SYDNEY, AUSTRALIEN — Seit vielen Jahren richten verschiedene australische Behörden nach und nach Anlagen zur Trinkwasserfluoridierung ein, um die Zahngesundheit allgemein zu fördern. In den letzten Jahren hat sich das Tempo der Fluoridierung jedoch beschleunigt, da verschiedene Bundesstaaten – unterstützt durch staatliche Subventionen – Fluoridierungsprogramme eingeführt haben. Queensland beispielsweise beschloss 2006, dass bis 2012 90 % der Einwohner von Queensland Zugang zu fluoridiertem Wasser haben sollten.
ProMinent Fluid Controls Pty Ltd. hat in den letzten 25 Jahren mehr als 60 Fluoridierungsanlagen geliefert. Viele der früheren Installationen dienten der ländlichen Wasserversorgung in relativ kleinen Wasseraufbereitungsanlagen. Anfangs wurden 55 lb (25 kg) schwere Säcke mit Natriumsilicofluorid-Pulver (Na₂SiF₆) manuell in einen Trichter eingefüllt; bei späteren Installationen kam ein von ProMinent entwickelter Vakuumlader zum Einsatz. Ein Trockenchemikaliendosierer dosiert dasNa₂SiF₆ in einen Mischbehälter mit Wasser, wo es aufgelöst wird, bevor es dem Trinkwasser zugeführt wird. (Weitere für die Fluoridierung verwendete Chemikalien sind Natriumfluoridpulver und Hydrofluorkieselsäure.)
Staubbekämpfung
In jüngerer Zeit hat das Unternehmen jedoch Anlagen für wesentlich größere Kläranlagen geliefert, darunter fünf, die Ende 2008 in Queensland in Betrieb genommen wurden. Die Anlagen haben eine Kapazität von etwa 33 MGD (125 MLD) bis 200 MGD (750 MLD) und versorgen mehr als 50 % der rund 4,5 Millionen Einwohner von Queensland, so Neville McKee, Vertriebsleiter bei ProMinent.
Für Anlagen dieser Größe hat ProMinent einen vollautomatisierten Prozess entwickelt, bei dem dasNa₂SiF₆ vom Zeitpunkt des Wareneingangs bis zur Einfüllung in den Mischbehälter vollständig in einem geschlossenen Fördersystem verbleibt. Die Abdichtung ist wichtig für die Staubkontrolle, da die Anlagen bis zu 1.930 lb/d (875 kg/d)Na₂SiF₆ verbrauchen, das strengen behördlichen Auflagen unterliegt.Na₂SiF₆-Schüttgutsäcke werden in einen Übergangs- oder Bodentrichter entladen, von wo aus ein flexibler Schneckenförderer das Material in einen Vorratstrichter befördert, der den Mischbehälter beschickt.
Der Übergangstrichter ist klein und hat ein Fassungsvermögen von nur 4,9 cu ft (60 l). Im Gegensatz dazu können Vorratstrichter bei einer Anlage mit einer Kapazität von 200 MGD (750 MLD) ein Volumen von bis zu 309 cu ft (8.750 l) oder mehr haben und sind so ausgelegt, dass sie den Bedarf anNa₂SiF₆ für bis zu sieben Tage decken.
Die wichtigsten Anlagenteile sind der Big-Bag-Entleerer, ein Staubabsaugsystem und der Flexible Spiralförderer, die alle von Flexicon Corp. (Australia) Pty Ltd., Brisbane, geliefert wurden. Big Bags mit einem Gewicht von 2.200 lb (1.000 kg) werden mit einem elektrischen Hebezeug und einem Laufkatzenwagen an einem auskragenden I-Träger auf den Rahmen des Entleerers gehoben.
Das Pulver wird aus dem Beutel durch ein doppelwandigesTELE-TUBE®-Teleskoprohr in den Übergangstrichter entleert. Das Rohr wird mit einem patentiertenSPOUT-LOCK®-Klemmring am Beutelaufguss befestigt, der eine staubdichte Abdichtung gewährleistet, während das untere Ende des Rohrs mit einem Kragen im Deckel des abgedichteten Trichters verbunden ist.
Der Klemmring wird in geöffneter Position pneumatisch an den Sackauslauf angehoben. Der Auslauf wird über den Rand der Innenwand des Rohrs gezogen, und der Ring wird darüber arretiert. An diesem Punkt wird der pneumatische Druck, der das Rohr angehoben hat, abgelassen, wodurch die Teleskoprohrbaugruppe einen Abwärtsdruck auf den Auslauf ausübt. Der kontinuierliche Abwärtsdruck auf den Beutel hält den Auslauf jederzeit straff und trägt dazu bei, einen gleichmäßigen Durchfluss aufrechtzuerhalten, indem verhindert wird, dass überschüssiges Material im Auslauf nach außen wölbt und Toträume bildet oder nach innen fällt und den Durchfluss einschränkt.
Das doppelwandige Teleskoprohr ist ein Schlüsselelement des gesamten Systems, sagt McKee. Bei dieser Konstruktion werden verirrte Partikel durch einen ringförmigen Spalt, der die Dichtung des Beutelaufsatzes umgibt, in den Staubabscheider gesaugt. „Dies ist der einzige Weg, um zusätzlichen Schutz vor Staubaustritt zu erzielen“, sagt er.
Das BAG-VAC®-Staubabsaugsystem von Flexicon wird aktiviert, bevor das Teleskoprohr an den Beutel angeschlossen wird. Das am Auslaufrahmen befestigte System befördert den Staub pneumatisch zu einem Wasserabscheidetank. Sobald der Klemmring gesichert ist, wird die Staubabsaugung abgeschaltet und der Kordelzug am Auslauf gelöst, sodass das Pulver in den Übergangstrichter fließen kann.
Der Staubabsauger bleibt während des gesamten Entladevorgangs inaktiv. Die durch den Materialfluss verdrängte Luft entweicht jedoch über das Staubabsaugsystem. Ein Filter verhindert, dassNa₂SiF₆ in die ausströmende Luft mitgerissen wird.
Den Durchfluss zu stoppen ist ein Kinderspiel
Eine Besonderheit der Entladeeinheit ist ein pneumatischesPOWER-CINCHER®-Durchflussregelventil, das den Sack jederzeit verschließen kann, sodass ein teilweise leerer Sack an Ort und Stelle verbleiben kann, bis weiteres Material benötigt wird. Dies ist wichtig für die Fluoridierungsanlagen, die pro 26,4 MGD (100 MLD) Wasser etwa 265 lb/d (120 kg/d)Na₂SiF₆ verbrauchen. Der Cincher trägt außerdem dazu bei, Feuchtigkeit aus dem Sack fernzuhalten, und kann den Sack im Notfall isolieren.
Den Materialfluss förderndie FLOW-FLEXER®-Sackaktivatoren – zwei pneumatisch angetriebene Platten, die die gegenüberliegenden Unterkanten des Sacks rhythmisch anheben und absenken, um das Material zum Auslass zu leiten. Während sich der Sack entleert, verlängert sich der Hub der Platten, wodurch der Sack eine steile V-Form annimmt und die vollständige Entleerung gefördert wird. Ein einstellbarer Timer steuert die Frequenz der Hübe.
Das staubdichte System ist an einen Bag-Vac-Staubabscheider angeschlossen, der Restpulver entfernt und den leeren Beutel vor dem Verschließen zusammenfaltet, wodurch Staub vermieden wird, der entsteht, wenn leere Beutel manuell flachgedrückt werden.
Wie bereits erwähnt, befördert ein flexibler Schneckenförderer dasNa₂SiF₆ vom Bodentrichter zu einem Vorratstrichter, der den Mischbehälter beschickt. Der Förderer besteht aus einer rotierenden Edelstahl-Spiralschnecke, die in einem Polymerrohr mit einem Durchmesser von 2,5 Zoll (65 mm) untergebracht ist. Das untere Ende des etwa 16,5 ft (5 m) langen Rohrs durchdringt die Wand des Bodentrichters nahe dem Boden, und das obere Ende gibt das Pulver über eine Rutsche in den oberen Teil des Vorratsbehälters ab, der sich etwa 14,5 ft (4,5 m) über dem Werksboden befindet.
Ein selbstzentrierter Förderer
Während sich die Schnecke dreht, zentriert sie sich selbst im Rohr und sorgt so für einen ausreichenden Abstand zwischen der Schnecke und der Rohrwand, um ein Zermahlen des Produkts zu verhindern. Ein 5 hp (4,0 kW) starker Elektromotor, der sich oberhalb der Austragsstelle befindet, treibt die Schnecke mit einer variablen Förderleistung von bis zu 13.228 lb/hr (6.000 kg/h) an. Der Flexible Spiralförderer ist über seine gesamte Länge hinweg geschlossen, um Staubemissionen in die Luft zu vermeiden.
Sobald der Inhalt des Beutels in den Bodentrichter entleert wird, wird der Förderer aktiviert. Die Förderung des Pulvers in den Vorratstrichter wird fortgesetzt, bis entweder der Übergangstrichter leer ist oder das Gewicht des Vorratstrichters einen voreingestellten Höchststand erreicht, der von vier Wägezellen unterhalb des Trichters angezeigt wird. Das Steuerungssystem gibt dem Förderer ein Stoppsignal, sobald der Höchststand erreicht ist.
Vom Vorratstrichter dosiert ein Dosierer für Trockenchemikalien das Fluoridpulver über eine abgedichtete Einheit, die das Entweichen von Staub verhindert, in einen Mischbehälter. Der Pulverfluss wird automatisch an den Wasserzulauf in den Behälter angepasst, und zwar in einem Verhältnis, das zu einer 0,2-prozentigen gesättigtenNa₂SiF₆-Lösung führt. Der Behälter verfügt über einen Hochgeschwindigkeitsmischer und eine Verweilzeit von 10 Minuten.
Schließlich wird die Lösung mittels einer Peristaltikpumpe (oder einer Exzenterschnecken-Reservepumpe) sorgfältig in den fließenden Wasserkreislauf dosiert. Die Dosiermenge variiert je nach örtlichen Anforderungen zwischen 0,6 und 1 ppm (0,6 mg/l bis 1 mg/l).
In seltenen Fällen verfügt eine Wasseraufbereitungsanlage über zwei unabhängige Rohrleitungen, die jeweils mit einem eigenen Dosiersystem ausgestattet sind. Diese Situation tritt beispielsweise auf, wenn eine Stadt gewachsen ist und ihre Klärkapazität erweitert hat.
In diesen Fällen sind laut McKee separate Vorratsbehälter und Dosiersysteme für jede Rohrleitung erforderlich. Ein einziger Big-Bag-Entleerer und ein Übergangsbehälter können jedoch zwei Vorratsbehälter versorgen, indem zwei separate Flexible Spiralförderer in den gemeinsamen Übergangsbehälter integriert werden. Die Beschickung von zwei Vorratsbehältern liegt durchaus im Leistungsbereich des Systems. McKee weist darauf hin, dass ein einzelner Förderer Material mit einer Rate von etwa 11.000 lb/h (5.000 kg/h) fördert, während die Sieben-Tage-Speicherkapazität eines großen Trichters nur etwa 19.250 lb (8.750 kg) beträgt.
Das Flexicon-System ist das einzige, das ProMinent für Fluoridierungsanlagen einsetzt, sagt McKee. „Wir haben für Fluorid bisher ausschließlich Flexicon-Big-Bag-Entleerer mit doppelwandigen Teleskoprohren empfohlen, da wir festgestellt haben, dass diese für den Umgang mit einem giftigen Pulver bei minimalem Staubrisiko am besten geeignet sind“, sagt er. „Ich glaube, es wäre ziemlich gewagt von einem Wasserversorger, derzeit eine andere Marke auszuprobieren, da wir diese Lösung bereits seit dem Aufkommen größerer Fluorid-Großanlagen (vor etwa drei Jahren) empfehlen.“