Welcome to PURE-H2O Project Website

7.3. Bron Afhankelijke behandelproces Selection

De basis voor de selectie verwerkingsproces alternatieven wordt door de kenmerken van het onbehandelde water en afgewerkte waterkwaliteit doelen. Aandacht moet worden besteed aan de toekomstige invoering van strengere drinkwaterkwaliteit normen en mogelijke veranderingen en variabiliteit in het ruwe kwaliteit van het water. Dus de doelen en doelstellingen, evenals de beperkingen en beperkingen in de vorige paragraaf, dragen alle bij de keuze van alternatieve werkwijzen. Verder is de beschikbaarheid van groot materieel, na de installatie, en het vermogen van de bedienings- en onderhoudspersoneel, alsook de afvalverwerking eisen en de beschikbaarheid en kosten van chemicaliën voor waterbehandeling, alle grote invloed op de keuze van het waterzuiveringsproces, vooral in afgelegen gebieden en ontwikkelingslanden (Kawamura, 2000). De keuze en het ontwerp van de waterbehandelingsprocessen voor gebruik op een bepaalde faciliteit worden gedicteerd door praktische, betrouwbaarheid, flexibiliteit en totale economie. Ingenieurs ervaren in waterzuiveringsinstallatie ontwerp nodig zijn om de beste behandeling systeem te bepalen voor elke specifieke situatie, en hun advies moet worden verkregen in een vroeg stadium van de projectplanning (Technical Manual, 1985).De interface tussen grondwater en oppervlaktewater is een aerially beperkt, maar in het bijzonder gevoelige en kritische niche in de totale omgeving. Op deze interface, het grondwater, dat is beïnvloed door omgevingsfactoren op het aardse landschap interageert met het oppervlaktewater dat is beïnvloed door omgevingsfactoren upstream. Bovendien kan de chemische reacties die plaats waar chemisch verschillende oppervlaktewater aan chemisch verschillende grondwater in de zone hyporheic nemen tot een biochemische omgeving die in sommige gevallen kan worden gebruikt als een indicator voor veranderingen in zowel terrestrische en aquatische ecosystemen. De mogelijkheid om deze interface te begrijpen is een uitdaging, omdat het vereist dat de focus van vele verschillende wetenschappelijke en technische disciplines tegelijk, aerially beperkt plaats. Het voordeel van deze aanpak voor het bestuderen van het grensvlak van grondwater en oppervlaktewater kan de identificatie van nuttige biologische of chemische indicatoren van negatieve of positieve veranderingen in grotere terrestrische en aquatische ecosystemen (Winter et al., 1998).Gegevens over de kwaliteit van het oppervlaktewater, genomen over een voldoende lange periode (5 tot 10 jaar), moet zowel beoordeeld en geëvalueerd om de fysische, chemische, microbiologische en radiologische kenmerken van ruw water te beoordelen. Een risico-evaluatie moet ook worden gemaakt met betrekking tot de mogelijke verontreiniging van het water door chemische morsen of radioactief afval. Bovendien moet de mate van de huidige en toekomstige ruimtelijke ordening in het stroomgebied worden bestudeerd (Kawamura, 2000).Raw water kenmerken variëren sterk, de belangrijkste verschillen zijn tussen oppervlakte- en grondwater, hard en zacht water, en rivierwater ten opzichte van het reservoir water. Daarom grondwater systemen komen vaker voor dan oppervlaktewater, maar meer mensen drinken water uit oppervlaktewater systemen (Flynn, 2009). Als het grondwater is geselecteerd als de bron van het proceswater, dezelfde overwegingen in verband met oppervlaktewater toe te passen. Grondwater als grondstof waterbron vereist bijkomende studies, zoals de geologische omstandigheden, water tafel, de opname van het grondwaterpeil als gevolg van pompen, problemen in verband met zeewater inbraak, en de mogelijke uitspoeling van industrieel afval, huishoudelijk afval, landbouwchemicaliën en meststoffen in het grondwater (Kawamura, 2000).Voor de zojuist genoemde redenen, hierbij zijn een belangrijk aspect van evaluatie van de kwaliteit van een waterbron. Componenten in het ruwe water met een maximale concentraties worden beperkt door de Drinking Water Quality Standards moet zorgvuldig worden geanalyseerd en geëvalueerd. De behandelbaarheid van het ruwe water kan worden beoordeeld door het gebruik van bench-scale tests en een pilotstudie (Kawamura, 2000).Als er een van een bestaande waterzuiveringsinstallatie in de nabijheid van de voorgestelde fabrieksterrein moet de constructeurs de operationele gegevens van de bestaande installatie te raadplegen omdat het waardevolle informatie over de behandelbaarheid van het ruwe water (Kawamura, 2000) zal bieden.

7.3.1. Surface waterbehandeling

Oppervlaktewaterbehandeling kan worden bewerkstelligd door verschillende treinen proces, afhankelijk van de bron waterkwaliteit. Hieronder worden enkele voorbeelden gegeven, beginnend met een conventionele behandeling. Alle oppervlaktewateren vereisen desinfectie, dus onafhankelijk van de behandeling trein gekozen om een oppervlakte water te behandelen, moet dat proces trein ontsmetting bevatten (Logsdon et al., 1999).Desinfectie Alleen bij No Filtration: Het aantal water systemen waarvoor behandeling van oppervlaktewater bestaat alleen uit desinfectie is een kleine fractie van de totale systemen met behulp van het oppervlaktewater en waarschijnlijk zal afnemen als gevolg van de bevolkingsgroei en de toenemende problemen in verband met waterscheiding ownership of controle. Toch heeft een aantal systemen, waaronder enkele zeer grote, gebruiken nu deze benadering van waterbehandeling.Conventionele behandeling : desinfectie is bij conventionele behandeling, met het punt of de punten van toevoeging van ontsmettingsmiddel variëren op verschillende zuiveringsinstallaties. Een conventionele behandeling trein is geschikt voor bronwateren die soms of altijd troebel, met troebelheid van meer dan 20 tot 50 NTU gedurende langere tijd. Een moderne hypothetische conventionele filtratie plant (Figuur 7.1) voor de behandeling van de rivier de Ohio (afhankelijk van de ligging aan de rivier) nodig zou hebben voor de behandeling van water met troebelheid, variërend van zo laag als ongeveer 10 NTU tot een piek van meer dan 1000 NTU tijdens overstromingen. Coagulant dosering kan zo laag als 10 mg / l tot meer dan 100 mg / L tijdens overstromingen. Afhankelijk van het coagulatiemiddel gekozen zou toevoeging van alkaliteit vereist op sommige momenten. Snelle menging zou worden gevolgd door flocculatie. Sedimentatie kan worden bereikt in conventionele lange rechthoekige bassins, of in bassins geholpen door buis of plaat kolonisten. Filtratie zou waarschijnlijk gebruik van dual media (antraciet over zand) te betrekken. Met deze nadruk op het verlagen desinfectie bijproductvorming zou waarschijnlijk chlorering pas na sedimentatie of na filtratie. Totale organische koolstof concentraties op de Ohio algemeen niet zo hoog dat buitengewone maatregelen ter bestrijding van TOC vereist (Logsdon et al., 1999).

Figuur 7.1. Conventionele behandeling, oppervlaktewater.

Conventionele behandeling met voorbehandeling: Sommige oppervlaktewater te voeren tal van sediment zo hoog dat waterzuiveringsinstallaties maken gebruik van een pre-sedimentatie stap voorafgaand aan de conventionele behandeling trein. Eerder in de twintigste eeuw, werd duidelijk sedimentatie zonder chemische toevoeging geoefend om een deel van de zwevende stoffen te verwijderen voordat conventionele behandeling. Nu is het gebruikelijk om enkele polymeertoevoeging of coagulant aan de eerste sedimentatiestap verbeteren en de rest van de installatie verminderen de belasting. Dus, terwijl de conventionele behandeling trein kan een breed scala van de bron water te behandelen, sommigen kunnen zo uitdagend dat zelfs conventionele behandeling vereist een vorm van voorbehandeling zijn. Pre-desinfecteermiddel die chlooramines of chloordioxide kunnen zijn uitgeput sommige planten van de concentratie van bacteriën daling van het bronwater (Logsdon et al., 1999).Processen voor Source Wateren van zeer hoge kwaliteit: Voor bron wateren met een zeer lage troebeling, lage concentraties van TOC en lage concentraties van de ware kleuren, een deel van de behandeling stappen die werkzaam zijn in een conventionele zuiveringsinstallatie mag niet nodig zijn, of andere filtratie processen kan geschikt zijn. Behandeling van zeer hoge kwaliteit bronwateren kan worden bereikt door filtratie zonder voorafgaande klaring door middel diatomeeënaarde filtratie langzame zandfiltratie of door directe filtratie, waarbij de sedimentatiestap van de conventionele behandeling trein verwijderd. Figuur 7.2 is een werkwijze schematisch diagram voor directe filtratie een alternatief voor inline filtratie, waarbij flocculatie weggelaten. Voor water niet tot hoge concentraties DBPs bij chlorering vormen, vrij chloor is waarschijnlijk een ontsmettingsmiddel (Logsdon et al., 1999).

Figuur 7.2. Direct en in-line filtratie behandeling, oppervlaktewater.

Opgeloste Air Flotation: Voor reservoirs en andere oppervlaktewateren met aanzienlijke algenbloei, kan filtratie processen ontbreekt opheldering snel overweldigd worden door-filter verstopt algen. De processen geschikt voor lage-troebelheid source wateren zijn niet erg succesvol wanneer de behandeling van algen beladen water nodig is. De sedimentatie bekkens die werkzaam zijn in een conventionele behandeling zijn niet erg succesvol voor algen verwijderen, hoewel, omdat algen de neiging te zweven in plaats van te zinken. De dichtheid van algen dicht bij die van water en wanneer ze zuurstof kunnen algen eigen drijfmiddelen maken. Daarom wordt een werkwijze die beter geschikt is voor het verwijderen algen opgeloste lucht flotatie (DAF), waarbij de gecoaguleerde deeltjes, waaronder algen indien die aanwezig zijn, wordt gedreven naar de top van verduidelijking tank. In DAF, de verduidelijking proces en de algen werken in dezelfde richting. Net als conventionele behandeling, DAF biedt werk aan chemische voer, een snelle mix, en flocculatie, maar dan is de DAF nabezinker wordt vervangen door de sedimentatie bekken. Een DAF processchema wordt getoond in figuur 7.3.

Figuur 7.3. Opgeloste lucht flotatie / filtratie behandeling, oppervlaktewater.

Waters met een hoge concentratie van algen kunnen ook hoge concentraties van desinfectie bijproducten (DBP) voorlopers, dus pre-desinfectie met vrij chloor kan leiden tot DBP naleving problemen. Chlorering net voor of na filtratie en het gebruik van alternatieve desinfectiemiddelen, zoals chlooramines, moeten kunnen worden beschouwd (Logsdon et al., 1999).Membraan Filtratie: membraanfiltratie omvat een groot aantal verschillende processen en kan worden gebruikt voor verschillende bron waterkwaliteiten, afhankelijk van het membraanproces gebruikt. Microfiltratie, gebruikt voor de behandeling van het oppervlaktewater, kan een breed scala van vaste deeltjes, zoals bacteriën, protozoa en oöcysten, en deeltjes die troebelheid veroorzaken te verwijderen. Virussen zijn echter zo klein dat sommige de neiging door de microfiltratie membranen te passen. Microfiltratie is praktisch voor toepassing op een breder scala van bronwater troebelheden dan langzame zandfiltratie of diatomeeënaarde (DE) filtratie, maar microfiltratie kan niet omgaan met de hoge troebelingen die zijn aangetroffen in veel conventionele zuiveringsinstallaties. Microfiltratie niet opgeloste stoffen te verwijderen, zodat het desinfectieproces geschikt voor water behandeld door deze werkwijze zal afhangen van de opgeloste organische koolstof (DOC) en voorloper inhoud van het bronwater. Voordelen voor membraanfiltratie onder zeer hoge verwijdering van Giardia cysten en Cryptosporidium oöcysten, het gemak van automatisering, kleine footprint voor een membraan plant, en de haalbaarheid van het installeren van de capaciteit in kleine stappen in een modulair in plaats van alles in een keer in een belangrijke uitbreiding, dus dat kapitaaluitgaven kan worden gespreid in de tijd. Een microfiltratie trein in figuur 7,4 (Logsdon et al., 1999).

Figuur 7.4. Microfiltratie behandeling oppervlaktewater.

7.3.2. Grondwater behandeling

Veel grondwater verkregen uit diepe putten hebben een zeer hoge kwaliteit met betrekking tot troebelheid en microbiologische verontreinigingen. Als ze geen minerale bestanddelen ter behandeling, kunnen zij voor consumptie geschikte desinfectie met als enige behandeling. De mineralen in grondwater vaak resulteren in de noodzaak of de wens voor verdere behandeling (Logsdon et al., 1999).Desinfectie Alleen, of geen behandeling: Sommige grondwater voldoen aan de microbiologische kwaliteitsnormen en hebben een gehalte aan mineralen, zodat desinfectie de enige vereiste behandeling kan zijn, en in sommige staten desinfectie mag niet worden verlangd. Dit kan veranderen als het grondwater Regel is afgekondigd door USEPA. Omstandigheden begunstiging van deze situatie is dat de aquifer heeft geen directe verbinding naar het oppervlaktewater en de goed naar behoren is geconstrueerd dat de aquifer niet kunnen worden besmet bij de bron website. Voor grondwater van hoge kwaliteit, de meest gebruikte ontsmettingsmiddel vrij chloor (Logsdon et al., 1999).Verwijdering van ijzer of mangaan, of beide, Plus desinfectie: Als de mineralen in de aquifer onder andere ijzer en mangaan, deze anorganische componenten kunnen worden gevonden in het grondwater. Voor het verwijderen van ijzer en mangaan, oxidatie, precipitatie en filtratie worden gewoonlijk gebruikt. Figuur 7.5 toont werkwijzen voor verwijdering van ijzer en mangaan. Aanwezigheid van organische stoffen in de bron water kan verwijderen van ijzer en mangaan aantasting door oxidatie en filtratie. IJzer kan in veel gevallen worden geoxideerd door beluchting. Behandeling bij een pH van 8 of hoger bevordert een snellere oxidatie van ijzer door beluchting, wanneer natuurlijk organisch materiaal (NOM) niet in significante concentraties. Chloor, kaliumpermanganaat, chloordioxide of ozon kan worden gebruikt om ijzer en mangaan oxideren. Kaliumpermanganaat wordt vaak gebruikt voor mangaan, die moeilijker te oxideren dan ijzer. Greensand is gebruikt in samenhang met kaliumpermanganaat voor ijzer en mangaan verwijderd in talrijke zuiveringsinstallaties, vooral voor kleine of middelgrote systemen. Greensand kan overmaat permanganaat adsorberen wanneer het wordt overvoerd en later verwijderen van ijzer en mangaan als permanganaat is ondervoed, waardoor operators tot een doeltreffende behandeling te bereiken zonder continu afstemmen van de permanganaat dosering aan de ijzer en mangaan inhoud van het ruwe water. Bij chemische oxidanten plaats worden gebruikt dan de beluchting wordt drukfilters soms gebruikt om ijzer of mangaan verwijdering bewerkstelligen zonder dat opnieuw pompen na behandeling (Logsdon et al., 1999).

Precipitative Lime Ontharding: Hard water bevat hoge concentraties van calcium en magnesium. Zowel de grond- en oppervlaktewater kan worden behandeld door precipitative kalk verzachtende om de hardheid te verwijderen. De behandeling bestaat het toevoegen van gebluste kalk of gebluste kalk aan het water om de pH voldoende te verhogen om calcium neer te slaan of nog hoger om magnesium te verwijderen. Als noncarbonated hardheid aanwezig is, kan toevoeging van natriumcarbonaat eveneens vereist voor precipitatie van calcium en magnesium. In precipitative lime verzachten calciumcarbonaat en magnesiumhydroxide precipitaten verwijderd in een bezinktank voordat het water wordt gefilterd. Op verzachtende planten die afzonderlijke snelle mix, flocculatie en sedimentatie processen in dienst, het recirculeren van een deel van de kalk slib aan de snelle mix stap verbetert CaCO3 neerslag en agglomeratie van neergeslagen deeltjes. Solids contact voorzuiveringsapparaten combineren de snelle mix, flocculatie en sedimentatie stappen in een single-proces wastafel en over het algemeen zijn ontworpen voor hogere tarieven van de behandeling dan de lange, rechthoekige bekkens. Tweetraps ontharding wordt getoond in figuur 7.6. Solids contact voorzuiveringsapparaten een aantrekkelijk alternatief, vooral voor grondwater, vanwege de mogelijkheden tot lagere investeringskosten en kleinere benodigde ruimte en worden vaker gebruikt dan gescheiden flocculatie en sedimentatie eenheden (Logsdon et al., 1999).Gebruik van vaste stoffen contact zuiveraars kunnen problemen met betrekking tot de afzetting van neerslagen en de schaalvergroting in de kanalen en leidingen aansluiten unit processen te verminderen. Wanneer magnesium wordt verwijderd, geregeld water een hoge pH (10,6-11,0) en de pH moet worden verlaagd. Dit wordt typisch bewerkstelligd door het opnieuw carbonatatie (dwz, toevoeging van kooldioxide). Solids gevormd als gevolg van her-carbonatatie kan worden verwijderd door secundaire mengen, flocculatie en sedimentatie faciliteiten. Bij sommige waterontharders wordt kooldioxide toegevoegd na de secundaire bezinking over verdere pH-verlaging te bewerkstelligen en het water te stabiliseren.Hoewel twee fasen re-carbonatatie effectiever optimaliseren hardheid verwijderen en regelen van de stabiliteit van de zacht water, is een goedkopere enkele trap opnieuw carbonatieproces soms gebruikt in overmaat kalk behandeling. Beluchting soms gebruikt voordat kalk verzachtende om kooldioxide te verwijderen uit het grondwater, omdat kalk reageert met kooldioxide. De beslissing om al dan niet beluchting gebruiken of gewoon meer kalk voor behandeling met koolstofdioxide gebruikt kan worden geholpen door het uitvoeren van een economische analyse van de kosten van beluchting versus de kosten van de extra kalk en de extra geproduceerde slib (Logsdon et al., 1999).

Figuur 7.6. Twee-traps teveel kalk verzachtende behandeling, grondwater.

Ionenuitwisselingsprocessen: De meest voorkomende ionenuitwisselende verzachtende hars een natrium- kationenuitwisseling (zeoliet) hars die natrium uitwisselt voor tweewaardige ionen, zoals calcium, magnesium en radium. Als radium aanwezig samen met calcium of magnesium of zowel Ca en Mn is, wordt de verwijderingscapaciteit hardheid van de hars uitgeput voordat het vermogen tot radium verwijdering bereikt, zodat hardheid doorbreekt als eerste. Nadat de hars zijn vermogen om verwijderen hardheid heeft bereikt, wordt teruggewassen, geregenereerd met een natriumchlorideoplossing en gespoeld met water afgewerkt. De regeneratiestap retourneert de hars om de natriumvorm, zodat het opnieuw kan worden gebruikt voor het verzachten. Een gedeelte van het bronwater typisch omzeild rond de verzachtende vat en gemengd met onthard water. Dit verschaft calciumionen te helpen stabiliseren het afgewerkte water (Logsdon et al., 1999).Anionenuitwisseling harsen worden gebruikt in de waterbehandeling met apparatuur vergelijkbaar met die gebruikt voor waterontharding met kationenwisselaarhars. Anionen zoals sulfaten en nitraten, en andere verbindingen worden verwijderd met deze werkwijze. Ionenuitwisselingsprocessen kan worden gebruikt om water te ontharden en, in sommige gevallen worden gebruikt voor het verwijderen van gereguleerde verontreinigingen zoals nitraat of radium. Ion Exchange is geschikt voor water weinig deeltjes, organische, ijzer en mangaan (Logsdon et al., 1999).Voorbehandeling om ijzer te verwijderen en mangaan moet voorafgaan ionenwisseling als die anorganische stoffen aanwezig zijn. Hoge concentraties van NOM kan bevuilen sommige ionenuitwisselingsharsen. Ionenwisseling, die over het algemeen wordt gebruikt in kleinere planten, biedt voordelen ten opzichte van kalk ontharden van water met verschillende hardheid van concentratie en hoge noncarbonated hardheid. Figuur 7.7 is een ionenuitwisseling installatie processchema (Logsdon et al., 1999).

Figuur 7.7. Ionenwisseling ontharding, grondwater.