Drinkwaterproductie Langenau duurzamer dankzij pelletontharding

Waterrijk kalkslib voor papierproductie

Het Duitse waterbedrijf Landeswasserversorgung Baden-Württemberg  ontkalkte op haar productielocatie Langenau sinds de jaren negentig zeer kalkrijk grondwater via het vlokvormingsproces. Daarbij ontstond jaarlijks circa 30.000 ton waterrijk kalkslib, vanwege zijn witheid zeer geschikt als (secundaire) grondstof voor de productie van hoogwaardig papier. Dit kalkslib werd afgenomen door een papierfabriek in de nabijheid van de productielocatie. De Landeswasserversorgung investeerde daarvoor onder meer in mechanische slibontwatering (centrifuges) en in maalapparatuur om de juiste deeltjesgrootte te kunnen leveren.

Van slib naar pellets

Omdat er steeds minder vraag was (en is) naar (hoogwaardig) papier, werden de afzetperspectieven voor dit kalkslib steeds slechter. Daarnaast zijn de kosten van slibbehandeling en transport zeer hoog. Daarom zocht de Landeswasserversorgung vanaf 2012 naar een alternatief. In de afgelopen jaren heeft het Duitse waterbedrijf zijn licht opgestoken bij de Nederlandse AquaMinerals (voorheen Reststoffenunie), Nederlandse waterbedrijven en KWR. Dat leidde ertoe dat een traject werd ingezet om over te stappen op ontkalking van het harde grondwater met een kristallisatieproces in pelletreactoren. Een overstap dus van een precipitatieproces (cold lime softening) naar een kristallisatieproces (pellet softening). Daarbij ontstaat niet langer kalkslib, maar kalkpellets, waarvoor betere afzetkansen bestaan.

Uitgebreide hydraulische modellering

Bij het pilotonderzoek heeft het Duitse waterbedrijf veel tijd en aandacht besteed aan (hydraulische) modellering en combinatie van de analyses met testen op (semi-) praktijkschaal. In 2014 zijn Nederlandse waterleidingbedrijven bezocht, waaronder Dunea, Waternet en Brabant Water om Nederlandse kennis en ervaring mee te nemen bij het ontwerpen van de pelletreactoren.

Zeven onthardingsreactoren werken met kalkwater

In 2016 heeft de Landeswasserversorgung op locatie Langenau in totaal 7 onthardingsreactoren in bedrijf genomen, met een capaciteit van ongeveer 30 miljoen kubieke meter per jaar. Deze pelletontharding heeft een bijzonder ontwerp: het te ontharden grondwater wordt gemengd met ongeveer een kwart van het volume kalkwater. In Nederland wordt voor de ontharding een veel kleiner volume natronloog  toegevoegd. Voor dit grote volume is gekozen omdat een gunstig effect heeft op de hydraulica van het proces. Daarnaast gebruiken de reactoren entmateriaal op basis van kalkkorrels uit het eigen proces, wat resulteert in ‘ultra-puur calciet’!

20.000 ton kalkpellets per jaar

De nieuwe onthardingsinstallatie genereert zo’n 20.000 ton kalkpellets per jaar. Naar Nederlands voorbeeld kwalificeert Landeswasserversorgung Baden-Württemberg – als eerste Duitse waterbedrijf – de kalkpellets als een ‘nevenproduct’ van de drinkwaterbereiding. Ook zijn de pellets  conform de REACH-verordening geregistreerd.  Door het gebruik van ‘eigen’ kalkpellets als grondstof voor entmateriaal produceert de installatie een ultra-puur calciet. Dit calciet heeft bovendien een hoge reinheidsgraad omdat het geen (zware) metalen als ijzer, mangaan en nikkel bevat en het is heel wit, wat de afzetkansen vergroot. Onbewerkte’  pellets vinden inmiddels hun weg naar een Oostenrijkse veevoederfabrikant en een Duitse fabrikant voor speciaal (wit) glas. Een deel van de pellets wordt opgewerkt tot entmateriaal voor het eigen onthardingsproces.

Na uitgebreide marktstudies naar de afzetmogelijkheden voor het ‘ultra-puur calciet’ onderzoekt Landeswasserversorgung Baden-Württemberg momenteel met Duitse industriële partners de mogelijkheden om de kalkpellets in ‘eigen beheer’ op te werken tot een product met een hoge toegevoegde waarde, bijvoorbeeld als grondstof/vulstof bij de vervaardiging van allerlei plasticsoorten.

Financiële en duurzaamheidswinst

Door voldoende inkomsten uit de verkoop van de kalkpellets te genereren wil de Landeswasserversorgung Baden-Württemberg de kosten van het onthardingsproces nog verder dekken. De overstap naar dit nieuwe proces levert echter nu al financiële voordelen en duurzaamheidswinst op. Financiële voordelen zijn: het te transporteren volume reststof is met een derde afgenomen, er is geen mechanische ontwatering en fijne maling van het slib meer nodig en er kan een betere prijsstelling worden bedongen voor de kalkpellets in vergelijking met het kalkslib. De duurzaamheidswinst bestaat uit een lager chemicaliëngebruik en minder behoefte aan (elektrische) energie, waardoor de CO2 –uitstoot afneemt.