Cavitatie
Toepassingsgebied - waterzuivering

Waterzuivering

Cavitatie is een baanbrekende oplossing voor waterbehandeling - dankzij de hoge mate van milieuvriendelijkheid en compatibiliteit met andere processen. Het kan de efficiëntie van de reductie van vervuilende stoffen met wel 70% verbeteren - zonder chemische toevoegingen.

Waterzuivering door cavitatie is gebaseerd op fysisch-chemische processen die optreden wanneer cavitatiebellen in elkaar klappen. Plaatselijk worden extreem hoge drukken en temperaturen gegenereerd, wat thermisch degradatieve en oxiderende effecten tot gevolg heeft. De schuifkrachten, schokgolven en reactieve radicalen die tijdens cavitatie worden gegenereerd, hebben een desinfecterend effect.

Geïntegreerd in waterbehandelingssystemen biedt de RAPTECH CaviFlow® inline module een innovatieve en effectieve plug & play oplossing voor duurzame waterzuivering:

Oxidatieve afbraak van organische verontreinigingen en slibbehandeling
Vernietiging van celstructuren van bacteriën, virussen en algen
Destabilisatie van geëmulgeerde oliën, microplastics of colloïdale deeltjes
Cavitatie-ondersteunde voorbehandeling ondersteunt de efficiëntie van downstreamprocessen
Verhoogde efficiëntie van beluchting

Typische toepassingsgebieden voor waterbehandeling op basis van cavitatie zijn gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties, industrieel afvalwater, de sterilisatie van proceswater en desinfectie in zwembaden. In de olie- en gasindustrie wordt cavitatie gebruikt om olie te verwijderen of afvalwater van raffinaderijen te behandelen.

Voordelen van waterzuivering met CaviFlow® inline module

Kostenefficiëntie

Effectieve afbraak van verontreinigende stoffen

Zonder chemische toevoegingen

Efficiënter dan conventionele processen

+70%

Verbetering van de

Afbraak van vervuilende stoffen door cavitatie

+30%

Efficiënter in vergelijking

naar conventionele methoden

Toepassingsgebieden

Rioolwaterzuiveringsinstallaties
Afvalwaterzuiveringsinstallaties
Industrieel proces- en afvalwater
Technisch proces- en afvalwater
Commercieel proces- en afvalwater
Agrarisch proceswater
Service- en proceswater
Koel- en ketelwater
Slibbehandeling
Recycling van water
Desinfectie
Drinkwaterbehandeling
Behandeling van ruw water
Gemeentelijke waterbedrijven
Zwembaden

CaviFlow® modules

Integratie in waterzuiveringsinstallaties

Cavitatie in de CaviFlow® inline module maakt zeer efficiënt gebruik van fysische effecten, vereist weinig infrastructuur, werkt snel en kan ruimtebesparend worden geïntegreerd - waardoor het een bijzonder compacte en energiezuinige oplossing in waterbehandeling is.

Compacte reactoren dankzij hoge reactiesnelheden

De extreme omstandigheden tijdens het samenklappen van de cavitatiebellen leiden tot zeer snelle reacties. Verontreinigende stoffen worden in fracties van een seconde aangevallen. Dit maakt compacte reactorontwerpen met korte verblijftijden mogelijk - ideaal voor mobiele of ruimtebesparende toepassingen.

Benutting van bestaande stromingsenergie

Vooral in het geval van hydrodynamische cavitatie (bijv. met Venturi-spuitmonden of caviterende rotoren) kan de stromingsenergie van het systeem worden gebruikt of geleverd door bestaande pompen. In vergelijking met andere geavanceerde oxidatieprocessen (AOP's) is de specifieke energiebehoefte laag.

Schaalbaarheid en modulariteit

Cavitatiesystemen zijn modulair en kunnen eenvoudig worden opgeschaald naar grootschalige toepassingen. Eenvoudige integratie in bestaande leidingsystemen minimaliseert de benodigde ruimte.

CaviFlow® modules

Integratie in waterzuiveringsinstallaties

Extreme fysieke omstandigheden

De CaviFlow® inline module is bijzonder doeltreffend in het afbreken van vervuilende stoffen tijdens waterzuivering omdat het uiteenvallen van de cavitatiebellen temperaturen tot 5000 °C, drukken van honderden bar, schokgolven en sterke microturbulentie genereert. Deze extreme fysieke omstandigheden brengen zeer reactieve processen op gang - direct in het water.

Vorming van zeer reactieve stoffen (radicalen)

De thermische ontbinding van water (H₂O) en zuurstof tijdens cavitatiecollaps produceert ook chemische radicalen zoals hydroxylradicalen (OH), waterstofperoxide (H₂O₂), superoxide anionen (O₂) en ozon (O₃). Deze radicalen zijn extreem reactief en vallen verontreinigende stoffen onmiddellijk aan - ze splitsen C-H, C=C en andere organische bindingen in kleinere, vaak onschadelijke moleculen.

Gelijktijdige fysische en chemische aanvallen

Naast chemische aanvallen door radicalen hebben ultrasnel mengen met schuifkrachten en microjets, die de celwanden van micro-organismen vernietigen, en schokgolven, die deeltjes, emulsies of biofilms breken, ook een effect. Deze combinatie zorgt ervoor dat verontreinigende stoffen niet alleen chemisch worden afgebroken, maar ook fysiek worden gedestabiliseerd of gedesorbeerd.

CaviFlow® modules

Integratie in waterzuiveringsinstallaties

Cavitatie met de CaviFlow® inline module verbetert de efficiëntie van de beluchting in waterbehandeling. Door de hoge dynamiek in het cavitatieveld wordt het contact tussen lucht (of pure zuurstof) en water aanzienlijk geïntensiveerd. Vergeleken met bestaande beluchtingssystemen kan de energiebehoefte worden verlaagd bij gelijkblijvende prestaties - een groot voordeel, vooral voor energie-intensieve processen.

Verhoogde zuurstofoverdracht door microgasbellen

Door het uiteenspatten van cavitatiebellen ontstaan secundaire bellen die aanzienlijk kleiner zijn dan conventioneel geïnjecteerde luchtbellen. Ze hebben een groter specifiek oppervlak, stijgen langzamer op, d.w.z. ze blijven langer en lossen efficiënter op in het water. Dit leidt tot een aanzienlijk betere zuurstoftoevoer in vergelijking met beluchtingssystemen met grove bellen.

Intensieve menging op microniveau

Cavitatie genereert sterke microturbulentie en schuifkrachten die een gelijkmatige verdeling van zuurstof in de reactor bevorderen. De micro-organismen in het actief slib worden zo beter gevoed en hebben verhoudingsgewijs minder zuurstof nodig voor hetzelfde afbraakeffect. Hierdoor wordt het zuurstofverbruik verder geoptimaliseerd.

Vermindering van de totale energiebehoefte

Naarmate de zuurstofinput per energie-eenheid toeneemt, kan het vereiste ventilatorvermogen (bijv. voor perslucht) worden verlaagd of kunnen bestaande ventilatiesystemen efficiënter worden gebruikt. In veel toepassingen neemt de specifieke energiebehoefte (kWh/kg O₂) aanzienlijk af.

CaviFlow® modules

Integratie in waterzuiveringsinstallaties

Cavitatie met de CaviFlow® inline module werkt zonder chemische toevoegingen. Het genereert oxidatiemiddelen direct in het water, bijv. hydroxylradicalen, zonder externe chemicaliën zoals ozon, chloor of waterstofperoxide te hoeven doseren. Er zijn ook geen opslagtanks, doseerstations en veiligheidsinfrastructuur nodig, wat ruimte en energie bespaart. Alleen in speciale gevallen - bijvoorbeeld voor zeer moeilijk afbreekbare stoffen of voor procesoptimalisatie - kan een gerichte combinatie met kleine hoeveelheden reagentia nuttig zijn. Hierdoor blijft het proces als geheel hulpbronbesparend, milieuvriendelijk en zuinig.

Geen rebound-effect of problematische afbraakproducten

In tegenstelling tot sommige chemische processen (bijv. chlorering) produceert cavitatie ook geen bijproducten die moeilijk te controleren zijn. De reactie resulteert meestal in onschadelijke eindproducten zoals CO₂, H₂O of kleinere, biologisch afbreekbare moleculen.

CaviFlow® modules

Integratie in waterzuiveringsinstallaties

Cavitatie met de CaviFlow® inline module verhoogt de efficiëntie van biologische of fysisch-chemische zuiveringsstappen, wat betekent dat stroomafwaarts bijvoorbeeld minder energie nodig is voor beluchting of filtratie. De dosering van additieven kan ook worden verminderd of helemaal worden vermeden. Bovendien kan cavitatie worden gebruikt als een continu proces. Dit maakt een constante en gecontroleerde reductie van verontreinigende stoffen mogelijk, zelfs bij variërende voedingsconcentraties.

Plug & Play met CaviFlow®

De cavitatietechnologie van RAPTECH kan eenvoudig worden geïmplementeerd als onderdeel van secundaire behandeling in waterbehandelingssystemen met behulp van de CaviFlow® inline modules die intern zijn ontwikkeld - en zonder hoge investeringskosten. CaviFlow® modules zijn geschikt voor integratie in elke sectie tussen beluchting en desinfectie.

CaviFlow® | onmiddellijk gebruik

De CaviFlow® inline modules zijn plug & play en eenvoudig te reinigen en kunnen snel worden geïmplementeerd in bestaande afvalwaterzuiveringsinstallaties. Ze zijn uitgerust met een flens- of schroefdraadaansluiting en kunnen onmiddellijk worden gebruikt. De modules blijven effectief, zelfs als ze worden gebruikt voor afvalwater dat onzuiverheden en organische oplosmiddelen bevat. Dit komt doordat ze geen bewegende delen bevatten.