<Desc/Clms Page number 1>
INRICHTING, SAMENSTEL EN WERKWIJZE VOOR HET TESTEN
VAN HET ZUIVEREND VERMOGEN VAN VERSCHILLENDE ZUIVERINGS EENHEDEN RESPECTIEVELIJK ZUIVERINGSWIJZEN
Water komt voor in verschillende zuiverheden.
De zuiverheid is afhankelijk van de (voor)behandeling die het water heeft ondergaan. Grondwater, leidingwater en hemelwater hebben een verschillend spectrum aan verontreinigingen vanwege de verschillen in ontstaansvorm van het water en de op het water ingewerkte omgevingsprocessen. Door het verschil in zuiverheid wordt het water in verschillende toepassingen ingezet.
Leidingwater wordt veel toegepast indien er relatief zuiver water nodig is. Bij speciale toepassingen kan het echter noodzakelijk zijn om ook leidingwater verder te zuiveren.
Voor het zuiveren van een fluïdum in het algemeen en water in het bijzonder zijn vele technieken ontwikkeld. Afhankelijk, van de uitgangssamenstelling en de beoogde zuiverheid ondergaat het fluïdum een behandeling waarbij verontreinigingen worden verwijderd.
De zuiveringstechnieken zijn veelal overlappend. Dit betekent dat met een techniek vaak verscheidene soorten verontreiniging verwijderd kunnen worden. Voor zwevend vuil in water bijvoorbeeld kan een zakkenfilter worden toegepast. Een zandbedfilter kan echter ook een combinatie van grof en zwevend vuil middels filtratie verwijderen.
Iedere techniek zoals voorafgaand aangegeven, heeft zijn specifieke karakteristieken inzake effectiviteit, betrouwbaarheid, kosten en dergelijke.
Indien een waterstroom moet worden gezuiverd, staan er in principe vaak een aantal alternatieven ter beschikking.
Indien een zuivering niet met één zuiveringstechniek kan
<Desc/Clms Page number 2>
worden gerealiseerd, dienen er meerdere technieken in cascade te worden geschakeld.
Het zoeken naar de juiste wijze van zuiveren (zuiveringstechnieken) of de juiste cascade van zuiveringstechnieken geschiedt meestal op theoretische basis, bijvoorbeeld door een ingenieursbureau een theoretische ontwerpmethode te laten uitvoeren.
Het bezwaar hiervan is dat in de praktijk vaak blijkt dat een bepaalde zuiveringstechniek of een bepaalde cascade van zuiveringstechnieken toch niet de gewenste zuiverheid van het te behandelen fluïdum realiseert. In geringe concentraties voorkomende componenten kunnen in de praktijk een verstorend effect hebben, omdat de invloed hiervan tijdens de ontwerpfase niet is onderkend of althans verkeerd is ingeschat.
Een verder bezwaar is dat in de praktijk blijkt dat de zuiverheid van het behandelde fluïdum ruimschoots wordt overschreden. Hoewel het fluïdum technisch aan de kwaliteitseisen voldoet, is er sprake van een niet- optimale situatie aangezien de gekozen cascade over een groter zuiveringsvermogen beschikt dan wordt vereist. Dit kan leiden tot te hoge investeringskosten waardoor een zuiveringsproject of hergebruiksproject (dat laatste wil zeggen een project waarin water, dat door gebruik vervuild is geraakt, ten behoeve van hergebruik wordt gezuiverd) in de ontwerpfase niet aan de gestelde economische criteria voldoet.
Uit de Europese octrooiaanvrage EP 0 976 684 Al is een inrichting bekend waarin met behulp van een op zeer kleine schaal nagebouwde testinstallatie een aantal achter elkaar geplaatste grondwaterzuiveringseenheden kan worden getest. Een bezwaar van deze inrichting is echter dat de volgorde van zuiveringseenhden en derhalve de volgorde van de na elkaar uitgevoerde zuiveringstechnieken vast is. De bekende inrichting is derhalve ongeschikt voor het zoeken naar de optimale cascade van zuiveringstechnieken. Een verder bezwaar is dat de schaalgrootte van de bekende inrichting te klein
<Desc/Clms Page number 3>
is (capaciteit in de orde van grootte van 600 ml/uur) is om een betrouwbare extrapolatie naar een zuiveringsinstallatie op volle schaal te verzekeren.
Het is een doel van onderhavige uitvinding een inrichting, samenstel en werkwijze voor het testen van het zuiverend vermogen van zuiveringseenheden cq. zuiveringswijzen te verschaffen waarin ten minste een van de bovengenoemde bezwaren is ondervangen.
Volgens een eerste aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het testen van het zuiverend vermogen van combinaties van een aantal zuiveringswijzen voor zuivering van een fluïdum, omvattende - het aanvoeren van een te zuiveren fluïdum; - het in een combinatie van zuiveringswijzen zuiveren van het aangevoerde fluïdum; - het afvoeren van het gezuiverde fluidum; - het voor de combinatie van zuiveringswijzen bepalen van de zuiverheid van het gezuiverde fluïdum; - het herhalen van de stappen van aanvoeren van te zuiveren fluïdum, het zuiveren van fluïdum, het afvoeren van het fluïdum en het bepalen van de zuiverheid van het fluïdum voor een of meer andere combinaties van zuiveringswijzen;
en het uit de voor de verschillende combinaties van zuiveringswijzen bepaalde zuiverheden afleiden van het zuiverend vermogen van elk van de genoemde combinaties van zuiveringswijzen.
Volgens een tweede aspect van de uitvinding wordt een inrichting verschaft voor het testen van het zuiverend vermogen van combinaties van een aantal zuiveringseenheden voor zuivering van een fluidum, omvattende: - een aanvoer voor het aanvoeren van een te zuiveren fluïdum; - op de aanvoer aansluitbare zuiveringsmiddelen voor het zuiveren van het aangevoerde fluïdum;
<Desc/Clms Page number 4>
- op de zuiveringsmiddelen aangesloten afvoer voor het afvoeren van gezuiverd fluïdum; waarbij de zuiveringsmiddelen omvatten: - twee of meer zuiveringseenheden voor het op twee of meer zuiveringswijzen zuiveren van het fluïdum;
- geleidingsmiddelen voor het geleiden van het fluïdum vanaf de aanvoer door een eerste combinatie van in serie geschakelde zuiveringseenheden naar de uitvoer en het vervolgens geleiden van het fluidum vanaf de aanvoer door een tweede combinatie van in serie geschakelde zuiveringseenheden naar de uitvoer; - bepalingsmiddelen voor het op een of meer posities bepalen van de zuiverheden van het door de eerste combinatie alsmede de tweede combinatie van zuiveringseenheden gezuiverde fluïdum.
Tevens wordt een inrichting verschaft voor het testen van het zuiverend vermogen van combinaties van een aantal zuiveringseenheden voor zuivering van een fluidum, omvattende: - een aanvoer voor het aanvoeren van een te zuiveren fluïdum; - op de aanvoer aansluitbare zuiveringsmiddelen voor het zuiveren van het aangevoerde fluïdum; - op de zuiveringsmiddelen aangesloten afvoer voor het afvoeren van gezuiverd fluïdum; waarbij de zuiveringsmiddelen omvatten: - een eerste zuiveringseenheid voor het volgens een eerste zuiveringswijze zuiveren van fluïdum; - een tweede zuiveringseenheid voor het volgens een tweede zuiveringswijze zuiveren van fluïdum; - geleidingsmiddelen voor het geleiden van het fluïdum vanaf de aanvoer via een serieschakeling van de eerste en tweede zuiveringseenheid naar de uitvoer;
- bepalingsmiddelen voor het op een of meer posities bepalen van de zuiverheid van het fluïdum, waarbij de geleidingsmiddelen tevens zijn ingericht voor het geleiden van het fluïdum vanaf de aanvoer door de eerste zuiveringseenheid naar de uitvoer en/of het
<Desc/Clms Page number 5>
geleiden van het fluïdum vanaf de aanvoer door de tweede zuiveringseenheid naar de uitvoer.
Met de hierboven beschreven werkwijze en inrichting volgens de uitvinding kunnen binnen relatief korte tijd een aantal voorafbepaalde volgordes van in serie geschakelde zuiveringswijzen in de praktijk getest worden. Bovendien kunnen tijdens het testen verschillende zuiveringseenheden worden doorlopen, waarbij de effecten op het eindresultaat en tevens het economisch rendement snel zijn te bepalen. Hierdoor worden kritische details in de praktijk zichtbaar en is het uiteindelijke ontwerp van een zuiveringsinstallatie met een relatief kleine onzekerheid te realiseren.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding heeft de inrichting een capaciteit in de orde van grootte van 1000 1 per uur. Een te kleine testinstallatie heeft het bezwaar dat de resultaten van de metingen van de zuiverheden van het fluïdum niet met een voldoende betrouwbaarheid kunnen worden geëxtrapoleerd naar zuiveringsinstallaties van ware grootte. Een te grote testinstallatie kent weer andere bezwaren, waaronder de hoge kosten daarvan en het gebrek aan mobiliteit. In de praktijk is gebleken dat bij een testinstallatie met een capaciteit van circa 1000 1 per uur een voldoende schaalgrootte is verschaft, op basis waarvan een extrapolatie naar een zuiveringsinstallatie op volle schaal kan plaatsvinden.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de aanvoer een bewaarorgaan voor opslag van het fluïdum. Een dergelijk bewaarorgaan, bijvoorbeeld in de vorm van een toevoertank of opslagtank, bevordert produktegalisatie.
Hiermee wordt bedoeld dat eventuele fluctuaties in de samenstelling van het aangevoerde fluidum "gedempt" worden teneinde de bepaling van het effect van de verschillende zuiveringswijzen op stabielere wijze te kunnen uitvoeren.
Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de inrichting toevoegmiddelen voor het aan het
<Desc/Clms Page number 6>
aangevoerde fluïdum toevoegen van additieven teneinde het zuiveringsproces te beïnvloeden. Te denken valt aan zuren of basen voor pH-correcties of additieven voor coagulatie.
Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de inrichting een roermechanisme voor het in beweging houden van het fluïdum in het bewaarorgaan, waarbij de bodem van het bewaarorgaan conisch of met een rondbodem wordt uitgevoerd zodat dode hoeken vermeden worden.
Volgens verdere voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding omvat de inrichting één of meer van de volgende zuiveringseenheden: - mechanische-filtratiemiddelen voor verwijdering van relatief grove delen uit het fluïdum; - zakkenfilter-filtratiemiddelen voor verwijdering van kleinere delen uit het fluïdum; - zandbedfiltratiemiddelen voor verwijdering van relatief fijne delen uit het fluïdum; - microfiltratiemiddelen voor verwijdering van micro-fijne delen uit het fluïdum; - aërobe-behandelingsmiddelen voor afbraak van organische stoffen in het fluïdum; - adsorptiemiddelen voor verwijdering door adsorptie van delen van een gewenste soort; - ionenwisselingsmiddelen voor verwijdering van ionen van een gewenste soort; - desinfecteermiddelen voor verwijdering van microbiologische verontreiniging;
en/of - omgekeerde-osmosemiddelen voor verwijdering van verdere delen uit het fluïdum.
Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de testinrichting in schaal verkleind, bij voorkeur met een factor van twee of meer, ten opzichte van een waterzuiveringsinstallatie. De inrichting is dermate verkleind dat deze in een container, bijvoorbeeld een standaard zeecontainer, is op te nemen en daarmee eenvoudig te transporteren is.
<Desc/Clms Page number 7>
Volgens een verder aspect van de uitvinding wordt een samenstel verschaft voor het testen van het zuiverend vermogen van verschillende zuiveringseenheden omvattende: - een container; - een in de container aangebrachte inrichting van de hierboven beschreven soort; - in de containerwand voorziene aansluitingen voor de aanvoer en afvoer. Door toepassing van een dergelijke (zee)container is de inrichting eenvoudig transportabel en worden de zuiveringseenheden beschermd tegen invloeden van buitenaf. In de containerwand zijn de aansluitingen voorzien voor het op eenvoudige wijze aansluiten van een te testen fluïdumstroom op de aanvoer en het aansluiten van de afvoer op een eventueel voorzien afvoerelement buiten de container.
Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat het samenstel besturingsmiddelen voor het van buiten de container besturen van de geleidingsmiddelen en zuiveringsmiddelen. Van buitenaf, dat wil zeggen zonder de container binnen te treden, kunnen de verschillende zuiveringswijzen hetzij afzonderlijk hetzij in cascade geschakeld getest worden.
Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt in de navolgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, waarin wordt verwezen naar de bijgevoegde figuur.
Figuur 1 toont een voorkeursuitvoeringsvorm van een samenstel volgens de uitvinding ; figuur 2 geeft een schematisch diagram van mogelijke zuiveringseenheden volgens de uitvinding.
In figuur 1 is een container 1 weergegeven waarin een aansluiting 2 ter aansluiting van een aanvoerbuis 6 en een aansluiting 3 ter aansluiting van een afvoerbuis 11 zijn voorzien. Aanvoerbuis 6 is met behulp van buizen 7 en 8 respectievelijk aangesloten aan zuiveringseenheden 5 en 4. Tussen zuiveringseenheid 4 en
<Desc/Clms Page number 8>
afvoerbuis 11 is een buis 10 en tussen zuiveringseenheid 5 en afvoerbuis 11 is een buis 9 voorzien. Door middel van een aantal (schematisch weergegeven) kleppen 13 en 15 is aanvoerstroom door aanvoerbuis 6 via hetzij de zuiveringseenheid 4 hetzij de zuiveringseenheid 5 te zuiveren.
Om een serieschakeling van zuiveringseenheden 4 en 5 mogelijk te maken, is daartussen een verbindingsbuis 12 voorzien. De stroming door deze buis 12 is met behulp van klepmechanisme 14 te sturen. Hierdoor wordt het mogelijk om een aanvoerstroom eerst via zuiveringseenheid 4 en vervolgens via zuiveringseenheid 5 te voeren, zodat het effect van twee in serie geschakelde zuiveringswijzen na elkaar meetbaar wordt. Het is vanzelfsprekend ook mogelijk om de volgorde om te draaien, dat wil zeggen dat de aangevoerde stroom allereerst door zuiveringseenheid 5 en vervolgens door zuiveringseenheid 4 wordt geleid.
In figuur 1 is schematisch weergegeven dat in de aanvoerbuis 6 een meetorgaan 16, in afvoerbuis 11 een meetorgaan 17 en in verbindingsbuis 12 een meetorgaan 18 is voorzien. Met de meetorganen 16,17 en 18 is de zuiverheid van het water te meten. Voor de meting van de zuiverheid kan standaard in het vakgebied bekende meetapparatuur worden toegepast.
De klepmechanismen 13,14 en 15 zijn met behulp van, zich bij voorkeur buiten de container bevindende besturingsmiddelen 19, door een bedieningspersoon aan te sturen. In sommige voorkeursuitvoeringsvormen zijn tevens de meetorganen 16,17 en 18 op afstand door de besturingsmiddelen 19 in te lezen.
Opgemerkt wordt dat in een andere, niet- weergegeven voorkeursuitvoeringsvorm de wijze van in serie schakelen van de zuiveringseenheden plaatsvindt met behulp van slangverbindingen. Met dergelijke slangverbindingen is iedere combinatie van zuiveringseenheden, dat wil zeggen iedere volgorde van de in serie geplaatste zuiveringseenheden, te bewerkstelligen.
<Desc/Clms Page number 9>
Tevens kan in een andere, niet-weergegeven voorkeursuitvoeringsvorm de zuiverheid van het water worden bepaald door analyse van een monster dat handmatig is genomen. Het water kan hierbij selectief geanalyseerd worden op die parameters die in de betreffende toepassing relevant zijn.
In figuur 2 is een schematisch diagram weergegeven van een aantal verschillende in de uitvinding toegepaste zuiveringswijzen. Zuiveringsorgaan 20 is bedoeld voor de afscheiding van grove delen. Hierbij kan een groffilter met een filterkorf worden toegepast, waarbij door het inzetten van andere filterkorven, de maaswijdte gevarieerd kan worden van circa 1 mm tot circa 10 mm. De tweede filtratiestap 21 is een fijn filter, waarbij gebruik wordt gemaakt van filterzakken. De maaswijdte bedraagt bijvoorbeeld tussen de 100 en circa 1200 micron. De maaswijdte van het zakkenfilter zal circa 10% bedragen van de maaswijdte van het grove filter (dus 5 mm voor het groffilter en bijvoorbeeld 500 micron voor het zakkenfilter). De keuze van de maaswijdte in beide filters is afhankelijk van de deeltjesgrootte en het vaste stofgehalte van de aangeboden waterstroom.
Zuiveringstap 22 betreft een continu zelfreinigend zandbedfilter, waarbij de grootte van de zanddeeltjes, de filtratiesnelheid en het ontwerp van de wasser gevarieerd kunnen worden. Het zandfilter heeft een filtreeroppervlak van 0,2 m2 . De poriëngrootte van een zandfilter varieert in de praktijk van enkele micron tot circa 50 micron, afhankelijk van het medium en de opgebouwde vuillaag.
Zuiveringsorgaan 23 omvat een testskid die zowel micro-, ultra- alsmede nanofiltratie kan testen in één enkele membraanfiltratie, zowel een cross flow als een dead end configuratie. Bij een zogenaamde cross-flow- configuratie wordt het fluïdum met relatief grote snelheid langs het filteroppervlak getransporteerd. Bij een zogenaamde dead-end-configuratie wordt het fluïdum constant tegen het filteroppervlak gedrukt. De flux, de
<Desc/Clms Page number 10>
soort reinigingschemicaliën en de duurzaamheid van de membranen zijn de parameters die met deze skid kunnen worden bepaald.
Zuiveringsorgaan 24 betreft een trickle bed kolom, waarbij op aërobe biologische wijze organische verontreiniging met behulp van bio-massa en door toevoeging van zuurstof (meestal in de vorm van lucht) worden geoxideerd. De kolom is gevuld met polystyreen.
Variabelen die getest kunnen worden zijn debiet en de afhankelijkheid van de bioloog van de ingangs pH. Hierin kan worden bepaald wat de efficiency is van de technologie bij gebruik making van de aangeboden waterstroom, hoe vaak er moet worden geregenereerd en hoeveel slib er tijdens de regeneratie wordt gevormd.
Tevens kan worden bepaald welke en hoeveel nutriënten voor bijdosering van stikstof en fosfor nodig zijn.
De zuiveringsorgaan 25 betreft een technologie waarbij verschillen harsen (kationisch of anionisch) kunnen worden ingezet. Het systeem is toegerust met een voorraadtank (niet weergegeven) voor de dosering van het regeneratiemiddel. De testwisselaar kan tevens dienst doen als ontharder. In dit geval wordt een hars gebruikt voor verwijdering van calcium en wordt geregenereerd met een keukenzoutoplossing.
Zuiveringsorgaan 26 betreft een met actief koolstof gevulde eenheid. De eenheid is bedoeld voor adsorptie van organische verbindingen die in lage concentraties voorkomen.
Zuiveringsorgaan 27 betreft een zuiveringswijze die berust op het principe van blootstelling van de waterstroom aan UV licht, met een golflengte van 254 nm.
Levende (micro-) organismen worden hierdoor gedood.
Zuiveringseenheid 28 betreft een eenheid waarin omgekeerde osmose tot stand wordt gebracht.
Op basis van een ingangszuiverheid, dat wil zeggen de zuiverheid van het te zuiveren water, en een doelzuiverheid, dat wil zeggen de zuiverheid van het uiteindelijk gezuiverde water, wordt een bepaalde
<Desc/Clms Page number 11>
combinatie van zuiveringseenheden gekozen en in de praktijk getest. Mocht blijken dat de doelzuiverheid niet wordt gehaald, hetgeen niet alleen kan betekenen dat de zuiverheid van het gezuiverde water kleiner is dan de doelzuiverheid, maar ook dat de zuiverheid van het gezuiverde water groter is dan de doelzuiverheid, wordt een andere combinatie van zuiveringswijzen in de praktijk getest. Bij de verandering van de cascade-combinatie kunnen de resultaten die reeds zijn verkregen bij de eerste cascade-combinatie betrokken worden in de keuze van de volgende cascade-combinatie.
In de praktijk is gebleken dat bij een testinstallatie met een capaciteit van circa 1000 1 per uur een voldoende schaalgrootte is verschaft, op basis waarvan een extrapolatie naar een zuiveringsinstallatie op volle schaal kan plaatsvinden. In dit verband zij opgemerkt, dat de doorstroomsnelheid gelijk is aan de capaciteit van de testinstallatie. Per zuiveringseenheid kunnen deelstromen en/of circulatiestromen bestaan die groter of kleiner zijn.
In de voorkeursuitvoeringsvorm van figuren 1 en 2 is sprake van zuivering van een waterstroom. Het is echter evenzeer denkbaar om stromen anders dan waterstroom te reinigen.
De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de beschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan ; gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.