Partiell avsaltning – utvärdering av några metoder för

I områden med begränsade sötvattensresurser vill man avsalta havsvatten för industriella och agrikulturella ändamål. En övergripande metodvärdering har genomförts för några olika råvattensformer och urvalsprocessen beskrivs.

Av: Jörgen Hanaeus

En partiell avsaltning av bräckt eller salt vatten är intressant för flera industrier, ofta belägna i deltaområden med begränsad sötvattentillgång. En fallstudie utförs för Dows kemiska fabrik i Terneuzen, Holland, där partiell avsaltning av bräckt vatten är tilltänkt. Arbetet bedrivs stegvis; litteraturstudium, laboratorieförsök och multikriteriautvärdering är genomförda och pekade på nanofiltrering och elektrodialys med polväxling  som de två mest lovande metoderna. Nästa steg blir en pilotanläggning om ca 3 m³/h i Evides anläggning i Rotterdam.

Bakgrund

Dows fabrik i Terneuzen har behov av stora vattenmängder till framför allt kylning och värmeproduktion (ånga). Närliggande region har sötvattenbrist och återvinning av denna vattenresurs pågår redan i stor skala.

Vattentillskott behövs dock och man ser därför över möjligheterna till avsaltning av det bräckta vatten som finns i floden Scheldts mynningsområde.

De mål man strävar efter är en konduktivitet < 1 mS/cm för vattnet och en produktionskostnad  < ca 40 SEK/m³ vid ett uttag av 3-4 Mm³/år. Man har bildat ett konsortium med regionala och internationella intressenter för att söka sig fram till en bra strategi för att uppnå målen.

Inledningsvis har en litteraturstudie genomförts. Därefter har aktuella råvatten analyserats     m a p oorganiskt och organiskt innehåll, stabilitet över tid (särskilt för insamlat regnvatten), bioologisk nedbrytbarhet samt beläggningsrisker. Provtagning och analys har skett varannan vecka.

Nio avsaltningstekniker utvärderades med huvudrubrikerna membranteknik: omvänd osmos och nanofiltrering.Elektrokemisk teknik: jonbyte och kapacitiv avjonisering . Termisk teknik: flerstegsdestillation, flerändamålsdestillation och ångkompression.  I gränslanden fanns också membrandestillering samt elektrodialys, elektrisk avjonisering och kapacitiv avjonisering med membran.

Försök

Elektrodialys, kapacitiv avjonisering och membrandestillation testades i lab vid Delfts tekniska universitet och TNO i Holland. Omvänd osmos och nanofiltrering utvärderades från befintliga modeller av företagen Evides (Holland) och VITO (Belgien); men experiment utfördes också, vid TNO och Nordvästra Schweiz’ universitet.

Jonbyte användes som referensprocess vid resultatjämförelse (driftsdata från Evides).

Förbehandling är sannolikt nödvändig och denna undersöktes vid Nordvästra Schweiz’ universitet. Ultrafiltrering, aktiverat kol och koagulering värderades och utfallet bedömdes bli använt för alla nämnda tekniker vid jämförelsen.

Resultat

Kvaliteten för de tre råvattnen som undersöktes vid Dow-fabriken var 1) avloppsvatten (1,5 Mm³/år) från fabriken med konduktivitet 1000-1500 µS/cm och TOC 10-20 mg/L. 2) Insamlat regnvatten (0,5 Mm³/år) med konduktivitet 1500-3000 µS/cm och TOC 0-2 mg/L. 3) Delavtappning från det recirkulerande kylsystemet (blowdown) (1 Mm³/år) med konduktivitet 3500-4500 µS/cm och TOC <15 mg/L. (Fler parametrar ges i artikeln).

Viktiga utvärderingspunkter var, förutom de hittills nämnda, huruvida aktuell processteknik var provad praktiskt för avsaltning och om den klarade alla de tre typerna av råvatten ovan. Vidare var andelen återvunnet vatten i processen viktig (recovery).

Utvärderingen försökte även ta hänsyn till att den resulterande produkten ska användas till olika ändamål; t ex till brandsläckning. Man bedömde att kylvattnet passade som referens för användningen; det har krav även på ortofosfatinnehållet (< 1 mg/L), kloridinnehållet (<150 mg/L) och TOCinnehållet (<15 mg/L).

Slutsatser

För fortsatt arbete i pilotskala bedömdes nanofiltrering och elektrodialys med periodisk polväxling (reversal) vara de metoder som skulle tas vidare till pilotkörning (i, bortsett från förbehandlingen, redan tillgänglig utrustning vid Dow/Evides (Rotterdam).

För företag med saltproblematik vid stora mängder av troligen främst kylvatten, kan det vara nyttigt att följa de värderingsdiskussioner som redovisas i artikeln.

Källa:  Groot, C.K.¹⁾, van den Broek , W.B.P.²⁾, Loewenberg, J.³⁾, Koeman-Stein, N.⁴⁾, Heidekamp, M.⁵⁾& de Schepper, W.⁶⁾ (2015): ”Mild desalination of various raw water streams”. Water Science &Technology 72.3 pp 371- 376.

Hela artikeln finns att läsa här.

Författarna från: 

1)    Dow Benelux BV, H.H. Dowweg 5, Hoek, NM 4542, The Netherlands.

2)    Evides IW, Schaardijk 150, Rotterdam, The Netherlands

3)    University of Applied Sciences and Arts, Northwestern Switzerland, Grundenstrasse 40, CH 4132, Switzerland

4)    TNO Water Treatment, Utrechtseweg 48, Zeist, The Netherlands

5)    TU Delft, Steinweg 1, 2628 CN, Delft, The Netherlands

6)    VITO nv, Boeretang, 200, 2400 MOL, Belgium

Kontakt:    ckgroot@dow.com