Is sturing first flush te slim af?

Lange periodes zonder neerslag zorgen voor bezinking van sediment in de riolen. Bij hevige regenval krijgt het rioolstelsel plots een grote hoeveelheid water te verwerken en wordt het bezonken sediment van de bodem weggespoeld, een zogenaamde first flush. De grote hoeveelheid vuilvracht die loskomt, heeft een negatieve impact op de zuiveringsresultaten, overstorten én de slibverwerking. Of een slimme sturing op basis van neerslagvoorspellingen soelaas kan brengen, wordt nu onderzocht.

Wat is een first flush?

In Vlaanderen hebben we hoofdzakelijk gemengde rioolstelsels. Dat betekent dat afval- en regenwater via dezelfde buis worden afgevoerd naar de rioolwaterzuiveringsinstallatie. Tijdens droge periodes loopt er enkel afvalwater door de buizen. Door de tragere stroomsnelheid bezinken de vaste bestanddelen in het rioolwater en vormt er zich op de bodem een sedimentlaag. Bij hevige regenval krijgt het rioolstelsel plots een grote hoeveelheid water te verwerken. Het bezonken sediment wordt door de kracht meegespoeld, de zogenaamde first flush

Extra vuil, extra kosten

Bij hevig regenweer vult de gemengde riool zich snel. Wanneer de maximumcapaciteit van het rioolstelsel bereikt is, zal het teveel aan water rechtstreeks in de waterlopen geloosd worden via een overstortconstructie. Door de sedimentlaag die na een lange droge periode meespoelt, komt er zo sterk geconcentreerd afvalwater in de waterlopen terecht. Maar een hogere vuiluitstoot van overstorten is niet het enige gevolg van een first flush. “Een first flush zorgt er ook voor dat er een (te) grote hoeveelheid vuilvracht in één keer toekomt op onze rioolwaterzuiveringsinstallatie”, vertelt Frans Diels, regiomanager Operations bij Aquafin. “Deze plotse verhoogde instroom geeft een piekbelasting en zet het zuiveringsproces onder stress met doorgaans slechtere zuiveringsresultaten tot gevolg.” Tegelijk komt ook de slibverwerking in moeilijkheden. “Een deel van het slib, een nevenproduct van afvalwaterzuivering, wordt afgevoerd voor verwerking. Bij een first flush-incident komt die flow onder druk te staan. Door de grote hoeveelheid vuilvracht die in één keer toekomt, dikt de slibmassa snel aan. Er zijn dan last-minute bijkomende slibtransporten nodig, met extra kosten en verkeer tot gevolg.”

Oplossing met slimme sturing?

De negatieve effecten van een sterk vervuilende first flush kunnen voor een stuk worden weggenomen door het bezonken sediment in het stelsel stelselmatig en proactief af te voeren naar de rioolwaterzuiveringsinstallaties.

Hiervoor ontwikkelde Aquafin een geautomatiseerde sturing op basis van neerslagvoorspellingen. Stefan Kroll, studieverantwoordelijke R&D bij Aquafin, legt uit: “In een standaardsituatie hanteren we in een pompstation één of meer aanslagpeilen. Bereikt het water het eerste of tweede aanslagpeil, dan treden er respectievelijk één of twee pompen in werking. Bij de slimme flush-sturing voegen we daar een extra aanslagpeil aan toe, eentje dat hoger ligt dan de klassieke peilen. Op basis van neerslagvoorspellingen wordt bepaald of het nieuwe flushaanslagpeil al dan niet actief is. Wanneer gedurende zes uur droog weer voorspeld is, wordt er een signaal uitgestuurd naar de PLC (Programmable Logic Controller) van de pomp. De klassieke aanslagpeilen worden dan genegeerd, en het nieuwe flush-aanslagpeil treedt in werking.” Alexander De Geeter, Business Process Analist bij Aquafin gaat verder: “De put zal zich nu volledig vullen met afvalwater tot aan het hoge aanslagpeil om nadien met een grote kracht, in één keer leeggetrokken te worden.”

“Door de kracht van de pompen vermengt het bezonken sediment zich met het afvalwater in de put en wordt het mee weggevoerd. Afhankelijk van de lokale omstandigheden kan worden beslist om meerdere keren (na mekaar) te spoelen. Zo wordt het bezonken sediment geleidelijk weggevoerd uit het stelsel naar de zuiveringsinstallatie.” Stefan Kroll: “We mikken nu op een paar dagen pauze tussen de verschillende spoelingen, idealiter is dat genoeg. Als deze werkwijze te weinig effect heeft, kunnen we in principe elke dag spoelen.”

Klaar voor praktijktest

Met sturingen op basis van neerslagvoorspellingen zijn we intussen vertrouwd. We gebruiken ze ook voor andere toepassingen, zoals voor de slimme sturing van regenwaterbuffers. Of de sturing ook in deze situatie het gewenste effect heeft, wordt nu onderzocht.

Mehmet Hamarat, Product Owner bij Aquafin: “De softwareontwikkelingen, zowel voor de cloud als voor de PLC zijn klaar, en ook de eerste technische en functionele tests werden uitgevoerd. Op basis van de resultaten werden enkele kinderziekten verholpen en sleutelden we bij waar nodig. Binnenkort installeren we de sturing in praktijk op een pompstation in Zwijndrecht. Op basis van fysieke metingen nu en over enkele maanden, kunnen we achterhalen of de slimme sturing effectief zorgt voor minder sediment in het pompstation en de rioolbuizen. Bij een positief resultaat zouden meerdere strategisch uitgekozen installaties uitgerust kunnen worden met de slimme flush-sturing", besluit Mehmet.

Alexander De Geeter en Mehmet Hamarat

Regenwater slim beheren in jouw gemeente?

Terwijl de slimme flush-sturing nog in testfase zit, is de sturing van regenwaterbuffers op basis van neerslagvoorspellingen niet meer aan haar proefstuk toe. In Mechelen werd onlangs een slim regenwaterbufferbekken officieel in gebruik genomen. “Dankzij neerslagvoorspellingen kunnen we het regenwater verstandig bufferen, zodat maximaal hergebruik mogelijk wordt en we wateroverlast voorkomen”, zegt Stefan Kroll. Het bekken in Mechelen kadert in het Europese onderzoeksproject B-WaterSmart. Bekijk samen met Aquafin of ook jouw stad of gemeente slimmer kan omgaan met regenwater. Contacteer Maarten Raemdonck via maarten.raemdonck@aquafin.be.

De slimme flush-sturing kadert in een digitaliseringsprogramma van Aquafin en wordt deels gefinancierd door Europa. Aquafin gebruikt deze fondsen om projecten uit te rollen die een meerwaarde betekenen op het vlak van energie en ecologie.