Ontwikkelingen in watertechnologie voor de glastuinbouw. Albert Jansen & Wilfred Appelman

Transcriptie

1 Ontwikkelingen in watertechnologie voor de glastuinbouw Albert Jansen & Wilfred Appelman

2 Inleiding TNO Glastuinbouw: missie om wetenschappelijke kennis toepasbaar te maken om concurrentievermogen en innovatieve karakter van het bedrijfsleven in de glastuinbouw te versterken - TNO - Deltares - Fytagoras - DLV - InHolland - WUR TNO Waterbehandeling: Ontwikkelen van decentrale duurzame oplossingen/concepten: innovatieve technologieën om giet- en afvalwater te behandelen zuivering, scheiden, valoriseren (nutriënten en water) en monitoring 2

3 Stellingen: 1. Water gaat een belangrijke kostenpost worden in de glastuinbouw 2. Water wordt schaars hergebruik is de oplossing 3. Emissies moeten minder (KRW) 4. Een continue optimale waterkwaliteit verhoogt de opbrengst

4 Watertechnologie ontwikkelingen: Zuiver water bereiding Membraandestillatie uit grond/oppervlaktewater Membraandestillatie uit afvalwater Brijn opwerking met Membrine Nutriënten (PO4) terugwinning met FACT Instellen O2 concentratie met MGA Gewasbeschermingsmiddelen met Verwijderen met adsorptie Afbraak met CMC of Peroxsite Sensor en control 4

5 Desalination processes: MSF, MED, VC, EDR/CDI, RO, Solar still MSF MED RO VC Solar still EDR /CDI

6 Memstill Basic principle

7 Analytical results E.ON pilot Feed Distillate Na (mg/l) Cl (mg/l) SO4 (mg/l) 1280 < Ca (mg/l) Mg (mg/l) HCO3 (mg/l) Silica (mg/l) 0.28 Boron (mg/l) TOC (mg/l) SuspSolids (mg/l) 9.2 < 1.0 ph Elect. cond. (µs/cm) Aqualab analytical lab, Werkendam

8 Pilot plant at Cosun with commercial AquaStill module

9 Project Goed Giet water (Innowater) Hoge kwaliteit water Planten opkweek Bio teelt Water vrij van zouten en gewasbeschermingsmiddelen

10 Afvalwater met Membraan destillatie; Selectie geschikte membranen en bouw membrane modules

11 Test installatie voor 1.5 m3/dag

12 12 KRW project (sluiten water kringloop en valorisatie) Memstill, RO of CDI (september 2011 selectie)?

13 Membrine : Membrane Distillation Crystallization a hybrid combination of Memstill and MAC/FACT

14 Membrine Principle MDC MODULE BRINE INPUT WASTE HEAT PURE WATER WATER VAPOR CONDENSOR CONCENTRATE (< 1%) MEMBRANE SALT 3 SALT 2 SALT 1

15 Potential products from 1000 m3 sea water 980 m3 potable- or process water (10 micro S) 30 ton NaCl 1 ton NaCl/KCl/MgSO4/MgCl2/.6H2O 1 ton CaCO3/CaSO4 0,1 ton BaSO4 0,01 ton other salts 0,2 kg lithium (and other minerals) <3 m3/h (<0,3%) waste stream with organics and waste waters (bitters) and water

16 Project Consortium: Oasen (Drinking water) Shell (Production water) FrieslandCampina (Dairy waste water) Productschap Tuinbouw (Horticulture) General Electric (System supplier) Project: start at December 15, 2010 Duration: 2,5 years Budget: k 1.200

17 Lab test equipment for Membrine

18 18 Filtration Assisted Crystallization Technology (FACT): Nutrient recovery by crystallization and filtration

19 19 FACT pilot plant for softening of drinking water and waste water of paper industry

20 FACT De FACT technologie is interessant wanneer: (1) het ion/molecuul verwijderd kunnen worden door kristallisatie of precipitatie en (2) wanneer het nog niet geënte kristallisatie product moeilijk is af te scheiden door grootte of vorm. Ontharden: kosten waterbehandeling FACT lager andere technieken. (richtprijs van 0,12/m3) Fosfaat terugwinning uit een riool waterzuiveringsinstallatie bij Waterschap Zuiderzeeland en Siemens In KRW project zal deze techniek getest gaan worden op afvalwater glastuinbouw 20

21 Principle O2 Membrane Gas Absorption (MGA) Air Air Air

22 Liqui-Cel Contactors Extractant Cartridge Distribution Tube Hollow Fiber Membrane Baffle Collection Tube Housing Aqueous Stream Aqueous Stream

23 Gewasbeschermingsmiddelen Technologie portfolio Verwijdering Membrane Assisted Adsorption Separation (MAAS) Bewegend Bed Adsorptie (BBA) [Innovatie prijs AGV] Vernietiging CMC (O2) Peroxsite (H2O2) Oxidatie (katalyse met daglicht, voor de glastuinbouw)

24 Membrane Assisted Adsorption Separation (MAAS) Features: Small affinity particles Selective adsorption Separation by membrane filtration Regeneration section Residues Contaminated water purified water Adsorption section Filtration section

25 MAAS status Market Drinking water Waste water Waste water Target component DOC, TOC, Color humic acids, Pesticides Dyes Heavy metals (Ni, Zn,..) Amino acids MBTE, Xeno oestrogens R&D period (textile) (metals) R&D budget 700 k 900 k (textile) 500 k (metals) 3 M Project funding TNO Co-finance EET / EC EET Consortium Vitens, WLB, WML, Hatenboer Water Textile branch, WUR, Paques Umicore (B) S-search o.a.catch Mabs, WUR, DSM, ATO,. Status Proof of concept Pilot Proof of concept

26 Catalytic Membrane Contactor Principle and Applications Principle Catalytic-oxygen-based membrane reactor Applications Removal of nitrate / nitrite groundwater Removal of bromate (desinfection byproduct ozon) Removal of oxygen for process industry Oxidation of organics

27 Catalytic Membrane Contactor (CMC) How it works Catalyst Organics O 2 CO2, H2O

28 Peroxsite: in-line elektrochemical waterstofperoxide production combined with UV (TNO & van de Heuvel Water Technology) Water P O Elektrochemical Cel: H 2 O 2 production O L UV-lamp dosing Buffer Air (O 2 ) pump H2O + O2 = H2O2

29 Demonstration Peroxsite/UV- combination in practice; 3*4 cells, buffer and UV)

30 Peroxsite in Horticulture Industry Disinfection Breakdown of pesticides, herbicides, exudates Critical Question: How can we use this technology for water reuse without grow limitation? If so: Peroxsite offers safe controlled in-line technology

31 Sensors & control: Ontwikkelpartners: 31

32 Technologie: meetprincipe De impedantie van een LC-resonantiekring wordt beïnvloed door de capaciteit tussen twee elektroden, in dit voorbeeld twee pennen in de bodem voor het meten van het watergehalte bij planten. De sensoren kunnen tegen zeer lage kosten worden gemaakt. De resonantie kring wordt draadloos uitgelezen! 32

33 Bedankt voor uw aandacht 1. Water gaat een belangrijke kostenpost worden in de glastuinbouw 2. Water wordt schaars hergebruik is de oplossing 3. Emissies moeten minder (KRW) 4. Een continue optimale waterkwaliteit verhoogt de opbrengst Conclusie Ontwikkeling van watertechnologie is noodzakelijk om alle waterdoelen in combinatie met betere teelt te halen Contact: