Drinkwaterproductie met continu-filtratie

Kleine tot middelgrote verpakkingseenheden voor oppervlaktewaterbehandeling

Inleiding

Kleine tot middelgrote drinkwaterinstallaties in Zuidoost-Azië bevinden zich gewoonlijk in plattelandsgebieden om drinkwater te produceren voor kleine gemeenschappen. Hoewel zij goed zijn ontworpen, hebben sommige van deze installaties te weinig aandacht van de exploitant en zullen zij daardoor ondermaats presteren. Het is daarom van vitaal belang een installatie te ontwerpen die economisch verantwoord is en tegelijkertijd geschikt om te worden geëxploiteerd met geringe aandacht van de exploitant en lage onderhoudsvereisten. Dit document behandelt de kenmerken van bewegend bed filtratie die met succes is toegepast voor zowel grond- als oppervlaktewaterbronnen als de kerncomponent in drinkwaterproductiesystemen. Aan de hand van geïnstalleerde referentie-installaties wordt het werkingsgebied besproken en worden de algemene processchema's, met inbegrip van de innamefaciliteiten, gepresenteerd.

MBF Kenmerken

Het bewegend bed filtratieproces is een behandelingsproces dat is ontwikkeld als alternatief voor conventionele snelle zandfilters (RSF). De bijzondere kenmerken maken het mogelijk MBF te gebruiken als alternatief voor een breder scala van processen: flocculatie - bezinking - RSF. Daarom is het van essentieel belang de specifieke kenmerken van het MBF-proces te begrijpen.
 
In het MBF stroomt het te behandelen water in opwaartse richting door het zandbed (typische filtratiesnelheden: 5 -12 m/u). Tijdens het opwaartse filtratieproces worden onzuiverheden vastgehouden in de poriën van het filterbed. Het filtraat - vrij van vaste deeltjes - wordt in het bovenste gedeelte van het filter geloosd via een vaste overloopstuw.
 
Tegelijkertijd beweegt het filterbed voortdurend naar beneden (gewoonlijk met snelheden van 0,3 - 0,8 m/u), omdat het in de luchtlift wordt gezogen die zich in het midden van de bodem van het filter bevindt. Het opzuigen van zand en vaste deeltjes gebeurt volgens het airlift-principe: door een kleine hoeveelheid perslucht in de airlift-pijp te brengen, wordt het opzuigproces op gang gebracht, waardoor een mengsel van vuil zand en water door een centrale pijpleiding omhoog wordt geperst.
De intensieve schurende bewegingen scheiden de onzuiverheden van de zanddeeltjes. Bovenaan de pijpleiding komen de zandkorrels vrij in de wassersectie en beginnen te bezinken in een hydraulische wasser. De korrels worden tenslotte gewassen door een kleine hoeveelheid schoon filtraat, dat tegen de stroom in door de wasser stroomt. Deze specifieke stroming wordt gegenereerd door een constant verschil in afvoerniveaus van het filtraat en de overloopstuwen van het waswater.

Hoog laadvermogen

Door de aard van het continue filtratie- en wasproces wordt een constant evenwicht bereikt tussen de vaste stoffen in de toevoer die het filter binnenkomt en de vaste stoffen die uit het filter worden afgevoerd via de afvoer van het waswater. Anders dan bij RSF-processen vindt er geen accumulatie van vaste stoffen in het filter plaats en is het drukverlies over het filter constant bij vaste bedrijfsomstandigheden. In een RSF leidt een hoge belasting met vaste stoffen tot korte filterlopen. Dit is het geval als het voedingswater volumineuze vlokken bevat (bijvoorbeeld na dosering van een vlokmiddel) en/of een hoog gehalte aan gesuspendeerde vaste stoffen. Door de continue werking kan een MBF een hoge belasting aan zonder het nadeel van korte filterbeurten. Dit maakt het proces gunstig als bronnen met zeer troebel water moeten worden behandeld.

Wasefficiëntie

In het MBF zal elke zandkorrel uiteindelijk in de luchtlift worden gezogen en goed worden gewassen. Dode zones met een slechte wascapaciteit zijn er niet dankzij de structuur van het filter. Daarom zal het volledige filteroppervlak bijdragen tot het filtratieproces en wordt een maximale efficiëntie bereikt. In RSF kan de sproeibodem die voor het terugspoelen wordt gebruikt, echter verstopt raken, waardoor een deel van het filtergebied minder efficiënt terugspoelt. Na verloop van tijd zal dit de totale bedrijfstijd en de filterprestaties van de RSF verminderen.
 
Het MBF wordt continu gespoeld zonder menselijke tussenkomst. Hierdoor wordt voorkomen dat de operators de filterlooptijden verlengen, waardoor filterverstoppingen en slibbalvorming ontstaan.
Tenslotte vereist het principe van continu wassen en het wassen van het zand met een kleine hoeveelheid filtraat geen extra voorzieningen voor opslagtanks voor schoon en vuil waswater en terugspoelwaterpompen.

Voeder Screening

Een essentieel kenmerk van MBF is de homogene zandcirculatie over het volledige filteroppervlak. Het is daarom van essentieel belang dat het zand gelijkmatig vanuit alle richtingen in de airlift wordt gezogen. Het filterinternaal is daarom perfect in het midden van de tank in de filtertank ingebouwd. Bovendien is het belangrijk dat er geen deeltjes > 6 mm in het filter terechtkomen, omdat die dit soort problemen kunnen veroorzaken, om verstoringen in het zandzuigproces te voorkomen. Een goed toevoerzeef is daarom onder alle omstandigheden aan te bevelen. Een voorbeeld van zo'n invoerzeef is in de figuur gegeven.

Filtercontrole

Door de continue zandcirculatie is het filtratieproces tijdonafhankelijk geworden. Bij een constante kwaliteit van het voedingswater zal de kwaliteit van het filtraat ook constant zijn in de tijd.
 
De snelheid van de zandcirculatie beïnvloedt de filtratie-efficiëntie. Hoe lager de omloopsnelheid, hoe beter de efficiëntie. Een lagere omloopsnelheid betekent dat de retentietijd van elke zandkorrel in het filterbed hoger is, waardoor de verontreiniging dieper in het bed doordringt. Als gevolg hiervan zal de vullingsgraad van de poriën hoger zijn, waardoor de filterefficiëntie toeneemt.
 
Het zal duidelijk zijn dat de toegepaste omloopsnelheid niet lager mag zijn dan de beweging van het verstoppingsfront: indien de opwaartse beweging van het verstoppingsfront groter is dan de neerwaartse beweging van het zand, zal doorbraak optreden. Indien de omloopsnelheid te laag is en er geen evenwicht tussen aanvoer en afvoer van verontreinigingen wordt bereikt, zal de weerstand van het filterbed niet stabiel worden en beginnen te stijgen.
 
In het MBF is de zandcirculatiesnelheid een extra regelparameter, die kan worden gebruikt om de filtratie-efficiëntie te optimaliseren: de werkelijke filterbelasting wordt gekoppeld aan de werkelijke zandcirculatiesnelheid, zodat onder alle bedrijfsomstandigheden een optimale filterefficiëntie kan worden bereikt. Door de luchttoevoer naar de luchtlift te variëren, wordt gegarandeerd dat het MBF in het optimale efficiëntiebereik werkt.

Behandeling van oppervlaktewater

Voor de behandeling van oppervlaktewater is de belasting van het filter met vaste stoffen gebaseerd op de variabele kwaliteit van het toegevoerde water, aangezien de kwaliteit van het rivierwater aanzienlijk kan variëren met betrekking tot troebelheid, kleur en zwevende vaste stoffen. Het MBF kan hogere vaste stoffenbelastingen verwerken en kan daarom als één processtap worden gebruikt, waardoor voorbehandeling door bezinking niet nodig is. Om colloïdale stoffen efficiënt te verwijderen wordt gewoonlijk een in-line dosering van flocculanten geprojecteerd. Figuur 3 bevat een indicatief processelectiediagram met betrekking tot de troebelheid van de toevoer en het organisch materiaal in de toevoer (uitgedrukt in chlorofyl-a). Figuur 4 is een foto van een van de referentie-installaties in Brazilië, figuur 5 een typisch processtroomdiagram voor de opstelling. Het eindfiltraat kan worden ontsmet met UV of chloor.
Tabel 1 illustreert de typische resultaten van een oppervlaktewaterzuiveringssysteem, gebaseerd op directe filtratie. Het MBF-filtraat voldoet consequent aan de effluentcriteria.
 
De installatie heeft een ontwerpcapaciteit van 160 m3/u; een flocculant wordt in-line gedoseerd, met gebruikmaking van aluin. Typische doseringen liggen in het bereik van 2-6 mg/l Al. De alumdosering wordt geregeld in functie van de troebelheid van de toevoer.

Conclusie

Het gebruik van MBF-technologie is betrouwbaar en doeltreffend gebleken voor zowel grondwaterbehandeling als oppervlaktewaterbehandeling voor de productie van drinkwater. De eenvoud van het proces maakt een ononderbroken productiecapaciteit en een zeer beperkte aanwezigheid van operators mogelijk.
 
Door de aard van het proces, met een continu evenwicht tussen vaste stoffen in het voedingswater en vaste stoffen in het waswater, is het proces geschikt voor een breed scala van voedingswaterkwaliteiten. Door de invoering van de verbeterde filtercontrole kan een filtraat van constante hoge kwaliteit worden gegenereerd.
 
Als gevolg hiervan wordt het MBF-procédé doeltreffend toegepast in drinkwaterproduktieprogramma's voor kleine en middelgrote gemeenschappen.

WHITEPAPER

Drinkwaterproductie met continu-filtratie

Bij het ontwerpen van een drink- of proceswaterbehandelingsinstallatie is het van groot belang een zuinige installatie te ontwerpen die tegelijkertijd gemakkelijk te bedienen is.
In dit document worden de kenmerken beschreven van continue filtratie, die met succes wordt toegepast voor zowel grond- als oppervlaktewaterbehandeling voor drink- en proceswaterproductie-installaties.

Download dit document om erachter te komen:

Hoe het gebruik van continue filtratietechnologie betrouwbaar en doeltreffend is gebleken voor zowel grondwaterbehandeling als oppervlaktewaterbehandeling voor de productie van drinkwater.

Wat zijn de specifieke kenmerken van het continue filtratieproces.

In welk toepassingsgebied de technologie zal worden gebruikt en welke randvoorwaarden van belang zijn.

DOWNLOAD PAPER