STUDIEDAG  
Aquarama 80 – juni 2018

Ervaringen met langlopende membraaninstallaties

BMG, de Belgian Membrane Group, organiseerde op 18 april een themanamiddag rond ‘Ervaringen met langlopende membraaninstallaties’. Het begon met een bezoek met gids aan Aquafin’s waterzuiveringsinstallatie in Schilde. Daarna kwamen, in Aartselaar, enkele sprekers aan het woord. Door hun jarenlange ervaring konden ze uitpakken met heel wat praktische tips.

Arnaud Nauwelaerts, engineered systems sales manager Benelux bij Suez Water Technologies & Solutions meldde dat mechanische en infrastructuuraspecten een enorme impact hebben op de levensduur van de membranen, “net als voorfiltratie en voorbehandeling, trouwens. Die kunnen de stress op de membranen verminderen, wat eveneens de levensduur verlengt, of minstens de werking ervan kan optimaliseert.”

Meer bepaald over het mechanische aspect verduidelijkte hij: “Dan praten we over de werking van pompen, blowers, afsluiters en kleppen. Dan is preventief onderhoud een must. Ook moet worden gekeken of de mechanische onderdelen in een goede conditie zijn en blijven. Kijk naar de conditie van de tanks waarin de membranen worden gehangen. Als die in staal zijn uitgevoerd, controleer dan ook de coating. En als die in beton is, bekijk dan de kwaliteit van de beton. Ga na of er bijvoorbeeld geen betonrot optreedt. Besef, bij het vernieuwen van de instrumentatie, dat je een upgrade kan doen naar de nieuwste kwaliteiten en dat je dan kan gaan voor de best beschikbare techniek. Volg ook extra parameters op om dan, als dat nodig blijkt, aanpassingen te doen in kader van verstrengde wetgeving.”

En als we kijken naar membraanvervanging? Nauwelaerts: “In het kader daarvan moet je een aantal parameters opvolgen zoals transmembraandruk, debiet, druk- en reinigingsfrequenties. Als die omhoog gaan, is dat een indicatie dat membranen het einde van hun levensduur naderen.”

“Preventief onderhoud van mechanische onderdelen, en controleren of ze in een goede conditie zijn en blijven, zijn een must.”

 

Vervolgens besprak hij een project in Engeland. “Daar is een type voorfiltratie gebruikt die te veel vervuiling doorliet, waardoor de membranen verstopten en waarin ook erosie optrad. Dat gaf stress en had een invloed op de levensduur van membranen. We hebben toen ingegrepen door vernieuwing en upgrade van de membraan naar de nieuwste generatie, door de vervanging van de voorfiltratie en een optimalisatie van de besturing, en door optimalisatie van de beluchting wat voordelen had op energetisch vlak.”

De Schilde-case

Aquafin heeft twee rioolwaterzuiveringsinstallaties met een belangrijke rol voor membranen onder haar hoede. Kathleen Moons, procesingenieur bij Aquafin, begon met Schilde. Daar bleek in 2003 de renovatie van de zuiveringsinstallatie noodzakelijk. Toen is vastgesteld dat op die locatie een membraanbioreactor, een MBR dus, een goede oplossing was. Zo is daar een hybride zuiveringsinstallatie ontstaan. Er kwamen 24 cassettes met holle vezelmembranen in vier filtratietanks, die samen een oppervlakte van 10.560 m² hadden. Eén keer per week gebeurde een onderhoudsreiniging met javel (NaOCl) en citroenzuur. Doorheen de jaren bleek dat het nuttig werd die frequentie op te drijven, eerst naar twee keer per week, en na verloop van tijd naar zes keer per week. Ook de inweektijd nam toe: van 180 naar 540 seconden. Bovendien kreeg elke membraan elk jaar een ‘recovery cleaning’ waarbij de filtratietank volledig werd geledigd, membranen mechanisch werden gereinigd, en gereinigd met javel en citroenzuur.

Na verloop van tijd bleken optimalisaties zinvol. De oorspronkelijke maaswijde van de trommelzeef werd aangepast en er werd hogedrukreiniging voorzien om de doorslag van haren en vezels naar het membraan te verminderen. Ook is metterijd het belang van afdekking ingezien: naast de installatie bevinden zich bomen zodat takken en bladeren in de MBR konden vallen; zelfs een eend is er op een dag in gesukkeld.

De eerste signalen van slijtage van membranen kwamen in 2010: het verhogen van de reinigingsfrequentie bleek een deel van de oplossing. Bovendien begonnen de holle vezels te lossen. In 2015 mondde dat alles uit in een volledige membraanvervanging. Toen zijn de membranen vervangen door een ander type dat aangepast was aan een nieuwe, efficiëntere beluchtingsmethode. Toen is Aquafin overgestapt naar acht (in plaats van zes) cassettes per tank, zodat de membraanoppervlakte steeg naar 14.270 m². Er is toen een wekelijkse onderhoudsreiniging ingelast met twee injecties javel en citroenzuur; de inweektijd was 300 seconden. Nu, drie jaar later, is dat opgelopen naar drie injecties, respectievelijk 420 seconden inweektijd.

Moons sprak eveneens over enkele KWZI’s met capaciteit van 220 tot 900 IE. Toepassingen van MBR’s voor huishoudelijk afvalwater zullen waarschijnlijk wel beperkt blijven. Daarnaast heeft ook Aquafin’s dochteronderneming Aquaplus ervaring met MBR’s bij enkele industriële klanten.

“Na verloop van tijd bleken optimalisaties zinvol: aanpassen maaswijde trommelzeef, hogedrukreiniging en afdekking.”

Maaswater

De eerste installatie die Joery Janda, procesingenieur bij Induss besprak, was een proceswaterbehandelingsinstallatie die werkt op basis van Maaswater. Een belangrijke uitdaging daar zijn sterk fluctuerende zwevende stof concentraties die seizoensafhankelijk zijn. Denk bijvoorbeeld aan vallende bladeren. “Het is een installatie, opgebouwd uit zeven containers: de eerste is een pompcontainer, dan twee ultrafiltratiecontainers, nog een pompcontainer, gevolgd door drie RO-installaties. Bij de intake doen we al een groffiltratie.”

De ultrafiltratie, UF, bestaat uit twee identieke containers met telkens twee racks, 30 membranen per rack, poriëngrootte minder dan 0,1 micrometer. Elk kan in principe, op maximale capaciteit, 300 m³/u ultrafiltraat leveren. Janda: “De membranen gaan intussen vijf jaar mee en er zijn nog geen tekenen dat ze aan vervanging toe zijn, dit met minimale reinigingsfrequenties. We hebben wel gezien dat de voorfiltratie heel belangrijk is, zeker op het moment dat de vuilvracht die binnenkomt erg hoog is. De strainers vóór de UF krijgen het grove werk te verduren. Waar we wel een en ander hebben aan moeten optimaliseren, zijn de chemische spoelingen. Daar gaan we altijd een optimale ratio zoeken tussen oxidatieve reiniging, loogreiniging en zuurreiniging.”

En de omgekeerde osmose (RO dus)? “Het gaat over drie kleine containers: twee kleine RO-installaties van elk 45, en een derde die 90 kuub per uur kan leveren. De oudste membranen daar zijn ondertussen al meer dan zeven jaar. We zorgen er voor twee CIP’s per jaar, per installatie, wat aan de lage kant is voor RO. We hebben wel al gemerkt dat ook kleine handelingen die tijdens de CIP gebeuren een grote invloed kunnen hebben op hoe de goed de CIP zal zijn doorgegaan. Dus daar hebben we een en ander aan geoptimaliseerd. Een tweede belangrijke gegeven is het ultrafiltraat. Daar doen we een vorm van nabehandeling vóór het naar de RO wordt gestuurd, want UF op zich gaat er de bacteriën wel uit halen, maar het is niet gegarandeerd dat je daar geen nieuwe groei op krijgt.”

“Voorfiltratie is heel belangrijk, zeker op het moment dat de vuilvracht die binnenkomt erg hoog is.”

Vervolgens besprak Janda’s collega Leen Goethals een aantal installaties aan Zeekanaal Gent-Terneuzen.

Pseudomonas aeruginosa

Kris Lambert is managing director Veolia Water Technologies Belgium. Die firma heeft onder meer ervaring met het produceren van proceswater van drinkwaterkwaliteit. Het gaat daarbij meestal over drie barrières: twee fysische en een chemische (desinfectie)barrière. Bijvoorbeeld UF+RO+desinfectie of MBR+RO+desinfectie. Onder meer voor klanten die weinig plaats hebben, komt er een MBR met ultrafiltratie.

Hij legt een en ander uit met de OPEX, “dat is de werkingskost”. Denk aan kosten voor javel, zwavelzuur, natriumhydroxide, citroenzuur, antiscalingproduct, energiekost, membraanvervanging, vervanging voorfilter, reserveonderdelen en dan nog een resterende categorie ‘onderhoud’.

Die kosten zijn de voorbije vijftien jaar vrij gelijkaardig gebleven, met uitzondering van drie die significant zijn gestegen. Gelukkig zijn het drie vrij kleine componenten van de totale OPEX: citroenzuur, chloor en tenslotte RO-voorfilters. Membraanvervanging maakt typisch rond de 20 à 25% van de totale werkingskost uit.

Meer specifiek inzake voedselveiligheid, zijn bacteriën het grote struikelblok. Lambert: “Officieel verwijdert een UF bacteriën tot log 6; RO doet dat tot log 5. Dat zou moeten betekenen dat je na RO geen levende bacteriën meer vindt. De realiteit is natuurlijk anders. De RO staat regelmatig stil. En dan treedt hergroei op, zeker aangezien we vaak werken met effluenten die 25°C of warmer zijn. Wat doen wij? Altijd een HACCP-voorstudie, in het kader van voedselveiligheid. Een minimale controle van één keer per week. Bijna standaard is inline chloordosering, met twee onafhankelijke chloormeters om zeker te zijn dat we dat altijd goed zien. In principe gaan we ook de tanks chloreren. Grootste probleem is Pseudomonas aeruginosa, met name tussen UF en RO. Een paar uur stilstand is voldoende om ermee te maken te krijgen. Onze belangrijkste ambitie is die onder controle te krijgen. Daarvoor beroepen we ons vandaag meestal op het feit dat we genoeg vrij chloor hebben. Andere acties, bijvoorbeeld een inox RO-installatie die elke avond aan 80°C wordt gepasteuriseerd, kosten veel geld. Al zijn er die dat kunnen betalen, bijvoorbeeld brouwerijen en farmaceutische bedrijven.”

“De kosten zijn de voorbije vijftien jaar vrij gelijkaardig gebleven, met uitzondering van drie die significant zijn gestegen: citroenzuur, chloor en tenslotte RO-voorfilters.”

Door Koen Vandepopuliere