PRODUCTIE VAN PROCESWATER DMV MEMBRAANTECHNOLOGIE
17 maart 2011 1
OVERZICHT PRESENTATIE
•
Algemene inleiding
•
Kort overzicht van • • •
•
Case studies • • • • • •
•
Ultrafiltratie Omgekeerde Osmose CDI
Case 1: Spoelwater in de tankcleaning, ZF-MF-RO Case 2: Productie van aanmaakwater in de chemie, MBR-RO Case 3: Retrofitting en productie van kiemwater, MBR Case 4: Productie van utility water bij de brouwerij, ZF-MF-RO-RO Case 5: Proceswater met drinkwaterkwaliteit bij foodprocessing: ZF-UF-RO Pharmaceutica
Algemene opmerkingen • • •
VMM FAVV ...
2
Veolia Environnement: Wereldleider in milieuservices
3
Wereldleider
€12.55 miljard De wereldwijde benchmark in waterservices
Europees leider European leader
- Dalkia De leidende Europese aanbieder
€7 miljard €7bn
van energiediensten
Het enige bedrijf ter wereld dat het hele gebied van milieuservices bestrijkt:
Worldwidereferentie reference Wereldwijde De wereldwijde benchmark voor afval
€9bn €9 miljard
management en hergebruik van grondstoffen
Europees leider De standaard voor het managen van veilige en ondersteunende mobiliteitsoplossingen
€5.8 miljard
*2009 key figures
3
Veolia Water Solutions & Technologies: Wereldleider in waterbehandeling
4
Een innovatief technologisch bedrijf Gespecialiseerd in water en afvalwaterbehandeling voor industriële en municipale opdrachtgevers • Technologische oplossingen • Design-Build • Gerelateerde dienstverlening
Een ongeëvenaard netwerk van business units 100% dochteronderneming van Veolia Water
4
5
VWS: Wereldleider in waterbehandeling
•
2.5€ miljard omzet in 2009
•
130 business units in 57 landen
•
9,500 werknemers, 60% zijn researchers, engineers, project managers
•
Meer dan 250 gepatenteerde technologieën
2009 arbeidspotentieel per geografisch gebied
+
59%
Europa
15%
Afrika-Midden Oosten
16%
Amerika
10%
Azië-Pacific
5
6
Een unieke portfolio van gepatenteerde technologieën •
5 voornaamste ontwikkelingsgebieden
• • •
•
Hergebruik Biogasproductie Terugwinning van bijproducten
•
Biosep® Hydrotech DiscfilterTM 3FM ...
Biologisch • • • •
•
Actiflo® Turbo CEDI …
Filtratie • • • •
Ontzilting Energiebesparing
Fysisch – Chemisch
Biobed® EGSB AnoxKaldnesTM MBBR Biostyr® …
Thermisch • • • •
BioConTM MED desalination SoliaTM ...
6
Een industriële partner
• Een klantgerichte organisatie • Van standaard tot turnkey installatie • Van onderhoud tot noodmaatregelen en spoedoplossingen Competenties • Proceswater • Geproduceerd water • Afvalwater • Slib & biomassa • Lucht & Gas • Controle & instrumentatie • Services
7
THEORIE
8
FILTRATIESPECTRUM
9
Membrane
pilot installation
Membrane modules
MEMBRANEN: VOORBEELDEN
10
Membrane
pilot installation
Membrane modules
Matrix van beschikbare waterbronnen
11
Beschikbaarheid
Kwaliteit
Prijs
Stadswater
+
+/-
--
Oppervlaktewater
+/-
+/-
+
Regenwater
--
++
++
behandeld afvalwater
++
+
++
-
+/-
+
Grondwater
Membrane modules
Fysische eigenschappen van bioeffluent
PLUS •
Constant nl: • temperatuur • samenstelling (uitzondering: food processing)
MIN •
ZS [5-60 mg/l]
•
Bacteriële aanwezigheid
•
Restkleur
•
Organische restfractie
•
Zoutgehalte
•
Troebelheid
•
Temperatuur
Membrane
12
Gebruik van bioeffluent
VOORDELEN •
•
Goed voorradig, eigen waterbron
NADELEN •
Moeilijk effluent vraagt een duurdere behandeling
•
Oppassen voor opconcentratie Membrane van componenten
•
Overschrijden van de lozingsparameters
Wordt anders toch geloosd
13
Effluenttoepassingen
GEEN PROCESWATER
14
PROCESWATER
•
Kuiswater
•
Stoomketelvoedingswater
•
Spoelwater
•
Bereidingswater
•
Koelwater (condensors)
•
Spoelwater
•
…
•
…
Laagwaardige toepassingen
Membrane
Kwalitatief hoogstaand water
ULTRAFILTRATIE
15
Membrane
OMGEKEERDE OSMOSE
16
Membrane
pilot installation
CDI/CEDI/EDI: CONTINUE ELECTRODEIONISATIE
DC Power Supply and Electrical Controls
FEED
PRODUCT
CONCENTRATE
CDI Module
17
GEFORCEERDE IONBEWEGING OIV GELIJKSTROOM
Anion Membraan
Kation Membraan
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-
Na+ Cl- Na+ Na+ Cl-
Na+ Na+
Na+
Na+ Cl-
18
CDI/CEDI/EDI: CONTINUE ELECTRODEIONISATIE
Cl- Na+ Na+ Na+ ClCl-
Na+
Na+Cl- Na+ Na+ ClNa+
ClCl-
Cl-
Cl- Na+ Cl- Na+ Na+ Cl-
ClNa+
ClClNa+
ClCl-
Cl-
Na+ Cl-
Na+
Na+
ClNa+
Na+
Cl-
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+ClNa+Cl- Na+ClReject
Na+ClNa+Cl- Na+ClLaag TDS Product
Reject
19
RO-EDI: MEEST VOORKOMENDE OPZET
RO: 75% recovery
CDI: 95% recovery
CDI concentrate recycle SYSTEM: 75% recovery
20
EDI VOEDINGSKWALITEIT
21
TYPISCHE EDI WERKINGSPARAMETERS
22
CASE STUDIES
23
Case-study 1: de productie van spoelwater
Bio-effluent Bio-effluent
Zandfiltratie Zandfiltratie
Spoelwater
Regenwater Regenwater
Vereisten afh van type proces (textiel, food processing,..)
opslagtank opslagtank
pH pHcorrectie correctie Micro/ultrafiltratie Micro/ultrafiltratie
opslagtank opslagtank Anti-scalant Anti-scalant
•
Geen COD
•
Geen zwevende stoffen
•
Gereduceerde concentratie aan zouten.
•
Stabiliteit in alle parameters
omgekeerde omgekeerde osmose osmose
Proceswater Proceswater opslagtank opslagtank
(drinkwaterkwaliteit) UV-desinfectie UV-desinfectie
Verbruikers Verbruikers
24
TACK tankcleaning: Ultrafiltratie en Omgekeerde Osmose
Omgekeerde Osmose: Verwijderen van zouten
Ultrafiltratie: Verwijderen van troebel en bacteriën
25
Case study 2: Bereidingswater voor chemicaliën
Aanmaakwater Afvalwater Afvalwater
Vereisten afh van type proces pH pHcorrectie correctie
Buffertank Buffertank
Membraan Membraan bioreactor bioreactor
•
Geen zwevende stoffen
•
Laag zoutgehalte
•
Laag ammoniumgehalte
opslagtank opslagtank Anti-scalant Anti-scalant omgekeerde omgekeerde osmose osmose
(deminwater kwaliteit) Proceswater Proceswater opslagtank opslagtank
26
Stappenplan
•
CAPEX & OPEX,
•
membraankeuze
•
Betrouwbaarheid
27
THEORETISCHE VOORSTUDIE
PILOTING ON SITE
MBR CONFIGURATIE te Fujifilm: extern ondergedompeld
28
AFVALWATER
•
Combineert de voordelen van beide configuraties
•
Nadeel is de verhoogde kostprijs en de extra pompkosten
effluent
BELUCHTING BIOLOGIE
BELUCHTING MEMBRANEN Membrane modules
Membraanmodule configuratie PURON
Bellenbeluchting Capillairemembranen
Filtraat
Centrale luchtingang
eenzijdig gesloten uiteinden
29
PURON: rackbouw
30
Filtraat Lucht Filtraat
Luchtaansluiting per membraanmodule Vrije ruimte tussen membranen
Fuji-Hunt St-Niklaas: overzicht
31
Membraanextractie: Scheiden van de bacteriën van het behandelde water
Omgekeerde osmose: Verwijdering van zouten Bioreactor: Behandelen van afvalwater met bacteriën
Extractiecompartiment
32
Biologische reactor
33
Case study 3: proceswaterproductie vanuit afvalwater
Proceswater Vereisten afh van type proces Afvalwater Afvalwatervanuit vanuitde de mouterij mouterij
•
Lage concentratie aan organisch materiaal
•
Gereduceerde biologische activiteit
•
Stabiliteit in alle parameters.
•
Nutriëntverwijdering
•
Aandacht voor pathogenen en totaal kiemgetal.
Ondergedompelde Ondergedompelde Membraanbioreactor Membraanbioreactor
proceswaterproceswateropslagtank opslagtank
34
SOBELGRA: overzicht
35
Microfiltratiemembranen: 5/10 frames
Membraanbioreactor: Monteren van de membranen
RETROFITTING
= Opschalen van een conventionele biologische reactor of SBR naar een MembraanBioReactor Gevolgen: •
De procesvoering is niet langer afhankelijk van de slibbezinkingskwaliteit
•
ZS effluent < Detectie Limiet
•
Lagere effluent CODtot, Ntot en Ptot
•
Robuuster tegen schokken, nitrificeerders kunnen niet uitspoelen
•
Belasting station
•
(in)direct hergebruik mogelijk
zonder uitbreiding burgelijke bouwkunde
36
MOTIVATIE VOOR RETROFITTING
•
Betere effluentkwaliteit (ifv lozingsnormen, CODtot, SS)
•
Slibbezinking zeer slecht
•
Uitbreiding organische vracht
•
Hydraulische opschaling
•
Lagere slibproductie
37
GEVOLGEN RETROFITTING:effluentkwaliteit
MBR= De scheiding van slib en effluent gebeurt oiv een micro- of ultrafiltratie membraan. Gevolg: VOLLEDIGE retentie van bacteriën
- Z.S. effluent< detectielimiet - CODtot, Ntot en Ptot lager - Effluent vrij van bacteriën, gedeeltelijk vrij van virussen - Effluent is helder, vrij van troebel
38
GEVOLGEN RETROFITTING:hydraulisch
SBR:
hydraulisch beperkt door slibbezinkingseigenschappen en piekdebiet lozing
MBR:
Hydraulisch onbeperkt
Debiet gerelateerd aan geïnstalleerd membraanoppervlak en flux
39
Case study 4: productie van ‘Utility’ water vanuit biologisch effluent
Utility water
Bio-effluent Bio-effluent
Vereisten afh van type condersor, stoomketel,.. Zandfiltratie Zandfiltratie
Opslagtank Opslagtank
Microfiltratie Microfiltratie
•
Lage concentratie aan zouten
•
Geen biologische activiteit
•
Geen organische stoffen
•
Aandacht voor de agressiviteit van het water
omgekeerde omgekeerde osmose osmose11
omgekeerde omgekeerde osmose osmose22 UV UV Opslagtank Opslagtank Utility UtilityWater Water
40
NEW BELGIUM BREWING: overzicht
Omgekeerde osmose: Verwijdering van zouten
Microfiltratie: Verwijderen van de troebelheid
41
Overzicht membraanprojecten-hergebruik
42
Klant
Technologie
Inzet proceswater
m³/dag
MUYSHONDT
MBR + RO
PROCESWATER,STOOMKETELVOEDING
170
SOBELGRA (ENPROTECH)
MBR +....
PROCESWATER VOOR KIEMING GERST
1960
BRC (SANOTEC)
MF
RETENTIE ZS LOZING
1920
FUJI HUNT
MBR+RO
AANMAAKWATER ONTWIKKELAARS
60
VERDUYN
MF + RO
PROCESWATER
20
PASFROST
ZF+UF+RO
PROCESWATER FOODPROCESSING
960
WESTFRO
ZF+MF+RO
PROCESWATER FOODPROCESSING
960
UNIFROST
ZF+UF+RO
KETELVOEDINGSWATER
960
TACK
ZF+UF+RO
PROCESWATER VOOR CLEANING
72
WILLEQUET
ZF+UF+RO
PROCESWATER/CONDENSORS
250
FARM FRITES (VMW)
(ZF) + UF+ RO
PROCESWATER AANMAAK
1960
NBB (SANOTEC)
ZF+MF+RO+RO
PRODUCTIE ‘UTILITY WATER’
420
CLAREBOUT
MF +RO
PRODUCTIE VAN PROCESWATER
960
Case-study 5: De productie van water met drinkwaterkwaliteit
ZANDFILTRATIE
ULTRAFILTRATIE
OMGEKEERDE OSMOSE
43
CASE STUDY: situering
Doel: De productie van proceswater (40 m³/hr) vanuit biologisch effluent
Industrie: Food-processing nijverheid (W-Vlaanderen)
Vereisten proceswater: * Vrij van virussen & bacteriën * Geleidbaarheid < 100 microS/cm * Constant van kwaliteit
44
Motivatie
•
Beperkt vergund lozingsdebiet
•
Reduceren van de afhankelijkheid van stadswaternet
•
Daling grondwaterkwaliteit
45
Membrane
•
Daling vergunde grondwaterhoeveelheid
•
Stoomketelvoedingswater: spui, reinigingskosten, stabilisatoren
CASE STUDY: voedingswaterkarakteristieken
Voedingswater ZF Temperatuur (°C)
:
15.0
Ca (ppm)
:
40.0
Mg (ppm)
:
35.0
Na (ppm)
:
500.0
K (ppm)
:
360.0
NH4 (ppm)
:
2.0
Ba (ppm)
:
0.0
Sr (ppm)
:
0.0
CO3 (ppm)
:
0.4
HCO3 (ppm)
:
900.0
SO4 (ppm)
:
230.0
Cl (ppm)
:
580.0
F (ppm)
:
4.0
NO3 (ppm)
:
95.0
SiO2 (ppm)
:
10
TDS (ppm)
:
2,746
pH (ppm)
:
7.2
Zwevende stoffen (ppm)
:
30
Turbiditeit (NTU)
:
15
COD (mg/l)
:
80
46
GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (1)
•
Door het blancheren van de groenten worden zouten in oplossing gebracht en toegevoegd aan het water
•
Bij recuperatie zonder de inzet van een RO zullen de zouten accumuleren
•
Installatie van een omgekeerde osmose (RO) is noodzakelijk!
47
COND.
GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (2)
•
De hoge concentratie aan bicarbonaten is het gevolg van de ademhaling van de biomassa
•
Potentieel gevaarlijk voor neerslag van (bi)carbonaatzouten in de omgekeerde osmose
•
pH correctie (dosering van zwavelzuur)
HCO3-
48
GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (3)
•
De concentratie aan hardheidsionen (Ca en Mg) zijn relatief hoog
•
Potentieel gevaarlijk voor neerslag van zouten in de omgekeerde osmose door de opconcentratie
•
Dosering van anti-scalant (hardheidsstabilisator) op de RO
Ca + Mg
49
GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (4)
•
Het voedingswater naar een omgekeerde osmose moet absoluut vrij zijn van zwevend materiaal om verstopping te vermijden.
ZS,TURB •
Installatie van een ultrafiltratie (UF) als barrière tegen troebel en zwevende stoffen is noodzakelijk!
50
GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (5)
•
De concentratie aan zwevende stoffen is variabel (fie van de slibezinking) en de troebelheid kan variëren in fie van de productieperiode
•
Beperkende factor bij het ontwerp van de UF, want een hogere terugspoelfrequentie betekent een lager rendement op de UF
•
Installatie van een zandfilter noodzakelijk!
ZS,TURB
51
EFFLUENT POLISHING: typisch stroomschema
52
Afvalwater nabezinking ZS: [5-30 mg/l]
Beluchting slibrecirculatie overschot slib ZS: [2-10 mg/l]
Waswater zandfilters ZS: [< d.l.] Proceswater Terugspoelwater ultrafiltratie Concentraat Membrane modules
ZANDFILTRATIE
53
DOEL 1) beschermen UF tegen pieken in ZS 2) Verhogen rendement UF door reductie ZS UITVOERING Continue zandfilter in RVS 304 met 2 meter bedhoogte.
Membrane
BELANGRIJKSTE DATA Filtraatdebiet
80 m³/hr
Filtratie-opp:
8 m²
Filtratiesnelheid:
10 m/hr Membrane modules
ULTRAFILTRATIE
54
DOEL Verwijderen van zwevend materiaal (NTU <0.5) ter bescherming van de RO
UITVOERING PLC gestuurd,RVS frame en PVC (lage druk) en RVS 316 leidingwerk (hoge druk)
Membrane
BELANGRIJKSTE DATA Filtraattdebiet
56 m³/hr
Geïnstalleerd opp.
1.196 m²
Werkdruk
2 bar
Spec. Flux
46.8 l/m².hr
Membrane modules
OMGEKEERDE OSMOSE
55
DOEL Verwijderen van zouten en virussen
UITVOERING PLC gestuurd,RVS frame en PVC (lage druk) en RVS 316 leidingwerk (hoge druk)
BELANGRIJKSTE DATA Permeaatdebiet
40 m³/hr
# membranen 8040
42
Werkdruk
18 bar
Membrane
WERKINGSKOSTVERDELING ULTRAFILTRATIE
NaOCl NaOH Innamekost CIP chemicaliën energie Membraanvervanging operator interventie onderhoud
56
WERKINGSKOSTVERDELING OMGEKEERDE OSMOSE
57
H2SO4 NaOH Antiscalant chemicaliën CIP chemicaliën energie Membraanvervanging Vervanging voorfilter operator interventie onderhoud
TOTALE WERKINGSKOSTVERDELING
Eurocent/m³
30.00
onderhoud
25.00
operator interventie vervanging voorfilters 20.00
Membraanvervanging RO Membraanvervanging UF energie
15.00
CIP chemicaliën Antiscalant chemicaliën H2SO4
10.00
5.00
0.00 1
58
PHARMACEUTICA
59
Pharmaceutica: combinatie van hoogstaande technologiën
Optional
Pre-treatment Softening Micro-filtration
Multi-purpose Tank Stainless steel Hot water sanitization Minimize micro–organism contamination
Reverse Osmosis
CDI-LX
UV Disinfection
Removal of:
Continuous regeneration
Final security against microbial contamination
-Dissolved inorganics -Dissolved organics -Microbial species
Chemical free
Optional ULTRA-FILTRATION : ORION™ - HPW
60
61 UF voor ‘pyrogen free water’: verwijderen van bacteriën en endotoxines
Storage U.F.
HOT WATER SANITISATION
62
H2+1/2O2 Vent to Outside
3 Way Valve
Gas Separator
Modulating Valves
Y
Spray Ball
Drain 5 Micron Filter
Heater
Series Softeners
Y Drain
Variable Speed Pump
Break Tank
Variable Speed Pump
To Purified Water Tank
Reverse Osmosis
CDI LX
Optional UV
63
OPMERKINGEN
64
Opmerking 1: LOZINGSNORMEN PROBLEMATIEK (1)
•
Sommige van onze klanten hebben hogere normen gekregen of huidige normen mogen behouden (indien strengere op stapel stonden).
•
Het algemeen kader voor hergebruikprojecten ontbreekt, dus elke gebruiker dient een individueel dossier in te dienen bij de VMM.
•
Het resultaat kan worden uitgedrukt in: •
Hogere normen (mg/l),
•
Vuilvrachten (Kg/dag),
•
Specifieke vuilvrachten (Kg/Kg afgewerkt product),
•
Of een combinatie.
65
LOZINGSNORMEN PROBLEMATIEK (2)
•
In deze individuele benadering is het belangrijk te benadrukken dat : •
Hogere normen worden aangevraagd omwille van het hergebruikeffect en NIET omwille van het feit dat men zijn huidige lozingsnormen NIET kan halen,
•
Het milieu-effect zal dalen of gelijkblijven.
TIP: VOORAFGAANDELIJK OVERLEG MET DE VMM ZAL DE SLAAGKANSEN VAN UW AANVRAAG VERHOGEN EN DE TIJDSDUUR VAN GUNNING VERKORTEN
66
WETTELIJK KADER ivm LEVENSMIDDELENBEDRIJVEN
•
Water dat, zelfs middels hergebruik, voldoet aan het KB water (14-01-02), is geen probleem.
•
De gevallen waarbij wordt afweken van het KBwater, moeten worden gevalideerd door het FAVV (wetenschappelijk comité),
•
Evaluatie en validatie gebeuren NIET op bedrijfsindividueel niveau, maar via de bedrijfsgidsen,
•
Indien er geen gidsen worden opgesteld, bij te kleine sectoren, kan wel een individuele benadering,
•
Een voorbeeld van FAVV advies werd gesteld voor de slachthuizen “gebruik van recuperatie water in de slachthuizen”.
67
Einde Kris Lambert
Directeur VWS Benelux
+32 476 86 86 80
68
