LAFAYETTE, COLORADO, UND SWIFT CURRENT, SASKATCHEWAN, KANADA – Zwei Städte, eine in den Vereinigten Staaten und die andere in Kanada, die über 700 Meilen (1.100 km) voneinander entfernt liegen, hatten nahezu identische Probleme, die durch die manuelle Zugabe von pulverförmiger Aktivkohle in ihre kommunalen Wasseraufbereitungsanlagen verursacht wurden. Beide Städte beseitigten nicht nur eine durch Aktivkohlepulverstaub verursachte Gesundheitsgefahr, sondern reduzierten durch die Installation eines Entladesystems für Großsäcke auch den Arbeitsaufwand für die Zugabe von Aktivkohlepulver in das System.
Die Stadt Swift Current bezieht ihre kommunale Wasserversorgung aus einem Stausee, der durch einen Damm am Swift Current Creek gebildet wird, mit einer durchschnittlichen Fördermenge von 1,5 Millionen Gallonen (6,8 Millionen Liter) pro Tag und einer Spitzenfördermenge von 5,5 Millionen Gallonen (25 Millionen Liter) pro Tag. Kaliumpermanganat wird in einer Konzentration von 1,5 parts per million (ppm) zugesetzt, anschließend wird pulverförmige Aktivkohle in Form einer Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 0,13 % bis 0,47 % zugegeben, und das Wasser wird durch Schwerkraft mit einer Durchflussrate von etwa 25 gal (114 l) pro Minute in einen Tiefbrunnen geleitet. Bei Erreichen einer Endkonzentration von 20 ppm dient die Aktivkohle dazu, organische Stoffe zu adsorbieren und so unerwünschte Geschmacks- und Geruchsstoffe zu beseitigen.
Nach Zugabe von flüssigem Alaun, Schlammaufbereitungsmitteln und Polymeren im Klärbecken wird das gefilterte Wasser in einen Klarwasserbehälter in der Wasseraufbereitungsanlage mit einem Fassungsvermögen von 180.000 gal (820.000 l) sowie in zwei Stauseen innerhalb der Stadt selbst gepumpt, die jeweils 1,5 Millionen gal (6,8 Millionen l) fassen, um es an die Einwohner der Stadt Swift Current zu verteilen.
Die Stadt Lafayette bezieht ihr Wasser aus zwei lokalen Stauseen, die durch Staudämme am Boulder Creek entstanden sind, sowie aus einem Stausee am South Boulder Creek. Der Verbrauch beträgt im Winter etwa 2 Millionen Gallonen (7,5 Millionen Liter) pro Tag, kann in den Sommermonaten jedoch bis zu 10 Millionen Gallonen (38 Millionen Liter) pro Tag erreichen. Von den Stauseen fließt das Wasser in eine vor Ort befindliche Belüftungs- und Flockungsanlage, ähnlich der in der Stadt Swift Current, wo pulverförmige Aktivkohle und andere Aufbereitungschemikalien zugesetzt werden. Nach der Endfiltration wird das Wasser in drei Speichertanks gepumpt, die zusammen bis zu 13 Millionen Gallonen (53 Millionen Liter) Wasser fassen können, um es an die Einwohner der Stadt Lafayette zu verteilen.
Aktivkohlepulver wurde von Hand zugegeben
Vor der Installation der Entleerungssysteme für Big-Bags mussten die Mitarbeiter an beiden Standorten Säcke mit pulverförmiger Aktivkohle mit einem Gewicht von 35–45 lb (16–20 kg) entleeren, was zu Kohlenstaubbildung führte und eine körperliche Belastung für die Mitarbeiter darstellte.
Pulverförmige Aktivkohle ist ein extrem feines Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von nur 20 Mikrometern und einer Schüttdichte von 21,5 lb/cu ft (34,4 kg/m³). „Die geringste Luftbewegung verursacht überall Aktivkohle-Staub, der an allem, was er berührt – einschließlich Kleidung und Haut – festklebt und Flecken hinterlässt“, sagt Rudy Holland, Leiter der Wasseraufbereitung der Stadt Swift Current.
„Wir haben versucht, ein Staubabsaugsystem einzusetzen, aber es hat nie richtig funktioniert“, sagt Holland. Zudem war die Kapazität des Systems durch den kleinen Schneckenförderer begrenzt, der 16 Stunden benötigte, um die Aktivkohle aus dem Trichter mit einem Fassungsvermögen von 1.000 lb (450 kg) in den Ejektor für die Flüssigschlämme zu befördern. Da die Wasseraufbereitungsanlage nur in einer Schicht pro Tag betrieben wird – 8½ Stunden mit Personal besetzt, danach 15½ Stunden unbemannt und computergesteuert –, konnte es passieren, dass der Trichter, wenn er zu Beginn der unbemannten Schicht nicht vollständig gefüllt war, möglicherweise keine Aktivkohle mehr enthielt, während kein Personal anwesend war, um ihn nachzufüllen.“
Die Betreiber der Stadt Swift Current öffneten und leerten täglich bis zu fünfundzwanzig Säcke mit pulverförmiger Aktivkohle à 45–55 lb (23–25 kg) in den Trichter. Die Betreiber der Stadt Lafayette trugen einen 35–40 lb (16–18 kg) schweren Sack mit pulverförmiger Aktivkohle eine Metalltreppe hinauf und leerten ihn direkt in die Belüftungs- und Flockungsanlage. „Dadurch entstand nicht nur gefährlicher Aktivkohle-Staub, sondern da wir im Winter etwa 2 bis 4 Säcke pro Tag und im Sommer sogar 10 bis 17 Säcke pro Tag verbrauchten, war dies auch mit hohem manuellem Arbeitsaufwand verbunden und setzte Mitarbeiter, die allein in der Mitternachtsschicht arbeiteten, der Gefahr von Stürzen und Verletzungen aus“, erklärt Ed Zimbleman, leitender Betreiber. „Außerdem rissen die Säcke gelegentlich, sodass die Mitarbeiter den gesamten Bereich mit einem Schlauch abspritzen mussten.“
Entlade- und Zuführsysteme für Schüttgutsäcke beseitigen Gefahren
An beiden Standorten konnte durch die Installation eines automatisierten Entlade- und Zuführsystems für Schüttgutsäcke die Staubentwicklung vermieden werden, die beim Aufbinden, Entleeren, Zusammenfalten und Entfernen einzelner kleiner Säcke entsteht. Gleichzeitig wurde die Sicherheit der Bediener erhöht und der manuelle Arbeitsaufwand reduziert.
Die Stadt Swift Current kauft nun Säcke mit einem Gewicht von 1.100 lb (500 kg) und entlädt pro Woche 1 bis 3,5 Säcke. Die Stadt Lafayette entlädt im Winter zwischen einem 900 lb (408 kg) Big-Bag pro Woche und in den Sommermonaten mit dem höchsten Bedarf bis zu 4,5 Big-Bags pro Woche.
Die Flexicon-Big-Bag-Entleerungsvorrichtungen verfügen über Vorrichtungen, die Staub zurückhalten und eine vollständige Entleerung gewährleisten. Ein manuellerSPOUT-LOCK®-Klemmring wird pneumatisch über einTELE-TUBE®-Teleskoprohr angehoben, sodass der Bediener eine hochsichere, staubdichte Verbindung mit dem Sackauslauf herstellen kann. Das Teleskoprohr wird anschließend gelöst, um eine kontinuierliche Abwärtsspannung auf den Klemmring und damit auf den Sackauslauf auszuüben, wodurch sich der Sack beim Entleeren dehnt und so eine vollständige Entleerung gefördert wird.
Der Durchfluss wird zusätzlich durch pneumatisch betätigteFLOW-FLEXER®-Platten gefördert, die die gegenüberliegenden unteren Kanten des Beutels anheben und absenken, wodurch die Aktivkohle in den Beutelauslauf und durch diesen hindurchfließt.
EinPOWER-CINCHER®-Durchflussregelventil umschließt den oberen Teil des Beutelauslaufs und ermöglicht so eine schrittweise Entleerung, sobald der Kordelzug gelöst ist, sowie das erneute Verschließen teilweise leerer Beutel.
An der Seite beider Entladevorrichtungen ist einBAG-VAC®-Staubabscheider angebracht, der während des Entleerungsvorgangs verdrängte Luft und Staub aus einer Trichterentlüftung absaugt und leere Säcke staubfrei zusammenfallen lässt, sodass sie zum Verschließen und Entfernen bereit sind.
Die beiden Systeme weisen wesentliche Unterschiede auf
In der Stadt Swift Current lädt ein Hebezeug einer 24 ft (7 m) hoch an der Decke montierten Einschienenbahn einen 1100 lb (500 kg) schweren Sack auf einen 5 ft (1,5 m) hohen Halbrahmen-Big-Bag-Entleerer, der auf einer 6,5 ft (2 m) hohen Plattform montiert ist. Der Entleerungsrahmen ist in einen 10 ft (3 m) hohen Rahmen integriert, der einen Trichter mit einer Kapazität von 2000 lb (900 kg) (für den Inhalt von zwei Säcken), einen Doppelschnecken-Volumendosierer, einen Spültrichter und einen Ejektor für flüssige Aufschlämmung trägt. Die pulverförmige Aktivkohle fließt vom Big-Bag in den Trichter und von dort zum Dosierer, der sie in den Spültrichter und den Ejektor dosiert, wo sie mit dem 25 gpm (114 l pro Minute) starken Wasserstrom vermischt wird, der in Richtung des Tiefbrunnens fließt. Ein Bedienfeld regelt den Staubabscheider, die Beutelaktivatoren, den Dosierer und die strömungsfördernden Luftkissen an der Seite des Trichters.
Das Beladen mit einem Gabelstapler ersetzt das manuelle Entleeren der Säcke
In der Stadt Lafayette lädt ein Bediener mit einem Gabelstapler einen 900 lb (114 kg) schweren Sack in einem Hebegestell auf einen 9,75 ft (3 m) hohen Entlader. Das Kohlenstoffpulver fließt durch das Teleskoprohr und einen 2 ft (0,6 m) langen Fallschacht, der durch den Boden zu einem Auffangtrichter mit einem Fassungsvermögen von 5 cu ft (0,14 cu m) führt, der in einem 7 ft (2,1 m) hohen Rahmen untergebracht ist, in dem sich auch der Doppelschnecken-Volumendosierer, der Waschtrichter und der Ejektor für flüssige Aufschlämmung befinden. Die Steuerung regelt den Staubabscheider, den Dosierer und die Luftfluidisierer für den Trichterfluss und benachrichtigt den Bediener, wenn leere Säcke ausgetauscht werden müssen.
Durch das kontinuierliche Mischen von pulverförmiger Aktivkohle aus dem Volumendosierer mit Frischwasser entsteht eine Aufschlämmung, deren Feststoffgehalt im Winter bei nur 0,006 % und im Sommer bei bis zu 0,05 % liegt. Diese wird dem Klärbecken mit einer Rate von 120 gal (450 l) pro Minute zugeführt, was zu einer endgültigen Kohlenstoffkonzentration von 5 bis 7 ppm führt. „Wir stellen das System im Grunde einfach ein und kümmern uns dann nicht mehr darum“, sagt Zimbleman.
Planung und Installation – eine Teamleistung
„Wir haben neben dem Flexicon-System noch zwei weitere Maschinen geprüft“, sagt Zimbleman. „Obwohl sie ähnlich waren, waren die beiden anderen Hersteller nicht bereit, die notwendigen baulichen Anpassungen an unserer Anlage vorzunehmen, darunter das Schneiden einer Öffnung in den Betonboden, um den Trichter auf den Zuführer zu setzen.“
Nach der Installation des Systems wurden mehrere Anpassungen vorgenommen. „Wir hatten Probleme damit, dass sich der waschbare Trichter von Zeit zu Zeit verstopfte“, erklärt Zimbleman. „Der Trichter ist 2 Fuß (0,6 m) hoch und hat oben einen Durchmesser von 2 Fuß (0,6 m), unten jedoch nur 6 Zoll (15 cm). Das Team fügte Düsen mit Kunststoffnippeln hinzu, sodass das Wasser um den Trichter herum zirkulierte, anstatt nur hinein zu spritzen, wodurch das Problem beseitigt wurde.“