Het afvalwater van Utrechters wordt in opdracht van Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden vanaf medio 2019 gezuiverd in een nieuwe rioolwaterzuiveringsinstallatie. EcoStruxure van Schneider Electric helpt de werking van de zuivering te waarborgen en inzicht te verkrijgen in de prestaties van de faciliteit. Met behulp van de oplossingen worden meetwaarden geanalyseerd en wordt in kaart gebracht of de beoogde resultaten daadwerkelijk worden behaald.
EcoStruxure bewaakt werking van nieuwe rioolwaterzuivering in Utrecht
nieuwe rioolwaterzuiveringsinstallatie
RWZI Utrecht, de zuivering in Utrecht, stamt uit de jaren vijftig van de vorige eeuw en is begin jaren negentig voor het laatst gerenoveerd. De oude installatie is aan vervanging toe: onderdelen zijn versleten en het effluent – gezuiverd afvalwater dat de rioolwaterzuiveringsinstallatie verlaat – voldoet in de toekomst niet meer aan de normen. Gezuiverd afvalwater wordt geloosd op de Vecht. Om het milieu te beschermen, gelden hiervoor strenge eisen die door de jaren heen steeds verder zijn aangescherpt. Waar afvalwater in de jaren negentig nog 10 mg stikstof per liter mocht bevatten, is dit vandaag de dag gehalveerd tot 5 mg per liter.
300 miljoen liter
Het Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden (HDSR) heeft de opdracht voor de realisatie van een nieuwe installatie gegund aan het consortium Heijmans en GMB. Binnen het project is een groot aantal partijen actief. Vanuit HDSR is ingenieursbureau Arcadis betrokken. Ingenieursbureau Witteveen+Bos neemt het ontwerp van de zuivering voor zijn rekening, terwijl Royal HaskoningDHV de Nereda-technologie levert. Het consortium selecteerde Huisman Etec en Beenen voor de elektrotechnische installaties. ICT Group heeft de procesautomatisering op zich genomen. ICT Group maakt hierbij gebruik van de EcoStruxure-oplossing van Schneider Electric.
DickClement, vice-president key segments. Foto Diederik van der Laan
Dick Clement, vice-president key segments bij Schneider Electric: ‘We zijn al lange tijd met de consortiumpartijen in gesprek over dit project. Zo hadden we in 2012 al contact over de nieuwe rioolwaterzuiveringsinstallatie met HDSR, dat langer ervaring heeft met onze producten. Daarnaast hebben we in de aanloop naar de aanbesteding voor het project samengewerkt met ICT Group om een technisch ontwerp voor de zuivering te realiseren. Op basis hiervan is ICT Group door het consortium ingeschakeld voor de procesautomatisering.’
Functionele specificaties
Gekozen is voor een DBM-contract (DBM staat voor design, build & maintain), waarbij het consortium tien jaar verantwoordelijk is voor het resultaat van de zuivering. De opdracht is functioneel gespecificeerd: dat geeft het consortium in belangrijke mate de vrijheid om het project naar eigen inzichten te realiseren. De nieuwe waterzuiveringsinstallatie is ontworpen om het afvalwater van 430.000 inwonerequivalenten (ie) te verwerken. De installatie reinigt tussen de 50 en 300 miljoen liter rioolwater per dag.
‘Op basis van die meetwaarden sturen we de processen automatisch bij’
De nieuwe installatie wordt gebouwd naast de huidige, zodat die oude installatie tijdens de nieuwbouw kan blijven functioneren. Uitbreiding van de oude installatie was niet mogelijk. Waar de zuiveringsinstallatie bij de bouw in de jaren vijftig nog aan de rand van Utrecht lag, ligt ze er door de groei van de stad inmiddels middenin. Er is nu een robuuste nieuwe installatie gebouwd die minder ruimte in beslag neemt en betere prestaties levert waardoor extra ruimte niet nodig was.
Nereda® slibkorrels
Compacte waterzuiveringstechnologie
Onder meer met het oog op deze uitdagingen koos het consortium voor de al genoemde compacte waterzuiveringstechnologie Nereda van Royal HaskoningDHV. Nereda gebruikt bacteriën die snel bezinkbaar korrelslib vormen om afvalwater te zuiveren. Deze bacteriën gedijen alleen onder specifieke omstandigheden. Het gehele proces moet hierdoor nauwkeurig worden aangestuurd, waarbij continu een balans moet worden gevonden tussen onder meer de juiste zuurstofinbreng en de gemeten ammonium- en nitraatwaarden.
Dick Clement: ‘Om dit proces te bewaken wordt de oplossing EcoStruxure van Schneider Electric ingezet. Deze Industrial Internet of Things-architectuur (IIoT) maakt het mogelijk processen te monitoren door allerlei meetwaarden in kaart te brengen. Op basis van die meetwaarden sturen we de processen automatisch bij. En als het automatisch bijsturen niet meer lukt of als er een onoplosbaar probleem optreedt, waarschuwt het systeem een operator.’
Drie lagen
De EcoStruxure-architectuur heeft drie lagen. ‘De onderste laag bestaat uit producten zoals Altivar-frequentieregelaars en Tesys U-motorstarters, die het onder andere mogelijk maken kleppen en motoren aan te sturen door Modicon M580 Programmable Automation Controllers (ePAC’s) die zich in de tweede laag van de architectuur – de ‘edge control’ – bevinden. Het SCADA-systeem van Wonderware – bovenaan in deze tweede laag en ook een product van Schneider Electric – verzorgt de visualisatie: zo kunnen de operators bijvoorbeeld zien of de processen naar behoren lopen en of de individuele werktuigen binnen veilige marges werken’, aldus Clement.
De derde laag – apps & analytics – helpt de operators met behulp van dashboards om de verzamelde data te analyseren en te interpreteren. Zo is het hier onder meer mogelijk historische gegevens te verzamelen om trends inzichtelijk te maken of het energieverbruik van de zuivering in kaart te brengen. Ook maakt deze laag voorspelbaar onderhoud mogelijk, bijvoorbeeld door bij te houden hoe vaak een bepaalde klep open en dicht is gegaan. Dankzij deze informatie kan veel nauwkeuriger worden bepaald wanneer het einde van de levensduur is bereikt. HDSR, de eigenaar en beheerder van in totaal zeventien waterzuiveringsinstallaties, zet hiervoor een ander onderhouds- en beheersysteem in.
HotStandby
ePAC’s spelen een cruciale rol in EcoStruxure. Met het oog op de beschikbaarheid zijn de ePAC’s van de waterlijn redundant uitgevoerd. ‘Dit noemen we ook wel HotStandby. Indien een ePAC uitvalt, neemt een andere ePAC de werking direct over. Deze redundantie maakt het mogelijk een zeer hoge beschikbaarheid te realiseren, iets wat voor het consortium gezien het DBM-contract van groot belang is.’
Opdrachtgever HDSR had door de contractvorm niet in de hand voor welk automatiseringssysteem het consortium zou kiezen. ‘We zijn erg tevreden dat de keuze is gevallen op de systemen van Schneider Electric, waarmee onze medewerkers ook op andere zuiveringen werken. Aangezien onze individuele operators vaak meerdere zuiveringen tegelijk beheren en er ’s nachts en in het weekend slechts één operator de wachtdienst waarneemt over zeventien rwzi’s, is het prettig dat ook de interface van de nieuwe rioolwaterzuiveringsinstallatie in lijn ligt met de rest’, aldus John Brassé, verantwoordelijk voor procesautomatisering en elektrotechniek binnen de zuiveringstak van het waterschap. ‘Gegevens uit alle zuiveringen worden verzameld in een centrale database. Doordat bij RWZI Utrecht opnieuw voor Schneider Electric is gekozen, sluit het nieuwe systeem naadloos aan op deze reeds bestaande database, de Historian van Schneider Electric.’
30 procent minder energie
De nieuwe rioolwaterzuiveringsinstallatie wordt naar verwachting medio 2019 in gebruik genomen. Onlangs is de procesautomatisering getest. ‘Op dit moment wordt de ingebruikname van de faciliteit voorbereid en wordt onder andere het korrelslib voor de Nereda-technologie gekweekt’, aldus Clement. Naar verwachting verbruikt de faciliteit 30 procent minder energie dan voorheen, terwijl twee keer zoveel stikstof uit het afvalwater wordt verwijderd. EcoStruxure stelt het consortium in staat te analyseren of deze resultaten ook daadwerkelijk worden behaald.
