Koelwater wordt doorgaans geconditioneerd door chemicaliën toe te voegen naarmate het water harder en vuiler wordt. Deze behandeling is maar een aantal cycli mogelijk, waarna het water inclusief chemicaliën moet worden geloosd. Door koelwater voor te behandelen, zijn veel minder chemicaliën nodig en zijn er meerdere cycli mogelijk. In sommige gevallen is het zelfs haalbaar om helemaal geen chemicaliën meer te gebruiken.
Acht jaar geleden ontwikkelde Pathema een vortex-systeem voor de behandeling van dweilwater voor ijsbanen. Bij toeval kwam een ijsbaanbeheerder erachter dat de warmtewisselaar in de verdampingscondensor wel heel schoon was. ‘De kalk bleef op de bodem van de koeltoren liggen en men kon het er zo uitscheppen’, verklaart Boeren. ‘Wij hadden daarmee min of meer bij toeval een chemicaliënvrije manier gevonden om kalkaanslag te voorkomen in watersystemen.’
Praktijktesten
Kennis- en onderzoeksinstituut van de procesindustrie ISPT zag mogelijkheden in de vortex-technologie en samen zochten de partijen een bedrijf waar zij de werking van de technologie in de praktijk konden bewijzen. Dat bedrijf werd Heineken in Den Bosch, waar werd afgesproken om een derde van de koeltorens met de technologie van Pathema, volledig chemicaliënvrij te testen en twee derde op de traditionele manier te behandelen. Boeren: ‘Het resultaat was nog beter dan wij hadden verwacht. Niet alleen nam de kalkaanslag aanzienlijk af, maar het afgeleide resultaat was dat ook het water- en energieverbruik afnam. Er hoefde namelijk minder water te worden gespuid.’
Met de Industrial Vortex Generator won Pathema begin dit jaar de verkiezing Water Innovator of the Year 2017. Directeur Mark Boeren gaf onlangs tijdens een Masters of Industry- bijeenkomst van het Watervisie platform inzicht in de werking en toepassing van het systeem dat het gebruik van chemicaliën overbodig maakt. Onderzoeker Nienke Koeman van KWR deelde tijdens de masterclass de resultaten van de theoretische potentie van koelwaterbehandeling bij Sabic en Tata Steel.
Drie opties
Met als voornaamste criterium minimaal waterverlies tijdens de voorbehandeling zelf, selecteerde Koeman drie mogelijke scenario’s voor voorbehandeling. Deze variëren van kationwisseling gevolgd door anionwisseling, tot pellet-ontharding gevolgd door zandfiltratie en opnieuw kationwisseling en eventueel anionen- wisseling.
De onderzoekers ontwikkelden daarnaast de rekentool Calculation Sheet Cooling Water (CaShCoW) om de technische en economische haalbaarheid van de drie gekozen voorbehandelingen en een toename van concentratiecycli door te rekenen. Ze vergeleken de resultaten met de bestaande situatie van behandeling en indikken in twee praktijksituaties. De eerste is een koelsysteem bij Sabic in Geleen. CaShCoW laat zien dat in dit geval geen van de drie voorbehandelingsscenario’s economisch voordeliger is dan de huidige conditionering.
Vanwege de hoge concentratiefactor van circa negen is de winst door waterbesparing eenvoudigweg te gering.
Het koelsysteem bij Tata Steel in IJmuiden gebruikt voorbehandeld oppervlakte-
water als suppletiewater. Omdat het koelwater in een ander koelsysteem terecht kan komen, mag het chloride-
gehalte in het recirculerende koelwater niet te veel stijgen. Daarom is de maximale concentratiefactor hier 2,4. De rekentool laat zien dat als de concentratiefactor wel van 2,4 naar 5 zou mogen stijgen, 27 procent van het suppletiewater kan worden bespaard.
Met een van de scenario’s zou in dat geval tot 47 procent op de kosten kunnen worden bespaard. Voor de twee andere scenario’s is dat lager, maar nog steeds ruim twintig procent.
