Tagarchief: afvalwaterreiniging

PROF. IR JAAP VAN DER GRAAF, SPECIALIST IN AFVALWATERBEHANDELING ‘Kleinschaligheid is niet duurzamer’ (De Ingenieur, nr. 17/18, 2013)

 

 

 

 

Jaap van der Graaf. (Foto: Witteveen+Bos)
Jaap van der Graaf. (Foto: Witteveen+Bos)
De ingewanden van Parijs - Photo: comperes.org via http://paris-fvdv.blogspot.nl/
De ingewanden van Parijs – Photo: comperes.org via http://paris-fvdv.blogspot.nl/

42_45_ING17_18_Interview_JaapVanderGraaf (klik hier voor de PDF van het artikel)

 

 

Het Interview

 

 

tekst Erwin van den brink

foto’s witteveen+bos

 

 

PROF. IR JAAP VAN DER GRAAF, SPECIALIST IN AFVALWATERBEHANDELING

 

‘Kleinschaligheid is niet duurzamer’

 

‘Ons grootschalige rioolstelsel met zijn rwzi’s (rioolwaterzuiveringsinstallaties) dat we in feite doorspoelen met schoon regen- en drinkwater, is nog steeds het meest efficiënte systeem’, stelt professor (em.) ir. Jaap van der Graaf. Kleinschalige systemen lijken misschien wel duurzamer maar ze zijn dat niet.

 

Een ingenieur moet de verleiding van al te modieus duurzaamheidsdenken weerstaan en zich blijven concentreren op de feiten, vindt hij. Daarmee is de zaak van de verduurzaming namelijk het beste gediend. Van der Graaf was twintig jaar lang hoogleraar Behandeling van Afvalwater aan de TU-Delft en werkte zijn hele carrière voor ingenieursbureau Witteveen+Bos.

De vraag hoe duurzaam of on-duurzaam de stedelijke waterkringloop is, stond in 1993-1994 centraal in een studie binnen het interdepartementale onderzoeksprogramma Duurzame Technologische Ontwikkeling (DTO). ‘De conclusie was toen dat het energieverbruik minimaal is, de systemen en installaties worden vervaardigd uit eenvoudige grondstoffen zoals beton en staal, dat ze zeer betrouwbaar zijn en een lange levensduur hebben.’

Van der Graaf rekende die bevindingen uit de jaren negentig recentelijk nog eens door voor de huidige stand der techniek en komt tot de conclusie dat ze nog niets aan geldigheid hebben ingeboet. ‘Kleinschalige oplossingen, hoe sympathiek ze ook ogen, scoren minder vanwege hogere onderhoudskosten en duurdere procesvoering. CO2-reductie, het gescheiden opvangen en afvoeren van hemelwater, decentrale, kleinschalige zuivering, beperking van het waterverbruik bieden alleen schijnbare duurzaamheid. De on-duurzaamheid zit namelijk vooral in de restvervuiling die overblijft wanneer de rwzi het afvalwater heeft gereinigd, en daarnaast in de overstort vanuit het riool als dat bij hevige regen het water niet kan opnemen.’ Hiervoor worden in steeds meer gemeenten grote kelders gebouwd waarin het regenwater van stortbuien tijdelijk opgeslagen kan worden.

De waterkringloop wordt steeds meer gesloten wat betekent dat het afvalwater na zuivering zonder problemen op het oppervlaktewater kan worden geloosd en dat in de toekomst waarschijnlijk ook direct uit gereinigd afvalwater drinkwater kan worden bereid.

‘Dit gebeurt al in Singapore omdat de watervoorraad daar eindig is terwijl we in Nederland natuurlijk overvloedige regenval en constante rivieraanvoer kennen.’ In Singapore is de duurzaamheidsstrategie van DTO volgens Vander Graaf integraal toegepast: ‘Dertig jaar geleden was de situatie daar niet rooskleurig. Het drinkwater werd aangevoerd uit Maleisië, de rivieren waren sterk vervuild, bij regenval liepen grote delen van de stad onder water. De nachtschade, de behoefte die mensen ’s nachts doen, werd in tonnetjes afgevoerd. Het was milieuhygiënisch en gezondheidstechnisch een chaos. Nu wordt water nog slechts deels geïmporteerd en grotendeels wordt drinkwater bereid uit lokaal ingezameld water, afvalwater en zeewater.’ In Singapore wordt regenwater wèl via een apart systeem ingezameld. Dat is een kwestie van schaarste.

‘Als we ons blijven blindstaren op niet-relevante bijkomstigheden – zoals CO2-emissie in de waterkringloop reduceren – dan raken we voor de echt noodzakelijke technieken afhankelijk van landen zoals Singapore en dat lijkt me economisch een weinig aantrekkelijk perspectief. ’

Hoewel het huidige rioolstelsel en de rwzi’s nog lange tijd zullen meegaan, is er de afgelopen decennia natuurlijk veel veranderd. De grootste technologische ontwikkeling is de membraanfiltratie waardoor in sommige situaties al vanuit rioolwater in een enkele stap drinkwater kan worden bereid. Membranen zijn gemaakt van kunststof met hele fijne poriën waar watermoleculen doorheen kunnen maar moleculen van grotere (organische) verbindingen zoals polysachariden en eiwitten niet. Er zijn ook membranen die ionen tegenhouden. ‘Daardoor is het nu mogelijk om zeewater op grote schaal om te zetten in drinkwater tegen redelijke kosten – een euro per kubieke meter – en tegen een beperkt energieverbruik.’

Toen Van der Graaf veertig jaar geleden afstudeerde, stond afvalwaterreiniging in Nederland nog in de kinderschoenen. Een gemeente zoals Rotterdam loosde zijn riool rechtstreeks op de rivier. Den Haag had een persleiding naar zee, de ’smeerpijp’. De grote boosdoeners waren organische stoffen, fosfaten en nitraten in uitwerpselen maar in de loop van de jaren zestig ook het fosfaat in wasmiddelen. Deze nutriënten leidden tot overbemesting, en dientengevolge zuurstofgebrek en verstikkende algengroei die al het leven deed verdwijnen uit sloten en vaarten. Bekend zijn de beelden van massale vissterfte.

Eigenlijk leek de jonge chemisch technoloog Van der Graaf voorbestemd voor een baan in de chemische industrie, ‘directeur van Shell ofzo’, lacht hij nu. Hij studeerde in 1971 cum laude af aan de TU Eindhoven. ‘Maar niemand van mijn lichting vond een baan, heel merkwaardig.’ Er bleek opeens een economische recessie te heersen na bijna een kwart eeuw van ongekende economische groei. Nederland moest na de Tweede Wereldoorlog opnieuw worden opgebouwd en daarom werden de lonen kunstmatig laag gehouden. Zeker nadat de regering in 1964 de loonontwikkeling de vrije hand liet, explodeerden de salarissen met zo’n zestien procent. In 1971 kwam opeens een einde aan deze onstuimige groei.

Daar kwam in 1973 de eerste oliecrisis overheen. Omdat Nederland Israël steunde in de Yom Kippoeroorlog, kondigden de (Arabische) olieproducerende landen een boycot tegen Nederland (en de Verenigde Staten) af. Benzine ging (tijdelijk) op de bon. Van minister-president Joop den Uyl (PvdA) moesten Nederlanders de gordijnen ’s avonds dichttrekken om zo op de stookkosten te besparen. Van der Graaf: ‘Bedrijven stopten abrupt met personeel aannemen. Bij veel bedrijven zat er jaren nadien nog een gat in de personeelsopbouw. Er ontbrak gewoon een cohort.’

Maar er was ook een lichtpuntje. Nederlanders hadden oog gekregen voor de schaduwzijden van al die nieuwe welvaart. Dankzij die welvaart hadden ze meer vrije tijd, kochten fietsen, brommers en auto’s en trokken er op uit om er achter te komen dat veel natuur teloor ging door bergen afval en lozingen. In 1973 verscheen ook het geruchtmakende rapport van de Club van Rome, ‘Grenzen aan de groei’ dat waarschuwde voor het uitputten van natuurlijke hulpbronnen, zoals energie en…drinkwater.

Onder maatschappelijke druk werden de eerste milieuwetten ingevoerd waaronder de Wet Verontreiniging Oppervlaktewater (WVO). Van der Graaf: ‘Dat is een hele slimme wet omdat die voor het eerst een nieuw principe in de praktijk bracht, namelijk dat de vervuiler betaalt.’ De afvalproblematiek was niet langer iets dat we gratis bij de overheid konden parkeren; de overheid ging op zoek naar de bron, de vervuiler, en presenteerde die de rekening. Van der Graaf: ‘De opbrengsten van milieuheffingen vloeiden niet in de algemene middelen maar kwamen in een apart potje waaruit milieumaatregelen zoals rwzi’s konden worden bekostigd.’

’Men was in het buitenland duidelijk verder. Eigenlijk moest het vak afvalwaterbehandeling in Nederland nog helemaal worden ontwikkeld. Er was daar dus opeens heel veel werk aan de winkel voor ingenieurs.’ De jonge ingenieur Van der Graaf stapte dus in wat je de tweede sanitatierevolutie in Nederland zou kunnen noemen. De eerste sanitatierevolutie had plaats tussen grofweg 1850 en 1970. Door aanleg van een modern rioolstelsel in de steden en ontwikkeling van drinkwaterbedrijven die schoon water uit de duinen of uit diepe zandlagen betrokken, ging de volksgezondheid enorm vooruit. Voor die tijd dronken stadsbewoners veelal water uit putten die door de toenemende uitspoeling van fecaliën in het grondwater verontreinigd raakten. Uitbraken van cholera kwamen daardoor regelmatig voor tot het begin van de twintigste eeuw.

Het lozen vanuit het riool op open water ver buiten de stad had de stedelijke bevolking nadien gaandeweg gevrijwaard van ziekten maar naarmate de mensen meer vrije tijd en transportmiddelen tot hun beschikking kregen, gingen ze vaker buiten de stad bij open water recreëren en doemde het gevaar van ziekten weer op. Alleen in de grote steden zoals Amsterdam, Utrecht en Enschede had men voor de Tweede Wereldoorlog al rwzi’s gebouwd.

Maar afvalwaterzuivering kreeg pas in de jaren zeventig echt de wind in de zeilen. Van der Graaf: ‘Het was een fantastische tijd. De eerste opdracht waaraan ik meewerkte betrof de bouw van een rwzi in Nieuwveer bij Breda die gebruik maakte van het Amerikaanse Zimpro-proces waarbij het slib uiteindelijk wordt gekookt en vergaand ontwaterd. Toevallig is die installatie vorig jaar ontmanteld, na 41 jaar!’

Witteveen + Bos is op dit moment vooral gespecialiseerd in het adviseren over installaties die water volledig demineraliseren zodat het kan worden gebruikt voor het maken van stoom die bijvoorbeeld nodig is om olie te winnen met behulp van stoominjectie in oliehoudende bodemlagen. Op die plekken is water hoe dan ook al heel schaars waardoor het steeds opnieuw moet worden gebruikt en dus gereinigd dient te worden. Mineralen, die thuishoren in drinkwater, zijn taboe omdat ze bij het maken van stoom de installatie kapot maken.

De kennis en ervaring die Witteveen + Bos heeft over het bereiden van dit ‘ultrapuurwater’ (chemisch gezien zuiver H20) komt steeds meer van pas in de drinkwaterwereld omdat nu men het opruimen van bacteriële verontreiniging onder de knie heeft, chemische verontreiniging steeds meer een vraagstuk wordt dat om oplossingen vraagt. De moderne mens slikt steeds meer medicijnen, ‘die voor 99 procent via urine het lichaam verlaten.’

De eerste generaties anticonceptiepil dreigden mannetjesvissen van geslacht te veranderde doordat vrouwen die de pil slikten de hormonale stoffen in de pil uitplassen. Hoge concentraties hormonale stoffen die uiteindelijk in het drinkwater terechtkomen, bewerkstelligen op den duur verandering in geslachtskenmerken. Tegenwoordig is de hormoonspiegel in de pil daarom heel laag maar doordat de bevolking vergrijst worden steeds meer andere medicijnen geslikt, tegen allerlei ouderdomskwalen. Nazuivering met membranen biedt hier soelaas.

Het terugwinnen van medicijnen acht Van der Graaf echter weinig zinvol omdat de concentraties daarvoor te laag zijn en de verschillende oorspronkelijke stoffen niet goed afzonderlijk van elkaar uit het water te halen zijn. ‘Terugwinning van specifieke stoffen uit afvalwater kun je het beste doen waar die in hele hoge concentraties voorkomen. Denk aan bijvoorbeeld een patatfabriek of een papierfabriek.’

Ingenieurs die zuiveringsprocessen ontwerpen weten dat je bacteriën kunt ‘oefenen’ in het uitvoeren van specifieke taken zoals stikstof en fosfaat verwijderen. ‘Je kunt bacteriën ‘leren’ iets anders te doen omdat zij zich instellen op veranderende condities.’ De moderne biotechnologie, waarbij we direct aan de erfelijke eigenschappen sleutelen van bacteriën of zelfs een geheel nieuwe bacterie ontwerpen, zal volgens Van der Graaf geen hoge vlucht nemen in de afvalwaterzuivering. ‘Wel in de farmaceutische industrie. Genetisch gemodificeerde bacteriën genereren in de farmacie veel meer toegevoegde waarde dan in de afvalwaterzuivering. ’

‘In feite’, besluit hij, ‘is het werk grotendeels wel geklaard. We kunnen de waterkringloop sluiten. We kunnen nog doorwerken aan betere membranen maar een grote technologische doorbraak die de sector op zijn kop zet voorzie ik niet.’

 

Jaap van der Graaf-prijs

Op 10 januari 2014 wordt voor de vijfde keer de Jaap van der Graaf-prijs uitgereikt. De prijs wordt toegekend aan een student of onderzoeker, die in 2013 het beste Engelstalige artikel over de behandeling van afvalwater heeft geschreven en tijdens het onderzoek verbonden was aan een universiteit, onderzoeksinstituut, waterschap of adviesbureau in Nederland. De onderscheiding bestaat uit een geldbedrag van 5.000 euro en een glasobject en wordt jaarlijks toegekend.

Voor de voorwaarden voor deelname of het indienen van artikelen kan contact worden opgenomen met de jurysecretaris dr.ir. M.K. de Kreuk (TU Delft, m.k.dekreuk@tudelft.nl). De uiterste inzenddatum is 18 november 2013.

 

 

KENGEGEVENS

NAAM

Jaap van der Graaf

LEEFTIJD

65

TITEL

Professor ir.

OPLEIDING

Chemische Technologie, TU-Eindhoven 1971 (cum laude)

FUNCTIES

Directeur Witteveen+Bos (1988-2003

Adviseur Witteveen+Bos (2003-heden)

Hoogleraar Afvalwater TU-Delft (1989-2008)

 

(BEELDMATERIAAL)

 

(naam staande openingsfoto)

 

(naam portretfoto)

 

 

(QUOTES)

 

‘Kleinschalige oplossingen, hoe sympathiek ze ook ogen, scoren minder vanwege hogere onderhoudskosten en duurdere procesvoering.’

 

‘Blindstaren op bijkomstigheden – zoals CO2-reductie – maakt ons voor de echt noodzakelijke technieken afhankelijk van andere landen.’

 

‘Stoffen terugwinnen moet je doen waar die in hele hoge concentraties voorkomen, bijvoorbeeld in een patatfabriek of een papierfabriek.’

Cholera, recensie (DI 23 mei 2008, nr.8)

Cholera_Snow

John Snow
John Snow

 

Simplexiteit

 

Eenvoud en ingewikkeldheid zijn twee uiteinden van hetzelfde verschijnsel van de werking der dingen die elkaar vaak raken. Voor wie daar oog voor heeft gaat er een wereld van inzicht open, betoogt Jeffrey Kluger in zijn boek Simplexiteit – waarom dingen simpeler zijn dan ze lijken en omgekeerd.

Het om een frisse blik. Die had de arts John Snow bij de zoveelste uitbraak van cholera in Londen in 1854. De verspreiding van de ziekte was atypisch voor ziekten zoals griep die zich verspreiden via de lucht. Zou de besmetting dan via water verlopen? Snow plotte de huizen waarin de mensen doodgingen met de waterput die zij gewoon waren te gebruiken en zo werd duidelijk dat er een correlatie was tussen bepaalden putten en choleradoden. Het was nog een hele toer de medische autoriteiten te overtuigen van dit verband. Later bleek dat het drinkwater uit de bewuste putten met de cholerabacterie was besmet doordat het metselwerk van deze putten niet meer werd onderhouden zodat bacterieel verontreinigd grondwater door de voegen heen kon sijpelen. De verontreiniging was weer het gevolg van het feit dat uitwerpselen niet meer werden opgehaald door boeren die er voorheen hun land mee bemesten. En dat was weer het gevolg van het enorm uitdijen van de stad. Met de opbrengst van hun uitwerpselen hadden de wijkbewoners altijd hun putten onderhouden. Dit inzicht gaf de aanzet tot het aanleggen van riolering en een gesloten waterleidingsysteem waarbij het water centraal werd gefilterd.

Het gaat hier eigenlijk om het doorbreken van inzicht en dat is de rode draad in alle voorbeelden in het boek.

 

Kluger, Jeffrey. Simplexiteit – waarom de dingen simpeler zijn dan ze lijken – en omgekeerd. Pearson Education Benelux, Amsterdam 2007. ISBN 97890-430-1525-7. Paperback, 232 pagina’s. € 24,95.