*Dit is een artikel uit het magazine Vitens Innoveert – Thema Zuiveren
Bij het verwijderen van ongewenste zouten uit grondwater met omgekeerde osmose ontstaat tot nu toe een waterverlies van ongeveer twintig procent. Door het geregeld wisselen van de stroomrichting kan dit verlies omlaag naar zeven procent. Dat zorgt niet alleen voor waterbesparing, maar ook voor een lager energie- en chemicaliënverbruik. Onderzoek naar een andere methode om het waterverlies te verminderen loopt nog.
“Omgekeerde osmose is heel geschikt om zouten uit ons ruwwater te verwijderen”, vertelt procestechnoloog en membraanexpert Bas Rietman. “Bij deze techniek persen we water onder een druk van zeven tot acht bar door membranen, die in buizen zijn gemonteerd en meer dan 98 procent van de opgeloste zouten tegenhouden. Hierbij ontstaat schoon permeaat – water waaruit de zouten zijn verwijderd – en een concentraatstroom van water met alle achtergebleven zouten. Tijdens het proces neemt de concentratie zouten aan de voedingszijde van het membraanoppervlak zodanig toe, dat er zouten gaan neerslaan op het membraanoppervlak. Daardoor neemt de doorlatendheid af en is het niet meer efficiënt om door te gaan met de productie van permeaat. Door een soort vloeibare calgon aan het voedingswater toe te voegen, kunnen we neerslag van zouten een tijdje voorkomen, maar uiteindelijke moeten we het membraanconcentraat afvoeren.”
“We zijn gaan nadenken hoe we waterverlies kunnen gaan minimaliseren, omdat ongeveer twintig procent van het voedingswater verloren gaat door de afvoer van het concentraat”
Waterverlies minimaliseren
“Door de afvoer van het concentraat gaat ongeveer twintig procent van het voedingswater verloren”, legt procestechnoloog Nico Wolthek uit. “Dat is niet alleen zonde van het water, maar ook van de energie die nodig is om dit water op te pompen en onder druk te brengen en van de chemicaliën die we aan dit deel van het voedingswater toevoegen. Daarom zijn we gaan nadenken hoe we het waterverlies kunnen minimaliseren. Dat heeft geleid tot twee onderzoeksprojecten. Bij het eerste – dat we inmiddels hebben afgerond – hebben we onderzocht of we het waterverlies kunnen beperken door het hele membraanfiltratieproces te verbeteren. Binnen het tweede onderzoeksproject gaan we na of we het waterverlies kunnen terugdringen door de concentraatstroom na te behandelen.”
Nico vervolgt: “Voor het eerste project hebben we de mogelijkheden van feed flow reversal onderzocht. Het principe van deze techniek is dat je stroomrichting van het voedingswater verandert vlak voordat de zouten gaan neerslaan op het membraanoppervlak. Dit neerslaan begint altijd in het laatste deel van de membraanbuizen. (zie afbeelding ROTEC) De zoutconcentratie is hier het hoogst, omdat dit deel het verst verwijderd is van het punt waar het voedingswater binnenkomt. Door de stroomrichting om te draaien en het voedingswater toe te voegen via de leiding waar eerst de concentraatstroom werd afgetapt, daalt de zoutconcentratie in dit deel van de buis weer.”
“Op productielocatie Het Engelse Werk hebben we naast de bestaande membraaninstallatie een proefinstallatie gebouwd die met hetzelfde ruwwater werd gevoed. Uit de testen met deze installatie blijkt dat we het waterverlies kunnen reduceren tot zeven procent. Dat is een mooi resultaat. Toch onderzoeken we ook nog de andere manier om het waterverlies terug te dringen. Als we feed flow reversal namelijk willen toepassen, dan moeten we de bestaande installaties van veel extra kleppen en complexe regeltechniek voorzien. Dat vergt niet alleen forse investeringen, maar leidt ook tot meer onderhoud.”
“Het voordeel van deze techniek is dat je de bestaande installaties kunt blijven gebruiken, waardoor de investeringskosten een stuk lager zijn”
Indikken concentraatstroom
Bas: “Binnen het tweede onderzoek verkennen we de mogelijkheden om de concentraatstroom verder in te dikken. Daarbij kijken we vooral naar een techniek die closed circuit omgekeerde osmose heet. Deze techniek komt erop neer dat je extra water onttrekt uit de concentraatstroom en om de zoveel tijd het ingedikte concentraat als het ware wegblaast. In de loop van 2022 hopen we dit onderzoek af te ronden.”
Nico vult aan: “Het voordeel van deze techniek is dat je de bestaande installaties kunt blijven gebruiken en er alleen een kleine installatie naast hoeft te zetten om de concentraatstroom – die relatief een klein volume heeft – na te behandelen. De investeringskosten zijn daardoor een stuk lager dan bij het geschikt maken van de membraaninstallaties voor feed flow reversal.”
Geïnspireerd?
Voor meer informatie of een samenwerking kunt u contact opnemen via bas.rietman@vitens.nl of nico.wolthek@vitens.nl
