4.2. Mechanische processen

4.2.1.Sedimentatie

Sedimentatie is een van de vroegste processtappen in water- en afvalwaterbehandeling (Reynolds, 1982). De sedimentatie proces, is het verwijderen van zware bezinkbare uit troebel water bronnen om de vaste stoffen op de zuiveringsinstallatie processen (Willis, 2005) te verminderen. De principes van sedimentatie zijn dezelfde voor bekkens gebruikt water of afvalwater: de apparatuur en operationele werkwijzen zijn eveneens vergelijkbaar (Reynolds, 1982).
De sedimentatie proces verwijdert veel deeltjes zoals klei en slib gebaseerd troebelheid, natuurlijke organische stof, en andere bijbehorende onzuiverheden. Deze onzuiverheden omvatten microbiële contaminanten, giftige metalen, synthetische organische chemie, ijzer, mangaan en humusstoffen. Humusstoffen komen uit de bodem worden geproduceerd in natuurlijk water en sedimenten door chemische en biologische processen, zoals het verval van de vegetatie. Verwijdering van humusstoffen uit drinkwater is wenselijk aangezien zij deel desinfectiebijproducten wanneer chloor wordt toegevoegd aan het water (URL 11).

Figuur 4.13. Schematische weergave van sedimentatie bekken (URL 12)

Na flocculatie, het water en vlok beweegt langzaam door de grote bekkens bekend als sedimentatie of bekkens (figuur 4.13). Het water beweegt heel langzaam door deze bekkens vanwege hun grote omvang. Hierdoor kan de vlokken bezinken op de bodem van het bassin. De vlok die valt op de bodem van de bassins wordt verzameld in een trechter van grote roterende schrapers wanneer meerdere keren per dag wordt verwijderd door de exploitanten. Helder water boven de vlokken laag (hierna behandeling residuen) stroomt uit het sedimentatiebekken en de filters. Verwijdering van deeltjes in het sedimentatiebekken verbetert de werking van de filters die het volgende zuiveringsproces omvat na sedimentatie.
Sedimentatie in drinkwater behandeling volgt in het algemeen een stap van chemische coagulatie en flocculatie, die samen maakt het groeperen van deeltjes in vlokken van een groter formaat. Dit verhoogt de vestiging snelheid van zwevende deeltjes en maakt het mogelijk de afwikkeling van colloïden (URL 13).

Figuur 4.13. Schematische weergave van sedimentatie bekken (URL 12)

Na flocculatie, het water en vlok beweegt langzaam door de grote bekkens bekend als sedimentatie of bekkens (figuur 4.13). Het water beweegt heel langzaam door deze bekkens vanwege hun grote omvang. Hierdoor kan de vlokken bezinken op de bodem van het bassin. De vlok die valt op de bodem van de bassins wordt verzameld in een trechter van grote roterende schrapers wanneer meerdere keren per dag wordt verwijderd door de exploitanten. Helder water boven de vlokken laag (hierna behandeling residuen) stroomt uit het sedimentatiebekken en de filters. Verwijdering van deeltjes in het sedimentatiebekken verbetert de werking van de filters die het volgende zuiveringsproces omvat na sedimentatie.
Sedimentatie in drinkwater behandeling volgt in het algemeen een stap van chemische coagulatie en flocculatie, die samen maakt het groeperen van deeltjes in vlokken van een groter formaat. Dit verhoogt de vestiging snelheid van zwevende deeltjes en maakt het mogelijk de afwikkeling van colloïden (URL 13).

4.2.1.1. Waarom gebruiken we sedimentatie in de waterbehandeling?

Sedimentatie is een solid-vloeistof scheiding gebruik te maken van de zwaartekracht bezinken om zwevende deeltjes te verwijderen. In waterzuivering de belangrijkste toepassingen zijn (Reynolds, 1982):

1. Plain bezinking van oppervlaktewater voorafgaand aan de Behandeling door een snelle zandfiltratie plant.
2. Bezinken van gestold en uitgevlokte wateren voorafgaand aan de snelle zandfiltratie.
3. Bezinken van gestold en uitgevlokt wateren in een lime-soda soort ontharder.
4. Bezinken van behandeld water in een ijzeren of mangaan verwijdering fabriek.

4.2.1.2. Conventionele sedimentatie ontwerp

De meeste sedimentatie bekkens gebruikt in de behandeling zijn de horizontale stroming soort in rechthoekige, vierkante of ronde design. Beide lange, rechthoekige bassins en ronde bassins worden vaak gebruikt; de keuze is gebaseerd op lokale omstandigheden, economie en persoonlijke voorkeur. Bassins werden oorspronkelijk ontworpen om slib op te slaan voor enkele maanden en werden periodiek uit de vaart genomen voor het handmatig reinigen door te spoelen. De meeste bekkens zijn onlangs ontworpen om te worden gereinigd met mechanische apparatuur op een continue of frequente schema (Willis, 2005).
Er zijn verschillende ontwerpen bezinkingstanks beschikbaar. Deze omvatten (URL12):

• Grote rechthoekige tanks waar het water binnenkomt ene kant en laat aan de andere kant. Dit type wordt normaal gebruikt in grote tanks conventionele behandeling.
• Circulaire tanks met vlakke of kegelvormige bodems worden ook gebruikt, vooral bij kleinere werken. Uitgevlokte water in de tank bij een centraal distributiecentrum sectie en schoon water bladeren. De tank bij de inzamelpunten troggen op omtrek van de tank. Het ontwerp en de stroming in een sedimentatie tank moet zodanig zijn dat het minimumbedrag van de koppels laat met de geklaarde water.

De koppels geïnstalleerd in de nabezinktank verzamelen op de bodem van de tank slib vanwaar het regelmatig moet worden verwijderd om ophoping in de tank te voorkomen. Indien slib niet regelmatig onttrokken volgens bewerkingsstap schema, kan de kwaliteit van het geklaarde water verslechteren als gevolg van opnieuw meesleuren.
Het slib van de bezinktank een groot verontreinigingspotentieel omdat al het zwevend materiaal uit het samen met de chemicaliën die worden gebruikt voor coagulatie bevat. Er moet dus van worden afgevoerd op een correcte manier om verontreiniging van water bron te voorkomen. Het slib wordt uit de sedimentatie tank teruggetrokken in een verdunde vorm (2-5% vaste stof) en wordt soms verdikt weg te doen.

4.2.1.3. Factoren beïnvloeden de sedimentatie proces

De volgende factoren die de sedimentatie: dichtheid en grootte van de gesuspendeerde deeltjes, watertemperatuur, turbulentie, stabiele stroom, bodem schuren en flocculatie (URL 14):

• Dichtheid - hoe groter de dichtheid van de deeltjes, hoe sneller de deeltjes bezinken
• Grootte - hoe groter de deeltjes zijn, hoe sneller ze af te wikkelen
• Temperatuur - hoe lager de temperatuur van het water is, hoe hoger de viscositeit, dus hoe langzamer de deeltjes bezinken
• Turbulentie - de turbulentere de stroming, hoe langzamer de deeltjes bezinken
• Stabiliteit - instabiliteit kan leiden tot kortsluiting stroom, beïnvloeden het bezinken van deeltjes
• Bodem schuren - tijdens de bodem schuren, vestigde deeltjes worden opnieuw geschorst en gewassen met het effluent
• Flocculatie - flocculatie leidt tot grotere deeltjes, waardoor de bezinkingssnelheid.

4.2.2. Filtratie

Filtratie, hetgeen een eenheidsbewerking scheiden van vaste stoffen uit vloeistoffen, is het enige van de drie waterzuivering die kan verwijderen chloor, chloor bijproducten is en VOS uit drinkwater (Figuur 4.14). Chloor en VOC's zijn de meest gevaarlijke en bedreigende verontreinigingen van het drinkwater gemeentelijke behandeld. Naast de verwijdering van deze gevaarlijke chemische stoffen, waterfilters ook halen uit drinkwater het chloor-resistente protozoa Giardia en Cryptosporidium. Deze protozoa hebben de waterzuivering industrie geplaagd al tientallen jaren en een aantal epidemieën van ernstige gastro-intestinale aandoeningen hebben veroorzaakt, gecontracteerd door het drinken van vervuild water (URL 15; Sincero en Sincero, 2003e).
Het doel van filtratie is om de deeltjes gesuspendeerd in water te verwijderen door het passeren van het water door een laag poreus materiaal. Grotere deeltjes worden vastgehouden door overbelasting en sedimentatie, terwijl colloïdale materie wordt vastgehouden door adsorptie, of coagulatie en sedimentatie. Biologische interacties optreden wanneer het water stroomt langzaam door het poreuze massa (Chen et al., 2005).

Figuur 4.14. Filtration mechanisme dat wordt gebruikt in de praktijk (URL 16)

Zodra de floc is neergeslagen op de bodem van het water wordt het heldere water geplaatst pass filters van wisselende samenstelling (zand, grind en kool) en poriegroottes, teneinde opgeloste deeltjes, zoals stof, parasieten te verwijderen, bacteriën, virussen en chemicaliën (URL 17).
Er zijn drie fundamentele termen die worden gebruikt om de methode van het aanbrengen van de drijfkracht gebruikt in filtratiesystemen beschrijven -Vacuüm filtratie, filtratie, en de zwaartekracht filtratie (Chen et al., 2005). Filters kunnen worden aangemerkt als de zwaartekracht, druk, of vacuüm filters. Gravity filters zijn filters die afhankelijk zijn van de zwaartekracht om een drukverschil om het water te dwingen door het filter maken. Anderzijds, druk en vacuüm filters zijn filters die afhankelijk zijn van het toepassen van enkele mechanische middelen om het drukverschil nodig om het water te dwingen door het filter maken. Het filtermedium kan uit geperforeerde platen, septum van geweven stoffen of van korrelvormige materialen zoals zand. Dus, volgens welke drager, filters kunnen ook worden geclassificeerd als geperforeerde plaat, geweven septum of korrelige filters. Het filtratiemedium van bovengenoemde microstrainer is van geperforeerde plaat. Het filter media gebruikt in plaat-en-frame van persen en vacuüm filters zijn van geweven materialen (Sincero en Sincero, 2003e).

4.2.2.1. Conventionele filtratie

Filtratiesystemen behandelen water door het door korrelvormige media, bijvoorbeeld zand, die verwijdert verontreinigingen. Hun effectiviteit varieert sterk, maar deze kunnen worden gebruikt ter verbetering troebelheid en kleur betreft, maar ook voor de behandeling van Giardia en Cryptosporidium, bacteriën en virussen (URL 18).
Gebruikelijke filtratie gebruikt eerst een voorbehandeling chemisch coagulatiemiddel, zoals ijzer of aluminiumzouten, die wordt toegevoegd aan het bronwater. Het mengsel wordt vervolgens langzaam geroerd om kleine zwevende deeltjes induceren aggregeren groter en gemakkelijk verwijderbaar stolsels of vormen "vlokken." (URL 18).
Deze systemen maken gebruik van een volgende sedimentatie stap. In dit proces deeltjes in het water, met inbegrip van de vlokken die door flocculatie, mogen uit het water om zich te vestigen op natuurlijke wijze door te trekken zwaartekracht. Deze verontreinigingen verzamelen zich op de bodem van het systeem als "sludge" die periodiek wordt verwijderd (URL 18).
Zodra deze processen zijn voltooid, wordt het water geleid door filters, zodat alle resterende deeltjes zelf fysiek zal hechten aan materiaal te filteren. De gesuspendeerde deeltjes worden gedestabiliseerd door het coagulatiemiddel en dus gemakkelijker hechten aan het filtermateriaal (URL 18).
Gebruikelijke filtratie, zoals andere filtratiesystemen, resulteert in een aanzienlijke verbetering van diverse bronwateren. Het is het beste toegepast op bronnen met een constante stroom en lage niveaus van algen -die filtersystemen (URL 18) kunnen verstoppen.
Coagulatie chemicaliën zonder deskundige gebruik om de gewenste resultaten te bereiken, zodat opgeleid personeel benodigd voor het beheer filtratie verwerkers (URL 18).

4.2.2.2. Direct filtratie

Filtration systemen te behandelen water door het door korrelige media, bijvoorbeeld zand, dat de te verwijderen verontreinigingen. Filtratie effectiviteit varieert sterk, maar deze kunnen worden gebruikt ter verbetering troebelheid en kleur betreft, maar ook voor de behandeling van Giardia en Cryptosporidium, bacteriën en virussen (URL 18).
Directe filtratie gebruikt eerst een chemisch coagulatiemiddel, zoals ijzer of aluminiumzouten, die wordt toegevoegd aan het bronwater. Het mengsel wordt vervolgens langzaam geroerd om kleine zwevende deeltjes induceren aggregeren groter en gemakkelijk verwijderbaar klonters, of "vlokken" (URL 18) te vormen.
Zodra deze processen voltooid zijn, wordt bronwater geleid door filters zodat het overgebleven deeltjes zich hechten aan het filtermateriaal. De gesuspendeerde deeltjes worden gedestabiliseerd door het coagulatiemiddel en dus hechten beter aan het filter (URL 18)
Conventionele filtratie processen gebruiken sedimentatie om deeltjes bezinken uit het water te verwijderen. Direct filtratie elimineert deze stap en laat de filter materiaal zelf aan het werk van het uitpersen van contaminanten (URL 18) te doen.
Directe filtratie relatief eenvoudig filtratieproces en economisch aantrekkelijk. Het systeem leidt tot een aanzienlijke verbetering van de kwaliteit van bronwater -maar is het best ingezet op relatief hoge kwaliteit bron wateren, met een constante stromen en lage troebelheid. Hoge niveaus algen, in het bijzonder kan verstoppen filtersystemen (URL 18).

4.2.2.3. Diatomeeënaarde filtratie

Diatomeeënaarde filtratie wordt gebruikt om fysiek te verwijderen deeltjes, die eenvoudig worden gespannen uit bronwater. De werkwijze is effectief in het verwijderen Giardia, Cryptosporidium, algen, en, afhankelijk van de graad, wat bacteriën en virussen (URL 18).
filter Dit systeem bestaat uit een koek van diatomeeënaarde, een melige, krijtachtige substantie gemaakt van de gemalen, versteende resten van eencellige mariene levensvormen genaamd diatomeeën (URL 18).
Het water wordt door middel van een diatomeeënaarde filter systeem voorbij pompen die ofwel kracht stromend water door middel van de taart van de bron inlaat, of het gebruik vacuum zuigkracht te trekken door middel van de uitlaatzijde (URL 18).
In tegenstelling tot andere vormen van filtratie, worden coagulatie chemicaliën meestal niet gebruikt om de agglomeratie bevorderen verontreinigende deeltjes. Vanwege deze beperking is diatomeeënaarde filtratie best geschikt voor hogere kwaliteit bronwater dat mist anorganische verontreinigingen (URL 18).

4.2.2.4. Langzame zandfiltratie

Langzame zandfiltratie kan effectief het verwijderen van micro-organismen die watergedragen ziekte -waaronder veroorzaken protozoa zoals Giardia en Cryptosporidium, evenals bacteriën en virussen - een mogelijkheid die voor het eerst werd aangetoond door kelderen ziekte tarieven in de Europese steden die de behandeling (URL 18) pionier.Water behandeld door deze systemen is men langzaam passeren door een zandbed 2 à 4 voet (0,6 tot 1,2 m) diep. Onderweg een combinatie van fysische en biologische processen filtert het water en verwijdert verontreinigingen (URL 18).
Na herhaald gebruik, het zandbed wordt gastheer voor een groot aantal bacteriën, algen, protozoa, rotiferen, copepoden, en in het water levende wormen. Deze micro-organismen ondersteunen het filtratieproces door het verwijderen van verontreinigingen, hoewel zij kunnen worden vertraagd door watertemperatuur onder 10 °C. Zand dat deze organismen plaatsvindt wordt gezegd dat "gerijpt" en de voorkeur te reinigen of nieuwe zand. Het kan enkele weken of maanden duren zand rijpen, afhankelijk watergehalte en temperatuur. Het proces klompen uiteindelijk het zandbed en vertraagt debieten tot het punt dat het ontstopt moet zijn, meestal door de stroming, of "terugspoelen" omkeren. (URL 18).Langzame zandfiltratie systemen niet in staat zijn om gechloreerd water tegemoet, omdat chloor een nadelig effect op microbiologische gemeenschap van de filter kan hebben. Derhalve water wordt gedesinfecteerd met chloor kunnen in opslag worden behandeld na het passeren van het filtratieproces (URL 18).Storage helpt ook om flexibiliteit toe te voegen aan water uitgang van een systeem. Langzaam werkende zandfilter systemen kunnen niet overweg met grotere hoeveelheden water in tijden van pieken in de vraag, noch mogen zij worden uitgevoerd bij minder dan optimale stromen tijdens periodes van een lagere vraag (URL 18).Langzame zand systemen werken alleen goed op bronwater dat is laag in troebelheid en algen niveaus, en zonder kleur verontreiniging. Deze systemen worstelen vooral met een hoge algen of klei inhoud -die kunnen verstoppen zand bedden. Voedselrijke bronwater, anderzijds, kan de reinigende werking van langzame zandfilters bevorderen via hun biologische component (URL 18) stimuleren.Langzame zand systemen in het algemeen zijn eenvoudig en vergt weinig onderhoud en lage operationele kosten (URL 18).

4.2.2.5. Bag / Cartridge filtratie

Filtratiesystemen behandelen water door het door poreuze materialen te verwijderen en te behouden verontreinigingen (URL 18).
Zak en cartridge filters zijn eenvoudig en gemakkelijk te bedienen systemen die een geweven zak of een cartridge met een gewikkelde filament filter fysiek stam microben en sediment uit bronwater als het door het filtermedium (URL 18) wordt geleid.Deze systemen zijn effectief tegen Giardia cysten, maar niet voldoende om elimineren bacteriën, virussen of chemicaliën. Zo zijn ze het meest geschikt voor een hogere kwaliteit bron wateren en mensen met beperkte troebelheid (URL 18).Zak en cartridge technologie ontwikkelt zich snel en is op maat gemaakt voor gebruik in kleinschalige installaties voor de behandeling. Dergelijke systemen leveren ook bedieningsgemak en onderhoud, weinig vaardigheid vereist van de kant van de operator. De kosten zijn variabel, afhankelijk van hoe vaak de filters moeten worden vervangen (URL 18).Net als veel andere filters, cartridges snel uitgegroeid tot vervuild door water dat rijk is aan deeltjes -dus lage troebelheid water heeft de voorkeur. Als alternatief kan "voorbewerken filters", dat zand, mesh-schermen, cartridges, en andere stoffen te gebruiken om fysiek te verwijderen grotere deeltjes voor te behandelen water (URL 18).Filter materialen moeten periodiek worden veranderd, vaker als bron water hoog in deeltjes (URL 18).Bij herhaald gebruik van zak en patroonsystemen kunnen microben groeien op filters, hoewel dit probleem kan worden getemperd door het gebruik van een desinfectiemiddel. Ontsmettingsmiddelen kan ook nodig zijn als het water testen blijkt dat bronwater het verwijderen van virussen is noodzakelijk (URL 18).

4.2.2.6. Keramische filtratie

Keramische filters worden typisch gevormd als een bloempot of een kom en zijn geïmpregneerd met kleine, colloïdale zilverdeeltjes als desinfectiemiddel en ter voorkoming van bacteriële groei in het filter. Laboratoriumonderzoek heeft uitgewezen dat, indien ontworpen en correct geproduceerd, kunnen deze apparaten te verwijderen of te inactiveren vrijwel alle bacteriën en protozoa parasieten. De doeltreffendheid ervan tegen virussen is niet bekend (URL 18).Reiniging en onderhoud van het filter is kritisch; dus net als andere low-cost plaats van gebruik systemen, is het best gecombineerd met een educatief programma over een veilige opslag, filter reinigen, en andere aanbevolen praktijken (URL 18).De voordelen van keramische filters zijn hun gebruiksgemak, lange levensduur (indien niet gebroken), en betrekkelijk lage kosten. Nadelen zijn mogelijke herbesmetting van opgeslagen water omdat er geen chloor residu en een relatief lage stroomsnelheid-meestal 1-2 l / h (URL 18).

4.2.2.7. BioSand filtratie

Langzame zand Recent zijn aangepast voor point-of-use systemen, vooral in ontwikkelingslanden. In deze context zijn ze over het algemeen bekend als "BioSand" filters (URL 18).Meestal een BioSand filter de vorm van een container iets minder dan een meter hoog en misschien 30 cm breedte en diepte, gevuld met zand. De biologisch actieve laag, die een week of twee is om volledig te ontwikkelen, wordt gehandhaafd door het houden van het waterniveau boven de bovenkant van het zand. Net als bij langzame zandfilters, deze bioactieve laag helpt om te filteren, adsorberen, vernietigen of te inactiveren pathogenen. Een poreuze plaat bevindt zich meestal boven het zand verstoringen optreden aan de bioactieve laag wanneer water wordt toegevoegd. Gebruikers giet gewoon water in de bovenkant van de inrichting en verzamel behandelde water uit de uitlaat (18 URL).In het laboratorium en in het veld testen, hebben BioSand filters bijna alle verwijderd protozoa, en de meeste bacteriën. Hun prestaties met virussen is niet goed ingeburgerd (URL 18).De inrichting kan worden gebouwd met beton -a algemeen verkrijgbaar en relatief goedkoop materiaal. Onderhoud is vrij eenvoudig, meestal bestaande uit roeren van het bovenoppervlak van het zand eenmaal per maand of zo en handmatig het gesuspendeerde materiaal te verzamelen. De kosten van onderhoud is vrij laag, omdat er weinig of geen onderdelen te vervangen (URL 18).