De behandeling van oppervlaktewater, rivierwater en ruw water voor de drinkwaterwinning stelt hoge eisen aan de procestechniek, de dosering van chemicaliën en de processtabiliteit. Natuurlijk water bevat, afhankelijk van de herkomst en het seizoen, verschillende hoeveelheden zwevende stoffen, colloïdale deeltjes, humusstoffen, algen, ijzer, mangaan, fosforverbindingen en organische bestanddelen. Veel van deze stoffen zijn zo fijn verdeeld of opgelost dat ze niet op betrouwbare wijze door eenvoudige sedimentatie kunnen worden verwijderd.
Voor deze taken worden in de moderne waterzuivering processen als neerslag, coagulatie, flocculatie en sedimentatie toegepast. De ALMA BHU LHPS, een Lamellar High Performance Settler, combineert deze processtappen in één compact reactorsysteem. Het systeem combineert chemische dosering, snelle menging, coagulatie, flocculatie, lamellaire sedimentatie en slibverdikking in een eenheid met meerdere kamers. Dit resulteert in een krachtig en stabiel zuiveringsproces dat ook bij schommelende kwaliteit van het ruw water een hoge kwaliteit van het afvoerwater mogelijk maakt.
De LHPS-reactor is bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij grote hoeveelheden water op een klein oppervlak moeten worden gezuiverd. Dit betreft onder andere de zuivering van oppervlaktewater uit meren en stuwmeren, de zuivering van rivierwater bij sterk wisselende troebelheidsgraden en de voorbehandeling van ruw water bij de drinkwaterzuivering.
Inhoudsopgave
Opbouw en basisprincipe van de LHPS-reactor
De ALMA BHU LHPS is opgebouwd als een meertraps reactorsysteem. De afzonderlijke proceszones zijn hydraulisch en procestechnisch zodanig met elkaar verbonden dat de stoffen in het water stapsgewijs worden gedestabiliseerd, omgezet in vlokken, afgescheiden en tot slib ingedikt.
De reactor bestaat in wezen uit drie opeenvolgende reactiezones: de coagulatiereactor, de flocculatiereactor en de sedimentatiezone, met daarboven een lamellenklaringsinstallatie en daaronder een slibverdikking.
In de coagulatiereactor wordt het coagulatie- en neerslagmiddel gedoseerd. Meestal wordt hiervoor polyaluminiumchloride, kortweg PAC, gebruikt. Direct na de dosering begint de chemische destabilisatie van de deeltjes in het water. Veel natuurlijke troebelmiddelen, kleimineralen, organische colloïden en fijn verdeelde deeltjes hebben een elektrische oppervlaktelading. Deze lading voorkomt dat de deeltjes zich aan elkaar hechten, omdat ze elkaar in het water elektrostatisch afstoten. Door de toevoeging van PAC worden deze ladingen verminderd of geneutraliseerd. Tegelijkertijd ontstaan er aluminiumhydroxide-structuren met een groot specifiek oppervlak, waaraan deeltjes, organische stoffen en deels ook opgeloste bestanddelen kunnen adsorberen.
Uit de deeltjes die aanvankelijk stabiel in het water waren verdeeld, ontstaan zo de eerste microvlokken. Deze zijn nog klein en bezinken nog niet voldoende, maar vormen wel de basis voor de daaropvolgende vlokvorming. Het is van cruciaal belang dat het neerslagmiddel snel en gelijkmatig in het water wordt verdeeld. Daarom vindt de dosering van PAC in de LHPS-reactor plaats in de buurt van een intensief werkende snelmenger. Het energieverbruik is in deze zone bewust hoog gehouden, zodat het neerslagmiddel binnen zeer korte tijd in contact komt met de gehele ruwwaterstroom.
Na de coagulatie komt het water in de flocculatiereactor terecht. Daar worden de gevormde microvlokken onder gecontroleerde hydraulische omstandigheden opgebouwd tot grotere, dichtere en goed bezinkbare macrovlokken. Hiervoor wordt een flocculatiemiddel, meestal een polymeer, gedoseerd. Dit polymeer verbindt afzonderlijke microvlokken met elkaar en ondersteunt de vorming van stabiele vlokkenstructuren. In tegenstelling tot bij de coagulatie is in deze procesfase geen hoge energie-inbreng gewenst. Te sterke schuifkrachten zouden de ontstane vlokken weer vernietigen. Daarom werkt de flocculatiereactor met een langzame, gecontroleerde doormenging.
De derde hoofdzone is de bezinkingszone. Hier worden de gevormde vlokken door de zwaartekracht afgescheiden. Boven de bezinkingszone bevinden zich lamellenmodules die het effectieve bezinkingsoppervlak aanzienlijk vergroten. Het water stroomt omhoog door de lamellen, terwijl de vlokken langs de schuine vlakken naar beneden glijden en in de slibverdikkingzone terechtkomen. Op deze manier kunnen hoge hydraulische belastingen worden bereikt bij een compacte constructie.
Foto: Basisopbouw van de ALMA BHU LHPS-reactor
Toevoer van ruw water en gelijkmatige verdeling
Aan het begin van het proces wordt het ruwe water naar de afzonderlijke behandelingslijnen van de LHPS-reactor geleid. Elke toevoerleiding is voorzien van een debietmeter en regelarmaturen, zodat de hydraulische belasting van elke lijn afzonderlijk kan worden ingesteld. Deze gelijkmatige verdeling is cruciaal voor een stabiele neerslag en flocculatie, aangezien de dosering van de chemicaliën evenredig is aan de stroom van het ruwe water.
Vooral bij oppervlaktewater en rivierwater schommelt de kwaliteit van het ruwe water vaak sterk. Na hevige regenval kunnen de troebelheid, de hoeveelheid vaste stoffen en de organische belasting op korte termijn aanzienlijk toenemen. Ook seizoensgebonden invloeden, zoals algengroei of bladval, veranderen de samenstelling van het water. Een nauwkeurige regeling van het debiet vormt daarom de basis om ervoor te zorgen dat de daaropvolgende doseerstappen stabiel en reproduceerbaar verlopen.
Bij de drinkwaterzuivering is deze gecontroleerde verdeling van het ruw water bijzonder belangrijk, omdat de voorbehandeling al een aanzienlijke invloed heeft op de prestaties van de daaropvolgende filtertrappen, actieve-koolfilters of desinfectieprocessen. Hoe gelijkmatiger de deeltjes en organische stoffen in de neerslag- en flocculatiefase worden verwijderd, hoe minder belasting er op de volgende zuiveringsstappen komt te liggen.
Coagulatie en snelle menging in de LHPS-reactor
In de eerste actieve behandelingsstap wordt het coagulatiemiddel in de coagulatiereactor geïnjecteerd. Het injectiepunt bevindt zich ter hoogte van de mengschoepen, waardoor het neerslagmiddel zich zeer snel over het gehele reactorvolume verspreidt. In het beschreven procesconcept wordt vloeibare PAC gebruikt in een doseringsconcentratie van ongeveer vijf procent.
PAC wordt veelvuldig gebruikt bij de waterzuivering, omdat het zeer effectief is bij het destabiliseren van colloïdale deeltjes en tegelijkertijd relatief goed doseerbaar is. Zodra PAC in het ruwwater terechtkomt, ontstaan er aluminiumhoudende hydrolyseproducten. Deze reageren met de in het water aanwezige deeltjes en opgeloste bestanddelen. Daarbij worden elektrische oppervlakteladingen verminderd, waardoor de voorheen stabiel gesuspendeerde deeltjes hun onderlinge afstoting verliezen. Tegelijkertijd ontstaan er fijne hydroxidevlokken, die als adsorptieoppervlakken fungeren.
In de praktijk betekent dit: zeer kleine zwevende deeltjes, organische colloïden, humusstoffen of uiterst fijne metaalhydroxiden worden niet simpelweg „eruit gefilterd”, maar door middel van chemisch-fysische processen omgezet in een vorm die vervolgens mechanisch kan worden afgescheiden. De coagulatie schept dus de voorwaarde dat uit niet-bezinkbare bestanddelen bezinkbare vlokken ontstaan.
De energietoevoer in de coagulatiereactor is aanzienlijk hoger dan in de daaropvolgende flocculatiefase. Dit is noodzakelijk omdat de reacties direct na de dosering plaatsvinden en het neerslagmiddel in zeer korte tijd gelijkmatig moet worden verdeeld. Onvoldoende menging zou leiden tot lokale over- of onderdoseringen. Bij onderdosering blijven colloïden stabiel, bij overdosering kunnen vlokken instabiel worden of kan er onnodig veel chemicaliën worden verbruikt.
De mengsnelheid en de verblijftijd zijn daarom afgestemd op de vorming van microvlokken. Het doel is niet om in deze fase al grote vlokken te produceren, maar om de stoffen in het water zo volledig mogelijk te destabiliseren. De ontstane microvlokken vormen vervolgens de basis voor de eigenlijke vlokvorming in de vlokreactor.
Foto: Schematische weergave van de opbouw van de flocculatiereactor
Overgang naar de flocculatiereactor en toevoeging van contactslib
Na de coagulatie stroomt het water via een onderliggende verbindingsbuis naar de flocculatiereactor. Al in dit overgangsgebied vindt een cruciale processtap plaats: de toevoeging van gerecirculeerd slib.
Dit teruggevoerde slib is afkomstig uit de bezink- en verdikkingszone van de LHPS-reactor en bevat reeds gevormde vlokken. Door het terug te voeren worden actieve vaste-stofoppervlakken en kristallisatiekernen aan het proces toegevoegd. Daardoor vinden de neerslag- en vlokvormingsreacties niet alleen plaats in het vrije watervolume, maar bij voorkeur op de oppervlakken van aanwezige deeltjes. Dit verhoogt de reactiesnelheid en verbetert de stabiliteit van de ontstane vlokken.
Vanuit chemisch-fysisch oogpunt fungeert het contactslib als een reactie- en adsorptiemedium. Fijne deeltjes, opgeloste organische stoffen en nieuw gevormde hydroxidstructuren kunnen zich aan reeds aanwezige vlokken hechten. Hierdoor neemt de vlokdichtheid in de reactor toe en wordt de kans op succesvolle deeltjesbotsingen aanzienlijk groter. Uit vele kleine, langzaam reagerende eenheden ontstaat een dichter vloksysteem met betere sedimentatie-eigenschappen.
Een ander voordeel is dat de neerslagreacties zich specifiek op de zwevende vlokken afspelen en niet op wanden, inbouwdelen of roerwerken. Hierdoor wordt de afzetting in de reactor verminderd en de bedrijfszekerheid vergroot. Juist bij wisselende kwaliteit van het ruwwater, zoals gebruikelijk is bij de behandeling van rivierwater, draagt de terugvoer van contactslib aanzienlijk bij aan de processtabiliteit.
Dosering van polymeren en vorming van stabiele macrovlokken
In de flocculatiereactor wordt bovendien een anionisch polymeer gedoseerd. Het polymeer dient niet in de eerste plaats voor chemische neerslag, maar ondersteunt de mechanisch-fysische vorming van grote, dichte en bezinkbare vlokken. De eerder gevormde microvlokken worden door het polymeer met elkaar verbonden. Daarbij ontstaan bruggen tussen afzonderlijke deeltjes en vlokstructuren, waardoor de vlokken groeien en aan stevigheid winnen.
De dosering van het polymeer vindt gericht plaats aan de aanstroomzijde van de turbine-roerder. Om ervoor te zorgen dat het polymeer snel en gelijkmatig in het water wordt gebracht, wordt het via een doseerring met meerdere openingen verdeeld en vóór toevoeging verdund. Deze verdunning is belangrijk, omdat sterk geconcentreerde polymeeroplossingen lokaal tot overdosering of tot een ongelijkmatige vlokkenstructuur zouden kunnen leiden. Een goede verdeling zorgt ervoor dat het polymeer met zoveel mogelijk microvlokken in contact komt en dat de brugvorming efficiënt verloopt.
De dosering van het polymeer wordt berekend op basis van de stroom van het ruwe water en proportioneel aangepast. Hierdoor blijft de concentratie van de werkzame stof constant in verhouding tot de hoeveelheid behandeld water. Bij sterke schommelingen in de kwaliteit van het ruwe water kan de doseringsconcentratie worden aangepast. Dit is met name van belang bij oppervlaktewater en rivierwater, aangezien de troebelheid, de organische belasting en de samenstelling van de deeltjes snel kunnen veranderen.
Voor de vlokvorming is niet alleen de juiste dosering van chemicaliën van cruciaal belang, maar ook de stromingsverdeling in de reactor. De vlokken moeten vaak genoeg met elkaar in botsing komen, zodat ze kunnen groeien. Tegelijkertijd mogen de schuifkrachten niet te hoog zijn, omdat grote vlokken anders weer uit elkaar vallen. De LHPS-flocculatiereactor is daarom zo ontworpen dat de energietoevoer, de verblijftijd en de roerkarakteristiek op elkaar zijn afgestemd.
Langzame vermenging en geleidelijke toevoer van energie
In tegenstelling tot de snelle menging in de coagulatiereactor werkt de flocculatiereactor met een langzaam draaiende turbine-roerder. Het toerental ligt in het lage bereik en kan via een frequentieomvormer worden aangepast. Het doel is een gelijkmatige, maar voorzichtige menging.
Deze werkwijze is bepalend voor de kwaliteit van de vlokken. Terwijl bij de coagulatie een hoge energietoevoer nodig is voor snelle chemische reacties, moet de vlokvorming onder aanzienlijk rustigere omstandigheden plaatsvinden. De ontstane vlokken hebben een poreuze structuur. Ze moeten groot genoeg worden om goed te kunnen bezinken, maar tegelijkertijd dicht en stabiel genoeg blijven om in de bezinkingszone niet weer uit elkaar te vallen.
De ALMA BHU LHPS maakt hiervoor gebruik van een getrapte energietoevoer. Van de coagulatiereactor via de loop-flocculatiereactor tot aan de daaropvolgende stijgzone neemt de mengintensiteit stapsgewijs af. Deze afname ondersteunt het natuurlijke groeiproces van de vlokken. Eerst ontstaan er veel kleine microvlokken, vervolgens groeien deze onder gecontroleerde beweging uit tot grotere vlokken, en in de laatste zone kan de vlokstructuur zich verder stabiliseren.
De flocculatiezone is opgezet als een roerlusreactor met gesloten circulatiestroom. De circulatiekamer bestaat uit een centrale geleidingsbuis, waarin de turbine is geïnstalleerd, en een buitenste flocculatiezone. Beide delen zijn aan de boven- en onderkant met elkaar verbonden. Hierdoor circuleert het water op gecontroleerde wijze door de reactor, waardoor een gelijkmatige contacttijd en een goede vermenging worden bereikt.
Deze hydraulische opzet heeft een belangrijke invloed op de flocculatiekinetiek. Flocculatie is geen puur chemisch proces, maar hangt sterk af van het aantal effectieve contacten tussen de deeltjes. Te weinig beweging leidt tot onvoldoende botsingen, te veel beweging breekt reeds gevormde vlokken af. De ALMA BHU LHPS-reactor zorgt voor een evenwichtige verhouding tussen deze twee uitersten.
Verblijftijd als sleutel tot een stabiele proceskwaliteit
De verblijftijd in de flocculatiezone en de daaropvolgende opstijgingszone bedraagt in het beschreven systeem ongeveer 12 tot 25 minuten. Deze verblijftijd is van essentieel belang voor de volledige vlokvorming en daarmee voor de kwaliteit van de daaropvolgende afscheiding van vaste stoffen.
Gedurende deze periode vinden er meerdere processen tegelijkertijd plaats. De gedestabiliseerde deeltjes hechten zich aan de aanwezige vlokken, polymeerbruggen stabiliseren de vlokstructuur en de terugvoer van contactslib vergroot het aantal actieve oppervlakken. Hierdoor ontstaan grotere en dichtere vlokken met goede bezinkende eigenschappen.
Een voldoende lange verblijftijd is met name bij koud water van belang. Lage watertemperaturen verhogen de viscositeit van het water en vertragen veel reactie- en transportprocessen. In de praktijk kan dit ertoe leiden dat vlokken langzamer groeien of minder stabiel worden gevormd. Door de afgestemde verblijftijd en de terugvoer van contactslib blijft het proces ook bij lage temperaturen stabiel.
Dit is met name van belang bij de behandeling van oppervlaktewater, aangezien meren en stuwmeren in de loop van het jaar aanzienlijke temperatuurschommelingen vertonen. Bij de behandeling van rivierwater kunnen bovendien snelle veranderingen in de troebelheid van het ruwe water optreden. Bij de drinkwaterbehandeling is daarentegen een constant hoge processtabiliteit vereist om de daaropvolgende filtratie- en desinfectiefasen op betrouwbare wijze te ontlasten.
Sedimentatie in de LHPS-reactor
Na de flocculatie stroomt het water naar de bezinkkamer. Daar worden de gevormde macroflocculaten door de zwaartekracht van het water gescheiden. De kwaliteit van deze afscheiding hangt rechtstreeks af van de eerder bereikte flocculatiestructuur. Grote, dichte en stevige flocculaten zakken sneller naar de bodem en zorgen voor lagere troebelheidswaarden in het heldere water.
De ALMA BHU LHPS-reactor maakt gebruik van lamellenondersteunde sedimentatie. Daarbij wordt het sedimentatieoppervlak aanzienlijk vergroot door schuine lamellenmodules. Het water stroomt via de lamellen naar boven, terwijl de vaste stoffen langs de lamellenoppervlakken naar beneden glijden. Dit tegenstroomprincipe zorgt voor een hoge afscheidingscapaciteit op een relatief klein oppervlak.
De in het document beschreven honingraatvormige lamellenmodules bieden gunstige hydraulische eigenschappen. Binnen de lamellen ontstaan rustige stromingsomstandigheden die de afzetting van fijne vlokken bevorderen. Tegelijkertijd beschikken de modules dankzij hun structuur over een hoge mechanische stabiliteit. De lamellen staan schuin, zodat de afgezette vlokken vanzelf naar beneden glijden en in de slibzone terechtkomen.
Vanuit procestechnisch oogpunt werkt de lamellenbezinking als een vergroting van het bezinkingsoppervlak. In een klassiek bezinkingsbekken bepaalt het horizontale oppervlak in belangrijke mate de mogelijke hydraulische belasting. Door de schuine lamellen wordt dit effectieve oppervlak aanzienlijk vergroot. Hierdoor kan de reactor compacter worden gebouwd, zonder dat de scheidingscapaciteit afneemt.
Voor installaties voor de behandeling van rivierwater is dit een groot voordeel, omdat er bij hoogwater hoge hydraulische belastingen en grote hoeveelheden troebelheid kunnen optreden. Bij de behandeling van oppervlaktewater maakt de lamellentechnologie een ruimtebesparende constructie mogelijk, bijvoorbeeld wanneer de beschikbare ruimte in bestaande waterzuiveringsinstallaties beperkt is. Bij de drinkwaterzuivering draagt deze technologie ertoe bij dat de hoeveelheid deeltjes vóór de filtratie aanzienlijk wordt verminderd.
Foto: Slibafscheiding met een honingraatvormige lamellenafscheider in de ALMA BHU LHPS-reactor
Afvoer van helder water en waarborging van de afvoerkwaliteit
Het gezuiverde water wordt boven de lamellen opgevangen en via helderwatergoten afgevoerd. De opstelling van de helderwatergoten is zo ontworpen dat een gelijkmatige afvoer mogelijk is en hydraulische kortsluitstromingen worden voorkomen. Een gelijkmatige belasting van de lamellen is van cruciaal belang om te voorkomen dat de vlokken door lokale stromingspieken worden weggespoeld.
De kwaliteit van het proces wordt tijdens de bedrijfsvoering gecontroleerd aan de hand van centrale parameters zoals troebelheid en pH-waarde. Beide waarden leveren belangrijke informatie over de procesprestaties. Een toenemende troebelheid in het heldere water kan wijzen op onvolledige coagulatie, verstoorde vlokvorming, hydraulische overbelasting of te hoge schuifkrachten. De pH-waarde beïnvloedt de effectiviteit van de neerslagchemicaliën en de oplosbaarheid van de gevormde metaalhydroxiden. Daarom is pH-bewaking een essentieel onderdeel van de procescontrole.
Bij de drinkwaterzuivering is dit verband van bijzonder belang. Een stabiele neerslag en uitvlokking vermindert niet alleen troebele stoffen, maar ook natuurlijke organische stoffen. Hierdoor worden de achterliggende filters ontlast, kan de behoefte aan desinfectiemiddelen afnemen en wordt de vorming van ongewenste bijproducten van de desinfectie verminderd.
Slibverdikking in het geïntegreerde systeem
De vlokken die in de sedimentatiezone zijn neergeslagen, verzamelen zich in het onderste deel van de LHPS-reactor. Daar is een geïntegreerde slibverdikkingzone aangebracht. Een schraper transporteert het neergeslagen slib naar een centrale slibtrechter. Extra schraapschilden en krabstaven ondersteunen de verdikking door het slib in beweging te brengen en tegelijkertijd de afvoer van water naar boven te vergemakkelijken.
De geïntegreerde slibverdikking is een belangrijk voordeel van het LHPS-systeem. Bij veel conventionele neerslag- en flocculatie-installaties ontstaat relatief dun slib, dat vóór de ontwatering eerst in aparte verdikkers moet worden behandeld. Het LHPS-systeem kan door de combinatie van lamellensedimentatie, slibafvoer en terugvoer hoge slibconcentraties bereiken. Daardoor kan het afgevoerde slib vaak direct naar de ontwatering worden geleid.
Dit vermindert de benodigde ruimte, vereenvoudigt de slibbehandeling en kan de exploitatiekosten verlagen. Tegelijkertijd verbetert de hoge slibconcentratie in het systeem de flocculatiereactie, omdat een deel van het ingedikte slib als contactslib naar de flocculatiezone wordt teruggevoerd.
Teruggesluisd slib en overtollig slib
Vanuit de centrale slibtrechter wordt een deel van het slib als retourslib met excentrische schroefpompen teruggevoerd naar de voorafgaande flocculatie. Het toerental van de pompen wordt automatisch aangepast aan de stroom van het ruwe water. Hierdoor blijft de verhouding tussen ruw water, dosering van chemicaliën en contactslib stabiel, ook bij wisselende hydraulische belasting.
Het overtollige slib wordt afzonderlijk uit de slibtrechter afgevoerd. De afvoer vindt discontinu plaats, aangezien het slib vanwege zijn hoge consistentie bij continue afvoer te lage stroomsnelheden in de leidingen zou kunnen veroorzaken. Een intermitterende afvoer zorgt ervoor dat afzettingen en verstoppingen worden voorkomen. De besturing houdt daarbij rekening met de ruwwaterstroom, de troebelheid van het ruwwater en de slibdichtheid in de sedimentatie.
Deze werkwijze laat zien dat de slibbehandeling geen afzonderlijk nevenproces is, maar een integraal onderdeel van de waterzuivering. De kwaliteit van de flocculatie, de efficiëntie van de sedimentatie en de stabiliteit van de slibverdikking beïnvloeden elkaar wederzijds. De ALMA BHU LHPS-reactor maakt doelgericht gebruik van deze wisselwerking door het slib niet alleen te verwijderen, maar het deels ook weer in te zetten als reactief procesmedium.
Foto: Slibafscheider met indikking en ronde schraper van de ALMA BHU LHPS-reactor
Geautomatiseerde procesbesturing met ALMAControl
De behandeling in de ALMA BHU LHPS-reactor wordt aangestuurd via het ALMAControl-systeem. De automatisering omvat onder andere de dosering van PAC en polymeer op basis van het debiet van het ruwwater, de aanpassing van de pH-waarde, de slibrestour en de afvoer van overtollig slib.
Een doorstroomafhankelijke dosering van chemicaliën is bijzonder belangrijk, omdat de waterkwaliteit en de waterhoeveelheid in veel toepassingen niet constant zijn. Bij oppervlaktewater kunnen neerslag, algenbloei of seizoensgebonden veranderingen de samenstelling van het ruwe water beïnvloeden. Bij rivierwater treden vaak kortstondige schommelingen op als gevolg van hoogwater, sedimentafzetting of industriële en agrarische invloeden. Bij de drinkwaterzuivering moet het proces niettemin zo stabiel worden gevoerd dat de volgende stappen betrouwbaar kunnen functioneren.
Naast het debiet zijn troebelheid en pH-waarde belangrijke stuurgrootheden. De pH-waarde beïnvloedt de oplosbaarheid en de werkzaamheid van de neerslagproducten. Als de pH-waarde niet binnen het optimale bereik ligt, kan de neerslag onvolledig verlopen of kan de kwaliteit van de vlokken afnemen. Door gerichte dosering van zuur of loog kan het procesbereik zo worden ingesteld dat coagulatie, vlokvorming en de daaropvolgende filtratie optimaal op elkaar zijn afgestemd.
Toepassing bij de behandeling van oppervlaktewater
Bij de zuivering van oppervlaktewater uit meren, stuwmeren of opslagbekkens ligt de nadruk vaak op het verwijderen van troebele stoffen, algen, humusstoffen en fosfor. Deze stoffen komen per seizoen in zeer uiteenlopende hoeveelheden voor. Terwijl in het voorjaar en de zomer biologische processen zoals algengroei de overhand kunnen hebben, leiden de herfst en de winter vaak tot een verhoogde toevoer van organische stoffen en minerale deeltjes.
De LHPS-reactor is geschikt voor deze toepassing omdat hij zowel chemisch als hydraulisch flexibel kan worden geregeld. Door de dosering van PAC worden fijnverdeelde deeltjes en organische colloïden gedestabiliseerd. De daaropvolgende flocculatie zet deze stoffen om in bezinkbare vlokken. De lamellensedimentatie verwijdert de vaste stoffen op betrouwbare wijze, terwijl de geïntegreerde slibverdikking het geproduceerde slib concentreert.
De terugvoer van contactslib is bijzonder voordelig. Oppervlaktewater bevat vaak stoffen die slechts langzaam of onvolledig reageren. Door de terugvoer van actieve vlokoppervlakken wordt de reactiesnelheid verbeterd. Organische stoffen kunnen langer in contact blijven met de vlokken en daardoor beter worden geadsorbeerd. Dit verbetert niet alleen de kwaliteit van het heldere water, maar ontlast ook de daaropvolgende filtratiefasen.
Toepassing bij de behandeling van rivierwater
Rivierwater stelt bijzonder hoge eisen aan de procestechniek, omdat de kwaliteit en de hoeveelheid zeer snel kunnen veranderen. Bij hoogwater nemen de troebelheid en de hoeveelheid vaste stoffen vaak binnen korte tijd sterk toe. Tegelijkertijd kunnen er organische verontreinigingen, algen, microverontreinigingen en lozingen uit de landbouw optreden.
Een zuiveringssysteem voor rivierwater moet daarom bestand zijn tegen schommelingen in de hydraulische omstandigheden en de samenstelling van het water. De ALMA BHU LHPS-reactor bereikt dit door een combinatie van intensieve snelle menging, gecontroleerde flocculatie, terugvoer van contactslib en lamellenafscheiding. De op het debiet afgestemde dosering zorgt ervoor dat de hoeveelheid chemicaliën en de stroom ruw water op elkaar afgestemd blijven. De slibrestitutie verhoogt de vlokdichtheid in het systeem en verbetert de afscheiding, zelfs bij een wisselende samenstelling van het ruwwater.
Lamellenbezinking is bijzonder geschikt voor rivierwater, omdat hiermee grote hoeveelheden vaste stoffen op een compact oppervlak kunnen worden verwerkt. Tegelijkertijd zorgt de geïntegreerde inverdichting ervoor dat ook grotere hoeveelheden slib efficiënt uit het proces worden verwijderd. Dit is met name bij hevige regenval of hoogwater een belangrijk operationeel voordeel.
Toepassing bij de drinkwaterzuivering
Bij de drinkwaterzuivering vormen neerslag en flocculatie meestal een centrale voorbehandelingsstap. Het doel is om troebelheid, natuurlijke organische stoffen, algen, ijzer, mangaan, fosfor en aan deeltjes gebonden verontreinigingen zodanig te verminderen dat de daaropvolgende processtappen veilig en economisch kunnen functioneren.
De LHPS-reactor ondersteunt dit proces door een stabiele en gecontroleerde verwijdering van de deeltjes- en colloïdefractie. Door coagulatie wordt de stabiliteit van de fijnste bestanddelen in het water verminderd, door flocculatie worden daaruit afscheidbare macroflokken gevormd en door lamellenbezinking worden deze uit de waterstroom verwijderd. Het resultaat is aanzienlijk helderder water met een lagere deeltjesbelasting.
Dit heeft directe gevolgen voor de bedrijfszekerheid van een waterzuiveringsinstallatie. De levensduur van filters kan worden verlengd, de intervallen tussen de terugspoelbeurten kunnen worden verkort en de belasting van de actieve-kool- of membraanfasen neemt af. Tegelijkertijd kan de verwijdering van natuurlijke organische stoffen ertoe bijdragen dat de behoefte aan desinfectiemiddelen en de kans op de vorming van desinfectiebijproducten worden verminderd.
Ook voor de drinkwaterzuivering is procesbewaking van cruciaal belang. Online metingen van troebelheid en pH-waarde maken een continue beoordeling van de kwaliteit van het afvoerwater mogelijk. In combinatie met de geautomatiseerde besturing kan de LHPS-reactor worden aangepast aan wisselende omstandigheden van het ruw water, zonder dat de stabiliteit van de zuivering in het gedrang komt.
Voordelen van het ALMA BHU LHPS-systeem
De ALMA BHU LHPS combineert de belangrijkste stappen van de chemisch-fysische waterbehandeling in één compact systeem. Ten opzichte van conventionele installaties biedt dit verschillende procestechnische voordelen.
Door de intensieve snelle menging wordt ervoor gezorgd dat het neerslagmiddel direct na het doseren optimaal wordt verdeeld. De daaropvolgende flocculatiezone biedt met haar getrapte energietoevoer en de vastgestelde verblijftijd gunstige omstandigheden voor de vorming van stabiele vlokken. De terugvoer van contactslib verhoogt de reactiesnelheid, verbetert de adsorptie en leidt tot dichtere, beter bezinkbare vlokken.
Dankzij de lamellenbezinking kan op een klein oppervlak een hoge afscheidingscapaciteit worden bereikt. Tegelijkertijd zorgt de geïntegreerde slibverdikking ervoor dat het ontstane slib in geconcentreerde vorm kan worden afgevoerd en gedeeltelijk als procesmedium kan worden teruggevoerd. De automatische besturing via ALMAControl verbindt deze processtappen tot een stabiel totaalsysteem.
Daardoor is de LHPS bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij hoge eisen worden gesteld aan de zuiveringskwaliteit, de bedrijfszekerheid en de oppervlakte-efficiëntie. Dit geldt zowel voor gemeentelijke en industriële waterzuivering als voor de voorbehandeling van oppervlaktewater, rivierwater en ruw water voor de drinkwaterwinning.
Conclusie
Neerslag en flocculatie zijn essentiële processen in de moderne waterzuivering. Ze maken het mogelijk om stoffen te verwijderen die vanwege hun kleine omvang, elektrische stabiliteit of opgeloste toestand niet direct zouden bezinken of gefilterd zouden worden. Door de gerichte dosering van neerslag- en flocculatiemiddelen worden deze stoffen gedestabiliseerd, gebonden in vlokken en vervolgens mechanisch afgescheiden.
De ALMA BHU LHPS past dit principe toe in een compact en krachtig reactorsysteem. Coagulatie, flocculatie, terugvoer van contactslib, lamellenbezinking en slibverdikking zijn procestechnisch met elkaar verweven. Hierdoor ontstaat een stabiel proces dat ook bij schommelende kwaliteit van het ruwe water betrouwbaar functioneert.
Foto: ALMA BHU LHPS in een papierfabriek als installatie voor de zuivering van rivierwater
Indrukken van gerealiseerde ALMA BHU LHPS-installaties
