North Water en WLN enten met succes antraciet uit bestaande installatie

Nieuwe industriewatervoorziening voldoet direct aan kwaliteitseisen voor mangaan.
Ze vertellen het met een Noordelijke nuchterheid waardoor je bijna zou denken dat het de normaalste zaak van de wereld is. Niets is minder waar. Samen met hun collega’s van North Water en WLN realiseerden Reinder de Valk en Jantinus Bruins een belangrijke stap voorwaarts in de watertransitie. Een gesprek over het versnellen van het ontmanganingsproces door het enten van antraciet. Maar impliciet ook over klantgerichtheid, duurzaamheid, wetenschap en samenwerking.

60 jaar waterkennis en -ervaring aan tafel
Reinder is Strategisch Accountmanager bij North Water, een gezamenlijke industriewaterdochter van Waterbedrijf Groningen en Evides Industriewater. Jantinus is Innovatietechnoloog bij WLN, een dochteronderneming van Waterbedrijf Groningen en WMD Drinkwater. Samen staan Jantinus en Reinder garant voor bijna 60 jaar waterkennis en -ervaring. Ze kennen elkaar bovendien goed; Reinder was hiervoor bijna twintig jaar werkzaam als Technoloog bij WLN.

Google als lauching partner duurzame industriewatervoorziening
Reinder: “Noordoost-Groningen en specifiek de Eemshaven kennen een sterke economische ontwikkeling. Dit brengt een toenemende vraag naar koel- en proceswater met zich mee. Om het gebruik van drinkwater als industriewater tegen te gaan stond een duurzame industriewatervoorziening hoog op de wensenlijst van North Water. Met Google als launching partner kon dit worden gerealiseerd.”

Opstarten ontmanganing normaliter drie tot vier maanden
“Begin 2021 moest de nieuwe industriewaterzuivering in Garmerwolde zijn opgestart” vervolgt Reinder. “Het geproduceerde proceswater moest direct bij de eerste levering voldoen aan de waterkwaliteitseis voor mangaan van <0,02 mg/l. Ontmanganing (de vorming van de mangaanoxide birnessite) start als een biologisch proces en het vervolg is vooral een autokatalytisch fysisch-chemisch proces wat dus langzaam op gang komt. Normaliter kan het daardoor drie tot vier maanden duren voordat het mangaan volledig verwijderd wordt in de dubbellaagsfilters. Die aanlooptijd was er echter niet. Google zet zich in voor duurzaamheid en wil een positieve impact hebben op het milieu. Google wilde daarom dat het proceswater direct vanaf de start zou voldoen aan de mangaaneis. Dit zou betekenen dat North Water gedurende die drie tot vier maanden het proceswater zou moeten lozen en drinkwater zou moeten inzetten voor de levering van koelwater.”

Nieuwe, eigen wetenschappelijk inzichten
Een projectteam vanuit beide organisaties boog zich over deze uitdaging. Eén ‘geluk’: Jantinus promoveerde in 2016 aan de TU Delft met zijn proefschrift ‘Manganese Removal from Groundwater: Role of Biological and Physico-Chemical Autocatalytic Processes’. Jantinus: “In mijn dissertatie presenteerde ik nieuwe informatie over de mechanismen en processen die betrokken zijn bij het opstarten van filters met nieuw, ongebruikt grind bij de verwijdering van mangaan uit grondwater. Ik gaf daarbij inzichten over hoe de klassieke grondwaterzuivering en in het bijzonder de opstart van het ontmanganingsproces in de toekomst op een snellere en nog duurzamere wijze kan worden uitgevoerd.”

Afbeeldingen: SEM-opnames uit het proefschrift van Jantinus Bruins, van biologisch en fysisch-chemisch geproduceerde mangaanoxide (birnessite), gemaakt door Dr. Arie Zwijnenburg, destijds verbonden aan Wetsus, het Europese Centre of Excellence voor duurzame watertechnologie.

Versnelling door het enten van antraciet
Geïnspireerd door deze wetenschappelijke kennis zag het projectteam het enten van antraciet uit een bestaande proceswaterzuivering als kansrijke optie. Simpel gesteld kennen we enten ook uit de plantenwereld: in plaats van dat je een geheel nieuwe plant kweekt, neem je een deel (ent) van een plant (de donor) en maak je die vast op een andere (aanverwante) plant. “We dachten zo het ontmanganingsproces te kunnen versnellen. Sterker nog, mits geslaagd treedt het proces dan direct op” gaat Jantinus verder. “Omdat je dan eigenlijk het (trage) biologische startproces overslaat.” Hierbij werd gekeken naar de zuivering bij Royal Avebe – een wereldwijd opererende onderneming die producten levert op basis van aardappelzetmeel en aardappeleiwit – in Ter Apelkanaal, waarvoor North Water het proceswater levert. “Daar heeft het geproduceerde proceswater al nagenoeg dezelfde kwaliteit als drinkwater.”

Succesvolle metingen en testen
Reinder: “Om te bepalen of het enten daadwerkelijk het ontmanganingsproces versnelt zijn er metingen en laboratoriumtesten uitgevoerd. En die bevestigden onze verwachtingen! De conclusie was dat het enten van 3 m3 antraciet, uit de eerste 40 cm, moet volstaan om de ontmanganing op gang te brengen. En dat bij een mangaangehalte van 0,22 mg/l in het voedingswater en met een debiet van 150 m3/u het gehalte in het proceswater wordt verlaagd tot onder de norm van <0,02 mg/l. Doordat we ook zagen dat er maar vanuit twee filters geënt hoefde te worden, wisten we dat er én voldoende materiaal kon worden geënt én dat de zuivering bij Avebe niet in het geding zou komen.

Strak georganiseerde technische én logistieke operatie
Vervolgens slaagden North Water en WLN ook in de succesvolle uitvoering. Dat klinkt makkelijk, maar vraagt een grote mate van afstemming en samenwerking. Jantinus: “Het is niet alsof je even een pakketje maakt en een koerier vraagt die van A naar B te brengen. Het vereist zowel een goed technisch proces als een strak georganiseerde logistieke operatie. Want juist uit eerdere experimenten wisten we dat de werking van het geënte materiaal vermindert of zelfs teniet wordt gedaan wanneer het te lang uit het water is. Dat hebben we nu voorkomen, dankzij de goede samenwerking tussen de projectgroep en de operators van North Water.”

Breder toepassen in kader watertransitie
Net als de installatie in Ter Apelkanaal werkt inmiddels ook de nieuwe industriewaterzuivering in Garmerwolde op volle toeren en conform de gestelde eisen. Is de nieuw toegepaste techniek ook breder inzetbaar? “Dat zou zeker moeten kunnen” stellen Reinder en Jantinus samen. “Daar blijven we dan ook verder onderzoek naar doen. En tegelijkertijd leren we uit de praktijk. Juist die combinatie helpt ons duurzaam verder in de watertransitie.”

>> Download het proefschrift van Jantinus Bruins