dr.ir.F.DijkstraCentraal Laboratorium DSM, Geleen ZuiveringsinrichlingDSMDe rtoolweterzuiverin?sinrictninq voor de ChemischeBedrijven van DSM in LimburgInleidingIn de gemeente Stein, tussen het Julianaka-naai en de Maas, is in de jaren 1976, 1977 en1978 een nieuwe zuiveringsinrichting ge-bouwd voor de behandeling van het afvalwa-ter van de Chemische Bedrijven van DSM bijGeleen. Deze inrichting, hierna IAZI genoemd(d.i. Integrale Afvalwater ZuiveringsIn-richting), bezit enkele karakteristieke eigen-schappen waardoor hij zich onderscheidt vande gebruikelijke zuiveringsinrichtingen; dezezijn:? toepassing van de biologische processennitrificatie en denitrificatie op grote schaal bijindustrieel afvalwater;? toepassing van een bijzondere constructievan de bassins met behulp van geprefabri-ceerde betonelementen, zie ook [2];? toepassing van de waterstraalbeluchter.De kennis voor deze drie aspecten werd doorDSM zelf ontwikkeld en voor een belangrijkdeel geoctrooieerd. In het volgende wordt eenkorte beschrijving van de installatie gegeven;uitvoeriger is dit gedaan in [1].MaatregelenHet afvalwater van DSM wordt geloosd op deMaas. Aangezien deze rivier een belangrijkerol speelt in de drinkwatervoorziening van hetWesten van Nederland, verlangdedeoverheideen drastische vermindering van de lozing.Deze werd, zoals gebruikelijk in eerste instan-tie, gerealiseerd door de lozingen van de fa-brieken kritisch te bezien en waar mogelijk tebeperken.vervolg van blz. 577Cement XXXII (1980) nr. 9Voor de resterende afvalwaterstroom was hetnodig een zuiveringsinrichting te bouwen.Aangezien, zeker op dat moment, buiten D8Monvoldoende kennis beschikbaar was om-trent de zuivering van het afvalwater van eengroot chemisch complex, waarbij vooral stik-stofverbindingen een probleem vormden,was het nodig zelf onderzoek te verrichten.Naori?nterende studies en een ori?nterendonderzoek, waarbij bleek dat biologisch zui-veren in principe bruikbaar was, viel de keuzeopeen biologische zuiveringsmethode waar-bij zowel organische als stikstofhoudendeverbindingen verwijderd konden worden metbehulp van de bacteri?le processen nitrifica-tie en denitrificatie. In het artikel over N- enP-verwijdering (elders in deze uitgave) wor-den deze processen naderbeschreven.ln eenonderzoek vanaf 1970tot 1978werd door mid-del van experimenten op laboratoriumschaal(schaal 1:108 ), in een semitechnische instal-latie (1: 105) en in een proefbedrijf (1:300) eenproces ontwikkeld en werden de ontwerp-parameters vastgesteld.ZuiveringsprocesHet schema van het proces is weergegeven infiguur 1.De verontreiniging in het afvalwater van D8Mzijn in te delen in drie groepen: organischeverbindingen (aangegeven met CZV), verbin-dingen met stikstof in gereduceerde vorm(zgn. Kjeldahl-stikstof zoals in ureum en arn-moniumzouten, aangegeven met enverbindingen met stikstof in geoxydeerdetaak evenwel binnen afzienbare tijd zal over-dragen aan het zuiveringsschap Hollandse Ei-landen en Waarden dat daarmee de op-drachtgeversfunctie overneemt.Als adviseur voor het waterschap treedt op deDienst van Gemeentewerken Rotterdam. Aanhet zuiveringstechnisch gedeelte van het ont-werp wordt meegewerkt door het Adviesbu-reau Bongaerts, Kuyper en Huiswaard, datook een bijdrage leverde aan het tot standkomen van het ontwerp van de inrichtingenDokhaven en Maashaven zoals opgenomen inhet compromisplan. De eerste voorontwerpenvoor een inrichting Dokhaven werden ontwik-keld door Gemeentewerken Rotterdam in sa-menwerking met D8M-8tamicarbon.Het ingenieursbureau DHV treedt op als advi-578vorm (zoals nitraat en nitriet, aangegevenmetHet proces bestaat uit de volgende stappen:a. een denitrificatiestap, waar nitraat en ni-triet wordt omgezet in gasvormige stikstofondergelijktijdige verwijdering van een deelvan de organische verbindingen;b. een nitrificatiestap waar ammoniumwordt omgezet in nitraat;c. een tweede denitrificatiestap;d. een nabezinking.Over de eerste twee stappen vindt een extrarecirculatie plaats (qua debiet ca. 5xzo grootals de toevoer) met als belangrijkste redendat het nitraat, ontstaan in de tweede stap,zoveel mogelijk wordt teruggevoerd naar deeerste stap en daar wordt verwijderd met deorgan ische stof die met het afvalwater wordtaangevoerd.1Schema van het proces van de IAZIte ?enltrl?catte Nitrificatie 2eDenitri? NabezinkingBiol.oxydatie ficatieSlibverwerkingseur van de waterschappen voor de realise-ring van de rioolwaterzuiveringsinrichtingenDe Groote Lucht en Kralingseveer, alsmedevoor het ontwerp van eenslibverwerkingsbe-drijf aan de Waalhaven. Onderzocht wordt of,en op welke wijze, dit bedrijf als regionaalslibverwerkingsbedrijf kan worden uitge-voerd.Kosten en tijdDe kosten van de bouw van de inrichting Dok-haven uitgevoerd volgens de natte bouwmet-hode, zijn op prijsbasis 1 januari 1978 qe-raamd op ruim f 100 miljoen, exclusief BTW.De aanvang van de uitvoering is gepland inbegin 1981; de totale bouwtijd zal ongeveer 4jaar bedragen.2Lay-out van de IAZIA = verdeeltorenB = 1e denitrifikatiebassinC = 'nitrifikatiebassinD= 2e denitrifikatiebassinE = nabezinkbassinF = cascadebassinG =indikkerH= dienstgebouwJ = schakelgebouwK = kalkgebouwL = aanvoerrioolM= slibafvoerleidingUrP = zijtak UTR = afvoer naar de Maas3Toepassing van geprefabriceerde elementenvoor de bassins van de IAZIEen bijzondere problematiek bij het zuiverenvan het afvalwater van de Chemische Bedrij-ven bestaat hierin, dat in het afvalwater on-voldoende organische stof aanwezig is omalle nitraat(geloosd en ontstaan indenitrificatiestap) te reduceren totN2. Voor vol-ledige verwijdering van nitraat moet dan ookextra organisch materiaal worden aange-voerd. Het onderzoek iser daarom mede opgericht geweest deze hoeveelheid zoveelmogelijk te beperken. Een van de middelenhiertoe was het terugvoeren van het nitraat,gevormd in de nitrificatiestap naar de eerstedenitrificatiestap. Het nitraat dat nietnaar deeerste stap wordt teruggevoerd, wordt ver-wijderd in de derde stap, de tweede denitrifi-catiestap. Het slib uit de nabezinktankswordt teruggevoerd naar de eerste denitrifi-catlestap.In de nitrificatiestap vindt een kalkdoseringplaats om de pH-daling die ontstaat bij hetnitrificatieproces te compenseren. De beno-digde zuurstof wordt ingebracht met de zgn.waterstraalbeluchter, gekozen wegens eengoed rendement, een goede slibsuspende-ring in de bassins, en omdat het een eenvou-dig systeem is met nagenoeg geen onder-houd.In de beide denitrificatiebassins is hetessen-tieel dat geen zuurstof wordt ingebracht.De bassins zijn echter niet afgesloten van delucht. De hoeveelheid zuurstof die bij dezegrote volumina door een rustig bewegendoppervlak wordt opgenomen is zo gering dathet proces niet wordt verstoord. Wel moethet slib in suspensie worden gehouden. DitCement XXXII (1980) nr. 9wordt uitgevoerd met ejecteurs onder hetvloeistofniveau.Uitgebreide aandacht is geschonken aan deverwerking van het surplusslib. Hierbij zijntwee mogelijkheden onderzocht:a. afzetten in de agrarische sector na indik-ken als natte suspensie;b. verwerken tot een produkt dat eventueelgestort kan worden als geen afzetmogelijk-heden aanwezig zijn.Ten behoeve van de eerste mogelijkheid zijnuitgebreide landbouwkundige experimen-ten uitgevoerd, die er toe leidden dat de over-heid toestemming kon verlenen hetnatteslibin de landbouw toe te passen.Als alternatiefwerd gekozen vooreen proceswaarbij het slib na indikken tot ca. 2,5% dro-ge stof wordt gecentrifugeerd tot ca. 20%droge stof en daarna gedroogd in trommel-drogers tot 95% droge stof. Het gedroogdeprodukt is op diverse manieren af te zetten,bijv. in de landbouw. Als dat onmogelijk iskan het worden gestort.InstallatieDe zuiveringsinrichting werd ontworpen vooreen maximale belasting van:4500 m3/h afvalwater;800 kg/h Kjeldahl-stikstof;235kg/h nitraat-stikstof;5600 kg/h CZV.De zuiveringscapaciteit komt overeen metca. 1 miljoen inwoner-equivalenten.Omwille van betrouwbaarheid werd beslotende inrichting uit te voeren in drie gelijke, pa-rallel werkende straten.De lay-out van de IAZI is gegeven in figuur 2.Deze werd in belangrijke mate bepaald doorde ligging in de Maas-uiterwaarden: reke-ning moest worden gehouden met de stro-579ming van de Maas bij hoog water, waardoorde driehoekige vorm van het terrein vastlag,verder met de omstandigheid dat het terreinbij hoge Maasstandenonder water staat. Ookdan moet het zuiveringsproces ongestoorddoorgaan. Bij het ontwerp werd rekening ge-houden met een maximale waterhoogte ophet terrein om de bassins van 1,5 m.De slibverwerkingsinstallatie is niet bij dezuiveringsinrichting gebouwd, omdat dezelandschappelijk moeilijk was in te passen enmaatregelen tegen stank bij het drogings-proces gemakkelijker konden worden geno-men op het terrein naast een elektriciteit-4Wandconstructie bassins5Gebouw voor de slibverwerkingsinstallatie6Overzicht IAZIcentrale. Hiertoe was het nodig een trans-portleiding van 4,5 km voor ingedikt slib aante leggen tussen de zuiveringsinrichting ende slibverwerkingsinstallatie.Ongeveer 6 km riool diende te worden ge-legd om de lokaties op de IAZI aan tesluiten.Door de geografische ligging van het Maas-dal kan het afvalwater geheel onder vrij ver-val afgevoerd worden.De kruising met verschillende wegen en deplaatselijk diepe ligging maakten zwareconstructieve eisen noodzakelijk. Door deaard van het industri?le afvalwater werd ver-der een universele bestendigheid vereist. Opbasis van ervaring werd daarom besloten tothet gebruik van gecoat asbestcement.De ligging van de IAZI maakt het noodzake-lijk het Julianakanaal te kruisen. Voor deeerste maal in het bestaan van dit kanaalmoest een zinker worden gelegd. Doordat debodem van het kanaal ter plaatse boven hetmaaiveld van het omliggende terrein ligt,vroeg dit om extra zorgvuldigheid. Voor deaansluiting moesten grote putten in de oe-vers worden gebouwd.Het belangrijkste onderdeel van een zuive-ringsstraat is het gecombineerde bassin voorde le denitrificatie en de nitrificatiestap, deeerste concentrisch binnen de tweede, resp.59 en 114 m diameter. Het tweede denitrifica-tiebassin heeft een diameter van 34 m, allezijn 6 m diep, de vloeistofhoogte is ca.5,25 m.De bezinkbassins hebben een diameter van50 m.Voor de bassins werd een constructie ont-wikkeld, die het mogelijk maakt de wandenuit geprefabriceerde betonelementen samente stellen. Voor grotere bassins leidt dit totvermindering van kosten. Verder wordt bijeen hoog bouwtempo een kwalitatief hoog-waardige betonconstructie geproduceerd enis men bij dit systeem minder afhankelijk vanweer- en terreingesteldheid.Het systeem werd in een proefbassin getest.Bij beproeving van de gereedgekomen bas-sins bleek dat geheel aan de goede ver-wachtingen werd voldaan. Lekkages dedenzich niet voor. De planning kon geheel wor-den aangehouden. Van de bouw geeft foto 3een beeld. Een detail is gegeven in figuur 4.Ook de nabezinktanks werden voor een be-langrijk deel uit geprefabriceerde elementenopgebouwd.Door het ontwerp van de inrichting is verze-kerd, dat een homogene hoeveelheid afval-water met slib in de bassins aanwezig is. Be-halve in de onmiddellijke nabijheid van deinvoer van het verse afvalwater in de le deni-trificatiebassins, behoefde het beton danook niet tegen corrosie te worden be-schermd,In het gebouw van de slibverwerking (foto 5)moesten acht centrifuges, een slibbuffer,een flocculantinstallatie, twee drooginstalla-ties en de nodige technische- en personeels-verblijven worden ondergebracht. Naast hetvoldoen aan deze functionele eisen en hetbieden van een prettige werkruimte voor hetpersoneel, diende het gebouw te worden in-gepast in de bestaande situatie met monu-mentaleketelhuisgebouwen en koeltorens.Door het gebouw van ongeveer 31 bij 35 m,hoog 15 m, te omgeven door een beschei-den groenvoorziening, wordt aan deze eisenvoldaan.In het korte bestek van dit artikel is het nietmogelijk in te gaan op enkele andere belang-rijke aspecten: de werktuigkundige en elek-trotechnische installatie, hetinstrumenta-rium en de procesbesturing. Hiervoor zij ver-wezen naar [1].Inbedrijfstelling en ervaringenIn april 1976 werd door BouwmaatschappijVan Egteren (Enschede) met de voorbereidin-gen voor de bouw gestart. Dank zij de bouw-methode met geprefabriceerde elementenkon de eerste straat in september 1977, dus na18 maanden in gebruik worden genomen, deandere twee volgden in mei en juni 1978. Eenoverzicht van de inrichting is gegeven in fi-guur 6. De inbedrijfstelling verliep zondernoemenswaardige problemen: het nitrificatieproces kwam snel op gang na enten met slibuit het proefbedrijf en met slib uit een huis-houdelijke inrichting. De bassinconstructieen de waterstraalbeluchting leverden in depraktijk geen problemen op.Gebleken is tot nu toe dat de inrichting deorganische stof voor ca. 90% en Kj-N voor ca.93% verwijdert; met de beschikbare CZVwordt ca. 70% van de opgeruimd.Hieruit blijkt dat door de bouw van de IAZIeen belangrijke vermindering van de lozingvan afvalstoffen op de Maas is gerealiseerd.KostenDe investering in de zuiveringsinrichting, deslibverwerkingsinstallatie en in de aanvoer-riolen inclusief de genoemde zinker, bedroegf 112 miljoen. Dit is laag voor een inrichtingvan een dergelijke omvang vergeleken methuishoudelijke inrichtingen. Bij volle belas-ting worden de jaarkosten geraamd op f 34miljoen (prijsbasis 1979), vergelijkbaar met ofiets lager dan zuiveren van huishoudelijke af-valwater.Literatuur1. Vijftal artikelen in H20, 12e jaargang 1979,nr. 9, blz. 188-2072. Afvalwaterzuivering DSM in Stein, Ce-ment XXIX (1977) nr. 8, blz. 325 329