Robustné zariadenie na zrážanie a flokáciu pre priemyselnú úpravu riečnej vody

Systém ALMA BHU LHPS (Lamellar High Performance Settler) je viacstupňový proces chemicko-fyzikálnej úpravy vody, ktorý spája procesné kroky koagulácie, flokulácie, sedimentácie a zahusťovania kalu v jednom kompaktnom reaktorovom systéme. Tento proces sa používa na úpravu riečnej vody, povrchovej vody a pitnej vody a slúži na spoľahlivé odstraňovanie zákalov, suspendovaných látok, fosforu, ako aj rozpustených a koloidných látok.

Koncepcia úpravy je založená na optimálne zosúladenej kinetike reakcií. Cieľom je najskôr chemicky destabilizovať najjemnejšie častice, následne ich zoskupiť do usadzovateľných zrazenín a nakoniec ich efektívne oddeliť od vody.

Koagulácia – destabilizácia najjemnejších častíc

Prvým krokom procesu je koagulácia. Pri nej sa do surovej vody dávkuje zrážadlo, napríklad polyalumíniový chlorid (PAC), a v priebehu niekoľkých sekúnd sa intenzívne premieša s vodou.

Mnohé prírodné zákalové látky a organické častice sa vyskytujú vo forme koloidnej suspenzie. V dôsledku svojho povrchového elektrického náboja sa tieto častice navzájom odpudzujú a nemôžu sa usadiť. Pridaním koagulantu sa tieto náboje neutralizujú. Zároveň vznikajú prvé ťažko rozpustné hydroxidy kovov, ktoré adsorbujú rozpustené zložky a viažu najjemnejšie častice.

Výsledkom sú stabilné mikroflokuly, ktoré tvoria východiskový bod pre následnú flokulačnú reakciu.

Flokulácia – tvorba sedimentovateľných makroflokúl

V druhej fáze procesu dochádza k samotnej tvorbe vločiek.

V tejto fáze sa do vody pridáva polymér ako flokulačný prostriedok. Zároveň sa zo sedimentačnej zóny vracia späť už zahustený kontaktný kal. Tuhé látky obsiahnuté v kale slúžia ako kryštalizačné a adhézne jadrá, vďaka čomu sa z mikroflokúl vyvíjajú väčšie a výrazne hustejšie makroflokuly.

Hydraulický systém zariadenia ALMA BHU LHPS bol špeciálne navrhnutý tak, aby sa vločky zväčšovali pri čo najmenšom šmykovom namáhaní. Vďaka postupnému prívodu energie vznikajú mechanicky stabilné vločky s vynikajúcimi sedimentačnými vlastnosťami.

Integrovaný systém spätného vedenia kontaktného kalu navyše zlepšuje reakčnú kinetiku, zvyšuje hustotu zrazenín a zlepšuje stabilitu procesu aj pri výrazne kolísajúcej kvalite surovej vody.

Lamelová sedimentácia – efektívne oddeľovanie tuhých látok

Po ukončení flokulačnej reakcie voda prúdi do integrovanej zóny lamelového čistenia.

Tu dochádza k oddeleniu vody a tuhých látok prostredníctvom sedimentácie. Šikmé lamellové balíky mnohonásobne zväčšujú efektívnu usadzovaciu plochu v porovnaní s bežnými sedimentačnými nádržami. Vďaka tomu je možné dosiahnuť vysoké hydraulické zaťaženie na pomerne malej základnej ploche.

Zatiaľ čo upravená voda prúdi nahor medzi lamelami a je odvádzaná cez žľaby na čistú vodu, usadené zrazeniny skĺzavajú pozdĺž lamiel do spodnej časti určeného na kal.

Vďaka tejto konštrukcii sa dosahujú konštantne nízke hodnoty zákalu aj pri kolísavých prietokoch a meniacej sa kvalite surovej vody.

Zhustenie kalu a spätné vrátenie kontaktného kalu

Oddelené tuhé látky sa zhromažďujú v spodnej časti reaktora a priebežne sa zahusťujú. Systém odstraňovania odvádza kal do centrálnej kalovej nádrže.

Určitá časť tohto kalu sa vracia späť do flokulačnej fázy. Toto vrátenie kontaktného kalu je kľúčovou vlastnosťou systému ALMA BHU LHPS. Zvyšuje počet dostupných kryštalizačných zárodkov, zlepšuje tvorbu flokúl a zvyšuje koncentráciu tuhých látok v rámci procesu.

Zostávajúci prebytočný kal sa automaticky odvádza a privádza sa do následného odvodňovania kalu.

Automatické riadenie procesov

Všetky kroky procesu sú nepretržite monitorované a regulované prostredníctvom riadiaceho systému ALMAControl ®. Dávkovanie zrážadiel a flokulantov, regulácia hodnoty pH, ako aj recyklácia kalu a odvod prebytočného kalu sa automaticky prispôsobujú aktuálnemu prevádzkovému režimu zariadenia.

Vďaka tomu systém ALMA BHU LHPS funguje s vysokou spoľahlivosťou a konzistentnou kvalitou vody aj pri výrazne kolísajúcej kvalite surovej vody, sezónnych zmenách a meniacich sa prietokoch.

Integrovaný proces v kompaktnej reaktorovej jednotke

Na rozdiel od konvenčných zariadení na zrážanie a flokuláciu, pri ktorých sa jednotlivé kroky procesu často vykonávajú v samostatných konštrukčných celkoch, zariadenie ALMA BHU LHPS spája všetky fázy procesu do jednej reaktorovej jednotky, ktorá je optimalizovaná z hľadiska hydrauliky aj procesnej techniky. Výsledkom je kompaktné, výkonné a ekonomické riešenie na úpravu riečnej vody, povrchovej vody a pitnej vody, ako aj na predúpravu pred ďalšími filtračnými alebo membránovými procesmi.

Koagulácia a flokulácia tvoria základ každej fyzikálno-chemickej úpravy vody a pripravujú tuhé častice na následnú sedimentáciu.

Počas koagulácie sa do surovej vody dávkuje zrážadlo, napríklad polyalumíniový chlorid (PAC). Ten neutralizuje povrchový náboj najjemnejších častíc a koloidných látok, čím sa zruší ich vzájomné odpudzovanie. Zároveň vznikajú ťažko rozpustné hydroxidy kovov, ktoré viažu rozpustené látky a tvoria prvé mikroflokuly.

V nasledujúcom procese flokulácie sa tieto mikroflokuly pridaním polyméru spoja do väčších, stabilných makroflokulí. Špeciálne navrhnutý hydraulický systém zariadenia ALMA BHU LHPS pritom zabezpečuje kontrolovaný prísun energie, vďaka čomu môžu flokuly rásť bez toho, aby boli opäť rozrušené šmykovými silami.

Iba dostatočne veľké a stabilné vločky sa dajú spoľahlivo oddelovať v nasledujúcej lamélovej sedimentácii a zaručujú trvalo vysokú kvalitu čistej vody.

Recirkulácia kontaktného kalu je kľúčovou vlastnosťou systému ALMA BHU LHPS a rozhodujúcim spôsobom prispieva k výkonnosti tohto procesu.

Kal usadený v sedimentačnej zóne sa čiastočne vracia späť do flokulačného reaktora. Častice tuhých látok v ňom obsiahnuté slúžia ako kryštalizačné a adhézne jadrá, na ktorých sa môžu usadzovať novo vzniknuté mikrofloky. Tým vznikajú väčšie, hustejšie a mechanicky stabilnejšie floky.

Okrem zlepšenia tvorby vločiek zvyšuje recirkulácia kontaktného kalu aj rýchlosť reakcie pri procesoch zrážania. Organické a anorganické zložky sa môžu účinnejšie adsorbovať na vločky, čím sa zvyšuje účinnosť zrážania a zachováva sa stabilita procesu aj pri kolísajúcej kvalite surovej vody.

Okrem toho sa vďaka vyššej koncentrácii tuhých látok v reaktore dosahuje efektívnejšie zahusťovanie kalu. Vznikajúci prebytočný kal tak už má vysoký obsah sušiny a môže byť odvedený do odvodňovania kalu bez predchádzajúceho medzizahusťovania.

Lamelová sedimentácia slúži na oddelenie tuhých látok, ktoré vznikli počas zrážania a flokulácie, od upravenej vody. V zariadení ALMA BHU LHPS voda po flokulačnej reakcii rovnomerne prúdi do sedimentačnej zóny, kde špeciálne usporiadané lamelové balíky mnohonásobne zväčšujú efektívnu usadzovaciu plochu.

Zatiaľ čo voda pomaly stúpa nahor medzi naklonenými lamelami, vytvorené zrazeniny sa usadzujú vďaka svojej vyššej hustote. Tuhé častice skĺzavajú po lamelách nadol do integrovanej kalovej komory, zatiaľ čo čistá voda je odvádzaná cez zberné žľaby.

Vďaka veľkej efektívnej sedimentačnej ploche je možné dosiahnuť vysoké hydraulické zaťaženie na pomerne malej základnej ploche. Zároveň optimalizované vedenie prúdu zabezpečuje rovnomerné oddeľovanie tuhých častíc a trvalo vysokú kvalitu čistej vody, a to aj pri kolísajúcej kvalite surovej vody alebo prietokoch.

Integrovaný zhusťovač kalu zabezpečuje nepretržité zachytávanie a zhusťovanie tuhých látok oddelených v lamelovej sedimentácii. Vďaka tomu sa kal už priamo v reaktore zhusťuje na vysokú koncentráciu tuhých látok a je optimálne pripravený na následné spracovanie kalu.

Zásadnou výhodou je, že časť zahusteného kalu sa môže priamo vrátiť do flokulačnej fázy ako kontaktný kal. Tým sa zlepšuje tvorba flokúl, urýchľujú sa chemické reakcie a zvyšuje sa stabilita procesu.

Zároveň vysoká koncentrácia kalu znižuje objem kalu, ktorý je potrebné čerpať, a odľahčuje následné odvodňovacie zariadenia. V mnohých prípadoch je tak možné upustiť od dodatočných fáz zahusťovania, čo znižuje nielen investičné, ale aj prevádzkové náklady.

Neustále odstraňovanie kalu navyše zabraňuje usadzovaniu usadenín v reaktore a zabezpečuje trvalo stabilnú prevádzku zariadenia.

Systém ALMA BHU LHPS bol vyvinutý na úpravu najrozmanitejších surových vôd a je vhodný najmä pre aplikácie so zvýšeným obsahom suspendovaných látok a zákalov alebo s kolísavou kvalitou vody.

Typickými oblasťami použitia sú úprava riečnej vody, úprava povrchovej vody, úprava vody z jazier a priehrad, ako aj úprava pitnej vody. Okrem toho sa tento proces využíva ako predúprava pre membránové filtračné zariadenia, filtráciu aktívnym uhlím alebo viacvrstvové filtre.

Zariadenie ALMA BHU LHPS spoľahlivo odstraňuje suspendované látky, zákal, riasy, organické častice, ako aj zložky, ktoré je možné oddeliť chemickou precipitáciou, ako napríklad fosfor alebo kovy. Vďaka automatickému riadeniu procesu a integrovanému spätnému vedeniu kontaktného kalu zariadenie pracuje s vysokou prevádzkovou spoľahlivosťou aj pri sezónne výrazne kolísajúcej kvalite surovej vody, povodniach alebo meniacich sa prietokoch.

Každé zariadenie je individuálne dimenzované podľa hydraulických požiadaviek, zloženia surovej vody a požadovanej kvality výstupnej vody a môže sa používať tak v komunálnych vodárňach, ako aj v priemyselných zariadeniach na úpravu vody.

Systém ALMA BHU LHPS odstraňuje z najrozmanitejších surových vôd ako suspendované látky, tak aj látky, ktoré je možné oddeliť chemickým zrážaním. Tento proces je vhodný najmä na zníženie obsahu zákalových látok, suspendovaných látok a koloidných častíc, ako aj na odstraňovanie rias a organických prírodných látok.

Pridávaním vhodných zrážadiel a flokulantov je možné navyše premeniť rozpustené zložky na ťažko rozpustné zlúčeniny, ktoré sa následne usadia. Patria sem napríklad zlúčeniny fosforu, železo, mangán, ako aj ďalšie kovy alebo anorganické stopové látky, pokiaľ sú chemicky zrážateľné.

Skutočný stupeň oddelenia závisí od zloženia surovej vody, použitých procesných chemikálií, ako aj od požiadaviek na kvalitu odpadovej vody. Systém ALMA BHU LHPS je preto navrhnutý individuálne pre konkrétne použitie a dá sa optimálne prispôsobiť rôznym kvalitám vody.

Lamelové usadzovače umožňujú mimoriadne efektívne oddeľovanie tuhých látok na malej ploche. Vďaka nakloneným lamelám sa efektívna sedimentačná plocha v porovnaní s bežným usadzovacím nádržou výrazne zväčšuje, čím je možné spracovať podstatne vyššie hydraulické zaťaženia.

Zatiaľ čo voda prúdi nahor medzi lamelami, usadené vločky sa posúvajú pozdĺž lamiel do oblasti kalov. Tým sa dosahujú krátke sedimentačné dráhy, rovnomerné rozloženie prúdenia a vysoká účinnosť usadzovania.

V porovnaní s bežnými sedimentačnými nádržami sa lamelové čističky vyznačujú kompaktnou konštrukciou, menšou potrebou priestoru a vysokou stabilitou procesu. Aj pri kolísajúcej kvalite surovej vody a meniacich sa prietokoch zabezpečujú trvalo vysokú kvalitu čistej vody, a preto dnes predstavujú najmodernejšiu technológiu v komunálnej a priemyselnej úprave vody.

Systém ALMA BHU LHPS je plne automatizovaný a riadi sa prostredníctvom systému ALMAControl ®. Všetky kroky procesu sú nepretržite monitorované a prispôsobované aktuálnej kvalite surovej vody, ako aj prevádzke zariadenia.

Dávkovanie zrážadiel a flokulantov prebieha úmerne k prietoku a je možné ho dodatočne optimalizovať na základe nameraných hodnôt, ako je hodnota pH alebo zákal. Rovnako sa automaticky reguluje spätné vrátenie kalu a odvod prebytočného kalu, aby sa zabezpečila konštantná koncentrácia tuhých látok v reaktore.

Prostredníctvom integrovanej meracej a regulačnej techniky sa nepretržite zaznamenávajú a vizualizujú všetky relevantné prevádzkové parametre. Vďaka tomu zariadenie samostatne reaguje na kolísanie kvality surovej vody, sezónne zmeny alebo zmeny zaťaženia a zabezpečuje stabilnú prevádzku zariadenia s efektívnym využívaním energie a chemikálií.

Otvorený koncept automatizácie navyše umožňuje integráciu do nadradených systémov riadenia procesov, ako aj diaľkové monitorovanie a optimalizáciu procesov počas prevádzky.