Betere reactoren voor desinfectie van drinkwater dankzij de combinatie van modelleren en experimenteren

Hydrodynamische processen – de stroming van het water door de reactor – bepalen in grote mate de efficiëntie van drinkwaterzuiveringsinstallaties, in het bijzonder van desinfectie-installaties. Omdat het inzicht in de hydrodynamica van drinkwaterzuiveringsinstallaties tot nu toe beperkt was, zijn de reactoren waarin water met UV-straling, ozon of peroxide wordt behandeld, meestal niet optimaal ontworpen. Daardoor kunnen er ongewenste bijproducten ontstaan en is het chemicaliën- of energieverbruik vaak hoger dan noodzakelijk. Om de prestaties van dergelijke installaties te voorspellen en te verbeteren, wordt steeds meer gebruik gemaakt van computational fluid dynamics (CFD). CFD maakt gebruik van geavanceerde numerieke modellen om de stroming, menging en (bio)-chemische reacties te voorspellen. Bas Wols heeft de hydrodynamica en (bio-)chemische processen in ozon- en UV-systemen bestudeerd met behulp van CFD-modellen (computerberekeningen) in combinatie met experimenten: metingen aan reactoren.

Beter modelleren
Dankzij deze combinatie van modelleren en experimenteren hebben Wols en zijn collega’s het CFD-model verder kunnen ontwikkelen. Het is nu een goed gereedschap om de prestaties van drinkwaterzuiveringsinstallaties te voorspellen. Als het CFD-model goed wordt gebruikt, d.w.z. rekening houdend met de complexe turbulente bewegingen in een reactor en gevalideerd door experimenten, helpt het om het ontwerp te verbeteren van UV-reactoren, ozonsystemen en andere systemen die sterk door de hydrodynamica worden bepaald.

Beter ontwerp
Het onderzoek heeft ook nieuwe inzichten opgeleverd voor het ontwerp van desinfectie-installaties, bijvoorbeeld over de plaatsing van schotten in reactoren. Alleen als die op de juiste plekken worden geplaatst, bevorderen ze menging en voorkomen ze dat er grote recirculatiestromen in de reactor ontstaan. Worden de schotten op de verkeerde plekken aangebracht, dan vergroten ze juist de recirculatiestromen, waardoor niet alle porties water een vergelijkbare dosis desinfectiemiddel of UV-straling ontvangen. Met het CFD-model is de beste plaatsing voor schotten te berekenen, zodat het energieverbruik van reactoren wordt gereduceerd.

Bas Wols promoveert op maandag 21 juni om 15.00 uur aan de TU Delft (faculteit Civiele Techniek) op het proefschrift “CFD in drinking water treatment”. Hij heeft zijn onderzoek deels aan de TU Delft en deels bij KWR Watercycle Research Institute uitgevoerd, onder ander binnen het onderzoeksprogramma voor de waterbedrijven BTO.

Meer info
KWR Watercycle Research Institute
Hans Ruijgers, Senior Communicatieadviseur
M. 06 - 218 228 12
E.hans.ruijgers@kwrwater.nl.  

Link naar TU Delft: http://www.tudelft.nl/live/pagina.jsp?id=3591f3dd-2045-4e81-a897-5ff3a07cceca&lang=nl.