Vandværksvand

Vandværkers behandling af grund- og overfladevand

 

Iltning – afjerning – afmanganisering

 

Iltning foretages i hovedsagen ved at ændre tilstanden af det opløste jern i vandet. Luftforbruget regnes til 1 liter luft pr. gram jern. Iltningen kan foretages ved at vandet risler ned over såkaldte iltningstrapper, eller at der tilføres luft under tryk til en oxydator.

 

Jern findes i vandet som bikarbonatforbindelser, der iltes efter følgende ligning:

 

4 Fe (HCO3)2 + O2 + 2H2O = 4 FE(OH)3 + CO2

 

dvs. jernet fælder som ferrihydroxyd, som er faste, filtrerbare partikler. Fjernelsen af mangan fra grundvand ligner i visse tilfælde afjerningsprocessen. Mangan foreligger bl.a. som bikarbonat og fælder efter følgende ligning:

 

2 Mn (HCO3)2 + 2H2O + O2 = 2 Mn (OH)4

 

Efter iltningen filtreres vandet på sandfiltre, der udføres som lukkede eller åbne filtre.

Lukkede filtre sandfiltre
Filtreringen foretages hovedsageligt i hurtige sandfiltre udført som trykbeholdere. Filtreringshastigheden er normalt mellem 10 – 15 m/h afhængigt af vandkvaliteten. Især ved lukkede filtre – men også ved åbne filtre – kan den såkaldte tolagsfiltrering med fordel benyttes. Her bruges filtermaterialer i forskellige specifikke tyngder, dvs. det lette filtermateriale i den grove kornstørrelse placeres i toppen af filteret, og det tunge filtermateriale i den fine kornstørrelse placeres nederst.

 

Hovedopgaven for det grove materiale i det øverste lag, bestående af varmebehandlet antracit, er at tilbageholde de grovere opslæmmede partikler. De finere opslæmmede partikler fanges af de fine korn nederst i filteret. På denne måde virker det totale filterlag rimeligt ens. Sammensætningen antracit/sand er således 0,8-1,4/0,4-0,7 mm. Skyllevandshastigheden er ca. 35 m/h, hvilket betyder, at ekspansionen af filterlaget er ca. 25-30 %. Luftskyllehastigheden er ca. 60 m/h.

Åbne filtre sandfiltre
Er normalt udført i forstærket beton. Her er driftshastigheden for filteret normalt 3-8 m/h, afhænger også af vandkvaliteten.
Normalt bruges forfilter og efterfilter, når jernindholdet er mere end 1 mg/l, og manganindholdet er højere end 0,2 mg/l. Dog bruges forfilteret også, selv om værdierne er mindre end de her nævnte, men så normalt kun hvis jern- og mangankombinationerne er svære at udskille.
Mens den valgte kornstørrelse i forfiltrene som regel er mellem 3-8 mm, er størrelsen i slutfiltrene normalt mellem 0,7-1,2 mm. De korrekte filterlag placeres herefter over tilsvarende dimensionerede bundlag, som placeres på filterbunde.

Rensningen af filtersandet sker normalt med en kombineret luft/vandskylning. På de moderne vandværker startes dette automatisk ved måling af tryktabet over filtrene. Vandets skyllehastighed er ca. 20-30 m/h, luftens 50-60 m/h. De bedste resultater opnås, hvis man starter med luftskylning, som skal vare 3-5 minutter. Det filtersand, der er dækket af vand, vil så blive sat i kraftig bevægelse af den opgående luftstrøm, således at snavs, der klæber til filtersandet, opløses og således kan fjernes ved den efterfølgende skylning med vand, som varer ca. 10-15 minutter. Skyllevandet bør, før det ledes til afløb, sendes gennem en bundfældningstank, hvor slampartiklerne vil blive udfældet.

 

Behandling af overfladevand

Overfladevand karakteriseres hovedsageligt på følgende måde:

  • Lavere indhold af salt end grundvand 

  • Total hårdhed er normalt mindre end 10 ºdH 

  •  Indholdet af jern og mangan er som regel lavt pga. iltindholdet i vandet 

  • Generelt er indholdet af klor, sulfat og bikarbonat lavt 

  •  Tallet for kaliumpermanganat, der giver et indtryk af indholdet af organisk materiale i vandet, er normalt højere end tallet for grundvand 

  •  pH-værdien vil normalt være ca. 7, dog er der mulighed for en øget pH-værdi på 8-9, når alger er til stede 

  •  Overfladevand er ofte ikke klart nok og ser gult eller grønlig-gråt ud pga. indholdet af planterester 

  • Bakteriologisk er overfladevand karakteriseret ved et meget varierende indhold af bakterier

 

Flokkulering
De grove partikler såsom sand, planterester o.lign. i vandet skal helst fjernes ved en simpel udskilning i en betonbeholder. Af de forskellige typer der er til rådighed er de beholdere, som er udstyret med en slamskraber, arbejdskraftbesparende. Efter denne forbehandling er de opslæmmede emner i vandet hovedsageligt kolloide. Det er ikke muligt at fjerne disse emner ved hjælp af en forlænget udskilning pga. den lille kornstørrelse (10-4 – 10-6). Den eneste passende metode til store anlæg er at forsøge at forstørre partiklerne. Metoden består i at binde kolloiderne til trivalente metaller, som doseres i vandet. Generelt bruges enten aluminiumssulfat Al2(SO4)3 eller jernsulfat FeSO4.

 

En vis mængde af det valgte kemikalie doseres til råvandet, dvs. et kemikalie der, når det opløses i vand, ved en passende pH-værdi udskilles som vand indeholdende oxid eller hydroxid ved fnugdannelse.

 

Blanding foregår ved at røre kraftigt i 20 til 30 sekunder. Derefter skal den mekaniske påvirkning reduceres til et minimum, så man ikke ødelægger for dannede fnug. En let røring er dog nødvendig efterhånden som slampartiklerne øges i størrelse. Påvirket af den sammenhængende kraft samler slampartiklerne sig i større flokke. Da fnugdannelsen er afhængig af pH-værdi, er det ofte nødvendigt at tilpasse denne. Normalt opnås den bedste fnugdannelse ved en pH-værdi på 6 til 7. Tilførelsen af kemikalie, flokkuleringen og udskillelsen foregår ofte i samme unit, den såkaldte flokkulator.

 

Det leverede råvand blandes med de udskilte kemikalier i det trekantede rum, og herfra løber det ind i det nederste reaktionsrum. Her frigives en startende flokkulering vha. omrøreren, men samtidig sker en blanding med det slam, der returnerer fra renvandszonen. Dette reagerer med det slam, som allerede er udskilt og reducerer reaktionstiden og kemikalieforbruget betydeligt, især set i sammenhæng med systemer med separat flokkulering og udskilning, dvs. uden returslam.

 

Efter reaktion og blanding pumpes vandet ind i den øverste reaktionszone vha. omrøreren, der er udformet som en centrifugalpumpe med åbne løbehjul, og her sker den rigtige fnugdannelse. Blandingen af vand og færdige fnug ledes gennem en dobbeltcylinder, som bevæger vandet nedad og ind i renvandszonen.

 

Denne bevægelse nedad betyder, at slammet fortsætter nedad pga. dets høje vægt og til dels udskilles i koncentratorerne. Det rensede vand ledes via afløbskanalen til overfladen. Afhængig af vandkvaliteten er tilbageholdelsestiden 1 til 3 timer.

 

Efter denne behandling er pH-værdien som regel mellem 6 og 6,5. For at undgå korrosion i de følgende maskindele tilføres en 5-10 % kalkmælk til udløbet.

Filtrering
Det afslæmmede vand indeholder stadig opslæmmede emner og skal derfor filtreres, før det ledes ind i renvandstanken. Den benyttede metode er den samme som for filtrering af grundvand, men her kan højere filtreringshastigheder tillades.