Water besparing of hergebruik bij koelprocessen waar oppervlaktewater of grondwater wordt gebruikt.

De Nederlandse industrie (excl. de elektriciteitsproductiesector) gebruikt ca. 3,1 miljard m³ water per jaar. Het gros van dit waterverbruik betreft het gebruik van oppervlaktewater in doorstroomkoelers. Op deze wijze wordt jaarlijks ca. 180 PJ thermische energie afgevoerd naar de omgeving.^[1]

De zware industrie zoals de petrochemische- en raffinageindustrie maakte voor 95% van de totale waterstroom gebruik van doorstroomkoelers. Tegenwoordig is dit sterk teruggedrongen door het huidige duurzaamheids-denken. We bevinden ons in een tijdperk waar in toenemende mate publieke opinie als ook klanten, aandeelhouders en eigen werknemers een duurzame benadering van bedrijven verwachten. ^[2]

Bij toepassing van “once through” waterkoeling leidt dit tot enorme volumes van water die als het ware als een bypass van de rivier (of zee) door het complex gevoerd wordt. Dit leidt niet alleen tot grote lokale verstoring van het ecosysteem rondom het innamepunt, maar ook de thermische en eventuele andere verontreinigingen ontstaan tijdens het doorlopen van de installatie kunnen tot grote lokale verstoring leiden bij terugvoering van het ontrokken water naar de bron.

Het gebruik van oppervlaktewater als koelwater heeft verschillende consequenties: organismen aanwezig in het ingezogen water worden blootgesteld aan mechanische schade, hetzij op de koelwaterzeven indien passage van deze zeven niet mogelijk is en organismen achterblijven op de zeven, hetzij in het koelsysteem waar organismen worden blootgesteld aan relatief hoge druk- en snelheidsverschillen.

Wanneer het opgewarmde koelwater terug geloosd wordt op het oppervlaktewater, stijgt plaatselijk de temperatuur van het water. Vissen zijn in het algemeen niet gevoelig voor het temperatuurgebied van 10-24°C. Daarboven echter wel: in het temperatuursgebied van 24-28°C zal temperatuurstress (na langdurig verblijf) optreden bij vissen in de Nederlandse wateren. Vanaf 28°C kunnen mogelijk letale effecten optreden voor de meest gevoelige vissen. ^[3]

In zeer hete zomers zoals deze van 2003 kan de temperatuur van het rivierwater zoveel stijgen dat elektriciteitscentrales hun process niet meer kunnen koelen. De maximale lozingstemperatuur is 30 ºC, wanneer het rivierwater door aanhoudende hitte bijvoorbeeld 27 ºC is, kan het nog maar weinig warmte opnemen.

Een ideaal compromis, waarbij de voordelen van waterkoeling worden behouden en de milieutechnische nadelen sterk worden gereduceerd, wordt gevormd door de zogenaamde open recirculerende koelwatersystemen. In deze systemen wordt koelwater gecirculeerd over een koeltoren, waarbij het grootste gedeelte van de opgenomen warmte wordt afgevoerd door een klein deel van het circulerende water te verdampen. De waterinname die benodigd is om dit weer aan te vullen is een factor 50-70 lager dan de waterinname van een “once through” systeem met hetzelfde koelvermogen. Wereldwijd heeft de opmars van dit soort systemen in de tweede helft van de 20 eeuw dan ook tot een sterke reductie van het gebruik van oppervlaktewater voor koeldoeleinden geleid. Hoe kan een schijnbaar ideaal compromis dan alsnog tot een bottleneck leiden? Het antwoord op deze vraag ligt opgesloten in de waterchemie. Bij verdamping in de koeltoren verdwijnt alleen het water (en eventueel andere vluchtige componenten). Alle opgeloste en zwevende componenten blijven achter in de waterfase en dikken daar dientengevolge in. De uiteindelijk mate van indikking wordt hierbij geregeld via de spui. De meeste koelsystemen opereren ergens tussen een 3- tot 8-voudige indikking. Iedere “verontreiniging” die zich in het make-up water bevindt wordt dus gemiddeld een factor 3-8 hoger in het recirculerende water aangetroffen. Op een vergelijkbare wijze worden ook stoffen uit eventuele proceslekkages als ook het zwevend stof uit de lucht in het recirculerend water geaccumuleerd. In een stoffige omgeving (bijv. woestijnachtig) kan een 200 MW koeltoren op deze manier al snel 0.25-3 ton/dag aan stof uit de lucht scrubben.

[1] Lahoye rea, Energie-aspecten van industriële koelsystemen, Watersymposium 2003

[2] Hessels et al. koelwater van bulk tot bottleneck, Watersymposium 2003

[3] Van Baarwijk et al. Beschrijving van uitgangspunten om te komen tot een beoordelingssystematiek voor warmtelozingen via koelwater, Watersymposium 2003

Klik hier voor informatie over grondwaterbesparing met koeltorens

Zie ook water hergebruik in de papier-, textiel- en voedingsmiddelenindustrie
Waterhergebruik in de glastuinbouw

Water hergebruik in de pluimvee vleesverwerkingsindustrie

vind boeken over water recycling

Mocht u nog andere interessante of recente boeken, rapporten, artikels of publicaties betreffende water hergebruik in de industrie weten, zouden wij het op prijs stellen als u ons dit zou laten weten zodat wij deze case-studies in het bovenstaande overzicht kunnen opnemen.