Uit de praktijk

Het Belgische bedrijf Pantarein Water bouwde onlangs een heel grote waterzuiveringsinstallatie voor de Carlsberg-brouwerij in Fredericia, Denemarken. De installatie kan 750.000 kubieke meter afvalwater per jaar zuiveren. Het geheel telt meer dan 30 centrifugaalpompen en 26 doseerpompen van Grundfos.

De zuiveringsinstallatie stelt Carlsberg in staat om bijna 90 procent van zijn proceswater te hergebruiken en 10 procent meer energie te besparen. Daarmee halveert de brouwerij het totale waterverbruik van 2,9 hl naar 1,4 hl water per hl bier. Het water dient voor alle brouwtoepassingen en het reinigen van de installaties (CIP).

 

Waterzuiveringsproces

De waterzuiveringsinstallatie bij Carlsberg verloopt in diverse stappen. De eerste stap betreft biogasvalorisatie. Het grootste deel van de organische belasting wordt omgezet in biogas dat verder wordt opgezuiverd en tenslotte wordt omgezet in stoom. Daarmee vervult de brouwerij zo’n tien procent van haar warmtebehoefte. De eerste resultaten zijn positief.

In een volgende stap wordt het effluent van de anaerobie verder gezuiverd in een aerobe waterzuivering (100 m³/h). Dat gebeurt met een membraanbioreactor (MBR). Er wordt gebruik gemaakt van IPC, een Belgische membraantechnologie (van Blue Foot Membranes uit Lommel). Die onderscheidt zich volgens de bouwer op het vlak van energie-efficiëntie, compacte bouw en modulariteit ten opzichte van de gangbare filtratietechnieken. Het effluent wordt dan nog verder gezuiverd door een omgekeerde osmose (RO-installatie). Aan het einde van het proces volgt er nog een mineralisatiestap.

 

Realtime metingen

Het water wordt voor hergebruik naar de brouwerij getransporteerd. Slimme sturingen zorgen ervoor dat de installaties nog autonomer kunnen werken en vanop afstand bestuurd kunnen worden. De installaties kregen daarvoor een sterk doorgedreven instrumentatie- en automatisatiegraad. Zowel aan de ingang als uitgang van de installatie vinden alle noodzakelijke metingen plaats. Die realtime metingen van de waterkwaliteit vervangen de tot nu toe dagelijkse metingen. “De installatie, sinds half januari 2021 volledig in bedrijf produceert steeds meer biogas voor warmteproductie en puur water dat hergebruikt wordt in de fabriek”, zegt Bryan De Bel van Pantarein Waterzuivering. “De eindklant is tevreden met het resultaat; dus alles loopt goed.”

 

Meest optimale ontwerp

De pompen vormen het hart van de installatie. “Het afvalwater moet door verscheidene zuiveringsstappen geloodst worden wat zonder de pompen niet mogelijk is”, zegt Bryan De Bel van Pantarein. “De pompen staan in voor het verplaatsen van water van de pompput naar de buffertank, de circulatie van het anaeroob slib in de Uasb-reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor, 200 m³/h), de voeding van de aerobie, het creëren van een onderdruk voor de permeaat-productie van de ultrafiltratie, de drukverhoging voor de omgekeerde osmose (90 m³/h) en nog veel andere taken. Het pompontwerp is optimaal zodat ze steeds zo efficiënt als mogelijk op de curve belanden bij de nominale werkpunten. De dimensionering van het leidingwerk gebeurde dusdanig dat de leidingverliezen ook zo laag mogelijk blijven. Daarnaast zijn bijna alle motoren frequentiegestuurd voor een maximale automatisatie qua debieten. Er hoeven geen kleppen gesmoord (dichtzetten) zodat ook daar het energieverlies zoveel mogelijk beperkt blijft.”

 

Centrifugaalpompen

Er werden in de nieuwe situatie meer dan 30 centrifugaalpompen en 26 doseerpompen van Grundfos geplaatst, alsook vijf blowers. “We kozen voor SL1 dompelpompen (max 320 m³/h) met S-tube waaier (enkeltraps centrifugaal) om de hydraulische efficiëntie te verhogen zonder grote impact op doorvoer van vaste partikels”, zegt Bryan De Bel. “Als er in het afvalwater toch nog grof materiaal zit, dan wordt dat er doorgeduwd zonder het energieverbruik en de efficiëntie van de pomp veel te beïnvloeden. Voor ons een belangrijk punt bij dit project met grote vermogens.”

Verder werd er gekozen voor de Grundfos NB-serie. Dat zijn droog opgestelde pompen (horizontaal enkeltraps centrifugaalpompen) met RVS316-waaier die voor een verlengde levensduur zorgen. “Een waaier in inox is beter bestand tegen cavitatie, corrosie of andere problemen die zich kunnen voordoen”, zegt Bryan De Bel.

Pantarein bouwt grootste waterzuivering ooit bij Carlsberg
De droog opgestelde Grundfos NB-pompen, horizontaal enkeltraps centrifugaalpompen met RVS316-waaier garanderen een verlengde levensduur.

 

Waterproces

Voor de pure waterproductie, namelijk de omgekeerde-osmose- en remineralisatie-installaties staan er Grundfos CRN in-line pompen (verticale meertraps centrifugaal). “Deze pompen lenen zich voor het waterhergebruik”, zegt De Bel. “Voor een hygiënisch design zijn alle delen die in contact komen met het medium uit RVS316L vervaardigd. Dat sluit corrosie uit en betekent dat er zonder probleem uitvoerig gecipt of gereinigd kan worden.”

Voor de RO staat er een CRN pomp die circa 30 bar druk kan geven bij 100 m³/h. De pomp heeft een motorvermogen van 110 kW. “De plaatsing van deze pomp vormde gezien het gewicht van meer dan een ton en hoogte van bijna 3 meter een huzarenstuk”, aldus De Bel. De Grundfos DDA-doseerpompen (positive displacement diaphragm pompen) verzorgen de chemicaliëndoseringen. Op de pompen zit een flow-control-optie die via Profinet toelaat om alle informatie binnen te halen op de PLC, zoals de flow en persdruk. Bijna alle kritische pompen zijn redundant (met een reservepomp) uitgevoerd.

Pantarein bouwt grootste waterzuivering ooit bij Carlsberg
De omgekeerde osmose installatie (RO), voor de mineralisatiestap de laatste fase in de waterzuivering.

 

Monitoring op afstand

De gehele installatie wordt dagelijks meermaals vanop afstand gemonitord. Dit gaat over alarmen, storingen, drukken en debieten. “Via de frequentiesturing (en Profinet netwerk) kan er ook nuttige informatie uitgelezen worden in verband met de status en het energieverbruik van de motoren”, zegt Bryan De Bel. “Voor de doseerpompen werd er ook gebruik gemaakt van de FlowControl optie om de dosering vanop afstand te kunnen opvolgen. Zo kunnen we bijvoorbeeld de persdruk en het verpompte debiet instant uitlezen op de PLC.” Voor het onderhoud worden de voorschriften van de leverancier gehandhaafd. Dat betekent over het algemeen dat de pompen jaarlijks grondig preventief worden geïnspecteerd. Dit is dus zeker niet onderhoudsintensief. Bovendien zijn de meeste pompen redundant uitgevoerd waardoor er ook bij curatief onderhoud wat ademruimte is