De Silt Density Index (SDI) is een belangrijke parameter die de neiging van water beschrijft om vervuild te raken met deeltjes en colloïden. Het wordt voornamelijk gebruikt bij de planning, werking en controle van membraansystemen zoals omgekeerde osmose (RO) of nanofiltratie (NF). De SDI geeft aan hoe sterk water de neiging heeft om membranen te verstoppen (fouling) en is daarom een belangrijke indicator voor de geschiktheid van water als voedingswater voor dergelijke systemen.
Inhoudsopgave
Basisprincipes van SDI
De SDI wordt bepaald met een gestandaardiseerde testprocedure waarbij water onder constante druk door een gestandaardiseerd filter (0,45 µm) wordt geleid. De index geeft aan hoe snel het filter wordt geblokkeerd door deeltjes en zwevende deeltjes.
Formule voor berekening:
tᵢ: Initiële tijd voor een bepaalde hoeveelheid water (normaal 500 ml).
tᵤ: Eindtijd voor dezelfde hoeveelheid water na de testduur (bijv. 15 minuten).
T: Totale testtijd in minuten (meestal 15 minuten).
Een lage SDI-waarde geeft aan dat het water weinig vervuilende stoffen bevat en geschikt is voor gebruik in membraansystemen. Typische grenswaarden zijn
SDI < 3: Sehr gut geeignet.
SDI 3-5: Voorwaardelijk geschikt, voorbehandeling vereist.
SDI > 5: Niet geschikt, uitgebreide voorbehandeling noodzakelijk.
Betekenis van de SDI in de praktijk
Membraansystemen zoals omgekeerde osmose werken met semi-permeabele membranen die gevoelig zijn voor afzettingen. Deeltjes, colloïden en biofilms kunnen de prestaties nadelig beïnvloeden en de energievereisten en bedrijfskosten verhogen. De SDI helpt bij het beoordelen van het risico op dergelijke problemen en bij het plannen van geschikte waterbehandelingsmaatregelen.
Typische oorzaken van hoge SDI-waarden:
Hoge concentratie zwevende deeltjes.
Colloïdale stoffen zoals kleideeltjes of organische verbindingen.
Biofilmvormende stoffen.
Onvoldoende voorbehandeling van het voedingswater.
Proces voor het verminderen van de SDI
Er worden verschillende voorbehandelingsprocessen gebruikt om water met hoge SDI-waarden geschikt te maken voor membraansystemen:
1. mechanische filtratie
Multimediale poriënfilters: Deze filters bestaan uit meerdere lagen van verschillende materialen zoals zand, antraciet en grind. Ze verwijderen grove zwevende deeltjes en verminderen de SDI aanzienlijk. De verschillende deeltjesgrootteverdeling in de lagen zorgt voor een effectieve filtratie over een lange periode zonder snel drukverlies. Multimediale poriënfilters zijn bijzonder geschikt als voorstadium voor membraansystemen.
Patronenfilters: Patronenfilters worden vaak gebruikt als laatste filtratiefase voor het membraan en kunnen deeltjes tot 1 µm verwijderen. Ze dienen als een beschermende barrière om fijne deeltjes en laatste restjes uit het water te verwijderen.
2. grind- of meerlagenfiltratie
Grindfiltratie of meerlagige filtratie is een effectief proces voor het verwijderen van deeltjes, zwevende deeltjes en troebelheid.
Structuur: Het filter bestaat uit verschillende lagen, waaronder grof grind, zand en antraciet. Door deze configuratie kunnen zwevende deeltjes van verschillende grootte worden verwijderd.
Hoe het werkt: Het water passeert de lagen, waarbij grove deeltjes eerst worden opgevangen door de bovenste laag, terwijl fijnere deeltjes dieper in het filterbed worden verwijderd.
Toepassing: Dit proces is ideaal voor de reductie van SDI en wordt vaak gebruikt als voorbehandeling in combinatie met andere technologieën zoals omgekeerde osmose.
Foto: Onze ALMA FIL meerlaagse filters met downstream ALMA ION ionenwisselaars
3. ultrafiltratie (UF)
Ultrafiltratie gebruikt semi-permeabele membranen om deeltjes, colloïden en micro-organismen te verwijderen:
Technische details: UF-membranen hebben meestal poriën van 0,01 tot 0,1 µm, waardoor ze ideaal zijn voor het verwijderen van de kleinste zwevende deeltjes.
Efficiëntie: UF kan de SDI terugbrengen tot waarden onder 2, wat de belasting op downstream membranen aanzienlijk vermindert.
Voordelen: UF vermindert niet alleen de SDI, maar vormt ook een barrière tegen microbiologische besmetting.
Foto: Ons ALMA MEM UF ultrafiltratiesysteem in roestvrij stalen uitvoering geïnstalleerd in de ALMA Modul technische ruimte container
4. coagulatie en flocculatie
De toevoeging van precipitanten zoals aluminiumsulfaat of ijzerchloride doet colloïdale stoffen agglomereren zodat ze grotere deeltjes vormen die gemakkelijker verwijderd kunnen worden.
Processtappen:
Coagulatie: Chemicaliën destabiliseren de oppervlaktelading van de colloïden.
Vlokvorming: Polymere vlokmiddelen binden de gedestabiliseerde deeltjes tot grotere vlokken.
Verwijdering: De vlokken worden uit het water verwijderd door bezinking of filtratie.
Effecten: Dit proces vermindert effectief het gehalte aan gesuspendeerde vaste stoffen en verlaagt de SDI aanzienlijk.
Afbeelding: Ons CP-systeem met neutralisatie en actieve koolfiltratie voor de voorbehandeling van afvalwater dat zware metalen bevat vóór omgekeerde osmose
5. biofiltratie
Biofiltratie combineert de fysieke verwijdering van deeltjes met biologische processen:
Hoe het werkt: Micro-organismen koloniseren het filtermateriaal en breken organische stoffen af zoals opgeloste koolstoffen en andere biologisch beschikbare stoffen die kunnen leiden tot biofouling in membranen.
Materialen: Speciaal geprepareerde kleikorrels of andere poreuze materialen worden vaak gebruikt als dragers voor de biofilms.
Voordelen: Biofiltratie vermindert niet alleen organische verbindingen, maar verbetert ook de microbiologische kwaliteit van het water en minimaliseert het risico op vervuiling.
Afbeelding: Onze biofiltratie voor de voorbehandeling van organisch verontreinigd afvalwater stroomopwaarts van een omgekeerd osmosesysteem
Uitdagingen bij de toepassing van SDI
Ondanks het belang heeft de SDI ook beperkingen:
Subjectiviteit: Het testresultaat is sterk afhankelijk van de juiste uitvoering van de test.
Geen onderscheid tussen deeltjestype: De SDI meet de totale verstopping zonder onderscheid te maken tussen minerale, organische of microbiële verontreinigingen.
Afwijkingen met verschillende soorten water: De SDI is minder zinvol bij sterk variërende watersamenstellingen.
Alternatieven en aanvullingen op de SDI
In sommige toepassingen worden alternatieve of aanvullende methoden gebruikt om de waterkwaliteit te bepalen:
Gemodificeerde aangroei-index (MFI): Houdt ook rekening met de deeltjesgrootteverdeling.
Online troebelheidsmeting: Biedt continue bewaking van de concentratie zwevende deeltjes.
TOC-meting (Totale Organische Koolstof): Geeft informatie over de risico's van organische aangroei.
Conclusie
De SDI is een onmisbare parameter in waterbehandeling, vooral bij de planning en werking van membraansystemen. De regelmatige controle ervan helpt om vervuiling tot een minimum te beperken, de efficiëntie van de systemen te verhogen en de onderhoudskosten te verlagen. Door gebruik te maken van geschikte voorbehandelingsmethoden, zoals ultrafiltratie, precipitatie in CP-systemen en biofiltratie, kan de waterkwaliteit gericht worden verbeterd en de SDI aanzienlijk worden verminderd. Dit verlengt niet alleen de levensduur van de membranen, maar zorgt ook voor een energiezuinigere werking.
Hoewel de SDI enkele beperkingen heeft, biedt het in combinatie met alternatieve meetmethoden zoals de Modified Fouling Index (MFI) of online troebelheidsmeting een goede basis voor de evaluatie van voedingswater. Op de lange termijn zijn voortdurende optimalisatie van de voorbehandeling en nauwkeurige controle van waterparameters cruciaal om de efficiëntie en kosteneffectiviteit van moderne waterzuiveringsinstallaties te garanderen.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
