PRODUCTIE VAN PROCESWATER DMV MEMBRAANTECHNOLOGIE. 17 maart 2011

Transcriptie

1 PRODUCTIE VAN PROCESWATER DMV MEMBRAANTECHNOLOGIE 17 maart

2 OVERZICHT PRESENTATIE 2 Algemene inleiding Kort overzicht van Ultrafiltratie Omgekeerde Osmose CDI Case studies 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...

3 Veolia Environnement: Wereldleider in milieuservices 3 De wereldwijde benchmark in waterservices Wereldleider miljard - Dalkia De leidende Europese aanbieder van energiediensten Europees European leider leader 7 miljard 7bn Het enige bedrijf ter wereld dat het hele gebied van milieuservices bestrijkt: De wereldwijde benchmark voor afval management en hergebruik van grondstoffen Wereldwijde Worldwide referentie reference 9 miljard 9bn De standaard voor het managen van veilige en ondersteunende mobiliteitsoplossingen Europees leider 5.8 miljard *2009 key figures 3

4 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 miljardomzet in business units in57 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 Fysisch Chemisch 6 5 voornaamste ontwikkelingsgebieden Hergebruik Ontzilting Biogasproductie Energiebesparing Terugwinning van bijproducten Actiflo Turbo CEDI Filtratie Biosep Hydrotech Discfilter TM 3FM... Biologisch Biobed EGSB AnoxKaldnes TM MBBR Biostyr Thermisch BioCon TM MED desalination Solia TM... 6

7 Een industriële partner 7 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

8 THEORIE 8

9 FILTRATIESPECTRUM 9 Membrane pilot installation Membrane modules

10 MEMBRANEN: VOORBEELDEN 10 Membrane pilot installation Membrane modules

11 Matrix van beschikbare waterbronnen 11 Beschikbaarheid Kwaliteit Prijs Stadswater + +/- -- Oppervlaktewater +/- +/- + Regenwater behandeld afvalwater Grondwater - +/- + Membrane modules

12 Fysische eigenschappen van bioeffluent 12 PLUS MIN Constant nl: temperatuur samenstelling (uitzondering: food processing) ZS [5-60 mg/l] Bacteriële aanwezigheid Restkleur Membrane Organische restfractie Zoutgehalte Troebelheid Temperatuur

13 Gebruik van bioeffluent 13 VOORDELEN NADELEN Goed voorradig, eigen waterbron Wordt anders toch geloosd Moeilijk effluent vraagt een duurdere behandeling Oppassen voor opconcentratie van componenten Overschrijden van de lozingsparameters Membrane

14 Effluenttoepassingen 14 GEEN PROCESWATER PROCESWATER Kuiswater Spoelwater Koelwater (condensors) Stoomketelvoedingswater Bereidingswater Spoelwater Membrane Laagwaardige toepassingen Kwalitatief hoogstaand water

15 ULTRAFILTRATIE 15 Membrane

16 OMGEKEERDE OSMOSE 16 Membrane pilot installation

17 CDI/CEDI/EDI: CONTINUE ELECTRODEIONISATIE 17 DC Power Supply and Electrical Controls FEED PRODUCT CONCENTRATE CDI Module

18 GEFORCEERDE IONBEWEGING OIV GELIJKSTROOM 18 Anion Membraan Kation Membraan Na+ Cl- Na+ Na+ Cl- Cl- Na+ Cl- Na+ Cl- Cl- Cl- Na+ Na+

19 19 CDI/CEDI/EDI: CONTINUE ELECTRODEIONISATIE Na+Cl- Reject Laag TDS Product Reject Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+Cl- Na+Cl- Na+Cl- Na+Cl- Na+Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- Cl-

20 RO-EDI: MEEST VOORKOMENDE OPZET 20 RO: 75% recovery CDI: 95% recovery CDI concentrate recycle SYSTEM: 75% recovery

21 EDI VOEDINGSKWALITEIT 21

22 TYPISCHE EDI WERKINGSPARAMETERS 22

23 CASE STUDIES 23

24 Case-study 1: de productie van spoelwater 24 Bio-effluent Zandfiltratie opslagtank Regenwater Spoelwater Vereisten afh van type proces (textiel, food processing,..) ph ph correctie Micro/ultrafiltratie opslagtank omgekeerde osmose Proceswater opslagtank Anti-scalant UV-desinfectie Geen COD Geen zwevende stoffen Gereduceerde concentratie aan zouten. Stabiliteit in alle parameters (drinkwaterkwaliteit) Verbruikers

25 TACK tankcleaning: Ultrafiltratie en Omgekeerde Osmose 25 Omgekeerde Osmose: Verwijderen van zouten Ultrafiltratie: Verwijderen van troebel en bacteriën

26 Case study 2: Bereidingswater voor chemicaliën 26 Afvalwater ph ph correctie Aanmaakwater Vereisten afh van type proces Buffertank Membraan bioreactor opslagtank omgekeerde osmose Proceswater opslagtank Anti-scalant Geen zwevende stoffen Laag zoutgehalte Laag ammoniumgehalte (deminwater kwaliteit)

27 Stappenplan 27 CAPEX & OPEX, membraankeuze THEORETISCHE VOORSTUDIE Betrouwbaarheid PILOTING ON SITE

28 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

29 Membraanmodule configuratie PURON 29 Bellenbeluchting Capillairemembranen eenzijdig gesloten uiteinden Filtraat Centrale luchtingang

30 PURON: rackbouw 30 Filtraat Lucht Filtraat Luchtaansluiting per membraanmodule Vrije ruimte tussen membranen

31 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

32 Extractiecompartiment 32

33 Biologische reactor 33

34 Case study 3: proceswaterproductie vanuit afvalwater 34 Afvalwater vanuit de de mouterij Proceswater Vereisten afh van type proces Ondergedompelde Membraanbioreactor proceswateropslagtank Lage concentratie aan organisch materiaal Gereduceerde biologische activiteit Stabiliteit in alle parameters. Nutriëntverwijdering Aandacht voor pathogenen en totaal kiemgetal.

35 SOBELGRA: overzicht 35 Microfiltratiemembranen: 5/10 frames Membraanbioreactor: Monteren van de membranen

36 RETROFITTING 36 = 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 zonder uitbreiding burgelijke bouwkunde (in)direct hergebruik mogelijk

37 MOTIVATIE VOOR RETROFITTING 37 Betere effluentkwaliteit (ifv lozingsnormen, CODtot, SS) Slibbezinking zeer slecht Uitbreiding organische vracht Hydraulische opschaling Lagere slibproductie

38 GEVOLGEN RETROFITTING:effluentkwaliteit 38 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

39 GEVOLGEN RETROFITTING:hydraulisch 39 SBR: hydraulisch beperkt door slibbezinkingseigenschappen en piekdebiet lozing MBR: Hydraulisch onbeperkt Debiet gerelateerd aan geïnstalleerd membraanoppervlak en flux

40 Case study 4: productie van Utility water vanuit biologisch effluent 40 Bio-effluent Zandfiltratie Utility water Vereisten afh van type condersor, stoomketel,.. Opslagtank Microfiltratie Lage concentratie aan zouten Geen biologische activiteit Geen organische stoffen omgekeerde osmose 11 omgekeerde osmose 22 Aandacht voor de agressiviteit van het water UV UV Opslagtank Utility Utility Water Water

41 NEW BELGIUM BREWING: overzicht 41 Omgekeerde osmose: Verwijdering van zouten Microfiltratie: Verwijderen van de troebelheid

42 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

43 Case-study 5: De productie van water met drinkwaterkwaliteit 43 ZANDFILTRATIE ULTRAFILTRATIE OMGEKEERDE OSMOSE

44 CASE STUDY: situering 44 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

45 Motivatie 45 Beperkt vergund lozingsdebiet Reduceren van de afhankelijkheid van stadswaternet Daling grondwaterkwaliteit Daling vergunde grondwaterhoeveelheid Membrane Stoomketelvoedingswater: spui, reinigingskosten, stabilisatoren

46 CASE STUDY: voedingswaterkarakteristieken 46 Voedingswater ZF Temperatuur ( C) : 15.0 Ca (ppm) : 40.0 Mg (ppm) : 35.0 Na (ppm) : K (ppm) : NH 4 (ppm) : 2.0 Ba (ppm) : 0.0 Sr (ppm) : 0.0 CO 3 (ppm) : 0.4 HCO 3 (ppm) : SO 4 (ppm) : Cl (ppm) : F (ppm) : 4.0 NO 3 (ppm) : 95.0 SiO 2 (ppm) : 10 TDS (ppm) : 2,746 ph (ppm) : 7.2 Zwevende stoffen (ppm) : 30 Turbiditeit (NTU) : 15 COD (mg/l) : 80

47 GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (1) 47 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 COND. Installatie van een omgekeerde osmose (RO) is noodzakelijk!

48 GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (2) 48 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 HCO 3 - ph correctie (dosering van zwavelzuur)

49 GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (3) 49 De concentratie aan hardheidsionen (Ca en Mg) zijn relatief hoog Potentieel gevaarlijk voor neerslag van zouten in de omgekeerde osmose door de opconcentratie Ca + Mg Dosering van anti-scalant (hardheidsstabilisator) op de RO

50 GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (4) 50 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!

51 GEVOLGEN VOOR HET DESIGN (5) 51 De concentratie aan zwevende stoffen is variabel (f ie van de slibezinking) en de troebelheid kan variëren in f ie van de productieperiode Beperkende factor bij het ontwerp van de UF, want een hogere terugspoelfrequentie betekent een lager rendement op de UF ZS,TURB Installatie van een zandfilter noodzakelijk!

52 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 Membrane modules Concentraat

53 ZANDFILTRATIE 53 DOEL UITVOERING 1) beschermen UF tegen pieken in ZS 2) Verhogen rendement UF door reductie ZS 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

54 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 m² Werkdruk 2 bar Spec. Flux 46.8 l/m².hr Membrane modules

55 OMGEKEERDE OSMOSE 55 DOEL Verwijderen van zouten en virussen UITVOERING PLC gestuurd,rvs frame en PVC (lage druk) en RVS 316 leidingwerk (hoge druk) Membrane BELANGRIJKSTE DATA Permeaatdebiet 40 m³/hr # membranen Werkdruk 18 bar

56 WERKINGSKOSTVERDELING ULTRAFILTRATIE 56 NaOCl NaOH Innamekost CIP chemicaliën energie Membraanvervanging operator interventie onderhoud

57 WERKINGSKOSTVERDELING OMGEKEERDE OSMOSE 57 H2SO4 NaOH Antiscalant chemicaliën CIP chemicaliën energie Membraanvervanging Vervanging voorfilter operator interventie onderhoud

58 TOTALE WERKINGSKOSTVERDELING 58 Eurocent/m³ onderhoud operator interventie vervanging voorfilters Membraanvervanging RO Membraanvervanging UF energie CIP chemicaliën Antiscalant chemicaliën H2SO

59 PHARMACEUTICA 59

60 Pharmaceutica: combinatie van hoogstaande technologiën 60 Optional Pre-treatment Softening Micro-filtration Multi-purpose Tank Stainless steel Hot water sanitization Minimize micro organism contamination Reverse Osmosis Removal of: -Dissolved inorganics -Dissolved organics -Microbial species CDI-LX Continuous regeneration Chemical free UV Disinfection Final security against microbial contamination Optional ULTRA-FILTRATION : ORION - HPW

61 UF voor pyrogen free water : verwijderen van bacteriën en endotoxines 61 Storage U.F.

62 HOT WATER SANITISATION 62 H / 2 O 2 Vent to Outside 3 Way Valve Modulating Valves Gas Separator To Purified Water Tank 5 Micron Filter Spray Ball Heater Y Drain Optional UV Series Softeners Y Drain Variable Speed Pump Break Tank Variable Speed Pump Reverse Osmosis CDI LX

63 63

64 OPMERKINGEN 64

65 Opmerking 1: LOZINGSNORMEN PROBLEMATIEK (1) 65 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.

66 LOZINGSNORMEN PROBLEMATIEK (2) 66 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

67 WETTELIJK KADER ivm LEVENSMIDDELENBEDRIJVEN 67 Water dat, zelfs middels hergebruik, voldoet aan het KB water ( ), 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.

68 Einde Kris Lambert Directeur VWS Benelux