Aqua NL Vakbeurs, 23 maart 2017 1 Koelwater conditionering Aqua NL Vakbeurs,23 maart 2017 Nienke Koeman, Frank Oesterholt, Hans Huiting
Bridging science to practice 2 TKI project Cooling water conditioning in the future Van curatieve naar preventieve behandeling Doel: besparing van water, chemicaliën en kosten Hoe: suppletiewater voorbehandelen i.p.v. complexe chemicaliën in de koelwater Gericht op ontharden Deelnemers: KWR, Lambèr Paping (zelfstandige), SABIC, Tata Steel, Brabant Water, Evides Industriewater, Pidpa
Bridging science to practice 3 Aanpak 1. Selectie van voorbehandeling 2. Opstellen rekenmodel 3. Case studies
Bridging science to practice 4 Aanpak 1: Selectie van voorbehandeling Criteria: Weinig waterverlies 3 scenarios 1 2 3 Schaalgrootte Kosten NaOH Na 2 CO 3 PELLET NaOH Na 2 CO 3 PELLET CO 2 CO 2 Uitkomst: RSF RSF ontharding (CIEX en pellet ontharding) en CO 2 CO 2 verwijdering organisch materiaal (AIEX) CIEX CIEX CIEX AIEX AIEX
Bridging science to practice 5 Aanpak 2: opstellen rekenmodel Invoer van data huidige systeem Dimensies van het systeem Koel capaciteit Grootte Concentratie cycli (=indikkingsfactor) Suppletiewater samenstelling Samenstelling, dosering en kosten van huidige behandelings chemicaliën Kosten van energie en water Doorrekenen van de drie alternatieven Kosten basischemicaliën ingeven Aantal gewenste cycli Gewenste minimale kalk concentratie Dimensionering van aantal parameters Overmaat aan NaOH of soda Bedhoogte en tijd van ionenwisselaars
Bridging science to practice 6 Aanpak 2: opstellen rekenmodel Berekening van kosten Gebruik KostenStandaard (RHDHV) voor kentallen kosten Opex: Afschrijving van de CAPEX Operationele en onderhoudskosten Energie kosten Chemicaliën kosten Inname water en afval water kosten Berekening van waterkwaliteit en -kwantiteit Per behandelingsstap wordt berekend wat het effect is op de afzonderlijke ionen en ph Wat het waterverlies is Van het spui wordt berekend Water samenstelling Langelier saturatie index, Larson Skold Index, Puckorius index
Bridging science to practice 7 Aanpak 3: case studies: Sabic Oppervlakte water: voorbehandeld Julianakanaal (flocculatie en filtratie) 200 MWth 18000 m 3 /h circulerend koelwater Hoog zink/ fosfonaat programma Huidig aantal cycli: 9 Alternatieve scenario s Gekozen parameters Gewenste aantal cycli: 10 Calcium hardheid in circulerend water: 0,1 mmol/l CIEX: 12 uur runtime, bedhoogte 2m (typische waarde) AIEX DOC verwijdering: 0% bypass, 12 uur runtime, bedhoogte 2m (typische waarde)
Bridging science to practice 8 Aanpak 3: case studies: Sabic Waterverbruik: Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Anion Exchange Pellet Softening ph-correction with CO 2 Rapid Sand Filtration Pellet Softening ph-correction with CO 2 Rapid Sand Filtration Anion Exchange Current Situation Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Raw water capacity m 3.h -1 238 237 240 241 Make-up water capacity m 3.h -1 234 234 234 Water losses make-up water treatment m 3.h -1 3 7 7 Relative costs % 100 160 271 309
Case studies - Sabic Gevoeligheids analyse: aantal cycli Bridging science to practice Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Anion Exchange Pellet Softening ph-correction with CO 2 Rapid Sand Filtration Pellet Softening ph-correction with CO 2 Rapid Sand Filtration Anion Exchange 9 Water besparing is niet significant
Bridging science to practice 10 Case studies - Sabic Waterkwaliteit Corrosion No scaling or corrosion Scaling Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 ph 9,6 9,4 9,4 Langelier Saturation Index @ 60 C 2.35 1.8 1.8 Niet mogelijk om groen te halen Larson-Skold Index 1.00 2.0 2.0 Puckorius Scaling Index 5.19 6.3 6.3 Meest betrouwbaar
Bridging science to practice 11 Aanpak 3: case studies: Tata steel Oppervlakte water: WRK Water Andijk of Nieuwegein 12,2 MWth Organische behandeling programma Huidig aantal cycli: 2,4 Nu: chloride beperking (212 mg/l) Verschil met Sabic: Kleiner Lager aantal cycli Kosten voor water en chemicaliën hoger, voor energie lager Alternatieve scenarios Gekozen parameters Gewenste aantal cycli: 5 Calcium hardheid in circulerend water: 0,1 mmol/l CIEX: 12 uur runtime, bedhoogte 2m (typische waarde) AIEX DOC verwijdering: 0% bypass, 12 uur runtime, bedhoogte 2m (typische waarde)
Aanpak 3: case studies Tata Steel Bridging science to practice Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 12 Anion Exchange Pellet Softening ph-correction with CO 2 Rapid Sand Filtration Pellet Softening ph-correction with CO 2 Rapid Sand Filtration Anion Exchange Waterverbruik: Current Situatio Scenario n 1 Scenario 2 Scenario 3 Raw water capacity m 3.h -1 26 19 19 19 Make-up water capacity m 3.h -1 19 19 19 Water losses make-up water treatment m 3.h -1 0.35 0.48 0.54 Relative costs % 100 43 73 78
Aanpak 3: case studies Tata Steel Bridging science to practice Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 13 Anion Exchange Pellet Softening ph-correction with CO 2 Rapid Sand Filtration Pellet Softening ph-correction with CO 2 Rapid Sand Filtration Anion Exchange Grote waterbesparing en kostenbesparing bij hoger # cycli
Bridging science to practice 14 Case studies Tata Steel Waterkwaliteit Current limit Corrosion No scaling or corrosion Scaling Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 ph Langelier Saturation Index @ 60 C Larson-Skold Index Puckorius Scaling Index 9,3 9,2 9,2 1.7 1.4 1.4 1.5 2.0 2.0 6.5 7.0 7.0 Meest betrouwbaar Niet mogelijk om groen te halen
Bridging science to practice 15 Beperkingen model/ aanbevelingen Beperkingen: Geen goede indicatie voor corrosie Geen goede indicatie voor biofilm groei Aanbevelingen: water pilot test NEN-ISO 16784-2 Aanpassen BREF
Bridging science to practice 16 Conclusies Veel water en kosten kunnen worden bespaard Locale omstandigheden grote rol Veel flexibiliet in te kiezen parameters gevoeligheids analyse kan optimum laten zien TKI website: http://www.tkiwatertechnologie.nl/project/koelwatercon ditionering-in-de-toekomst/ Corrosie en biofilm groei kunnen niet kwantitatief bepaald worden
Bridging science to practice 17 Tata Steel CF=2,4 Bij CF=1,75 Scenario 1: Chloride limiet gehaald At same chloride limitation 10% cost saving, no water saving 35 m 3 /h ipv 26 m 3 /h nu (35% extra watergebruik) 74% van huidige kosten