Chemical fluid handling is een proces dat voor plant managers substantiële optimaliseringspotentieel biedt met betrekking tot kosten, proceskwaliteit of veiligheid.
Om het potentieel te vergroten zijn 2 dingen in het bijzonder belangrijk: de optimale afstemming en
integratie van de gebruikte systeemcomponenten op elkaar alsmede een overzicht van het totale proces. Zoals hier bij de omzetting van de drinkwater desinfectie van chloorgas naar natriumhypochloriet.
Desinfectie is een zeer belangrijk onderdeel van het totale behandelingsproces van drinkwater. De keuze van het ideale proces is onder andere afhankelijk van de inkomende water kwaliteit, de doorstroomsnelheid, de lengte van het leidingnetwerk tot en met de afnamepunten als ook de wettelijke voorschriften. Deze variëren van land tot land. Bovendien is de kostenoverweging een belangrijk criterium. Gangbare processen, gebaseerd op chloorverbindingen zijn chlorering door middel van chloorgas, natriumhypochloriet of chloordioxide. Andere processen zijn ozonering alsmede de bestraling met UV licht. Optimale resultaten worden vaak bereikt door de combinatie van deze processen.
Uitdaging: Overstap naar alternatieve processen
Voornamelijk in grotere drinkwaterbedrijven die verscheidene duizenden mensen van water voorzien, is desinfectie door middel van chloorgas het populairste proces, voornamelijk vanwege de kosten. Het grootste nadeel van het proces: de opslag en het doseren van chloorgas is een gevaarlijke bron voor personeel en milieu wat niet over het hoofd gezien mag worden. Daarom vervangen tegenwoordig veel drinkwaterleveranciers chloorgas met het bovengenoemde alternatieve processen.
Sinds einde 2003 gebeurt dit ook in alle drinkwaterbedrijven rond St. Petersburg in Rusland. Hier wordt de overstap gemaakt naar desinfectie door middel van natriumhypochloriet.
Het waterleidingbedrijf Kronstadt vlakbij St. Petersburg, met een capaciteit van 36.000 m³ drinkwater per dag, is één van de kleinste van deze waterleidingbedrijven. Ook daar werd het drinkwater tot nu toe gedesinfecteerd door middel van chloorgas. Dit proces, dat manueel en niet automatisch verliep, moest omgezet worden naar een volledig automatische desinfectie door middel van natriumhypochloriet dosering - een typisch proces binnen Chemical Fluid Handling. Het totale proces omvat het leveren van het geconcentreerde chemicalie, diens opslag en het transport tot de doseerpunten tot en met de geregelde dosering, inclusief de noodzakelijke meet- en regeltechniek evenals de automatische processturing, bewaking en visualisering.
Piekbelastingen onder controle
Een correct ontwerp en dimensionering van de installatie vereist analyse en evaluatie van ten eerste de waterkwaliteit en waterstroomsnelheid alsmede de chronologische fluctuaties van beide parameters gedurende een langere periode. Dit resulteerde in de noodzaak om het drinkwater te desinfecteren tijdens normaal bedrijf met een natriumhypochlorietoplossing van 12%. Aanvullend moest de mogelijkheid van desinfectie met een 19% oplossing bestaan om ook bij onregelmatig optredende piekbelastingen van het inkomende water, bijvoorbeeld bij hevige regenval, de gewenste desinfecterende werking te bereiken. Een modulair ontworpen Chemical Fluid Handling systeem werd op basis van deze hoofdinformatie ontwikkeld. In dit geval werd alleen een enkelvoudige module ingezet die voor de behandeling van 36.000 m³ voldoende is. In andere waterleidingbedrijven in de regio van St. Petersburg werd het systeem door de installatie van meerdere modules aan de grotere waterstromen aangepast.
Opbouw van de module
De 19% natriumhypochloriet-oplossing wordt door middel van een magnetisch gekoppelde centrifugaalpomp type ProMinent® vonTaine® van het aanleverpunt naar een opslagtank met een vulcapaciteit van 8 m³ in polyethyleen gepompt. Dit concentraat wordt door middel van een geautomatiseerde verdunningsstation verdund tot 12%. Daarbij wordt de waterstroom door een inductieve doorstroommeter gecontroleerd. Het meetsignaal wordt in een locale besturingseenheid bewerkt en stuurt 2 doseerpompen van het type ProMinent® Makro TZ aan. Deze beschikken over een motor met toerentalregeling en een geïntegreerde frequentieomvormer, waardoor een doseernauwkeurigheid van ± 2 procent bereikt wordt. Naast de doseertaak nemen deze pompen ook het verpompen van de verdunde oplossing in 2 opslagtanks met een volume van 20 m³ op zich. Tijdens normaal bedrijf wordt de geregelde dosering van de 12% natriumhypochloriet-oplossing in beide drinkwaterleidingsystemen gerealiseerd door 3 motordoseerpompen van het type ProMinent® Sigma.
Tijdens piekbelastingen van het inkomende water wordt de onverdunde oplossing direct uit de doseertank door middel van 2 aanvullende motordoseerpompen type Sigma in de drinkwaterleiding gedoseerd. Om een geregelde dosering en bewaking van de chloorconcentratie te garanderen, wordt de chloorconcentratie achter de doseerpunten in elke drinkwaterleiding door middel van een chloorsensor type ProMinent® CTE en een meetomvormer type ProMinent® DMTa gemeten en gecontroleerd.
Alle doseringen worden door een regelaar type ProMinent ® D1Ca geregeld. De regeling en bewaking van het totale systeem inclusief niveaumeting en lekkagebewaking geschiedt door middel van een PLC, type Siemens S7. De PLC alsmede de meetomvormer en de regelaar zijn in de centrale schakelkast ondergebracht. Een groot kleurenscherm in de schakelkast geeft een leiding- en instrumentatie schakelschema aan waarop op ieder moment de status van alle installatie parameters te zien zijn: Bijvoorbeeld welke ventielen geopend en gesloten zijn, welke pompen in werking of buiten werking zijn, hoe het huidige vulniveau van de voorraadtanks is of welke chloorconcentratie momenteel in het drinkwater aanwezig is. Voor display en bedieningsfuncties kan de operator kiezen tussen de Russische en Duitse taal.
Om het totale proces zo storingsvrij mogelijk te laten verlopen, is er voor alle pompen een stand-by pomp in het proces geïntegreerd. Het proces wordt volautomatisch bestuurd. Bij kritische situaties wordt het bedieningspersoneel gewaarschuwd. Aan alle eisen van de waterveiligheid is voldaan, bijvoorbeeld door het gebruik van tanks met lekbakken volgens DVS voorschriften en overstromingsbeveiliging en lekdetectie met WHG-goedkeur (voor gedetailleerde informatie over onze opslagtanks verwijzen wij u naar onze site producten/voorraadtanks). Bovendien zijn alle tanks voorzien van een ultrasone niveaumeting. Het totale concept wordt gecompleteerd met een intensieve ondersteuning van het waterleidingbedrijf tijdens de installatie en in bedrijf name van de installatie ter plaatse door ProMinent®.
Resultaat
In dit project werd vanaf het begin speciale aandacht besteed aan het integreren en verbinden van alle systeemcomponenten evenals het bekijken van het gehele proces. Beginnend met de aanlevering van de chemicaliën en opslag tot het punt waar de natriumhypochloriet in het drinkwater het waterleidingbedrijf verlaat. Door optimalisering van het totale proces kunnen een reeks van voordelen gerealiseerd worden met betrekking tot kosten, proceskwaliteit en procesveiligheid:
Geen potentieel gevaar omdat de chemicaliën in niet-kritische concentraties worden opgeslagen
Aan de eisen voor waterveiligheid zijn voldaan
Geen bedieningspersoneel nodig omdat de installatie volautomatisch werkt en praktisch onderhoudsvrij is
Geen gespecialiseerd personeel nodig voor de bewaking van de installatie, omdat optredende problemen zeer eenvoudig te herkennen en op te lossen zijn
Installatie is altijd stand-by door het redundant uitvoeren van de kritische componenten
Een probleemloze in bedrijf name wordt gegarandeerd omdat alle hoofdcomponenten van de installatie van één producent afkomstig zijn en daarmee een probleemloze integratie wordt gegarandeerd
Bovendien wordt de in bedrijf name ondersteund door de leverancier.
Het waterleidingbedrijf kon de omschakeling van chemicaliën met één partner realiseren, waardoor de aanpassings- en integratiekosten aanzienlijk laag uitvielen
Door het feit dat de totale installatie werd ontworpen, geleverd en in bedrijf genomen door één partner zijn meer dan verwachtte voordelen behaald.
Het oordeel van de klant
"We zijn in staat om de waterbehandeling op het hoogste veiligheidsniveau uit te voeren nagenoeg zonder personeel als gevolg van de onderhoudsvrije ProMinent ® oplossing."
Grigori Bass, Directeur SENS O.O.O., St. Petersburg