WATERONTIJZERING
Waterontijzering is één van de belangrijkste vormen van waterbehandeling indien uw bedrijf gebruik maakt van bronwater of oppervlaktewater.
IJzer (Fe) is in zijn vele vormen aanwezig in bronwater, oppervlakte water, maar ook in leidingwater.
Het kan voor gebruik ongewenst zijn dat er ijzer, in welke vorm dan ook, aanwezig is in water.
De aanwezigheid van ijzer in water zorgt o.a. voor:
- verkleuringen
- verstoppingen
- ongewenste reacties
- ongewenste geur
IJzer in water is in de basis als twee vormen aanwezig:- twee waardig ijzer, in waterbehandeling soms groen ijzer genoemd. Deze vorm is in oplossing.
- drie waardig ijzer, soms bruin of rood ijzer genoemd. Deze vorm is niet in oplossing
Later meer hierover.
Methodes van verwijderen van ijzer uit water
Er zijn diverse methodes om ijzer, in een bepaalde vorm, te verwijderen uit water. We zullen op deze pagina de volgende methodes behandelen:
- Filters, zoals filterkaarsen en Filterzakken
- Zandfilterbed
Filters en Filterzakken
Indien we ijzer uit het water willen filteren met filters (filterkaarsen) of filterzakken, kan dat alleen met Fe(III)
drie waardig ijzer.
Twee waardig Fe(II) ijzer is in oplossing in water. Deze ionen zijn zo klein, dat deze makkelijk door het filter passeren.
Omdat driewaardig ijzer Fe(III) uit oplossing is en als zwevend deeltje in het water aanwezig is, kan deze wel door een filter tegengehouden worden. Hoe groter de vlokken of wolken Fe(III), des te beter het tegengehouden wordt.
Een filterzak werkt volgens hetzelfde principe.
Net als bij een koffie filterzakje; de koffie blijft binnen de filterzak omdat de gemalen koffiebonen een groter formaat hebben dan de gaatjes van de filterzak.
Dit is een makkelijk te verwezenlijken ijzer filter principe.
Een nadeel van een filterkaars is de opname capaciteit. De Fe(III) zal het filter snel vervuilen, en wel vooral op de oppervlakte dicht aan de buitenzijde. Door de vervuiling zal het filter minder vloeistof doorlaten, tot er geen vloeistof meer door komt.
Tevens zullen (FeIII) deeltjes die groter zijn dan de porie grootte van de filterkaars en zak tegengehouden worden. Dit houdt in dat de deeltjes die kleiner zijn dan de porie grootte door het filter vloeien en in het schonere water blijven. Hierdoor ontstaat een zogenaamd "ijzer spoor doorslag"
Het gebruik van Conventionele ontijzeringfilters
Dit is een veelvoorkomende methode van het verwijderen van ijzer uit water met als
voordelen
- effectief
- grote capaciteit
- relatief goedkoop in aanschaf
nadelen
- formaat
- vuillast bij spoelen
- veel spoelwater
OPLOSSING voor het verwijderen van Fe(II) en Fe(III)
Het basisprincipe is vrij simpel; Al het ijzer in het te behandelen water moet in Fe(III) driewaardige vorm gebracht worden. Dan kan het zandfilterbed het driewaardig ijzer "vangen". De verreweg meest voorkomende manier om Fe(II) naar Fe(III) om te zetten is door middel van beluchten.
Om Fe(II) naar Fe(III) om te zetten, moeten we zuurstof toevoegen.
FeO + O 2 = Fe 2 O 3 (FeIII)
Om dit te bereiken blazen we (pers)lucht door de ijzerhoudende waterstroom, met een bepaalde overmaat ten opzichte van de theorie.
Het opgeloste, FE(II) ijzer zal van samenstelling veranderen naar FE(III) ijzer.
Door het proces van beluchten in een reactor te laten plaatsvinden, zullen er grotere vlokken van het FE(III) ijzer ontstaan. Grotere vlokken worden beter en gemakkelijker verwijderd.
De reactor dient grofweg twee functies:
1. vergroten contacttijd tussen ijzer en zuurstof.
2. beter mixen van water, ijzer en zuurstof door passieve menging.
De reactor is een belangrijk deel van een ontijzering.
Om die reden zullen we de reactor meer uitlichten.
Bovenstaande afbeelding geeft schematisch weer, hoe een reactor kolom werkt.
Het te beluchten water wordt aan de bovenzijde van de kolom ingevoerd. (Pers)lucht wordt aan de onderzijde van de kolom ge-injecteert. Lucht heeft de natuurlijke neiging om boven het water te komen. Dit in combinatie met de ontluchter aan de bovenzijde van de kolom, zorgt ervoor dat de lucht van de onderkant van de kolom naar de bovenzijde van de kolom reist.
Indien er voldoende lucht aan de bovenzijde van de kolom is verzameld, zal de vlotter van de beluchter zakken en zal de beluchter openen. Hierdoor kan de lucht naar buiten ontsnappen.
De ringen in de reactor zorgen voor een vergroting van de contact ruimte (oppervlaktevergroting). Het water en de lucht worden door de wir-war van ringen continue tegen elkaar geloodst. Hierdoor zal een betere oxidatie-reactie plaatsvinden. Tevens zorgt het voor grotere vlokken Fe(III), wat het verwijderen weer verbeterd.
Een zandfilterkolom wordt ontworpen op een bepaalde doorstroomsnelheid. Dit houdt in dat een grotere doorstroming, gepaard gaat met een grotere diameter. De hoogtes van de verschillende bedden blijft over het algemeen gelijk.
Vuistregel bij ontwerpen zandfilterbed is de doorstroomsnelheid = 10m/s. Met cilindrische berekening kunnen we de oppervlakte van het zandbed bepalen.
De grindlaag onder het zand is een steunlaag. Door de grote ruimte tussen de grindstenen wordt de doorstroomweerstand zo klein mogelijk gehouden. De grindsteentjes dragen tevens bij aan de verdeling van het water in de kolom.
Het water wordt verzameld door de collectorplaat met filterdoppen. Dit water is ontijzerd.
ZANDFILTER REINIGEN
Driewaardig ijzer blijft achter op en in het filterbed. Na verloop van tijd zal de tegendruk van het filterbed oplopen.
De vervuiling moet dan verwijderd worden, zodat er een nieuwe lading behandeld kan worden. Dit doen we door tegen te spoelen (terugspoelen). Dit zijn de te nemen stappen.
Aflopen
De eerste stap in het schoonspoelen van de zandfilterkolom, is bij veel installaties het af laten lopen van de kolom. Dit houdt in dat het waterniveau in de kolom verlaagd wordt tot een paar centimeter boven het zandbed.
Dit ter voorbereiding van de volgende fase: Bloweren.
Het exacte niveau kan worden verkregen door zogenaamde communicerende leiding; het niveau kan niet lager zakken dan de hoogte van de communicerende leiding.
Bloweren
Als het waterniveau correct is, zal de volgende fase starten.
Bij bloweren, blazen we lucht van onder naar boven door de filterkolom.
Dit heeft de volgende functies:
1. het zandbed losser maken voor een goede en evenredige doorstroming van de latere opspoelfase.
2. de vervuiling zoveel mogelijk naar boven brengen en laten accumuleren (verzamelen)
Door de grote overmaat aan ingeblazen lucht, zal de vervuiling door flotatie omhoog geforceerd worden.
Opspoelen
Opspoelen (ook wel tegenspoelen genoemd) zorgt ervoor dat we de vervuiling uit de filterkolom wegspoelen.
Door met beperkte snelheid van onder naar boven te spoelen, zal de opwaartse kracht er voor zorgen dat de vervuiling meegenomen wordt.
De snelheid van het water door de kolom luistert vrij nauw; te hoge snelheid zorgt ervoor dat het filterzand wegspoelt, een te lage snelheid spoelt de vervuiling niet weg.
De tijd van het opspoelen, in combinatie met de juiste doorstroomsnelheid maken het opspoelproces succesvol.
Conditioneren van het zandfilter
Voordat de filterkolom weer in normaal bedrijf komt, wordt het filterbed geconditioneerd.
In de conditionering fase wordt er water van boven naar beneden door de filterkolom gestuurd.
Hiermee wordt het filterbed gecomprimeerd, zodat het in bedrijf weer de ijzervlokken tegenhoud.
