NL2009750C2 - Werkwijze voor het zuiveren van water alsmede een daarvoor geschikte inrichting. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het zuiveren van water alsmede een daarvoor geschikte inrichting.

5 Beschrijving

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het zuiveren van water, in het bijzonder oppervlaktewater, onder toepassing van ten minste een membraanfiltratie-eenheid, waarbij ten minste een concentraatstroom en een permeaatstroom ontstaan. Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op 10 een inrichting voor het voor het zuiveren van water, in het bijzonder oppervlaktewater, onder toepassing van ten minste een membraanfiltratie-eenheid, omvattende noodzakelijk toe- en afvoerleidingen, pompen en kleppen.

Reverse Osmose (RO) is een zuiveringstechniek die wordt toegepast bij de behandeling van oppervlaktewater tot drinkwater, demiwater of proceswater. 15 Het gebruik van oppervlaktewater vereist een bepaalde voorzuivering om vervuiling van de membranen van de RO-installatie door scaling, deeltjes en biomassagroei te voorkomen. Ook is veelal een nabehandeling van het RO-permeaat nodig. Bij de productie van demiwater bestaat een dergelijke nabehandeling vaak uit een vergaande restzoutverwijdering met ionenwisselingstechnieken. Bij de 20 drinkwaterbereiding met RO is altijd een conditionering/opharding (bijv. met marmerfiltratie of kalkmelk/C02 dosering) noodzakelijk en is een extra verwijdering gewenst van restanten van organische microverontreinigingen (actieve koolfiltratie) en pathogene bacteriën en virussen (UV-desinfectie, chloordioxide dosering, etc.).

Uit de Amerikaanse publicatie US 2011/315631 is een multi-use 25 membraansysteem bekend dat oppervlaktewater, brak water, industrieel en huishoudelijk afvalwater behandelt omvattende een voorbehandeling, te weten filtratie, pH-aanpassing en toevoeging van anti-scalant, dubbele ionenwisselingwaterontharding-harskolommen in een swing-achtige met een kolom in servicemode en een kolom in regeneratiemodus en een reverse osmose(RO) 30 membraansysteem ter vorming van membraanpermeaatproduktwater en membraanconcentraat.

Uit de Amerikaanse publicatie US 2010/307973 is een mobiele eenheid voor het behandelen van onbehandeld water bekend, omvattende pompmiddelen, een draagbare container, een systeem voor het analyseren van de kenmerken van 2 het te behandelen ruwe water, een eerste behandelingsmodule voor de behandeling van zoet oppervlaktewater, een tweede behandelingsmodule voor de behandeling van brak water of zeewater, een derde behandelingsmodule voor de behandeling van ongezuiverd water dat is besmet door nucleaire, radiologische, biologische en/of 5 chemische stoffen, waarbij de module, op basis van de geanalyseerde kenmerken van het ruwe water, in staat is de stroming van onbehandeld water door genoemde behandelingsmodules te bepalen.

De Amerikaanse publicatie US 2009/127171 heeft betrekking op een inrichting voor het bereiden van gezuiverd drinkwater uit grond- of oppervlaktewater 10 onder toepassing van een met de hand bediende pomp.

De Amerikaanse publicatie US 2004/124147 heeft betrekking op een compacte ultrafiltratie-inrichting voor het genereren van een ultrafiltraat om te worden toegepast voor filtratie van bloed filteren, diagnostische toepassingen en als bioreactor.

15 De Amerikaanse publicatie US 2007/181497 heeft betrekking op een methode van het type direct-osmose voor het reinigen van een semipermeabel membraan in een omgekeerde osmose(RO)scheidingsmodule.

De Amerikaanse publicatie US 2010/326905 heeft betrekking op een methode voor het met een lokaal reinigingssysteem van een zorginstelling 20 behandelen van een aantal verschillende afvalstromen, omvattende het leiden van de afvalstromen door een of meer vermaalinrichtingen, het scheiden van het eigenlijke afval en houdermateriaal uit de aldus verkregen afvalstroom, en het aan een zuiveringsinstallatie toevoeren van het eigenlijke afval en het reinigen van de daarin aanwezige vloeibare bestanddelen.

25 De Internationale publicatie W02006/055382 heeft betrekking op een methode voor het reinigen van een filtratiemembraan dat wordt toegepast voor de filtratie van afvalwater van een zuiveringsinstallatie afvalwater, waarbij de methode een enzymatische reinigingsstap met een enzymatische reinigingsoplossing omvat.

Voor de bereiding van drinkwater, demiwater of proceswater bezit het 30 gebruik van oppervlaktewater een voordeel boven grondwater. In het bijzonder wordt de grondwaterspiegel niet verlaagd bij oppervlaktewateronttrekking, en zal er dus geen verdroging worden veroorzaakt. Daardoor wordt een vergunning voor onttrekking van oppervlaktewater veelal gemakkelijker afgegeven dan een vergunning voor onttrekking van grondwater.

3

Bij gebruik van oppervlaktewater als voedingswater voor een RO-installatie kan het voorkomen, bijvoorbeeld bij een calamiteit of lozing, dat het oppervlaktewater tijdelijk zeer sterk is verontreinigd. Wanneer het oppervlaktewater aldus door een calamiteit of lozing tijdelijk zodanig sterk is vervuild, dat inname en 5 behandeling van het oppervlaktewater met de RO-installatie niet mogelijk en/of gewenst is, kan uit één van de drie volgende oplossingen worden gekozen. Als eerste mogelijkheid wordt het aanhouden van een voorraad van ruw oppervlaktewater genoemd, bijvoorbeeld in een ruwwaterbekken waarin het waterpeil kan worden gevarieerd. Tijdens de duur van de calamiteit kan de RO-10 installatie worden gevoed uit dit ruwwaterbekken, zonder dat dit ruwwaterbekken wordt gevoed met vers oppervlaktewater. Een tweede mogelijkheid betreft het overschakelen op een alternatieve tweede oppervlaktewaterbron als voeding voor de RO, waarbij de kanttekening moet worden gemaakt dat deze dan niet tegelijkertijd vervuild mag zijn. Als laatste optie wordt het tijdelijk overschakelen op drinkwater als 15 voeding voor de RO-installatie genoemd.

Het is echter ook mogelijk om anaëroob grondwater als back-up voor oppervlaktewater toe te passen. Bijvoorbeeld bij Waterproductiebedrijf Heel (Waterleiding Maatschappij Limburg), waar diepe grondwaterputten kunnen worden ingeschakeld als de inname vanuit de Maas moet worden gestopt als gevolg van 20 calamiteiten of lozingen. Bij Waterproductiebedrijf Heel wordt echter geen RO-installatie ingezet bij de zuivering.

Een nadeel van RO-membranen is dat die bij de behandeling van oppervlaktewater sterk kunnen vervuilen. Door de in oppervlaktewater aanwezige nutriënten (fosfaat, nitraat/ammonium, opgelost organisch koolstof), en doordat het 25 oppervlaktewater ook opgelost zuurstof bevat, vindt snelle biomassagroei plaats in de membranen, waardoor de voedingspacers van de RO-membranen kunnen verstoppen. Deze biomassagroei in membranen is ook bekend als biofouling.

Een ander belangrijk nadeel van het gebruik van oppervlaktewater is dat er een back-up voorziening nodig is voor het geval het oppervlaktewater sterk 30 vervuild is waardoor inname niet mogelijk/wenselijk is. Aan deze back-up voorzieningen worden bepaalde nadelen toegeschreven, zoals duur in aanleg, veel oppervlak nodig voor de realisatie daarvan, een tweede inname van oppervlaktewater uit een andere bron vereist aanzienlijke investeringen, in het bijzonder, een uitgebreid transportsysteem. Gebruik van drinkwater is ook duur 4 omdat een overcapaciteit in de drinkwaterbereiding moet worden gerealiseerd en in stand gehouden om te kunnen leveren wanneer dit nodig is. In het algemeen is een back-up uit drinkwater geen oplossing als de capaciteit van de RO waarvoor de back-up nodig is, groot is.

5

Het gebruik van anaëroob grondwater als back-up voor oppervlaktewater als bron kent ook een aantal nadelen. Er kan niet zomaar worden overgeschakeld op anaëroob grondwater als de winputten lange tijd stil hebben gestaan. De putten moeten daarvoor eerst een tijd worden aangezet, waarbij de 10 ruwwaterleiding wordt doorgespoeld en het grondwater wordt geloosd. Bij de RO-behandeling van anaëroob grondwater ontstaat ook anaëroob RO-concentraat waarvoor een nabehandeling is vereist, voordat lozing kan plaatsvinden. Aldus is een extra concentraatbehandeling nodig, hetgeen uit kostenoogpunt nadelig is.

Een doel van de uitvinding is een werkwijze voor het zuiveren van 15 water alsmede een daarvoor geschikte inrichting te verschaffen waarbij anaëroob grondwater als back-up wordt ingezet voor een membraaninstallatie.

Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het zuiveren van water onder toepassing van ten minste een membraanfiltratie-eenheid, waarbij voor het reinigen van voornoemde 20 membraanfiltratie-eenheid het gebruik van chemicaliën tot een minimum wordt beperkt.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het zuiveren van water onder toepassing van ten minste een membraanfiltratie-eenheid waarbij van het operationeel houden van extra 25 grondwaterzuiveringen, in het bijzonder elders in het distributiegebied, kan worden afgezien.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het zuiveren van water onder toepassing van ten minste een membraanfiltratie-eenheid waarbij de vorming van biofouling op de membranen tot 30 een minimum wordt beperkt.

De onderhavige uitvinding, zoals vermeld in de aanhef, wordt gekenmerkt doordat de werkwijze de volgende stappen omvat: i) het aan de ten minste een membraanfiltratie-eenheid toevoeren van oppervlaktewater, 5 ii) het onderbreken van de toevoer van oppervlaktewater volgens i), iii) het aan de ten minste een membraanfiltratie-eenheid toevoeren van water afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater volgens i).

Onder toepassing van voornoemde werkwijze wordt aan een of meer 5 van voornoemde doelstellingen voldaan. De onderhavige uitvinding maakt het aldus mogelijk dat grondwaterwinning continu in bedrijf blijft bij een laag debiet, zodat er geen opstartproblemen ontstaan als de grondwaterwinning helemaal aangeschakeld moet worden, en waarbij a) met het anaerobe grondwater tegelijk het optreden van biofouling bij de behandeling van oppervlaktewater wordt beperkt, en b) het 10 anaerobe concentraat van de RO in de voorbehandeling van het oppervlaktewater wordt mee behandeld. De onderhavige uitvinder heeft in het bijzonder geconstateerd dat het onderbreken van de toevoer van oppervlaktewater en het vervolgens tijdelijk toevoeren van een andere waterstroom heeft geleid tot het aanzienlijk beperken van de vorming van biofouling op het membraan. De onderhavige uitvinder veronderstelt 15 in het bijzonder dat het oppervlaktewater, waarin zich zuurstof, biomassa en nutriënten bevinden, tot de vorming van biofouling leidt, waarbij voornoemde oppervlaktewaterstroom wordt onderbroken waarna de membraanfiltratie-installatie wordt bedreven met een waterbron die is te omschrijven als zuurstofarm of zuurstofloos. Bovendien heeft de waterbron de beschikking over een geringe 20 hoeveelheid biomassa en nutriënten, hetgeen als gunstig voor het voorkomen van biofouling kan worden genoemd.

Het in stap iii) vermelde water, afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater, is bij voorkeur gekozen uit de groep van grondwater, brak grondwater, natuurlijk grondwater, geïnfiltreerd oppervlaktewater, geïnfiltreerd 25 zeewater, geïnfiltreerd effluent van een rioolwaterzuivering en oeverfiltraat.

In een bijzondere uitvoeringsvorm bedraagt het gehalte opgeloste zuurstof minder dan 2 mg/l, bij voorkeur lager dan 1 mg/l, in het in stap ii) toegepaste grondwater. Voor het meten van het gehalte opgeloste zuurstof in water zijn in de handel meettoestellen beschikbaar. Een conventioneel meetsysteem voor opgeloste 30 zuurstof bestaat uit een meter en een Clark-type polarografische elektrode die als kathode fungeert in een beschermend omhulsel gevuld met kaliumchloride (KCI) elektrolyt oplossing. Door een potentiaal van 790 mV toe te voegen, zal de zuurstof die aanwezig is in de cel, gereduceerd worden tot hydroxide ionen (OH-) aan de kathode en zilverchloride (AgCI) aan de anode. Deze reactie veroorzaakt een flux die 6 evenredig is met de hoeveelheid zuurstof die in het monster aanwezig is. De meter zet de stroom om in de overeenkomstige concentratie opgeloste zuurstof. De onderhavige uitvinding is echter niet beperkt tot een dergelijke meting van het zuurstofgehalte.

5 Indien in stap ii) water met een gehalte opgeloste zuurstof hoger dan de hiervoor genoemde waarde wordt toegepast, dan wordt de vorming van een biofilm op het oppervlak van de membranen onvoldoende tegengegaan.

De onderhavige uitvinder heeft in het bijzonder geconstateerd dat het in een bijzondere uitvoeringsvorm wenselijk is dat na het uitvoeren van stap iii) de 10 eerder uitgevoerde stappen i)-ii), gevolgd door het opnieuw het uitvoeren van stap iii), worden herhaald. In een dergelijke uitvoeringsvorm wordt de membraanfiltratie-eenheid afzonderlijk bedreven met oppervlaktewater en water afkomstig van een andere bron, zoals hiervoor vermeld. In een dergelijke situatie is het vooral wenselijk dat stap ii) gedurende een periode van ten minste 2 uren wordt toegepast.

15 Hoewel in de hiervoor besproken uitvoeringsvorm steeds van oppervlaktewater is gesproken, kunnen ook een of meer andere waterbronnen worden toegepast in stap i), gekozen uit de groep bestaande uit afvalwater, effluent van een afvalwaterzuivering, zeewater en proceswater, of combinaties hiervan.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het tevens wenselijk dat de in stap 20 iii) toegepaste toevoer, afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater volgens i), is samengesteld uit een combinatie van een of meer afzonderlijke bronnen. Het is dus mogelijk om meerdere bronnen samen te voegen om aldus een zogenaamde samengestelde toevoer in stap iii) te verkrijgen.

De in de onderhavige aanvrage vermelde membraanfiltratie-eenheid 25 kan zijn samengesteld uit een of meer membranen van het type microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie en reverse osmosis, waarbij membranen van het type buisvormig, plaatvormig en spiraalgewonden, kunnen worden toegepast.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het wenselijk dat de membraanfiltratie-eenheid is voorzien van middelen voor het meten van de drukval, 30 waarbij op basis van voornoemde meting informatie wordt verkregen over de mate van vorming van biofouling op het membraanoppervlak. Het is tevens mogelijk om op basis van voornoemde meetgegevens te kunnen vaststellen wanneer de toevoer van oppervlaktewater moet worden onderbroken om aldus de membraanfiltratie-eenheid 7 te voorzien van een alternatieve voedingsstroom, waarbij water afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater wordt toegepast.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze is het wenselijk dat het in stap i) aan de ten minste een membraanfiltratie-eenheid toe te 5 voeren oppervlaktewater aan een voorbehandeling is onderworpen, gekozen uit de groep van screen, kalkslibontharding, kationwisseling, zandfiltratie, microfiltratie, ultrafiltratie en actieve koolfiltratie, of een of meer combinaties hiervan.

De toepassing van een screen of zeefdoek, ook wel op te vatten als een mechanische scheiding, heeft tot doel het verwijderen van grove delen en algen 10 (> 25 pm). De toepassing van een sludgereactor heeft met name tot doel het verwijderen van Ca, vaste stoffen (SS), Si02, P04, mosselen en geldt bovendien voor een zekere desinfectie (pH > 10,5). Een zandfiltratie, microfiltratie en/of ultrafiltratie wordt in het bijzonder toegepast voor het verwijderen van troebelheid vormende bestanddelen. De kationwisseling is met name geschikt voor het 15 verwijderen van Ba, Sr, resterende hoeveelheden Ca/Mg en ook sporenelementen. Voor het verwijderen van het opgeloste C02-gas is het wenselijk dat een zogenaamde torenbeluchting wordt uitgevoerd. Actieve koolfiltratie wordt in een voorbehandeling toegepast voor het reduceren van biofilm vormende bestanddelen en het opgelost organisch koolstofgehalte.

20 In de nabehandeling wordt actieve koolfiltratie veelal toegepast voor het verwijderen van resterende organische microbestanddelen. Het is echter ook mogelijk om na de membraanfiltratie-eenheid als nabehandelingsstap een dosering van kalkmelk toe te passen, waarbij tevens een behandeling met UV kan plaatsvinden, in het bijzonder om een desinfectie tot stand te brengen. In een 25 bijzondere uitvoeringsvorm is het tevens gewenst dat het aldus verkregen, gereinigde water aanvullend in hardheidsgraad wordt verhoogd, in het bijzonder door het toevoegen van chemische bestanddelen, dan wel opmengen met andere waterstromen.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het wenselijk dat de in stap i) 30 verkregen concentraatstroom wordt teruggevoerd naar het reeds voorbehandelde oppervlaktewater.

Voor een optimale bedrijfsvoering heeft de onderhavige uitvinder in een bijzondere uitvoeringsvorm aangegeven dat het wenselijk is dat het in stap iii) toe te voeren water aan een of meer voorbehandelingen is onderworpen, in het 8 bijzonder aan een membraanfiltratiestap, met name dat de bij voornoemde membraanfiltratiestap verkregen concentraatstroom als mede-voedingsstroom in stap i) wordt toegepast, in het bijzonder dat de bij voornoemde membraanfiltratiestap verkregen permeaatstroom wordt bijgemengd met de in stap i) verkregen 5 permeaatstroom.

Het is bovendien ook mogelijk dat de in stap i) toegepaste membraanfiltratie-eenheid ten minste twee afzonderlijke membraanfiltratie-installaties omvat, waarbij de beide membraanfiltratie-installaties zijn te bedreven met oppervlaktewater en water afkomstig van een bron anders dan voornoemd 10 oppervlaktewater, en combinaties hiervan, waarbij voornoemde membraanfiltratie-installaties in het bijzonder afwisselend worden bedreven met oppervlaktewater en water afkomstig van een bron anders dan voornoemd oppervlaktewater.

In een uitvoeringsvorm waarbij de in stap i) toegepaste membraanfiltratie ten minste drie afzonderlijke membraanfiltraties omvat, is het 15 wenselijk dat het in stap iii) toe te voeren water aan de eerste membraaninstallatie wordt toegevoerd en de daarbij verkregen concentraatstroom wordt teruggeleid naar de voedingsstroom van de tweede en derde membraaninstallatie, welke tweede en derde membraaninstallatie worden gevoed met een voedingsstroom van oppervlaktewater.

20 In een uitvoeringsvorm waarbij de membraaninstallatie afwisselend met oppervlaktewater en grondwater wordt bedreven, verdient het de voorkeur dat voor het bedrijven met grondwater een lage recovery in een gebied van 40-60% wordt toegepast, waarbij voor het toepassen van oppervlaktewater een hogere recovery wordt toegepast, in het bijzonder dat een waarde liggend in het gebied van 25 70-95% wordt toegepast.

In voornoemde uitvoeringsvorm, waarbij sprake is van ten minste drie afzonderlijke membraanfiltratie-installaties, is het derhalve wenselijk dat de eerste membraaninstallatie wordt bedreven met een recovery in een gebied van 40-60%, waarbij de tweede en derde membraaninstallaties worden bedreven met een 30 recovery die hoger is, in het bijzonder in een gebied van 70-95%, in het bijzonder dat de concentraatstroom van de tweede en derde membraaninstallatie wordt afgevoerd naar het oppervlaktewater.

In de hiervoor besproken uitvoeringsvorm is het in een bijzondere uitvoeringsvorm gewenst dat de in stap i) toegepaste membraanfiltratie-eenheid ten 9 minste drie afzonderlijke membraanfiltratie-installaties omvat, waarbij het in stap iii) toe te voeren water aan de eerste, tweede en derde membraaninstallatie wordt toegevoerd en de daarbij verkregen concentraatstromen worden teruggeleid, in het bijzonder na het uitvoeren van een of meer nabehandelingen, naar het 5 oppervlaktewater, waarbij voornoemd oppervlaktewater niet aan voornoemde membraanfiltratie-installaties wordt toegevoerd.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het voor het zuiveren van water, in het bijzonder oppervlaktewater, onder toepassing van ten minste een membraanfiltratie-eenheid, omvattende noodzakelijk 10 toe- en afvoerleidingen, pompen en kleppen, welke inrichting in het bijzonder wordt gekenmerkt doordat in de toevoerleiding naar de ten minste een membraanfiltratie-eenheid zich een aftakleiding bevindt, welke aftakleiding is verbonden met een toevoer van water afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater.

De onderhavige aanvrage zal aan de hand van een aantal voorbeelden 15 worden toegelicht, waarbij in het bijzonder wordt opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval tot dergelijke bijzondere voorbeelden is beperkt.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bezit de RO-membraaninstallatie bijvoorbeeld een capaciteit van 2000 m3/h permeaatproductie en omvat 8 RO straten van 250 m3/h elk. De voedingscapaciteit 20 is dan ca. 2500 m3/h bij 80% recovery van de RO. Er is dan een oppervlaktewater inname en voorzuivering nodig van 2500 m3/h en ook een back-up grondwater winning van 2500 m3/h. Een manier voor het bedrijven van voornoemde installatie (zonder calamiteit/lozing op oppervlaktewater) is dan als volgt: • RO straat 1 wordt gevoed met anaëroob grondwater bij een recovery van 50% 25 (dan is er geen anti-scalant dosering nodig) -> 250 m3/h permeaat productie en 250 m3/h concentraat productie, dus 500 m3/h onttrekking grondwater. 20% van de grondwaterwinning is dan dus in bedrijf.

• De andere RO straten (2 t/m 8) worden gevoed met 2250 m3/h oppervlaktewater + 250 m3/h anaëroob concentraat van de 1® RO straat. In de 30 voorzuivering wordt het anaerobe concentraat van de ene RO straat die op grondwater draait mee behandeld met het ruwe oppervlaktewater.

• Roulerend (op tijd) wordt één van de 8 RO straten op anaëroob grondwater bedreven, terwijl de andere RO straten met oppervlaktewater worden gevoed.

10 • Het concentraat (aëroob en bevat lage gehalten ijzer, mangaan en ammonium) wordt geloosd op oppervlaktewater.

Een dergelijke methode heeft als voordeel dat de biofouling wordt beperkt door wisselende aerobe (oppervlaktewater) en anaerobe (grondwater) 5 voeding, èn tegelijkertijd wordt de grondwaterwinning continu op een laag debiet in bedrijf gehouden. Door de winputten daarbij te rouleren, blijven alle winputten stand-by zonder inwerken en spoelen van ruwwaterleidingen.

Wanneer nu, door een calamiteit of lozing, de oppervlaktewaterwinning tijdelijk helemaal moet worden stopgezet, kan de hele RO-installatie op anaëroob 10 grondwater worden gezet, waarbij de recovery wordt verhoogd van 50% naar 80%. Er is dan ook anti-scalant dosering noodzakelijk om scaling te voorkomen. De voorzuivering (sludgereactor + zandfiltratie) die normaal wordt gebruikt als voorzuivering voor de oppervlaktewater RO (hydraulische ontwerpcapaciteit is 2500 m3/h), wordt nu geheel als nazuivering voor het anaerobe concentraat (500 m3/h, 15 dus veel lager dan hydraulische ontwerpcapaciteit van 2500 m3/h) gebruikt. Door de lagere snelheden (debiet is 500 i.p.v. 2500 m3/h) kan ammonium in het concentraat voldoende worden omgezet in de zandfilters.

Figuur 1 toont een schematische weergave van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

20 Figuur 2 toont een schematische weergave van een voorzuivering toepasbaar in een inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 3 toont een schematische weergave van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 4 toont een schematische weergave van een inrichting volgens 25 de onderhavige uitvinding.

Figuur 1 toont, in een schematische weergave, een inrichting volgens de onderhavige uitvinding, waarbij in membraaninstallatie 1, in het bijzonder van het type RO, een voedingsstroom 2 wordt gescheiden in een permeaat- of productstroom 3 en een concentraatstroom 4. De membraaninstallatie 1 kan worden 30 gevoed met oppervlaktewater, verkregen via oppervlaktewaterinname 5 en een voorzuivering 6 waarbij klep 7 is geopend en klep 8 is gesloten. De toevoer van oppervlaktewater kan worden onderbroken door klep 7 te sluiten en klep 8 te openen waarna grondwater 9 als voedingsstroom 2 wordt toegepast. In een dergelijke uitvoeringsvorm is het mogelijk dat de toevoer van oppervlaktewater aan 11 membraaninstallatie 1 wordt onderbroken, waarna water afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater, in het bijzonder grondwater 9, aan membraaninstallatie 1 wordt toegevoerd. Om enig effect te kunnen realiseren is het wenselijk dat membraaninstallatie 1 gedurende ten minste twee uren achtereen met 5 grondwater 9 wordt bedreven, waarna membraaninstallatie 1 opnieuw kan worden gevoed met oppervlaktewater 5. Het is aldus mogelijk membraaninstallatie 1 volgens een bepaalde cyclustijd te bedrijven, waarbij afwisselend met grondwater 9 en oppervlaktewater 5 als voedingsstroom 2 wordt gewerkt.

Figuur 2 geeft schematisch een aanvulling weer van de in figuur 1 10 weergegeven voorzuivering 6, waarbij de voorzuivering 6 van oppervlaktewater 5 achtereenvolgens geschiedt onder toepassing van een screen, sludgereactor, zandfiltratie, kationwisseling, torenbeluchting en een membraaninstallatie van het type RO. Het moge duidelijk zijn dat in bepaalde uitvoeringsvormen een of meer processtappen, zoals getoond in figuur 2, niet worden toegepast. De uit 15 membraaninstallatie 1 verkregen productstroom 3 wordt verder behandeld onder toepassing van actieve koolfiltratie, eventueel aangevuld met desinfectie door middel van UV-bestraling alsmede een mogelijke opharding of opmenging. In figuur 2 is verder schematisch aangegeven dat concentraatstroom 4 wordt teruggeleid naar het oppervlaktewater. De bijzondere functies van de afzonderlijke deelstappen van 20 voorzuivering 6 zijn in de onderhavige beschrijvingsinleiding reeds uitvoerig aan de orde gekomen.

In figuur 3 is een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding weergegeven, waarbij hierna vier bedrijfsvoeringen worden toegelicht.

In een eerste bedrijfsvoering worden beide membraaninstallaties 1,10 25 van het type RO gevoed met reeds voorbehandeld oppervlaktewater 5, in het bijzonder de uit de torenbeluchting tredende waterstroom 33 naar membraaninstallatie 10 en de uit de torenbeluchting tredende waterstroom 2 naar membraaninstallatie 1. De daarbij ontstane concentraatstroom 4 van beide membraaninstallaties 1, 10 wordt teruggeleid naar het oppervlaktewater en aldaar 30 geloosd.

Volgens een tweede bedrijfsvoering worden beide membraaninstallaties 1, 10 van het type RO gevoed met anaëroob grondwater 9, waarbij in de leiding naar membraaninstallatie 10 een aftakleiding 31 is voorzien die naar membraaninstallatie 1 wordt geleid. De bij beide membraaninstallaties 1, 10 12 verkregen concentraatstromen 14, 32 worden toegevoerd aan de ingang van de sludgereactor (SR). Nadat de waterstroom aldus de behandeling in de sludgereactor (SR) heeft ondergaan, is het wenselijk een aanvullende behandeling in het zandfilter (ZF) uit te voeren. De uit de zandfilter (ZF) tredende stroom 35 wordt naar het 5 oppervlaktewater teruggeleid en aldaar geloosd.

In een derde bedrijfsvoering wordt membraaninstallatie 10 gevoed met anaëroob grondwater. De bij de behandeling van anaëroob grondwater in membraaninstallatie 10 verkregen concentraatstroom 14 wordt toegevoerd aan de ingang van de sludgereactor(SR). De membraaninstallatie 1 wordt aldus gevoed met 10 oppervlaktewater 5 en de uit membraaninstallatie 10 afkomstige concentraatstroom, welke beide stromen, alvorens het binnentreden in membraaninstallatie 1 geschiedt, verder worden behandeld in een kationwisseling(CIX) en torenbeluchting(TB). De bij membraaninstallatie 1 verkregen concentraatstroom 4 wordt naar het oppervlaktewater teruggeleid en aldaar geloosd.

15 Volgens een vierde bedrijfsvoering wordt membraaninstallatie 1 gevoed met anaëroob grondwater. Bij membraaninstallatie 1 wordt een concentraatstroom 32 verkregen die wordt toegevoerd aan de ingang van de sludgereactor(SR). Aan de ingang van de sludgereactor(SR) wordt ook oppervlaktewater 5 toegevoerd. Beide stromen worden aldus in de 20 sludgereactor(SR) behandeld, waarbij de uit de sludgereactor(SR) tredende stroom bij voorkeur verder wordt behandeld in een kationwisseling(CIX) en torenbeluchting(TB). Membraaninstallatie 10 wordt gevoed met reeds voorbehandeld oppervlaktewater 33 en de daarbij verkregen concentraatstroom 34 wordt naar het oppervlaktewater teruggeleid en aldaar geloosd.

25 Volgens de onderhavige werkwijze wordt op een zeker moment de toevoer van oppervlaktewater 5 aan een membraaninstallatie 1, 10 beëindigd waarna membraaninstallatie 1, 10 wordt bedreven met anaëroob grondwater 9 waardoor aldus biofouling tot een minimum wordt beperkt. Na enige tijd wordt de desbetreffende membraaninstallatie weer “teruggezet” op de oorspronkelijke 30 watertoevoerstroom.

Het proces van afwisselend de membraaninstallatie bedrijven met oppervlaktewater en water afkomstig van een bron anders dan oppervlaktewater, bijvoorbeeld anaëroob grondwater, kan voortdurend worden uitgevoerd. Tevens is in 13 een dergelijke uitvoeringsvorm sprake van een zogenaamde back-up met grondwater hetgeen in het geval van calamiteiten nuttig blijkt te zijn.

Een aanvullend voordeel van de in figuur 3 weergegeven uitvoeringsvorm is dat minder FeCI3-dosering voor de sludgereactor nodig is omdat 5 anaëroob grondwater 9 ook van origine ijzer bevat, in het bijzonder wanneer de concentraatstroom, verkregen uit een op anaëroob grondwater draaiende membraaninstallatie, als toevoer voor de sludgereactor (SR) geldt.

Aldus is een zeer flexibele bedrijfsvoering gewaarborgd waarbij beide membraaninstallaties 1, 10 afwisselend met (voorbehandeld) oppervlaktewater 5 en 10 anaëroob grondwater 9 kunnen worden bedreven.

In figuur 4 is een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding schematisch weergegeven waarbij sprake is van een drietal afzonderlijke membraanfiltratie-eenheden R01, R02 en R03. Onder toepassing van een dergelijke installatie is het bijvoorbeeld mogelijk om R01 te voeden met grondwater 9, waarbij 15 R02 en R03 worden voorzien van oppervlaktewater 5 dat aan een voorzuivering 6 is onderworpen. In een dergelijke uitvoeringsvorm is het wenselijk dat R01 wordt bedreven bij een lage recovery, in het bijzonder 40-60%. De concentraatstroom 14 afkomstig van R01 wordt teruggeleid naar voorzuivering 6, waarbij de aldus voorgezuiverde waterstroom dient als voedingsstroom voor een of meer van R02 en 20 R03. In een dergelijke uitvoeringsvorm is het wenselijk dat R02 en R03 worden bedreven bij een hoge recovery, in het bijzonder 70-95%. De concentraatstroom 4 afkomstig van R02 en R03 wordt geloosd, bijvoorbeeld op het oppervlaktewater. De productstromen van elk van de membraanfiltratie-eenheden R01, R02 en R03 worden eventueel onderworpen aan een nabehandeling 20. Het anaëroob 25 grondwater 9 kan als voedingsstroom dienen voor elk van de membraanfiltratie-eenheden R01, R02 en R03. Een dergelijke bedrijfsvoering, waarbij elk van de membraanfiltratie-eenheden R01, R02 en R03 afwisselend met (voorbehandeld) oppervlaktewater 5 en anaëroob grondwater 9 kunnen worden bedreven, wordt bijvoorbeeld een week volgehouden.

30 De in figuur 4 weergegeven uitvoeringsvorm kan ook volgens een andere manier worden bedreven, waarbij in het bijzonder R02 wordt gevoed met grondwater 9 en R01 en R03 worden gevoed met oppervlaktewater 5. In een dergelijke situatie wordt R02 bedreven onder toepassing van een lage recovery, in het bijzonder 40-60%, waarbij de concentraatstroom 14 van R02 wordt bijgemengd 14 met de oppervlaktewaterstroom 5 die als voeding fungeert voor voorzuivering 6, waarna het aldus voorgezuiverde oppervlaktewater dient als voeding voor R01 en R03. In een dergelijke situatie worden R01 en R03 bij een hoge recovery bedreven, in het bijzonder 70-95%. De concentraatstroom afkomstig van R01 en R03 wordt 5 geloosd, bijvoorbeeld op het oppervlaktewater. Een dergelijke bedrijfsvoering wordt bijvoorbeeld een week volgehouden. De productstroom 3 is in deze uitvoeringsvorm onderworpen aan een nabehandeling 20, waarbij in het bijzonder hier wordt verwezen naar de toelichting van figuur 2.

De in figuur 4 weergegeven uitvoeringsvorm kan ook volgens een 10 andere manier worden bedreven, waarbij R03 wordt gevoed met grondwater en R01 en R02 worden gevoed met oppervlaktewater. In een dergelijke uitvoeringsvorm wordt R03 bedreven bij een lage recovery, in het bijzonder 40-60%, waarbij de concentraatstroom van R03 aan zuivering 6 wordt onderworpen en toegepast als voeding voor R01 en R02. In een dergelijke uitvoeringsvorm worden R01 en R02 bij 15 een hoge recovery, in het bijzonder 70-95%, bedreven. De concentraatstroom 4 van R01 en R02 wordt geloosd, bijvoorbeeld op oppervlaktewater 5. Een dergelijke bedrijfsvoering wordt gedurende een week volgehouden. De productstroom 3 is in deze uitvoeringsvorm onderworpen aan een nabehandeling 20, waarbij in het bijzonder hier wordt verwezen naar de toelichting van figuur 2.

20 Tenslotte wordt opgemerkt dat de in figuur 4 weergegeven zuiveringsinstallatie ook kan worden bedreven volgens een zodanige wijze dat R01, R02 en R03 allemaal met grondwater worden gevoed, in het bijzonder bij een hoge recovery in het gebied van 70-95%. De concentraatstroom 4 van R01, R02 en R03 wordt geloosd, in het voorbeeld, na uitvoeren van een nabehandeling, op 25 oppervlaktewater 5. Een dergelijke bedrijfsvoering wordt toegepast wanneer oppervlaktewater 5 niet beschikbaar is als bron, bijvoorbeeld vanwege een calamiteit. De productstroom 3 is in deze uitvoeringsvorm onderworpen aan een nabehandeling 20, waarbij in het bijzonder hier wordt verwezen naar de toelichting van figuur 2.

30 Hoewel in figuur 4 een situatie is beschreven met drie RO-installaties, is de onderhavige uitvinding in geen geval beperkt tot een dergelijk aantal membraaninstallaties. De noodzakelijke kleppen en pompen zijn vanwege de leesbaarheid in de hiervoor besproken figuren weggelaten maar het is voor een 15 deskundige op dit gebied duidelijk waar voornoemde apparaten dienen te worden geplaatst.

5

Claims (20)

1. Werkwijze voor het zuiveren van water, in het bijzonder oppervlaktewater, onder toepassing van ten minste een membraanfiltratie-eenheid, 5 waarbij ten minste een concentraatstroom en een permeaatstroom ontstaan, met het kenmerk, dat de werkwijze de volgende stappen omvat: i) het aan de ten minste een membraanfiltratie-eenheid toevoeren van oppervlaktewater, ii) het onderbreken van de toevoer van oppervlaktewater volgens i), 10 iii) het aan de ten minste een membraanfiltratie-eenheid toevoeren van water afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater volgens i).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het in stap iii) vermelde water, afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater, is gekozen uit de groep van grondwater, brak grondwater, natuurlijk grondwater, 15 geïnfiltreerd oppervlaktewater, geïnfiltreerd zeewater, geïnfiltreerd effluent van een rioolwaterzuivering en oeverfiltraat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het grondwater een gehalte opgelost zuurstof minder dan 2 mg/l bezit.

4. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, 20 met het kenmerk, dat na het uitvoeren van stap iii) de eerder uitgevoerde stappen ΟΝ), gevolgd door het opnieuw het uitvoeren van stap iii), worden herhaald.

5. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat naast oppervlaktewater ook een of meer andere waterbronnen kunnen worden toegepast in stap i), gekozen uit de groep bestaande uit afvalwater, 25 effluent van een afvalwaterzuivering, zeewater en proceswater, of combinaties hiervan.

6. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de in stap iii) toegepaste toevoer, afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater volgens i), is samengesteld uit een combinatie van 30 een of meer afzonderlijke bronnen.

7. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat stap iii) ten minste 2 uren achtereenvolgens wordt uitgevoerd.

8. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ten minste een membraanfiltratie-eenheid is samengesteld uit een of meer membranen van het type microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie en reverse osmosis.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat membranen van het type zijn, gekozen uit de groep van buisvormig, plaatvormig en 5 spiraalgewonden.

10. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de werkwijze verder omvat middelen voor het meten van de drukval over de ten minste een membraanfiltratie-eenheid, middelen voor het sturen van de toevoerstroom naar de ten minste een membraanfiltratie-eenheid.

11. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het in stap i) aan de ten minste een membraanfiltratie-eenheid toe te voeren oppervlaktewater aan een voorbehandeling is onderworpen, gekozen uit de groep van screen, kalkslibontharding, kationwisseling, zandfiltratie, microfiltratie, ultrafiltratie en actieve koolfiltratie, of een of meer combinaties hiervan. 15

12. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de in stap i) verkregen concentraatstroom voor ten minste een deel wordt teruggevoerd naar het oppervlaktewater.

13. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het in stap iii) toe te voeren water aan een of meer 20 voorbehandelingen is onderworpen, in het bijzonder aan een membraanfiltratiestap, met name dat de bij voornoemde membraanfiltratiestap verkregen concentraatstroom als mede-voedingsstroom in stap i) wordt toegepast, in het bijzonder dat de bij voornoemde membraanfiltratiestap verkregen permeaatstroom wordt bijgemengd met de in stap i) verkregen permeaatstroom.

14. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de in stap i) toegepaste membraanfiltratie-eenheid ten minste twee afzonderlijke membraanfiltratie-installaties omvat, waarbij de beide membraanfiltratie-installaties zijn te bedrijven met oppervlaktewater en water afkomstig van een bron anders dan voornoemd oppervlaktewater, en combinaties 30 hiervan, waarbij voornoemde membraanfiltratie-installaties in het bijzonder afwisselend worden bedreven met oppervlaktewater en water afkomstig van een bron anders dan voornoemd oppervlaktewater.

15. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de in stap i) toegepaste membraanfiltratie-eenheid ten minste drie afzonderlijke membraanfiltratie-installaties omvat, waarbij het in stap iii) toe te voeren water aan de eerste membraaninstallatie wordt toegevoerd en de daarbij verkregen concentraatstroom wordt teruggeleid naar de voedingsstroom van de tweede en derde membraaninstallatie, welke tweede en derde membraaninstallatie 5 worden gevoed met een voedingsstroom van, al of niet aan een voorbehandeling onderworpen, oppervlaktewater.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de eerste membraaninstallatie wordt bedreven met een recovery in een gebied van 40-60%, waarbij de tweede en derde membraaninstallaties worden bedreven met een 10 recovery die hoger is, in het bijzonder in een gebied van 70-95%.

17. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 15-16, met het kenmerk, dat de concentraatstroom van de tweede en derde membraaninstallatie wordt afgevoerd naar het oppervlaktewater.

18. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het 15 kenmerk, dat de in stap i) toegepaste membraanfiltratie-eenheid ten minste drie afzonderlijke membraanfiltratie-installaties omvat, waarbij het in stap iii) toe te voeren water aan de eerste, tweede en derde membraaninstallatie wordt toegevoerd en de daarbij verkregen concentraatstromen worden teruggeleid, in het bijzonder na het uitvoeren van een of meer nabehandelingen, naar het oppervlaktewater, waarbij 20 voornoemd oppervlaktewater tijdelijk niet aan voornoemde membraanfiltratie-installaties wordt toegevoerd.

19. Inrichting voor het voor het zuiveren van water, in het bijzonder oppervlaktewater, onder toepassing van ten minste een membraanfiltratie-eenheid, omvattende noodzakelijk toe- en afvoerleidingen, pompen en kleppen, met het 25 kenmerk, dat in de oppervlaktewater-toevoerleiding naar de ten minste een membraanfiltratie-eenheid zich een aftakleiding bevindt, welke aftakleiding is verbonden met een toevoer van water afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater.

20. Inrichting volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de toevoer van 30 water afkomstig van een bron anders dan van oppervlaktewater is verbonden met een membraaninstallatie waarbij de daarbij verkregen concentraatstroom via een leiding wordt toegevoerd naar voornoemde oppervlaktewater-toevoerleiding om aldus door de ten minste een membraanfiltratie-eenheid te worden geleid.