Mechanisch ontwateren

Gebaggerd sediment bevat vaak relatief grote hoeveelheden (porie)water en moet daarom worden ontwaterd voordat de zand/slibfracties in een behandelingsinstallatie kunnen worden behandeld, verwijderd of opnieuw gebruikt. Mogelijk is het nodig een aparte waterzuiveringsinstallatie te voorzien. Na of tijdens die ontwateringsfase moeten de zand- en de slibfracties worden gescheiden omdat ze wegens hun specifieke eigenschappen verschillend worden verwerkt. Kleinere deeltjes adsorberen bijvoorbeeld meer polluenten en moeten vaak nog extra worden behandeld, terwijl materiaal ter grootte van zandkorrels schoner is en in sommige gevallen door hun geotechnische eigenschappen onmiddellijk in de bouwsector kan worden gebruikt.

Er zijn grootschalige mechanische ontwateringsfaciliteiten in Nederland, België en in Duitsland. In deze faciliteiten worden gemiddeld volumebeperkingen van 50 % gehaald.

Bandfilter en kamer-/membraanfilterpersen

Een bandfilterpers is een installatie waar het sediment tussen twee draaiende poreuze filterbanden wordt geperst. Het sediment wordt daarbij over de onderste filterband vervoerd. Naarmate de beschikbare ruimte tussen de twee banden tijdens het verloop van het proces kleiner wordt, loopt de druk op, waardoor het poriewater uit het sediment vrijkomt (zie afbeelding).

Drukbandpers

Na de behandeling kan het ontwaterde sediment uit de transportbanden als 'filterkoeken' worden opgevangen, die een maximaal gehalte aan droge materie van 50 % kunnen bereiken. Het volume kan met een factor 1,3 worden verkleind. In tegenstelling tot lagunering wordt altijd een vlokmiddel gebruikt voor de mechanische ontwatering, waardoor het ontwateringsproces kan worden versneld.

Eén drie meter brede bandfilterpers kan 12 ton droge vaste stof per uur produceren. Uit het mengsel kan met het oog op recyclage zand worden verwijderd door het vooraf door een cycloon te leiden.

Een kamerfilterpers bestaat uit een groot aantal filterplaten met opstaande randen die langzaam tot een druk van 300 bar worden samengedrukt en zo 'kamers' vormen. Het sediment wordt hierbij onder een druk van 13-15 bar in de kamers gepompt, waarbij het poriewater uit het sediment wordt geperst. Het poriewater kan vanuit die kamers via filterdoeken over de filterplaten worden afgeleid, terwijl het ontwaterde sediment in de kamers achterblijft, waar het filterkoeken vormt (zie afbeelding).

Als de kamers worden geopend, vallen de koeken er automatisch uit, waarna ze op een transportband of in een vrachtwagen onder de installatie worden opgevangen.

Afhankelijk van de hoogte van de opstaande randen van de platen, kan de diepte van de filterkamers van 2 tot 8 cm variëren. Installaties zijn meestal voorzien van 50 tot 150 kamerplaten, afhankelijk van de vereiste capaciteit van de installatie. Wanneer het toegevoerde sediment een relatief hoog gehalte aan droge materie bevat, kan binnen een redelijke perstijd een gehalte van 50 tot 70 % droge stof worden gehaald. Het verzamelde poriewater ondergaat vaak nog een zekere vorm van nabehandeling. Ook de filterdoeken moeten regelmatig worden gereinigd.

Een variatie op de kamerfilterpers is een membraanfilterpers, waar een elastisch membraan tussen de filterplaten en de filterdoeken wordt gebruikt. Ook hier wordt sediment in de kamers gepompt (bij een druk van maximaal 8 bar) en wordt ook op de elastische membranen een druk van 15 bar of hoger uitgeoefend, waardoor ze worden uitgerekt. Hierdoor verkleint het volume van de kamers, waardoor nog meer druk op het sediment erin wordt uitgeoefend.

Deze techniek verkort te perstijd met 50 % of meer en creëert filterkoeken met een hoger gehalte aan droge stof dan bij het gewone kamerfilterpersen.

Sediment met een hoog zandgehalte moet in twee stappen worden gezeefd voordat bandfilterpersen of kamer-/membraanfilterpersen kunnen worden gebruikt. De grove fractie (bijvoorbeeld stenen, plastic, hout) wordt door een zeefbehandeling op een trilscherm van 2 mm verwijderd, waarna de fractie groter dan 60 µm door hydrocyclonen wordt gescheiden. Dit wordt gedaan om bovenmatige slijtage van de installatie te voorkomen en/of de zandfractie te recupereren wanneer er voldoende zand kan worden opgevangen.

Het sediment wordt in vloeibare vorm aangeleverd; er wordt water aan toegevoegd. Er worden ook vlokmiddelen toegevoegd om het proces te versnellen.

Eén (membraan)filterpers met een volume van 20 m³ kan 12 ton droge vaste stoffen per uur produceren. Door het mengsel vooraf door een cycloon te leiden, kan zand worden verwijderd voor recyclage. Er kan ook kalk worden toegevoegd om de gewenste geotechnische kwaliteit van C_U = 25 - 50 kPa te verkrijgen.

Decanteercentrifuge

Het sediment komt de decanteercentrifuge binnen via een toevoerpijp in het midden van de machine, waarna de centrifuge begint te draaien en de middelpuntvliedende krachten de vaste sedimentdeeltjes tegen de wanden van de centrifugekamer drukken. Deze wanden lopen in een conische vorm taps naar een uiteinde, waarlangs het sediment de centrifuge verlaat. Intussen wordt de mechanisch gescheiden waterfractie via de tegenoverliggende cilindervormige kant van de centrifugekamer afgevoerd.

De werking van een decanteercentrifuge is zeer vergelijkbaar met die van de hydrocycloon die voor de scheiding van zand wordt gebruikt.