Memo
Van: Aan: Bijdragen:
Ruud Kolpa Arie Haasnoot, Tiemen Wessels, Thom de Kort, Willem-Jan Knibbe Oasen: Timothy van Heeswijk, Dennis Verwaal
c.c.:
Messer: Erik van Vossen, Kurt Vervalle, Monica Hermans Brabant Water: Jink Gude ; Vitens: Peter Sjoerdsma
Resultaten CO2-doseertest zs Rodenhuis begin mei 2012 1. Inleiding. Op 7, 8, 9 en 14 mei 2012 zijn op zs Rodenhuis doseertesten uitgevoerd van CO2 ter verlaging van de pH na de reactor(en). Aanleiding hiervoor was het feit dat de zwavelzuurtanks aldaar waren afgekeurd en dat er n.a.v. de projectopdracht oriënterende bezoeken aan WML en Vitens-Friesland waren afgelegd en gesprekken waren gevoerd met CO2-leveranciers [ref.1]. Daaruit bleek dat er in de praktijk drie methoden worden gebruikt voor het inbrengen van CO2: (1) als deken op de reactor, (2) in een deelstroom water (zuurwater-dosering) en (3) als gas in de effluentleiding. Aangezien het aanbrengen van een deken wel zo simpel is, is een proef op de best functionerende reactor (nr.6) uitgevoerd met als doel om (1) te zien of het systeem werkt en (2) wat de benodigde dosering is (klopt het met de theorie). Ter voorbereiding van de proef is een proefprogramma opgesteld en afgestemd met de fa. Messer. In deze memo zijn de belangrijkste resultaten verwoord. 2.
Ervaringen maandag 7 mei 2012.
Aanwezigen: Messer: Kurt Vervalle, Guus Keijzer (gehele dag) Brabant Water: Jink Gude (’s ochtends) Oasen: velen 21 mei 2012 Status concept
Opbouw: Na aankomst op zs Rodenhuis werd bij reactor 6 (2e gebouw) de proefopstelling opgebouwd Deze bestond uit een gasfles, een meetbord, een doseerpunt (in de reactor) en twee CO2-handmeters, zie foto’s. Op de deuren waren waarschuwingsborden (“Heden CO2proef bij reactor 6” + chemiekaart) gehangen. Vervolgens werd door Thom de Kort in de kantine een korte veiligheidsinstructie gegeven en kon rond 10:00 uur door Dennis Verwaal het startsein gegeven worden. Op dat moment was de reactor op een vast debiet van 350 m3/h gezet.
Foto’s Thom de Kort: gasfles, meetbord en doseerpunt Overzicht gebruikte materialen: -
Gasflessen CO2: 8 stuks a 37 kg (netto) Verwarmelement (blauw)
Pagina 1 van 6
-
Reduceer (grijs) Drukmeters voor en na de gasbuis Gasbuis (tekst: calibrated dat 1 bas abs 20 oC)
-
Kunststof slangen (blauw) Doseerpunt CO2-handmeters pH en EGV-meters afd. Onderzoek
-
flessen laboratorium Vitens.
Ervaringen ’s ochtends: Begonnen is met de dosering van 10 mg/l en is gemeten hoe de deken in de reactor bleef. Daarbij werd een luik (naast het bordesje) een stuk opengezet en is met naar de handmeter op diverse niveaus de CO2-concentratie gemeten. Het niveau in de goot was op dat moment hoog, zo’n 5 cm onder het overstortniveau. De overstortleiding was afgedicht met een kunststof deksel. Kijkend naar de CO2-meter bleek dat de deken steeds dikker werd en dat er binnen half uur CO2 uit de reactor kwam. De losse pH-meter op het effluent van de reactor (PRHCN06Z) liet daarbij ook nauwelijks een daling zien. Belangrijke conclusie was dus dat er door het aanbrengen van een deken er te weinig CO2 in het water wordt opgenomen. Een tegenvaller dus. De ervaringen werden gedeeld door een groot aantal belangstellenden. Ervaringen ’s middags: Na een korte onderbreking waarbij de mogelijkheden werden besproken, is aan het begin van de middag de afvoer van de reactor naar de nafilters volledig opgezet. Op dat moment was het debiet nog 350 m3/h. Met de CO2-meter was te zien dat de deken niet uit de reactor kwam en dat de pH daalde. Daarmee kon de kunststof deksel weer van de afvoer worden gehaald; alle CO2 verdween toch in de reactor. Voorlopige conclusie was dat dit systeem zou kunnen werken. Vervolgens is het niveau in de goot op 60 cm gezet, gemeten vanaf de hoogte van de drukmeter; in de goot was het niveau niet meer dan 10 cm. Met de CO2 was daarna te zien dat de concentratie toenam en uiteindelijk ook weer uit de reactor kwam. De pH-daling was nauwelijks meer aanwezig. Tot slot werd de afvoer opnieuw vol open gezet en werd de reactor op 500 m3/h ingesteld. Ook 21 mei 2012 Status concept
werd de CO2-dosering verhoogd van 10 naar 15 mg/l. Op dat moment zagen we het niveau in de goot op en neer gaan, maar dat er wel CO2 werd opgenomen. Conclusies: 1. 2.
Diffusie alleen is onvoldoende, vallen in de goot is ook onvoldoende, slurpen werkt wel. We moeten gaan bekijken of de afvoeren vol open kunnen staan. Bij de in bedrijf name is hierover veel discussie geweest. Binnenkort kortdurend testen met 3 reactoren in gebouw 1 bij 3x500 m3/h.
3.
Het lijkt erop dat er meer gedoseerd moet worden dan theoretisch bepaald. Bij een dosering van 10 mg/l kwam de pH namelijk op 8,3 uit (controleren).
Gemaakte afspraken: -
Doseerunit kunnen we voorlopig blijven gebruiken. Instructie is door Guus Keijzer gegeven. Hem een telefoontje (M 06-53975348) geven als het kan worden opgehaald. Op dinsdag komen waarschijnlijk nog Monica Brouwer en Erik van Vossen (beiden van Messer) langs. Ontvangen van Kurt: Excelsheet met berekening van de benodigde CO2-flow.
Pagina 2 van 6
3. Ervaringen en metingen dinsdag 8 mei 2012. Voorbereiding: -
Timothy: Voor de zekerheid nagevraagd hoe de lab-flessen van Vitens gevuld moeten worden en hoe laat deze worden opgehaald. Invulformulier gemaakt. Dennis: procesinstellingen: reactor 6 bij 350 m3/h, normale NaOH-loogdosering van 0,20 l/m3; tijdens de proef geen spoelingen voorfilters. Ruud: Programma: Op stapsgewijs de CO2-dosering verhogen, d.w.z. o 8:10 uur: nulmeting (geen CO2), o 8:20 uur: dosering naar 4 mg/l = 12 l/min o 9:20 uur: monstername, o o o o
9:25 uur: dosering verhoogd naar 6 mg/l = 17,5 l/min 10:20 uur: monstername, 10:25 uur: dosering verhoogd naar 8 mg/l = 25 l/min 11:20 uur: monstername,
o o o
11:25 uur: dosering verhoogd naar 10 mg/l = 30 l/min 12:25 uur: monstername, 12:30 uur: dosering verhoogd, daarna te lage druk geconstateerd in de fles.
Wat viel op?: Bij lage doseringen zagen we nog geen CO2 in de goot. Houdt mogelijk in dat dan nog alles via diffusie plaatsvindt. Na wisselen CO2-fles (14:30 uur) viel de CO2-concentratie weg en nam de pH toe. Andere fles gepakt. Per mail gemeld aan Erik van Vossen (+ reactie terug gehad). Gesprekken: De volgende personen kwamen langs: Monica Hermans (Messer): Opstelling laten zien, gesproken over: o o
-
Monica heeft een stuk over foutbetrachting n.a.v. metingen elders. Dit is geen opbeurend stuk. o pH in het lab is meestal lager. Wacht deze cijfers dus even af. Erik van Vossen: Kwam rond de middag even kijken hoe het ging.
-
Jink belt, afspraak hij rekent e.e.a. na. Willem-Jan + Menno (belangstelling)
o
21 mei 2012 Status concept
Verschillen theorie (AquaCalc) en praktijk (hogere pH-waarden): Controleren a.d.h.v. uittreding lucht met CO2. Meet ook CO3 in het lab vanwege de balans. Als de lans in de goot geplaatst wordt sluit je de diffusie uit en zie je dus de invloed hiervan.
Resultaten veldmetingen: Doseerproeven CO2 Rodenhuis, uitgevoerd op onthardingsreactor 6 gegevens verzameld door Ruud Kolpa, metingen uitgevoerd door Timothy van Heeswijk Procesgegevens Datum Tijdstip uur 8-mei 8:10 9:20 10:20 11:20 12:25 13:20 13:47
Veldmetingen Debiet reactor NaOH-dos CO2-dos CO2-dos pH EGV m3/h l/m3 mg/l liter/min mS/m 350 0.2 0 0 8.85 55.7 350 0.2 4 12 8.7 56 350 0.2 6 17.5 8.55 57 350 0.2 8 25 8.44 57.6 350 0.2 10 30 8.4 57.7 350 0.2 mislukt mislukt 8.53 57.8 350 0.2 mislukt mislukt 8.53 57.8
CO2-metingen in lucht in goot reactor Onderin Bij overstort Bovenin Er buiten % % % % 0.08 0.64 2 2.7
0.07 0.16 0.32 0.44
0.06 0.06 0.06 0.06
0.06 0.06 0.06 0.06
Resultaten lab-cijers: Doseerproeven CO2 Rodenhuis, uitgevoerd op onthardingsreactor 6 gegevens verzameld door Ruud Kolpa, metingen uitgevoerd door Timothy van Heeswijk Procesgegevens Datum Tijdstip uur 8-mei 8:10 9:20 10:20 11:20 12:25 13:20 13:47
Laboratorium-resultaten (Vitens) Debiet reactor NaOH-dos CO2-dos CO2-dos Temp pH EGV TroebelingHCO3 m3/h l/m3 mg/l liter/min oC mS/m FTE mg/l 350 0.2 0 0 12.1 8.76 58 0.14 127 350 0.2 4 12 12.2 8.56 58.4 0.15 134 350 0.2 6 17.5 12.2 8.37 59.4 0.19 145 350 0.2 8 25 12.1 8.13 59.7 0.16 149 350 0.2 10 30 12.1 8.00 59.9 0.15 150 350 0.2 mislukt mislukt 12.1 8.38 60.2 0.13 148 350 0.2 mislukt mislukt 12.1 8.26 60.3 0.14 152
SI 0.65 0.46 0.30 0.09 0.00 0.33 0.23
Ca mg/l 29.1 29 29.4 29.7 30.1 30.2 30.5
Mg mg/l 10.7 10.8 10.8 10.7 10.9 10.9 10.9
TH oD 6.5 6.5 6.6 6.6 6.7 6.7 6.8
TH mmol/l 1.16 1.17 1.18 1.18 1.2 1.2 1.21
Pagina 3 van 6
Doseerkromme:
CO2-dos bij 350 m3/h op 8 mei 2012 8.8
0.7
8.7
0.6
8.6
0.5
pH
8.5 8.4
0.4
8.3
0.3
pH -
0.2
SI -
8.2 8.1
0.1
8 7.9
0 0
2
4
6
8
10
12
CO2-dosering [mg/l] =>
Conclusies van deze dag: Met AquaCalc was berekend dat er 4 mg/l CO2 gedoseerd zou moeten worden om een SI=0,3 te bereiken. In de praktijk blijkt dit dus 6 mg/l te zijn. 4. Ervaringen en metingen woensdag 9 mei 2012. Voorbereiding: -
Procesinstellingen: reactor 6, 500 m3/h, loog 0,20 l/m3, geen spoelingen voorfilters. Programma: vergelijkbaar met vorige dag:
Wat viel op?: -
21 mei 2012 Status concept
-
-
Eerste lab-cijfers van 8 mei rollen binnen. pH is duidelijk lager dan van de losse meter. HCO3 stijgt. Zie bovenstaande tabel. Laatste metingen niet representaties door onvoldoende dosering. Door het dansen van het water in de goot, komt er zo nu en dan ook CO2 bovenuit de reactor. Om 12:45 uur lijkt de gasfles leeg. De druk van de fles was weg, er was nog wel voldoende flow, onderste deel van de fles was aanslag van ijs. Nieuwe fles geplaatst, gaf nog geen CO2 in de goot. Erik van Vossen gebeld: IJs duidt op een lege fles, er komt dan nog wel even CO2 uit de fles, maar dit moet binnen korte tijd over zijn. Na de theepauze CO2 boven het bed gemeten (normale bedrijfsomstandigheden, hoge CO2-flow), er was wel CO2 te meten boven het wateroppervlak. Proef dus afgebroken met 4 monsternames. Komende maandag 14/05/12 plan van 9 mei opnieuw doen.
Foto’s 9 mei, ± 14:00 uur: CO2-fles levert kennelijk geen gas meer.
Pagina 4 van 6
Gesprekken: De volgende personen kwamen langs: Kurt Vervalle (Messer, 11:00 uur): Resultaten 8 mei besproken. Conclusies:
o
pH’s van lab zijn lager dan van losse pH-meter (=normaal) Verschil tussen theorie (AquaCalc-berekening) en lab-waarden (pH) zou klein moeten zijn. Kurt vraagt de gegevens op van de gasbuis. Dit is een andere buis dan ze normaal
o
gebruiken. Antwoord per mail 23-05-12: Ik heb alles nog eens nagerekend, en de doorgegeven omrekentabel is correct. Enkel de nauwkeurigheid van het toestel zelf kan voor afwijkingen zorgen. Na vandaag maken we even een pas op de plaats om deze rapportage af te maken
o o
o
en te besluiten hoe verder te gaan. Flessen met niet vast zittende doppen laten zien. Hiervan is een interne klacht gemaakt.
Resultaten veldmetingen: Doseerproeven CO2 Rodenhuis, uitgevoerd op onthardingsreactor 6 gegevens verzameld door Ruud Kolpa, metingen uitgevoerd door Timothy van Heeswijk Procesgegevens Datum Tijdstip uur 9-mei
Veldmetingen Debiet reactor NaOH-dos CO2-dos CO2-dos pH EGV m3/h l/m3 mg/l liter/min mS/m
8:20 9:30 10:30 11:30
500 500 500 500
0.2 0.2 0.2 0.2
0 4.19 5.99 8.14
0 17.5 25 34
8.97 8.82 8.79 8.65
CO2-metingen in lucht in goot reactor Onderin Bij overstort Bovenin Er buiten % % % %
59.7 58.5 57.2 56.3
0.52 1.12 1.4
0.43 0.92 1.04
0.26 0.66 0.66
0.07 0.27 0.27
Resultaten lab-cijfers: Procesgegevens Datum Tijdstip uur 9-mei
Laboratorium-resultaten (Vitens) Debiet reactor NaOH-dos CO2-dos CO2-dos Temp pH EGV TroebelingHCO3 m3/h l/m3 mg/l liter/min oC mS/m FTE mg/l
8:20 9:30 10:30 11:30
500 500 500 500
0.2 0.2 0.2 0.2
0 4.19 5.99 8.14
0 17.5 25 34
12.1 12.2 12.3 12.4
8.96 8.76 8.57 8.56
61.2 60.9 59.6 58.4
0.31 0.26 0.27 0.31
SI -
140 145 144 146
0.93 0.79 0.56 0.52
Ca mg/l 34.2 33.3 33.2 31
Mg mg/l
TH
11.3 11.2 11.3 10.6
oD
TH mmol/l
7.4 7.2 7.2 6.8
1.32 1.29 1.29 1.21
Conclusies van deze dag: Proef is mislukt. Even pas op de plaats. 21 mei 2012 Status concept
Timothy en Ruud merkten dat ze met CO2 werkten (geeuwen, licht gevoel in het hoofd, dit gaat ’s avonds pas over na veel frisse lucht). Kennelijk signaleert het lichaam CO2 eerder dan de meter.
5. Ervaringen en metingen maandag 14 mei 2012. Voorbereiding: Aanwezig: Timothy, Dennis, Thom, Kurt. Kurt meldt dat de ijsvorming op de gasfles (op 9 mei) erop duidt dat de fles onvoldoende
-
warmte uit de omgeving onttrekt, waardoor er onvoldoende gas gemaakt wordt. Daarmee is het raadsel van 8 en 9 mei opgelost. Proef van 14 mei is daarom uitgevoerd met twee gasflessen (afwisselend gebruiken). Procesinstelling reactor 6: debiet 500 m3/h, dosering NaOH: 0,20 l/m3.
-
Afspraak: na deze meetreeks de ervaringen evalueren voordat we verder gaan. Programma: Opnieuw stapsgewijs de CO2-dosering verhogen.
Resultaten veldmetingen: Procesgegevens Datum Tijdstip uur 14-mei
Veldmetingen Debiet reactor NaOH-dos CO2-dos CO2-dos pH EGV m3/h l/m3 mg/l liter/min mS/m
8:45 10:00 11:00 12:00 12:50 13:35 14:00 14:30
500 500 500 500 500 500 500 500
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
0 4.19 5.99 8.14 10.18 11.97 13.77 13.77
0 17.5 25 34 42.5 50 57.5 57.5
8.94 8.79 8.65 8.62 8.5 8.5 8.5 8.4
CO2-metingen in lucht in goot reactor Onderin Bij overstort Bovenin Er buiten % % % %
57 57.7 57.9 58 57.8 57.8 57.9 57.6
0.06 0.18 0.34 0.68
0.06 0.08 0.38
0.06 0.06
0.06 0.06 0.25 0.29 0.36 0.44
Resultaten lab-cijfers: Procesgegevens Datum Tijdstip uur 14-mei
8:45 10:00 11:00 12:00 12:50 13:35 14:00 14:30
Laboratorium-resultaten (Vitens) Debiet reactor NaOH-dos CO2-dos CO2-dos Temp pH EGV TroebelingHCO3 m3/h l/m3 mg/l liter/min oC mS/m FTE mg/l 500 500 500 500 500 500 500 500
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
0 4.19 5.99 8.14 10.18 11.97 13.77 13.77
0 17.5 25 34 42.5 50 57.5 57.5
12.2 12.2 12.2 12.2 12.2 12.2 12.2 12.2
8.98 8.68 8.45 8.00 8.2 8.01 7.82 8.35
58.9 60.3 60.6 60.8 60.9 60.4 60.7 60.5
0.43 0.33 0.17 0.18 0.16 0.21 0.18 0.25
130 146 152 160 159 163 161 161
SI 0.92 0.69 0.46 0.03 0.23 0.03 -0.15 0.37
Ca mg/l 31.2 32.6 32.5 32.6 32.4 32.3 31.4 32.3
Mg mg/l 10.4 10.7 10.6 10.7 10.7 10.7 10.4 10.5
TH oD
TH mmol/l
6.7 7.0 7.0 7 7 7 6.8 6.9
1.2 1.25 1.25 1.25 1.25 1.24 1.21 1.24
Pagina 5 van 6
Doseerkromme:
CO2-dos bij 500 m3/h op 14 mei 2012 9.2
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
9
pH
8.8 8.6 8.4 8.2
8 7.8 0
2
4
6
8
10
12
pH SI -
14
CO2-dosering [mg/l] =>
Conclusies van deze dag: De proef leek deze dag goed verlopen. De analyseresultaten van de monsters die ’s middags genomen zijn, lijken niet representatief -
21 mei 2012
Bij dit hoge debiet komt er meer CO2 uit de reactor. Vergeleken met de metingen bij 350 m3/h moet er iets meer CO2 gedoseerd worden om eenzelfde SI te verkrijgen.
6. Samenvatting en conclusies. De doseerproef heeft veel nieuwe inzichten gegeven. Samengevat: Doseersysteem: Deken werkt niet, vallen over de overstortrand ook niet genoeg, meeslurpen met de effluentleiding wel. Het laatste is op deze manier niet gewenst. -
Status concept
-
Op -
Dosering: Er moet ca. 50% meer worden gedoseerd dan berekend om eenzelfde SI te verkrijgen. Voor het ontwerp moet rekening gehouden worden met een normale dosering van 6 mg/l en een maximum dosering van 10 mg/l. Praktisch: Het was toch wat gedoe met de flessen. Persoonlijke veiligheid: Werken met CO2 is niet helemaal ongevaarlijk. De hoogst gemeten concentratie van 0,44% buiten de reactor voldoet wel aan de MAC-waarde van 9000 mg/kg. Er moet worden voorkomen dat het in de ruimte komt. 22/5/12 zijn de resultaten binnen Oasen besproken. Afgesproken is om: Deze resultaten te communiceren met Messer en Vitens; Op korte termijn een proef uit te voeren met zuurwater; Na te gaan of er nog wat te doen is aan het hydraulisch probleem van de effluentleiding;
-
Het rapport van Grontmij over de TCO te laten aanpassen a.d.h.v. de nieuwste inzichten.
7. -
Referenties R.J. Kolpa, Oriëntatie CO2-installatie voor zs Rodenhuis, memo 4 april 2012.
-
R.J. Kolpa, Proef CO2-dosering zs Rodenhuis – plan van aanpak, memo 2 mei 2012. Messer, Overeenkomst inzake demonstraties/proefnemingen nr 2012/oasen/001 d.d. 10 mei 2012, definitieve versie.
Pagina 6 van 6
