UF technologie

Tijdens de filtratiefase wordt water in de UF membranen gepompt en zijn kleppen V1 en V6 geopend. De pomp creëert een drukverschil over het membraan waardoor het water doorheen het membraan geduwd wordt terwijl de zwevende stoffen worden tegengehouden. Om te verhinderen dat de vaste stoffen zich vastzetten op de membranen is de interne circulatiepomp actief (kleppen V4 en V5 zijn geopend) dewelke aan een laag debiet zorgt voor het water rondpompt in de modules. Doordat de weerhouden zwevende stoffen niet continu worden afgevoerd stijgt de concentratie in de filtratieloop langzaam.

Daarom wordt op regelmatige tijdstippen een automatische spoeling van de membranen uitgevoerd waarbij verschillende stappen worden doorlopen:

Forward flush: De interne circulatiepomp stopt en kleppen V4 en V5 sluiten. De permeaatklep V6 sluit en klep V2 opent terwijl de voedingspomp actief blijft. Hierdoor worden de opgestapelde zwevende stoffen uit de membraanmodules gespoeld en afgevoerd via de concentraatleiding.

Backwash: Tijdens de laatste fase van de forward flush wordt klep V7 geopend en start de backwash pomp. Door de terugspoeling worden de nog resterende zwevende stoffen actief van het membraanoppervlak weggeduwd zodat ook deze via de concentraatleiding worden verwijderd.

Start filtratie: Na de backwash fase stopt de backwashpomp, sluiten kleppen V7 en V2, start de interne circulatiepomp en openen kleppen V4, V5 en V6 waardoor de gewone filtratie cyclus hervat.

Na een aantal backwash cycli wordt een standaard chemische reiniging van de membranen uitgevoerd. Deze chemische reiniging bestaat uit een forward flush en backwash gevolgd door een reiniging met chemicaliën. Na de backwash wordt de voedingspomp uitgeschakeld, klep V1 gesloten en worden de membraanmodules opgevuld met de backwashpomp terwijl

NaOCl/NaOH of H2SO4 wordt gedoseerd (doorgaans worden de twee reinigingen na elkaar uitgevoerd). Na de opvulling weken de membranen gedurende 10 minuten in deze oplossing waarna de modules gespoeld worden.

Naast de uitvoering van een CEB wordt eveneens de mogelijkheid voorzien om een meer doorgedreven chemische reiniging uit te voeren met behulp van de centrale CIP unit. Hierbij wordt een reinigingsoplossing gedurende een bepaalde tijd over de membraanmodules gecirculeerd. In tegenstelling tot de CEB waar de reinigingsoplossing langs de permeaatzijde in de membraanmodules wordt gepompt, wordt bij een CIP de reinigingsoplossing via de voedingszijde in de modules gebracht waardoor een betere inwerking op het vervuilde membraanoppervlak kan bekomen worden. De CIP oplossing kan zowel via de concentraat- als de permeaatzijde worden gecirculeerd naar de CIP unit. Vermits een meer doorgedreven CIP reiniging van de UF unit niet frequent zal worden uitgevoerd wordt geen specifieke UF CIP unit voorzien maar wordt hiervoor de CIP unit van de RO installatie gebruikt.

Het geproduceerde permeaat wordt gestockeerd in de RO voedingstank. Een klein gedeelte van het geproduceerde permeaat wordt gebruikt bij de reiniging van de UF membranen (backwash en CEB) maar het grootste deel kan verder verwerkt worden in de RO unit. Hierbij wordt voorgesteld om een tank van 10 m³ te plaatsen zodat de RO unit niet uitgeschakeld moet worden tijdens de standaard reiniging van de UF unit. Bij de uitvoering van een meer doorgedreven CIP reiniging zal een UF unit echter langer inactief zijn waardoor de RO unit niet kan blijven draaien.

Om de goede werking van de UF unit te controleren wordt een turbiditeitsmeting op het permeaat voorzien. Indien zwevende stoffen in het permeaat voorkomen zal de turbidititeitsmeting een alarm genereren en kunnen de gepaste acties ondernomen worden. Verder wordt de UF unit uitgerust met de nodige debiets- en drukmetingen om de werking op te kunnen volgen.

6 Reverse Osmose

Reverse osmosis (RO) is een drukgedreven membraanproces dat dense membranen gebruiken. Dit betekent dat zowel organische molecules als zouten (gedeeltelijk) tegenhouden worden waardoor het geproduceerde permeaat een zeer hoge zuiverheid kan hebben. De RO technologie is erop gebaseerd dat bepaalde componenten worden weerhouden door de membranen. Aangezien deze componenten niet worden afgebroken zal de concentratie oplopen waardoor een opgeconcentreerde stroom ontstaat. Deze concentraatstroom moet verwijderd worden uit de filtratie-unit en wordt doorgaans geloosd. Om een goed werking van de filtratie unit te garanderen worden verschillende voorzorgen genomen:

• Door de stijgende concentraties van weerhouden componenten in de circulatieloop kunnen bepaalde zouten neerslaan. Om deze minerale afzettingen op de membranen te vermijden wordt een antiscalant gedoseerd in de voeding van de RO unit;

• Op regelmatige tijdstippen wordt een CIP uitgevoerd om fouling van het membraanoppervlak te verwijderen. Afhankelijk van het type vervuiling wordt een zure CIP (minerale fouling) of een basische CIP (organische fouling) uitgevoerd;

• De RO installatie zal voorzien worden van een counter current CIP opstelling. Men gebruikt hiervoor een CIP pomp die de CIP oplossing in de tegengestelde richting doorheen de filtratie unit stuurt. Deze manier van reinigen wordt ingezet omdat het grootste deel van de fouling zich hoofdzakelijk zal bevinden in het eerste deel van de membranen. Als de CIP oplossing dezelfde stroomrichting volgt als tijdens de gewone werking van de unit moet de fouling doorheen alle membraanmodules bewegen vooraleer het verwijderd wordt. Bij een tegengestelde stroomrichting wordt de fouling onmiddellijk uit de membranen verwijderd.

De goede werking van de RO unit wordt opgevolgd door een meting van de conductiviteit van de voeding en het geproduceerde permeaat. Een stijging van deze permeaatwaarde (zonder een stijging in de voeding) kan veroorzaakt worden door een lagere retentie van zouten door de membranen hetgeen een indicatie kan zijn van een verslechterde werking van de membranen. Een continue online meting van de conductiviteit is dan ook een gemakkelijke, betrouwbare monitoring tool voor de goede werking van de RO unit. Het geproduceerde permeaat wordt gestockeerd in een kleine permeaatbuffer van waaruit het water verder wordt verpompt naar de centrale stockagetank of de hergebruikapplicatie.

7 Slibontwatering Met Centrifuge

Het opgebouwwde slib komt tot stand in verschillende stadia in de waterzuivering. Een te hoge droge stof massa verhindert bij een SBR systeem de bezinking van het slib en bij een MBR systeem de performantie van de membraanfiltratie.

Omwille van die redenen wordt er in elk systeem getracht de droge stof concentratie constant te houden in de reactor door het teveel aan slib te spuien. Afhankelijk van de aard van het slib wordt het vervolgens tegen betaling afgevoerd naar de landbouw, een vergister, een compostering site of een verbrandingsinstallatie. Meest eenvoudige manier is een rechtstreekse afvoer van het vloeibare slib. Vloeibaar slib bestaat echter grotendeels uit water.

Door het droge stof gehalte te doen toenemen (door indikking of ontwatering) kan het tonnage af te voeren slib verminderd worden en zo ook de kost voor afvoer. Door biologisch slib te laten floteren in de DAF (als die er is) kan het in beperkte mate ingedikt worden. De afvoerkost wordt echter pas drastisch beperkt door een ontwateringsunit te installeren.

Het principe van centrifuge

Opbouw van een centrifuge.

Stap 1: Slib-water mengsel komt de centrifuge binnen via invoerpijp (nr. 12 in figuur). Daarna wordt het in een verdeler (nr. 16) geleid en van daaruit komt het mengsel bij de separatiekamers (nr. 9) in de trommel.

Stap 2: De trommel (nr. 6) roteert tijdens productie continue aan een hoge snelheid (4000-4500 rotaties per minuut) en deze rotaties zorgen voor een middelpuntvliedende/centrifugale kracht op het slib-water mengsel. De centrifugale kracht zorgt ervoor dat de zwaarste onderdelen in het mengsel, in dit geval het slib, tegen de wand worden gedrukt.

Stap 3: De worm (nr. 7) en de trommel draaien in dezelfde richting, maar op een (licht) verschillend toerental. Hierdoor verplaatst het roterende wormwiel de afgezette vaste stof op de binnenwand van de trommel in de richting van het conische gedeelte (de ontvochtigingszone A) aan het linker einde van de trommel. Het ontwaterde slib wordt opgevangen in een container via een schroef.

Stap 4: Het centraat, dat voornamelijk uit water bestaat, zal door het (zwaardere) slib meer naar het midden van de centrifuge as worden geduwd. Het centraat verlaat de centrifuge door de diafragma openingen aan het rechtereinde van de centrifuge. De regelschijf/diafragma (nr. 10) bepaalt de dikte van de waterlaag. Het centraat wordt opgevangen in een pompput en terug gepompt naar de waterzuivering ter hoogte van de toevoer van flotatie 1.

INSTALLATIE?

Wim Mariën (Pantarein): ‘Neen, zeker niet. Het hangt af van diverse factoren: de kwaliteit en samenstelling van het aangevoerde water, de gewenste eindkwaliteit, de beschikbare ruimte, de omgeving, maar ook de investering die men wenst te doen. Slib afvoeren kost bijvoorbeeld veel afvoer- en transportgeld, in sommige gevallen kan een slibcentrifuge dan zeer snel terugverdiend zijn. Er is weinig standaardwerk in onze sector, dat is ook de reden waarom we hier een team hebben van bio ingenieurs met specialiteit waterzuivering, aangevuld met een technisch team van ingenieurs elektromechanica. Technologisch is deze sector enorm geëvolueerd.’

Welke parameters zijn van belang om de kwaliteit van water te meten?

Zwevende stoffen

De zwevende stoffen in het afvalwater worden bepaald door het water te filtreren en de filter (met het gefilterde materiaal) te drogen en vervolgens te wegen tot constant gewicht. De zwevende stoffen zijn alle niet-opgeloste stoffen in het afvalwater (dus niet alleen, zoals de term doet vermoeden, de niet-bezinkbare stoffen). Veel zwevende stoffen in het afvalwater kunnen een indicatie zijn om het water vooraf te behandelen (zeef, voorbezinking, …).

COD

De chemische zuurstofvraag (CZV, Engels: Chemical Oxygen Demand (COD)) is een maat voor de hoeveelheid organische verbindingen in het afvalwater en wordt bepaald als de hoeveelheid zuurstof (O2) die nodig is om alle organische verbindingen om te zetten (te oxideren) naar CO2 en water. COD wordt uitgedrukt als mg O2/l.

Stikstof

Stikstof is een belangrijk voedingselement (nutriënt) voor micro-organismen. Bacteriën hebben stikstof nodig om nieuw celmateriaal te kunnen aanmaken (te kunnen groeien). Microorganismen gebruiken voor hun cel metabolisme stikstof in een verhouding 2-3 % N/COD (of Nf/CODf na filtratie) voor een aerobe zuivering. Als er te weinig stikstof in het afvalwater aanwezig is, moet stikstof worden toegevoegd om het biologische afbraakproces niet te verstoren. Omgekeerd is een teveel aan stikstof schadelijk voor het milieu. Een stikstofrijk effluent geeft aanleiding tot aanrijking van het oppervlaktewater (beken en rivieren) met nutriënten, wat kan resulteren in eutrofiëring (een excessieve groei van algen). In zo’n geval moet de waterzuivering worden aangepast om de stikstof op biologische wijze uit het afvalwater te verwijderen. Stikstof kan in het water onder verschillende vormen voorkomen: als organische stikstof, als ammonium, nitraat of nitriet. Organische stikstof kan door microbiële afbraak omgezet worden in ammonium (mineralisatie). Bij afvalwaters met een hoog N-gehalte (eiwitten die stikstof bevatten) komt NH4+-N vrij, kan de pH stijgen en moet opgepast worden voor NH3-inhibitie.

Stikstof in een aerobe reactor

Ammonium kan door aerobe bacteriën worden omgezet in nitriet en vervolgens in nitraat (nitrificatie). Ammonium concentraties boven 10 mg/l kunnen de nitrificatie inhiberen. Denitrificatie ten slotte is de microbiële omvorming van nitraat naar stikstofgas. Als afvalwaterparameters onderscheiden we: Ammoniumstikstof (NH4+-N), Nitrietstikstof (NO2--N), Nitraatstikstof (NO3--N), Totale Kjeldahl-stikstof (TKN). Dit is de som van de organische stikstof en de ammoniumstikstof, Totale stikstof (TN). Dit is de som van de TKN en de nitraatstikstof.

Fosfor

Naast stikstof hebben bacteriën ook nood aan fosfor als nutriënt. Micro-organismen gebruiken voor hun cel metabolisme fosfor in een verhouding 0,5-0,8 % P/COD (of Pf/CODf na filtratie) voor aerobe zuivering. Ook een overmaat aan fosfor kan aanleiding geven tot eutrofiëring in oppervlaktewater en dient te worden vermeden. Als afvalwaterparameters onderscheiden we: Orthofosfaat (PO43-) en Totale Fosfor (TP). Dit is de som van de organische fosfor en de orthofosfaat. Overmaat aan fosfaat wordt doorgaans verwijderd door dosering van ijzer in de biologie. De dosering van ijzer t.h.v. de DAF draagt ook bij tot een reductie van fosfaat. Hierdoor ligt de concentratie TP na DAF nog lager ligt dan de concentratie TPf in het afvalwater.

Conductiviteit pH-waarde

De conductiviteit of geleidbaarheid is een maatstaf voor de hoeveelheid ionen die zich in het afvalwater bevinden. Hoe meer ionen, hoe meer energie nodig zal zijn om water voor hergebruik te filtreren in een RO installatie.

De pH is een maat voor de zuurtegraad of de concentratie H+-ionen in water. Meer H+ betekent een hogere zuurtegraad en dus een lagere pH. De tegenhanger van H+ is OH-. Veel OH- betekent basisch water en dus een hoge pH (heel hoog is bijvoorbeeld pH = 12). H+ en OH- vormen samen H2O, water. Evenveel H+ als OH- geeft water met een neutrale pH van 7 (niet zuur, niet basisch). Voor de biologische processen (zowel aeroob als anaeroob) ligt de optimale pH range tussen 6,5 en 7,5. Ook voor het geloosde effluent is de pH van belang. Zo bepalen de algemene lozingsvoorwaarden dat de pH van geloosd afvalwater tussen 6,5 en 9 dient te liggen.

Foto uit de verhuurcontainer van Pantarein. Het ontwerp is een combinatie van de expertise van bio- en elektromechanica ingenieurs.

WATERLEVERANCIERS VERHOGEN EFFICIËNTIE DOOR VERBETERDE DIGITAL TWIN-TOOL VAN SCHNEIDER ELECTRIC

Schneider Electric kondigt een belangrijke upgrade aan van zijn digital twin-tool voor waterleveranciers: EcoStruxure™ Water Cycle Advisor - Water Simulation (voorheen ‘Aquis’). Deze nieuwste release biedt voordelen voor gebruikers die de digitale mogelijkheden willen maximaliseren om het beheer van het drinkwaternetwerk te optimaliseren en te voorspellen door meer efficiënt en kwalitatief inzicht.

EcoStruxure Water Simulation is een hydraulisch model software waarmee operatoren het gedrag van waternetwerken en de kwaliteit van het water kunnen volgen, voorspellen en optimaliseren.

Het platform kan zowel OFF as ON line gebruikt worden en bevat een datahub die is gekoppeld met de bestaande CRM toepassing, de GIS toepassing, met slimme meters en de real time data vanuit het SCADA systeem. Hiermee kunnen operatoren anticiperen op onverwachte events en kan men scenario’s testen zonder de werking van het waternetwerk te beïnvloeden. Water Simulation kan ook de instelpunten van pompen en kleppen aansturen om zo de algemene druk in het netwerk te optimaliseren. Lekverliezen worden hiermee gereduceerd.

De nieuwe versie heeft geavanceerde data- en formulemogelijkheden zodat maximale efficiëntie bereikt wordt. Tegelijk werd te gebruikersinterface HTML5 en is deze volledig configureerbaar op maat van de gebruiker. Zo kunnen netwerkoperatoren, of personeel van de klantendienst steeds de voor hen relevante informaties in één oogopslag zien. Deze verschillende gebruikersprofiele kunnen opgeslagen worden.

De operationele digital twin voor waterleveranciers. Moderne gedigitaliseerde waterleveranciers vertrouwen op enorme hoeveelheden data om efficiëntie en kwaliteit te garanderen. De evolutie in de digitale transformatie vereist steeds meer meetpunten en wordt daardoor nauwkeuriger om voorspellingen te maken. Water Simulation werd geoptimaliseerd om de prestaties op het gebied van databeheer nog te verhogen.

De nieuwe release maakt gebruik van nieuwe asynchrone invoegprocessen voor databasegegevens, waarbij gebruik wordt gemaakt van parallelle dataverwerking om ervoor te zorgen dat data snel worden aangeleverd. Ook nieuwe algoritmen, waaronder een topologische sorter en step tagprocessor, versnellen de dataverwerking aanzienlijk en zorgen voor een efficiënte herverwerking van historische data. Zo kan men leidingen tijdelijk uitschakelen en zal de simulatiesoftware zijn berekeningen (inclusief de historiek) om het hydrauisch model te voeden hierop aanpassen.

De nieuwste upgrade levert niet alleen snelheid en efficiëntie op het gebied van big data-management, maar ook de gebruikerservaring is geoptimaliseerd om gebruiksgemak te garanderen, ongeacht de omvang van de data. Zo kan het importeren van tienduizenden realtime tags voor online netwerkoptimalisatie nu in slechts enkele seconden worden voltooid. Dezelfde prestatieverbeteringen zijn te zien bij stapfuncties, verwerking en herverwerking, waardoor de rekentijd van uren tot seconden wordt teruggebracht.

Bovendien kunnen gebruikers profiteren van de verbeterde CSV-exportfunctionaliteit. Om de data en berekeningen van Water Simulation optimaal te benutten, kunnen gebruikers nu alle informatie met betrekking tot elk object in het model voor een bepaalde simulatie, of een fractie daarvan, exporteren via CSV-bestanden.

Toekomstbestendige aangepaste formules Gebruikers van Water Simulation hebben een nieuwe formuleeditor ter beschikking. Naast het optimaliseren van bestaande programmeerfuncties kunnen gebruikers aangepaste KPI’s maken met behulp van één van de krachtigste en meest ondersteunde programmeertalen ter wereld, C#, naast Roslyn.

Over de nieuwste versie van deze krachtige digitale tools zegt Johan Cools, EcoStruxure Plant Marketing, Water, Waste Water & Infra België en Nederland bij Schneider Electric: ‘We doen er alles aan om ervoor te zorgen dat onze klanten kunnen werken met de krachtigste digitale mogelijkheden om de kwaliteit, de efficiëntie en de duurzaamheid van het beheer van waternetwerken te verbeteren. In de huidige moeilijke klimaat en energiecontext biedt Water simulation hierin een grote bijdrage.

‘De nieuwste release van de EcoStruxure Water Cycle Advisor - Water Simulation tools helpt operatoren van drinkwaternetwerken om sneller de juiste beslissingen te kunnen nemen op basis van simulatie met de beschikbare real time en historische data. We blijven nauw samenwerken met onze partners in de hele sector om de expertise en digitale transformatie-oplossingen te bieden die duurzaamheid en operationele vooruitgang opleveren’, vervolgt Cools. Schneider Electric heeft wereldwijd meer dan 100 klanten die Water Simulation succesvol gebruiken. Zowel kleine (100.000 wateraansluitingen) als grotere (miljoenen wateraansluitingen) optimaliseren hiermee dagelijks het beheer van het waternetwerk.

Schneider Electric blijft investeren in de ontwikkeling van digital twin-oplossingen voor nutsbedrijven op het gebied van water. De volgende releases bevatten onder meer artificiëleIntelligentie-modules voor voorspellende analyses op vlak van de leiding-infrastruktuur, verbeterde gebruikerservaring en prestaties, integreerbaarheid met systemen van derden en een reeks nieuwe functies die nutsbedrijven helpen bij hun verdere digitalisatie. www.se.com

Meervoudige modules

Hoogwaardige oplossingen voor uiteenlopende industriële toepassingen

Meer informatie: norgren.com

Precisie Lineaire Modules, meerassige systemen en elektrische cilinders

Elektrische cilinders

De eisen van industriële automatiseringstoepassingen worden steeds complexer. Daarom is het essentieel om voor elke toepassing de best mogelijke oplossing te kiezen. Elektrische beweging biedt de perfecte oplossing wanneer precieze besturing, nauwkeurige positionering en herhaalbaarheid vereist zijn. Ga snel naar www.norgren.com en vraag de brochure aan.