2021-121 Bijlage 3 Achtergrondinformatie Afvalwater en Sanitatie.pdf
Tekst van het document
QuickScan afvalwatersystemen voor City West In opdracht van gemeente Nieuwegein Dhr. Marco van Hedel (m.vanhedel@nieuwegein.nl )
Ref: LeAF20378 Wageningen 9 december 2020
Titel:
QuickScan afvalwatersystemen voor City West
Status: Datum:
Definitief
9 december 2020
Opdrachtgever:
Gemeente Nieuwegein Marco van Hedel (m.vanhedel@nieuwegein.nl)
Auteur(s):
Tiemen Nanninga, Sanna Melita, Iemke Bisschops
LeAF projectnummer:
20‐378
Aantal pagina’s:
73
LeAF B.V. Postbus 500 6700 AM Wageningen 0317 484208 info@leaf‐wageningen.nl http://www.leaf‐wageningen.nl
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
Samenvatting Inleiding Gemeente Nieuwegein is bezig met het herontwikkelen van het stadsdeel City West. Hiervoor is de ambitie uitgesproken de duurzaamste binnenstad van Nederland te realiseren. De ambities zijn uitgewerkt in het Koersdocument en Ontwikkelplan. Een van de ambities van de gemeente is om in City West een groen‐blauw systeem te realiseren waar grondstoffen gewonnen uit het afvalwater bijdragen aan een groene, comfortabele, energie neutrale en klimaatbestendige leefomgeving. Om onderbouwde beslissingen te nemen is er behoefte aan meer informatie over de randvoorwaarden voor, en consequenties van verschillende afvalwatersystemen. Het doel van deze QuickScan is om informatie te genereren op basis waarvan de gemeente een weloverwogen besluit kan nemen of het zinvol is om circulaire afvalwaterconcepten voor City West verder uit te werken, om inzichtelijk te maken wat nodig is voor die uitwerking, en om synergiën met de thema’s energie en klimaatadaptatie te onderzoeken. Er zijn vier afvalwaterscenario’s uitgewerkt op schets‐ en voorontwerpniveau. Op basis hiervan zijn kosteninschattingen gemaakt, en is berekend hoeveel water, nutriënten en energie teruggewonnen kan worden uit de verschillende afvalwaterstromen.
De scenario’s zijn gebaseerd op kenmerken die in het proces door de gemeente zijn genoemd (circulair, duurzaam, lokaal en innovatief), en op verschillende ambitieniveaus uitgewerkt (Goed, Beter en Best). Ook zijn de nu geldende wettelijke kaders en planologische ontwikkelingen voor City West medebepalend geweest voor de systeemontwerpen.
Afvalwaterscenario’s De uitgewerkte afvalwaterscenario’s zijn Conventioneel, Phytoparking, Hydraloop, en Lokaal Circulair. Deze zijn uitgewerkt voor Blok B1, en West, bouwblokken C1 tot en met C5. Dit zijn 1.250 appartementen, overeenkomend met 2.250 inwoners. Conventioneel In het Conventionele afvalwaterscenario (Hoofdstuk 4) wordt al het huishoudelijk afvalwater inpandig gemengd ingezameld en uitpanding onder vrijverval afgevoerd via het gemeentelijke vrijvervalrioolstelsel (DWA). Het hemelwater wordt apart ingezameld en getransporteerd naar een infiltratievoorziening. Het afvalwater wordt op RWZI Nieuwegein gezuiverd, waarna het op de Lek wordt geloosd. Dit is een doelmatige invulling van de gemeentelijke zorgplicht voor het inzamelen van afvalwater en de borging van de volksgezondheid. Maar er worden geen grondstoffen lokaal teruggewonnen of hergebruikt. Op grotere schaal wordt het gezuiverde water wel weer de waterkringloop ingebracht, maar komt het niet ten goede aan Nieuwegein. Dit scenario heeft het laagste ambitieniveau (Goed).
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
i
Phytoparking In het afvalwaterscenario Phytoparking (Hoofdstuk 5) wordt het huishoudelijk afvalwater gescheiden ingezameld. Beide afvalwaters (douche‐, was‐ en keukenafvalwater [grijswater] en toiletafvalwater [zwartwater]) worden in aparte leidingen onder vrijverval getransporteerd. Het grijswater wordt lokaal behandeld met een Phytoparking, en het zwartwater op RWZI Nieuwegein. Hemelwater wordt apart ingezameld en getransporteerd. Een deel van de warmte wordt met een douche‐WTW uit het douchewater herwonnen. Het gezuiverde grijswater draagt lokaal bij aan de groen‐blauwe infrastructuur die onderdeel is van de klimaat‐adaptieve maatregelen. Grondstoffen in het zwartwater worden niet lokaal herwonnen. Dit scenario heeft het middelste ambitieniveau (Beter). Hydraloop In het afvalwaterscenario Hydraloop (Hoofdstuk 6) wordt het huishoudelijk afvalwater gescheiden ingezameld in drie stromen: douchewater, overig grijswater en zwartwater. Het douchewater wordt, na een zuiveringsstap met een Hydraloop Cascade, gebruikt voor toiletspoeling. Het overige grijswater wordt onder vrij verval ingezameld en getransporteerd naar een Phytoparking. Een deel van de warmte wordt met een douche‐WTW uit het douchewater herwonnen. Het grijswater wordt het lokaal gezuiverd, waarna het bijdraagt aan de groen‐blauwe infrastructuur die onderdeel is van de klimaat‐adaptieve maatregelen.
Het zwartwater wordt via een apart vrij verval rioolstelsel naar RWZI Nieuwegein getransporteerd voor verwerking, hier worden geen grondstoffen lokaal uit herwonnen. Hemelwater wordt apart ingezameld en getransporteerd. Dit scenario heeft het middelste ambitieniveau (Beter). Lokaal Circulair In het afvalwaterscenario Lokaal Circulair (Hoofdstuk 7) worden zwart en grijswater gescheiden ingezameld en getransporteerd. Ook wordt het GFe‐afval (groente, fruit en etensresten) met het zwartwater ingezameld. Het grijswaterrioolstelsel is vrij verval en het zwartwater en GFe‐afval worden met een gezamenlijk vacuümriool getransporteerd. Een deel van de warmte wordt met een douche‐ WTW uit het douchewater herwonnen. Alle reststromen worden lokaal behandeld, met het doel om grondstoffen (water, biogas en nutriënten) zo efficiënt mogelijk terug te winnen. De zuivering heeft als laatste stap een nanofiltratie, hierdoor wordt het merendeel van de microverontreinigingen, pathogenen en virussen verwijderd. Het gezuiverde afvalwater wordt lokaal ingezet voor de klimaat‐ adaptieve maatregelen. Organische stof en nutriënten uit het afvalwater en GFe‐afval worden lokaal herwonnen in de vorm van biogas en struviet (een meststof). Het biogas kan worden ingezet voor het verwarmen van het zwartwater (nodig voor de zuivering), en/of productie van elektriciteit.
Dit scenario heeft het hoogste ambitieniveau (Best).
Circulariteit Water De afvalwatervolumes verschillen per afvalwaterscenario (Tabel 0‐1). In afvalwaterscenario Hydraloop wordt het meeste leidingwater bespaard (76m3/dag). Het meeste water wordt lokaal beschikbaar gesteld voor klimaat‐adaptieve maatregelen in het afvalwaterscenario Lokaal Circulair (202m3/dag).
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
ii
Tabel 0‐1. Afvalwatervolumes en vermindering ten opzichte van het Conventionele scenario, per afvalwaterscenario voor City West. Dikgedrukt is aangegeven welke stromen lokaal beschikbaar zijn gemaakt. Conventioneel
Phytoparking
Hydraloop
Lokaal Circulair
zwart
grijs
zwart
grijs
zwart
grijs
81
181
81
105
21
181
Afvalwater‐productie
m3/d
262
Totaal
m3/d
262
262
186
202
Verminderde afvalwaterproductie t.o.v. Conventioneel
%
‐
0%
29%
23%
Nutriënten Alleen in het Afvalwaterscenario Lokaal Circulair worden nutriënten teruggewonnen. Er wordt circa 12kg/d struviet (omgerekend naar pure kristallen) geproduceerd. Dit komt overeen met 57% van de fosfaat uit het zwartwater en GFe‐afval en 52% van de fosfaat in de gehele afvalwaterstroom (inclusief grijswater). Ruim 3% van de stikstof uit het zwartwater en GFe‐afval wordt teruggewonnen, wat ook ongeveer 3% van de stikstof in de gehele afvalwaterstroom is. Energie In afvalwaterscenario’s Phytoparking, Hydraloop en Lokaal Circulair wordt warmte op appartementsniveau teruggewonnen met een douche‐WTW. Hiermee wordt de warmtevraag van City West verlaagd, en besparen huishoudens circa €100‐150 per jaar. Daarnaast heeft het afvalwater dat de appartementen verlaat een bepaalde restwarmte die gebruikt zou kunnen worden voor een lokaal energiesysteem. De totale theoretische warmtepotentie van het afvalwater is afhankelijk van het volume en de temperatuur en verschilt per scenario (zie Tabel 0‐2). In de berekeningen is rekening gehouden met dat de douche‐WTW al een deel van de warmte uit het douchewater heeft teruggewonnen. Het afvalwater koelt af in het riool, dit is afhankelijk van de afstand en de omgevingstemperatuur. Bij het berekenen van de energie potentie wordt uitgegaan van een gemiddelde afkoeling naar 21°C voordat het de warmtewisselaar ingaat. Tabel 0‐2.
Volumes en energiepotentie van het afvalwater met een aangenomen temperatuur van 21°C, in de verschillende afvalwaterscenario's voor City West. Conventioneel Huishoudelijk afvalwater
Phytoparking Ruw grijswater*
Hydraloop
Lokaal Circulair
Ruw grijswater*
Gezuiverd water
Warmte potentie bij 21°C (tot 12°C)
GJ/d
9,9
6,8
4,0
6,8**
Aandeel van benodigde warmte
%
45
31
18
31
* Er is alleen met ruw grijswater gerekend omdat het zwart‐ en grijswater apart worden ingezameld en getransporteerd, en de thermische energiepotentie van het zwartwater beperkt is (circa 10% van warmtevraag, 2GJ/d). ** Temperatuur van dit water is circa 20°C.
In Tabel 0‐2 komt naar voren dat de energiepotentie van alle scenario’s niet voldoende is om aan de warmtevraag van City West te voldoen (22GJ/d), maar dat dit bijvoorbeeld in afvalwaterscenario’s Phytoparking en Lokaal Circulair wel een substantieel aandeel is. In het afvalwaterscenario Lokaal Circulair is het wel mogelijk om deze warmte, en de herwonnen energie uit het biogas (60m3/dag) te
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
iii
gebruiken om het zwartwater mee op te warmen (nodig voor de zuivering) en elektriciteit te produceren.
Ruimtebeslag In de afvalwaterscenario’s worden verschillende technieken toegepast die elk een ruimtebeslag en kosten met zich meebrengen (Tabel 0‐3). Van de zuiveringstechnologieën is het ruimtebeslag van de Phytoparking veruit het hoogst. Dit kan echter ook ingezet worden als parkeerplaats. De ruimte die nodig is voor de zuiveringstechnologieën voor afvalwaterscenario Lokaal Circulair kunnen in de kelder van een gebouw, of in een apart nutsgebouw, gesitueerd worden. Tabel 0‐3. Ingeschatte benodigde oppervlaktes voor de zuiveringstechnologieën, per afvalwaterscenario, voor City West.
Ingeschat benodigd oppervlak
Conventioneel
Phytoparking
Hydraloop
Lokaal Circulair
0
1.300
1.200
150
m2
Kostenvergelijking De berekende totale kosten voor elk scenario zijn inclusief 41.7% toeslagen en 20% onvoorzien. De jaarlijkse kosten zijn voor afschrijving en exploitatie, inclusief de kosten voor het zuiveren van het afvalwater op de RWZI. Hoofdstuk 3 geeft een overzicht van de gebruikte uitgangspunten, kentallen en aannames. De kosten voor elk scenario zijn samengevat in Tabel 0‐4. Tabel 0‐4. Samenvattende tabel van de kostenraming afvalwaterscenario’s City West. Investering (€)
Totaal sanitair en riolering inpandig
Jaarlijkse kosten (€/j)
Conven‐ tioneel
Phyto‐ parking
Hydraloop
Lokaal Circulair
1.430.000
3.460.000
5.230.000
7.610.000
Conven‐ tioneel
0
Baten inpandig Totaal riolering uitpandig
1.340.000
1.490.000
1.490.000
1.650.000
30.000
Phyto‐ parking
Hydraloop
Lokaal Circulair
0
4.000
6.000
‐188.000
‐235.000
‐225.000
34.000
34.000
59.000
Baten GF‐afval verwerking Totaal zuivering
‐15.000 0
350.000
350.000
1.430.000
34.000
60.000
60.000
131.000
Baten struviet
Totaal inclusief toeslagen
‐500 2.770.000
5.300.000
7.070.000
Totaal inclusief baten
10.690.000
64.000
94.000
98.000
196.000
‐94.000
‐137.000
‐6.000
De kosten voor het Conventionele scenario bevatten de aanleg van sanitair, inpandig riool en het gemeentelijke DWA‐ en HWA‐stelsel. RWZI Nieuwegein kan momenteel het afvalwater van City West zuiveren zonder extra investeringen. Voor het zuiveren van het afvalwater is dus alleen een toename in de exploitatiekosten voorzien. In afvalwaterscenario Phytoparking is ten opzichte van het Conventionele een extra inpandig rioolstelsel en een extra gemeentelijk DWA‐stelsel nodig. Het zwartwater en grijswater worden immers gescheiden getransporteerd. Daarnaast zijn er kosten voor de douche‐WTW en de Phytoparking. De douche‐WTW levert ook baten op. Als alle kosten en baten worden verrekend, is het jaarlijkse totaal een baat van €94.000.
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
iv
In afvalwaterscenario Hydraloop zijn twee extra inpandige rioolstelsels en één extra gemeentelijk DWA‐stelsel nodig ten opzichte van het Conventionele scenario. Daarnaast zijn er kosten voor de douche‐WTW, Hydraloop Cascade en Phytoparking. De douche‐WTW en Hydraloop leveren baten op. Als alle kosten en baten worden verrekend, is het jaarlijkse totaal een baat van €137.000. De kosten van het afvalwaterscenario Lokaal Circulair zijn voor de aanleg van vacuümtoiletten en voedselrestenvermalers, twee inpandige rioolstelsels (één vacuüm en één vrijverval), één gemeentelijk DWA‐stelsel, een uitpandig vacuümstelsel, een HWA‐stelsel, en de zuiveringstechnische installaties. De douche‐WTW, de waterbesparing door het gebruik van vacuümtoiletten en het in dezelfde installatie inzamelen en verwerken van GFe‐afval levert baten op. Als alle kosten en baten worden verrekend, is het jaarlijks totaal een baat van €6.000. Uit Tabel 0‐4 komt naar voren dat de kosten met name inpandig zijn, en dus voor de bewoners. Een groot deel van de baten komt voornamelijk door de besparingen op warmte en water, en komen dus ook toe aan de bewoners. Hoe hoger het ambitieniveau hoe hoger de investeringskosten. Dit is verklaarbaar doordat de circulair betere scenario’s technologisch complexer zijn, met meer infrastructuur, en daardoor ook duurder.
De vergelijking met een conventioneel scenario is echter scheef. Op de bestaande RWZI is namelijk al geïnvesteerd de zuivering, en hier is geen uitbreiding nodig. De vergelijking in een greenfield situatie, waarbij het waterschap de RWZI zou moeten uitbreiden of er een zou moeten aanleggen, zou gunstiger uitpakken voor de niet‐conventionele scenario’s.
Kosten en heffingen Om de totale kosten voor investeringen, herinvesteringen, en de jaarlijkse kosten voor een langere periode te vergelijken, zijn de netto contante waarden (NCW) per afvalwaterscenario berekend. Dit is per afvalwaterscenario, per stakeholder, gedaan, om de kostenverdeling inzichtelijk te maken. Grofweg zijn er in de afvalwaterscenario’s drie stakeholders te onderscheiden: toekomstige eigenaren (bewoners [en woningcorporatie]), gemeente, en het waterschap. Figuur 0‐1 toont de NCW’s per jaar per woning, en per jaar per inwoner.
Figuur 0‐1 NCW per jaar, per woning (links) en per inwoner (rechts), uitgesplitst naar stakeholder.
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
v
Hieruit is op te merken dat de bewoners baat hebben bij de toepassing van de douche‐WTW’s. Om het effect hiervan te zien, is er een vierde scenario aan Figuur 0‐1 toegevoegd, waar de douche‐WTW’s ook in het conventionele scenario zijn ingepast. De NCW voor de afvalwaterscenario’s Conventioneel, Phytoparking, Hydraloop en Lokaal Circulair zijn respectievelijk €40, €17, €46 en €118 per inwoner per jaar (inclusief baten). Als er een douche‐WTW in het conventionele scenario wordt toegepast daalt de totale NCW tot €5 per woning per jaar en €3 per inwoner per jaar. De NCW’s kunnen met de jaarlijkse opbrengsten van de riool‐, zuiverings‐ en afvalstoffenheffingen worden vergeleken (€593 per woning, €329/inwoner). De heffingen worden niet alleen gebruikt voor afschrijving en exploitatie maar ook voor andere taken van de gemeente en het waterschap. Om deze reden is een vergelijking gemaakt met het gedeelte van de heffingen dat hiervoor is gereserveerd (€46/woning/jaar, €26/inwoner/jaar). Een kritische kanttekening is dat de afschrijvingskosten niet in het exploitatie‐deel van de heffingen zijn opgenomen, maar dat deze wel in de NCW zijn verwerkt. De opbrengst van de totale heffingen kan de NCW ruimschoots dekken (€329 per jaar), ook als gekeken wordt naar alleen de inkomsten van de riool‐ en zuiveringsheffing (€154 per jaar).
Echter, als wordt vergeleken met enkel het exploitatie‐deel van de heffingen, valt de NCW voor afvalwaterscenario’s Conventioneel en Phytoparking binnen de heffing, maar de NCW van afvalwaterscenario’s Hydraloop en Lokaal Circulair er ruim 65% en ruim 400% boven.
Concluderend Uit de QuickScan is gebleken dat het goed mogelijk is om lokaal, voor verschillende ambitieniveaus, een afvalwatersysteem te ontwikkelen waarmee wordt bijgedragen aan het verwezenlijken van de ambities van de gemeente. Afvalwater kan dusdanig gezuiverd worden dat het lokaal geloosd mag worden, en energie en nutriënten kunnen worden teruggewonnen. Met name de bijdragen aan de groen‐blauwe infrastructuur die onderdeel zijn van de klimaat‐ adaptieve maatregelen is interessant gebleken. De synergie met het Energie‐thema lijkt vooralsnog minder interessant, voornamelijk omdat er voor de WKO één warmtebron gezocht wordt. De thermische energie in het afvalwater is niet voldoende om volledig aan de warmtevraag te voldoen. Wel is inzet van een douche‐WTW (economisch) een zeer interessante optie voor de bewoners. De terugverdientijden van de douche‐WTW zijn 6 tot 9 jaar. Voor de Hydraloop is dit 19 tot 60 jaar, afhankelijk van hoeveel extra inpandig riolering en leidingwerk voor de Hydraloop nodig zal zijn. Het proces en de bevindingen geven aanleiding om vervolgstappen te overwegen. De resultaten van de QuickScan hebben echter een onzekerheidsmarge van 40%, omdat nu is uitgegaan van algemene kentallen en aannames.
In een vervolgtraject kan een detailontwerp van de rioolstelsels en zuiveringstechnologieën gemaakt worden, waarbij ook het ontwerp van de wijk, locatie van gebouwen, de gefaseerde en eventueel modulaire, aanleg en integratie met groen‐blauwe infrastructuur wordt meegenomen. De aanbevelingen voor het vervolg zijn: ‐
Versterken van samenwerking: vinden van gedeelde doelen en ambities
Een dergelijk project als deze QuickScan is een uitgelezen kans om de samenwerking in de waterketen in de praktijk toe te passen. Juist praktijkervaringen kunnen die samenwerking verstevigen en
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
vi
verbeteren. Dit zal op bestuurlijk niveau moeten worden ondersteund bij gemeente, waterschap én projectontwikkelaars. Het opzetten van dergelijke projecten is niet eenvoudig, en de kosten en baten zijn niet conform de traditionele verdeling. Ervaring leert dat dergelijke innovatieve trajecten vaak stuklopen op (gebrek aan) samenwerking en het collectief toewerken naar een doel. ‐
Uitwerken van het energiesysteem van het afvalwaterscenario Lokaal Circulair
Uit deze QuickScan is gebleken dat er in het Lokaal Circulair afvalwaterscenario een warmtetekort is voor de lokale zuivering, maar ook dat het gezuiverde water nog thermische energie bevat. Door deze energie in te zetten om het inkomende zwartwater te verwarmen, en het biogas om te zetten naar elektriciteit, kan voldoende energie worden opwekt om het afvalwater in te zamelen, te transporteren en te verwerken. Op basis van de biogas‐ en elektriciteitsproductie, evenals thermische energie in het effluent, lijkt dit een interessant concept om verder uit te werken. ‐
Integreren van water, energie en klimaatadaptatie in het ruimtelijke plan
Gedurende de uitvoer van de QuickScan werd duidelijk dat de verschillende ontwerpen voor City West (riolering, ruimtelijke ordening), steeds meer vorm krijgen. Er ontstaat een risico dat de wijk ontworpen zal worden voordat de visie en ambities verder zijn uitgewerkt. In dat geval zullen de ambities worden ingehaald door de praktijk. Aanbevolen wordt om gedurende de uitwerkingen ook de ambities en verschillende doelstellingen scherp te blijven houden, en daarbij de integratie van verschillende thema’s actief te blijven zoeken. Als dit niet wordt gedaan, is er een reële kans dat de ambities voor de binnenstad uiteindelijk niet waargemaakt kunnen worden. ‐
Maken van meer gedetailleerd ontwerp
Mogelijk dat gedurende het proces zal blijken dat de uitgewerkte afvalwaterscenario’s niet toepasbaar zijn in bepaalde deelgebieden, of dat de resultaten van de huidige QuickScan input bieden voor een beslissing over het al dan niet doorgaan met een bepaald afvalwaterscenario. Als hier meer kennis over is, wordt aanbevolen om een haalbaar afvalwaterscenario verder uit te werken. Een gedetailleerder ontwerp zal meer inzicht geven in kosten, ruimtebeslag en inpassing in de wijk, kansen voor eventueel gefaseerd bouwen, integratie met groen‐blauwe infrastructuur, en implicaties voor beheer en onderhoud.
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
vii
Inhoudsopgave Samenvatting ........................................................................................................................................... i 1. Inleiding ........................................................................................................................................... 1 1.1 1.2 1.3 1.4
2.
Aanpak ............................................................................................................................................. 3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
3. 4.
Algemeen ................................................................................................................................................. 32 Technologische uitwerking ...................................................................................................................... 33 Circulariteit .............................................................................................................................................. 38 Kosten en baten ....................................................................................................................................... 40
Vergelijking van afvalwaterscenario’s ........................................................................................... 42 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8
9.
Algemeen ................................................................................................................................................. 25 Technologische uitwerking ...................................................................................................................... 26 Circulariteit .............................................................................................................................................. 28 Kosten en baten ....................................................................................................................................... 29
Afvalwaterscenario Lokaal Circulair............................................................................................... 32 7.1 7.2 7.3 7.4
8.
Algemeen ................................................................................................................................................. 18 Technologische uitwerking ...................................................................................................................... 18 Circulariteit .............................................................................................................................................. 21 Kosten en baten ....................................................................................................................................... 23
Afvalwaterscenario 3: Hydraloop .................................................................................................. 25 6.1 6.2 6.3 6.4
7.
Algemeen ................................................................................................................................................. 13 Technologische uitwerking ...................................................................................................................... 13 Circulariteit .............................................................................................................................................. 15 Kosten en baten ....................................................................................................................................... 16
Afvalwaterscenario 2: Phytoparking .............................................................................................. 18 5.1 5.2 5.3 5.4
6.
Huishoudelijk afvalwater ........................................................................................................................... 3 Nieuwe Sanitatie........................................................................................................................................ 3 Nieuwe Sanitatie in City West ................................................................................................................... 4 Systeemontwerp........................................................................................................................................ 5 Informatiebronnen .................................................................................................................................... 5 Schaal ......................................................................................................................................................... 5 Nauwkeurigheid......................................................................................................................................... 5
Kentallen en uitgangspunten ........................................................................................................... 7 Afvalwaterscenario 1: Conventioneel............................................................................................ 13 4.1 4.2 4.3 4.4
5.
Achtergrond ............................................................................................................................................... 1 QuickScan .................................................................................................................................................. 1 Doel............................................................................................................................................................ 1 Leeswijzer .................................................................................................................................................. 2
Ruimtebeslag ........................................................................................................................................... 42 Water ....................................................................................................................................................... 43 Nutriënten ............................................................................................................................................... 44 Warmteterugwinning uit afvalwater ....................................................................................................... 44 Kosten en baten ....................................................................................................................................... 46 Netto Contante Waarde .......................................................................................................................... 49 Heffingen ................................................................................................................................................. 54 Beheersbaarheid...................................................................................................................................... 55
Innovatiekansen............................................................................................................................. 57 9.1 9.2 9.3 9.4
Innovatie en toekomstbestendigheid ...................................................................................................... 57 Gefaseerde uitvoering bouw ................................................................................................................... 58 Klimaatadaptatie: Groen‐blauwe infrastructuur ..................................................................................... 58 Energie ..................................................................................................................................................... 59
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
viii
10. Conclusies en aanbevelingen ......................................................................................................... 60 10.1 Conclusies ................................................................................................................................................ 60 10.2 Aanbevelingen voor vervolg .................................................................................................................... 62
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
ix
1.
Inleiding
1.1
Achtergrond
Gemeente Nieuwegein is bezig met het herontwikkelingen van het stadsdeel City West. Hiervoor is de ambitie uitgesproken de duurzaamste binnenstad van Nederland te realiseren. De ambities zijn uitgewerkt in het Koersdocument en Gebiedsopgaaf. Het is een uitdaging om alle maatregelen die voortkomen uit deze hoge ambities toe te passen. Naar verwachting zullen bepaalde maatregelen niet inpasbaar zijn in City West. Ruimtelijke, economische en pragmatische aspecten zullen tegen elkaar moeten worden afgewogen. Tegelijkertijd kunnen maatregelen voorgesteld vanuit de diverse thema’s (water, energie, mobiliteit, klimaatadaptatie) elkaar versterken. Hierbij is de gedachte dat een individueel thema niet per definitie tot het hoogste ambitieniveau hoeft worden uitgewerkt, om voor het geïntegreerde geheel een hoog ambitieniveau te verwezenlijken. De som van het geheel is groter dan de waarden, en som, van de individuele maatregelen. Een van de ambities van de gemeente is om in City West een groen‐blauw systeem te realiseren waar grondstoffen gewonnen uit het afvalwater bijdragen aan een groene, comfortabele, zo energiezuinig mogelijk en klimaatbestendige leefomgeving. Om onderbouwde beslissingen te maken is er behoefte aan meer informatie over de randvoorwaarden voor, en consequenties van verschillende afvalwatersystemen.
1.2
QuickScan
Om de randvoorwaarden en consequenties van verschillende afvalwatersystemen, hierna te noemen afvalwaterscenario’s, in City West inzichtelijk te maken, is LeAF gevraagd om een QuickScan uit te voeren. Hiermee krijgen gemeente, projectontwikkelaars (met architecten), waterschap en andere belanghebbenden een goed beeld van de kansen voor, en consequenties van, het toepassen van afvalwatersystemen die bijdragen aan geïntegreerde groen‐blauwe maatregelen en een circulair watersysteem in City West.
1.3
Doel
Het doel van de QuickScan is om: 1) Inzichtelijk te maken wat de randvoorwaarden, kosten en consequenties zijn van drie lokale en circulaire afvalwatersystemen in City West, in vergelijking met een conventioneel afvalwatersysteem. 2) Inzichtelijk maken welke aspecten van de lokale en circulaire afvalwatersystemen verdere uitwerking vergen. 3) Inzichtelijk maken waar kansen voor synergiën met de andere thema’s liggen. LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
1
1.4
Leeswijzer
De resultaten worden in het onderhavige rapport gepresenteerd. Eerst worden de aanpak (Hoofdstuk 2), uitgangspunten en gebruikte kentallen toegelicht (Hoofdstuk 3). Hierna volgt het systeemontwerp, met technologische beschrijving en kosteninschatting van de vier verschillende afvalwaterscenario’s (Hoofdstuk 4, 5, 6, en 7). Daarna worden de bevindingen samengevat en vergeleken (Hoofdstuk 8). Op basis hiervan worden een aantal innovatiekansen besproken (Hoofdstuk 9). De QuickScan sluit af met conclusies en aanbevelingen voor vervolg (Hoofdstuk 10).
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
2
2.
Aanpak
De QuickScan richt zich op de inzameling, het transport, en de verwerking van huishoudelijk afvalwater afkomstig uit de nieuw te bouwen wijk City West. De mate waarin grondstoffen lokaal worden teruggewonnen en hergebruikt is afhankelijk van elk afvalwaterscenario. Dit hangt ook af van de reststromen die lokaal verwerkt worden. Behalve het huishoudelijk afvalwater wordt ook het groeten, fruit en etensrestenafval (GFe‐afval) in 1 afvalwaterscenario meegenomen. Ook het terugwinnen van warmte uit douchewater is onderdeel van de scenario’s. Hemel, grond‐ en oppervlaktewater valt buiten het bereik van de studie.
2.1
Huishoudelijk afvalwater
Huishoudelijk afvalwater bevat veel verschillende stoffen zoals nutriënten (bijvoorbeeld stikstof, fosfaat, kalium, en andere in mindere hoeveelheden), organische stof, cellulose (toiletpapier), warmte en water. Daarnaast bevat het microverontreinigingen zoals hormonen, medicijnresten, pathogenen, en chemicaliën. Als deze stoffen in het milieu komen kunnen ze een gevaar vormen voor de volksgezondheid en omgevingskwaliteit. Hierbij moet gedacht worden aan eutrofiëring, zuurstofloos en verontreinigd oppervlaktewater, vervuiling van grondwater en blootstelling aan ziektekiemen. Echter, veel van de stoffen die ten grondslag liggen aan deze problemen kunnen ook teruggewonnen worden als nuttige grondstoffen. Nutriënten kunnen als meststof dienen voor de landbouw, organische stof kan worden omgezet naar biogas of compost, cellulose is een building block voor circulaire producten, warmte kan met een warmtewisselaar teruggewonnen worden en gezuiverd water kan ingezet worden voor bijvoorbeeld irrigatie of klimaatadaptatieve maatregelen. Om deze terugwinning te bewerkstelligen is een nieuwe omgang met het afvalwater nodig. De conventionele zuiveringsmethode is er van oudsher op gericht om de stoffen uit het water te verwijderen zodat zij niet tot vervuiling of overlast leiden. Hierbij gaan de grondstoffen voor het grootste deel verloren.
Momenteel zijn verschillende initiatieven gaande om een circulaire afvalwaterketen te bewerkstelligen. Dit gebeurt bij RWZI’s als Energie en Grondstoffenfabrieken. Onder de noemer Nieuwe Sanitatie wordt de waarde van de grondstoffen erkend, en wordt uitgegaan van efficiënte terugwinning (meestal uit gescheiden stromen), vaak op een kleinere schaal dan conventioneel.
2.2
Nieuwe Sanitatie
Nieuwe Sanitatie is duurzame en doelmatige sanitatie. Duurzaamheid (People, Planet, Prosperity) is het doel, de techniek is een middel, vereist maatwerk en kent daarom veel varianten al naar gelang de context. Dit is dus niet één soort techniek of vastgestelde combinatie van technologieën, en is niet gekoppeld aan een bepaalde schaal. De kern is dat er op een veilige (mens en milieu), doelmatige en circulaire manier wordt omgegaan met het afvalwater. Door (duurzaamheids)doelstellingen vanaf het begin helder te maken worden LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
3
systeemkeuzes inzichtelijk en goed onderbouwd. Dit is een essentiële stap in Nieuwe Sanitatie projecten, die vanwege het innovatieve en geïntegreerde karakter vaak buiten gebaande paden treden. Als we Nieuwe Sanitatie in één zin willen omschrijven, dan komen we op het volgende: Nieuwe Sanitatie is gericht is op optimale kringloopsluiting, waarbij wordt gestreefd naar maximale conservering en hergebruik van grondstoffen op een veilige en doelmatige wijze en op een voor gemeenschappen optimale schaal. 1 De ontwikkeling van Nieuwe Sanitatie komt voort uit het groeiende besef dat de conventionele afvalwaterketen weliswaar buitengewoon effectief is voor het oorspronkelijke doel (veiligheid voor mens en milieu), maar veel minder geschikt voor het sluiten van kringlopen. Ook groeit het besef dat circulariteit voor schaarser wordende grondstoffen op termijn een noodzaak is. Wordt circulariteit een nieuw uitgangspunt voor het afvalwatersysteem, dan wordt het daaruit voortvloeiende ontwerp volstrekt anders; niet alleen voor de behandeling, maar ook voor het transport en de inzameling van afvalwater. Het is feitelijk een systeemverandering. Vaak wordt bron‐gescheiden sanitatie (aparte inzameling en transport van toiletwater [zwartwater] en het overige huishoudelijke afvalwater [grijswater]) als synoniem voor Nieuwe Sanitatie gebruikt.
Hoewel de twee niet vanzelfsprekend hetzelfde zijn, bevatten Nieuwe Sanitatie projecten vaak wel gescheiden afvalwaterstromen. De reden hiervoor is dat de afvalwaterstromen verschillen in samenstelling, en andere grondstoffen bevatten. Deze zijn veel doelmatiger terug te winnen en te zuiveren als ze niet gemengd zijn zoals in gemengd stedelijk rioolwater.
2.3
Nieuwe Sanitatie in City West
Gemeente Nieuwegein heeft hoge ambities op het gebied van duurzaamheid voor de nieuw te bouwen wijk City West. Deze ambities zijn voor verschillende thema’s uitgewerkt (water, energie, mobiliteit, klimaatadaptatie), voor verschillende ambitieniveaus Goed, Beter en Best2. Een innovatieve omgang met afvalwater middels Nieuwe Sanitatie past bij deze duurzame gebiedsontwikkeling. Geen ‘flush and forget’ zoals gangbaar, maar afvalwater zien als bron van energie en grondstoffen, en daarbij zo weinig mogelijk water verspillen. En waar mogelijk een groen‐blauw systeem realiseren waar gezuiverd afvalwater dienstbaar kan zijn aan andere functies in het gebied, om zo bij te dragen aan een groene, comfortabele en klimaatbestendige leefomgeving. Ook is er het besef dat maatregelen voorgesteld vanuit de diverse thema’s elkaar kunnen versterken en dat een individueel thema niet per definitie tot het
1 Zie ook de website van LeAF voor meer informatie over Nieuwe Sanitatie. 2 Naar een integrale duurzaamheidsvisie voor City Nieuwegein West. Tussen Wens en Wet (V2,
concept). Stratego Advies. 1 Juli 2010. LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
4
hoogste ambitieniveau hoeft te worden uitgewerkt, om voor het geïntegreerde geheel een hoog ambitieniveau te verwezenlijken.
2.4
Systeemontwerp
De afvalwaterscenario’s in deze QuickScan is gebaseerd op de Gebiedsopgave en overleggen daarvoor, en zijn tijdens een vooroverleg definitief gemaakt. De ontwerpen zijn gebaseerd op kenmerken die in het proces zijn genoemd (circulair, duurzaam, lokaal en innovatief), en op verschillende ambitieniveaus uitgewerkt (Goed, Beter en Best3). Ook zijn de nu geldende wettelijke kaders en planologische ontwikkelingen voor City West medebepalend geweest voor de systeemontwerpen. De geselecteerde technologieën zijn al in de praktijk getest, toegepast en, afhankelijk van de technologie, geëvalueerd. Voor elke technologie is er minimaal één marktpartij die deze kan leveren en onderhouden.
2.5
Informatiebronnen
Voor deze QuickScan zijn die praktijkervaringen, evaluatieresultaten, kentallen, expertise aanwezig bij LeAF en resultaten van andere haalbaarheidsstudies gebruikt. Ontbrekende gegevens zijn bij marktpartijen opgevraagd.
2.6
Schaal
Nieuwe Sanitatie zoals voorzien op de schaal van gebiedsontwikkeling in City West (Blok B1, en bouwblokken C1 tot en met C5; 1.250 huishoudens; 2.250 inwoners) wordt momenteel op iets kleinere schaal op meerdere locaties uitgewerkt. De grootste schaal waarop Nieuwe Sanitatie op een lange termijn is toegepast is circa 250 woningen (Sneek Noorderhoek). Wijken tot enkele honderden huishoudens (Amsterdam [600 huishoudens], Helsingborg [Zweden, 400] en Gent [België, 400]) zijn momenteel in verschillende stadia van aanleg en ingebruikname. IJburg Strandeiland in Amsterdam is momenteel de grootste casus die in een haalbaarheidsstudie wordt uitgewerkt (8000 woningen). Er zijn dus verschillende ervaringen met Nieuwe Sanitatie projecten op ongeveer een schaalgrootte van City West. Echter, een deel van de technologieën die in die projecten worden toegepast is anders dan wat er in deze QuickScan is meegenomen. De integrale aanpak van verschillende thema’s in City West, zoals de koppeling met Energie en Klimaatadaptatie, zal waarschijnlijk leiden tot nieuwe aspecten die het uiteindelijke concept voor City West uniek maken.
2.7
Nauwkeurigheid
Om de QuickScan uit te voeren zijn de afvalwaterscenario’s uitgewerkt tot het niveau van algemene kenmerken als leiding‐ en rioollengtes, verblijftijden, 3
Naar een integrale duurzaamheidsvisie voor City Nieuwegein West. Tussen Wens en Wet (V2, concept). Stratego Advies. 1 Juli 2010.
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
5
volumes en zuiveringsrendementen (voorontwerp). De insteek van de QuickScan is om een snelle exercitie uit te voeren op basis waarvan consequenties en kansen duidelijk worden en vervolgstappen geformuleerd kunnen worden. De interessantste afvalwaterscenario’s zullen in een latere fase dus verder uitgewerkt moeten worden om tot een detailontwerp te komen. Hiervoor zal ook meer gedetailleerdere informatie nodig zijn, bijvoorbeeld over daadwerkelijk aan te sluiten appartementen, ontwerpen van gebouwen, en beschikbare ruimte. Een aspect dat niet in de kostenberekeningen is meegenomen, is marktwerking. Nieuwe Sanitatie krijgt steeds meer aandacht en er zijn meerdere projecten in verschillende stadia van realisatie. Ook worden steeds meer partijen actief op dit gebied. Echter is er nog geen duiding op de positieve effecten van marktwerking, zoals massaproductie of meerdere leveranciers van bepaalde technologieën, die een verlagende invloed hebben op prijzen (zoals al wel het geval is bij conventionele riolerings‐ en zuiveringswerken). Gezien de ontwikkelingen zal dit in de toekomst wel optreden, maar vanwege de onzekerheid van wanneer, en wat de effecten zullen zijn, is dit niet meegenomen. Zoals gebruikelijk zijn de kostenberekeningen van de QuickScan gebaseerd op kentallen en algemene informatie die bekend is over City West.
Gezien deze onzekerheden, hanteren we een marge van circa +/‐ 40%. De resultaten geven input voor besluiten over vervolgstappen. Bij het lezen van de QuickScan, en met name de financiële resultaten, is dit een belangrijk aspect om in gedachten te houden.
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
6
3.
Kentallen en uitgangspunten
Voor de QuickScan is gebruik gemaakt van uitgangspunten en kentallen. Deze zijn o.a. gebaseerd op informatie die van gemeente Nieuwegein en Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden is verkregen, literatuur en onze expertise. Zie de voetnoten voor bronvermeldingen. De uitgangspunten en kentallen zijn in het vooroverleg, met gemeente en waterschap, besproken, aangevuld en definitief gemaakt. In Tabel 3‐1 zijn de kentallen en uitgangspunten gepresenteerd. Tabel 3‐1. Kentallen en uitgangspunten gebruikt in QuickScan afvalwatersystemen Nieuwegein City West. Kental
Eenheid
Karakteristieken wijk Aantal te bouwen woningen B14
450
Appartementen
Aantal te bouwen woningen West (C1 t/m C5)4
800
Appartementen
Aantal te bouwen blokken4
5
Blokken
Gemiddelde bewoningsbezetting4
1,8
Bewoners/woning
Aantal bewoners
2.250
Verdeling één‐meerpersoonshuishoudens5
Bewoners
1:1,7
Aantal toiletten per woning4
1
Toepassing van Douche‐WTW
Scenario’s 2, 3, 4
Toepassing voedselrestenvermaler
Scenario 4
Toepassing Hydraloop
Scenario 2
Warmtetekort van WKO‐installatie in City West6
8.000
GJ/jaar
Bewonersgedrag Waterverbruik7
119
liter/persoon/dag
Waarvan toiletspoeling (conventioneel)7
34
liter/persoon/dag
Overige huishoudelijke activiteiten7
85
liter/persoon/dag
Toiletspoeling vacuüm8
7
liter/persoon/dag
Waterverbruik voedselrestenvermaler9
1
liter/persoon/dag
6,5
meter/appartement
Riolering Gemiddelde lengte riolering inpandig10 4 Opgaaf gemeente Nieuwegein. 5 CBS (2012). Huishoudens; samenstelling, grootte, regio, 1 januari. 6 Opgaaf Merosch. 7 Vewin, (2017). Drinkwaterstatistieken 2017. 8 Gemiddeld 6 toiletbezoeken en 1 spoeling voor schoonmaken per dag. 9
Gemiddeld waterverbruik van een vacuüm voedselrestenvermaler. Spreiding gevonden in literatuur is circa 0,5‐ 1,5 liter/persoon/dag. 10 Ingeschat op basis van de hoogte van een verdieping (2,6m) en vloerdikte (0,4m), de aanname dat de afstand tussen toiletten en deze schacht circa 3m is (in appartement), en er per LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
7
Kental
Eenheid
Gemiddelde lengte additionele riolering inpandig t.b.v. voedselrestenvermaler
2
meter/appartement
Gemiddelde lengte riolering uitpandig, binnen perceelgrens11
5,2
meter/ gebouw
Gemiddelde lengte rioolstelsel uitpandig, van gemeente4, 12
0,87
meter/appartement
Gescheiden: DWA, HWA
Beoogd type rioolstelsels conventioneel scenario4 Aantal erfaansluitingen, per stelsel13
4
Per gebouw
Benodigd aantal gemalen4,11
0
(klein)
Aantal woningen per afsluiter
15
woningen
Lozingseisen gezuiverd afvalwater Lozing op bodem of oppervlaktewater
Oppervlaktewater in de wijk Grenswaarde in etmaalmonster14
BZV
20
mg/liter
CZV
125
mg/liter
Zwevend stof
30
mg/liter
Grenswaarde als voortschrijdend jaargemiddelde
Totaal stikstof
15
mg N/liter
Totaal fosfaat
2
mg P/liter
GF‐inzameling Restafvalproductie4
210
kg/persoon/jaar
Aandeel GF in restafval15
33
%
Gft‐productie4
67
kg/persoon/jaar
GF ingezameld door voedselrestenvermaler16
70
%
Gewogen gemiddelde afvalstoffenheffing17
235,34
€/huishouden/jaar
appartement gemiddeld 0,5m riolering in het collectieve deel van het gebouw is (excl. leiding in schacht). 11 Op basis van Nutstekening City West IB‐Sc‐ONT‐00078. 12 Dit is de lengte van één stelsel (DWA óf HWA). Als er meerdere stelsels in een afvalwaterscenario zijn opgenomen, dan hebben deze elk deze lengte. 13 Opgaaf gemeente Nieuwegein. 1 erfaansluiting per entree van een gebouw, per stelsel. Aanname is vier entrees per gebouw. 14 Op basis van Artikel 3.5e, vierde lid in het Activiteitenbesluit Milieubeheer Dit zijn grenswaarden voor een lozing >2.000 v.e. en <100.000 v.e. 15 Percentage keukenafval in restafval in Utrecht: ‘Rijkswaterstaat 2020. Samenstelling van het huishoudelijk restafval, sorteeranalyse 2019.’. 16 Inschatting op basis van eerder project LeAF: ‘Voedselrestenvermalers in hoogbouw’ (2020). 17 Berekend op basis van de jaarlijkse afvalstoffenheffingen van éénpersoonshuishoudens (€185,16) en meerpersoonshuishoudens (€264,48), zonder extra en/of extra grote restafval kliko, en de verdeling van één‐ en meerpersoonshuishoudens in Nieuwegein. LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
8
Kental Aandeel van heffing voor GF‐behandeling18
Eenheid
17
€/huishouden/jaar
Civiele onderdelen riolering
50
jaar
Civiele onderdelen zuivering
30
jaar
Natuurlijke zuiveringssystemen
25
jaar
Electro‐mechanische onderdelen
15
jaar
Rente
2
%
Inflatie
1,9
%
Afschrijftermijnen
Binnenhuis sanitair (toilet, binnenhuisriolering)
geen
Exploitatiekosten Civiele onderdelen riolering, indien niet opgegeven19
1,5
%/jaar
Civiele onderdelen zuivering
0,5
%/jaar
Electro‐mechanische onderdelen riolering, indien niet opgegeven19
3,5
%/jaar
Electro‐mechanische onderdelen zuivering
4,5
%/jaar
Drinkwater20
1,68
€/m3
Electra voor transport en zuivering (grootverbruik) 21
0,136
€/kWh
Electra voor particulier gebruik 21
0,173
€/kWh
Gas (zakelijk) 21
0,77
€/m3
Opbrengst evt. verkoop biogas22
0,20
€/m3
Overige kosten en heffingen
Opbrengst verkoop struviet23
100
€/ton
Gewogen gemiddelde rioolheffing gemeente Nieuwegein24
159,41
€/huishouden/jaar
18
Berekend op basis van het percentage GF in restafval en restafval inzamelings‐ en verwerkingskosten. 19 Opgaaf gemeente was circa €2/woning voor inspectie en onderhoud van een DWA‐ en HWA‐ stelsel samen. Voor de QuickScan zijn de percentages aangehouden om de vergelijking tussen scenario’s te kunnen maken (bijvoorbeeld met een vacuümrioolstelsel). In de tekst wordt wel de vergelijking met deze opgaaf gemaakt. 20 Berekend op Vitens.nl, op basis van 1,7 inwoners per woning en 119 liter per persoon per dag (74m3/jaar). Inclusief 9% btw, BoL (€28,05) en vastrecht (€45,78). 21 Op basis van Milieucentraal.nl en Energiekostenberekenen.nl, bezocht op 30‐9‐2020. Exclusief BTW. Afgestemd met Merosch 22 Inschatting op basis van gasprijzen 23 RVO, 2016. Potentie struviet voor Nederlandse landbouw. 24 Berekend op basis van de jaarlijkse rioolheffingen van éénpersoonshuishoudens (€125,40) en meerpersoonshuishoudens (€279,16), en de verdeling van één‐ en meerpersoonshuishoudens in Nieuwegein. LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
9
Kental
Eenheid
Kosten vervanging DWA‐rioolstelsel25
460
€/meter26
Kosten vervanging HWA‐rioolstelsel27
568
€/meter26
Kosten aanleg additioneel DWA‐rioolstelsel28
78
€/meter26
Kosten erfaansluiting29
1.500
€ per aansluiting
Onderhoud en inspectie DWA‐ en HWA‐stelsel4,30
2
€/woning
Zuiveringsheffing HDSR
65,48
€/v.e./jaar
Meerkosten zuiveren 2.150 v.e. RWZI Nieuwegein31
15,00
€/v.e./jaar
Kosten verwerken slib32
304,50
€/tonDS
Uitvoeringskosten, CAR‐verzekering (opdrachtnemer)
10
%
Algemene kosten, winst en risico (opdrachtnemer)
12
%
Voorbereiding, toezicht en advies (opdrachtgever)
15
%
Opslagen33,34
Naast de kentallen zoals beschreven in Tabel 3‐1, zijn in het vooroverleg en de daaropvolgende contactmomenten de volgende uitgangspunten en aandachtspunten besproken Uitvoering bouw City West vindt gefaseerd plaats, waarbij gemeente Nieuwegein bij verschillende fasen een verschillende mate van invloed heeft op het ontwerp van het gebouw. Medicijnrestenverwijdering is geen onderdeel van de afvalwaterscenario’s. Er is nu uitgegaan van grenswaarden voor lozing die toepasbaar zijn op een lozing groter dan 2.000 i.e. op oppervlaktewater. Omdat de vrachten van het grijswater minder dan 2.000 i.e. zijn (het zwartwater wordt in twee afvalwaterscenario’s afgevoerd naar de RWZI), zijn mogelijk andere, minder strenge, grenswaarden voor lozing van toepassing. 25
RIONED, (2017). Leidraad riolering, Module D1100, Kostenkengetallen Rioleringszorg. Uitgaande van vervanging riolering met putten, zonder kolken, 315mm PVC. Eventueel benodigde bronbemaling niet meegenomen. 26 Inclusief 41.7% toeslagfactor, exclusief btw 27 RIONED, (2017). Leidraad riolering, Module D1100, Kostenkengetallen Rioleringszorg. Uitgaande van vervanging riolering met putten, en kolken, 400mm PVC. Eventueel benodigde bronbemaling niet meegenomen. 28 RIONED, (2017). Leidraad riolering, Module D1100, Kostenkengetallen Rioleringszorg. Uitgaande van aanleg riolering met putten, zonder kolken, 315mm PVC, zonder graafwerkzaamheden. Eventueel benodigde bronbemaling niet meegenomen. 29 Gebaseerd op tarieven van gemeente Nieuwegein voor 5,2m 315mmPVC in verharding, leveren en plaatsen van inspectieput, en leges. 30 Ook aangenomen voor het vacuümrioolstelsel. 31 Aanname gebaseerd op eerdere projecten in Utrecht (€13,16/v.e.), Almere (€16/v.e.) en Middelburg (€20,84/v.e.). Latere verificatie met HDSR is €14,67/v.e.. 32 Unie van Waterschappen, (2018). Bedrijfsvergelijking zuiveringsbeheer. Totale kosten slibeindverwerking 2018. 33 RIONED, (2017). Leidraad riolering, Module D1100, Kostenkengetallen Rioleringszorg. 34 Opslagen worden in één totaalbedrag van 41,7% gegeven. Dit komt voort uit een afronding van de opslagen (1.10*1.12*1.15).
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
10
o
Ook is het in geval van infiltratie in de bodem mogelijk dat andere lozingsnormen gelden. Afhankelijk van de situatie zal Gedeputeerde Staten of het waterschap hier bevoegd gezag zijn. Dit zal in het vervolgtraject uitgezocht moeten worden. Op basis van de kentallen en de uitgangspunten beschreven in Tabel 3‐1 en het afvalwatersysteem zoals omschreven voor elk scenario zijn eerste indicatieve dimensionering gemaakt. Dit vormt de basis voor een kostenraming. De kosten kennen een nauwkeurigheid van +/‐ 40%, aangezien er vooral gebruik is gemaakt van algemene kentallen. Deze kosten zijn derhalve niet geschikt voor budgetteringsdoeleinden en alleen bedoeld voor de QuickScan en een onderlinge vergelijking tussen de afvalwaterscenario’s. Alle kosten zijn exclusief BTW, en voor alle kosten is 20% onvoorzien aangehouden. Daarnaast is met 41.7% toeslagen gerekend, bestaande uit uitvoeringskosten (10%), algemene kosten, winst en risico (12%), voorbereiding, en voorbereiding, toezicht en advies (15%). Dit geldt niet voor de zuiveringstarieven van het waterschap. De baten voor de bewoners zijn inclusief BTW, omdat dit voor hen niet aftrekbaar is. De ontwerpen en dimensies in deze QuickScan zijn gebaseerd op kentallen en aannames. Er kunnen geen rechten aan het huidige ontwerp ontleend worden.
Het technologische ontwerp, met dimensionering, moet in het vervolgproces aangescherpt en geüpdatet worden als meer bekend is over randvoorwaarden, technologieën en gebruikersaantallen.
Buiten beschouwing van de QuickScan vallen: Eventuele bronbemaling voor aanleg riolering en zuivering. o Uit het VO blijkt dat het riool op het laagste punt circa 3m onder maaiveld ligt. Bronbemaling zal hier nodig zijn. Extra gemaal om het inzamelde water uit het riool op te pompen naar de zuivering. o Een vervolgontwerpfase zal moeten uitwijzen of ‐2,8m onder maaiveld te diep is voor bepaalde voorbezinkers of zuiveringstechnische werken in een kelder, of dat een extra gemaal nodig is. Grondkosten voor Phytoparking, Hydraloop en zuiveringsgebouw (kosten investering, grond en exploitatie) o Een vervolgontwerp zal aantonen of de zuiveringstechnische werken in de kelder of parkeergarage van een gebouw geplaatst kunnen worden, en wat de kosten hiervan zullen zijn. Ook zijn de grondkosten voor de Phytoparkings niet meegenomen, omdat de locatie hiervan, en dus de kosten, nog niet zeker is. Exacte locatie van de zuiveringstechnologieën o Op basis van het VO van het rioolstelsel in City West is af te leiden dat al het ingezamelde water naar het Noordoosten zal stromen. Dit is dus ook de meest pragmatische plek voor het plaatsen van de zuiveringstechnologieën. Echter, het is nog niet bekend of hier ook ruimte voor beschikbaar is. Daarnaast is het ook mogelijk om bepaalde technologieën, zoals de LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
11
Phytoparking, modulair in de wijk aan te leggen. Omdat de wenselijkheid hiervan, en locaties hiervoor, nog niet bekend zijn, is dit nu niet meegenomen. Deze QuickScan biedt input voor het nemen van beslissingen over de potentiële locaties van de verschillende zuiveringstechnologieën. Technologisch ontwerp voor riothermie o Het lokale energiesysteem dat waarschijnlijk in City Wast zal worden toegepast is een Warmte Koude Opslag (WKO). Riothermie (terugwinning van warmte uit het water in het riool), is door de koppeling met het WKO‐systeem een technologische optie, maar gedurende het project bleek dit niet interessant vanwege de beperkte hoeveelheden beschikbare warmte in het water. Voor de WKO heeft het de voorkeur om één energiebron te gebruiken om aan de warmtevraag (de onbalans van de WKO) te voldoen. Het systeem zal met meerdere energiebronnen technologisch complexer, en dus duurder worden (zie ook verdere uitleg in Hoofdstuk 8.4). Dit is daarom niet in de financiële berekeningen meegenomen. Wel is de warmtepotentie van het afvalwater berekend. (vermeden) CO2 uitstoot door toepassing van bepaalde zuiveringstechnologieën en besparing of terugwinning van grondstoffen is in deze QuickScan niet meegenomen. Kosten voor het infiltreren van hemelwater en gezuiverd afvalwater, omdat nog niet bekend is hoe dit gedaan zal worden, of om hoeveel water het zal gaan.
De kosten hiervan zijn dus nog niet in te schatten. o Het (diep)infiltreren van het hemelwater en gezuiverd afvalwater is een onderwerp dat in het parallel lopende TKI‐ project wordt uitgezocht.
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
12
4.
Afvalwaterscenario 1: Conventioneel
4.1
Algemeen
In het conventionele afvalwaterscenario wordt al het huishoudelijk afvalwater inpandig ingezameld met 1 vrijvervalrioolstelsel en uitpanding afgevoerd via het gemeentelijke rioolstelsel. Het afvalwater wordt op RWZI Nieuwegein gezuiverd, waarna het gezuiverde water op de Lek wordt geloosd (Figuur 4‐1). Biogas uit slibgisting
Gemengd huishoudelijk afvalwater (vrijvervalriool)
Slib (naar verwerker)
RWZI Nieuwegein Water (in Lek)
Figuur 4‐1. Schematisch overzicht van afvalwaterscenario Conventioneel (ambitieniveau goed).
In dit afvalwaterscenario worden geen grondstoffen lokaal teruggewonnen. Op grotere schaal wordt het gezuiverde water wel weer de waterkringloop ingebracht (door lozing op de Lek), maar vanwege de afvoer komt dit niet ten goede aan Nieuwegein. RWZI Nieuwegein heeft wel een slibgistingsinstallatie, maar het produceerde biogas wordt op de zuivering zelf gebruikt als energiebron. Het hemelwater wordt ook naar buiten de wijk afgevoerd. Deze manier van omgaan met afvalwater is conventioneel, en bekend bij inwoners, gemeente en Hoogheemraadschap. Het is een doelmatige invulling van de gemeentelijke zorgplicht voor het inzamelen van afvalwater en de borging van de volksgezondheid. Maar er worden geen grondstoffen lokaal teruggewonnen of hergebruikt. Dit is dan ook het ambitieniveau ‘Goed’.
4.2
Technologische uitwerking
In het conventionele afvalwaterscenario wordt het afvalwater uit de wijk afgevoerd met behulp van een conventioneel gescheiden rioolstelsel. Dit bestaat uit een droogweerafvoer (DWA) voor het huishoudelijk afvalwater en een hemelwaterafvoer (HWA) voor het ingezamelde hemelwater. 4.2.1
Sanitair en inpandig rioolstelsel
Het afvalwater in dit afvalwaterscenario wordt met conventioneel sanitair ingezameld, en inpandig onder vrijverval getransporteerd. Na de erfaansluiting stroomt dit in het gemeentelijk rioolstelsel. Ingeschat is dat dit circa 262 m3/dag zal zijn. 4.2.2
Vrijvervalriool (DWA‐stelsel)
Het huishoudelijk afvalwater uit de gebouwen stroomt door een DWA‐stelsel naar de RWZI. Het DWA‐stelsel bestaat uit 315mm PVC rioolbuizen, zonder LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
13
gemalen. De totale lengte van het DWA‐stelsel in City‐West is circa 1 km. Het afvalwater wordt naar het noordnoordoosten van de wijk afgevoerd (Figuur 4‐2).
Figuur 4‐2. Voorontwerp van het DWA‐ en HWA‐stelsel in City West, gemeente Nieuwegein (bron: gemeente Nieuwegein).
Op het punt waar het afvalwater de wijk verlaat zal het DWA‐rioolstelsel circa 2,8m onder maaiveld liggen. Voor aanleg van het riool zal hier bronbemaling nodig zijn. De kosten hiervoor zijn nog niet te berekenen omdat er mogelijk met andere werkzaamheden gecombineerd kan worden (werk met werk). Bronbemaling is in deze QuickScan dus buiten beschouwing gelaten. 4.2.3
Hemelwaterafvoer (HWA‐stelsel)
Het HWA‐stelsel bestaat uit 400mm PVC buizen waarop de hemelwaterafvoeren van de gebouwen zijn aangesloten. De totale lengte van dit stelsel in City West is circa 1 km. Via kolken wordt ook het water op straat met dit stelsel afgevoerd. Het gehele stelsel is vrijverval, en er zijn geen gemalen voorzien. Het hemelwater wordt naar het noordnoordoosten van de wijk getransporteerd (Figuur 4‐2). Hier zal het hemelwater worden geïnfiltreerd. Omdat nog niet bekend is hoe dit gedaan zal worden, zijn de kosten hiervan nog niet in te schatten. Op het punt waar het hemelwater de wijk verlaat zal het HWA‐rioolstelsel circa 2,3m onder maaiveld liggen. Voor aanleg van het riool zal hier mogelijk bronbemaling nodig zijn. De kosten hiervoor zijn nog niet te berekenen omdat er mogelijk met andere werkzaamheden gecombineerd kan worden (werk met werk). Dit is in deze QuickScan dus buiten beschouwing gelaten.
LeAF 20‐378 | QuickScan NS City West | Definitief | 9‐12‐2020
14
4.2.4
RWZI Nieuwegein
RWZI Nieuwegein heeft voldoende capaciteit om al het afvalwater van City‐ West te zuiveren.
4.3
Circulariteit
4.3.1
Water
In het conventionele afvalwaterscenario wordt er volgens de normen die we in Nederland stellen met afvalwater omgegaan. Dit zorgt ervoor dat het water gezuiverd wordt en er geen vervuild water op het lokale watersysteem wordt geloosd. Het huishoudelijk afvalwater gezuiverd door RWZI Nieuwegein (262m3/dag) wordt geloosd op de Lek. 4.3.2
Nutriënten
In dit afvalwaterscenario worden geen nutriënten herwonnen. Het waterschap overweegt wel om RWZI Nieuwegein in de toekomst om te bouwen naar een Energie‐ en Grondstoffen Fabriek (E&GF). In dat geval zouden er naast biogas ook andere grondstoffen kunnen worden herwonnen, zoals nutriënten (struviet) en cellulose. 4.3.3
Energie
Warmteterugwinning uit douchewater is niet in dit scenario meegenomen. Dit is technisch wel mogelijk door een douche‐WTW in elk appartement te installeren (zie ook Hoofdstuk 5.2.2). In dat geval zou circa 50% van de energie aanwezig in het douche afvalwater herwonnen kunnen worden. Dit komt neer op een jaarlijkse besparing van circa €100‐€150 per huishouden, maar is sterk afhankelijk van het leidingontwerp, grootte van het huishouden en hoelang er wordt gedoucht. Het afvalwater in het DWA‐stelsel bevat ook warmte. Dit kan met behulp van een warmtewisselaar teruggewonnen worden (riothermie). De totale theoretische energiepotentie van het gemengd huishoudelijk afvalwater, op de perceelgrenzen van de gebouwen, is in het conventionele scenario circa 17,5GJ/d. Hierbij is ervanuit gegaan dat het afvalwater tot 12°C afgekoeld kan worden. Dit zou 80% van de totale warmtevraag zijn. Echter zal er nog afkoeling naar de bodem plaatsvinden vanuit het riool. De exacte hoeveelheid energie die teruggewonnen kan worden zal dan ook afhangen van de afstand tot, en het rendement, van de warmtewisselaar. Als wordt uitgegaan van afkoeling van het afvalwater in het riool tot 21°C zal de warmtepotentie 9,9GJ/d zijn. Dit is 45% van de warmtevraag van City West. Op het moment van schrijven is er een slibgistingsinstallatie aanwezig op RWZI Nieuwegein.