Waarom zuurstof nodig is bij de behandeling van mijnwater
Mijnwaterbehandelingsprocessen zijn vaak afhankelijk van oxidatiereacties voordat verontreinigingen uit water kunnen worden verwijderd.
Opgelost ferro-ijzer (Fe²⁺) blijft bijvoorbeeld oplosbaar in water en kan niet efficiënt worden verwijderd door sedimentatie. Wanneer zuurstof wordt geïntroduceerd, oxideert ijzerhoudend ijzer tot ijzer(III)ijzer (Fe³⁺), waarbij ijzer(III)hydroxide-precipitaten worden gevormd die bezinken in zuiveringsinstallaties en slibverdikkingssystemen.
Een soortgelijk proces vindt plaats tijdens de verwijdering van mangaan, sulfide-oxidatie en biologische nitrificatiesystemen.
Typische toepassingen voor de behandeling van mijnwater waarvoor zuurstof nodig is, zijn onder meer:
-
Behandeling van zure mijndrainage
-
Systemen voor het verwijderen van ijzer
-
Mangaanverwijderingssystemen
-
Sulfide-oxidatieprocessen
-
Biologische afvalwaterzuivering
-
Nitrificatie systemen
-
Ondersteuningsprocessen voor cyanidevernietiging
-
Systemen voor hergebruik van proceswater
Zonder voldoende opgeloste zuurstofconcentratie nemen de oxidatiesnelheden af en kan de behandelingscapaciteit afnemen.
Werkingsprincipe
Luchtinlaat en filtratie
Het proces begint met het zuigen van atmosferische lucht door een industrieel filtersysteem.
Mijnbouwomgevingen bevatten vaak stof in de lucht dat wordt gegenereerd door:
Meer-trapsinlaatfilters vangen verontreinigende deeltjes op voordat lucht het compressiesysteem binnendringt.
Filterbehuizingen zijn doorgaans gemaakt van gepoeder-gecoat koolstofstaal of een aluminiumlegering en maken gebruik van vervangbare filterpatronen.
Luchtcompressie
Gefilterde lucht komt een schroefcompressor binnen waar de druk toeneemt tot ongeveer 7–10 bar(g).
Het compressorpakket bestaat doorgaans uit:
De compressor brengt perslucht over naar de zuiveringssectie via koolstofstalen of roestvrijstalen procesleidingen.
Druksensoren bewaken continu de perscondities van de compressor en verzenden gegevens naar het PLC-besturingssysteem.
Luchtzuivering
Perslucht bevat vocht, olieaerosolen en fijne deeltjes die adsorptiemedia kunnen beschadigen. De zuiveringssectie verwijdert verontreinigingen met behulp van meerdere behandelingsfasen:
Het behandelingsproces vermindert het vochtgehalte voordat lucht het PSA-systeem binnendringt.
Afhankelijk van de configuratie variëren de uitlaatdauwpunten doorgaans van -40 graden tot -70 graden.
Het handhaven van een laag vochtgehalte beschermt het materiaal van de moleculaire zeef en stabiliseert de prestaties van de zuurstofproductie.
Zuurstofscheiding
Het PSA-systeem scheidt zuurstof uit perslucht met behulp van zeoliet moleculair zeefmateriaal. Perslucht komt in adsorptievaten gevuld met moleculaire zeefmedia terecht.
Stikstofmoleculen hechten zich aan het binnenoppervlak van het adsorbens, terwijl zuurstofmoleculen door het bed passeren en het zuurstofopvangsysteem binnendringen.
De PSA-eenheid wisselt tussen adsorptie- en regeneratiecycli.
Tijdens bedrijf:
Geautomatiseerde schakelkleppen keren de scheepsfuncties om volgens de geprogrammeerde cyclustiming.
Dit proces maakt een continue zuurstofproductie mogelijk zonder de stroomafwaartse behandelingsactiviteiten te onderbreken.
Typische zuurstofzuiverheid varieert van 90% tot 95%.
Systeemcomponenten
PSA-zuurstofgeneratie-eenheid
De zuurstofgeneratieskid bevat de kernscheidingsapparatuur. Belangrijke componenten zijn onder meer:
De adsorptievaten zijn vervaardigd uit druk-koolstofstaal en gemonteerd op draagframes van constructiestaal.
Systeemcapaciteiten variëren doorgaans van 10 Nm³/h tot 5.000 Nm³/h, afhankelijk van de vereisten van de zuiveringsinstallatie.
Zuurstofopslagtank
De gegenereerde zuurstof komt vóór distributie in een buffervat terecht. De opslagtank vervult verschillende functies:
Typische opslagdrukken liggen tussen 8 en 16 bar(g).
Voor grotere behandelingsinstallaties kunnen extra zuurstofopslagvaten in het distributiesysteem worden geïntegreerd.
Zuurstofdistributienetwerk
Het zuurstofdistributiesysteem transporteert zuurstof van de generator naar de behandelingsapparatuur. Het netwerk omvat doorgaans:
Distributiekoppen kunnen tegelijkertijd zuurstof aan meerdere behandelingsfasen leveren.
De stroomsnelheden kunnen voor elke behandelingszone afzonderlijk worden aangepast.
Technologieën voor zuurstofoverdracht
Fijne bellendiffusiesystemen
Fijne bellendiffusers brengen zuurstof over in water via membraanbeluchtingsapparaten. Een typisch diffusorsamenstel bestaat uit:
• EPDM-membraan • PVC steunbuis • Roestvrijstalen bevestigingsmateriaalHet membraan laat kleine zuurstofbelletjes vrij die het contactoppervlak van gas{0}}vloeistof vergroten. Terwijl bellen door de waterkolom stijgen, wordt zuurstof in oplossing gebracht en stijgt de opgeloste zuurstofconcentratie.
Fijne bellensystemen worden vaak geïnstalleerd in biologische zuiveringsbassins en oxidatietanks.
Venturi-zuurstofinjectie
Venturi-systemen injecteren zuurstof rechtstreeks in proceswaterleidingen onder druk. Het venturimondstuk creëert een lage-drukzone die zuurstof in de waterstroom zuigt.
Het zuurstof-watermengsel komt vervolgens in reactietanks, oxidatievaten of distributiesystemen terecht.
Venturi-injectiesystemen elimineren de noodzaak van grote beluchtingsbassins in sommige behandelingsconfiguraties.
Zuurstofkegelreactoren
Zuurstofkegelreactoren lossen zuurstof op onder verhoogde druk. De reactor bestaat uit:
• Drukvat • Interne mengkamer • Zuurstofinjectiesamenstel • RecirculatieleidingWater komt onder druk de kegel binnen terwijl zuurstof in de interne circulatiezone wordt geïnjecteerd. De omgeving onder druk verhoogt het oplossen van zuurstof en minimaliseert gasverliezen.
Zuurstofkegelsystemen worden vaak gebruikt wanneer opgeloste zuurstofniveaus aanzienlijk boven de atmosferische verzadiging vereist zijn.
Behandeling van zure mijndrainage
Zure mijndrainage (AMD) ontstaat wanneer sulfide-houdende mineralen reageren met zuurstof en water, waardoor zure afvoer ontstaat die opgeloste metalen bevat. AMD-behandelingssystemen gebruiken vaak zuurstof om oxidatiereacties te versnellen voordat de klaring plaatsvindt.
Het behandelingsproces volgt over het algemeen deze stappen:
De zuurstofgenerator levert continu zuurstof aan oxidatiereactoren waar opgelost ferro-ijzer wordt omgezet in ferri-ijzer.
Het ferri-ijzer slaat vervolgens neer en bezinkt in stroomafwaartse klaringsapparatuur.
Biologische behandelingstoepassingen
Mijnkampen, onderhoudswerkplaatsen en verwerkingsfaciliteiten genereren afvalwater dat mogelijk biologische behandeling vereist.
Aërobe micro-organismen verbruiken verontreinigende stoffen via metabolische activiteit en hebben opgeloste zuurstof nodig om te kunnen functioneren.
De zuurstofgenerator levert zuurstof aan biologische reactoren via diffusorroosters of zuurstofinjectiesystemen.
Typische streefdoelen voor opgeloste zuurstof variëren van 2–6 mg/l, afhankelijk van het behandelingsontwerp.
Het zuurstofoverdrachtsysteem verdeelt zuurstof door het hele reactorvolume en ondersteunt biologische oxidatieprocessen.
Onderhoudsvereisten
Dagelijkse monitoring
Exploitanten inspecteren:
- Zuurstofzuiverheid
- Zuurstof druk
- Stroomsnelheid
- Compressortemperatuur
- Alarmstatus
Bedrijfsgegevens worden weergegeven via de HMI-interface en opgeslagen door het PLC-systeem.
Preventief onderhoud
Geplande onderhoudswerkzaamheden omvatten:
- Filterelementen vervangen
- Inspecteren van pneumatische kleppen
- Onderhoud van compressoren
- Zuurstofanalysatoren kalibreren
- Druktransmitters controleren
Onderhoudsintervallen zijn afhankelijk van bedrijfsuren en omstandigheden ter plaatse.
Levensduur van moleculaire zeef
De moleculaire zeef voert het zuurstofscheidingsproces uit.
Factoren die de levensduur van het adsorbens kunnen verkorten zijn onder meer:
- Waterverontreiniging
- Overdracht van olie
- Te hoge bedrijfstemperaturen
- Onjuiste drukcycli
Onder goed onderhouden bedrijfsomstandigheden variëren de vervangingsintervallen van moleculaire zeven doorgaans van 8 tot 12 jaar.
Technische specificaties
| Parameter | Typisch bereik |
|---|---|
| Zuurstofzuiverheid | 90–95% |
| Zuurstofcapaciteit | 10–5.000 Nm³/u |
| Zuurstof druk | 4–10 bar(g) |
| Luchtdruk | 7–10 bar(g) |
| Dauw punt | -40 graden tot -70 graden |
| Omgevingstemperatuur | -20 graden tot +50 graden |
| Controlesysteem | PLC + HMI |
| Voeding | 380V–690V |
| Installatietype | Skid-Gemonteerd of in containers |
Veelgestelde vragen
Vraag: Hoe selecteer ik de juiste capaciteit van de zuurstofgenerator?
A: De capaciteit wordt bepaald door de waterstroomsnelheid, de concentratie van verontreinigende stoffen en de beoogde niveaus van opgeloste zuurstof (DO). NEWTEK kan het benodigde zuurstofverbruik berekenen op basis van uw wateranalyse en behandelingsprocesgegevens.
Vraag: Welke mijnwaterbehandelingsprocessen kan dit systeem ondersteunen?
A: Het systeem kan zuurstof leveren voor:
- Behandeling met zure mijndrainage (AMD).
- Verwijdering van ijzer en mangaan
- Sulfide-oxidatie
- Biologische afvalwaterzuivering
- Nitrificatie systemen
- Toepassingen voor hergebruik van proceswater
Vraag: Kan het systeem worden geïntegreerd met bestaande behandelingsfaciliteiten?
EEN: Ja. De zuurstofgenerator kan worden aangesloten op oxidatietanks, venturi-injectoren, zuurstofkegelreactoren, diffusorsystemen en bestaande behandelingspijpleidingen.
Vraag: Welke informatie is vereist voor de systeemgrootte?
A: Om het systeem nauwkeurig te kunnen dimensioneren, heeft NEWTEK doorgaans het volgende nodig:
- Waterdebiet (m³/u)
- Waterkwaliteitsrapport
- Beschrijving behandelproces
- Installatie hoogte
- Beschikbare voeding
Vraag: Is het systeem geschikt voor afgelegen mijnbouwlocaties?
EEN: Ja. Het systeem genereert zuurstof op locatie- uit atmosferische lucht, waardoor de noodzaak voor levering van vloeibare zuurstof en cryogene opslagtanks wordt geëlimineerd.
Populaire tags: zuurstofgenerator voor mijnwaterbehandeling, China zuurstofgenerator voor mijnwaterbehandeling fabrikanten, leveranciers
