Aluminium Chloorhydraat:

Een hulpmiddel om aan strengere normen te voldoen en de bedrijfsvoering te verbeteren

Nadat waterzuiveringsinstallaties aan strengere normen willen voldoen, wenden veel bedrijven zich tot aluminiumchloorhydraat (ACH) om de kwaliteit van het eindproduct te verbeteren, de kosten te beheersen en de efficiency te verbeteren. Dit gespecialiseerde stollingsmiddel kan ook helpen om het gebruik van chemische vaste stoffen en alkali te verminderen, terwijl het de bedrijfsvoering van de fabriek ten goede komt.

Een hulpmiddel om aan strengere normen te voldoen en de bedrijfsvoering te verbeteren

De doelstellingen voor de troebelheid in het kader van het Partnership for Safe Water van de EPA zijn een goed voorbeeld van de fundamentele veranderingen die in de jaren ’90 in de waterwereld hebben plaatsgevonden. Deze doelstellingen vereisen minder dan 2 NTU troebelheid voor gezuiverd water en minder dan 0,1 NTU van elk filter te allen tijde. Aanvankelijk verhoogden de installaties de aluin- of ferriedosering in een poging deze niveaus te bereiken, maar deze strategie schoot vaak tekort en leidde tot hogere kosten, vooral voor slibverwijdering en alkalivraag. Veel fabrieken ontdekten toen dat zij de resultaten die zij nodig hadden tegen redelijke kosten konden behalen met verbeterde anorganische coagulanten zoals ACH.

Bridging the gap

ACH combineert veel van de beste eigenschappen van anorganische en organische coagulanten. In zeer reële zin overbrugt het de prestatiekloof tussen organische polymeren en traditionele coagulanten op metaalbasis, zoals aluin en ijzerzouten.

Brugging the gap

ACH heeft een aantal kenmerken waardoor het zich onderscheidt van polyaluminiumchloride (PACl) en aluin. Het is het meest geconcentreerde oplosbare stollingsmiddel op basis van aluminium en heeft de hoogste basische waarde. De basiteit beschrijft de hoeveelheid hydroxide (of OH-groepen) geassocieerd met de aluminium aggregaten. Zij wordt gedefinieerd door de vergelijking Basiciteit = /(3 x ). Producten met een hoge basiciteit hebben een hogere positieve lading en zijn efficiënter in het coaguleren van negatief geladen verontreinigingen.

Bridging the gap

ACH bevat 23 tot 24 procent Al2O3, of meer dan 12 procent aluminiummetaal, en heeft een basiciteit van 82 tot 85 procent.

Bridging the gap

Aluin heeft daarentegen 8,3 procent Al2O3 op vloeibare basis en geen basisch vermogen, terwijl PACl gewoonlijk ongeveer 10 procent Al2O3 en een basisch vermogen van ongeveer 50 procent heeft. Aangezien ACH meer metaal bevat, is de dosering vaak de helft van die voor PACl en ongeveer een derde van die voor vloeibare aluin.

Bridging the gap

Deze doseringsdaling bij ACH is ook te danken aan de ladingskarakteristieken. Een deel van het aluminiummetaal in ACH is meer kationisch (meer positief geladen) dan dat in aluin of PACl. Door de hogere lading kan ACH met lagere metaaldoseringen werken, waardoor de vorming van chemische vaste stoffen en de aluminiumresidugehalten in het eindwater verder worden verlaagd.

Bridging the gap

ACH heeft ook minder alkaliteit (OH-ionen) in het ruwe water nodig dan PACl of aluin, vanwege de hoge basiciteit, d.w.z. het heeft een hoog OH-gehalte, aangezien de theoretische formule Al2(OH)5Cl is. Dientengevolge kan ACH, evenals organische polymeren, zowel in water met een hoog als met een laag alkalisch gehalte worden gebruikt.

Bridging the gap

De volgende punten illustreren enkele van de eigenschappen en toepassingen van ACH.

Bridging the gap

• ACH vormt een sterkere, dichtere vlok die sneller bezinkt dan de luchtigere vlokken van traditionele, anorganische coagulanten. Dit is vooral belangrijk in de winter, wanneer het water kouder en stroperiger is. Veel bedrijven ondervinden op dat moment problemen met aluin, omdat de hydrolysereacties dan trager verlopen en minder dichte vlokken naar de filters worden overgebracht. Eén installatie die aluin gebruikte, had ernstige problemen met neerslag na de filter in koud water. Hoewel de troebelheid vlak na de filters 0,22 NTU was, was de troebelheid bij de uitgang van de installatie, nadat het water door de clearwell was gepasseerd, 0,46 NTU. Het probleem werd opgelost met ACH, dat de troebelheid van gefilterd en afgewerkt water terugbracht tot minder dan 0,1 NTU.

Bridging the gap

• ACH helpt bij de behandeling van bezonken water in conventionele installaties als een filterhulp, een toepassing die vergelijkbaar is met die in directe filtratie-installaties. Het gebruik van ACH kan ook van nut zijn voor installaties die filterhulpmiddelen op basis van organische polymeren gebruiken. Problemen met organische polymeren ontstaan omdat ze niet diep in het filterbed doordringen en aan het bovenste oppervlak kunnen blijven kleven, wat leidt tot filtervervuiling, slibvorming en kortere doorlooptijden.

Bridging the gap

• Waar chemische verwijdering van vaste stoffen duurder is, kunnen zuiveringsinstallaties ACH gebruiken om vaste stoffen te verminderen. Een zuiveringsinstallatie die 75 ppm vloeibaar ijzersulfaat gebruikte, produceerde 144 pond aan chemische vaste stoffen/MG. Na overschakeling op ACH verminderde het de chemische vaste stoffen tot 73 pond/MG. Bovendien ontwaterden de vaste stoffen die met ACH werden gegenereerd efficiënter, waardoor de verwerkings- en verwijderingskosten verder daalden.

Bridging the gap

• ACH verwijdert deeltjes efficiënt omdat de kationische ladingsdichtheid hoger is dan die van andere anorganische coagulanten. Als versterkt stollingsmiddel verwijdert het over het algemeen colloïden en deeltjes kleiner dan 10 m, een groottegebied dat bacteriën en parasieten omvat en het meest problematische deel van de fijne fractie vormt.

Bridging the gap

• ACH heeft van alle anorganische stollingsmiddelen de minste invloed op de alkaliteit van behandeld water, zodat het de pH-afname en de bijbehorende behoefte aan alkali vermindert of elimineert. De hogere alkaliteit maakt het eindwater ook aanzienlijk minder corrosief. Een fabriek met een waterbron met lage alkaliteit ontdekte dat ACH de alkaliteit van het afgewerkte water verhoogde van 30 ppm tot 34 ppm, terwijl aluin de alkaliteit verlaagde tot 15 ppm. Een andere installatie die 50 ppm ijzersulfaat gebruikte voor de zuivering, moest 46 ppm natriumcarbonaat toevoegen om het eindwater te stabiliseren en corrosie tegen te gaan. Nadat de zuivering was overgeschakeld op ACH (met een dosis van 11 ppm), werd de dosis soda verlaagd tot 6 ppm.

Bridging the gap

• ACH is vooral geschikt voor veranderlijk water waarin troebelheid, deeltjes, organische stoffen en andere parameters snel veranderen. Dergelijk water kan een uitdaging vormen voor andere coagulanten op metaalbasis. Een fabriek met een breed scala aan wateromstandigheden evalueerde ijzersulfaat en ACH tijdens twee vergelijkbare grote troebelheidsschommelingen in het ruwe water. De dosering van ijzersulfaat steeg van 80 ppm tot 130 ppm, terwijl ACH van 37 ppm naar 45 ppm ging. ACH gaf iets lagere troebelheid van bezonken water en ongeveer 60 procent lagere troebelheid van gefilterd water dan ijzersulfaat. ACH had een snellere reactietijd, vanwege de kleinere dosis. De behoefte aan loog was met ACH bijna 90 procent minder dan met ijzersulfaat, waardoor de bedrijfsvoering verbeterde en de kosten daalden. ACH verminderde ook de hoeveelheid chemisch slib bijna in de helft tijdens de periode van hoge troebelheid, wanneer de vraag naar chemicaliën hoog was.

Bridging the gap

• ACH biedt aanzienlijke voordelen voor de verwijdering van fosfor. Als de meest geconcentreerde vorm van aluminium is er op volumebasis veel minder ACH nodig om fosfor te verwijderen. Theoretisch is er 0,87 Al-metaal nodig om 1 deel fosfor te verwijderen. Dit komt neer op 20 ppm vloeibare aluin of 7,25 ppm ACH per ppm fosfor. Aangezien coagulanten water behandelen dat zowel fosfor als gesuspendeerde vaste stoffen bevat, zal degene die beide het meest effectief verwijdert, het meeste voordeel opleveren voor de algemene werking.

Bridging the gap

• ACH kan effectief zijn voor de verwijdering van totale organische koolstof (TOC) in veel installaties. Hoewel het de pH niet verlaagt zoals andere coagulanten op metaalbasis, voegt het grote hoeveelheden van een sterk geladen metaal toe dat de TOC-niveaus kan verlagen.

Bridging the gap

• Als co-coagulant met aluin of ijzerzouten biedt ACH installaties de mogelijkheid om een vertrouwd coagulant te gebruiken samen met een coagulant die is ontworpen om veel bedrijfsfactoren te verbeteren. Als er zich bijvoorbeeld een troebelingsprobleem voordoet of de kosten van loog hoog zijn, kunnen exploitanten de traditionele coagulantdosering aanzienlijk verlagen door ACH toe te voegen. Eén fabriek verlaagde de vloeibare aluin van 40 ppm naar 20 ppm door minder dan 5 ppm ACH toe te voegen, waardoor de toevoer van caustisch middel en de chemische vaste stoffen aanzienlijk afnamen.

Gebruiksrichtlijnen

Aluin en ACH reageren om een neerslag te vormen. Wanneer tussen deze coagulanten wordt overgeschakeld, is het van cruciaal belang dat tanks, leidingen en pompen worden gereinigd. Als ACH wordt gebruikt als co-coagulant met aluin, moet ACH via een andere leiding worden toegevoerd zodat de twee zich niet vermengen vóór toevoeging. Installaties moeten er ook voor zorgen dat pompen die met aluin worden gebruikt, de lagere volumes aankunnen waarmee ACH gepaard gaat.

Gids voor gebruik

Potable water plants should look for ACH manufacturers that ensure purity with good quality control procedures. De zuiverheid wordt vaak beïnvloed door de gebruikte grondstoffen. Bijvoorbeeld, ACH gemaakt van industriële bijproducten kan zware metalen of vluchtige organische verbindingen bevatten die kunnen voorkomen in het afgewerkte water of chemische vaste stoffen. Bijna net zo belangrijk als de kwaliteit van het product is de expertise die leveranciers beschikbaar kunnen stellen om waterbedrijven te helpen bij het wijzigen van hun coagulantenprogramma.

Conclusie

ACH biedt een zeer efficiënte benadering van coagulatie die sterke kosten- en operationele efficiëntie biedt en tegelijkertijd een hoge waterkwaliteit produceert. Het biedt vele voordelen, waaronder minder pH-verlaging, slibvorming en verwijdering van alkaliteit dan andere coagulanten op metaalbasis.

Conclusie

Als het meest veelzijdige coaguleringsmiddel op basis van aluminium werkt het net zo goed in water uit de Grote Meren als in water uit de Mississippi, in water met lage of hoge alkaliteit, in koud en warm water, en in water met veel deeltjes of dat sterk varieert. Het kan ook worden gebruikt als primair coagulans, co-coagulans of filterhulpmiddel.

Conclusie

Over de auteur: Dr. Karen Ruehl is manager van verbeterde coagulanten bij General Chemical. Zij houdt toezicht op alle verkoop- en marketingactiviteiten voor de polyaluminiumhydroxychloride-, aluin/polymeer- en zuur/aluin-producten van het bedrijf, en houdt toezicht op de staf van marktontwikkelingsingenieurs.