Deze processen zijn niet meegnomen in het model, maar zullen het zuiveringsrendement positief beïnvloeden. Lamellenseparator • Bezinkoppervlak De bezinkbare oppervlakte is de belangrijkste eigenschap van een lamellenseparator. Daarin onderscheidt de voorziening zich van een “gewone” bezinkvoorziening. Hoe groter de oppervlakte van de voorziening des te hoger is het rendement. Bij een lamellenseparator wordt er een groot oppervlak gecreëerd door de toepassing van lamellen. Het bezinkoppervlak is één van de

Lamellenseparatoren


belangrijkste onderdelen in het ls-model. De afmetingen moeten door de gebruiker ingevuld worden. • Ontwerp Er moeten voldoende stromingsluwe ruimte voor de bezonken deeltjes aanwezig zijn om te kunnen blijven liggen voordat ze worden verwijderd tijdens het onderhoud. Daarnaast moet het water verdeeld worden over de voorziening en zo “gedwongen” worden door de lamellen te stromen. Al deze zaken bevorderen het rendement en zijn in het ls-model aangenomen als aanwezig. Onderhoud en beheer Het onderhoud heeft invloed op het functioneren van de voorziening. Bij gebrek aan onderhoud kan de voorziening verstopt raken en niet meer (optimaal) functioneren. Bij een goed beheerde voorziening zal een hoger rendement worden behaald. De frequentie van onderhoud is niet meegenomen in het ls-model om het rendement te bepalen. Het is wel meegenomen bij de kosten. 4.5 Conclusie Om een werkend lamellenseparator-model, met als doel het bepalen van een theoretisch rendement, moeten veel inzichten verwerkt worden in één geheel. Het gaat hierbij om inzichten in afstromend regenwater (valsnelheid ” formule van Stokes”, de binding, oppervlaktebelasting, concentraties) en de stroming in een lamellenseparator (turbulent of laminair, “getal van Reynolds”, uniform of kortsluitstroming “getal van Froude”). Het model is echter een eerste ontwerp dat op basis van beperkte gegevens is samengesteld. Bij de ontwikkeling van het model ging het om de toepassing van de systematiek welke naar aanleiding van nader onderzoek verfijnd moet worden. Het rendement van lamellenseparatoren is afhankelijk van de volgende punten: • De in het afstromende regenwater aanwezige verontreinigingen en het debiet van het

afstromende regenwater • De stroming van het regenwater laminair, turbulent, uniform en kortsluitstroming • De processen coagulatie, flocculatie en coalescentie • Het ontwerp en het bezinkoppervlak van de lamellenseparator • De frequentie van het onderhoud Zoals uit dit en voorgaande hoofdstukken blijkt is het bepalen van het functioneren en het rendement van lamellenseparatoren afhankelijk van verschillende inzichten en factoren. Naast de afhankelijkheid dienen er een aantal aannames gedaan te worden omdat er nog geen specifiek onderzoek is gedaan naar bepaalde aspecten van de verontreinigingen in het regenwater. Het

Lamellenseparatoren


71\108

gaat hierbij vooral om het soortelijke gewicht van deeltjes in regenwater, wat weer van invloed is op de valsnelheid. Al deze factoren maken het moeilijk om een indicatie van een rendement dat een goed beeld geeft van de werkelijkheid te bepalen. Uit het literatuuronderzoek naar afstromend regenwater blijkt tevens dat de samenstelling van het regenwater per locatie en zelfs per tijdstip sterk varieert. Het is daarom lastig om voor een bepaalde locatie het te verwachten rendement te geven. Hoe goed de schatting is kan alleen getoetst worden aan de hand van de resultaten uit de praktijk. Momenteel lopen er geen monitoringsprojecten (dit blijkt uit de enquête gehouden onder instanties) waar regelmatig en volgens een vast protocol monsters worden genomen en geanalyseerd. Er is eenmalig een steekmonster genomen uit een voorziening die geanalyseerd is op verdeling van deeltjes en de concentraties. Aan de hand van deze praktijkgegevens zal het model gestaafd kan worden. Er moeten meer praktijkgegevens om de nauwkeurigheid van het model te bepalen. Het is aan te bevelen om de gegevens die als input dienen voor het model te wijzigen bij aanvullende informatie of nieuwe inzichten.

Lamellenseparatoren


5 Cases

Naast de theoretische kennis over lamellenseparatoren wordt er ook gekeken naar de praktijkervaringen, aangezien de theorie en praktijk nog al eens willen verschillen. Deze praktijkervaringen worden ook gebruikt om de waardes te vergelijken die het lamellenseparator-model in hoofdstuk 4 geeft en die in de praktijk worden gevonden. Om achter deze praktijkervaringen te komen is er gekeken naar verschillende cases. Hierbij zullen twee cases verder uitgewerkt worden, te weten Hoorn en Schoorl. In Hoorn zijn metingen gedaan aan het slib dat in de voorziening was bezonken. Met deze gegevens wordt gekeken welke deeltjes worden afgevangen en welke verontreinigingen zich bevinden in het afstromende regenwater. In Schoorl zijn drie offertes van producenten vergeleken. Om achter de praktijkervaringen van gemeenten, waterschappen en hoogheemraadschappen met lamellenseparatoren te komen zijn er enquêtes/interviews gehouden. 5.1 Hoorn Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier heeft een lamellenseparator van Facet op haar terrein, Willemsweg 93 te Hoorn, geplaatst om regenwater afkomstig van een parkeerterrein en een zinken dak te zuiveren voordat het geloosd wordt op het oppervlaktewater. Het parkeerterrein heeft een oppervlakte van 2775 m2 en het dak een oppervlakte van 925 m2. De oppervlakte is 100% verhard. Een foto-overzicht van de locatie is gegeven in bijlage 5. Resultaten Op de locatie in Hoorn zijn monsters genomen van het slib dat aanwezig is in de lamellenseparator. Uitkomsten van de slibanalyse, zijn aangegeven in Tabel 5.1. De voorbezinkruimte en de ruimte voor de lamellen zijn samen genomen om zo de gemiddelde concentratie te bepalen voor de lamellen. Na de lamellen is er nog een ruimte waar het slib kan bezinken. Het rendement is het verschil tussen de gemiddelde concentratie voor de lamellen en de concentratie van het slib wat na lamellen tot bezinking is gekomen. Tabel 5.1 Analyse slib locatie Hoorn

Verontreiniging Eenheid Voorbezinkruimte Voor de lamellen Na de lamellen Rendement

Metalen

Cadmium mg/kg Ds 0.3 0.7 0.2 60%

Koper mg/kg Ds 14 24 7 62%

Lood mg/kg Ds 19 29 9 63%

Nikkel mg/kg Ds 8 14 8 27%

Lamellenseparatoren


73\108

Zink mg/kg Ds 50 110 38 53%

PAK

PAK (10) totaal mg/kg Ds 0.15 0.4 0.01 96%

Olie

Koolwaterstoffractie

C10-C40

mg/kg Ds 220 330 120 56%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100 1000 10000

Deeltjesgrootte (um)

Frac

tie fi

jner

(%) Voorbezink

Voor lamellenNa lamellengemgem -piekenJulianapark

Figuur 5.1 Verdeling deeltjesgrootte in Hoorn vergeleken met gevonden literatuur

In Figuur 5.1 is de verdeling van deeltjes bij de grafiek uit paragraaf 3.4 gezet, om zo een vergelijking te maken met reeds bekende verdelingen. De donker blauwe lijn geeft de verdeling van deeltjes aan in de voorbezinkruimte. De kleinere, lichte deeltjes, zullen hier niet bezinken, maar komen voor, onder en na de lamellen tot bezinking. Om de juiste verdeling van deeltjes in het afgestroomde regenwater te bepalen, zouden deze twee eigenlijk bij elkaar opgeteld moeten worden. Dit is echter niet mogelijk met de gegevens uit de analyse. Er wordt verwacht dat de blauwe lijn in werkelijkheid tussen de gemiddelde internationale situatie en de situatie in het Julianapark komt te liggen. Op basis van de beschikbare gegevens wordt verondersteld dat er tussen de nationale en internationale metingen en de meting in Hoorn maar een beperkt verschil zit. Wat echter opvalt, is dat er een hoger percentage grotere deeltjes na de lamellen ligt dan voor de lamellen. Dit kan een aantal oorzaken hebben:

1. Er wordt hier geen debietbegrenzer toegepast, zodat bij een debiet boven het ontwerpdebiet de kans bestaat dat het water over de lamellen heen slaat.

Lamellenseparatoren


2. Er is hier in 1,5 à 2 jaar geen onderhoud verricht aan de lamellen, zodat deze dichtgeslibd zijn en niet meer voldoende functioneren (dit is ook te zien op de foto’s in bijlage 5).

3. De uitlaat van de lamellenseparator staat in rechtstreekse verbinding met het oppervlaktewater. Hierdoor kunnen er deeltjes van de slibbodem uit het oppervlaktewater de voorziening binnenstromen en dit beeld weergeven.

De concentraties van de verontreiniging (Tabel 5.1) vertonen een afname tussen de voorbezinkruimte/voor de lamellen en na de lamellen. Hieruit blijkt dat er een zuiveringsrendement wordt behaald in het geval van één meting. Het gaat om slib wat afkomstig is van meerdere neerslag gebeurtenissen. In de toekomst zullen er wellicht meerdere metingen plaats vinden, waardoor er een ander beeld kan ontstaan. Het valt echter op dat de concentraties voor de lamellen toenemen ten opzichte van de concentraties in de ruimte ervoor. Dit staaft wel met de conclusies die eerder zijn getrokken. Eerder is namelijk geconcludeerd dat concentraties van de verontreinigingen toenemen bij een afname van de deeltjesgrootte. Het percentage deeltjes kleiner dan 63 μm is voor de lamellen een stuk groter dan in de voorbezinkruimte. Aan de grotere deeltjes is minder gebonden. Het is echter niet mogelijk om een algemene conclusie te geven na één meting en aangezien de lamellenseparator niet meer optimaal functioneert door het achterwege laten van het onderhoud. Daarbij was er geen slibvang onder de lamellen, waardoor er niet precies is vast te stellen welke deeltjes door de lamellen worden gezuiverd. 5.2 Schoorl De locatie in Schoorl is gebruikt om het ontwerp en de kosten van de drie systemen met elkaar te vergelijken. De parkeerplaats aan de paardenmarkt te Schoorl, gemeente Bergen in Noord-Holland, wordt afgekoppeld en de gemeente wil hier een lamellenseparator plaatsen om het afgekoppelde regenwater te zuiveren. Het oppervlakte van de parkeerplaats is 4832 m2, zie Figuur 5.2. De gegevens die als richtlijn voor het ontwerp naar de producent zijn toegestuurd en de foto’s van de locatie staan in bijlage 5.

Lamellenseparatoren


75\108

Figuur 5.2 Aangesloten oppervlak, gele stip geeft aan waar de lamellenseparator wordt geplaatst

De hoofdlijnen uit de offertes zijn in Tabel 5.2 verwerkt. Tabel 5.2 Vergelijking ontwerp en prijs

Onderdeel AQA Facet1 Facet2 3D water

Model RoWa-LS 7200 MAS NS-10 MAS NS-M10 3D CAS 0,5L ZSB

Afmetingen

Inwendig LxBxH 1250x1250x2200 3850x635x1425 3850x635x1425 4200x1200x1570

Uitwendig LxBxH 1550x1550x2400 4150x955x1725 4150x955x1725 4400x1400x1770

Gewicht (kg) 8000 8200 8200 6800 (zonder deksel?)

Capaciteit l/s 7 10 10 7

Max. capaciteit l/s 55 (aanname) 50 50

Slibopslag m3 <1 0,7 1,44 1,14

Lediging 2x per jaar 2x per jaar 1x per jaar 1x per jaar

Prijs in € 5.735,00 6.590,00 7.590,00 9.057,00

Afdekluik 455,00 520,00 520,00 Incl.

Opzetstuk max. 1m - 725,00 725,00 -

Afdekluik 3 delig - 1085,00 1085,00 -

Opzetstuk max. 1m - 1100,00 1100,00 -

Per m3 inhoud 1.667,00 1.893,68 1.893,68 1.146,46

Lamellenseparatoren


Opmerking Debietbegrenzer Grotere slibbuffer dan

Facet 1

Grootste slibbuffer

Goedkoopste in prijs

per m3

Analyse offerte Het verschil zit hem vooral in de dimensionering van de betonnen bak. 3D water heeft de grootste voorziening en AQA de kleinste. Beide producenten hebben dezelfde capaciteit, 7 l/s, genomen voor het bepalen van het ontwerp. Facet heeft in vergelijking met AQA ook een grote voorziening, maar hanteert een andere capaciteit (10 l/s). Door de grootte van het 3D water ontwerp is er veel ruimte om het slib op te slaan en zullen de kosten wat betreft het beheer, 1 keer per jaar, lager uitvallen. AQA beschikt over een kleinere slibvang, maar zij gaan er ook vanuit dat er 2 keer per jaar wordt geledigd. AQA verwerkt daarbij een debietbegrenzer in het ontwerp, waardoor bij een te hoog debiet het water via een bypass afgevoerd wordt naar het oppervlaktewater. Facet heeft twee ontwerpen gemaakt met verschil in slibopvangcapaciteit. In het ontwerp van MAS NS-10 staan de lamellen nagenoeg op de bodem, hierdoor is er zowel voor als onder de lamellen geen ruimte om het slib op te slaan. Bij het tweede ontwerp zijn de lamellen hoger geplaatst. De prijzen van de verschillende systemen zijn vergeleken, hierbij is te zien dat er tussen de goedkoopste en duurste, 3000 euro verschil zit. Hierbij is AQA de goedkoopste en 3D water de duurste. Kijken we echter naar de prijs per m3 dan is 3D water de voordeligste en Facet de duurste en zit er ongeveer 750 euro verschil tussen. Het verschil in prijs en dimensionering bij het ontwerpen van een voorziening, laat zien dat de producenten niet uitgaan van één “beste” ontwerpmethode. Om te bepalen welk of welke van de drie producenten de methode hanteert die voldoet in de praktijk, zullen er praktijkgegevens (slibanalyses, kwaliteitsanalyses influent, kwaliteitsanalyses effluent) nodig zijn. Deze moeten verkregen worden uit monitoringen van de systemen. 5.3 Enquêtes en interviews Naast de twee cases zijn er bij gemeenten, waterschappen en hoogheemraadschappen interviews en enquêtes afgenomen met als doel de praktijkervaringen met lamellenseparatoren te achterhalen/verzamelen. Er zijn in totaal 18 enquêtes verstuurd en 12 enquêtes zijn ingevuld en geretourneerd, zie bijlage 5. De gegevens uit deze onderzoeken zijn verwerkt in grafieken. Bij de enquête is naar de volgende onderwerpen gekeken: • Waarom er gekozen is voor een lamellenseparator • De praktijkervaringen met het beheer en onderhoud • Aanwezigheid van monitoring programma’s • Welke producenten zijn er aanwezig

Lamellenseparatoren


77\108

• Welke ontwerpuitgangspunten zijn er van belang bij de selectie van een lamellenseparator • Welke waarde wordt toegekend aan de belangrijkste besliscriteria, m.b.t. de keuze tussen en

van de producenten. Keuze De meeste lamellenfilters worden geplaatst door gemeenten. De beweegredenen van de gemeenten om een lamellenfilter toe te passen is voor een groot deel toe te schrijven aan het gebrek aan ruimte in de stad. Op veel locaties is er geen ruimte om andere bovengrondse zuiveringsvoorzieningen toe te passen (wadi, helofytenveld) en dan zijn de relatief compacte lamellenseparatoren een goed alternatief. Naast het gebrek aan ruimte zorgt de druk van het waterschap (reden: op last van een instantie), door o.a. eisen voortkomend uit de wet verontreiniging oppervlaktewater, voor de plaatsing van lamellenseparatoren. De waterschappen en hoogheemraadschappen geven het advies, of schrijven voor, dat lamellenseparatoren (of andere zuiveringtechniek geadviseerd zijn is niet bekend) toegepast moeten worden om het afstromende regenwater te zuiveren voordat het geloosd wordt op het oppervlaktewater. Waterschappen, hoogheemraadschappen en sommige gemeenten zijn benieuwd naar de werking van een lamellenfilter en willen in de toekomst monitoren en plaatsen daarom een voorziening. Tot slot willen sommige instanties “nieuwe” technieken gebruiken om te kijken of deze werken en bevallen. Veel lamellenfilters worden nu nog geplaatst omdat men verwacht dat dit in de toekomst nodig is door het veranderen van de eisen aan de lozing van regenwater (KRW).

0

10

2030

40

50

60

7080

90

100

Rede

n vo

or k

euze

lam

elle

n in

%

Voor het bepalen van hetzuiveringsrendementOp last van een instantie

Om innovatie toe tepassenBeschikbare ruimte

Figuur 5.3 Reden voor keuze lamellenseparator

Beheer en Onderhoud Wat vooral naar voren komt uit de enquêtes, is de grote onbekendheid met het onderhoud van de lamellenseparatoren. Het beheer van de lamellenseparator ligt nagenoeg in alle gevallen bij de gemeenten (alleen de separator in Hoorn wordt onderhouden door het Hoogheemraadschap).

Lamellenseparatoren


Veel gemeenten verrichten geen onderhoud aan de lamellenseparatoren, omdat ze niet weten wat de beste manier is om het onderhoud te plegen. Ze willen eerst de kat uit de boom kijken, voordat zij daadwerkelijk de voorziening beheren (ondanks dat producenten een frequentie van onderhoud aangeven). Een aantal gemeenten begint wel aan het onderhoud. Dit bestaat dan uit het leeg zuigen van de voorziening doormiddel van een kolkenzuiger. Ze beginnen met een frequentie van één keer per half jaar of één keer per jaar en aan de hand van deze bevindingen passen ze het regime aan. Deze frequenties zijn veelal geadviseerd door de producenten. Monitoring Op een aantal locaties is de werking bekeken van de lamellenseparatoren. Op deze locaties is echter niet voor langere tijd gekeken naar de werking van deze systemen en daarbij is er ook niet volgens een vast meetprotocol gemonitoord. Hierdoor kunnen er geen conclusies of vergelijkingen worden getrokken tussen de onderzoeken. Er staan wel een aantal monitoringsprojecten op de agenda in Arnhem, Ede, Amersfoort, Katwijk, Hoorn en Veenendaal. Het is ook aan te bevelen om meerdere langlopende monitoringsprojecten op te starten die alle volgens een vast meetprotocol worden uitgevoerd en verwerkt worden in een rapport/database. Hiermee creëert men uniformiteit en de mogelijkheid om de projecten met elkaar te vergelijken. Producenten In de onderstaande figuur is te zien wat de verdeling van producenten onder de geënquêteerde instanties is. Het waterschap Regge en Dinkel heeft aangegeven dat bij de gemeente Borne een lamellenfilter van een andere producent (Morselt) wordt toegepast.

0102030405060708090

100

Verd

elin

g pr

oduc

ente

n in

%

AQA HydrasepFacet3D water

Figuur 5.4 Verdeling producenten

Het grootste deel van de instanties maakt gebruik van AQA lamellenfilters. De reden hiervoor is dat lamellenfilters voor regenwater in Nederland (1996) voor het eerst zijn geïntroduceerd door AQA Hydrasep (zie Figuur 5.5 voor locaties). De andere twee producenten zijn pas 2 jaar actief met lamellenfilters voor regenwater. Voor deze twee producenten zijn de lamellenfilters ook geen core-business, voor AQA wel.

Lamellenseparatoren


79\108

Geen lamellenfilter1-5 lamellenfilter(s)5-10 lamellenfilters>10 lamellenfilters

Figuur 5.5 Locatie AQA lamellenfilters

Ontwerpuitgangspunten De instanties, vier waterschappen/hoogheemraadschappen en acht gemeenten, laten de voorzieningen ontwerpen door de producenten. Maar door welke factoren laten de instanties zich leiden bij het kiezen tussen één van de producenten? De geënquêteerden konden hun waardering geven aan ontwerpuitgangspunten (zuiveringsrendement, beheer en onderhoud, kosten van de voorziening, locatiespecifieke kenmerken, ervaringen met de voorziening, kwaliteit af te koppelen regenwater en kwantiteit van het af te koppelen regenwater). In Figuur 5.6 is te zien dat het zuiveringsrendement en het beheer en onderhoud de belangrijkste punten zijn voor waterschappen. Bij de gemeenten in Figuur 5.7 is ook te zien dat deze twee punten van belang zijn met daarbij de kosten. De reden hiervoor is dat gemeenten hun uitgaven meer moeten verantwoorden naar de burgers toe en zijn daarom meer op zoek naar een goede prijs/kwaliteit verhouding (kosten-baten). Gemeenten zien het beheer en onderhoud als belangrijk punt, dit vinden we echter niet terug in de frequentie van het onderhoud. De gemeenten willen dan ook dat bij het ontwerp rekening wordt gehouden met de frequentie van het onderhoud en dat het beheer met weinig inspanning gedaan kan worden. Uit de praktijk blijkt dat de waterschappen/hoogheemraadschappen nog geen eisen stellen aan het lozen van regenwater op het oppervlaktewater. Bij een aantal wordt gesteld dat de kwaliteit moet voldoen aan dat van regenwater afkomstig van verbeterd gescheiden stelsels.

Lamellenseparatoren


Waterschappen

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5 6 7

ontwerpuitgangspunten

Verd

elin

g w

aard

erin

g in

%

Zeer belangrijkBelangrijkNeutraalOnbelangrijk

1. zuiveringsrendement 2. beheer en onderhoud 3. kosten van de voorziening4. locatiespecifieke kenmerken5. ervaringen met de voorziening6. kwaliteit af te koppelen regenwater7. kwantiteit van het af te koppelen regenwater

Figuur 5.6 Belang van waterschappen bij ontwerpuitgangspunten bij lamellenseparator

Gemeenten

0102030405060708090

100

1 2 3 4 5 6 7

ontwerpuitgangspunten

Verd

elin

g w

aard

erin

g in

%

Zeer belangrijkBelangrijkNeutraalOnbelangrijk

1. zuiveringsrendement 2. beheer en onderhoud 3. kosten van de voorziening4. locatiespecifieke kenmerken5. ervaringen met de voorziening6. kwaliteit af te koppelen regenwater7. kwantiteit van het af te koppelen regenwater

Figuur 5.7 Belang van gemeenten bij ontwerpuitgangspunten bij lamellenseparator

Besliscriteria In hoofdstuk 6 worden de verschillende systemen met elkaar vergeleken. Dit zal gebeuren d.m.v. een multi criteria analyse (MCA). Per criterium wordt er een weging gegeven. Om te bepalen wat de verdeling van wegingsfactoren moet zijn, hebben de geënquêteerden een waarde (van 1 tot 10 oplopend in belangrijkheid) toegekend aan vier criteria: kosten, realisatie, zuiveringsrendement, onderhoud en beheer en ruimtebeslag. De waardes in Figuur 5.8 zijn de gemiddelde waarderingen van alle geënquêteerden. Er is hierbij geen onderscheid gemaakt tussen de waterschappen en gemeenten. Zoals uit de ontwerpuitgangspunten blijkt letten de waterschappen en hoogheemraadschappen vooral op het zuiveringsrendement en is er een tweedeling bij beheer en onderhoud, maar krijgt het wel een hoge waardering. Bij de gemeenten score dezelfde twee uitgangspunten het hoogste, in de score van de besliscriteria is dit terug te zien. De kosten voor de voorziening zijn wel belangrijk voor de gemeenten maar in mindere mate voor de waterschappen, waardoor de score lager uitvalt bij de besliscriteria.

Lamellenseparatoren


81\108

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Gem

idde

lde

scor

e

Kosten realisatieZuiveringsrendementOnderhoud en BeheerRuimtebeslag

Figuur 5.8 Waardering besliscriteria door geënquêteerden

5.4 Theorie versus praktijk Aangezien theorie en praktijk veelal niet overeenkomen is het aan te bevelen om deze naast elkaar te leggen. Allereerst zullen de resultaten die uit het model komen worden vergeleken met de resultaten die zijn gevonden in Hoorn voor rendementen en in Schoorl voor de kosten. Daarnaast zal ook gekeken worden of er verschil is tussen theorie en praktijk bij het beheer van de lamellenseparator. Rendement In het lamellenseparator-model zijn de gegevens ingevoerd die behoren bij de case in Hoorn. Voor de verdeling van deeltjes is Julianapark (Figuur 3.4) aangehouden. In Tabel 5.3 zijn de resultaten weergegeven. De concentraties uit het lamellenseparator-model en Hoorn kunnen niet vergeleken worden. Bij de case in Hoorn is gekeken naar droge stof en niet naar de concentratie verontreiniging per liter. Tabel 5.3 Vergelijking rendementen model en praktijk

Verontreinigingen Rendement praktijk

Onopgeloste delen

Rendement model

Onopgeloste delen

Rendement model

Totaal

Koper 62 87 57

Lood 63 74 67

Zink 53 76 44

PAK (10) 96 67 66

Minerale oliën 56 67 62

Lamellenseparatoren


Uit de vergelijking blijkt dat, op PAK (10) na, het model positiever is. Het model gaat immers uit van ideale omstandigheden en deze zijn in de praktijk veelal niet aanwezig. In de praktijk zal het regenwater ook niet gelijkmatig de voorziening instromen en zal de voorziening bloot staan aan debieten hoger dan het ontwerpdebiet. Het model houdt geen rekening met opwoeling in het lamellenfilter en gaat er vanuit dat al het water op dezelfde manier gezuiverd kan worden en niet dat er bezonken deeltjes mee stromen naar buiten. Het verschil in het rendement kan naast de ideale omstandigheden en het debiet ook een gevolg zijn van het niet onderhouden/reinigen van de voorziening waardoor deze minder functioneert. Indien de voorziening wordt gereinigd zal te verwachten zijn dat het rendement toeneemt. En zoals eerder aangegeven kan het ook komen door het terugstromen in de voorziening van oppervlaktewater. Het grote verschil tussen het rendement van PAK (10) berekend door het model en in de praktijk kan een gevolg zijn van het gebrek aan informatie over de binding aan deeltjes. Er is in het model een aanname gedaan en deze kan in de werkelijk anders zijn. Het rendement uit de praktijk is maar op basis van één analyse in Hoorn. Momenteel staan er verschillende monitoringsprojecten op stapel waarbij analyses worden uitgevoerd. Indien de resultaten hiervan bekend zijn kunnen deze met het model vergeleken worden en kan de betrouwbaarheid van het model bepaald worden. Kosten Het lamellenseparator-model geeft op basis van de kengetallen die staan in module D1100 van de leidraad riolering [62] een totaal bedrag weer voor de plaatsing van de voorziening. Dit komt voor de case in Schoorl neer op € 28.992,-. De gemiddelde kosten die voor de voorziening wordt gerekend door de producenten is € 7.243,- hierbij komt dan nog een afdekplaat en een afdekluik. De kosten van de voorziening komt dan neer op € 9.000,-. Bij het mee begroten van GWW-kosten [56] komt de totale prijs neer op € 13.000,- tot € 15.000,-. Er zit dus een aanzienlijk verschil tussen de leidraad riolering en de praktijk (bij de totaalprijs is ook nog de verwijdering van een inspectieput doorberekend). Het verschil in prijs kan een oorzaak zijn van de onbekendheid met lamellenseparatoren die er in 2004 was. De concurrentie die er is tussen de producenten kan er ook voor zorgen dat de prijs per voorziening gedaald is. In de leidraad rioleringen staat ook de prijs vermeld voor bergbezinkbassins. De prijs hiervan wordt geschat op € 1000,- per m3. Ervan uitgaande dat bij lamellenseparatoren dezelfde werkzaamheden moeten worden verricht alleen dat er sprake is van minder m3, zal deze prijs hoger uitvallen. Deze schatting past wel beter bij de situatie in Schoorl. De grootste voorziening is 11 m3 (3D water) wat uiteindelijk neer zal komen op een prijs tussen de € 11.000,- tot € 13.000,-. Het kosten onderdeel van het lamellenseparator-model kan hierop aangepast worden. Bij mogelijke nieuwe offertes kan dan gekeken worden of de kosten beter in te schatten zijn.

Lamellenseparatoren


83\108

Beheer Rioned heeft beschreven hoe de voorzieningen beheerd kunnen worden. Onder het beheren van de voorziening wordt in theorie door Rioned verstaan: het controleren van de vitale delen en het reinigen van de voorziening. In veel gevallen wordt er na de plaatsing echter niet omgekeken naar de lamellenfilters. Hierdoor is men niet op de hoogte hoe en of de lamellenseparator functioneert. In de praktijk kan het dus voorkomen dat voorzieningen niet of niet optimaal functioneren zonder dat de instanties hier weet van hebben. 5.5 Conclusie Er is in totaal gekeken naar 14 cases. Hiervan is er een tweetal, Hoorn en Schoorl, uitgebreid behandeld. De overige cases zijn gezamenlijk behandeld en geven zo een beeld van de huidige praktijksituatie. Om aan deze informatie te komen zijn enquêtes gehouden en interviews afgenomen bij gemeenten, waterschappen en hoogheemraadschappen. Uit de analyses van monsters, genomen in Hoorn, is duidelijk een afname te zien in de concentratie van de verontreiniging. Hiermee wordt aangetoond dat de voorziening effect sorteert. De voorziening was niet beheerd, wat de werking negatief beïnvloedt. De producenten hanteren niet dezelfde ontwerpmethode, waardoor er voor een gelijke locatie verschil zit in prijs en dimensionering. Uit de enquête kwam het volgende naar voren: • Van AQA zijn de meeste systemen geplaatst • De keuze voor een lamellensysteem en niet voor een andere zuiverende voorziening, komt

door beperkt ruimtebeslag en het wordt geëist/geadviseerd door waterschappen en hoogheemraadschappen

• Er is nog veel onduidelijkheid bij de instanties betreffende het beheer van de lamellenseparatoren. Er wordt nu geen onderhoud gepleegd of de voorzieningen worden 1 à 2 keer peer jaar geledigd en dan bepaalt men of de frequentie bijgesteld moet worden

• Er wordt niet of niet frequent gemonitoord. Bij sommige voorzieningen is er wel eens een monster genomen en gekeken wat het effect was, maar hierbij bleef het. Daarnaast werd de bemonstering niet volgens een vaste systematiek gedaan, waardoor verschillende locaties niet met elkaar kunnen worden vergeleken.

• De voorzieningen worden ontworpen door de producenten. Als er gekozen moet worden tussen verschillende systemen letten de instanties vooral op zuiveringsrendement en beheer en onderhoud. Het zuiveringsrendement moet uiteraard hoog zijn, het onderhoud moet eenvoudig te doen zijn met een frequentie van maximaal 1 à 2 keer per jaar.

• Bij het vergelijken van de systemen dient de weging het hoogst te zijn bij het onderhoud en beheer gevolgd door het zuiveringsrendement, kosten en als laatste ruimtebeslag.

Lamellenseparatoren


6 Vergelijking systemen

Zoals eerder aangegeven, zijn er in Nederland een beperkt aantal leveranciers van lamellenseparatoren actief. Er wordt in dit hoofdstuk een drietal systemen vergeleken, te weten: 1. De Hydrocompact separator van AQA Hydrasep 2. De M-pack afscheider van Facet 3. De Combi-afkoppelput van 3D water De resultaten uit de onderzoeken naar het rendement, van de leveranciers (zie Tabel 6.2) zijn moeilijk te vergelijken, omdat ze onderling andere ontwerpuitgangspunten gebruiken (zie ook paragraaf 5.2). Om meer duidelijkheid te krijgen over de uitgangspunten zijn de producenten geïnterviewd (zie bijlage 6). Daarnaast zijn de systemen met elkaar vergeleken op het gebied van ontwerp, rendementen, beheer en onderhoud, ruimtebeslag en kosten. Zo wordt er een beeld verkregen waaruit duidelijk wordt wat de verschillen zijn. De kosten, zowel voor aanschaf als beheer, is altijd één van de eerste punten waar naar gekeken wordt door instanties en daarnaast is van een zuiverende voorziening het rendement van belang. In het dagelijkse gebruik dient een lamellenseparator eenvoudig te beheren zijn met een lage frequentie. Bij de keuze voor een lamellenseparator speelt meestal de beperkte ruimte een rol. De systemen van de producenten zijn, d.m.v. een multi criteria analyse (MCA) vergeleken op deze vier criteria. Tot slot wordt er een beslisvormingsmethode gegeven, waarmee instanties kunnen bepalen welke van de drie producenten aansluit bij hun behoeften/wensen. Er wordt nu alleen nog een keuze gemaakt op basis van de prijs en op basis van de specifieke wensen. 6.1 Ontwerp kenmerken De drie producenten hebben een eigen ontwerp. Om deze ontwerpen met elkaar te vergelijken is naar een aantal onderdelen gekeken die van belang zijn bij het functioneren van de lamellenseparator. De verschillen zijn weergegeven in Tabel 6.1(voor een uitgebreide vergelijking zie bijlage 7). Tabel 6.1 Vergelijking systemen

Onderdelen Facet AQA 3D water

Debietbegrenser/bypass Niet aanwezig/optioneel Aanwezig Niet aanwezig/optioneel

Zandvang/slibvang,

stroomverlaming

Aanwezig Aanwezig Aanwezig

Hoogrendement

afscheidingscompartiment

Aanwezig Aanwezig Aanwezig

Lamellenseparatoren


85\108

Lamellenpakket

Soort Horizontaal geplaatste

lamellen

Schuin geplaatste lamellen Verticaal geplaatste

lamellen

Onderdelen Facet AQA 3D water

Vorm Golfvormige lamellen Honigraatvormige lamellen Golfvormige lamellen

Materiaal PVC, PE, HPE HPE, polyproleen, RVS HPE, PE, RVS

Onderlinge afstand platen 6 of 12 mm 10 mm (aangenomen) 6 of 12 mm

Afmeting van één

lamellenpakket (LxBxH in

mm)

600x300x(1115 tot 1965)

aantal pakketen afhankelijk

van het aangekoppeld

oppervlak

600x600x600 aantal

pakketen afhankelijk van het

aangekoppeld oppervlak

600x300x600 aantal

pakketen afhankelijk van het

aangekoppeld oppervlak

Bijzonderheden Sorbxfilter

Opslag afgescheiden slib Beperkte opslagruimte en in

deze ruimte vindt stroming

plaats. Optioneel is een

grotere slibvang

Voldoende opslagruimte. Bij

het vol raken van deze

ruimte zal er stroming

ontstaan

Grote, stromingsvrije opslag

ruimte

Verdeling water over

lamellen

Water wordt niet verdeeld,

kiest de kortste weg.

Water wordt verdeeld, bij vol

raken slibvang zal er echter

een andere stroming

ontstaan

Water wordt verdeeld door

stroomleiders.

Vuilrooster ter

voorkoming dichtslibben

Optioneel Optioneel Optioneel

6.2 Rendementen Een tweetal producenten geeft rendementen weer. Deze rendementen zijn echter niet afkomstig van onafhankelijke Nederlandse onderzoeken. Hierdoor zullen deze rendementen niet met elkaar vergeleken worden, maar zal er puur theoretisch gekeken worden. Om de verschillen te laten zien tussen de rendementen van de producenten (AQA en Facet), staan de rendementen in Tabel 6.2. De gegevens zijn afkomstig uit de productfolders hiervan is niet bekend van welk onderzoek ze afkomstig zijn. Tabel 6.2 Rendementen Facet en AQA

Verwijderingsrendement

%

Facet AQA Effluentwaarde

mg/l

Facet AQA

Zwevende delen 95 70-80 Zwevende delen <15 <30

CZV 95 60-75 CZV <50 <90

BZV 95 60-75 BZV <15 <30

Totaal stikstof 70 45-65 Koolwaterstoffen <1 <1

Lamellenseparatoren


Koolwaterstoffen 99,9 57-80 Zware metalen tot <0,1 <0,2

Zware metalen tot. 98 - Zink (ug/l) <100 <150

Lood - 68-80

Als er, als indicatie voor het rendement, alleen gekeken wordt naar het bezinkbaar oppervlak dan bezitten de Facet lamellen de grootste oppervlakte gevolgd door 3D-water en daarna AQA. De lamellen alleen bepalen echter niet het rendement. Hierbij moet ook gekeken worden naar het ontwerp van de voorziening. Bij Facet wordt de stroming niet gestuurd door het lamellenpakket maar zal het water de kortste weg kiezen en niet volledig de lamellen benutten. Daarnaast is er in het standaard ontwerp geen stromingsvrije ruimte onder de lamellen. Op deze punten loopt 3D-water voorop, gevolgd door AQA en Facet. AQA past een debietbegrenzer toe op zijn ontwerpen, waardoor de voorzieningen ten alle tijden optimaal kan functioneren en nooit belast wordt met een te groot debiet. Hierdoor kan ook bij grote aanvoer een goed rendement behaald worden. Het eventuele overschot gaat via een bypass rechtstreeks naar het oppervlaktewater. Dit komt de verontreiniging van het oppervlaktewater niet ten goede alleen het functioneren van de voorziening wel. 6.3 Beheer en onderhoud De frequentie waarmee er onderhoud gepleegd moet worden, is afhankelijk van de ruimte van de slibopvang en de verstoppingsgevoeligheid van de lamellen. 3D-water beschikt over een grote opvangruimte en heeft daarbij verticaal geplaatste lamellen, waardoor de deeltjes naar beneden kunnen vallen. Facet beschikt door de horizontaal geplaatste lamellen over een groot bezinkbaaroppervlak. Dit heeft echter als nadeel dat, als de gaten in het pakket dicht zitten, het pakket verstopt raakt. Daarbij heeft de voorziening een beperkte slibopslag, optioneel kan deze wel vergroot worden. AQA zit, met voldoende slibopvang en schuin geplaatste lamellen tussen beide in. Naast de frequentie moet de voorziening ook eenvoudig te onderhouden zijn. 3D-water heeft een aantal voorzieningen aangebracht die de onderhoudsvriendelijkheid verbeteren. Er zijn onder de lamellen buizen geplaatst waarmee de zuigslang naar binnengeleid kan worden. Verder zit er een stuk boven de bodem een rooster zodat de slang, als die van bovenaf wordt ingebracht, niet vastzuigt op de bodem. De andere twee producenten hebben geen voorzieningen toegepast om de voorzieningen onderhoudsvriendelijk te maken. Het onderhoud vindt hier plaats door de zuigslang via de opening (putdeksel) naar binnen te brengen. Er is nog te weinig ervaring met het beheer van de voorzieningen om een goede praktijkvergelijking te maken. De geënquêteerde hebben aangegeven dat ze het gemak van beheer zien als een belangrijke eis die men stelt aan een lamellenseparator.

Lamellenseparatoren


87\108

6.4 Kosten De kosten worden opgesplitst in aanschaf en onderhoudskosten. De onderhoudskosten hangen samen met het beheer en onderhoud zoals besproken in paragraaf 6.3. De producenten gebruiken allen hoogwaardig materiaal met dezelfde geschatte levensduur. De kosten voor het beheer en onderhoud worden dus alleen gevormd door de frequentie van het onderhoud. Bij 3D-water is deze frequentie het laagst gevolgd door AQA en Facet, dit i.v.m. de omvang van de slibvang. De kosten voor de aanschaf verschillen sterk per producent. Dit heeft te maken met het verschil in het ontwerp en de uitgangspunten hierbij. Facet heeft standaardontwerpen. Hierdoor kunnen zij de kosten laag houden. De voorziening van Facet is tevens klein (i.v.m. de beperkte slibvang) waardoor de kosten ook laag zijn, maar heeft zoals eerder aangegeven het nadeel dat er frequenter onderhouden moet worden. 3D-water heeft een grotere lamellenseparator (door de grotere slibvang) en heeft daarbij voorzieningen (optioneel) in de constructie aangebracht om de onderhoudsvriendelijkheid van het systeem te verhogen en om de stroming te verdelen over de lamellen. AQA past als enige een debietbegrenzer toe, hier dient rekening mee gehouden te worden bij de aanschafkosten. Zoals in de case van Schoorl was te zien, hanteert AQA andere ontwerpuitgangspunten waardoor de kosten lager zijn. Bij een voorziening van gelijke grootte zullen de kosten van de debietbegrenzer de prijs van de voorziening hoger doen uitvallen dan de voorziening van Facet. 6.5 Ruimtebeslag Lamellenseparatoren worden toegepast met name als er een beperkte ruimte beschikbaar is, waardoor er bijvoorbeeld geen wadi of helofytenveld toegepast kan worden. Het ruimtebeslag van lamellenseparatoren is gering in verhouding met andere zuiverende voorzieningen. Als er genoeg ruimte is zal men eerder geneigd zijn om een meer beproefde voorziening te kiezen, bijvoorbeeld een wadi. Uit de vergelijking van offertes in paragraaf 5.2 blijkt dat er onderling veel verschil zit in grootte van de voorziening tussen de producenten. Als het ruimtegebrek dan een belangrijke issue is, is het van belang om ze op deze criteria te vergelijken. Door het toepassen van een debietbegrenzer/bypass valt de voorziening van AQA groter uit, gevolgd door 3D-water die een grotere voorziening heeft i.v.m. de slibopvang, Facet heeft de kleinste voorziening. Er zijn bij alle producenten meerdere modellen leverbaar, waardoor ze kunnen voldoen aan de vragen van klanten. Het verschil zit hem vooral in het ontwerpdebiet die de modellen aankunnen, afhankelijk van het aangekoppeld oppervlak. Hierdoor zijn er ook bij AQA kleinere voorzieningen te verkrijgen, die ongeveer dezelfde afmetingen hebben als die van Facet. 6.6 Beoordeling De beoordelingen die gegeven zijn aan de criteria zijn subjectief, afhankelijk van wat de beslisser belangrijk vindt kan de score veranderen. De in de vorige paragrafen beschreven bevindingen zijn verwerkt in Tabel 6.3, hier zijn beoordelingen toegekend, welke vervolgens gebruikt worden in het MCA model (zoals gebruikt

Lamellenseparatoren


wordt bij Tauw). In het model geeft men de waardering aan met plussen en minnen, waarbij plussen gunstig zijn en minnen ongunstig zijn. Het model linkt vervolgens genormaliseerde getallen aan deze beoordelingen (tussen de haakjes staat de waardering die het model geeft, zie waarden bijlage 7). Uiteindelijk zal na het toekennen van de weging, het systeem met de hoogste score de meest optimale voorziening zijn in de “algemene” situatie. Tabel 6.3 Beoordeling systemen

Facet AQA 3D-water

Rendement

Lamellen ++ (20) 0/- (7,5) 0/+ (12,5)

Ontwerp voorziening - (5) ++ (20) ++ (20)

Onderhoud en beheer

Frequentie/ontwerp

voorziening

- (5) 0/- (7,5) + (15)

Onderhoudsvriendelijk 0/+ (12,5) 0/+ (12,5) ++ (20)

Kosten

Aanschaf ++ (20) 0/- (7,5) 0 (10)

Beheer en onderhoud - (5) 0 (10) + (15)

Ruimtebeslag + (15) - (5) - (5)

Uit de interviews/enquêtes kwamen de belangen van bepaalde factoren bij de keuze die de instanties gaven aan de aangegeven criteria naar voren, zie Figuur 5.8. Deze waarderingen worden gebruikt om de weging toe te kennen aan de criteria. De verhouding die in Figuur 5.8 te zien is komt niet geheel overeen met de weging dit komt door de gebruikte rekenmethode. De criteria staan in aflopende volgorde van belangrijkheid. De weging wordt achter de criteria vermeld, de berekening van de weging staat in bijlage 7 (de uitkomst van deze score zijn aangepast aangezien er geen exacte weging bepaald kan worden): 1. Onderhoud en beheer 50 2. Zuiveringsrendement 35 3. Kosten realisatie 10 4. Ruimtebeslag 5 In Figuur 6.1 staan de totaal score van de systemen. De onderlinge verschillen zijn niet groot. Ondanks de kleine onderlinge verschillen steekt, zoals in Figuur 6.1, 3D water qua score uit boven de andere twee producenten. Er is te zien dat nagenoeg op alle punten 3D-water hoger scoort dan AQA. Er zijn echter factoren waardoor er voor AQA gekozen kan worden i.p.v. 3D-water. Als een gemeente of waterschap als eis stelt dat er een debietbegrenzer met bypass standaard in de voorziening aanwezig moet zijn dan valt de keuze automatisch op AQA.

Lamellenseparatoren


89\108

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

AQ

A

Face

t

3D-w

ater

Sco

re

Ruimtebeslag

onderhoud

Aanschaf

Onderhoudsvriendelijk

Frequentie/ontwerp

Ontwerp voorziening

Lamellen

Figuur 6.1 Vergelijking systemen Zonder weging scoort 3D-water het hoogst gevolgd door Facet en AQA. 6.7 Beslissingstool Het blijkt niet mogelijk te zijn om een keuze te maken tussen de verschillende lamellenseparatoren op basis van rendementen, aangezien rendementen uit praktijkervaringen onbekend zijn. Daarnaast is het rendement van te veel factoren afhankelijk om, met zekerheid, het rendement theoretisch te bepalen, wat ook al naar voren kwam in paragraaf 4.4. De beslissing tussen de producenten wordt nu alleen nog maar gemaakt vanuit een financieel oogpunt. Om de systemen toch met elkaar te vergelijken is er gekozen om ze te vergelijken op basis van criteria, zoals in vorige paragrafen te zien was. Er kwam naar voren dat er per criteria een andere producent het beste scoort. De keuze voor een producent hangt dus af van de afweging die de beslisser maakt, per specifieke situatie. Er wordt nu veelal alleen een keuze gemaakt op basis van de prijs. De producent met de goedkoopste voorziening wordt dan gekozen terwijl deze voor de locatie misschien niet de meest geschikte is. Om toch een keuze te maken tussen een van de producenten, kan er een beslissingstool ontworpen worden die kan helpen bij het nemen van een besluit. De keuze voor een tool is gevallen op een beslissingmatrix. Deze tool komt overeen met de MCA uit paragraaf 6.6. De reden waarom er voor een beslissingmatrix is gekozen en niet voor een beslisboom is het perspectief dat wordt gebruikt. Een beslisboom wordt opgesteld vanuit het perspectief van de maker: de beslissingen die hij neemt en de waarnemingen die hij doet staan centraal. De volgorde van de knopen in de beslisboom komt overeen met de volgorde van beslissen en waarnemen zoals het de beslisser staat te wachten. De verklaring voor het gebruik van dit perspectief is voor de hand liggend: de maker stelt de beslisboom op en de boom komt goed overeen met zijn denkpatroon. Het perspectief van de maker kan echter ongunstig zijn voor het opstellen van een model van de werkelijkheid. Het gevaar dreigt toch dat er een subjectief model

Lamellenseparatoren


wordt opgezet. Hierdoor zouden de beslissingen bijvoorbeeld altijd in het straatje van de maker kunnen worden gepast. Of deze beslissingen ook tot de gewenste resultaten leiden, is dan nog maar de vraag. Bij een matrix is dit niet het geval. Hier kan de beslisser zelf bepalen waar die de zwaarte (weging) legt. Dit is ook subjectief alleen een stuk minder. Er wordt alleen meer gekeken per specifieke locatie en hiervan is de beslisser beter op de hoogte, waardoor de afweging beter genomen kan worden [55]. De resultaten worden d.m.v. een grafiek visueel worden gemaakt. Stroomschema beslismatrix Voordat de beslismatrix gebruikt kan worden dienen er een aantal stappen genomen te worden. In Figuur 6.2 staat het stroomschema afgebeeld.

Figuur 6.2 Stroomschema beslismatrix

Beslismatrix In Figuur 6.3 is het invoerveld te zien. Hierin wordt de weging gezet die gekozen is door de beslisser. De score van de verschillende criteria is afkomstig uit Tabel 6.3. Mocht de beslisser anders denken over de beoordeling die gegeven is, dan kan dit ook aangepast worden naar de specifieke situatie van de beslisser. Als output van de beslismatrix wordt er een grafiek weergegeven met per criterium de score en de totale score. Uit de grafiek kan worden afgelezen op welke onderdelen de producenten hoog scoren. De beslissing gebeurt op basis van dezelfde als MCA als in paragraaf 6.6 alleen nu wordt de weging zelf bepaald.

Lamellenseparatoren


91\108

WegingRendementLamellen 25Ontwerp voorziening 10

Onderhoud en beheerFrequentie/ontwerp voorziening 20

Onderhoudsvriendelijk 10

KostenAanschaf 25Beheer en onderhoud 5

Ruimtebeslag 5

Totaal 100 0

2

4

6

8

10

12

14

16

Rendement Onderhoud en beheer Kosten Ruimtebeslag Totaal

Scor

e FacetAQA3D water

Figuur 6.3 Invulveld beleidbesluitingtool en resultaatgrafiek

Aandachtspunten Nadat er bekend is geworden welk systeem het “beste” is voor de locatie en die voldoet aan de eisen/wensen van de beslisser dient nog wel gelet te worden op de beperkingen die de systemen hebben. Hiermee kan men dan rekening houden bij de eisen die gesteld worden aan het ontwerp. Facet bijvoorbeeld beschikt over een beperkte slibopvang, als de keuze valt op Facet dient er aangegeven te worden dat men een grotere slibvang wenst. Om het systeem te allen tijde goed te laten functioneren is een debietbegrenzer noodzakelijk, deze is niet aanwezig bij Facet en 3D water en zal daarom een goede aanvulling zijn op het ontwerp. De eigenschappen van de systemen kan men halen uit paragraaf 6.1 tot en met 6.5 en Tabel 6.3. De reden dat de ontwerpen aangepast moeten worden is omdat geen van de producenten de meest optimale/ideale voorziening heeft. 6.8 Afweging t.o.v. andere zuiverende voorziening Zoals in de inleiding werd aangegeven zijn er verschillende voorzieningen die kunnen worden gebruikt bij het afkoppelen van regenwater. Hierin was te zien dat een lamellenseparator onder de categorie zuiverende voorzieningen valt. Naast de lamellenseparator vallen daar ook onder: • Bladvang en filters • Bodempassage • Zandfilter • Helofytenfilter De verschillende voorzieningen kunnen met elkaar vergeleken worden op de criteria die staan vermeld in Tabel 6.4. De keuze tussen een van de voorzieningen hangt dus net zoals bij de

Lamellenseparatoren


lamellenseparatoren af, van de locatie kenmerken en het belang die de beslisser hecht aan de betreffende criteria Tabel 6.4 Criteria voor vergelijking

Criterium

1 Investeringskosten en exploitatiekosten

2 Rendementen

3 Kosteneffectiviteit: op basis van de kosten en het rendement

4 Beheersaspecten: onderhoudsbehoefte (deskundigheid, kosten, tijd)

5 Robuustheid ten aanzien van variaties in de vuilbelasting

6 Ruimtebeslag/inpasbaarheid in de leefomgeving/bijdrage aan leefbaarheid woonomgeving

7 Overlast (geluid, stank)

Naast het onderzoek naar lamellenseparatoren wordt er in opdracht Stowa ook onderzoek gedaan naar de andere zuiverende voorzieningen. Wanneer alle onderzoeken afgerond zijn, kan er eenzelfde soort beslismatrix worden gemaakt als in paragraaf 6.7. In deze matrix kan dan worden bepaald welke voorziening het best aansluit bij de wensen van de gemeente die moet kiezen voor een voorziening. 6.9 Conclusie De drie systemen zijn met elkaar vergeleken door middel van een multi criteria analyse. Hierbij is gekeken naar verschillende criteria (rendement, beheer en onderhoud, kosten en ruimtebeslag) en aan de criteria onderling is een weging gegeven. Bij het toekennen van deze weging is gekeken naar waar de geënquêteerde de zwaarte leggen als ze een beslissing moeten nemen over de toepassing van een lamellenfilter (paragraaf 5.3). De systemen maken gebruik van dezelfde principes, opdrijven en bezinken, om de verontreiniging te verwijderen. Alledrie de producenten hebben echter een ander ontwerp en hanteren andere richtlijnen om de voorziening te dimensioneren. Het dimensioneren van de voorziening gebeurt veelal volgens een zelf gemaakt model en deze modellen worden niet vrijgegeven. Het verschil zit hem o.a. in de vorm en plaatsing van de lamellen en de grootte van de slibvang. Uit de vergelijking blijkt dat 3D-water de hoogste score behaald er is echter geen producent die op alle criteria het hoogste scoort. De keuze zal dus sterk afhangen van de wensen/behoeften, de locatie waar de lamellenseparator geplaatst wordt en de kosten en baten bij zowel de aanschaf als het onderhoudsaspect. Er is dan ook, naast “alleen het bekijken van de criteria”, een beslismatrix opgesteld, waaruit per specifieke situatie een producent naar voren komt. Het ontwerp van deze producent zal dan voor die specifieke omstandigheid een goede optie zijn.

Lamellenseparatoren


93\108

Per criterium is gekeken, welke van de drie systemen de beste score heeft behaald. De resultaten zijn weergegeven in Tabel 6.5. Deze resultaten zijn geldig voor de weging en de beoordeling onder gemiddelde omstandigheden. Mocht een gemeente aan de criteria een andere weging toekennen, dan zullen de resultaten anders zijn. Tabel 6.5 Resultaten vergelijking, afkomstig uit Tabel 6.3

Producent Reden

Rendement

Lamellen Facet Grootste bezinkoppervlakte

Ontwerp voorziening 3D-water/AQA Stromingstuwers/Debietbegrenzer

Onderhoud en beheer

Frequentie/ontwerp voorziening 3D-water Grote slibbuffer, minder stoppingsgevoelig door

verticaal geplaatste lamellen

Onderhoudsvriendelijk 3D-water Voorzieningen geïnstalleerd voor vereenvoudiging

onderhoud

Kosten

Aanschaf Facet Standaard ontwerp

Beheer en onderhoud 3D-water Lediging frequentie laag

Ruimtebeslag Facet Beschikt over de kleinste voorziening

Bij de vergelijking van de systemen komt naar voren dat niet één producent op alle vlakken als beste naar voren komt. Daarbij komt ook dat de systemen niet vergeleken kunnen worden op rendementen, omdat deze niet bekend zijn uit praktijksituaties. Het rendement hangt ook van teveel factoren af om het met zekerheid te bepalen. Om toch de besluitvorming te ondersteunen is gekeken naar de mogelijkheden om snel te bepalen, per specifieke situatie, welk systeem de beste optie is. Hiervoor was er een keuze tussen een beslismatrix of een beslisboom. De keuze is gevallen op een beslismatrix. Naast de matrix worden er punten aangegeven per producent waar, wanneer de keuze gevallen is, opgelet dient te worden. Voor de keuze van een zuiverende voorziening dienen verschillende voorzieningen vergeleken te worden. Naast de lamellenseparator kunnen voorzieningen als bodempassage, zandfilter en helofytenfilter worden meegenomen in de besluitvorming voor een zuiverende voorzieningen.

Lamellenseparatoren


7 Conclusies en aanbevelingen

De doelstelling van het onderzoek is: “een drietal systemen (lamellenseparatoren) met elkaar vergelijken op een aantal beoordelingscriteria (rendement, kosten, onderhoud en beheer), door bestudering van de werking van lamellenseparatoren en de samenstelling van afstromend regenwater aan de hand van modellen, meetgegevens, onderzoeken en ervaringen”. In dit hoofdstuk worden de conclusies, die zijn getrokken bij het beantwoorden van de centrale vragen, weergegeven. Daarnaast zullen er in dit hoofdstuk aanbevelingen worden gegeven die naar voren zijn gekomen gedurende de uitvoering van dit project. 7.1 Conclusies 1. Hoe werken lamellenseparatoren? Een lamellenseparator is een voorziening waarmee verontreinigingen uit het hemelwater kunnen worden verwijderd door middel van bezinking en opdrijving. De lamellen zorgen voor het vergroten van het bezinkbaar oppervlak en voor een laminaire en uniforme stroming. Deze effecten dragen bij aan een verbeterde bezinking en opdrijving. Naast deze effecten vindt er in de lamellen coagulatie, flocculatie en coalscentie plaats. Deze processen dragen ook bij aan een betere bezinking en opdrijving. Uit de beperkte ervaringen die nationaal en internationaal zijn opgedaan komt naar voren dat de werking van de lamellen afhankelijk is van de vuilvracht en het onderhoud van de lamellen. Er vindt in nagenoeg alle gevallen waar lamellen worden gebruikt een reductie plaats van de concentraties verontreinigingen. 2. Wat is de samenstelling van afstromend hemelwater? De belangrijkste verontreinigingen in afstromend water zijn zware metalen, PAK’s en minerale oliën. Biologisch en chemisch zuurstof verbruik en nutriënten komen in mindere mate voor (overschrijden minder de normen) in afstromend regenwater. De concentraties waarmee deze verontreinigingen aanwezig zijn in het afstromende hemelwater hangen o.a. af van het soort afstromende oppervlak. De concentraties van de verontreinigingen hebben hierdoor een grote brandbreedte. Uit de beschikbare data blijkt dat gemiddeld 50% van deeltjes kleiner is dan 100 µm en dat 50% van de zware metalen zich binden aan deeltjes kleiner dan 100 µm. Er is nog maar beperkt onderzoek gedaan naar de valsnelheid van deeltjes aanwezig in afstromend regenwater.

Lamellenseparatoren


95\108

3. Is het functioneren van lamellenseparatoren en het rendement te bepalen door middel van modellering en geeft dit een goed beeld van de resultaten uit de praktijk?

Het rendement van lamellenseparatoren is afhankelijk van de volgende punten: kwaliteit en kwantiteit van het afstromend regenwater, type stroming, de processen die zich in de voorziening afspelen, het ontwerp en de bezinkoppervlakte van de lamellenseparator en de frequentie en eenvoud van het onderhoud en beheer. Naast de factoren waarvan het rendement afhankelijk is zijn er een aantal aannames gedaan, van o.a. de dichtheid van deeltjes, omdat er nog geen specifiek onderzoek is gedaan naar bepaalde aspecten van de verontreinigingen in het afstomende regenwater. Al deze factoren maken het moeilijk, zo niet onmogelijk, om een rendement te bepalen, dat een goed beeld geeft van de werkelijkheid. Uit het literatuuronderzoek naar afstromend regenwater blijkt tevens dat de samenstelling van het regenwater per locatie en zelfs per tijdstip sterk varieert. Het is daarom lastig om voor een bepaalde locatie het te verwachten rendement te geven. Momenteel lopen er geen monitoringsprojecten (dit blijkt uit de enquête gehouden onder instanties) waar regelmatig en volgens een vast protocol monsters worden genomen en geanalyseerd. Hierdoor zijn er nog weinig praktijk gegevens waaraan het lamellenseparator-model gestaafd kan worden. 4. Wat zijn de praktijkervaringen met lamellenseparatoren? Uit de analyses van monsters is duidelijk een afname te zien in de concentratie van de verontreinigingen. Hiermee wordt aangetoond dat de voorziening effect sorteert. De voorziening werd niet beheerd, wat de werking negatief beïnvloed (case Hoorn en internationale ervaringen). De producenten hanteren niet dezelfde ontwerpmethode, waardoor er voor een gelijke locatie verschil zit in prijs en dimensionering. Uit de enquête, kwamen de volgende praktijkgegevens naar voren: • Van AQA zijn de meeste systemen geplaatst • De keuze voor een lamellensysteem, komt voornamelijk door beperkt ruimtebeslag

(lamellenseparatoren vergen minder ruimte dan andere zuiverendevoorzieningen) en omdat het geëist/geadviseerd wordt door waterschappen en hoogheemraadschappen

• Er is nog veel onduidelijkheid bij de instanties betreffende het beheer van de lamellenseparatoren.

• De voorzieningen worden niet of niet frequent geïnspecteerd en er worden geen langdurige metingen gedaan aan de voorzieningen.

• De instanties letten bij het ontwerp vooral op zuiveringsrendement en beheer en onderhoud. Het zuiveringsrendement moet uiteraard hoog zijn, het onderhoud moet eenvoudig te doen zijn en maximaal 1 à 2 keer per jaar nodig zijn.

Lamellenseparatoren


• Bij het vergelijken van de systemen dient het onderhoud en beheer het zwaarst te wegen gevolgd door het zuiveringsrendement, de kosten en als laatste het ruimtebeslag.

5. Hoe worden de drie verschillende systemen beoordeeld in het licht van de gestelde criteria? Per criterium (rendement, kosten, beheer en onderhoud en ruimtebeslag) is gekeken welke van de drie systemen de beste score heeft behaald. Hieruit bleek dat de onderlinge verschillen niet groot zijn. Uit de vergelijking blijkt dat 3D-water de hoogste score behaald er is echter geen producent die op alle criteria het hoogste scoort. De keuze voor een bepaald systeem zal dus afhangen van de wensen/behoeften, de locatie waar de lamellenseparator geplaatst wordt en de kosten en baten bij zowel de aanschaf als het onderhoudsaspect. Daarnaast zal de keuze afhangen van waar de beslisser de weging legt. De resultaten van de vergelijking zijn weergegeven in Tabel 6.5. Deze resultaten zijn geldig voor de weging en de beoordeling onder gemiddelde omstandigheden. Mocht een gemeente aan de criteria een andere weging toekennen, dan zullen de resultaten anders zijn. 6. Wat leren we van de resultaten van de vergelijking van de drie onderzochte

lamellenseparatoren en de afhankelijkheden van het rendement, en hoe kunnen deze resultaten het beste worden weergegeven met het oog op aanbevelingen voor de besluitvorming?

De systemen kunnen niet vergeleken worden op rendementen, omdat deze niet bekend zijn uit praktijksituaties. Het rendement hangt ook van teveel factoren af om het met zekerheid te bepalen. Hierdoor zijn de systemen op andere punten vergeleken. Om toch de besluitvorming te ondersteunen is gekeken naar de mogelijkheden om, per specifieke situatie, snel te bepalen welk systeem de beste optie is. Hiervoor is er een beslismatrix opgesteld. Voor de keuze van een zuiverende voorziening dienen verschillende voorzieningen vergeleken te worden. Naast de lamellenseparator kunnen voorzieningen als bodempassage, zandfilter en helofytenfilter worden meegenomen in de besluitvorming voor een zuiverende voorzieningen. 7.2 Aanbevelingen • Het is aan te bevelen om in Nederland onderzoek te doen naar de deeltjesgrootte verdeling

en de binding van verontreinigingen aan specifieke deeltjesgrootte. Hierdoor kan voor de Nederlandse situatie worden bepaald welke deeltjesgrootte van belang zijn om af te vangen als er een bepaald rendement moet worden behaald. Bij het onderzoek moet ook gekeken worden naar andere verontreinigingen dan zware metalen.

• Er moet onderzoek gedaan worden naar de valsnelheid per deeltjesgrootte. Daarnaast dient er onderzoek gedaan te worden naar het soortelijk gewicht van deeltjes in Nederland. Met deze gegevens kan er gekeken worden naar een verband tussen de deeltjesgrootte en

Lamellenseparatoren


97\108

valsnelheid, er kan bepaald worden welke deeltjes achterblijven en daarmee kan het rendement worden bepaald.

• Het is aan te bevelen om de gegevens die als input dienen voor het lamellenseparator-model of het model zelf te wijzigen bij nieuwe (monitorings-) resultaten. Deze nieuwe resultaten moeten afkomstig zijn uit onderzoeken naar de samenstelling van regenwater en de analyses van monsters uit lamellenseparatoren. Door het lamellenseparator-model of de input aan te passen kan het model een betrouwbaarder rendement geven.

• Er moeten meer monitoringsprojecten uitgevoerd worden waarbij minimaal een slibanalyse wordt uitgevoerd en eventueel een fractiebepaling. Vanuit Stowa, Rioned en waterschappen/ hoogheemraadschappen kan er meer gestimuleerd worden en wanneer er gelden beschikbaar zijn kan er een financiële injectie gegeven worden. Deze gegevens dienen ingevuld te worden in een landelijke database en kunnen als input dienen voor het lamellenseparator-model. Met deze gegevens komen we meer te weten over het functioneren van de voorzieningen en de praktijkervaringen.

• Het is aan te bevelen om vanuit Tauw een monitorings-/meetprotocol op te stellen waarvan alle projecten gebruik kunnen maken. Op deze manier is er een vergelijking mogelijk tussen de verschillende onderzoeken.

Lamellenseparatoren


99\108

Literatuurlijst

Literatuur/boeken: 1. Waal de D. (1998), Rioleringen, EPN, Houten 2. Verschuren, P., Doorewaard, H. (2003), ‘Het ontwerpen van een onderzoek’, derde druk

Lemma b.v., Utrecht 3. Nortier, I.W. (2000), ‘Toegepaste vloeistofmechanica, hydraulica voor waterbouwkundigen’,

zevende druk, zesde oplage, EPN, Houten Rapporten/publicaties: 4. Millenaar, S.R.C. (2005), implementatie van de kaderrichtlijn water in het stedelijk waterplan

Zeeuws-Vlaanderen, Afstudeerrapport universiteit Twente, Hulst 5. Directoraat generaal Milieu (2004), Beleidsbrief regenwater en riolering, herijking

regenwaterbeleid, kenmerk BWL/2004052003, Den Haag 6. Boogaard, F.C., Do, T.T. (2003), Beslisboom aan- en afkoppelen verharde oppervlakken

2003,Tauw bv, Rapport R001-425929TTD-D01-U., Deventer 7. Commissie Integraal Waterbeheer (2001), Impulsen voor water. Kansen in verband met de

waterketen, betere benutting vraagt om een sterke impuls!, Werkgroep 3 (Water in de Stad), Den Haag

8. Wientjes, G.J.H.M. (2002), Verantwoord afkoppelen; Een kader voor het afkoppelen van regenwater van de riolering, Waterschap de Maaskant, Oss

9. Werkgroep Riolering West-Nederland (2004), beslisboom aan- en afkoppelen, aanvulling bezinkvoorzieningen voor regenwater

10. 3D water, product folder, Combi-afkoppelput 11. Osenga, W.A. (1989), Use and re-use of water and its pollutants, introduction in some

aspects of water and waste water treatment and phase segregation technologies, Pielkenrood water treatment b.v., Assendelft

12. Facet, product folder, M-Pack 13. Troostwijk van M.D (2002), Waterdokter.nl, thema drinkwater, H2O, nr. 24, p 40-42 14. Aires, N, and J.P. Tabuchi (1995), “Hydrocarbons separators and stormwater treatment.” (in

French) TSM, Special Issue «Stormwater», No. 11, pp. #862-864 15. Rupperd, Y.(1993) “A lamellar separator for urban street runoff treatment.” (in French) Bulletin

de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées, no 183, pp 85-90. 16. Tramier B. (1983), Water Treatment Technology - IP 84-011. Institute of Petroleum. London,

England.

Lamellenseparatoren


17. Pitt R. (2002), Management of Wet-Weather Flow in the Watershed, Emerging Stormwater Controls for Critical Source Areas, CRC Press, Boca Raton

18. Daligaut, A., Meaudre D., Arnault, D., Duc, V. (1999), Stormwater and lamella settlers: efficiency and reality, Water Science and Technology, nr. 2 pp 93-101

19. Fourage, M. (1992), Assessment of the efficiency of a prefabricated separator for stormwater treatment. Thoughts to and tests of materials to trap hydrocarbons, Unpublished DESS student report, Universities of Nancy and Metz

20. Legrand, J., H. Maillot, F. Nougarède, and S. Defontaine (1994), A device for stormwater treatment in the urban development zone of Annoeullin, TSM, No. 11, pp. 639-643.

21. Stowa (2004), lamellenafscheiders in bergbezinkbassins, Rapportnummer 2004-WO3, ISBN 90.5773.250.5, Utrecht

22. Veldkamp, R.G. (1992), Een nieuwe visie op het rendement van bergbezinktanks, H20, nr.22 pp 623-628.

23. Stowa (2005), de effectiviteit van kokerafscheiders in bergbezinktank in Limmen, Rapportnummer 2005-WO2, ISBN 90.5773.289.0, Utrecht

24. Boogaard, F.C., Jong de, S.P. (2002) Overzicht samenstelling afstromend regenwater, Tauw bv, Rapport R001-3934314FCB-D01-U, Utrecht

25. Stowa (2004), Omgaan met hemelwater bij bedrijfs en bedrijventerreinen, Rapportnummer 2004-23, ISBN 90.5773.257.2, Utrecht.

26. Peters, J.A.V.F.M., Mathijssen R.W.M. et al (2001), Bedrijven en milieuzoneringen, VNG, Den Haag

27. Commissie intergaal waterbeheer (2002), afstromend wegwater, werkgroep 4, Den Haag 28. Jong, M. de et. Al (1999), Bedreigen verkeerswegen het grondwater? Een diepe screening,

H20, nr.11 pp 22-24 29. Augustijn D.C.M. (2003), Dictaat civieltechnische milieukunde, Universiteit Twente, Enschede 30. Boogaard, F.C., Wentink, R. (1999), Praktijkproef infiltratie Zwolle-zuid, Tauw bv, Deventer 31. Boogaard F.C., Mossevelde T. van, Schipper P.N.M., (2005), Kwaliteitsaspecten infiltreren

stedelijk water beter bekeken, Stowa Rapport 2005-23. ISBN 90.5773.312.9, Utrecht. 32. EPA - Detention Basin Analysis (EPA, 1986) 33. Sansalone, J.J., et al. (1998), “Physical Characteristics of Urban Roadway Solids Transported

During Rain Events”, ASCE Journal of Environmental Engineering, Vol. 124, No. 5. 34. Municipal Research & Services Center (1999), Protocol for the Acceptance of Unapproved

Stormwater Treatment Technologies for use in the Puget Sound Watershed , American Public Works Association Washington Chapter - Stormwater Managers Committee

35. U.S. Environmental Protection Agency (1983), Final Report of the Nationwide Urban Runoff Program, Water Planning Division, Washington, D.C.

36. Lloyd, S.D., Wong, T.H.F.(1999), Particulates associated pollutants and urban stormwater treatment, department of civil engineering, Monash University

Lamellenseparatoren


101\108

37. Walker, D. et. al. (1997), Stormwater Sediment Properties and Land Use in Tea Tree Gully, South Australia, AWWA 17th Federal Convention, Proceedings Volume2,

38. Stone, M., and Marsalek, J. (1996). Trace metal composition and speciation in street sediment:. Water Air and Soil Pollution, 87 (1/4): 149-168, Sault Ste. Maria, Canada

39. Sartor, JD, and Boyd, GB, (1972), Water pollution aspects of street surface contaminants, Report No. EPA-R2-72/081, US Environment Protection Agency, Washington, DC, USA.

40. Bradford, WL, (1977), Urban stormwater pollutant loadings: a statistical summary through 1972, Journal of Water Pollution Control Federation, 49:613-622.

41. Xanthopoulus (1992), Anthropogenic pollutants wash off from street surfaces, publicatie, pp 417-422

42. Brombach et. al (1993), Experience with vortex separators for combined sewer overflow control, Water Science and Technology, vol 27, no. 5-6, pp 93-104

43. Peluso, V.F., Marshall P.E.A. (1992), Best management practices for south Florida, urban stormwater management systems, West Palm beach

44. Gromaire-Mertz, M.C., Garnaud, S. Gonzalez, A. and Chebbo, G. (1999), Characterisation of urban runoff pollution in Paris, Wat. Sci. Tech., vol. 39, n°2, p. 1-8

45. Chebbo, G. (1992), Solides des rejets urbains par temps de pluie: caractérisation et traitabilité. Ph.D. Thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées , 410p + appendices, Paris, France

46. Childs, E.C. (1969) An introduction to the physical basis of soil water phenomena. Wiley and Sons,London.

47. Gibbs, R.J., Matthews, M.D. and Link, D.A. (1971) The relationship between sphere size and settling velocity. Jnl Sed Petrol 41(1), 7-18.

48. Watson, R.L. (1969) Modified Rubey’s Law accurately predicts sediment settling velocity. Water Resources Res. 5, 1147-50.

49. Colandini, V. en Legret, M. (1997) Impacts of porous pavement with reservoir structure on runoff waters, Proceeding of the Seventh International Conference on Urban Stormwater Drainage, , 9-13 sept, pp. 491-496, Hannover, Duitsland

50. Sansalone, J. J., Buchberger, S. G., and Koechling, M. T. (1997), Correlations between heavy metals and suspended solids in highway runoff: implications for control strategies. Transportation Res. Rec. 1483

51. Sartor, J.D., Gaboury, D.R., (1984), Street sweeping as a water pollution control measure, lessons learned over the past ten years, the science of the total environment, 33, pp 171-183

52. Brunner, P.G. (1998), Bodenfilter zur regenwasserbehandlung im misch- und trennsystem, handbuch wasser 4, band 10, Karlsruhe

53. Karlsson, K. en Viklander, M. (2006), Metal and organic content in gullypot mixture, the science of the total environment, Lulea (Zweden)

54. Boogaard, F.C (2005), De vuilemissie van regenwaterstelsels, rioleringswetenschappen, nr.5, pp. 28-40

Lamellenseparatoren


55. Donkers, H.H.L.M. (1997), Beslissen bij onderzekerheid, Een literatuuronderzoek in het kader van het LWI-onderzoeksproject INDEKS – Influence diagrammen in het estuaria en kusten DSS, vakgroep informatica, Faculteit de algemene wetenschappen, Universiteit Maastricht, Maastricht

56. CROW (2006), GWW kosten, leidingwerk, riolering en duikers, Reed Elsevier, Doetichem Internet: 57. www.rioned.net → Producten overzicht afkoppelen (ProA) 58. http://www.watertechnowijzer.nl/zuivinfo/Technologiebeschrijvingen(afval)waterbehandeling 59. http://med.hro.nl/weelj/AK/WaterDT/HBOWATERREADER200405.doc 60. http://www.lenntech.com/procesbeschrijving.htm 61. www.weerwoord.be/includes/forum_read.php?id=42944&tid=42944&exp=1 62. www.rioned.net→leidraad riolering 63. www.aqa.nl

http://www.lenntech.com/procesbeschrijving.htm

Lamellenseparatoren


103\108

Verklarende woordenlijst

- Laminaire stroming: de stroming kenmerkt zich door de gelaagde manier van voortbewegen er vindt niet of nauwelijks stroming loodrecht op de hoofdstroom plaats. Het kan vergeleken worden met blokrijden op snelwegen om files te vermijden, alle wagens rijden aan een constante snelheid, en blijven in eenzelfde baanvak

- Turbulente stroming: de stroming kenmerkt zich door het wervelende karakter; de stroming loopt

niet netjes gelaagd, maar verplaatst zich in wervels. Er vindt veel stroming loodrecht op de hoofdstroom plaats

- Uniforme stroming: een goede verdeling van het water over de bezinkvoorziening, lamellen

worden zo optimaal benut - Kortsluitstroming: stroming die langs de lamellen stroomt en zodoende niet wordt gezuiverd. Er

vindt dan mening op van gezuiverd en ongezuiverd water. Treedt op wanneer tussen het lamellenpakket en de wanden en opening is die niet (goed) gedicht is

- Coagulatie: polariteitverschijnsel tussen deeltjes, waardoor deze conglomeraten vormen - Flocculatie: samenvlokken van vaste delen, waardoor deze grotere diameters krijgen, het

relatieve percentage waterbinding minder wordt en dus de dichtheid groter wordt met een snellere bezinking als gevolg

- Coalscentie: het samenvloeien van oliedruppels, vaak geholpen door een contactoppervlak, tot

druppels van groter oppervlak - RWZI: rioolwaterzuiveringsinstallatie - Oppervlaktebelasting: het volume water waarmee het horizontale tankoppervlak (het

bezinkoppervlak van de bodem = A) per tijdseenheid wordt belast - Bezinkoppervlakte: gedeelte van het oppervlak (van de voorziening) waar de verontreinigingen

kunnen bezinken - Overstort: lozing van afvalwater vanuit het gemengde stelsel op het oppervlaktewater bij

overschrijding capaciteit riolering

http://nl.wikipedia.org/wiki/Blokrijden

http://nl.wikipedia.org/wiki/Autosnelweg

http://nl.wikipedia.org/wiki/File_%28verkeer%29

Lamellenseparatoren


- PAK: polycyclische aromatische koolwaterstoffen - PAK (10): som van de tien meest voorkomende polycyclische aromatische koolwaterstoffen - BZV: biologisch zuurstof verbruik - CZV: chemisch zuurstof verbruik - Vracht: verontreiniging in g/m2/jaar - Concentratie: verontreiniging in ug/l - Rendement: procentuele reductie van de vracht bij toepassing maatregel - Zuiveringspercentage: percentage waarmee een voorziening de verontreinigingen uit het water

kan zuiveren

Bijlage 1

Kwaliteit afstromend regenwater

Bijlage 2

Onderzoek binding van deeltjes

De binding van deeltjes in (afstromend) regenwater De lamellenseparatoren zuiveren alleen de zwevende stoffen uit het water. Het is daarom van belang om te onderzoeken welke verontreinigingen zich binden aan de onopgeloste deeltjes. In Nederland zijn dit soort onderzoek, naar de binding van verontreinigingen aan ongeloste deeltjes niet gedaan, daarom is er buitenlandse literatuur gebruikt om een verband te leggen tussen deeltjesgrootte en binding van verontreinigingen.

1. Colandini en Legret Bij een onderzoek dat gedaan is door Colandini en Legret (1997), naar de impact van open verharding met reservoir structuur op de runoff, is gekeken naar het verband tussen zware metalen en deeltjes. Hierbij is een bimodale verdeling gevonden met de hoogste concentratie van Cd, Cu, Pb en Zn bij sedimentdeeltjes met een grootte van 40 µm1. In Figuur 0.1 staan de resultaten die gevonden zijn door Colandini en Legret (1997). Hierin is te zien dat de tweede piek van de bimodale verdeling is te vinden bij een deeltjesgrootte van 125 µm en 1000 µm. Men verondersteld dat dit kan worden toegeschreven aan de variatie in de specifieke oppervlakte van de deeltjes met het effect dat er een verhoging is van de beschikbare plaatsen voor de sedimentadsorptie, voor die deeltjes in grootte tussen 125 µm en 1000 µm2 (Sansalone en Buchberger, 1997).

Figuur 0.1 Verdeling zware metalen over de deeltjesgrootte verdeling (Colandini en Legret, 1997)

1Colandini, V. en Legret, M. (1997) Impacts of porous pavement with reservoir structure on runoff waters,

Proceeding of the Seventh International Conference on Urban Stormwater Drainage, Hannover, Duitsland, 9-13

sept, pp. 491-496 2 Sansalone, J. J., Buchberger, S. G., and Koechling, M. T., Correlations between heavy metals and suspended

solids in highway runoff: implications for control strategies. Transportation Res. Rec. 1483, 1997.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Zink Lood Koper Cadmium

>+2000

1000-2000

500-1000

250-500

125-250

80-125

63-80

40-63

<40

Figuur 0.2 Procentuele verdeling van verontreiniging in afstromend wegwater over deeltjesgrootte

2. Sartor en Gaboury

‘Verontreinigingen zijn niet uniform verdeeld over de deeltjesgrootte’ concludeerden Sartor en Gaboury na onderzoek in 1984. Een groot deel van de verontreinigingen bevindt zich aan de fijnere fractie met een deeltjesgrootte van 250 μm en minder. In de Figuur 0.3 worden de resultaten van het onderzoek weergegeven3. deeltjesgrootte

droogtegewicht

organische stof lood zink BZV CZV

μm % [g/kg] [g/kg] [g/kg] [g/kg] [g/kg] <75 10 126 6.4 1.6 6.9 211 75-250 32 59 5.9 1.8 3.8 106 250-420 24 34 3.4 1.6 3.1 51 420-850 19 43 3.2 1 3.0 56 850-3380 15 76 0.8 0.2 3.6 68 Figuur 0.3 gemiddelde concentratie van verontreinigingen in straatvuil naar deeltjesgrootte categorie [Sartor&Gaboury, 1984].

3 Sartor, J.D., Gaboury, D.R., (1984), Street sweeping as a water pollution control measure, lessons learned over the past ten years, the science of the total environment, 33, pp 171-183

0%

20%

40%

60%

80%

100%

droog

tegewich

t

Organisc

he st

ofLo

od Zink BZVCZV

850-3380

420-850

250-420

75-250

<75


3. Xanthopoulos

deeltjesgrootte [μm]

lood [%]

cadmium [%]

zink [%]

koper [%]

nikkel [%]

6-60 μm 80 71 67 81 87 60-600 μm 14 18 25 18 12 >600 μm 6 11 8 1 1

Figuur 0.5 Procentuele verdeling van verontreiniging in afstromend wegwater over deeltjesgrootte [Xanthopoulos 1990]

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

Lood Cadmium Zink Koper Nikkel

>600 mm

60-600 mm

6-60 mm


De onderzoeker Xanthopoulos komt na onderzoek tot de conclusie dat het grootste gedeelte van de zware metalen in afstromend regenwater van wegen gebonden is aan deeltjes kleiner dan 60 μm.

4. Xanthopoulos et al hebben in een woongebied in 1992 in het afstromend regenwater van een straat op vier plaatsen te Waldstadt (Karlsruhe) de volgende verdeling van zwevende stof gevonden4.

deeltjesgrootte [μm]

SS [%]

lood [%]

Σ PAK [%]

<6μm 17 20 13 6-60μm 22 75 41 60-150μm 3 5 17 >150μm 57 0 28

Σ PAK: Fluorantheen, benzo(a)fluorantheen, benzo(k)fluorantheen, benzo(a)pyreen, benzo(g,h,i)peryleen en

ideno(1,2,3,cd)pyreen Figuur 0.7 Procentuele verdeling van verontreiniging in afstromend wegwater over deeltjesgrootte [Xanthopoulos 1995]

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

SS Lood PAK

>150mm60-150mm6-60mm<6mm


De meetresultaten van Xanthopoulos en ander onderzoek leidde tot de invoerparameters van een model. De invoerparameters zijn op basis van onderzoek naar verontreiniging in afstromend regenwater als water uit gemengde rioolstelsels gebaseerd. Uit onderzoek van Xanthopoulos in Karlsruhe blijkt dat de verdeling van verontreiniging over de deeltjesklasse voor afstromend regenwater ondanks het verschil in samenstelling zeer veel gelijkenis vertoond met die van het water uit gemengde rioolstelsels. Onderzoek over de verontreiniging gebonden aan verschillende fracties in het afvalwater is met het oog op verhoging van het zuiveringsrendement van RWZI’s uitgevoerd. Uit dit onderzoek kan worden afgeleid dat het merendeel van de bemonsterde verontreinigingen aan de fractie <100 μm gebonden is (globaal een kwart tot een derde bindt aan deeltjes groter dan 100 μm en worden bezinkbaar geacht).

4 Xanthopoulus, Anthropogenic pollutants wash off from street surfaces, publicatie, pp 417-422

Fractie [μm]

Zink [%]

Lood [%]

cadmium [%]

Σ PAK [%]

Koper [%]

Koolwater-stoffen [%]

SS [%]

<6 15 15 15 15 15 50 38 6-60 75 75 75 40 75 75 49 60-150 10 10 10 20 10 10 7 150-350 0 0 0 25 0 0 4 >350 0 0 0 0 0 0 2

Σ PAK: Fluorantheen, benzo(a)fluorantheen, benzo(k)fluorantheen, benzo(a)pyreen, benzo(g,h,i)peryleen en

ideno(1,2,3,cd)pyreen Figuur 0.9 Verdeling van verontreiniging aan deeltjesgrootte in afstromend regenwater5 [onderzoek 5. Brunner 1998]

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

ZinkLo

od

Cadmium

S PAKKop

er

Koolwater-s

toffen

SS

>350150-35060-1506\60<6


6. Cincinnati

In het onderzoek zijn op vijf data, metaalconcentraties verzameld van een snelweg in stedelijk Cincinnati als functie van de grootte van deeltjes in afstromend regenwater.

De monsters van het afstromend regenwater zijn verkregen van de interstate I-75, een snelweg in stedelijke Cincinnatie, Ohio. Het oppervlak dat afstromend regenwater afvoert naar het monstername-station is 15 bij 20 meter met een helling van 0,020. De dagelijkse verkeersintensiteit bedraagt 150.000 objecten. Het monstername-station bestaat uit een 15m lange goot langs de rand van de weg en kan vaste deeltjes opvangen. Van elke regenval worden alle vaste deeltjes (ongeveer 500 gram droge stof) 5 Brunner, P.G., Bodenfilter zur regenwasserbehandlung im misch- und trennsystem, handbuch wasser 4, band 10, Karlsruhe 1998

verzameld in de goot. De monsters met de vaste deeltjes wordt in het laboratorium gedroogd op 110 graden. De massa droge stof is gescheiden op deeltjesgrootte door middel van mechanisch zeven. De zeef scheidt deeltjes van 9500 µm tot 25 µm. Het verschil tussen de verschillende zeven bedroeg niet meer dan 2. Voor de verschillende deeltjesgrootte zijn de metaalconcentraties bepaald. deeltjesgrootte Koper Lood Zink Cadmium

m % % % %25-38 18,5 15,1 17,8 13,538-45 15,4 14,5 16,8 10,645-63 15,3 16,3 15,3 9,263-75 14,8 15,5 16,3 8,7

75-150 12,5 16,6 14,4 7,9150-250 8,4 9,4 7,5 6,0250-425 4,7 4,1 4,0 7,0425-850 8,1 2,8 3,8 8,1

850-2000 1,8 2,2 2,8 8,72000-4750 0,5 3,0 1,3 10,14750-9500 0,5 0,4 0,5 10,1

Figuur 0.11 Verdeling van deeltjes in afstromend regenwater

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Koper Lood Zink Cadmium

4750-95002000-4750850-2000425-850250-425150-25075-15063-7545-6338-4525-38mm


7&8 Karlsson Karlsson (2006) heeft het sediment in een gully pot bestudeerd in een woongebied en op een locatie waar intensief verkeer is. De kleinste factie (<63 µm) had hierbij de hoogste concentratie aan metaal met uitzondering van cadmium6 (Zie Figuur 0.13 en Figuur 0.14).

6 Karlsson, K. en Viklander, M., Metal and organic content in gullypot mixture, the science of the total environment, januari 2006

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Lood Koper Zink Nikkel

500-1000250-500125-25063-125<63

Figuur 0.13 Woongebied

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Lood Koper Zink Nikkel

500-1000250-500125-25063-125<63

Figuur 0.14 Stedelijk gebied veel verkeer

Bijlage 3

Tabellen en grafieken kwaliteit en samenstelling regenwater

Tabel 0.1 Percentage gebonden en opgeloste stoffen

Stof Gebonden % Opgelost %

Nikkel 55 45

Koper 65 35

Zink 58 42

Lood 92 8

Cadmium 62 38

IJzer 98 2

Naftaleen 98 2

Anthraceen 98 2

Pak (10) totaal 98 2

Stikstof 40 60

Fosfaat 50 50

Olie 93 7

Tabel 0.2 Gemiddelde deeltjesgrootte, in µm

<% Gem -pieken Gem

0 5 5

5 28 44

10 33 49

20 54 69

30 72 92

40 85 111

50 100 135

60 114 160

70 131 197

80 157 292

90 222 483

100 725 1808

Tabel 0.3 Nederlandse situatie, Julianapark (Amsterdam)

<% Grootte in µm

15 2

31 16

36 32

37 50

41 63

51 125

78 250

93 500

98 1000

LOOD

0102030405060708090

100

1 10 100 1000 10000

Deeltjesgrootte in um

Perc

enta

ge in

%

1

2

3

4

5

6

7

8

gem

gem -pieken

Figuur 0.15 Verdeling van lood uit internationale onderzoeken

ZINK

0102030405060708090

100

1 10 100 1000 10000


Perc

enta

ge in

%

1267835GemGem -pieken

Figuur 0.16 Verdeling van zink uit internationale onderzoeken

KOPER

0102030405060708090

100

1 10 100 1000 10000

Deeltjesgroottein um

perc

enta

ge in

%

135678gemgem -pieken

Figuur 0.17 Verdeling van koper uit internationale onderzoeken

CADMIUM

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100 1000 10000


Perc

enta

ge in

% 1356gemgem -pieken

Figuur 0.18 Verdeling van cadmium uit internationale onderzoeken

Tabel 0.4 overzicht gemiddelde zware metalen

Lood Zink Koper Cadmium

<% Gem. Gem.-

pieken

Gem. Gem.-

pieken

Gem. Gem.-

pieken

Gem. Gem.-

pieken

0

10

20 18 7 24 30 39 31 41

30 32 27 46 43 41 42 45 55

40 56 56 73 68 57 63 58 69

50 74 69 95 86 76 77 99 135

60 107 100 131 121 108 100 183 215

70 160 154 171 163 158 153 272 178

80 222 215 263 260 211 205 632 293

90 380 382 446 472 549 434 1621 1063

100 1721 1430 2150 2000 970 900 4825

Bijlage 4

Model

Vuilvracht Percentage afstromend7 Uit onderzoek van TNO blijkt dat 62% van de neerslag van de daken en 58% van de wegen tot afstroming komt. Deze percentages worden meegenomen om de hoeveelheid water dat gevallen is op een bepaald oppervlak mee te vermenigvuldigen. Voor gemengd oppervlak en bedrijventerreinen wordt 60% aangehouden wat tot afstromen komt. Binding Het percentage wat zich bindt en het percentage wat opgelost is, zijn weergegeven in Figuur 3.3 en Figuur 3.5. Ontwerpdebiet8 De slibafvang of bezinkput dient zodanig te worden gedimensioneerd dat op jaarbasis minimaal 90% van het regenwater via de voorziening naar het oppervlaktewater wordt geleid. Hiertoe dient de voorziening gedimensioneerd te worden op een capaciteit van 5 mm/uur over het aangesloten verhard oppervlak (14 l/s/ha) (wanneer ook de stelselberging meegerekend wordt kan de voorziening op een lager debiet gedimensioneerd worden). Grotere debieten dienen via een bypass om de afscheider heen geleid te worden. Vuilvracht De vuilvracht per categorie oppervlak en de totale vuilvracht wordt met behulp van de volgende stappen en formule bepaald:

Aangeven soort verharding en de

oppervlakte ervan.Zie figuur 3.1

De hoeveelheid neerslag invullen

waarmee gerekend moet worden

Model berekend totaal afstromend regenwater en

m.b.v de afstromings-coëfficiënt totaal wat naar de

voorziening gaat

De hoeveelheid afstromend water wordt vermenigvuldigt met de concentratie (bijlage 1) verontreiniging aanwezig

op het oppervlak

De microgrammen worden omgerekend naar g/m2.

Dit is dan de totale vracht per jaar wat door de

voorziening komt

De totale vracht wordt vermenigvuldigt met het percentage wat zich bindt (fig. 3.3). Dit is dan de vracht die afgevangen kan worden

door de lamellenseparator

7 M. Oosterhuis & R.H.J. Korenromp (2002). Verontreiniging van de infiltratievoorziening. TNO rapport R 2002/618. 8 Aanvulling op de WRW beslisboom

100000****

100000****

100000****

100000****

100000****

100000****

100000****

100000****

321

BCXYABCXYA

BCXYABCXYABCXYA

BCXYABCXYABCXYAVr

dvddgdvbgs

dvwwdvwwdvww

dvbbcdvbbbdvbba

+

+++

+++=

Vr (kg/m2/jaar) = Vracht die geleid wordt door de lamellenseparator en gezuiverd kan worden. A (m2) = Oppervlakte betreffende verharding Yb (-) = Afstromingscoëfficiënt, bedrijven en gemengd stedelijk = 0,6

Yw (-) = Afstromingscoëfficiënt, wegen = 0,58 Yd (-) = Afstromingscoëfficiënt, daken = 0,62 Xdv (-) = Percentage door voorziening = 0,9 kan gewijzigd worden door instanties C (µg/l) = Concentratie verontreiniging B (-) = Bindingcoëfficiënt = Afhankelijk van verontreiniging De totale vuilvracht die door de separator gaat wordt bepaald door bovenstaande formule te gebruiken en de bindingscoëfficiënt weg te laten. Rendement Zoals in paragraaf 2.2 staat berust de werking van lamellen op het vergroten van de bezinkoppervlakte. Lamellen creëren een groter bezinkoppervlak. Dit komt overeen met een reductie van de valhoogte, namelijk van maximaal de basisdiepte zonder lamellen tot maximaal de verticale afstand tussen twee lamellen. Bij een kleinere valhoogte kan vuil bij gelijke stroomsnelheden eerder bezinken. Onder ideale stromingscondities (geen turbulentie en uniforme stroming) bezinken alle deeltjes met een valsnelheid (vs) kleiner dan de oppervlaktebelasting (So)9.

So = Q/A De oppervlaktebelasting kan gezien worden als het volume water waarmee het horizontale tankoppervlak (het bezinkoppervlak van de bodem = A) per tijdseenheid wordt belast. De oppervlaktebelasting is ook te schrijven als functie van de valhoogte (h) en het volume (V):

So = Q*h/V

9 Stowa, De effectiviteit van kokerafscheiders in bergbezinktank in limmen, rapport wo2, 2005

Waaruit volgt dat als door lamellen de valhoogte afneemt (of het bezinkoppervlak toeneemt) de oppervlaktebelasting evenredig afneemt. Deeltjes met een kleinere valsnelheid bezinken afhankelijk van de afstand tot de bodem bij binnenkomst in de bezinkzone. Een verdubbeling van het bezinkoppervlak, leidt tot een halvering van de oppervlaktebelasting en kan daarmee tot een verdubbeling van het bezinkrendement leiden. Bepalen rendement Voor de bepaling van het rendement (R) wordt gebruik gemaakt van rendement formules die worden toegepast bij het modelleren van bergbezinkbassins (BBB) met lamellen. Dergelijke formules bestaan niet voor lamellenseparatoren. In bassin met lamellen wordt uitgegaan van twee achter elkaar geschakelde processen, waarbij eerst het rendement van het bassin wordt berekend en daarna het rendement van de lamellen. Bij binnenkomst in het lamellenpakket worden de niet bezonken deeltjes verondersteld weer over de gehele hoogte te zijn verspreid. De volgende formule wordt gebruikt10: Rtot = 1-(1-Rbassin)*(1-Rlamellen) Deze formule wordt aangepast voor het gebruik bij lamellen. Bij een BBB is de voorbezinkruimte een groot deel van de voorziening, bij een lamellenseparator is de voorbezinkruimte in een klein oppervlakte in verhouding met de oppervlakte van het lamellenpakket. Hierdoor kan de oppervlakte van de voorbezinkruimte worden verwaarloosd. Er kan dus alleen naar het rendement van de lamellen worden gekeken. Dit rendement kan worden berekend met de volgende stappen en formules van Hazen en Kluck11:

In het model is de deeltjesgrootte verdeling van het Julianapark gezet en hieraan is het soortelijk gewicht gekoppeld

(fig. 3.4 en tabel 3.1)

Met deze gegevens is met behulp van Stokes de valsnelheid (m/h) per

deeltje berekend

De gebruiker vult het debiet (Q) in waarmee gerekend moet worden. En hij/zij geeft ook de afmetingen van het

lamellenpakket. Hiermee wordt de bezinkoppervlakte (A) bepaalt.

Met Q en A wordt de oppervlaktebelasting

bepaald.

Met behulp van de valsnelheid en de oppervlaktebelasting kan het rendement worden bepaald

per deeltje

De deeltjes die bezinken, het zei voor 100% of voor een gedeelte

worden gekoppeld aan de verdeling van verontreinigingen over de deeltjesgrootte (fig. 3.5)

Nu is bepaald welk rendement behaald wordt per verontreiniging. Dit wordt

teruggekoppeld naar de vracht. Zo kan er bepaald worden welke vracht er

geloosd wordt op het oppervlaktewater

Hazen = RSv

Hao

s ==

Kluck =

16,122,1

1⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−= o

s

Sv

ngverwijdeir eR

10 Stowa, De effectiviteit van kokerafscheiders in bergbezinktank in limmen, rapport wo2, 2005 11 Stowa en stichting rioned, het ontwerp van optimaal functionerende bergbezinkbassins, mei 1997

Om gebruik te maken van deze formule moet dus de oppervlaktebelasting bekend zijn en de valsnelheid. Voor lamellenseparatoren, waar het de bedoeling is om een bepaald bezinkingsrendement te halen, is de oppervlakte belasting een belangrijke, zo niet de belangrijkste parameter. Deeltjes waarvan de bezinkingssnelheid hoger is dan de oppervlaktebelasting zullen naar de bodem van de overstortkamer bezinken. Deeltjes waarvan de bezinksnelheid lager is dan de oppervlaktebelasting zullen overstorten naar het oppervlaktewater. Voor de volledigheid staan hieronder de formules voor het berekenen van de valsnelheid en de oppervlaktebelasting: Valsnelheid Bij de lamellenseparatoren is alleen de laminaire stroming van belang. Als dan de waarde van de wrijvingscoëfficiënt wordt ingevoerd is de valsnelheid met de volgende formule van Stokes12 te bepalen:

ηρρ

*18*)(*2 gD

v dw −=

Zoals uit de wet van Stokes blijkt, is vooral de grootte van het af te vangen deeltje van groot belang voor de snelheid waarmee het bezinkt/opstijgt, (kwadratische functie). Ook het soortelijke gewicht van de af te scheiden vaste stof heeft hierop grote invloed. Hoe groter het verschil tussen het soortelijke gewicht van het af te scheiden deeltje met dat van water, hoe eenvoudiger de afscheiding zal gaan13. In de formule van Stokes worden veel aannames gedaan welke de uitkomst niet concreet maken. De link tussen de deeltjesgrootte, soortelijk gewicht en valsnelheid moeten nog door onderzoek uitgezocht worden. Het soortelijk gewicht is meer van belang dan de deeltjesgrootte, immers een groot deeltje hoeft niet sneller te zinken dan een klein deeltjes als het soortelijk gewicht lager is. Andere factoren die de valsnelheid beïnvloeden zijn: - clustereigenschappen van deeltjes (coalescentie, coagulatie en flocculatie) - hydrofoob (olie) en hydrofiel (slib) gedrag van delen Om bepaalde deeltjes af te vangen kan de oppervlakte bepaald worden, die nodig is bij een specifieke grootte. Hiervoor dient de formule van Stokes omgevormd te worden. De formule ziet er als volgt uit.

12 Werkgroep Riolering West-Nederland, beslisboom aan- en afkoppelen, aanvulling bezinkvoorzieningen voor

regenwater, 5 oktober 2004 13 Facet, product folder, M-Pack

)(****18

2ws

w

gDQ

Aρρ

η−

=

Oppervlaktebelasting

AQSo =

So = Oppervlaktebelasting (m/s of m/h) Q = Debiet (m3/s of m3/h) A = Bezinkoppervlak (totale oppervlakte van de lamellen, m2) Kosten14 Volgens de Leidraad Riolering bedragen de kosten van een lamellenfilter in 2004 ongeveer 6 euro / m2 aangesloten verhard oppervlak, wat voor 2006 neerkomt op 6,49 euro. De kosten van onderhoud bedragen ongeveer 0,02 euro per jaar per m2 aangesloten verhard oppervlak. Over een geheel van 50 jaar bedragen de beheerskosten dus 1,40 euro per aangesloten m2 verhard oppervlak. Er blijkt echter dat niet zozeer het aangesloten oppervlak, maar vooral het aantal lamellenfilters van belang zijn. Zuiveringsrendement t.o.v. oppervlaktebelasting

30354045505560657075808590

0 0,5 1 1,5 2 2,5


Ren

dem

ent i

n % PAK's

OlieKoperLoodZink

Kluck

14 Leidraad riolering, kengetallen

30354045505560657075808590

0 0,5 1 1,5 2 2,5


Ren

dem

ent i

n % PAK's

OlieKoperLoodZink

Stokes

Bijlage 5

Cases

Richtlijnen dimensioneren Tabel Gebiedsspecifieke eigenschappen

Lamellenseparator Schoorl 1 Karakterisering van het verharde oppervlak Totaal afvoerende hard oppervlak 0,48 (4832 m2) ha

Percentage vuildragend 100 % Soort verhard oppervlak Parkeerplaatsen 2 Karakterisering van afvoer

Grootste buisdiameter 200 mm Aantal lozingspunten 1 Afvoer Vrij verval

3 Karakterisering van de lozing Bestemming van het effluent Naar oppervlakte water Eisen aan het effluent Volgens HHNK-normen

Eisen te behandelen quotum van het debiet Minimaal 90% dient door de voorziening te gaan

Case studie Hoorn en Schoorl Hoorn (lamellenseparator Facet):

Schoorl:

Putterhoek/Suikerunie (lamellenseparator 3D water):

Lijst met geënquêteerde instanties: Bedrijf/instantie Tel. Persoonlijk E-mail Siebe contact gehad Verstuurd Ontv. Tel/e-mail

HHNK X X X X [email protected] stedelijk beheer Den Haag

X X X X [email protected]

IB Amsterdam (Slotervaart) X X X X [email protected]

IB Rotterdam X X X 010-4896622010-4895519

IB Utrecht X X X X [email protected]

Rijnland X X X X mevr. L. GallouGem. Rheden X X X 026-4976439

[email protected]@Rheden.nl

Gem. Katwijk X X X X 071-4065000Gem. Hof van Twente X X X 0547-858585

[email protected]. Enschede X X X X 053-4815312

[email protected] en Dinkel X X X X 0546-832525

[email protected], Gem. Tholen X X X X 0166-668200

[email protected]. Alkmaar X X X X 072-5488888

[email protected]. Schagen X X X X 0224-210466

Peter van der [email protected] Ris

Gem. Almere X X X X [email protected]

Gem. Den Helder X X X [email protected]

Delfland X X X X [email protected]@hhdelfland.nl

Schouwen Duiveland X Geen belangstelling 0111-452000Gem. Binnenmaas X X X X 06-29057331

[email protected]

AQA Hydrasep X X X X 072-5628486Facet X X X X 036-53200043D water X X X X 0172-579933

Enquête:

Bijlage 6

Interviews producenten, gemeenten en waterschappen

AQA Hydrasep Naam: Sander Brandon Producent: AQA Hydrasep Datum: 2 juni 2006 Wat is het (unieke) verschil met uw product en de andere producenten (Facet/ 3D-water)? • AQA baseert zijn resultaten op praktijk ervaring en geen theoretisch verhaal. • Bij de afscheider wordt gebruik gemaakt van debietbegrenzers. • Er is veel ruimte onder de lamellen; het grote volume is nodig omdat het slib direct na

afscheiding nog een zeer lage dichtheid heeft, dit is een stromingsarme ruimte waardoor de verontreinigingen de tijd krijgen om te bezinken en niet mee worden genomen door de stroming.

• Door een apart kunststof frame en stroomschotten toe te passen o.a. voor stroomgeleiding door de lamellen ontstaat er geen kortsluitstroming om de lamellen heen

• Er wordt rekening gehouden met de grove vuildelen papier, plastic, blad, etc., daarom de plaatsing van een rooster voorafgaand aan de lamellen. Hierdoor ontstaan er geen verstoppingen in het lamellenpakket.

• Vormgeving van de toegepaste lamellensystemen is gering op goede afvoer van bezinksel uit de lamellen zonder heropname in de doorstromende watermassa.

Hoelang heeft AQA Hydrasep ervaring met lamellenseparatoren in Nederland en het buitenland? In Nederland heeft AQA sinds 1996 ervaring met de toepassing van lamellenseparatoren. De toeleverancier/partner van AQA, Saint Dizier, heeft sinds 1985 ervaring met lamellenseparatoren. In eerste instantie ging het hierbij om olieafscheiders en daarna om zand- en slibafscheiders. Sinds 1992 heeft Saint Dizier ervaring met afscheiders voor fijn zwevende delen. Op welk(e) onderzoek(en) zijn de zuiveringrendementen gebaseerd (theoretisch/praktijk)? De algemene kennis over regenwater is afkomstig uit Franse en Zwitserse onderzoeken naar regenwater. De onderzoeken naar de rendementen van lamellenseparatoren worden continu gedaan d.m.v. steekproeven in zowel Nederland als Frankrijk. Zijn deze onderzoeken beschikbaar? Gedeelte van de onderzoeken zijn beschikbaar en gedeelte niet. De internationale onderzoeken zijn beschikbaar. De onderzoeken welke in gedaan zijn in Nederland zijn voor eigen gebruik en worden niet verstrekt. De relevante resultaten zijn verwerkt in de technische gegevens. Wordt er gemonitoord aan het systeem in Nederland en het buitenland?

In het verleden is er in het buitenland (Frankrijk) continu gemonitoord aan de systemen (of deze onderzoeken nu nog worden gedaan is niet bekend). In Nederland zijn alleen steekproef gewijs monsters genomen. Deze worden bij sterlaboratoria of bij AQA in huis geanalyseerd op droge stof gehalte, CZV en zware metalen. Verder worden er doorstroomproeven gedaan in Alkmaar. Als er gemonitoord wordt aan het systeem in Nederland op welke locatie(s) gebeurd dit? In de volgende gemeenten is of worden steekproeven genomen: Hof van Twente, Huizen, Wognum en in Katwijk zijn ze bezig met de laatste te plaatsen van een reeks en bij deze (zal door DHV) gekeken worden naar het effluent. Er is vanuit de gemeenten een behoefte aan een monitoringsprotocol. Wat is de levensduur van het product? Er wordt uitgegaan van een levensduur van de interne onderdelen van 20 jaar. De interne onderdelen bestaan uit polypropeleen en PE. De behuizing, in het geval deze van beton is, kan wel 50 jaar meegaan. Hoe vaak dient er onderhoud gepleegd te worden aan de lamellenafscheider? Bij het ontwerpen van een lamellenafscheider wordt uitgegaan van onderhoud een keer in de 1 à 2 jaar. Er wordt aangeraden om net na de aanleg regelmatig de voorziening te inspecteren zodat het onderhoudsregiem vroegtijdig aangepast kan worden. Welke min./max. afmetingen hebben de systemen en welke min./max. capaciteiten? Wat betreft de afmetingen kunnen de klanten van zo klein tot zo groot als nodige voorzieningen krijgen. Er zijn projecten geleverd van enkele l/s tot 4000 l/s. Wat zijn de min./max kosten van de systemen? Het goedkoopste systeem begint bij €1500,- afhankelijk wat de klant wil kan de prijs oplopen. Er kan bijvoorbeeld gevraagd worden voor een telemetrie installatie welke duurder is dan voorziening zelf. Het hangt dus volledig van de wensen van de klant af. Met betrekking tot de ervaringen wat ging er goed en wat ging er mis, gedurende ontwerp, de

aanleg en het gebruik van de lamellenseparatoren? Regelmatig worden bij de voorbereiding, inplanning en plaatsing van lamellenseparatoren fouten gemaakt, bijvoorbeeld op het gebied van de civieltechnische afstemming. De aannemer is soms niet op de hoogte van de functie en heeft geen inzicht in zaken als overstortdrempels en debietbegrenzing die in het belang zijn van correcte plaatsing. Ter plaatse kan er bijvoorbeeld een verschil zijn in buisdiameter of de b.o.b. ligt op een andere hoogte dan aangegeven is bij de gegevens voor het ontwerp. AQA probeert dit zoveel mogelijk te voorkomen door in de

voorontwerpfase gegevens te vragen en te laten verificeren, putstaten te laten controleren en waar nodig is ter plekke te gaan kijken. Heeft u nog vragen/antwoorden/opmerkingen ter aanvulling van het interview? Naast de technische afwegingen wordt er ook veel aandacht besteed aan de maatschappelijke verantwoordelijkheid. Bij een aanvraag voor een ontwerp waarbij getwijfeld wordt of de voorziening wel nodig is op die locatie wordt contact gezocht met de opdrachtgever. De visie van AQA sluit hierbij aan op de door F. Clemens en H. van Luijtelaar geplaatste kanttekeningen tijdens hun presentatie op de RIONED-dag dit jaar. Is het wel nodig om een voorziening voor run-off water te zetten bij een locatie waar b.v. 12 auto’s staan. Facet Naam: Bas Moonen Producent: Facet Datum: 2-6-2006 Wat is het (unieke) verschil met uw product en de andere producenten (AQA Hydrasep/ 3D-

water)? Facet vult een groot deel van zijn voorziening met lamellen in tegenstelling tot AQA. AQA heeft veel ruimte nodig om onder andere de debietbegrenzer in te passen. Facet maakt geen gebruik van een debietbegrenzer omdat hierdoor de operationaliteit minder gewaarborgd kan worden. Een debietbegrenzer is immers mechanisch en kan defect raken. Door het weglaten van een debietbegrenzer is de prijs van een afscheider een stuk lager. Facet heeft daarnaast een standaard ontwerp waardoor de kosten lager zijn. Het lamellenpakket heeft een golvende vorm, zowel in de lengte als de breedte, met gaten, hierdoor dient de verontreiniging een kortere afstand te overbruggen alvorens het afgevangen kan worden. Hoelang heeft Facet ervaring met lamellenseparatoren in Nederland en het buitenland? Facet heeft vele jaren ervaring met het afscheiding van olie, uit het water, op verschillende gebieden. Ze zijn actief in de maritieme-, industriële-, vliegvelden- en stedelijkewatersector. In 1965 begon het eerst alleen met een betonnenbak gevolgd door het toepassen van horizontale, golvende lamellen. In deze bakken bleek bij toeval dat naast olie veel vaste stof achter bleef in de afscheider. Om het water beter te zuiveren en het probleem met verstopping te voorkomen werden de lamellen vervolgens eerste verticaal geplaatst en daarna horziontaal in dezelfde bak. In 1985 is men gekomen met de M-pack toe te passen bij raffinaderijen. Pas sinds 2 jaar wordt deze techniek ook gebruikt bij het zuiveren van regenwater. Op welk(e) onderzoek(en) zijn de zuiveringrendementen gebaseerd (theoretisch/praktijk)?

De rendementen betreffende het verwijderen van oliën zijn gebaseerd op praktijk ervaringen. De rendementen die zijn gegeven bij de lamellenseparatoren, bestemd voor regenwater zuivering, zijn echter niet gebaseerd op praktijkervaringen. De rendementen zijn afkomstig uit een model welke ontwikkeld is door Facet international. Zijn deze onderzoeken beschikbaar? Er zijn geen onderzoeken gedaan waarbij gekeken is naar het rendement bij het zuiveren van regenwater. Wordt er gemonitoord aan het systeem in Nederland en het buitenland? Momenteel wordt er niet gemonitoord aan het systeem. Er is een enkele keer een steekproef genomen ter analyse. Er staan wel verschillende projecten in de planning waar een systeem van Facet gemonitoord gaat worden. Als er gemonitoord wordt aan het systeem in Nederland op welke locatie(s) gebeurt dit? In Arnhem is een groot project opgezet waarbij gekeken gaat worden naar verschillende zuiverende voorzieningen, waaronder een lamellenseparator. In Ede bij het waterschap Vallei en Eem is het de bedoeling om te kijken bij een afscheider die geplaatst is naast de snelweg. Bij de N470, provinciale weg tussen Delft en Zoetermeer, zijn 93 afscheiders geplaatst hiervan zullen er 3 stuks gemonitoord worden door Delfland. Tot slot wordt er een groot monitoringsproject opgestart bij een bergbezinkbassin in Bergen, waarbij lamellen zullen worden toegepast. Wat is de levensduur van het product? Zowel intern als extern wordt de levensduur geschat op 50 jaar. Hoe vaak dient er onderhoud gepleegd te worden aan de lamellenafscheider? De frequentie waarmee onderhoud gepleegd moet worden hangt af van de locatie. Welke min./max. afmetingen hebben de systemen en welke min./max. capaciteiten? De inwendige maten variëren van 1565*635*3300 (h,b en l) tot 2415*2770*3300 mm. Hierbij hoort een nominaal debiet van 10 tot 150 l/s. De systemen worden ontworpen op 5 x het nominale debiet. Wat zijn de min./max kosten van de systemen? De kleinste serie begint bij €2800,- en loopt op tot €30.000. Dit zijn de standaard prijzen, eventuele aanpassingen komen hier bovenop.

Met betrekking tot de ervaringen: wat ging er goed en wat ging er mis, gedurende ontwerp, de aanleg en het gebruik?

In het begin was de Hamer leverancier voor putten. Aangezien AQA hier ook zijn putten vandaan gingen halen is Facet overgestapt op WACO. Door de overstap duurden het een tijd voordat het ontwerp naar de zin van Facet was en goed functioneerde in de praktijk. Bij de eerste versies was niet aangegeven wat de in- en uitlaat was. Hierdoor moest er goed opgelet worden of de voorziening goed werd geplaatst. Tegenwoordig staat erop wat welke kant is. Bij een inspectie in Ede bleek dat bij grote debieten het water over de lamellen stroomt in navolging hierop zijn de muurtjes, die ervoor moeten zorgen dat de drijflaag achterblijft verhoogd tot de bovenkant van de put. Heeft u nog vragen/antwoorden ter aanvulling van het interview? In de aanvulling op de afkoppelboom van de WRW staat voorgeschreven hoe groot de slibopvang moet zijn. Facet gaat ervan uit dat er minder grote hoeveelheden vrij komen bij regenwater en hebben daarom moeite met de voorschriften. Hierdoor lopen ze verschillende projecten mis, aangezien door de concurrent ruimtes worden aangegeven voor slibopvang welke eigenlijk niet die functie hebben. 3D water Naam: Dhr. J. Genuit Producent: 3D-water Datum: 14-6-2006 Wat is het (unieke) verschil met uw product en de andere producenten (AQA Hydrasep/ Facet)? Het eerste compartiment (waar het water binnenkomt) is voorzien van een waterverdeler. Het water wordt door gaten de voorziening ingeleid, hierdoor ontstaat een geleidelijk verspreide stroming. Het water wordt naar de lamellen gestuurd door stromingstuurders onder de lamellen en een schot boven de lamellen. De Facet lamellen zijn de beste, ze werken echter te goed waardoor ze snel dichtslibben. Daarom is er gekozen voor verticaal geplaatste lamellen, hier blijft het slib niet in vast zitten maar valt naar beneden. Onder de lamellen is een grote slibvang gemaakt met een stromingsluwe ruimte. Bij Facet is dit niet aanwezig. Bij AQA zal de sliblaag, wanneer deze hoger wordt, invloed hebben op de stroming naar de lamellen toe. 3D-water kan naast de lamellen ook een Sorbx-filter leveren in hun put. Dit filter wordt gebruikt wanneer verwacht wordt dat er niet voldoende slib aanwezig is om verontreinigingen (zoals zware metalen e.d.) te binden. Dit is o.a. het geval bij regenwater afkomstig van daken. De waterstand wordt 10 cm boven de lamellen gehouden zodat de drijflaag boven de lamellen blijft.

3D-water besteed veel aandacht aan het onderhoudsvriendelijk maken van de voorziening. Er zijn buizen geplaatst waar via de zuigslang naar binnengeleid kan worden onder de lamellen. Verder zit er een rooster een stuk boven de bodem zodat de slang, als die van bovenaf wordt ingebracht niet vast zuigt op de bodem. De putten zijn duurder door het gebruik van hoogwaardig materiaal. Hoelang heeft 3D-water ervaring met lamellenseparatoren in Nederland en het buitenland? De core business van 3D-water zijn biologische afvalwaterzuiveringen. In het buitenland heeft 3D-water geen ervaring met lamellenseparatoren. Ze zijn 7 jaar geleden begonnen met het gebruik van Sorbx-filters. Voordat het water door het filter werd geleid werd slib door natuurlijke bezinking voor een deel afgevangen. Deze filters kunnen alleen toegepast worden op kleine oppervlakte. Er kwam echter steeds meer de vraag naar het afkoppelen van grotere oppervlakte met als gevolg dat het slib beter afgevangen moet worden. Hierdoor zijn er lamellen geplaatst in de voorziening. Hiermee zijn ze twee jaar geleden begonnen. Zijn er zuiveringrendementen bekend? Er is gekeken of er een uniform beeld gegeven kon worden over het rendement. Het rendement is echter van te veel factoren afhankelijk o.a. de slibvorm. Zijn deze onderzoeken beschikbaar? n.v.t. Wordt er gemonitoord aan het systeem in Nederland? Bij de gemeente Binnenmaas is de lamellenseparator gemonitoord, de gegevens hiervan zijn echter niet gepubliceerd in een rapport. Daarnaast heeft 3D-water voorzieningen geplaatst waar gezegd werd dat er gemonitoord ging worden, maar door de hoge kosten hiervan is het monitoren niet doorgegaan. Er zijn verder 4 systemen geleverd bij het AZ stadion met Sorbx-filters om het water afkomstig van het dak te zuiveren. Als er gemonitoord wordt aan het systeem in Nederland op welke locatie(s) gebeurt dit? Bij de gemeente Binnenmaas is gemonitoord, hierover moet contact gezocht worden met de betreffende gemeente of er gegevens bekend zijn. Wat is de levensduur van het product? De levensduur van de betonnenconstructie bedraagt 50 jaar, verder verwerkt 3D-water hoogwaardig materiaal in zijn ontwerp als RVS, HDPE en PE wat ook een levensduur heeft van

50 jaar. Als er een Sorbx-filter wordt toegepast gaat deze afhankelijk van de vervuiling 1,5 tot 4 jaar mee. Deze moet dan vervangen worden en incl. een nieuwe zak kost dit €750,- per keer. Hoe vaak dient er onderhoud gepleegd te worden aan de lamellenafscheider? Het onderhoud is afhankelijk van de locatie waar de lamellenafscheider geplaatst is. Er wordt uitgegaan van 1x per jaar en de in de WRW staande gegeven van 1300 l slib/ha/jaar. Welke min./max. afmetingen hebben de systemen en welke min./max. capaciteiten? Er is geen standaard maatvoering, deze is afhankelijk van de grootte van het aangekoppelde oppervlak. Deze begint bij 1 ha en gaat tot 10 ha. De systemen zijn ongeveer 4 m lang en 2,5m breed, de hoogte varieert (is zo rond de 1,5 tot 2 meter). Er kunnen max. 2 lamellen (0,4x0,6x0,6 m) op elkaar gezet worden en 6 lamellen achter elkaar. Voor de capaciteit wordt gerekend met 14 l/s/ha. Wat zijn de min./max kosten van de systemen? De kosten zijn geheel afhankelijk van het afgekoppelde oppervlak. Met betrekking tot de ervaringen: wat ging er goed en wat ging er mis, gedurende ontwerp, de

aanleg en het gebruik? Het ontwerp is in de loop van de tijd aangepast. Dit had als reden om de efficiency te vergroten. Nu wordt er in twee dagen een voorziening gemaakt en geïnstalleerd, dit was eerst 5 dagen. Heeft u nog vragen/antwoorden ter aanvulling van het interview? De putten kunnen ook geleverd worden in HDPE. Door de putten zo uit te voeren kan voorkomen worden dat ze onderheid moeten worden. De betonnenputten kunnen tevens tegen hoge verkeersbelasting, hierdoor kunnen ze in het wegdek geplaatst worden.

Bijlage 7

Vergelijking producenten

Facet M-pack De stroming door de pakketten is horizontaal. Er zijn speciale gaten (figuur doorsnede lamellenpakket, weep holes) gemaakt in het lamellenpakket waardoor de vaste stoffen en de drijvende stoffen die bij elkaar zijn gekomen naar beneden kunnen vallen of kunnen opdrijven. De vaste stoffen komen onder het pakket terecht. In het standaard ontwerp staan de lamellen nagenoeg op de bodem waardoor bij onvoldoende onderhoud de lamellen snel verstopt raken, dit was ook te zien in Hoorn. Als de opdrachtgever een grotere slibvang wenst, wordt er een ruimte onder de lamellen gecreëerd. In deze ruimte vindt er geen doorstroming plaats en verontreinigingen blijven hier totdat ze verwijderd worden. Eenmaal afgevangen vaste stoffen komen dus bij een volgende regenbui niet meer via de overstort naar buiten, mits het ontwerp een voldoende overcapaciteit heeft. Hierdoor is volgens de producent een debietbegrenzer niet noodzakelijk en werkt de afscheider ook bij een hogere doorstroming15. In de case bij Hoorn was te zien dat er ook stroming plaats had gevonden over de lamellen heen. Hieruit kan geconcludeerd worden dat het ontwerp niet voldoende was gedimensioneerd en een debietbegrenzer noodzakelijk is.

Figuur 0.19 Doorsnede lamellenpakket

In het golfvormige platenpakket is de doorstroming laminair. De platen zijn dusdanig opgebouwd dat de afstand tussen de platen in de toppen wijder is, terwijl deze in de dalen smaller is. Hierdoor treden stroomversnellingen en pulsaties in de doorstroming op en neemt de afscheiding toe. De kleine deeltjes “botsen” en klonteren in theorie samen. De grotere deeltjes worden sneller afgescheiden16. In de afscheider wordt het water wel geleid door de lamellen, alleen niet verdeelt over de lamellen. Zoals Figuur 0.20 aangeeft zal het water de kortste weg afleggen en hierdoor zullen de lamellen niet optimaal gebruik worden.

15 Facet, product folder, M-Pack 16 Facet, product folder, M-Pack

Figuur 0.20 Stroomrichting water door lamellenpakket

AQA Hydrasep Hydrocompact De stroming door de pakketten gebeurt onder een hoek van 55 à 60 graden, het water stroomt hierbij van onder naar boven door het diagonaal geplaatste lamellenfilter. Terwijl het water tussen de lamellen naar boven stroomt, zetten de slibdeeltjes en oliën zich af op het schuine plaatoppervlak. Het water wordt gedwongen door de lamellen te gaan en zich te verspreiden over het lamellenpakket. De bezonken deeltjes zakken tegen de stromingsrichting van het water in omlaag naar de voorbezinkruimte. In deze ruimte is geen doorstroming en de deeltjes blijven hier totdat ze verwijderd worden. De ruimte om het slib op te slaan is van beperkte omvang wat ervoor kan zorgen dat de stroming, de lamellen in, verstoort kan raken. Om ervoor te zorgen dat de (vast/olie) deeltjes bij een debiet hoger dan het ontwerp debiet op hun plaats blijven, en niet uitspoelen, is een debietbegrenzer noodzakelijk. Zo kan de afscheider ook functioneren bij hogere aanvoerstroming17. Het lamellenpakket heeft een honingraatvormige (zie Figuur 0.21) lamellenstructuur met een diameter aangepast aan het ontwerpdebiet. Het materiaal waarvan het lamellenpakket is gemaakt kan bestaan uit polypropyleen, HPE of roestvrijstaal.

Figuur 0.21 Detail lamellen AQA

3D-water combi-afkoppelsysteem De verticaal geplaatste lamellen staan recht op de stroomrichting waardoor het water er horizontaal door heen stroomt. Het eerste compartiment (waar het water binnenkomt) is voorzien 17 AQA Hydrasep, product folder, Hydrocompact

van een waterverdeler. Het water wordt door gaten de voorziening ingeleid, hierdoor ontstaat een geleidelijk verspreide stroming. Het water wordt naar de lamellen gestuurd door stromingstuurders onder de lamellen en een schoot boven de lamellen. De slibdeeltjes worden dwars op de doorstromingsrichting afgescheiden waardoor de bezinking niet negatief beïnvloed wordt door de stroming. Het lamellenpakket heeft een golfvorm. De slib deeltjes die afzinken worden opgevangen in een afgesloten ruimte (hopper) onder de lamellen. Omdat er in deze ruimte geen stroming is blijven ook lichte slibdeeltjes hier achter. Naast het lamellenpakket is er een mogelijkheid tot het plaasten van een SorbX absorptiefilter. SorbX is een vulkanisch gesteente (Perlite) dat door expansie en modificatie een tweetal specifieke eigenschappen verkrijgt namelijk, het wordt waterafstotend en het absorbeert (en fixeert) benzine, olie, vet, PAK’s, zware metalen en vele andere hydrofobe stoffen en chemicaliën18. Dit filter wordt alleen gebruikt wanneer men verwacht dat er onvoldoende deeltjes aanwezig zijn om de verontreiniging te binden. Vergelijking Bij AQA Hydrasep wordt gebruik gemaakt van een debietbegrenzer en een by-pass, hierdoor kan het ontwerp ten alle tijden goed functioneren. De overige producenten achten dit niet noodzakelijk, alleen op verzoek van de opdrachtgever wordt erbij het ontwerp rekening mee gehouden. Bij zowel Facet als 3D water wordt er gebruik gemaakt van lamellen die een golfvormige structuur (M of W vorm) hebben in tegenstelling tot AQA Hydrasep die rechte honingraat vormige buisjes hebben. De golf in het lamellenpakket heeft als voordeel dat er een groter bezinkoppervlak wordt gecreëerd en dat deeltjes gaan botsen waardoor het hele proces van opdrijven en zinken efficiënter en effectiever is. Bij Facet is er geen ruimte onder de lamellen waar het slib zich kan bergen 3D water kan in zijn systemen gebruik maken van een combinatie van twee verschillende systemen. Naast het lamellenpakket, bevind er zich in de lamellenseparator nog een SorbX absorptiefilter voor oliën, vetten en zware metalen. De overige fabrikanten maken alleen gebruik van het lamellenpakket. De constructie waarin het lamellenpakket wordt geplaatst, kunststof of beton, verschilt per fabrikant maar verschilt ook weer binnen de fabrikanten. Het verschil tussen de systemen is in onderstaande tabel 8.5 overzichtelijk weergegeven. De cijfers corresponderen met de cijfers weergegeven in Figuur 0.22. In de volgende onderdelen wordt een onderverdeling gemaakt 19 :

183D water, product folder, Combi-afkoppelput 19 www.rioned.net/leidraad riolering

1. Een debietbegrenzer zorgt ervoor dat de afscheider tot maximaal het ontwerpdebiet wordt belast. Het surplus krijgt een omleiding via een bypass rechtstreeks naar het oppervlaktewater (optioneel);

2. Een drempel om de berging in het stelsel te benutten; 3. Bypass voor surplus (optioneel); 4. Zand/slibopvang, voorafscheiding en stroomverlamming; 5. Hoogrendement afscheidingscompartiment; 6. Het lamellenpakket voor bezinking en coalescentie. De vorm is per producent verschillend,

daarom is deze schematische weergegeven; 7. Opslag afgescheiden slib (slibbuffer).

Figuur 0.22 Schematische doorsnede lamellenseparator, met stroomrichting water20

Tabel 8.5 Ontwerp vergelijking

Systemen

Onderdelen Facet AQA 3D-water

1,2,3 Niet aanwezig Optioneel/noodzakelijk Niet aanwezig

4 Aanwezig Aanwezig Aanwezig

5 Aanwezig Aanwezig Aanwezig

6 Horizontaal geplaatste

lamellen

Schuin geplaatste lamellen Verticaal geplaatste

lamellen

Golfvormige lamellen Honigraatvormige lamellen Golfvormige lamellen

Sorbx filter

7 Aanwezig/niet aanwezig

onder de lamellen

Aanwezig Aanwezig/grote ruimte

onder de lamellen

20 www.AQA.nl

Zoals in het tweede hoofdstuk is gemeld, moet, om het lamellenpakket goed te laten functioneren, het systeem aan een aantal eisen voldoen21: • Het aanvoersysteem moet het water gelijkmatig verdelen over het lamellenpakket; • Het naar de lamellen stromende water moet al zo rustig mogelijk zijn; • Grove delen mogen niet in het lamellenpakket blijven hangen, dit verslechtert de zuiverende

werking; • Het afgevangen slib moet opgeslagen worden op een zodanige wijze dat het niet meer kan

worden opgewoeld. Bijlage Toekenning weging

E.1.1 E.1.2 E.1.3 E.1.4E.1.1 1 2 5 8E.1.2 0,5 1 4 7E.1.3 0,2 0,25 1 3E.1.4 0,13 0,14 0,33 1totaal 1 5/6 3 2/5 10 1/3 19

E.1.1 E.1.2 E.1.3 E.1.4E.1.1 0,55 0,59 0,48 0,42 0,51E.1.2 0,27 0,29 0,39 0,37 0,33E.1.3 0,11 0,07 0,10 0,16 0,11E.1.4 0,07 0,04 0,03 0,05 0,05

1,00

E.1.1 Beheer en onderhoud Gewichten wE.1.2E.1.3 Kosten E.1.1 0,51E.1.4 E.1.2 0,33

E.1.3 0,11E.1.4 0,05

Genormaliseerde waarden

Zuiveringsrendement

Ruimtebeslag

21 www.rioned.net/producten overzicht afkoppelen

7-puntscriteria Waardering Score -- 0- 50/- 7,50 100/+ 12,5+ 15++ 20

14 september 2006 - Universiteit Twente · De kwaliteit en kwantiteit van het afstromend...

Documents

Transcript of 14 september 2006 - Universiteit Twente · De kwaliteit en kwantiteit van het afstromend...