Robuust precipitatie- en flocculatiesysteem voor de behandeling van industrieel rivierwater

De ALMA BHU LHPS (Lamellar High Performance Settler) is een meertrapsproces voor chemisch-fysische waterzuivering, dat de processtappen coagulatie, flocculatie, sedimentatie en slibverdikking in één compact reactorsysteem combineert. Het proces wordt toegepast voor de behandeling van rivierwater, oppervlaktewater en drinkwater en dient voor de betrouwbare verwijdering van troebelheid, zwevende stoffen, fosfor en opgeloste en colloïdale stoffen.

Het behandelingsconcept is gebaseerd op een optimaal op elkaar afgestemde reactiekinetiek. Het doel is om de fijnste deeltjes eerst chemisch te destabiliseren, ze vervolgens samen te voegen tot bezinkbare vlokken en deze uiteindelijk efficiënt van het water te scheiden.

Coagulatie – Destabilisatie van de kleinste deeltjes

De eerste stap in het proces is de coagulatie. Hierbij wordt aan het ruwe water een neerslagmiddel, bijvoorbeeld polyaluminiumchloride (PAC), toegevoegd en binnen enkele seconden intensief met het water gemengd.

Veel natuurlijke troebelmiddelen en organische deeltjes komen voor in de vorm van een colloïdale suspensie. Door hun elektrische oppervlaktelading stoten deze deeltjes elkaar af en kunnen ze zich niet bezinken. Door toevoeging van het coagulatiemiddel worden deze ladingen geneutraliseerd. Tegelijkertijd ontstaan er eerste, moeilijk oplosbare metaalhydroxiden, die opgeloste stoffen adsorberen en de fijnste deeltjes binden.

Het resultaat zijn stabiele microvlokken, die het uitgangspunt vormen voor de daaropvolgende flocculatiereactie.

Flocculatie – Vorming van bezinkbare macroflocculaten

In de tweede fase van het proces vindt de eigenlijke vlokvorming plaats.

Hier wordt aan het water een polymeer toegevoegd als flocculatiemiddel. Tegelijkertijd wordt reeds ingedikte contactslib uit de bezinkingszone teruggevoerd. De vaste stoffen in het slib dienen als kristallisatie- en aanhechtingskernen, waardoor de microvlokken zich ontwikkelen tot grotere en aanzienlijk dichtere macrovlokken.

Het hydraulische systeem van de ALMA BHU LHPS is speciaal ontworpen om de vlokken te laten groeien met zo min mogelijk schuifbelasting. Door de getrapte energietoevoer ontstaan mechanisch stabiele vlokken met uitstekende sedimentatie-eigenschappen.

De geïntegreerde terugvoer van contactslib verbetert bovendien de reactiesnelheid, verhoogt de vlokdichtheid en vergroot de processtabiliteit, zelfs bij sterk schommelende ruwwaterkwaliteiten.

Lamellair bezinkingsproces – Efficiënte scheiding van vaste stoffen

Nadat de flocculatiereactie is voltooid, stroomt het water naar de geïntegreerde lamellenbezinkingszone.

Hier vindt de scheiding van water en vaste stoffen plaats door middel van sedimentatie. De schuin geplaatste lamellenpakketten vergroten het effectieve bezinkoppervlak vele malen ten opzichte van conventionele bezinkbekkens. Hierdoor kunnen hoge hydraulische belastingen worden gerealiseerd op een relatief klein oppervlak.

Terwijl het gezuiverde water tussen de lamellen omhoog stroomt en via helderwatergoten wordt afgevoerd, glijden de bezonken vlokken langs de lamellen naar de daaronder gelegen slibzone.

Dankzij deze constructie worden er ook bij schommelende debieten en wisselende kwaliteiten van het ruwe water constant lage troebelheidswaarden bereikt.

Slibverdikking en terugvoer van contactslib

De afgescheiden vaste stoffen worden in het onderste deel van de reactor opgevangen en continu ingedikt. Een afvoersysteem transporteert het slib naar een centrale slibtrechter.

Een bepaald deel van dit slib wordt teruggevoerd naar de flocculatiefase. Deze terugvoer van contactslib is een essentieel kenmerk van de ALMA BHU LHPS. Het verhoogt het aantal beschikbare kristallisatiekernen, verbetert de vlokvorming en verhoogt de concentratie aan vaste stoffen binnen het proces.

De resterende overtollige slib wordt automatisch afgevoerd en naar de daaropvolgende slibontwatering geleid.

Automatische procesregeling

Alle processtappen worden continu bewaakt en geregeld via het ALMAControl®-besturingssysteem. De dosering van de neerslag- en flocculatiemiddelen, de pH-regeling, de slibrestour en de afvoer van overtollig slib worden automatisch aangepast aan de betreffende bedrijfsomstandigheden van de installatie.

Daardoor werkt de ALMA BHU LHPS ook bij sterk schommelende ruwwaterkwaliteiten, seizoensgebonden veranderingen en variërende doorstroomhoeveelheden met een hoge procesbetrouwbaarheid en een constante waterkwaliteit.

Holistische werkwijze in een compacte reactoreenheid

In tegenstelling tot conventionele neerslag- en flocculatie-installaties, waarbij de afzonderlijke processtappen vaak in aparte constructies plaatsvinden, verenigt de ALMA BHU LHPS alle procesfasen in één hydraulisch en procestechnisch geoptimaliseerde reactoreenheid. Het resultaat is een compacte, krachtige en economische oplossing voor de behandeling van rivierwater, oppervlaktewater en drinkwater, en als voorbehandelingsstap voor verdere filtratie- of membraanprocessen.

Coagulatie en flocculatie vormen de basis van elke chemisch-fysische waterzuivering en bereiden de vaste stoffen voor op de daaropvolgende sedimentatie.

Tijdens de coagulatie wordt aan het ruwwater een neerslagmiddel, bijvoorbeeld polyaluminiumchloride (PAC), toegevoegd. Dit neutraliseert de oppervlaktelading van de fijnste deeltjes en colloïdale stoffen, waardoor hun onderlinge afstoting wordt opgeheven. Tegelijkertijd ontstaan er moeilijk oplosbare metaalhydroxiden, die opgeloste stoffen binden en de eerste microvlokken vormen.

Tijdens de daaropvolgende vlokvorming worden deze microvlokken door toevoeging van een polymeer samengevoegd tot grotere, stabiele macrovlokken. Het speciaal ontworpen hydraulische systeem van de ALMA BHU LHPS zorgt daarbij voor een gecontroleerde energietoevoer, zodat de vlokken kunnen groeien zonder door schuifkrachten weer te worden afgebroken.

Alleen voldoende grote en stabiele vlokken kunnen in de daaropvolgende lamellenbezinking betrouwbaar worden afgezonderd en zorgen voor een constant hoge kwaliteit van het heldere water.

De terugvoer van contactslib is een essentieel kenmerk van het ALMA BHU LHPS-systeem en levert een doorslaggevende bijdrage aan de efficiëntie van het proces.

De slib die in de sedimentatiezone wordt afgezet, wordt gedeeltelijk teruggevoerd naar de flocculatiereactor. De daarin aanwezige vaste deeltjes dienen als kristallisatie- en hechtingskernen, waaraan nieuw gevormde microflocculaten zich kunnen hechten. Hierdoor ontstaan grotere, dichtere en mechanisch stabielere flocculaten.

Naast een betere vlokvorming verhoogt de terugvoer van contactslib ook de reactiesnelheid van de neerslagprocessen. Organische en anorganische stoffen kunnen zich effectiever aan de vlokken hechten, waardoor de afscheidingscapaciteit toeneemt en de processtabiliteit behouden blijft, zelfs bij schommelende kwaliteiten van het ruwwater.

Bovendien zorgt de hogere concentratie aan vaste stoffen in de reactor voor een efficiëntere slibverdikking. Het ontstane overschot aan slib heeft daardoor al een hoog drogestofgehalte en kan zonder voorafgaande tussentijdse verdikking naar de slibontwatering worden geleid.

De lamellenbezinking dient om de vaste stoffen die tijdens de neerslag en flocculatie zijn gevormd, van het gezuiverde water te scheiden. In de ALMA BHU LHPS stroomt het water na de flocculatiereactie gelijkmatig de bezinkingszone binnen, waar speciaal geplaatste lamellenpakketten het effectieve bezinkingsoppervlak vele malen vergroten.

Terwijl het water langzaam tussen de schuine lamellen omhoog stroomt, bezinken de gevormde vlokken vanwege hun hogere dichtheid. De vaste stoffen glijden langs de lamellen naar beneden, naar de geïntegreerde slibruimte, terwijl het heldere water via opvanggoten wordt afgevoerd.

Dankzij het grote effectieve bezinkoppervlak kunnen hoge hydraulische belastingen worden gerealiseerd op een relatief klein oppervlak. Tegelijkertijd zorgt de geoptimaliseerde stromingsgeleiding voor een gelijkmatige afscheiding van vaste stoffen en een constant hoge kwaliteit van het heldere water, ook bij schommelende kwaliteiten van het ruwe water of debieten.

De geïntegreerde slibverdikker zorgt voor de continue opvang en verdikking van de vaste stoffen die tijdens de lamellenbezinking zijn afgescheiden. Hierdoor wordt het slib al in de reactor tot een hoge concentratie aan vaste stoffen gebracht en optimaal voorbereid voor de daaropvolgende slibbehandeling.

Een belangrijk voordeel is dat een deel van het ingedikte slib direct als contactslib naar de flocculatiefase kan worden teruggevoerd. Hierdoor wordt de vlokvorming verbeterd, worden de chemische reacties versneld en neemt de processtabiliteit toe.

Tegelijkertijd zorgt de hoge slibconcentratie ervoor dat er minder slib hoeft te worden verpompt, waardoor de daaropvolgende ontwateringsinstallaties worden ontlast. In veel toepassingen kunnen daardoor extra indikingsfasen worden overgeslagen, wat zowel de investerings- als de exploitatiekosten verlaagt.

De continue slibverwijdering voorkomt bovendien afzettingen in de reactor en zorgt voor een blijvend stabiele werking van de installatie.

De ALMA BHU LHPS is ontwikkeld voor de behandeling van de meest uiteenlopende soorten ruw water en is met name geschikt voor toepassingen met een verhoogd gehalte aan zwevende deeltjes en troebelheid of bij schommelende waterkwaliteiten.

Typische toepassingsgebieden zijn de behandeling van rivierwater, oppervlaktewater, meer- en stuwmeerwater en drinkwater. Daarnaast wordt het proces ingezet als voorbehandeling voor membraanfiltratie-installaties, actieve-koolfiltratie of meerlaagse filters.

De ALMA BHU LHPS verwijdert op betrouwbare wijze zwevende stoffen, troebelheid, algen, organische deeltjes en stoffen die door chemische neerslag kunnen worden afgescheiden, zoals fosfor of metalen. Dankzij de automatische procesregeling en de geïntegreerde terugvoer van contactslib werkt de installatie ook bij sterk seizoensgebonden schommelingen in de kwaliteit van het ruw water, bij hoogwater of bij wisselende doorstroomhoeveelheden met een hoge bedrijfszekerheid.

Elke installatie wordt afzonderlijk ontworpen op basis van de hydraulische eisen, de samenstelling van het ruwe water en de gewenste kwaliteit van het afvoerwater, en kan zowel in gemeentelijke waterzuiveringsinstallaties als in industriële waterzuiveringsinstallaties worden ingezet.

De ALMA BHU LHPS verwijdert zowel zwevende stoffen als stoffen die door chemische neerslag kunnen worden afgescheiden uit de meest uiteenlopende soorten ruw water. Het proces is met name geschikt voor het verminderen van troebelheid, zwevende stoffen en colloïdale deeltjes, evenals voor het verwijderen van algen en organische natuurlijke stoffen.

Door de toevoeging van geschikte neerslag- en flocculatiemiddelen kunnen bovendien opgeloste stoffen worden omgezet in moeilijk oplosbare verbindingen en vervolgens bezinken. Hiertoe behoren bijvoorbeeld fosforverbindingen, ijzer, mangaan en andere metalen of anorganische sporenelementen, voor zover deze chemisch neerslagbaar zijn.

De daadwerkelijke afscheidingsgraad hangt af van de samenstelling van het ruwe water, de gebruikte proceschemicaliën en de eisen die aan de kwaliteit van het afvoerwater worden gesteld. De ALMA BHU LHPS wordt daarom specifiek voor de betreffende toepassing ontworpen en kan optimaal worden aangepast aan verschillende waterkwaliteiten.

Lamellenafscheiders maken een bijzonder efficiënte afscheiding van vaste stoffen mogelijk op een klein oppervlak. Door de schuine lamellen wordt het effectieve bezinkingsoppervlak aanzienlijk vergroot ten opzichte van een conventionele bezinkbak, waardoor aanzienlijk hogere hydraulische belastingen kunnen worden verwerkt.

Terwijl het water tussen de lamellen omhoog stroomt, glijden de afgezette vlokken langs de lamellen naar het slibgebied. Hierdoor worden korte sedimentatietrajecten, een gelijkmatige stroomverdeling en een hoog afscheidingsrendement bereikt.

In vergelijking met conventionele bezinkbekkens onderscheiden lamellenzuiveringsinstallaties zich door hun compacte ontwerp, een kleinere benodigde oppervlakte en een hoge processtabiliteit. Ze leveren ook bij schommelende ruwwaterkwaliteiten en variërende doorstroomhoeveelheden een constant hoge kwaliteit van het gezuiverde water en behoren daarom tegenwoordig tot de stand van de techniek in de gemeentelijke en industriële waterzuivering.

De ALMA BHU LHPS wordt volledig automatisch aangestuurd via het ALMAControl®-besturingssysteem. Alle processtappen worden continu bewaakt en aangepast aan de actuele kwaliteit van het ruwwater en de bedrijfsvoering van de installatie.

De dosering van de neerslag- en flocculatiemiddelen gebeurt evenredig aan het debiet en kan bovendien worden geoptimaliseerd op basis van meetwaarden zoals de pH-waarde of de troebelheid. Ook de slibrestitutie en de afvoer van overtollig slib worden automatisch geregeld om een constante concentratie aan vaste stoffen in de reactor te waarborgen.

Via geïntegreerde meet- en regeltechniek worden alle relevante bedrijfsparameters continu geregistreerd en gevisualiseerd. Hierdoor reageert de installatie zelfstandig op schommelingen in de kwaliteit van het ruwwater, seizoensgebonden veranderingen of belastingsschommelingen, en wordt een stabiele en energie- en chemicaliënzuinige werking van de installatie gewaarborgd.

Het open automatiseringsconcept maakt bovendien integratie in overkoepelende procesbesturingssystemen mogelijk, evenals bewaking op afstand en procesoptimalisatie tijdens het bedrijf.