Het is direct beschikbaar: je hoeft alleen maar de kraan open te draaien en het water stroomt moeiteloos in je wasbak, of je het nu wilt drinken, koken of om je te wassen. Deze eenvoudige waterstroom is zo overvloedig dat het water veilig kan worden gebruikt zonder verdere behandeling, zoals koken of filtreren. Maar heb je er ooit bij stilgestaan hoe deze waterstroom zijn weg naar je huis vindt?
Meren, rivieren en ondergrondse waterlagen bevatten water in zijn ruwe vorm. Op het eerste gezicht lijkt dat misschien aantrekkelijk, maar het is bij lange na niet geschikt voor menselijke consumptie of om weer aan de natuur terug te geven, tenzij het een zuiveringsproces ondergaat. Hier zorgen waterzuiveringsinstallaties ervoor dat de gezondheid van de burgers wordt gewaarborgd en dat tegelijkertijd het gebied wordt beschermd. Ze zijn dan ook van het grootste belang voor de volksgezondheid en de milieubescherming.
Inleiding tot de processen in waterzuiveringsinstallaties
Een waterzuiveringsinstallatie is een geavanceerde faciliteit waar water verschillende processen doorloopt om verontreinigingen te verwijderen, zodat het water veilig kan worden gebruikt. Voor drinkwater moet het eindproduct drinkbaar zijn, wat betekent dat het veilig is voor consumptie. In het geval van afvalwater is het doel om gebruikt water uit huishoudens, bedrijven en de industrie zo schoon te maken dat het veilig kan worden geloosd in rivieren, meren of de zee, waardoor mogelijke schade aan het milieu aanzienlijk wordt beperkt. Hoewel de toegepaste technologie afhankelijk is van de kwaliteit van de waterbron, blijft het hoofdprincipe hetzelfde.
Deze systemen bestaan uit complexe en onderling samenhangende systemen van tanks, leidingen, filterapparatuur, doseerapparatuur voor chemicaliën, pompen en besturingssystemen. Het welslagen van elke stap hangt af van de precieze balans tussen waterdoorstroming, dosering van chemicaliën, reacties en filtratietijden. Al deze elementen dragen bij aan één enkel doel: evenwicht zonder storingen in de verschillende onderdelen.
Stap 1: Uitleg over coagulatie en flocculatie
Een van de eerste stappen bij de behandeling van ruw water is meestal bedoeld om de kleine deeltjes te verwijderen die niet vanzelf bezinken. Dit wordt coagulatie en flocculatie genoemd.
Stel je onbehandeld water voor waarin minuscule deeltjes grond en organisch materiaal zweven. Deze deeltjes hebben vaak een lichte negatieve elektrische lading, waardoor ze elkaar afstoten en in het water blijven zweven. Bij waterzuivering is het de toevoeging van coagulantia, zoals zouten met een positieve elektrische lading zoals aluminiumsulfaat (aluin), die het water verandert. Deze coagulantia neutraliseren de negatieve ladingen op de deeltjes, zodat ze samen kunnen neerslaan.
Nadat de mengsnelheid is verlaagd om te voorkomen dat de vlokken uit elkaar vallen en er jade ontstaat, is het mogelijk om zachte agglomeraten te vormen die groot genoeg zijn om met het blote oog te worden waargenomen. Deze agglomeraten, die ‘vlokken’ worden genoemd, kunnen gemakkelijk worden verwijderd tijdens filtratie of andere geïnduceerde wasprocessen. Optimale omstandigheden voor een efficiënte toevoeging van coagulatiemiddelen en een betrouwbare mengregeling leiden tot de vorming van stevige agglomeraten die in latere stadia gemakkelijk kunnen worden teruggewonnen.
Stap 2: Sedimentatie voor het verwijderen van vaste stoffen
De volgende stap na de vlokvorming is dat de binnenkant van de waterzuiveringsinstallatie zachte, schokkerige bewegingen maakt, waardoor een zachte klotsbeweging ontstaat die sedimentatie mogelijk maakt, ook wel klaring genoemd; dit is de ideale fase om overtollig water af te voeren.
Het water met de vlokken erin wordt naar grote, rustige bezinktanks geleid. De vlokken profiteren nu van de zwaartekracht. Omdat de vlokken een hogere dichtheid hebben dan het water eromheen, zakken ze geleidelijk naar de bodem van de tank, waar ze zich ophopen in een sliblaag. Bovenop bevindt zich water met veel minder onzuiverheden, dat ‘supernatant’ wordt genoemd en uit de tank stroomt, waarna het naar de volgende zuiveringsfase gaat.
Door sedimentatie wordt het grootste deel van de troebelheid en de hoeveelheid zwevende deeltjes in het waterlichaam naadloos verwijderd. Het slib dat op de bodem ligt, wordt periodiek uit het bassin verwijderd voor verdere verwerking of storting. Deze overdracht van het bovenliggende water naar de volgende tank, waarbij de verwijdering van slib wordt geregeld, vereist nauwkeurige, verstoppingsvrije methoden om de vloeistofstroom te beheren zonder het bezinkingsproces te verstoren of verstoppingen te veroorzaken. Een efficiënte verwijdering van vaste stoffen hangt af van de optimale regeling van het water dat deze tanks binnenkomt en verlaat.
Stap 3: Filtratie om de helderheid van het water te waarborgen
Na de bezinking blijven er nog enkele minuscule deeltjes en micro-organismen achter. Door filtratie worden deze onzuiverheden effectief verwijderd, waardoor het water zo schoon en helder mogelijk wordt.
Een filter is een barrière die bestaat uit verschillende materialen en waardoor water wordt gefilterd. De meest voorkomende soorten filtratie zijn onder meer:
-
Membraanfiltratie: Hierbij wordt gebruikgemaakt van semipermeabele membranen met minuscule gaatjes, zogenaamde poriën, om water te filteren. Hiertoe behoren microfiltratie (MF), ultrafiltratie (UF), nanofiltratie (NF) en omgekeerde osmose (RO). Elk van deze methoden verwijdert kleinere deeltjes, ziekteverwekkers, opgeloste vaste stoffen en zelfs ionen. Van alle methoden is membraanfiltratie de meest geavanceerde technologie wanneer men uiterst zuiver water wil verkrijgen.
Tijdens het filteren van water worden de zwevende deeltjes en micro-organismen zowel in het filtermedium als op het oppervlak van de membranen opgevangen. De filters kunnen worden gereinigd, maar pas nadat er zich een opeenhoping heeft gevormd. De filters worden gereinigd door middel van terugspoelen, waarbij schoon water in omgekeerde richting door het filter wordt gepompt om het opgehoopte materiaal te verwijderen, waarna dit wordt gezuiverd of afgevoerd.
Circulatieregeling kan worden gedefinieerd als het regelen van de waterwegen, wat essentieel is tijdens het filtratieproces. Het water moet door bepaalde filterbedden worden geleid, er moeten bepaalde debieten worden gehandhaafd, terugspoelcycli worden gestart en installaties worden stilgelegd voor onderhoud. Al deze activiteiten vereisen waterregeling, en zonder nauwkeurige regeling kunnen filtratiesystemen niet betrouwbaar of efficiënt functioneren.
Stap 4: Desinfectie voor veilig drinkwater
Om ervoor te zorgen dat drinkwater veilig is, zijn talrijke stappen nodig, maar de belangrijkste daarvan is wellicht de desinfectie. Hoewel filtratie goed werk kan verrichten, kunnen bedreigingen zoals virussen, parasieten en bacteriën toch aanwezig blijven. Deze micro-organismen vormen een ernstig gevaar voor de gezondheid als ze actief zijn; daarom wordt desinfectie toegepast, die specifiek is bedoeld om ze te neutraliseren en te doden.
| Desinfectiemethode |
Beginsel |
Voordelen |
Nadelen |
Opmerkingen |
| Chlorering |
Chemische oxidatie |
Effectief, relatief goedkoop, zorgt voor langdurige bescherming in leidingen |
Kan desinfectiebijproducten (DBP's) vormen, smaak- en geurproblemen veroorzaken; vereist zorgvuldige omgang |
Wereldwijd het meest gebruikt. |
| UV-desinfectie |
Fysisch (UV-straling) |
Werkzaam tegen een breed spectrum aan ziekteverwekkers, geen chemische reststoffen, geen DBP’s |
Geen blijvende bescherming in leidingen; troebelheid kan de effectiviteit verminderen |
Wordt vaak in combinatie met chloor gebruikt voor blijvende bescherming. |
| Ozonbehandeling |
Chemische oxidatie (ozon) |
Zeer krachtig desinfectiemiddel, effectief tegen chloorbestendige ziekteverwekkers, vermindert smaak en geur |
Geen resterende bescherming, hoge kosten, korte halfwaardetijd, moet ter plaatse worden geproduceerd |
Wordt vaak gebruikt als primair desinfectiemiddel, gevolgd door chlorering om een restconcentratie te verkrijgen. |
Desinfectie kan op verschillende manieren worden uitgevoerd, en de keuze voor een bepaalde methode hangt af van de waterbron en de geldende regelgeving inzake kosten. Bij desinfectie is het gebruikelijk om meerdere methoden te combineren.
Ongeacht de methode vereist een effectieve desinfectie een nauwgezette controle, hetzij van de dosering van het desinfectiemiddel bij chemische methoden, hetzij van de contacttijd van het water met het desinfectiemiddel bij andere methoden. Een zeer korte contacttijd in combinatie met een onvoldoende hoeveelheid desinfectiemiddel zorgt ervoor dat sommige ziekteverwekkers kunnen overleven, terwijl een te grote hoeveelheid chemisch desinfectiemiddel smaak- en geurproblemen veroorzaakt, naast andere schadelijke bijproducten. Met het oog op microbiële veiligheid moet het water uit de installatie veilig zijn; chemisch veilig water moet vrij zijn van micro-organismen. Daarom moet zowel het debiet door de desinfectie-eenheid als de toevoeging van chemicaliën worden geregeld. Een dergelijke nauwkeurigheid vereist krachtige en snelle regelsystemen.
De cruciale rol van kleppen bij waterbehandeling
Tijdens de verschillende fasen van de waterzuivering in een installatie, waaronder de voorbehandeling bij de inlaat, de geavanceerde behandeling met toevoeging van chemicaliën bij de inlaat, filtratie, desinfectie en distributie, speelt elektriciteit een belangrijke rol en fungeert het als de primaire energiebron. Bovendien worden pompen ook elektrisch aangedreven. Een onderdeel dat vaak onvoldoende aandacht krijgt, maar een belangrijke taak vervult bij het regelen van waterstromen, zijn de afsluiters, omdat deze de waterstroom regelen en beheren. Afsluiters zijn onmisbare onderdelen die de stroming van water, chemicaliën, lucht en zelfs slib regelen en beheren binnen het complexe leidingstelsel van de installatie.
De verschillende functies die kleppen vervullen:
| Werking van de klep |
Beschrijving |
Het belang van waterbehandeling |
| Aan/Uit (isolatie) |
De doorstroming volledig starten of stoppen om delen van leidingen of apparatuur af te sluiten. |
Onmisbaar voor onderhoud, reparaties, het omzeilen van systemen en het afsluiten van secties voor reiniging of inspectie. |
| Debietregeling |
Het regelen van de hoeveelheid vloeistof die door de klep stroomt. |
Van cruciaal belang voor het handhaven van optimale doorstroomsnelheden in behandelingsprocessen (bijv. filtratie, contacttijd), nauwkeurige dosering van chemicaliën en drukregeling. |
| Richtingsregeling |
Het omleiden van de vloeistofstroom tussen verschillende leidingen of processen. |
Noodzakelijk om water door verschillende filterunits te leiden, terugspoelcycli te regelen of de waterstroom tijdens onderhoud om te leiden. |
| Drukregeling |
De druk binnen het systeem regelen. |
Belangrijk voor het beschermen van apparatuur, het waarborgen van een constante doorstroming en het optimaliseren van de procesprestaties. |
| Veiligheid/Bescherming |
Het voorkomen van terugstroming, het afvoeren van overdruk of het fungeren als veiligheidsvergrendeling. |
Voorkomt verontreiniging door terugstroming, beschermt apparatuur tegen overdruk en zorgt voor veilige bedrijfsablossingen. |
De rol van geautomatiseerde kleppen in waterzuiveringsinstallaties (uitgerust met elektrische, pneumatische of hydraulische aandrijvingen) is van het grootste belang. Naarmate installaties steeds verder worden gemoderniseerd en geautomatiseerd om de efficiëntie te verbeteren, de exploitatiekosten te verlagen en de betrouwbaarheid te vergroten, moeten waterkleppen op een hoger niveau functioneren. SCADA-systemen maken bediening op afstand mogelijk; geautomatiseerde kleppen reageren onmiddellijk op signalen voor het aanpassen van het debiet, het omschakelen van routes of het afsluiten van secties, waardoor het gehele waterzuiveringsproces in realtime wordt bewaakt en geoptimaliseerd.
Kwaliteit en betrouwbaarheid van klepoplossingen zijn in dit verband van groot belang. Een slecht functionerende klep kan leiden tot onvoldoende behandeling, overmatig gebruik van chemicaliën, schade aan apparatuur en een gevaar voor de veiligheid van het behandelde water. Dergelijke kleppen voor waterbehandeling vereisen zeer specifieke materialen, zoals corrosiebestendigheid, nauwkeurige regeling van de dosering van chemicaliën en een geavanceerde automatisering om de betrouwbaarheid te waarborgen.
Gezien deze strenge eisen vanuit diverse sectoren, waaronder waterzuivering, chemische verwerking en energieopwekking, heeft Vincer zich sinds 2010 gevestigd als leverancier van geautomatiseerde klepoplossingen. Om aan deze behoeften tegemoet te komen, hebben we een compleet assortiment geautomatiseerde kleppen op maat ontwikkeld, waaronder elektrische kogelkranen, elektrische vlinderkleppen, elektrische schuifafsluiters en regelkleppen, die voldoen aan de strenge specificaties van waterzuiveringsinstallaties wereldwijd.
Omdat wij veel waarde hechten aan automatisering, zijn onze kleppen ontworpen om betrouwbaar te functioneren in elk geïntegreerd besturingssysteem. Dankzij het gebruik van hoogwaardige grondstoffen en geïmporteerde afdichtingselementen garanderen wij dat onze kleppen bestand zijn tegen de zware en vaak corrosieve omstandigheden die bij waterbehandeling voorkomen, en tegelijkertijd een uitstekende slijtvastheid, hoge temperatuurtolerantie en een lange levensduur behouden.
Vincer biedt oplossingen voor uiteenlopende behoeften, of het nu gaat om een robuuste elektrische schuifafsluiter voor het afsluiten van pijpleidingen met een grote diameter, een nauwkeurige elektrische kogelkraan voor het nauwkeurig injecteren van chemicaliën, of een modulerende regelklep om de instelpunten aan te passen op basis van realtime informatie van de sensoren.
Afvalwaterzuivering: een beknopt overzicht
Dit artikel heeft zich gericht op de belangrijkste aspecten van drinkwater, maar het is nodig om even van onderwerp te veranderen en de aandacht te richten op afvalwaterzuivering. Bij deze zuivering gaat het om gebruikt water afkomstig van huishoudens, commerciële instellingen en zelfs industriële installaties, waar de concentratie van verontreinigende stoffen aanzienlijk hoger is dan die van onbehandeld bronwater. Het doel hiervan is ervoor te zorgen dat het water zodanig wordt gezuiverd dat het, wanneer het in de natuur wordt geloosd, geen schade aanricht.
Hoewel de aanpak van afvalwaterzuivering kan verschillen, lijken de methoden altijd rond dezelfde kernprincipes te draaien, waarbij extra aandacht wordt besteed aan de biologische afbraak van afvalstoffen. Gewoonlijk omvatten de stappen onder meer het volgende: voorbehandeling, waaronder zeef- en zandverwijdering; primaire behandeling, waarbij sedimentatie plaatsvindt; secundaire behandeling, bestaande uit biologische processen zoals actief slib of druppelfilters, gevolgd door secundaire sedimentatie; en, indien nodig, tertiaire behandeling, waaronder desinfectie, geavanceerde filtratie en het verwijderen van nutriënten. Bovendien is slibbehandeling ook een van de belangrijkste onderdelen van afvalwaterzuiveringsinstallaties.
Net als in drinkwaterzuiveringsinstallaties vormen afsluiters een onmisbaar onderdeel van het systeem in afvalwaterzuiveringsinstallaties. Ze regelen de instroom van afvalwater, sturen beluchtingsprocessen aan (lucht zorgt voor een betere afbraak van materiaal bij biologische zuivering), regelen de doorstroming van slib tussen tanks, sturen de doorstroming door verschillende zuiveringsunits aan en regelen de doorstroming van gezuiverd afvalwater. Daarnaast maakt de ruwe aard van afvalwater, zoals corrosieve gassen, het moeilijk om het ontwerp en de materialen van afsluiters goed te bepalen. Voor een goede werking van het systeem moeten afvalwaterinfrastructuursystemen op een veilige, conforme en efficiënte manier functioneren, waardoor het gebruik van betrouwbare geautomatiseerde klepoplossingen essentieel is. Het assortiment industriële afsluiters van Vincer, ontworpen voor zware omstandigheden en nauwkeurige regeling, is ook uitermate geschikt voor de uitdagingen die zich voordoen bij toepassingen op het gebied van afvalwaterzuivering.
Conclusie: Het belang van schoon water
Moderne waterzuiveringsinstallaties behoren tot de wonderen van de moderne techniek: het water doorloopt talloze verschillende fasen, waarbij elke fase wetenschappelijke expertise vereist om tot een eindproduct te komen. Alleen door spoeling met chemicaliën en de neutralisatie van biologische stoffen kan het water voldoen aan de veiligheidsnormen die een zuiveringsinstallatie moet garanderen.
Naast een grondig technisch ontwerp voor de hardware en software bestaat er binnen de installatie nog een heel ecosysteem. Er zijn opzichters, bedieners en chemische assistenten voor de scheiding en natuurlijk beheerders. Geautomatiseerde regelkleppen spelen de rol van een poppenspeler die het levensbloed van de installatie laat stromen en de balans tussen druk en temperatuur regelt; zonder deze kleppen zou er een catastrofe ontstaan voor de eenheden die zorgen voor het stabiele, directe en indirecte onderhoud van de systemen.
Toegang tot schoon water is een fundamentele menselijke behoefte en een hoeksteen van de volksgezondheid en ecologische duurzaamheid. Inzicht in de werking van waterzuiveringsinstallaties zorgt voor een grotere waardering voor deze essentiële dienst en voor de technologieën – zoals geavanceerde automatische afsluiters – die dit mogelijk maken en ervoor zorgen dat gemeenschappen over de hele wereld continu over veilig water kunnen beschikken.
