Su arıtma - Water treatment

Dalecarlia Su Arıtma Tesisi, Washington, DC

Su işleme geliştiren herhangi bir işlemdir kalite ve su belirli bir son kullanım için uygun hale getirmek için. Nihai kullanım, içme , endüstriyel su temini, sulama , nehir akışının bakımı, su rekreasyonu veya çevreye güvenli bir şekilde geri döndürülmesi de dahil olmak üzere diğer birçok kullanım olabilir. Su arıtma, kirleticileri ve istenmeyen bileşenleri uzaklaştırır veya konsantrasyonlarını azaltır, böylece su istenen son kullanıma uygun hale gelir. Bu tedavi insan sağlığı için çok önemlidir ve insanların hem içme hem de sulama kullanımından faydalanmasını sağlar.

İçme suyu arıtma

Tipik içme suyu arıtma süreçleri

Tedavisi suyu içme üretimini olan üretim suya ham sudan herhangi potansiyel olarak zararlı mikropların kirletici ve / veya inaktivasyon kaldırılmasını gerektiren saf herhangi bir kısa süreli veya herhangi olumsuz sağlık etkilerinin uzun süreli riski olmadan insan tüketimi için yeterince. Genel anlamda, en büyük mikrobiyal riskler, insan veya hayvan (kuş dahil) dışkısı ile kontamine olmuş suyun yutulması ile ilişkilidir. Dışkı patojenik bakteri, virüs, protozoa ve helmint kaynağı olabilir. Mikrobiyal patojenlerin uzaklaştırılması veya yok edilmesi esastır ve genellikle bakteri , alg , virüs , mantar ve demir ve manganez dahil mineralleri uzaklaştırmak için askıda katı maddeler gibi reaktif kimyasal maddelerin kullanımını içerir . Profesör Linda Lawton'ın Robert Gordon Üniversitesi , Aberdeen'deki grubu da dahil olmak üzere araştırmalar , siyanobakterilerin tespitini iyileştirmek için çalışıyor . Bu maddeler, etkili su arıtma sistemlerine erişimi olmayan birkaç az gelişmiş ülkeye büyük zarar vermeye devam ediyor.

Su kalitesini sağlamak için alınan önlemler sadece suyun arıtılmasıyla değil, arıtıldıktan sonra iletilmesi ve dağıtılmasıyla da ilgilidir. Bu nedenle dağıtım sırasında bakteriyolojik kontaminasyonu öldürmek ve boruları temiz tutmak için arıtılmış suda artık dezenfektanları tutmak yaygın bir uygulamadır.

Musluk suyu veya diğer kullanımlar gibi evsel mülklere sağlanan su , kullanımdan önce, genellikle bir hat içi arıtma işlemi kullanılarak ayrıca arıtılabilir. Bu tür işlemler, su yumuşatma veya iyon değişimini içerebilir . Birçok tescilli sistem ayrıca artık dezenfektanları ve ağır metal iyonlarını ortadan kaldırdığını iddia eder .

süreçler

Demir çökeltme için boş havalandırma tankı

Kirleticilerin uzaklaştırılmasıyla ilgili işlemler arasında, çökeltme ve filtrasyon gibi fiziksel işlemler , dezenfeksiyon ve pıhtılaşma gibi kimyasal işlemler ve yavaş kum filtrasyonu gibi biyolojik işlemler yer alır .

Aşağıdaki işlemlerden seçilen bir kombinasyon (mevsime ve ham suda bulunan kirleticilere ve kimyasallara bağlı olarak) dünya çapında belediye içme suyu arıtımı için kullanılır.

Kimyasal

Çöken demiri çıkarmak için kum filtreli tanklar (o sırada çalışmıyor)

• Öncesi klorlama yosun kontrol ve biyolojik büyümeyi yakaladıkları için.
• Nispeten az miktarda manganez ile mevcut olduğunda çözünmüş demirin uzaklaştırılması için ön klorlama ile birlikte havalandırma .
• Klor, ozon ve ultraviyole ışık kullanarak bakteri, virüs ve diğer patojenleri öldürmek için dezenfeksiyon.

Fiziksel

• Sedimantasyon floc sıkışıp asılı katı maddelerin uzaklaştırılmasıdır katı ayırma için.
• Yıkanabilen ve yeniden kullanılabilen bir kum yatağından geçirilerek veya yıkanabilen amaca yönelik tasarlanmış bir filtreden geçirilerek sudaki partiküllerin uzaklaştırılması için filtrasyon .
• Askıda katı maddeleri uzaklaştırmak için çözünmüş hava yüzdürme .

fiziko-kimyasal

"Geleneksel" Tedavi olarak da anılır

• Flokülasyon için pıhtılaşma .
• Polielektrolitler olarak da bilinen pıhtılaşma yardımcıları – pıhtılaşmayı iyileştirmek ve daha sağlam topak oluşumu için.
• Polielektrolitler veya sahada polimerler olarak da bilinirler , genellikle pozitif veya negatif yükten oluşurlar. Kullanılan polielektrolitin doğası tamamen arıtma tesisinin kaynak suyu özelliklerine dayanmaktadır.
• Bunlar genellikle ferrik klorür, ferrik sülfat veya şap gibi bir birincil pıhtılaştırıcı ile birlikte kullanılacaktır.

Biyolojik

• Organik maddeyi metabolize etmek, çözünür bileşenleri adsorbe etmek ve partikülleri tutmak için bir biyofilm kullanarak yavaş kum filtrasyonu .

teknolojiler

İçme suyu ve diğer kullanımlar için teknolojiler iyi gelişmiştir ve belirli kaynak suyu üzerinde pilot testler için arıtma proseslerinin seçilebileceği genelleştirilmiş tasarımlar mevcuttur. Ek olarak, bazı özel şirketler, belirli kirleticilerin arıtılması için patentli teknolojik çözümler sunmaktadır. Su arıtma otomasyonu gelişmiş dünyada yaygındır. Mevsimler, ölçek ve çevresel etki yoluyla kaynak suyu kalitesi, sermaye maliyetlerini ve işletme maliyetlerini belirleyebilir. Arıtılmış suyun son kullanımı, gerekli kalite izleme teknolojilerini belirler ve yerel olarak mevcut beceriler, tipik olarak benimsenen otomasyon seviyesini belirler.

tuzdan arındırma

Tuzlu su, tatlı su elde etmek için arıtılabilir. Ters ozmoz veya damıtma olmak üzere iki ana işlem kullanılır . Her iki yöntem de yerel yüzey sularının su arıtımından daha fazla enerji gerektirir ve genellikle yalnızca kıyı bölgelerinde veya yeraltı suyu gibi suların tuzluluğunun yüksek olduğu yerlerde kullanılır.

Taşınabilir su arıtma

İçme suyu kaynaklarından uzakta yaşamak genellikle bir tür taşınabilir su arıtma işlemi gerektirir. Bunların karmaşıklığı, bir yürüyüşçünün su şişesine basit bir dezenfektan tabletinin eklenmesinden, afet bölgelerine tekne veya uçakla taşınan karmaşık çok aşamalı işlemlere kadar değişebilir.

standartlar

Birçok gelişmiş ülke kendi ülkelerinde uygulanacak standartları belirlemektedir. Avrupa'da buna Avrupa İçme Suyu Direktifi dahildir ve Amerika Birleşik Devletleri'nde Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (EPA), Güvenli İçme Suyu Yasası'nın gerektirdiği standartları oluşturur . Bu tür standartlar için yasal veya idari çerçevesi olmayan ülkeler için Dünya Sağlık Örgütü , ulaşılması gereken standartlara ilişkin kılavuzlar yayınlamaktadır. Çin , 2002 yılında Çevre Koruma Bakanlığı tarafından çıkarılan kendi içme suyu standardı GB3838-2002'yi (Tip II) kabul etti .

İçme suyu kalite standartlarının mevcut olduğu yerlerde, çoğu gereksinimler yerine kılavuzlar veya hedefler olarak ifade edilir ve çok az su standardının herhangi bir yasal temeli vardır veya yaptırıma tabidir. Avrupa İçme Suyu Direktifi ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki, belirli standartlara yasal uygunluk gerektiren Güvenli İçme Suyu Yasası bunun iki istisnasıdır.

Endüstriyel su arıtma

Turun Seudun Vesi Oy yapay anda yeraltı suyu tesisi, önceden tedavi ham su dan Kokemäki Nehri Virttaankangas mahya oluşum içine havzalar yoluyla emilir.

süreçler

Endüstriyel su arıtımının ana süreçlerinden ikisi, kazan suyu arıtımı ve soğutma suyu arıtımıdır . Büyük miktarda uygun su arıtımı, boru tesisatı ve kazan gövdesi içinde katıların ve bakterilerin reaksiyona girmesine neden olabilir. Buhar kazanları, tedavi edilmediğinde kireç veya korozyondan zarar görebilir . Termik dirençteki artış nedeniyle aynı seviyede suyu ısıtmak için ek yakıt gerekirken, kireç tortuları zayıf ve tehlikeli makinelere yol açabilir. Düşük kaliteli kirli su, halk sağlığı için risk oluşturan Legionella gibi bakterilerin üreme alanı haline gelebilir .

Düşük basınçlı kazanlarda korozyon, çözünmüş oksijen, asitlik ve aşırı alkalilikten kaynaklanabilir. Bu nedenle su arıtma, çözünmüş oksijeni uzaklaştırmalı ve kazan suyunu uygun pH ve alkalinite seviyelerinde tutmalıdır. Etkili su arıtma olmadan, bir soğutma suyu sistemi kireç oluşumu, korozyon ve kirlenmeye maruz kalabilir ve zararlı bakteriler için üreme alanı haline gelebilir. Bu, verimliliği azaltır, tesis ömrünü kısaltır ve operasyonları güvenilmez ve emniyetsiz hale getirir.

Kazan suyu arıtma

Kazan suyu arıtımı , kazana potansiyel olarak zarar verebilecek maddelerin uzaklaştırılmasına veya kimyasal olarak değiştirilmesine odaklanan bir tür endüstriyel su arıtımıdır. Tedavinin farklı tipte önlemek için farklı konumlarda kullanılan ölçek , korozyon veya köpük . Bir kazan içinde kullanılması amaçlanan ham su kaynaklarının harici arıtımı, kirliliklerin kazana ulaşmadan uzaklaştırılmasına odaklanır. Kazan içindeki dahili arıtma, suyun kazanı çözme eğilimini sınırlamaya ve kirliliklerin kazan blöfünde kazandan çıkarılmadan önce sorun yaratması en az olası formlarda tutulmasına odaklanmıştır.

Soğutma suyu arıtma

Su soğutma , makine ve endüstriyel ekipmanın bileşenlerinden ısının uzaklaştırılması yöntemidir . Hava soğutmanın etkisiz olduğu yerlerde su daha verimli bir ısı transfer sıvısı olabilir . Çoğu işgal altındaki iklimlerde su, alışılmadık derecede yüksek özgül ısı kapasitesine sahip bir sıvının termal iletkenlik avantajlarını ve evaporatif soğutma seçeneğini sunar. Düşük maliyet, genellikle tek bir kullanımdan sonra atık olarak reddedilmesine izin verir, ancak geri dönüşüm soğutma sıvısı döngüleri, buharlaşma kaybını ortadan kaldırmak ve daha fazla taşınabilirlik ve daha iyi temizlik sunmak için basınçlandırılabilir. Evaporatif soğutma kullanan basınçsız geri dönüşüm soğutma sıvısı döngüleri, buharlaşma ile yoğunlaşan safsızlıkları gidermek için bir blöf atık akışı gerektirir. Su soğutma sistemlerinin dezavantajları, biyolojik kirlenme veya kireç oluşumundan kaynaklanan ısı transferinin azalmasını önlemek için hızlandırılmış korozyon ve bakım gerekliliklerini içerir . Bu dezavantajları azaltmak için kimyasal katkı maddeleri atıksuya zehirlilik getirebilir. Suyla soğutma yaygın olarak otomobillerin içten yanmalı motorlarının ve nükleer ve buharlı elektrik santralleri , hidroelektrik jeneratörler , petrol rafinerileri ve kimya tesisleri gibi büyük endüstriyel tesislerin soğutulması için kullanılır .

teknolojiler

Kimyasal tedavi

Kimyasal işlemler, endüstriyel suyu kullanıma veya deşarja uygun hale getirmek için benimsenen tekniklerdir. Bunlara kimyasal çökeltme, kimyasal dezenfeksiyon, kimyasal oksidasyon, ileri oksidasyon, iyon değişimi ve kimyasal nötralizasyon dahildir.

fizik tedavi

Filtrasyon, partikülleri ya hızlı yerçekimi filtresi gibi bir kum tabakasından geçirerek ya da mekanik bir filtrede sudan uzaklaştırır .

Çözünmüş hava yüzdürme, askıda katı maddeleri sudan uzaklaştırır. Bu, basınç altındaki sudaki havanın çözülmesi ve daha sonra bir yüzdürme tankında atmosferik basınçta su/havanın bırakılmasıyla elde edilir. Serbest bırakılan hava, asılı maddeye yapışan küçük kabarcıklar oluşturur ve bu kabarcıkların, bir sıyırma cihazı veya bir taşma ile çıkarılabilecekleri suyun yüzeyine doğru yüzmelerine neden olur.

Biyolojik tedavi

Yavaş kum filtreleri , içme suyu üretmek için ham suyu arıtmak için biyolojik bir işlem kullanır. Kum yüzeyinde doğal olarak büyüyen karmaşık bir biyolojik film kullanarak çalışırlar. Hipogeal tabaka veya Schmutzdecke olarak adlandırılan bu jelatinimsi biyofilm , kum tabakasının üst birkaç milimetresinde bulunur. Yüzey biyofilmi, tabakadan akarken suyu arındırır, alttaki kum biyolojik arıtma tabakası için bir destek ortamı sağlar. Schmutzdecke bakteri, mantar, protozoa, rotifera ve çeşitli suda yaşayan böcek larvalarından oluşur. Biyofilm yaşlandıkça daha fazla alg gelişebilir ve bryozoa, salyangoz ve Annelid solucanları gibi daha büyük su organizmaları mevcut olabilir. Su hipogeal tabakadan geçerken, madde parçacıkları müsilajlı matris içinde tutulur ve çözünür organik madde adsorbe edilir. Kirleticiler bakteri, mantar ve protozoa tarafından metabolize edilir.

Yavaş kum filtreleri tipik olarak 1-2 metre derinliğindedir ve saatte metrekare başına 0,2-0,4 metreküp hidrolik yükleme hızına sahiptir. Biyofilm kalınlaştıkça ve akış hızı azaldıkça filtreler performanslarını kaybeder. Filtre, biyofilm ve ince bir üst kum tabakası kaldırılarak yenilenir. Su, filtreye geri boşaltılır ve yeni bir biyofilmin gelişmesini sağlamak için yeniden dolaştırılır. Alternatif olarak ıslak tırmıklama, kumun karıştırılmasını ve biyolojik tabakanın bertaraf için yıkanmasını içerir .

Fizyo-kimyasal arıtma

('Geleneksel arıtma' olarak da anılır.) Suda askıda katı maddeleri tutan bir yumak oluşturmak için kimyasal flokülantlar kullanılır. Kimyasal polielektrolitler , uzaklaştırmayı iyileştirmek için askıda katı maddelerin pıhtılaşmasını arttırmak için kullanılır.

1. Bu, ferrik sülfat gibi bir birincil pıhtılaştırıcıdan ve bir Flokülasyon Havzasına girmeden önce hızlı karıştırılan bir pıhtılaştırıcı yardımcı katyonik polimerden oluşur .
2. Arıtılan kaynak suyu, bir birincil pıhtılaştırıcı ve bir polimer ile flaşla karıştırıldıktan sonra, daha sonra suyun yavaş dönüşü veya karıştırılmasıyla kimyasalları birlikte karıştırdığı ve daha sonra ne olduğunu oluşturabilecekleri bir tür flokülasyon havuzuna konur. "floc" veya "flocc" olarak adlandırılır ve daha sonra flok havuzunun dibine yerleşir.
3. Su karıştıktan ve flok oluştuktan sonra bir sonraki aşama olan çökeltme havuzuna geçilir . Burada süreç ya tüp yerleşimcilere ya da plaka yerleşimcilere sahip olacaktır . Su, bu tüpler veya plakalardan yukarı doğru akacak ve temiz suyun bir atık oluk içine akmasına izin verecek ve daha sonra "çökeltilmiş" suyu daha fazla arıtma için filtrelere taşıyacaktır.
4. Yerleşme aşamasındaki tüpler/plakalar, "flok"un yerleşmesi için daha büyük bir yüzey alanına izin verir. Bu plakalar tipik olarak 30-45°'lik bir açıdadır ve flok parçacıklarının tüplerde veya plakalarda toplanmasına ve sonunda çökeltme havuzunun dibine ulaşmasına izin verir.
5. Bir çeşit tipik yoktur çamur daha sonra yerleşmiş topak aka çamur toplamak ve pompalamak ya da atık transfer edecek toplama sistemi decant sonradan imha edilir tankı veya havza.
6. Yerleşik su filtrelere gittikten ve filtrelerden geçtikten sonra, daha sonra tüm filtrelenmiş suyun ek kimyasal ilave için toplandığı bir berrak kuyuda saklanır : pH ayarlayıcı, klor veya UV ışığı.
7. Uygun temas süresinden veya öldürme süresinden sonra, su temiz kuyuyu terk eder ve kullanım için müşterilerin musluğuna kadar depolama tanklarına veya dağıtıma gider.

Gelişmekte olan ülkeler

Su arıtımında uygun teknoloji seçenekleri, hem topluluk ölçeğinde hem de ev ölçeğinde kullanım noktası (POU) veya kendi kendine tedarik tasarımlarını içerir. Bu tür tasarımlar kullanabilir güneş su dezenfeksiyon bir oksit varlığı sayesinde dolaylı olarak esas olarak güneş tayfının UV-A bileşeni ile doğrudan zararlı su ile taşınan mikroorganizmaların etkinliğini güneş ışıması kullanılarak, yöntemler veya fotokatalizör tipik olarak, desteklenen, TiO ₂ kendi içinde anataz ya da rutil aşamalar. SODIS teknolojisindeki ilerlemeye rağmen , ERDLator gibi askeri fazla su arıtma üniteleri gelişmekte olan ülkelerde hala sıklıkla kullanılmaktadır. Daha yeni askeri tarzdaki Ters Ozmoz Su Arıtma Üniteleri (ROWPU) portatiftir, bağımsız su arıtma tesisleri kamu kullanımı için daha uygun hale gelmektedir.

Su kaynaklı hastalıkların azaltılmasının sona ermesi için, araştırma ve geliştirme gruplarının gelişmekte olan ülkelerde başlattığı su arıtma programlarının bu ülkelerin vatandaşları tarafından sürdürülebilir olması gerekmektedir. Bu, araştırma ekibinin ayrılmasından sonra bu tür programların verimliliğini sağlayabilir, çünkü birçok yerin uzak olması nedeniyle izleme zordur.

Enerji Tüketimi: Su arıtma tesisleri önemli enerji tüketicileri olabilir. Kaliforniya'da, eyaletin elektrik tüketiminin %4'ünden fazlası orta kalitedeki suyu uzun mesafelere taşımaya ve bu suyu yüksek standartta işlemeye yöneliktir. Yerçekimi ile tüketim noktasına akan kaliteli su kaynaklarına sahip bölgelerde maliyetler çok daha düşük olacaktır. Enerji gereksinimlerinin çoğu pompalamadadır. Pompalama ihtiyacını ortadan kaldıran prosesler, genel olarak düşük enerji taleplerine sahip olma eğilimindedir. Damlatmalı filtreler , yavaş kum filtreleri , yerçekimi su kemerleri gibi çok düşük enerji gereksinimleri olan su arıtma teknolojileri .

Düzenleme

Amerika Birleşik Devletleri

Güvenli İçme Suyu Yasası gerektirir ABD Çevre Koruma Ajansı yılında içme suyu kalite belirlenmiş standartların için (EPA) kamu su sistemlerinde (en azından 60 gün, yılda en az 25 kişiye insan tüketimi için su sağlamak varlıkları). Standartların uygulanması çoğunlukla devlet sağlık kurumları tarafından yürütülmektedir. Devletler, federal standartlardan daha katı standartlar belirleyebilir.

EPA, altı gruba ayrılan 90'dan fazla kirletici için standartlar belirlemiştir: mikroorganizmalar, dezenfektanlar, dezenfeksiyon yan ürünleri, inorganik kimyasallar, organik kimyasallar ve radyonüklidler.

EPA ayrıca düzenleme gerektirebilecek düzenlemeye tabi olmayan kirleticileri tanımlar ve listeler. Kirletici Aday Listesi beş yılda bir yayınlanan ve EPA en az beş ya da daha fazla sıralanan kirletici düzenleyen karar vermek gereklidir.

Yerel içme suyu kuruluşları, İçme Suyu Devlet Döner Sermayesi aracılığıyla tesis iyileştirmeleri yapmak için düşük faizli kredilere başvurabilir.

Birleşik Krallık

Birleşik Krallık'ta su kaynaklarının düzenlenmesi, Galler ve İskoç Parlamentoları ile Kuzey İrlanda Meclisi'ne devredilen bir konudur .

İngiltere ve Galler'de iki su endüstrisi düzenleyici otorite vardır.

• Su Hizmetleri Düzenleme Kurumu (Ofwat) su sektörünün ekonomik düzenleyicisidir; etkin rekabeti teşvik ederek ve su şirketlerinin yasal işlevlerini yerine getirmelerini sağlayarak tüketicilerin çıkarlarını korur. Ofwat, bir Başkan, İcra Kurulu Başkanı ve İcracı ve İcracı Olmayan üyelerden oluşan bir yönetim kuruluna sahiptir. Yaklaşık 240 kişilik bir kadro var.
• İçme Suyu Müfettişliği (DAG) özelleştirilen su sektöründe tüketicilere güvenli, temiz içme suyu sağladığını bağımsız güvence sağlar. DWI 1990 yılında kurulmuştur ve bir İçme Suyu Baş Müfettişi ve yaklaşık 40 kişilik bir ekipten oluşmaktadır. Mevcut su kalitesi standartları, 2016 Sayılı Kanuni Enstrüman 614 Su Temini (Su Kalitesi) Yönetmeliği 2016'da tanımlanmıştır.

Organların işlev ve görevleri, 2003 Su Yasası (2003 c. 37) ve Su Yasası 2014 (2014 c. 21) ile değiştirilen 1991 Su Endüstrisi Yasasında (1991 c. 56) resmi olarak tanımlanmıştır.

İskoçya'da su kalitesi, bağımsız İçme Suyu Kalite Düzenleyicisinin (DWQR) sorumluluğundadır .

Kuzey İrlanda'da İçme Suyu Müfettişliği (DWI), kamu ve özel kaynakların içme suyu kalitesini düzenler. Mevcut su kalitesi standartları, Su Temini (Su Kalitesi) Yönetmelikleri (Kuzey İrlanda) 2017'de tanımlanmıştır.

Ayrıca bakınız

• Tarımsal atık su arıtma
• Su kirliliğinin kontrolü
• Temiz Su Yasası
• Pik su (su arzı ve talebi)
• Darbeli güç su arıtma
• Islah edilmiş su
• Kanalizasyon arıtma
• Atık su arıtma
• Su arıtma
• Su kalitesi
• Su yumuşatma
• Su tedarik etmek

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar

• Uluslararası Su Derneği Profesyonel / araştırma kuruluşu
• NSF International – Kar amacı gütmeyen bağımsız standartlar organizasyonu
• WHO.int , WHO Yönergeleri
• Grand Valley Eyalet Üniversitesi tarafından barındırılan Haiti web sitesi için Güvenli ve Sürdürülebilir Su