Hybride Ultrafiltratie    

Subsidieregeling

Besluit Subsidie Energieprogramma's Overige Industrie (BSEOI)

Aard project

Onderzoeks- of ontwikkelingsproject

Officieel projectnummer

338520/0673

Jaar toekenning

1997

Projectstatus

Afgerond

Samenvatting

Door NV Waterwinningsbedrijf Brabantse Biesbosch is eind 1997 en in 1998 samen met deskundigen van de TU Delft en ingenieurbureau DHV onderzoek verricht naar de mogelijkheden om door middel van vlokmiddeldosering de vervuiling het membraan-oppervlak van ultrafiltratie-eenheden te beperken. Ten behoeve van dit onderzoek is een proefopstelling gebouwd bestaande uit 2 parallele ultrafiltratiestraten. Tijdens de uitgevoerde duurproeven is steeds gezorgd voor gelijke procesomstandigheden in beide reinigings-straten. In een van de reinigingsstraten is een vlokmiddel (ijzerchloride) gedoseerd, in de andere reinigingsstraat (referentiestraat) is dit niet gebeurd.
Op basis van de uitgevoerde duurproeven kan worden geconcludeerd dat als gevolg van de dosering van vlokmiddel de vervuiling van het membraanoppervlak aanzienlijk vermindert en dat de genormaliseerde membraanflux i.g.v. vlokmiddeldosering circa 5x hoger is dan in de referentiesituatie (ca. 300 l/m².h.bar versus ca. 60 l/m².h.bar).

Omschrijving bedrijf

NV Waterwinningsbedrijf Brabantse Biesbosch (WBB) is in Werkendam gevestigd en levert al meer dan 25 jaar gezuiverd rivierwater voor de verdere productie van drinkwater en industriewater. Het ongezuiverde oppervlaktewater wordt door WBB uit de Maas opgepompt en gedurende 5 tot 6 maanden in 3 grote spaarbekkens in de Brabantse Biesbosch opgeslagen. Nadat via natuurlijke processen en fysisch / chemische bewerkingen een voorzuivering heeft plaats gevonden, wordt het oppervlaktewater getransporteerd naar de 3 afnemers: Waterbedrijf Europoort, Delta Nutsbedrijven en Waterleidingbedrijf Noord-West Brabant. Door WBB wordt momenteel ruim 170 miljoen m³ voorgezuiverd oppervlaktewater aan bovengenoemde waterbedrijven geleverd. Samen met de Provincie Noord Brabant zijn deze 3 bedrijven de aandeelhouders van NV Waterwinningsbedrijf Brabantse Biesbosch. Bij WBB zijn momenteel ongeveer 60 medewerkers in dienst.

Membraanfilter

Projectomschrijving

Een niet verwaarloosbaar deel van het door WBB voorgezuiverde oppervlaktewater wordt door eerder genoemde waterbedrijven afgezet als industriewater. Verwacht wordt dat vanwege het gevoerde overheidsbeleid de industrie steeds meer zal overschakelen van het gebruik van bronwater naar oppervlaktewater. Hiernaast is er een trend te bespeuren, dat industrieën zich steeds meer richten op de kernactiviteiten en nevenactiviteiten als proceswatervoorziening aan derden uitbesteden. Tegen deze achtergrond en vanwege enkele positieve ontwikkelingen op het gebied van membraanzuivering was WBB al enige tijd ge‹nteresseerd om de productie van industriewater met behulp van membraantechnologie nader te onderzoeken.
Een belangrijk nadeel van ultrafiltratie van relatief schoon oppervlaktewater is, dat er vaak een snelle dichtslibbing optreedt van de membraanporiën door kleine deeltjes in het te zuiveren oppervlaktewater waarvan de diametergrootte vergelijkbaar is met de poriediameter van de membranen. Uit in 1996 en 1997 uitgevoerde projecten was inmiddels bekend geworden dat onder bepaalde omstandigheden de dosering van flocculatiemiddelen een positief effect kan hebben op de stabiele bedrijfsvoering van ultrafiltratie-installaties. Medio 1997 is door WBB dan ook het besluit genomen om duurproeven uit te voeren in een proefinstallatie, waarbij het effect van vlokmiddeldosering op het functioneren van de ultrafiltratie-installatie op eenduidige wijze diende te worden vastgesteld. Bij de uitvoering van het onderzoek is ondersteuning verleend door deskundigen van de TU Delft en het ingenieursbureau DHV.

De proefinstallatie
Om de effecten van vlokmiddeldosering op het functioneren van een membraaninstallatie op eenduidige wijze vast te stellen is een proefinstallatie gebouwd, die uit twee identieke reinigingsstraten bestaat. (zie schema 1). In een van de twee straten wordt vlak voor de ultrafiltratie-eenheid vlokmiddel gedoseerd, de identieke ultrafiltratie-eenheid in de andere straat fungeert als referentie-eenheid. Om alle andere invloedsfactoren zoveel mogelijk te elimineren:

• worden beide parallele straten met het zelfde water doorstroomd;
• wordt de flux over de membraaninstallaties in beide straten (d.m.v. regelkleppen) gelijk gehouden (waardoor beide membraaninstallaties continu aan dezelfde vuillast zijn onderworpen);
• worden beide ultrafiltratie-eenheden volgens hetzelfde programma en met dezelfde frequentie gereinigd.

Beide ultrafiltratie-installaties bestaan uit 3 inch modules (3 meter lang) met 5,2 mm tubulairen. Het totale membraanoppervlak per straat bedraagt 10 m². De installaties zijn geleverd door Stork Friesland. In de periode half februari tot half mei 1998 heeft de proefinstallatie vrijwel continu gedraaid.
Elke 10 minuten werd hydraulische reiniging toegepast, waarmee een groot deel van de "reversibele" vervuiling uit het systeem kon worden verwijderd. Daarnaast vond elke 3 uur chemische reiniging m.b.v. (50 ppm) waterstofperoxide plaats, soms werd hierbij zoutzuur toegevoegd. Als vlokmiddel is ijzerchloride (3 mg/l) toegepast.

Schema 1: Proefinstallatie

Meetresultaten
Door middel van de duurproeven is onomstotelijk vastgesteld dat als gevolg van de dosering vlokmiddelen een veel geringere vervuiling van het membraanoppervlak optreedt. E.e.a kan het duidelijkst gekwantificeerd worden door middel van de genomineerde transmembraan-flux. Dit is de flux, die (bij 10 °C) optreedt wanneer een drukverschil van 1 bar over het membraanfilter wordt aangelegd. Uit de duurproeven is naar voren gekomen dat als gevolg van de vlokmiddeldosering de gemiddelde genormaliseerde transmembraanflux toeneemt van circa 60 l/m².h.bar tot ongeveer 300 l/m².h.bar. Tijdens de duurproeven is bovendien aangetoond dat de hydraulische reiniging van de membranen aanzienlijk verbetert indien tijdens de "forwardflush" een combinatie van water en lucht wordt gebruikt.

Energie- en economische gegevens

Op basis van de resultaten van de proefinstallatie kan worden geraamd dat een hybride ultrafiltratie-installatie met een capaciteit van 50 m³/h een investering van ongeveer 400.000 Euro zal vergen. De energiekosten en de kosten voor chemicaliën, spoelwaterbehandeling en slibverwerking zullen voor genoemde eenheid naar verwachting 4500 Euro per jaar bedragen.
Door middel van hybride ultrafiltratie kan op efficiënte wijze proceswater met een lage troebelheid (<0,1 FTE) worden geproduceerd.

Proefopstelling hybride ultrafiltratie

Overheidssteun
Het project is gehonoreerd als onderzoeks- / ontwikkelingsproject in het kader van het Besluit subsidies energieprogramma's en het Meerjarenprogramma Intersectorale nieuwe technologieën voor de industrie. Voor het project is een subsidie verstrekt van Hfl 69.145,- zijnde 50% van de gespendeerde projectkosten.

Realisatie
Het project is in februari 1999 door middel van een eindrapportage afgerond.

Summary

The Brabantse Biesbosch (WBB) water storage company supplies about 175 million cubic metres of pre-treated river water per annum to three large water utilities in the south-western part of the Netherlands. About 90 per cent of this water is used for drinking water production, while the remainder is utilised as industrial process water. Progress in membrane filtration technology during the past decade induced WBB to investigate possible applications of this technology for the production of industrial process water.
A common drawback of membrane filtration is the relatively rapid formation of deposits on the membrane surface and the ensuing performance loss. From September 1997 to August 1998, WBB, in cooperation with Delft University of Technology and DHV Consulting Engineers, carried out an investigation to study the influence of flocculant dosing on the formation of deposits on the membrane surface. In 1997, a test plant consisting of 2 identical ultrafiltration installations was assembled. The ultrafiltration installations were operated in parallel flow. During the experiments from February to June 1998, the pre-treated river water produced by WBB was processed in both parallel streets of the test plant. A flocculant (iron chloride) was added upstream of one of the parallel ultrafiltration installations; in the other identical installation no flocculant was used. Based on the long-term tests executed, it can be concluded that iron chloride dosing substantially diminishes deposit formation on the membrane surface, resulting in a fivefold increase in the normalised membrane flux (300 l / m².h.bar instead of 60 l / m².h.bar).

Primaire sector

4100

Secundaire sector

Techniek