Dunne fractie

Dunne fractie wordt bij de installatie van Strocon verder verwerkt tot waardevolle eindstromen.
De volgende stappen worden doorlopen:
• Trommelfilter
• Microfiltratie
• Omgekeerde osmose
• Ionenwisselaar
• Stripper/indamper

Na deze stappen zijn er een drietal producten:
• Ammoniumnitraat of ammoniumsulfaat
• Kalimeststof
• Loosbaar water
Het is mogelijk geen stripper te gebruiken, als eindstroom blijft er dan een hoogwaardig mineralenconcentraat over. 

 
 

Trommelfilter

De eerste stap is het filteren van de dunne fractie door middel van een roterend filter. Deze zorgt ervoor dat het membraan wordt beschermd tegen grote vaste delen in de vloeistof en een goede efficiëntie behoudt. Het filter draait met een laag toerental rondt en laat alleen minuscule deeltjes door. Deze manier van filteren is goedkoop vanwege zijn lage energieverbruik en geringe hoeveelheid bewegende delen maar zorgt voor het behoudt van de vervolgstappen.

 
 

Membraan filtratie

Strocon maakt bij de behandeling van de dunne fractie gebruik van twee soorten membraan filtratie. Membraan filtratie is er in vier soorten:

 
 

Microfiltratie

Nadat de vloeistof behandelt is in het filter wordt het door een keramisch membraan gepompt, de microfiltratie. Het membraan is te vergelijken met een bundel erg kleine rietjes die poriën hebben van 0,05 mm tot 2 nm. Hierbij wordt gewerkt met een druk van 0,5 – 2,5 bar. Bepaalde stoffen kunnen het membraan passeren terwijl andere stoffen worden tegengehouden.

Meer informatie over microfiltratie

Microfiltratie is een fysische scheidingsmethode werkend volgens het zeefeffect. De scheiding wordt gerealiseerd op basis van deeltjesgrootte. Deeltjes groter dan de membraanporie worden door het membraan tegengehouden. De drijvende kracht voor microfiltratie is een drukverschil over het membraan van voeding naar filtraatzijde.
Het membranen wordt cross-flow bedreven. In de cross-flow bedrijfsvoering wordt het aangevoerde ruwwater langs het membraanoppervlak gecirculeerd. Hierdoor wordt snelheid en turbulentie gecreëerd waardoor sterker vervuilende waterstromen behandeld kunnen worden. Voor behandeling van dunne fractie is deze toepassing de beste optie. 
Het membraanoppervlak moet periodiek gereinigd worden. De reiniging kan op meerdere manieren gerealiseerd worden. De bekendste is terugspoelen van het membraan met filtraat. Ook is een luchtspoeling mogelijk langs de ruwwater zijde van het membraan. Verder kan een chemische reiniging toegepast worden.

 

Micofiltratie

 

Omgekeerde osmose

Na de microfiltratie volgt de omgekeerde osmose. Een pomp perst de vloeistof met 65 bar door een halfdoorlatend membraan, te vergelijken met een bundel filterdoeken. Het membraan met poriën van 0.1-1 nm laat alleen water door. 
Door een concentratie verschil gaat bij osmose (A) water (1) door het halfdoorlatend membraan naar de zijde met een hoge concentratie (2) om de concentratie te verlagen.
Bij omgekeerde osmose (B) wordt er druk op de zijde met de concentratie (2’) gezet. Dit zorgt voor een stroming van water naar de andere zijde (1’), dit is loosbaar water.
Na een bepaalde tijd zit het halfdoorlatend membraan vol. De druk aan zijde 2’ wordt dan te hoog (>100 bar). Vanaf zijde 1’ wordt het membraan gespoeld. Het concentraat wat hierbij ontstaat wordt ook wel het mineralen concentraat genoemd

Meer informatie over omgekeerde osmose

Omgekeerde osmose is een druk-gedreven proces dat gebruik maakt van een semipermeabel membraan. Het semipermeabele membraan fungeert als een barrière voor de opgeloste deeltjes. Een semipermeabel membraan is een industriële kopie van het natuurlijke celmembraan.
Osmose is het stromen van water door een semipermeabel membraan van een minder geconcentreerde oplossing naar een hoger geconcentreerde oplossing. Het is een natuurlijk proces gebaseerd op het streven naar een evenwicht. De water verplaatsing zet zich voort totdat aan beide kanten van het semipermeabele membraan een identieke concentratie heerst.
De druk die toegepast moet worden op de geconcentreerde oplossing om deze natuurlijke water verplaatsing tegen te gaan wordt de osmotische druk van de oplossing genoemd.  
Bij omgekeerde osmose wordt er een druk, groter dan de osmotische druk, op de geconcentreerde oplossing uitgeoefend. Hierdoor verplaatst het water zich "uit" de geconcentreerde oplossing, door het semipermeabele membraan, naar de minder geconcentreerde oplossing. Omdat de opgeloste stoffen niet door het membraan gaan, wordt de geconcentreerde oplossing sterker geconcentreerd en de minder geconcentreerde oplossing wordt verdund. Het geconcentreerde water wordt concentraat genoemd, het door het membraan geperste water wordt permeaat genoemd.
In tegenstelling tot microfiltratie en ultrafiltratie is een omgekeerde osmose membraan niet poreus. Het tegenhouden dan wel laten passeren van stoffen is hier niet enkel afhankelijk van deeltjesgrootte, maar in grote mate van de affiniteit die het semipermeabele membraan heeft met een deeltje. De membranen zijn daarom geen absolute barrière.
Membranen zijn gemaakt van polymeren, dus van kunststof. Het zijn gewoon vlakke dunne vellen. Om voldoende membraanoppervlak te creëren is het membraanelement “spiral wound” opgerold. De "feed" stroom wordt door de buis, langs het opgerolde membraan, gestuurd waarbij een groot deel door het membraan wordt geperst en in de permeaatbuis (water) komt. De rest verlaat de buis aan de andere kant als concentraat. Er zitten meerdere membranen in een buis en meerdere buizen op een installatie. 

 

Omgekeerde osmose

 

Ionenwisselaar

Om de kwaliteit van het loosbaar water te waarborgen wordt er gebruik gemaakt van een ionenwisselaar. Hierbij wordt de term ion-wisseling gebruikt omdat opgeloste stoffen, ionen, uit het water worden verwijderd waarbij andere ionen weer aan het water worden afgegeven. Speciale kunststof bolletjes met een diameter tussen 0,5 en 1 millimeter zitten in een vat en zijn poreus en onoplosbaar. Ze bevatten chemische verbindingen waaraan ionen zich kunnen binden. De ionen worden uit het doorstromende water opgenomen, en de tegen-ionen aan het water afgestaan. De hars raakt hierdoor verzadigd met de opgenomen ionen. Door de verzadigde hars te spoelen wordt deze weer geactiveerd.

Meer informatie over ionenwisseling

Ionenwisseling is een proces waarbij opgeloste ionen in het water worden verruild voor ionen die zich op de functionele groepen van het ionenwisselaarhars bevinden.

Er zijn twee soorten hars: kation hars en anion hars. Het kation hars heeft H+ als ion op haar functionele groep zitten en is in staat dit uit te wissselen tegen positief geladen ionen in de waterfase. Het anion hars heeft OH- als ion op haar functionele groep zitten en is in staat dit uit te wisselen tegen negatief geladen ionen in de waterfase.

Het hars bevind zich in een drukvat. Dit vat is bijna geheel gevuld met hars. Het vat heeft boven en onderin een strainer of doppenbodem om uitspoeling van hars te voorkomen.
Tijdens normale bedrijfsvoering stoomt het water van boven naar onder door de hars. Het hars raakt langzaam verzadigd met de ionen die het heeft opgenomen uit het water. Bij het bereiken van de maximale belading van de hars treedt doorslag van ionen op in het effluent.

Na verzadiging dient het harsbed geregenereerd te worden. Dit regenereren gebeurd met zuur (zoutzuur of zwavelzuur) voor het kation en met loog voor het anion. Door de hoge concentraties aan H+ en OH- in respectievelijk het zuur en het loog vindt omkering van het uitwisselingsproces plaats, Het hars geeft de opgenomen ionen weer af door opname van respectievelijk H+ en OH-. Het regenerant doorloopt de kolom van onder naar boven, dus in omgekeerde richting van de bedrijfvoering. Dit noemt men regeneratie volgens het tegenstroom principe. Grote voordeel van deze tegenstroom is dat het onderste deel van het harsbed altijd in extreem geregenereerde toestand blijft (wordt nauwelijk beladen en maximaal geregenereerd). Hierdoor ontstaat onderin de kolom een “polishing zone” welke zorgt voor een optimale effluent kwaliteit. Tevens zorgt toepassing van tegenstroom regeneratie voor een optimaal gebruik van het regenerant (de hoogste regenerant concentraties worden gebruikt voor de verwijdering van de laagste beladingsgraad onderin de kolom).

Kation chemie:
Gedurende normaal bedrijf worden praktisch alle kationen, zoals Ca2+, magnesium Mg2+, natrium Na+, en Kalium K+, uitgewisseld tegen waterstof H+ ionen. Tevens wordt eventueel aanwezig bicarbonaat (HCO3-) door het aanwezige zuur omgezet naar koolzuurgas.

Anion chemie:
In het algemeen worden de negatieve ionen, zoals chloride Cl-, sulfaat SO42-, carbonaat CO32-, silikaat HSiO33-, uitgewisseld tegen hydroxy OH- ionen. Door de aanwezigheid van H+ uit de kation kolom wordt water gevormd.

De kationwisselaar is zeer effectief voor verwijdering van ammonium. Het anion hars verwijdert nog eventueel aanwezig COD uit het water.

 
 

Mineralenconcentraat

Het concentraat wat afkomstig is uit de omgekeerde osmose installatie wordt het mineralenconcentraat genoemd. Alle mineralen uit de dunne fractie worden hierin geconcentreerd. Als NPK verhouding heeft het product een verhouding van ongeveer 20-0-20, deze is wel sterk afhankelijk van het ingaande product. 

 

Loosbaar water

De grootste eindstroom die ontstaat is water. Deze kan op het bedrijf worden gebruikt voor het schoonmaken van stalinrichting of als luchtwasser water. Wanneer er een vergunning is mag deze op het oppervlakte water worden geloosd. Hiermee wordt een groot volume kosteloos “afgevoerd”. De ionenwisselaar geeft hierbij 100% zekerheid.