Surface Water Big

Με τη διαδικασία της πρωτοβάθμιας καθίζησης (εάν το στάδιο αυτό κριθεί απαραίτητο) απομακρύνονται με βαρύτητα τα αιωρούμενα σωματίδια που υπάρχουν στο νερό εντός ολίγων ωρών.
Η καθίζηση είναι μια φυσική διεργασία διαχωρισμού των αιωρούμενων σωματιδίων, το ειδικό βάρος των οποίων είναι μεγαλύτερο από το αντίστοιχο του νερού. Αποτελεί το πρώτο στάδιο στην απομάκρυνση των αιωρουμένων σωματιδίων από το νερό και ακολουθεί η διήθηση όπου επιτυγχάνεται η πλήρης απομάκρυνσή τους. Για σωματίδια με μέσο μέγεθος μεγαλύτερο από 100 μm και συγκέντρωση μεγαλύτερη από 50 mg/L, η καθίζηση είναι η κατ’ εξοχήν εφαρμοζόμενη μέθοδος διαχωρισμού. Στηρίζεται στo φαινόμενο της βαρύτητας και εφαρμόζεται για την απομάκρυνση των στερεών, των μικροοργανισμών (φυκιών και βακτηρίων), των αργίλων, των χουμικών οξέων κ.ά.

Η προαπολύμανση εμποδίζει την εισβολή παθογόνων μικροοργανισμών στην εγκατάσταση επεξεργασίας.
Το προ-απολυμαντικό με την οξειδωτική του δράση, την οξείδωση δηλαδή των οργανικών ουσιών, έχει παράπλευρα ευεργετικά αποτελέσματα όπως είναι η πρόληψη ανάπτυξης αλγών, γλοιωδών αποθέσεων και αναερόβιων μικροοργανισμών στις κατάντη μονάδες επεξεργασίας.
Το χλώριο (Cl2) αποτελεί το συνηθέστερο προαπολυμαντικό και μεταπολυμαντικό μέσο. Υπάρχουν όμως και εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού, οι οποίες χρησιμοποιούν το όζον (Ο3) σαν μέσο προαπολύμανσης και το χλώριο σαν μέσο τελικής απολύμανσης του νερού.
Η τεχνολογία της χλωρίωσης χαρακτηρίζεται από μακρά και πλούσια εμπειρία. Tο κόστος εφαρμογής της είναι μικρό. Οι επικίνδυνες ενώσεις όμως που σχηματίζει το χλώριο με τα οργανικά του νερού (Tri-Halo-Methane, ΤΗΜ’s) και οι αμφιβολίες για την ικανότητά του να αντιμετωπίζει μικροοργανισμούς όπως το κρυπτοσπορίδιο (Cryptosporidium parvum) ωθούν προς την κατεύθυνση χρήσης του διοξειδίου του χλωρίου (ClO2) αλλά και του όζοντος (Ο3) το οποίο είναι το ασύγκριτα ισχυρότερο μικροβιοκτόνο και επίσης πολύ πιο αποτελεσματικό στην απομάκρυνση του χρώματος, της γεύσης και των οσμών του νερού. Υποπροϊόντα της εφαρμογής όπως τα χλωριώδη ιόντα (ClO2-) έχουν ενοχοποιηθεί για το σχηματισμό της τοξικής μεθαιμοσφαιρίνης στο αίμα πράγμα που ίσως δεν επιτρέπει μεγάλες συγκεντρώσεις διοξειδίου του χλωρίου (ClO2) στο νερό. Για τα υποπροϊόντα της οζόνωσης έχουν επίσης εκφρασθεί ανησυχίες, όμως δεν έχουν επιβεβαιωθεί μέχρι σήμερα, όπως έχει συμβεί με τα ΤΗΜ’s. Το όζον όπως και το διοξείδιο του χλωρίου παράγονται επί τόπου. Το ολικό κόστος εφαρμογής της οζόνωσης ως μεθόδου απολύμανσης είναι πολλαπλάσιο του κόστους της χλωρίωσης, θα πρέπει όμως να ληφθεί υπόψη η αποτελεσματική δράση του όζοντος και η απουσία παραπροϊόντων απολύμανσης. Το πιο σημαντικό όμως μειονέκτημα της οζόνωσης είναι η έλλειψη υπολειμματικής δόσης απολυμαντικού για προστασία του νερού κατά την αποθήκευση και τη μεταφορά του από το διυλιστήριο στον καταναλωτή.

Η κροκίδωση (coagulation) και η συσσωμάτωση (flocculation) είναι διεργασίες κατά τις οποίες τα κολλοειδή και αδρομερή αιωρούμενα σωματίδια του νερού προετοιμάζονται με κατάλληλα αντιδραστήρια για την αποσταθεροποίηση, τη συνένωση (συσσωμάτωση) και την απομάκρυνσή τους π.χ. με καθίζηση. Τα κύρια στάδια της διεργασίας είναι τα εξής:
- Η προσθήκη χημικών μέσων, γνωστών ως κροκιδωτικών. Το στάδιο αυτό είναι το βασικό στάδιο της κροκίδωσης (coagulation).
- Η συνένωση των κολλοειδών σωματιδίων που προσεγγίζουν το ένα το άλλο με αποτέλεσμα τη δημιουργία ορατών συσσωματωμάτων. Ο μηχανισμός αυτός ονομάζεται συσσωμάτωση ή θρόμβωση (flocculation).
- Απομάκρυνση των σχηματισμένων μεγάλων συσσωματωμάτων με καθίζηση (sedimentation) ή διήθηση.

Η χημική κατακρήμνιση / ιζηματοποίηση (precipitation) είναι ταυτόχρονα φυσική και χημική διεργασία που εφαρμόζεται στην επεξεργασία του νερού. Πρόκειται για διεργασία αδιαλυτοποίησης ορισμένων ανεπιθύμητων συστατικών του νερού με σχηματισμό αδιάλυτων ενώσεων, λόγω αλλαγής της διαλυτότητάς τους. Επιτυγχάνεται συνήθως με μεταβολή του pH (αύξηση ή μείωση) και αλλαγή του αριθμού οξείδωσης των στοιχείων που μετατρέπονται σε ίζημα. Πρωτεύοντα ρόλο στη διεργασία αυτή παίζει η ιονική ισχύς του νερού και η οξειδωτική βαθμίδα των περιεχομένων στοιχείων. Οι μεταβολές του pH παίζουν σπουδαιότατο ρόλο στην ιζηματοποίηση, η οποία πολλές φορές, εφαρμόζεται σε συνδυασμό με τις διεργασίες της κροκίδωσης - συσσωμάτωσης, στην ελάττωση της σκληρότητας του νερού (απομάκρυνση αλάτων Ca, Mg), στην απομάκρυνση των όξινων ανθρακικών (HCO3-), των βαρέων μετάλλων, των φθοριούχων (F-), των φωσφορικών (PO43-) και των θειούχων ιόντων (S2-) με τη μορφή ιζημάτων.
Με τη μέθοδο της χημικής κατακρήμνισης (ιζηματοποίησης) διαχωρίζονται ουσίες όπως για παράδειγμα οι ενώσεις διαφόρων μεταλλικών ιόντων (Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Cr3+ κ.λ.π.).
Τα πιο συνηθισμένα αντιδραστήρια κατακρήμνισης περιλαμβάνουν συνήθως τα υδροξείδια (ΟΗ-) και τα σουλφίδια (S2-) και πιο σπάνια τα ανθρακικά ιόντα (CO32-).
Τα χημικά αντιδραστήρια τα οποία χρησιμοποιούνται είναι συνήθως ισχυρά οξειδωτικά μέσα, όπως το όζον (O3), το διοξείδιο του χλωρίου (ClO2), το χλώριο (Cl2), το υποχλωριώδες οξύ (HOCl), το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2), το υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO4) κ.ά. Τα προϊόντα των αντιδράσεων είναι αδιάλυτα άλατα που καθιζάνουν στον πυθμένα των δεξαμενών αντίδρασης ή των δεξαμενών τελικής καθίζησης.

Η διύλιση επιτυγχάνεται με κοκκώδη υλικά σε κλίνες και εφαρμόζεται για την απομάκρυνση αργίλων, μικροοργανισμών και προϊόντων ιζηματοποίησης. Περιλαμβάνει πολλές παραλλαγές όπως η διήθηση χώρου, η διήθηση επιφάνειας κ.λ.π. που βασίζονται στη διήθηση του νερού, με βαρύτητα ή υπό πίεση, με διάφορους συνδυασμούς διηθητικών μέσων όπως η άμμος, ο ανθρακίτης και διάφορες συνθετικές ίνες και μεμβράνες. Τα φίλτρα της άμμου είναι διαδοχικά στρώματα λεπτού χαλικιού (4-8 mm) και χονδρής ή λεπτής άμμου με κατά το δυνατόν ομοιόμορφο μέγεθος κόκκων (1-1,6 mm). Τα πιο πολλά διυλιστήρια νερού αποτελούνται συνήθως από πολλές δίδυμες κλίνες άμμου ανάλογα με το μέγεθος της εγκατάστασης και τον όγκο του προς επεξεργασία νερού.
Το νερό διέρχεται κατακόρυφα από το στρώμα του κοκκώδους υλικού το οποίο συγκρατεί τα κολλοειδή στερεά με τους μηχανισμούς προσρόφησης, καθίζησης και σουρώματος. Το μεγάλο μέγεθος κόκκων και συνεπώς και των κενών συνεπάγεται την ανάγκη μεγάλου πάχους διυλιστικού στρώματος (περίπου 2.0 m). Το διυλισμένο νερό συγκεντρώνεται στον υποδαπέδιο χώρο από όπου απομακρύνεται. Με την πάροδο του χρόνου τα κενά του διυλιστηρίου γεμίζουν και η διαπερατότητά του μικραίνει. Όταν η θολότητα του διυλισμένου νερού υπερβεί το ανώτατο επιτρεπτό όριο η διαδικασία της διύλισης διακόπτεται για να ακολουθήσει η διαδικασία έκπλυσης η οποία διαρκεί περίπου 10 min. Αέρας και νερό διοχετεύεται από κάτω προς τα επάνω στο στρώμα της άμμου διαμέσου του υποδαπέδιου χώρου. Το ακάθαρτο νερό συλλέγεται από οριζόντιες διώρυγες και οδηγείται σε ειδική δεξαμενή εξισορρόπησης απ’ όπου και πάλι διοχετεύεται στη γραμμή επεξεργασίας με σχετικά μικρή παροχή.
Μετά την κροκίδωση - καθίζηση το νερό έχει συνήθως θολότητα μερικών NTU (Nephelometric Turbidity Units). Με τη διύλιση η θολότητα του νερού μειώνεται ακόμη και κάτω από 1,0 NTU. Η διύλιση συμβάλλει επίσης σημαντικά στην απομάκρυνση των μικροοργανισμών που διαφεύγουν την προαπολύμανση και την κροκίδωση - καθίζηση.

Προσρόφηση είναι το φαινόμενο μεταφοράς μάζας από την υγρή ή αέρια φάση στην επιφάνεια ενός στερεού. Πρόκειται για διεργασία συσσώρευσης των συστατικών τα οποία βρίσκονται σε ένα διάλυμα πάνω σε μια κατάλληλη επιφάνεια. Η προσρόφηση των συστατικών στο προσροφητικό μέσο πραγματοποιείται δια μέσου των ηλεκτροστατικών δυνάμεων που έλκουν το προσροφούμενο συστατικό από το διάλυμα στη στερεά επιφάνεια του προσροφητικού. Οι δυνάμεις ή ο μηχανισμός με τον οποίο το προσροφούμενο συστατικό έλκεται στην επιφάνεια του προσροφητικού υλικού, μπορεί να είναι φυσικές ή χημικές χωρίς σαφή προσδιορισμό μεταξύ των φυσικών και χημικών ηλεκτροστατικών δυνάμεων που αναπτύσσονται.
Τα σπουδαιότερα προσροφητικά μέσα είναι ο ενεργός άνθρακας, τα συνθετικά πολυμερή και κάποια προσροφητικά μέσα που βασίζονται στο πυρίτιο. Όλα αυτά εφαρμόζονται για την απομάκρυνση οργανικών ενώσεων και ιχνοστοιχείων. Ο κονιορτοποιημένος ενεργός άνθρακας έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε ταμιευτήρες νερού και σε δεξαμενές καθίζησης, όπου ενεργεί τόσο σαν προσροφητικό μέσο των στοιχείων που προκαλούν οσμή και γεύση όσο και σαν εμπόδιο στην είσοδο του ηλιακού φωτός και συνεπώς στην ανάπτυξη μικροοργανισμών.

Στις εφαρμογές διήθησης (μεμβράνες) ανήκει η μικροδιήθηση (MF), η υπερδιήθηση (UF), η νανοδιήθηση (NF) και η αντίστροφη ώσμωση (RO). Η εφαρμογή των μεμβρανών στην προχωρημένη επεξεργασία του νερού και των υγρών αποβλήτων είναι μια σχετικά νέα τεχνολογία αλλά πολλά υποσχόμενη και κερδίζει συνεχώς έδαφος έναντι άλλων διεργασιών. Βασικό μειονέκτημα είναι το υψηλό κόστος και η μεγάλη κατανάλωση ενέργειας. Τα αποτελέσματα όμως είναι εκπληκτικά.
Οι μεμβράνες κατασκευάζονται συνήθως από οξική κυτταρίνη (rayon) ή από ιδιοσκευάσματα πολυμερών όπως τα πολυαμίδια. Κάθε μεμβράνη παρουσιάζει βέλτιστες τιμές απόδοσης σε ορισμένο εύρος θερμοκρασίας, pH και ποιοτικών χαρακτηριστικών ενός υγρού, γεγονός που απαιτεί πειραματικά στοιχεία για την επιλογή της. Ενδεικτικά στις μεθόδους διαχωρισμού στερεών με μεμβράνες αναφέρεται η μικροδιήθηση (MF) με μέγεθος πόρων μεμβράνης από 0,05 – 2,0 μm, η υπερδιήθηση (UF), με μέγεθος πόρων μεμβράνης από 2,0 – 0,05 μm, και η νανοδιήθηση (NF) με μέγεθος πόρων μεμβράνης από 0,5 – 2,0 nm. Οι μεμβράνες που χρησιμοποιούνται στην αντίστροφη ώσμωση (RO) θεωρητικά δεν έχουν πόρους.
Με τις μεμβράνες επιτυγχάνεται πλήρης απομάκρυνση διαλυτών οργανικών και ανόργανων ρύπων από το νερό.
Το νερό διαβιβάζεται σε συνθήκες υπερπίεσης στην ημιπερατή μεμβράνη, οπότε τα μόρια του νερού και μικρό μέρος των διαλυτών ενώσεων διέρχονται από τη μεμβράνη ενώ το μεγαλύτερο μέρος των διαλυτών ενώσεων δεν διέρχεται και συμπυκνώνεται.

Η ιοντοεναλλαγή είναι μέθοδος αποσκλήρυνσης του νερού. Πρόκειται για μια φυσικοχημική διεργασία με την οποία επιτυγχάνεται μεταφορά ιόντων από ένα αδιάλυτο στερεό σε μια υγρή φάση και αντίστροφα. Πιο απλά, ιόντα ενός είδους που βρίσκονται σε ένα αδιάλυτο μέσο ανταλλαγής αντικαθίστανται από ιόντα διαφορετικού είδους που βρίσκονται στο διάλυμα. Το αδιάλυτο στερεό διαθέτει ευκίνητα ανιόντα ή κατιόντα ικανά για αντιστρεπτή και στοιχειομετρική εναλλαγή με ιόντα ίδιου φορτίου από το διάλυμα ενός ηλεκτρολύτη με το οποίο έρχεται σε επαφή. Η διεργασία αυτή βασίζεται στην ικανότητα κάποιων υλικών - ορυκτών (ζεόλιθοι) ή συνθετικών (ρητίνες) - να δεσμεύουν εκλεκτικά διάφορα ιόντα. Μέσα από μια υψίκορμη κυλινδρική δεξαμενή που περιέχει τον ιοντοεναλλάκτη, διέρχεται το νερό και ο ιοντοεναλλάκτης δεσμεύει τα προς απομάκρυνση ιόντα. Ένα ιόν ανταλλάσσεται με κάποιο άλλο, κρατείται προσωρινά στο μέσο και κατόπιν απελευθερώνεται στο διάλυμα αναγέννησης. Μετά από πολλές χρήσεις ο ιοντοεναλλάκτης (η ρητίνη) αναγεννιέται για να επαναχρησιμοποιηθεί.

ENERCHEM

Επεξεργασία νερού και υγρών αποβλήτων

Translate