Productie van drinkwater uit oppervlaktewater mbv energie-efficiente membraanfiltratie-technieken
Productie van drinkwater uit oppervlaktewater m.b.v. energie-efficiënte membraanfiltratie- technieken
Subsidieregeling
Stimulatie innovatieve energie-efficiënte technologie in de industrie (SPIRIT)
Aard project
Demonstratieproject
Officieel projectnummer
338501/0188
Jaar toekenning
1998
Projectstatus
Afgerond
Uitvoerder
PWN Telefoon: 023-54 13 746 Contactpersoon: ir. P.C. Kamp Directe telefoon: 023-54 13 746
Technologieveld Scheidingstechnologie Samenvatting Eind 1999 is in Heemskerk door waterleidingbedrijf Noord-Holland (PWN) een waterfabriek in bedrijf genomen, waarin oppervlaktewater m.b.v. geavanceerde energie-efficiënte membraanzuiverings-technieken geschikt wordt gemaakt voor consumptie. De gekozen combinatie van membraan-filtratietechnieken t.b.v. drinkwaterproductie was op deze schaal nog nergens ter wereld toegepast. Toepassingsmogelijkheden Productie van hoogwaardig proceswater uit oppervlaktewater t.b.v. de voedings- en
genotmiddelenindustrie, de chemische industrie en de papierindustrie. Beschrijving Bedrijfsbeschrijving PWN produceert jaarlijks ruim 100 mln m³ drinkwater voor circa 1,3 miljoen inwoners van bijna heel Noord-Holland. Ongeveer 90% van het geproduceerde drinkwater is afkomstig van het IJsselmeer en Lek. Voor de rest wordt grondwater gebruikt. De omzet van PWN bedraagt ca. Hfl 300 mln per jaar. Er werken momenteel (begin 2000) 900 mensen.
Het bedrijfsterrein van PWN (foto: KLM Aerocarto) Probleemstelling Door het uitblijven van het Rijnzoutverdrag eind jaren 80, zou ook in de toekomst het water in de Rijn, Lek en het IJsselmeer te zout blijven voor drinkwaterproductie op de 'oude' manier. Bovendien werd in de loop van 1989 m.b.v. nieuwe meetapparatuur het pesticide "bentazon" in een te hoge concentratie in het drinkwater ontdekt. In het begin van de jaren 90 is door PWN dan ook het besluit genomen het toegepaste conventionele productieprocédé (op langere termijn) te vervangen door een geavanceerder productieprocédé waarbij het gebruik van chemicaliën tot een minimum zou worden beperkt. Filtratie van oppervlaktewater d.m.v. membranen werd door PWN als een serieuze lange-termijn oplossing gezien. Aanpak problematiek Begin jaren 90 zijn door PWN zeer grote inspanningen geleverd teneinde de kennis en het inzicht m.b.t. filtratie van oppervlaktewater d.m.v. membranen verder te vergroten. In dit kader is in een proefinstallatie in Andijk door diverse procestechnologen uitgebreid onderzoek verricht naar de "zuiveringsprestaties" van verschillende combinaties van diverse typen membranen. Verschillende onderzoeks- en ontwikkelings-activiteiten zijn uitgevoerd met een aantal membraanleveranciers. Uiteindelijk is gebleken dat de filtratie van het voorgezuiverde oppervlaktewater het beste kan geschieden via een 2-traps membraan-zuiveringsconcept: ultrafiltratie met nageschakelde hyperfiltratie. Ultrafiltratie vormt een barrière voor deeltjes groter dan ca. 10 nm (1 nanometer = 1 miljoenste millimeter) zoals bacteriën en virussen. D.m.v. de nageschakelde hyperfiltratiestap worden o.a. pesticiden en in het water opgeloste stoffen afgescheiden. Een belangrijk resultaat van de vele onderzoeksactiviteiten is dat voor het uiteindelijk
gekozen filtratieconcept een aanzienlijk lager energieverbruik is benodigd dan voor eerdere membraanfiltratieconcepten.
schema: Fig.1 :Vergelijking oorspronkelijke concept 5-trapsfiltratie met concept 2trapsfiltratie Technische uitvoering Voor het technische en bouwkundige ontwerp van de waterfabriek te Heemskerk heeft PWN zich laten ondersteunen door Ingenieursbureau Witteveen & Bos (Deventer) resp. Plan Architecten (Haarlem). Vanwege de ervaringen in de Verenigde Staten m.b.t. hyperfiltratie is Witteveen & Bos voor dit project een samenwerkingsverband aangegaan met het Amerikaanse bureau Montgomery Watson. Het hart van de waterfabriek te Heemskerk wordt gevormd door 8 ultrafiltratie-blokken met nageschakeld 8 hyperfiltratie-blokken. Elk ultrafiltratie-blok bestaat uit 24 parallelle drukvaten met een lengte van 6 meter. In elk drukvat (diameter ca. 0,25 m) bevinden zich 4 membraanelementen. Elk hyperfiltratie-blok bestaat uit 36 drukvaten met een lengte van 7 meter, waarvan 24 parallelle drukvaten voor de 1e trap en 12 parallelle drukvaten voor de 2e trap. In elk drukvat (diameter ca. 0,25 m) bevinden zich 7 membraanelementen.
Een opengewerkt ultrafiltratie-element Uit het oogpunt van de totale investerings- en onderhoudskostenbeheersing werden strenge ontwerpeisen gesteld aan de afmetingen en het aantal UF- en HF-membraanmodules en de toepassing van een ruime leidingenkelder. De gebouw- / systeemconcepten hebben
internationaal navolging gekregen en zijn inmiddels min of meer standaard. Eind 1996 zijn de bouwactiviteiten van de waterfabriek gestart, de oplevering heeft eind 1998 plaatsgevonden. 1999 stond grotendeels in het teken van "proefdraaien" van de waterfabriek. Eind 1999 is gestart met de levering van water aan de consumenten. De productiecapaciteit van de waterfabriek is ca. 3000 m³/h. Met de productie-eenheid is een investering gemoeid van ruim Hfl 50 mln.
De filterruimte met hyperfiltratieblokken (foto: M v/d Velde) Energie- en economische gegevens Voordelen en besparingen Door membraantechnologie is een betere reiniging van het te zuiveren water mogelijk. Bovendien is het geproduceerde water veel zachter dan vroeger. Door overschakeling van traditionele drinkwaterproductie naar (drink)waterproductie d.m.v. membraantechnologie wordt voorkomen dat relatief grote hoeveelheden chemicaliën in het milieu te recht komen. Tenslotte is in het project door overschakeling van celluloseacetaat membranen via TFC(Thin Film Composite) membranen naar ultra lagedruk TFC-membranen een aanzienlijke energiebesparing gerealiseerd t.o.v. eerder toegepaste membraantechnieken (fig. 2 ) Economie De bij dit project gerealiseerde energiebesparing bedraagt ca. 18 mln kWh per jaar, overeenkomend met een jaarlijkse energiebesparing van ca. 120 TJ. Tegen de huidige energieprijzen bedraagt de besparing ƒ400.000,--.
schema: Fig 2. Energie-Efficiencyverbetering van de HF-membranen
Overheidssteun De innovatieve ontwikkeling van membraantechnologie voor de drinkwaterbereiding uit oppervlaktewater en de feitelijke toepassing op industriële schaal bij PWN zijn kenmerkend voor de energiebesparende vernieuwingsprojecten die het Ministerie van Economische Zaken via het Spirit-programma van Novem ondersteunt. Met de realisatie van dit project is de technologie beschikbaar gekomen, waarmee binnen verschillende industriesectoren aanzienlijke vervolgbesparingen op energieverbruik kunnen worden bereikt. De faciliterende rol van Novem heeft in Nederland mede bijgedragen aan de totstandkoming van een industrieel cluster op het gebied van de drink- en industriewaterbereiding.
Overige gegevens Primaire sector 410
Winning en distributie van water
Techniek D19 Leverancier(s) Hydranautics Telefoon: 0546-588355 X-flow bv Telefoon: 0546 - 58 18 00
Scheiden
