Filtrowanie wody

Wnętrze hali pomp i filtrów w stacji uzdatnianai wody w Białej Podlaskiej, mężczyzna obsługuje zawór SUW Sitnicka - hala pomp i filtrów - Biała Podlaska (Photofactory)

 

Po ujęciu (wydobyciu) woda, ze względu na zanieczyszczenie, jest napowietrzana i kierowana do filtrów. Napowietrzanie usuwa niepożądane gazy, częściowo utlenia zanieczyszczenia (np. odżelazia) oraz podnosi stężenie tlenu rozpuszczonego, co powoduje przekształcenie części znajdujących się w wodzie substancji w osad, który następnie można łatwo odfiltrować. Urządzenia do tego służące nazywamy aeratorami. Napowietrzanie może odbywać się w zbiornikach ociekowych lub za pomocą dysz. Oddzieleniu wytrąconego osadu służą filtry z odpowiednim złożem. Jego rodzaj i rozłożenie warstw jest dobierane indywidualnie w zależności od charakterystyki wody. Stosowane są dwa rodzaje filtracji: powolna lub pospieszna. 

 

Kropla spada z pipety do probówki z wodą (Photofactory)

 

Filtracja powolna

Polega na zalaniu dużej powierzchni filtra i samoistnym przesiąkaniu wody w jego głąb. Na dnie pod warstwą filtracyjną znajduje się drenaż, tj. system rur z otworami, którymi oczyszczona woda (filtrat) odpływa do dalszej obróbki. Filtry powolne czyści się poprzez zdjęcie wierzchniej warstwy złoża filtracyjnego i nasypanie nowego. Filtry takie są często używane jako wspomagające.

 

W wysokich szklanych naczyniach porównywane są próbki brudnej i krystalicznie czystej wody (Photofactory)

 

Posiadają ważną zaletę, ponieważ oczyszczają wodę nie tylko

w sposób mechaniczny, ale także biologiczny. Na ich powierzchni tworzy się bowiem delikatna warstwa z żywych organizmów, która usuwa z wody substancje organiczne. Najczęściej w filtrach powolnych jako wypełnienie cedzące stosuje się piaski kwarcowe. 

 

Kobiece dłonie podczas mycia pod bieżącą wodą (Photofactory)

 

Największe systemy filtrów powolnych znajdują się w Łodzi i Warszawie. Warszawskie filtry wybudowane w latach 1883–1886, zlokalizowane są między ulicami Koszykową, Krzywickiego, Filtrową i Raszyńską. Należą one do systemu wodociągów zaprojektowanych i zbudowanych przez brytyjskiego inżyniera Williama Lindley'a.

 

(Photofactory)

 

Filtracja pospieszna

Jest o wiele bardziej wydajna, pozwala uzdatnić dużo większą ilość wody w krótszym czasie. W filtrach pospiesznych przesiąkanie wody wymusza się ciśnieniem. Pracują przy tym filtry otwarte i zamknięte. Pompy przepychają wodę przez warstwę filtracyjną składającą się z powłoki żwiru rozłożonej na perforowanych płytach. Jako warstwę filtracyjną używa się piasku kwarcytowego lub antracytowego, albo stosuje się warstwy kombinowane. Inaczej niż w filtrach powolnych zbiera się także filtrat. Nie potrzeba stosować rur perforowanych lub grzybków. Górne krawędzie filtrów są wyposażane w koryta przelewowe, których zadaniem jest doprowadzenie wody do filtra i odprowadzenie wód popłucznych. Czyszczenie tego typu filtrów też jest łatwiejsze – po prostu przepuszcza się wodę z powietrzem w przeciwnym kierunku i popłuczyny kieruje do kanalizacji lub podczyszczenia. 

 

Wlewanie wody ze szklanego dzbanka do szklanki (Photofactory)

 

Aby dokładnie pozbyć się zanieczyszczeń, niekiedy nie wystarczy wykorzystanie złóż piaskowych. Należy wówczas zastosować odpowiednią kombinację reagentów lub specjalnie dobrane warstwy filtracyjne. Dwa najbardziej znane złoża filtracyjne to węgiel aktywny i braunsztyn.

 

Węgiel aktywny lub aktywowany to specjalnie produkowany rodzaj warstwy filtracyjnej o dużej porowatości, zdolnej skutecznie odseparować zanieczyszczenia. Składa się głównie z węgla pierwiastkowego, sadzy i grafitu oraz małych ilości popiołu i innych domieszek. Gdyby zmierzyć powierzchnię 1 grama węgla aktywnego, można by z zaskoczeniem stwierdzić, iż ze względu na olbrzymią porowatość, drobina tej substancji ma pole powierzchni porównywalne nawet do powierzchni dziesięciu kortów tenisowych.

 

Braunsztyn, zwany również piroluzytem, to dwutlenek manganu, który posiada właściwość przekształcania rozpuszczonego manganu w łatwo dający się oddzielić osad. Innymi sposobami usuwania zanieczyszczeń z wody są sedymentacja, koagulacja i flokulacja. 

 

Szklanki z wodą ustawione w rzędzie od tej napełnionej najmniej, do tej, gdzie jest najwięcej wody (Photofactory)

 

Sedymentacja

Jest to zdolność cząstek osadu do samodzielnego opadania. Wykorzystuje się ją raczej do oczyszczania ścieków niż wody. Urządzenia wykorzystujące to zjawisko nazywamy osadnikami. Do wspomagania sedymentacji wykorzystuje się koagulację i flokulację.

 

Flokulacja

Jest to zdolność do łączenia się w większe cząstki osadu pod wpływem reagentu zwanego flokulantem. Ważnym czynnikiem przy flokulacji jest prędkość mieszania wody z flokulantem. Ze względu na małe rozmiary cząstek i długi czas reakcji mieszanie musi być bardzo wolne i spokojne tak, aby nie rozbić cząstek już stworzonych.

 

Koagulacja

Jest to proces podobny do flokulacji i polega na łączeniu się powstałych cząstek w większe ich skupiska. Tym samym ich ciężar wzrasta i możliwe staje się ich coraz szybsze opadanie. Obydwa procesy: flokulacja i koagulacja są prowadzone w urządzeniach zwanych mieszalnikami.

 

Kropla wpadająca do wody (Photofactory)

 

Zmiękczanie wody

Woda twarda wytwarza osady kamienia i mułu kotłowego. Są to ciała stałe o różnej gęstości i składzie, powstające wewnątrz czajników elektrycznych, bojlerów, podgrzewaczy łazienkowych, kotłów grzewczych i wymienników cieplnych. Substancje te zakłócają ich normalną pracę i prowadzą do kosztownych awarii. Zmiękczania wody dokonuje się, wytrącając związki wapnia i magnezu, przez ogrzanie wody, użycie reagentów chemicznych, takich jak wapno i soda oraz jonitów zdolnych do specyficznej wymiany jonowej. Tak przygotowaną wodę można tłoczyć do sieci. Często jednak przedtem należy ją oczyścić bakteriologicznie.