Energiezuinig verwarmen en koelen met grondwater – met een waterbehandelingssysteem van FERMANOX®
Bijna 90% van de energiebehoefte van een huishouden is nodig voor warmte, namelijk warm water en verwarming. Maar een groot deel van de primaire energie wordt ook in de handel en industrie gebruikt om gebouwen en machines te verwarmen of te koelen. De grote milieueffecten van de CO2-uitstoot en de stijgende prijzen voor fossiele brandstoffen onderstrepen het belang van een zo efficiënt mogelijk gebruik van energie. Warmtepompen worden daarom steeds belangrijker in verwarmings- en airconditioningsystemen.
Grondwater is een ideaal warmteoverdrachtsmedium omdat het ongeacht het seizoen beschikbaar is bij een vrijwel constante temperatuur van rond de 10°C. Waar dit temperatuurniveau gebruikt kan worden om gebouwen en machines te koelen, is directe koeling met grondwater de meest efficiënte methode.
Maar grondwater is ook een ideale energiebron voor warmtepompen, die bij hogere temperaturen veel bruikbare energie kunnen opleveren met weinig gebruik van primaire energie (elektriciteit of gas) (bijvoorbeeld bij 35°C voor vloerverwarming). Het grondwater wordt uit een put opgepompt, in de warmtepomp met 4 – 6°C gekoeld en vervolgens via een absorptieput op voldoende afstand teruggevoerd naar dezelfde watervoerende laag. Een zogenaamde water-water-warmtepomp bijvoorbeeld, met een aandrijfvermogen van 1 kW en de energie onttrokken aan het grondwater, kan in totaal 5 kW verwarmingsvermogen leveren bij 35°C, wat overeenkomt met een prestatiefactor van 5 .
Dit bespaart niet alleen veel primaire energie, maar is ook efficiënter dan het gebruik van buitenlucht (voor lucht-water-warmtepompen) of geothermische sondes (voor pekel-water-warmtepompen), omdat hun warmtedrager lucht of pekel is, vooral tijdens de verwarmingsperiode in de winter aanzienlijk lagere temperaturen dan grondwater.
In de jaren tachtig maakte de water-water-warmtepomp in Duitsland een grote bloei door, omdat de uitstekende energie-efficiëntie van het gebruik van grondwater als warmteoverdrachtsmedium werd erkend.
Helaas zijn er in de praktijk vaak problemen met de bedrijfsveiligheid als gevolg van een slechte kwaliteit van het ruwwater. In dit systeem leiden ijzer en mangaan opgelost in het grondwater tot afzettingen (verkoling, verzanding), vooral in warmtewisselaars en absorptieputten. Bij warmtewisselaars leidt dit tot een slechtere warmteoverdracht en een hogere stromingsweerstand, waardoor de energiebehoefte toeneemt. De toenemende verstopping van de putten leidt tot een lagere productiecapaciteit van productieputten en vooral tot een lagere absorptiecapaciteit en daarmee uiteindelijk tot het overstromen van absorptieputten.
De ondergrondse ijzerverwijdering en mangaanverwijdering van grondwater (UEE) met FERMANOX® activeert een natuurlijk behandelingsproces in de watervoerende laag, zelfs vóór de winning. Met weinig moeite kunnen ijzer- en mangaanconcentraties op drinkwaterniveau worden gegenereerd. Dit voorkomt effectief alle verstoppingen in putten, pompen en leidingen.
Tegelijkertijd is het proces bijzonder duurzaam,
- omdat er geen filtermateriaal nodig is,
- er wordt geen afvalwater of afval gegenereerd,
- de energiebehoefte is bijzonder laag en
- de levensduur van de geboorde putten wordt verlengd.
Het basisidee achter ondergrondse ijzerverwijdering en mangaanverwijdering is de introductie van water verrijkt met zuurstof uit de lucht in de watervoerende laag. Zelfs kleine hoeveelheden zuurstof activeren een effectief waterbehandelingsproces, omdat er rond de put een reactieruimte met een verhoogd redoxpotentieel ontstaat.
De stoffen die door verminderde omstandigheden in de watervoerende laag zijn opgelost, worden door oxidatie teruggebracht naar de vaste toestand en worden eenvoudigweg permanent elders in dezelfde watervoerende laag gefixeerd. Hierdoor wordt een efficiënte ijzer- en mangaanverwijdering uit het grondwater bereikt, evenals nitrificatie van ammonium, een vermindering van gemakkelijk geoxideerde organische stoffen en een vermindering van arseen.
Continue ondergrondse waterbehandeling is afhankelijk van de werking van ten minste twee putten, die afwisselend als productie- of infiltratieputten werken. De grootte van de reactieruimte rond elk putje wordt bepaald door de hoeveelheid infiltratie en het aandeel actief poriënvolume in de watervoerende laag. Het vereist een individueel ontwerp voor elke put, dat vooral gebaseerd is op de kwaliteit van het ruwwater en de vereiste zuiveringsprestaties.
Het FERMANOX®-waterbehandelingsproces garandeert ijzer-, mangaan- en ammoniumvrij water – rechtstreeks uit de bron. De ideale methode voor verwarmen & koelen!
Als pionier en marktleider op het gebied van compacte systemen voor ondergrondse waterbehandeling beschikt FERMANOX® over de knowhow om de hydrogeologische en waterchemische omstandigheden ter plaatse en het daaruit voortvloeiende ontwerp van het FERMANOX® waterbehandelingssysteem te evalueren.
Het eerste FERMANOX®-systeem werd in 1983 in gebruik genomen. Het ijzergehalte van het oorspronkelijke ruwe water bedroeg 6,7 mg/l, wat overeenkomt met 33,5 maal de grenswaarde volgens de Drinkwaterverordening. Het systeem draait nog steeds probleemloos, hoewel de geboorde put inmiddels zo’n 60 jaar oud is. Inmiddels zijn ruim 10.000 systemen in gebruik genomen.
Een cruciale stap bij nieuwbouw of modernisering is de procestechnische planning van de waterzuivering. Bij de keuze voor een proces tussen bovengrondse en ondergrondse ijzerverwijdering en mangaanverwijdering is het de moeite waard om beide alternatieven te vergelijken op basis van efficiëntie en kosteneffectiviteit.
Als je ondergrondse ijzerverwijdering en mangaanverwijdering vergelijkt met een open grindfilter zonder toevoegingen (dus zonder verharding of toevoeging van hulpstoffen etc.) ontstaat het volgende kwalitatieve beeld:
Conceptvergelijking FERMANOX in vergelijking met het grindfilterproces
