Välkommen till Vattenrening. Här hittar du information om vatten, dagvatten och grundvatten.
Rent vatten har ett pH nära 7 (varken alkaliskt eller surt). Havsvatten kan ha pH-värden som sträcker från 7,5 till 8,4 (måttligt alkaliska). Färskvatten kan ha mycket varierande pH-värden beroende på var det hämtats i marken. Om vattnet är surt (lägre än 7), kan kalk eller natriumhydroxid tillsättas för att höja pH-värdet. Kalk ökar kalciumjonkoncentrationen, vilket höjer vattnets hårdhet. Att vattnet är alkaliskt hjälper det att minimera risken för att bly löses ut från rören. Tillräcklig högt pH-värde minskar också korrosionsförmåga på järnrör. Syra (kolsyra, saltsyra eller svavelsyra) kan tillsättas till alkaliskt vatten i vissa fall för att sänka pH. Alkaliskt vatten (över pH 7,0) betyder inte nödvändigtvis att bly eller koppar från VVS-systemet kommer att upplösas i vattnet.
Ett av de första stegen i konventionell vattenreningsprocess är att tillsätta kemikalier för att underlätta avlägsnandet av partiklar som finns i vattnet. Partiklarna kan vara oorganiska, såsom lera och slam eller organiska såsom alger, bakterier, virus, encelliga organismer och naturligt organiskt material. Oorganiska och organiska partiklar bidrar till grumlighet och färgar vattnet. Tillsatsen av oorganiska koaguleringsmedel såsom aluminiumsulfat eller järn, kan orsaka flera kemiska och fysikaliska interaktioner på och mellan partiklarna. Inom några sekunder är negativa laddningar på partiklarna neutraliserade av oorganiska koaguleringsmedel. Även metallhydroxidfällningar av aluminium och järnjoner börjar bildas.
En sedimenteringsbassäng är en stor tank där vattnet passerar mycket långsamt, vilket gör att en del av slammet sjunker till botten. Sedimenteringsbassänger kan vara rektangulära, där vatten rinner från ena till andra änden, eller cirkulära där flödet går från mitten och utåt. I allmänhet är inte sedimenteringsbassängars effektivitet en funktion av uppehållstid eller djup av bassängen. Bassängdjupet måste dock vara tillräckligt så att vattnets strömmar inte rör upp slammet. Lutande plana plattor eller rör kan läggas till traditionella sedimenteringsbassänger för att förbättra prestandan på partikelavskiljning. Slammet måste sedan avlägsnas och behandlas, vilket är en stor kostnad för reningsverket. Sedimenteringstanken kan vara utrustad med mekaniska rengöringsanordningar som kontinuerligt rengör tankens botten eller så kan tanken periodiskt tas ur drift och rengöras manuellt.
När partiklar som ska avlägsnas inte sedimenterar ut ur lösningen finns en metod som heter ”Dissolved air flotation” (DAF). Det går till så att man låter ett luftflöde stiga upp genom vattnet i form av fina små luftbubblor. Partiklarna fäster på bubblorna och partiklarna flockas på ytan och kan avlägsnas.
Vattnet filtreras som det sista steget för att ta bort kvarvarande suspenderade partiklar och flockningar. Den vanligaste typen av filter är ett snabbt sandfilter. Vatten rör sig vertikalt genom sand som ofta har ett skikt av aktivt kol eller antracitkol ovanför sanden. Det översta lagret för bort organiska föreningar som bidrar till smak och lukt. De flesta partiklar passerar genom ytskiktet, men fastnar i porutrymmen eller i sandpartiklarna. Effektiv filtrering sträcker sig in i djupet av filtret. Denna egenskap av filtret är nyckeln till dess funktion: Om det översta lagret av sand skulle blockera alla partiklar skulle filtret snabbt täppa till. För att rengöra filtret, backspolas det, genom att vatten spolas fort uppåt genom filtret, motsatt den normala riktningen för att avlägsna inbäddade partiklar. Före detta steg, kan tryckluft blåsas upp genom botten av filtret för att bryta upp de kompakterade filtermedierna för att hjälpa backspolningen. Långsamma sandfilter kan användas där det finns tillräckligt med plats, eftersom vattnet måste ledas mycket långsamt genom filtren. Dessa filter är beroende av biologiska reningsprocesser snarare än fysisk filtrering. Filtren är noggrant konstruerade med graderade skikt av sand, med den grövsta sanden tillsammans med en del grus, vid botten och finaste sanden upptill.
Membranfilter används allmänt för filtrering både dricksvatten och avloppsvatten. För dricksvatten, kan membranfilter ta bort praktiskt taget alla partiklar större än 0,2 um. Membranfilter är en effektiv form av tertiär behandling när det är önskvärt att återanvända vattnet för industrin, för begränsade hushållsändamål, eller före tömning av vattnet i havet. Men ingen filtrering kan ta bort ämnen som faktiskt löses upp i vatten, såsom fosfor, nitrater och tunga metalljoner.
Ultrafiltreringsmembran använder polymermembran med kemiskt formade mikroskopiska porer som kan användas för att filtrera ut upplösta ämnen. Den typ av membranmaterial avgör hur mycket tryck som behövs för att driva vattnet genom och vilka storlekar av mikroorganismer som kan filtreras bort
Desinfektion innebär att både filtrera bort skadliga mikroorganismer och genom en tillsats av desinficerande kemikalier. Vatten desinficeras för att döda eventuella patogener som passerar genom filtren och att ge en kvarvarande dos av desinfektionsmedel för att döda eller inaktivera potentiellt skadliga mikroorganismer. Den vanligaste desinfektionsmetoden innebär att man använder någon form av klor eller dess föreningar, såsom kloramin eller klordioxid. Klor är en stark oxidant som snabbt dödar många skadliga mikroorganismer. Eftersom klor är en giftig gas, finns det en risk för utsläpp i samband med dess användning. Detta problem undviks genom användning av natriumhypoklorit, som är en relativt billig lösning som frisätter fritt klor när de löses i vatten.
Ozon är en instabil molekyl som lätt ger upp en atom av syre vilket ger ett kraftfullt oxidationsmedel som är giftigt för de flesta vattenburna organismer. Det är ett mycket starkt desinfektionsmedel som används mycket i Europa. Det är en effektiv metod för att inaktivera skadliga encelliga organismer. Ozon tillförs genom syre och ultraviolett ljus eller en "kall" elektrisk urladdning. Några av fördelarna med ozon omfattar produktion av färre farliga biprodukter och avsaknad av smak och luktproblem (i jämförelse med klorering).
När partiklar som ska avlägsnas inte sedimenterar ut ur lösningen finns en metod som heter ”Dissolved air flotation” (DAF). Det går till så att man låter ett luftflöde stiga upp genom vattnet i form av fina små luftbubblor. Partiklarna fäster på bubblorna och partiklarna flockas på ytan och kan avlägsnas.
Vattnet som finns djupt ner i marken eller berget, kallar vi grundvatten. Det kan ha fallit som regn för många tiotals, hundratals, eller tusentals år sedan. Jord- och berglager filtrerar grundvattnet till en hög grad av renhet och ofta krävs inte ytterligare behandling än normal tillsättning av klor för att göra det drickbart. Grundvatten finns i källor eller kan extraheras från borrhål eller brunnar. Djupt grundvatten håller generellt mycket hög bakteriologisk kvalitet (dvs farliga bakterier eller encelliga organismer är vanligtvis obefintliga), men vattnet kan vara rikt på mineraler, särskilt karbonater och sulfater av kalcium och magnesium. Beroende på vilka skikt vattnet har flutit genom, kan andra joner också finnas, till exempel klorid och bikarbonat. Det kan vara nödvändigt att reducera järn eller mangan från vattnet för att göra det lämpligt att dricka, eller för matlagning och tvätt.
Normalt finns vattenreserver även i sjöar och större vattendrag. Mälaren är en sådan vattentäkt för Stockholms vattenförsörjning. Sjöar som ligger på högre höjd, till exempel fjällsjöar är ofta mycket rena, men lämpar sig inte alltid för att dränera. Vattnet från sjöar i skogsområden kan ofta färga vattnet brunt, vilket är humussyror. Många höglänta källor har lågt pH som kräver justering. För att göra vattnet drickbart måste vattnet renas från sådana missfärgningar eller låga pH-halter.
Vatten från lägre nivåer kan ofta ha en betydande bakteriell belastning och kan även innehålla alger, suspenderade ämnen och en mängd lösta beståndsdelar. Här krävs större reningsåtgärder för att göra vattnet tjänligt att dricka.
Atmosfärisk vattengenerering är en ny teknik som kan ge hög vattenkvalitet. Dricksvatten framställs genom extraktion, med vilket menas att vatten utvinns från luften genom kylning av luften och därmed kondenseras vattenånga. Vattnet håller hög kvalitet och behöver inte renas mer än i undantagsfall
Det går även att samla vatten från atmosfären genom att ta tillvara på regnvatten, dimma eller dagg. Det kan framför allt utnyttjas i områden med torrperioder och i områden som har mycket dimma, dagg eller regn. Dagg uppstår då varm fuktig luft kyls av under natten. Den avkylda luften förmår då inte att hålla kvar all vattenånga, utan en del av fukten kondenseras till droppar som fälls ut till exempel på växter. Närhet till vattendrag gynnar bildandet av dagg. Dimma uppstår antingen när fuktig luft avkyls till daggpunkten eller när luftens fukthalt ökas.
Avsaltning av havsvatten eller bräckt vatten sker i syfte att framställa dricksvatten eller vatten för andra ändamål. Två metoder är rådande: destillation och omvänd osmos. På senare år har dessa metoder förfinats och blivit effektivare, mycket tack vara oljeländerna i Mellanöstern.