Usage/subjects

Coagulation



Het uitvlokken en  vervolgens verwijderen van onzuiverheden uit het water door vast-vloeistof scheiding toe te passen.

Principle of operation

Veel onzuiverheden als bijvoorbeeld zwevende (colloïdale) deeltjes zijn niet of moeizaam te scheiden. Praktisch alle deze deeltjes in het water hebben een negatieve lading en stoten elkaar daarom af. Negatieve ladingstoestand voorkomt het samenklonteren. De meeste deeltjes kunnen alleen samenvoegen wanneer hun oppervlaktelading wordt verminderd. Door coagulatie, na toevoeging van een juiste dosering van positief geladen ionen, wordt de negatieve ladingstoestand opgeheven en het samenklonteren kan plaats vinden. De ladingneutralisatie kan worden bereikt met behulp van anorganische coagulanten (aluminium- en ijzer(III)zouten) en/of organische coagulanten (polyamide,poly DADMAC). Primaire vlokjes vormen zich die tijdens het flocculatieproces vervolgens uitgroeien tot grotere vlokken. Dit proces kan worden bevorderd door de vorming van aluminium- en ijzerhydroxides. Adsorptieprocessen en inkapseling van deeltjes in de hydroxidevlokken verhogen het verwijderingsrendement. Om het proces van vlokvorming te versnellen kan een anionisch flocculant (poly-elektrolyt) als vlokhulpmiddel worden toegevoegd. Flocculanten kunnen ook geladen deeltjes binden met het zogenaamde patch-mechanismen.

Figuur 1 weergave patchmechanisme

Er zijn verschillende flocculanten die afhankelijk van de ketenlengte, lading en ladingsverdeling meer of minder geschikt zijn voor het verwijderen van bepaalde deeltjes. Tegenwoordig bestaat er een uitgebreid pakket van verschillende coagulanten waaronder bijvoorbeeld polyaluminium verbindingen die geschikt zijn voor de verschillende procesomstandigheden. Ook de verwerkingsmogelijkheden van het slib kan invloed hebben op de keuze van de coagulant en flocculant. Ortho fosfaten reageren direct met aluminium- en ijzerionen en/of hun hydroxides.  

Installation description

Volledige inmenging van een coagulant dient zo snel mogelijk plaats te vinden. Hoge kortstondige mengenergie is een vereiste. Vlokvorming dient echter bij een lage mengenergie plaats te vinden. Er moet een geringe mate van turbulentie zijn waarbij de primaire vlokjes elkaar kunnen vinden om groter te kunnen groeien.

Coagulatie kan plaats vinden in een leiding waarbij direct na het injectiepunt van het coagulant een statische menger bevindt. Flocculatie kan plaatsvinden in een langzaam roerende tank waarbij verblijftijd wordt bepaald door benodigde flocculatietijd. In deze fase kan een flocculant worden toegevoegd.

Figuur 2 Coagulatie/ pH-correctie

Andere mogelijkheid is een buisflocculator. De buizenreactor werkt volgens het propstroom principe, waarbij er een turbulente stroming gecreëerd wordt die zorgt voor een snelle en efficiënte menging. Flocculatietijd is veelal kort zodat een flocculant vereist is.

Figuur 3 buizenflocculator

De uiteindelijke verwijdering van de gevormde slibvlokken gebeurt door flotatie (Dissolved Air Flotation), sedimentatie (bezinktank, lamellenseparator), filtratie (zeefband, zandfiltratie).

Process automation and maintenance

Bij het toepassen van coagulatie/ flocculatie zijn het bepalen van de juiste coagulant, de optimale pH-waarde de juiste dosering en een goede menging de belangrijkste factoren. Voor het bepalen hiervan worden in de praktijk testen uitgevoerd, zogenaamde Jartesten.

pH-correctie; om de optimale pH te behouden kan er een zuur of base vóór het coagulatieproces worden toegevoegd. pH elektrodes kunnen vervuilen en traag worden, regelmatig reinigen en kalibreren.

Optimale dosering van coagulant en flocculant. Controle en afstellen van doseerpompen.

Fysische/chemische analyses ter controle op verwijderingsrendement.

Process variables and constraints

Hoeveelheid te verwijderen stof; de grote van de vuilvracht bepaalt hoeveel coagulant er wordt gedoseerd. De dosering moet worden aangepast met variaties in de vuilvracht.

Bij een zeer grote vuilvracht en/of variatie kan een voorbezinkstap/ egalisatiestap worden toegevoegd. Dit voorkomt een groot verbruik van coagulanten (kostenaspect) en wisselende effluent kwaliteit.

Applications opportunities

  • Textielindustrie
  • Voedingsmiddelen Industrie
  • Slachthuizen
  • Drinkwaterproductie ( Voornamelijk Oppervlaktewater)
  • Oppervlaktebehandeling Metalen
  • Tank Cleaning
  • Communale Waterzuiveringen

Pros and cons

Voordelen

  • Bedrijfszeker en robuust
  • Goed verwijderingsrendement te behalen voor moeilijk te verwijderen deeltjes.
  • Beperkte investeringskosten

Nadelen

  •  Het vaak verontreinigde slib moet nog verwerkt worden.
  • Operationele kosten kunnen afhankelijk van debiet en coagulant oplopen.

Sources

Geraadpleegde bronnen:

Roo, de, P., Technoloog, Kemira

Figuur 1t/m 3: Kemira