project

Seizoensinvloeden oppervlaktewater vervuilingspotentieel UF

Expert(s):
dr.ir. Emile Cornelissen, Luuk de Waal MSc, dr.ir. Bas Wols

  • Startdatum
    11 mei 2020
  • Einddatum
    01 okt 2021
  • Opdrachtgever
    Bedrijfstakonderzoek
  • samenwerkingspartner(s)
    Dunea PWN

De koppeling tussen seizoensgebonden veranderingen in de waterkwaliteit van oppervlaktewateren en de daaraan gerelateerde bedrijfsvoering van een membraaninstallatie (met name ultrafiltratie), levert in de praktijk regelmatig problemen op. Met een nieuwe analysetechniek relateert dit onderzoek de vervuilingspotentie van oppervlaktewater aan specifieke waterkwaliteitsparameters. Dit gebeurt door in verschillende seizoenen de verandering in waterkwaliteit van een drietal oppervlaktewateren vast te stellen, inclusief de daarmee samenhangende vervuilingspotentie voor ultrafiltratie-membranen.

Inzet van ultrafiltratie voor diverse doeleinden

Ultrafiltratie (UF) is al geruime tijd bij PWN in gebruik als laatste voorbehandelingsstap voor toepassing van omgekeerde osmose (RO). In 2021 wil Dunea een pilot starten waarin drinkwater uit oppervlaktewater wordt geproduceerd door middel van UF-RO. In deze en vergelijkbare toepassingen is een robuuste bedrijfsvoering van groot belang. Het is bekend dat de waterkwaliteit van het oppervlaktewater van seizoen op seizoen varieert, wat zich bij PWN vertaalt in een seizoensgebonden bedrijfsvoering van de ultrafiltratie-unit. Door de vervuilingspotentie van verschillende oppervlaktewateren voor de ultrafiltratie-membranen te analyseren en onderling te vergelijken, kan bestaande kennis op grond van ervaring van procestechnologen en operators worden aangevuld met inzichten op basis van de gemeten waterkwaliteit. Uiteindelijk leidt deze kennis tot praktisch toepasbare handvaten voor een stabielere bedrijfsvoering. Naar verwachting zal ultrafiltratie membraanfiltratie een steeds prominentere rol spelen in diverse processen, zoals in de drinkwaterproductie, bij industriële processen en met betrekking tot het deeltjesvrij maken van water voor diepinfiltratie.

Systematisch uitgevoerde analyses en proeven voor kennisontwikkeling

Door met vastgestelde intervallen de waterkwaliteit van drie oppervlaktewaterlichamen in kaart te brengen, ontstaat inzicht in de natuurlijke variatie die hierin optreedt. De selectiecriteria voor de analyseparameters zijn:

  1. het vermoeden dat deze parameters relevante informatie geven over de vervuilingspotentie van ultrafiltratie-membranen;
  2. de parameters worden (grotendeels) niet meegenomen in de standaard-waterkwaliteitsanalyses van de waterbedrijven.

Met het systematisch in beeld brengen van deze ‘exotische’ waterkwaliteitsparameters door de tijd heen, aangevuld met standaard waterkwaliteitsanalyses van waterbedrijven, wordt een unieke dataset gegenereerd met complementaire gegevens. Met de Flow-Field-Fractionation analysemethode is het mogelijk de verdeling van deeltjesgrootte te analyseren op sub-micrometer schaal. Aangezien de typische poriegrootte van ultrafiltratie-membranen zich in deze range bevindt, zijn deze kleine deeltjes mogelijk relevant voor membraanverstopping. Wanneer deze waterkwaliteitsdata worden gekoppeld aan observaties van het vervuilingsmechanisme in een proefopstelling van KWR, kan gedetailleerde kennis worden vergaard over de onderliggende mechanismen van ultrafiltratie-verstopping.

Impressie van de proefhal van KWR met een ultrafiltratie membraanunit (witte drukbuis, midden van de foto)

Inzichten delen

Het vastleggen van de kennis die met dit project wordt opgedaan in een peer-reviewed publicatie, maakt deze breed toegankelijk. Zo wordt de basis gelegd voor implementatie en kunnen voor aanvullend onderzoek ook industriële partijen die ultrafiltratie toepassen worden benaderd. Op basis van de publicatie wordt ook een rapport beschikbaar gesteld voor drinkwatertechnologen en bronhydrologen van de Nederlandse drinkwaterbedrijven, bestaande uit een Nederlandstalige managementsamenvatting, de publicatie zelf en alle uitgewerkte analysedata.