Massflowmeters verbeteren de waterzuivering en garanderen de volksgezondheid

Anglian Water Services (UK) zuivert water volgens de strengste normen, levert het aan miljoenen huishoudens en beheert het om te voorkomen dat er ergens tekorten ontstaan. Het bedrijf is een project gestart om de dosering van fosfaten in het waterleidingnet te optimaliseren en te regelen met behulp van flowregelaars.

De functie van orthofosforzuur in het waterleidingnet

Gewoonlijk worden fosfaten aan het drinkwater toegevoegd als corrosieremmer om uitspoeling van lood en koper afkomstig van leidingen en bevestigingen te voorkomen. Er worden anorganische fosfaten (bijvoorbeeld fosforzuur, zinkfosfaat en natriumfosfaat) aan het water toegevoegd om orthofosfaat te vormen, dat dient als beschermende coating van onoplosbare mineralen aan de binnenkant van waterleidingen en huisinstallaties. Deze coating dient als isolatielaag die voorkomt dat corrosieve elementen in het water sommige metalen in de leidingen oplossen. Daardoor blijven de lood- en koperconcentraties in het water laag, binnen de normen ter bescherming van de volksgezondheid.

Het oorspronkelijke registratieproces

Hoe verliep het oorspronkelijke proces?

In het oorspronkelijke proces mat een downstreamanalysator de concentratie orthofosforzuur in de hoofdstroom. Nadat de meetresultaten waren vergeleken met de vereiste concentratie, werden zij gebruikt om de pompsnelheid en daarmee de concentratie orthofosforzuur in de hoofdstroom aan te passen. Via dit proces kan Anglian Water Services de koper- en loodconcentraties in het water op een voor de volksgezondheid aanvaardbaar niveau houden. Toch was dit proces voor verbetering vatbaar; daarover gaat dit blog.

Nieuw doseersysteem voor fosforzuur

Wat zijn de beperkingen in het oorspronkelijke proces?

Het reactieve terugkoppelingsmechanisme voor het doseren van fosfaten vormde niet de ideale methode. We konden niet snel genoeg op de veranderende hoofdstroom reageren en de dosis proportioneel verlagen of verhogen. Daartoe moesten we ervoor zorgen dat de dosering niet hoger was dan de wettelijke vereisten, ervan uitgaande dat het station de maximale stroming leverde.
Het systeem leidde tot secundaire kosten doordat dubbele redundantie voor de analysator nodig was om te garanderen dat de concentraties orthofosforzuur ononderbroken worden gemeten.

Projectdoelstellingen

Verlagen van de fosfaatconcentraties.
Verlagen van de kosten die het bedrijf maakt om te voldoen aan de wettelijke milieunormen.
Verwijderen van de downstreamanalysator en van de redundantie in het registratieproces.

Er zijn twee technologieën ter verbetering van het proces geëvalueerd: de delta P- en de Coriolis-technologie.
De delta-P flow meter was het meest rendabel; hiermee konden we de stroom orthofosforzuur meten als volume, maar er zou een analoge signaalinvoer nodig zijn en de dosering zou proportioneel zijn aan de hoofdstroom.
De Coriolis flow meter meet de massaflow rechtstreeks, hetgeen bij deze toepassing de voorkeur geniet boven volume flow. Tevens is het nauwkeuriger en beter herhaalbaar is, maar wel duurder. Ook deze technologie vereist een analoge signaalinvoer en past de dosis aan in verhouding tot de hoofdstroom.

De beslissing werd grotendeel beïnvloed door de ‘Return on investment’ (ROI) die behaald kan worden; kortom, de periode waarin voldoende besparingen konden worden gerealiseerd. Tijdens de demonstratie van de Coriolis mass flow meter ontdekten we echter iets dat ons op andere gedachten bracht. De Coriolis flow meter gaf de dichtheid van de gemeten vloeistof als uitvoer.

Waarom was dat zo belangrijk?

Fosforzuur wordt verkocht als oplossing, meestal in een concentratie van 80%. Eerder ontdekten we dat er verschil zit in de werkelijke concentratie op het moment van toepassing.

We wisten reeds dat de Delta P- of de Coriolis-technologie ons kon helpen om het registratieproces te verbeteren. Nu konden we een stap verder gaan en een voorheen niet beschikbare, maar zeer belangrijke parameter gebruiken om de dosering echt te verfijnen.

De extra parameter "dichtheid" die de Coriolis mass flow meter kon leveren, gaf voor ons de doorslag. Daardoor kan de dosering in verhouding tot de hoofdstroom worden geregeld en gebruik worden gemaakt van de dichtheid/kwaliteit van het gebruikte fosforzuur.

Wat zijn de verwachte voordelen van de toepassing van flow meters:

Nu de eerste vijf installaties van deze technologie bijna draaien, verwachten we het volgende:

Een stabiele concentratie orthofosforzuur in het waterleidingnet.
Naleven van de verplichtingen t.a.v. de volksgezondheid door de watersector.
Duidelijk minder toevoeging van fosforzuur aan het milieu.
Dubbele kostenbesparing door verwijdering van de downstreamanalysatoren en lager verbruik van fosforzuur.

Anglian Water Services werkt volgens de "Love Every Drop"-benadering. Deze benadering is een visie op het functioneren van een moderne nutsvoorziening. De visie behelst het realiseren van een land met een bestendig milieu dat duurzame groei mogelijk maakt en dat de uitdagingen van de klimaatverandering het hoofd kan bieden. Verder van belang is het creëren van een infrastructuur die betaalbaar en betrouwbaar is, en die voldoet aan de behoeften van consumenten, gemeenschappen en het milieu. Ook mensen en gemeenschappen zouden bestendig moeten zijn. Fosforzuur heeft te maken met het concept van de eindigheid van hulpbronnen volgens Rockström et al., 2009. Anglian Water Services heeft het verbruik van fosforzuur in zijn processen weten te verminderen zonder afbreuk te doen aan de waterkwaliteit. Dat past in hun manier van werken.

Bekijk onze producten die gebruikt zijn in onze applicaties.