TAMPA, FL — Die 30.000 sq ft (2.787 m²) große Meerwasserentsalzungsanlage Tampa Bay produziert täglich bis zu 25 Millionen Gallonen (94,6 Millionen Liter) Trinkwasser und ist damit die größte Meerwasserentsalzungsanlage Nordamerikas. Seit März 2007 hat die Anlage über 3 Milliarden Gallonen Trinkwasser aus der Tampa Bay entsalzt.
Im Jahr 2005 wurde die Anlage jedoch stillgelegt, da sie die erwartete betriebliche Nachhaltigkeit nicht gewährleisten konnte. Tampa Bay Water, die für die Anlage zuständige Behörde, beauftragte American Water und Acciona Agua im Rahmen ihrer Betriebspartnerschaft American Water-Pridesa – einer Gruppe, die weltweit mehr als 50 Entsalzungsanlagen entworfen und gebaut hat – mit den Sanierungsarbeiten.
Zu den zahlreichen Verbesserungen des Unternehmens gehört die Einführung der Precoat-Filtration unter Verwendung eines Schüttgutsystems für Kieselgur. Dies hat sich als entscheidend erwiesen, um die Anlage wieder als wichtige Trinkwasserquelle für die Region Tampa Bay zu etablieren.
Durch Umkehrosmose wird Meerwasser aufbereitet
Entsalzungsanlagen basieren auf der Umkehrosmose (RO), bei der Wasser unter hohem Druck durch halbdurchlässige Membranen gepresst wird, die dem Meerwasser Salz entziehen. Um eine effiziente Umkehrosmose zu gewährleisten, muss das Meerwasser vorbehandelt werden, um Partikel zu entfernen. Im Rahmen der Sanierungsmaßnahmen in der Anlage in Tampa verbesserte American Water Acciona Agua die Vorbehandlung durch den Einsatz von Koagulation und Flockung, optimierte den Betrieb der vorhandenen Sandfilter und installierte ein Filtersystem mit Kieselgur (DE), um mikroskopisch kleine Partikel vor der Umkehrosmose aus dem Wasser zu entfernen, berichtet Nacho Lopez, Bauleiter des Tampa-Projekts.
DE ist ein Siliziumdioxidpulver (hydratisiertes Siliziumdioxid), das aus den Zellwänden von Phytoplankton, den sogenannten Kieselalgen, besteht. Auf der Druckseite der Filterelemente aufgebracht, fängt DE Partikel im Mikrometerbereich ein, die sonst durch herkömmliche Filtermedien hindurchgelangen würden. DE-Pulver wird dem Meerwasser vor dem Filter zugesetzt und bildet eine Wolke aus DE-Partikeln, die das Filtermedium überzieht und so feste Verunreinigungen zurückhält, während das Wasser durch die DE-Schicht fließt. Wenn sich Verunreinigungen ansammeln – was durch einen Druckanstieg angezeigt wird –, wird der Filter rückgespült; anschließend wird dem Wasser eine weitere Dosis DE zugesetzt, um das Filtermedium erneut zu beschichten.
Die Anlage in Tampa Bay verbraucht täglich 4.000 bis 6.000 lb (1.814 bis 2.722 kg) DE, das in 900 lb (408 kg) schweren Schüttgutsäcken angeliefert wird, die in einem temperatur- und feuchtigkeitsgeregelten Bereich gelagert werden, um eine Verdichtung des Materials zu verhindern. Wenn im Umkehrosmoseverfahren DE benötigt wird, transportiert ein Kran einen Sack vom Lager zu einem von zwei Wiege- und Dosiersystemen für Großsackware, die das DE in einen 300 gal (1136 l) fassenden Tank befördern, wo es mit Wasser zu einer Konzentration von 5 % in Suspension gebracht wird. Die Suspension wird dann mittels Peristaltikpumpen stromaufwärts des Filters in das Salzwasser dosiert.
Das System transportiert DE staubfrei
Die von der Flexicon Corp. in Bethlehem, PA, hergestellten DE-Schüttgutfördersysteme bestehen aus zwei identischen Anlagen, sodass die Reinigung und Wartung einer der beiden Anlagen ohne Unterbrechung des DE-Transports von den Schüttgutsäcken zum Verdünnungstank, wo das Material verwendet wird, erfolgen kann.
Jede Anlage besteht aus einem Schüttgutsack-Entleerer mit Gewichtsverlust-Dosiersteuerung und einem integrierten flexiblen Schneckenförderer.
Die Big-Bag-Entleerer haben eine Grundfläche von 5 ft (1,5 m) im Quadrat. Vier vertikale Verlängerungsstützen sind in ihrer Gesamthöhe von 14,5 bis 19 ft (4,35 bis 5,8 m) verstellbar, um Big Bags mit einer Höhe von 36 bis 84 in. (914 bis 2134 mm) aufzunehmen. Die Entleerungsvorrichtungen sind mitFLOW-FLEXER®-Sackaktivatoren ausgestattet, die die gegenüberliegenden Unterkanten des Schüttgutsacks in zeitgesteuerten Intervallen anheben und absenken, wodurch der Materialfluss in den Auslaufstutzen des Sacks verbessert wird. Je leichter der Sack wird, desto länger wird der Hub der pneumatischen Sackaktivatoren, wodurch eine steile „V“-Form des Sacks entsteht, die die Entleerung des Materials fördert.
Den Materialfluss fördern zudem einSPOUT-LOCK®-Klemmring, der eine hochdichte, abgedichtete Verbindung mit dem Sackauslauf herstellt, sowie einTELE-TUBE®-Teleskoprohr, das während des Entleerens und der Dehnung des Sacks eine kontinuierliche Zugkraft nach unten auf den Sack ausübt.
Oberhalb des Klemmrings befindet sich einPOWER-CINCHER®-Durchflussregelventil, dessen gebogene, gelenkige Stangen den Beutelauslauf konzentrisch zusammenziehen. So kann der Bediener den Materialfluss durch den Auslauf steuern, nachdem er den Kordelzug des Beutelauslaufs gelöst hat, sowie den Auslauf teilweise entleerter Beutel ohne Leckage oder Staubentwicklung verschließen und wieder zusammenbinden.
Das Material fließt aus dem Schüttgutbeutel durch den Beutelaufsatz in einen Zwischenbehälter mit einem Fassungsvermögen von 63 cu ft (1,8 cu m), der den gesamten Inhalt eines Schüttgutbeutels aufnehmen kann, wodurch sich die Laufzeit von Entleerungsanlagen mit kleinen Zwischenbehältern effektiv verdoppelt.
Das abgedichtete System wird über eine Öffnung im Trichterdeckel zu einem Staubabscheider entlüftet, der verdrängte Luft und Staub absaugt und leere Säcke vor dem Verschließen und Entfernen staubfrei zusammenfallen lässt, wodurch das manuelle Flachdrücken und die damit verbundene Staubentwicklung entfallen. Die Filterreinigung per Rückstrahlverfahren ermöglicht einen hocheffizienten Betrieb des Vakuumsystems und verlängert gleichzeitig die Lebensdauer der Filter.
Der Trichter mündet in einen Einlassadapter, der einen flexiblen Schneckenförderer vom Typ 1250 mit DE befüllt. Ein Auslegerarm am Entladerahmen für Schüttgutsäcke trägt das Auslaufende des 15 ft (4,6 m) langen Förderschlauchs, der in einem Winkel von 30 Grad geneigt ist. Am Auslaufende treibt eine Getriebebaugruppe mit einem 1 hp (0,75 kW) starken Motor die flexible Förderschnecke an und befördert DE durch das Kunststoffrohr mit einem Außendurchmesser von 2,625 in. (67 mm).
Die Gewichtsverlust-Dosierung gewährleistet eine präzise Dosierung von DE
Wenn der DE-Verdünnungstank seinen Inhalt entleert hat, signalisiert eine Füllstandsanzeige der SPS, die das Wiege-Dosiersystem steuert, dass ein Wiege-Dosierzyklus eingeleitet werden soll, indem einer der flexiblen Schneckenförderer in Betrieb genommen wird. Wägezellen, die den Rahmen des Big-Bag-Entladers mit integriertem Förderer tragen, übermitteln Informationen zum Gewichtsverlust an die SPS, die die Fördergeschwindigkeit unmittelbar vor dem Anhalten des Förderers reduziert, wodurch ein genaues Chargengewicht erreicht wird. „Anhand des Gewichtsverlusts zeigt die SPS dem Bediener außerdem an, wann er einen vollen DE-Sack in den Entlader einlegen muss“, sagt Lopez.
Die Gewichtsverlustdaten werden auf einem LCD-Display angezeigt, das Teil einer Steuerzentrale ist, zu der eine Tastatur, eine maßgeschneiderte Software sowie ein Wechselstrom-Frequenzumrichter mit einstellbarer Drehzahlregelung und einer Umkehrfunktion für den Förderantrieb gehören.
Bei voller Auslastung versorgt die Anlage die Region Tampa Bay mit etwa 10 Prozent ihres Trinkwassers.