Vannverksvann

Vannverkenes behandling av grunn- og overflatevann.

 

Oksygenering – avjerning – avmanganisering

 
Oksygenering foretas i hovedsak ved å endre tilstanden til det oppløste jernet som finnes i vannet. Luftforbruket beregnes til 1 liter per gram jern. Oksygeneringen kan utføres ved at vannet risler ned over såkalte oksygeneringstrapper, eller ved at det tilføres luft under trykk til en oksidator.

 
Jern finnes i vannet som bikarbonatforbindelser som oksygeneres etter følgende ligning:

 

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

 

Dette innebærer at jernet feller ut som ferrihydroksyd, som er faste, filtrerbare partikler. Fjerningen av mangan fra grunnvannet ligner i visse tilfeller på avjerningsprosessen. Mangan forekommer bl.a. som bikarbonat og feller ut etter følgende ligning:

 

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

 

Etter oksygeneringen filtreres vannet i sandfiltre, som lages som lukkede eller åpne filtre.

Lukkede filtre, sandfiltre 
Filtreringen foretas hovedsakelig i hurtige sandfiltre utført som trykkbeholdere. Filtreringshastigheten er normalt på 10–15 m/t avhengig av vannkvaliteten. Spesielt ved lukkede filtre – men også ved åpne – kan såkalt tolagsfiltrering med fordel benyttes. Her brukes filtermaterialer i forskjellige spesifikke tyngder, dvs. det lette filtermaterialet i den grove kornstørrelsen plasseres i toppen av filteret, og det tunge filtermaterialet i den fine kornstørrelsen plasseres nederst.

 
Den viktigste oppgaven til det grove materialet i det øverste laget – som består av varmebehandlet antrasitt – er å holde tilbake de grovere oppslemmede partiklene. De finere oppslemmede partiklene fanges av de fine kornene

nederst i filteret. På den måten virker det totale filterlaget rimelig likt. Sammensetningen antrasitt/sand er dermed 0,8–1,4/0,4–0,7 mm. Skyllevannshastigheten er ca. 35 m/t, noe som betyr at ekspansjonen til filterlaget er ca. 25–30 %. Luftskyllehastigheten er ca. 60 m/t.

Åpne filtre, sandfiltre
Er normalt utført i forsterket betong. Her er driftshastigheten for filteret normalt 3–8 m/t, også avhengig av vannkvaliteten.
Normalt brukes forfilter og etterfilter når jerninnholdet er høyere enn 1 mg/l og manganinnholdet høyere enn 0,2 mg/l. Imidlertid brukes forfilteret også selv om verdiene er lavere enn disse, men normalt kun hvis jern- og mangankombinasjonene er vanskelige å utskille.
Mens den valgte kornstørrelsen i forfiltrene som regel er fra 3 til 8 mm, er størrelsen i etterfiltrene normalt fra 0,7 til 1,2 mm. De korrekte filterlagene plasseres deretter over tilsvarende dimensjonerte bunnlag som plasseres på filterbunner.

Rensingen av filtersanden skjer normalt med en kombinert luft-/vannskylling. I moderne vannverk starter dette automatisk ved måling av trykktapet over filtrene. Vannets skyllehastighet er ca. 20–30 m/t, luftens 50–60 m/t. Best resultater oppnås hvis man starter med luftskylling, som skal vare i 3–5 minutter. Den filtersanden som er dekket av vann, vil bli satt i kraftig bevegelse av den oppstigende luftstrømmen. Dermed blir smuss som kleber seg til filtersanden, oppløst, og det kan fjernes ved den påfølgende skyllingen med vann som varer ca. 10–15 minutter. Før skyllevannet renner ut i avløpet bør det ledes gjennom en bunnfellingstank hvor slampartiklene vil bli felt ut.

 

Behandling av overflatevann

 
Overflatevann karakteriseres hovedsakelig på denne måten:

 

  • Lavere saltinnhold enn grunnvann
  • Total hardhet er normalt lavere enn 10 ºdH
  • Innholdet av jern og mangan er som regel lavt pga. oksygeninnholdet i vannet
  • Generelt er innholdet av klor, sulfat og bikarbonat lavt
  • Tallet for kaliumpermanganat, som gir et inntrykk av innholdet av organisk materiale i vannet, er normalt høyere enn tallet for grunnvann
  • pH-verdien vil normalt være ca. 7, men det er mulighet for en økt pH-verdi på 8–9 når alger er til stede
  • Overflatevann er ofte ikke klart nok og ser gult eller grønnlig-grått ut pga. innholdet av planterester
  • Bakteriologisk kjennetegnes overflatevann av et svært varierende bakterieinnhold

 

Flokkulering

Grove partikler som sand, planterester o.l. i vannet skal helst fjernes ved en enkel utskilling i en betongbeholder. For å spare arbeidskraft bør man velge en beholder med slamskraper. Etter denne forbehandlingen er de oppslemmede stoffene i vannet hovedsakelig kolloide. Det er ikke mulig å fjerne disse ved hjelp av en forlenget utskilling pga. den lille kornstørrelsen (10-4–10-6). Den eneste metoden som egner seg for store anlegg, er å forsøke å forstørre partiklene. Det går ut på å binde kolloidene til trivalente metaller som doseres i vannet. Generelt brukes enten aluminiumsulfat Al2(SO4)3 eller jernsulfat FeSO4.

 
En viss mengde av den valgte kjemikalien doseres til råvannet. Når et kjemikalium oppløses i vann, vil det ved en passende pH-verdi utskilles som vann inneholdende oksid eller hydroksid ved flokking.

 
Blandingen utføres ved å røre kraftig i 20 til 30 sekunder. Deretter skal den mekaniske påvirkningen reduseres til et minimum, slik at man ikke ødelegger for flokkingen. En lett røring er imidlertid nødvendig etter hvert som slampartiklene øker i størrelse. Under påvirkning av den sammenhengende kraften samler slampartiklene seg i større grupper. Siden flokkingen er avhengig av pH-verdi, må man ofte tilpasse denne. Normalt skjer den beste flokkingen ved en pH-verdi på 6 til 7. Tilføringen av kjemikalier, flokkuleringen og utskillingen foregår ofte i samme enhet, en såkalt flokkulator.

 
Det leverte råvannet blandes med de utskilte kjemikaliene i det trekantete rommet, og herfra løper det inn i det nederste reaksjonsrommet. Her frigjøres en begynnende flokkulering ved hjelp av omrøreren, men samtidig skjer en blanding med det slammet som returnerer fra renvannssonen. Dette reagerer med det slammet som allerede er utskilt og reduserer reaksjonstiden og kjemikalieforbruket betydelig, spesielt når man ser det i sammenheng med systemer som har separat flokkulering og utskilling, dvs. uten returslam.

 
Etter reaksjon og blanding pumpes vannet inn i den øverste reaksjonssonen ved hjelp av omrøreren, som er utformet som en sentrifugalpumpe med åpne løpehjul, og her skjer den egentlige flokkingen. Blandingen av vann og ferdig flokkede stoffer ledes gjennom en dobbeltsylinder som beveger vannet nedover og inn i renvannssonen.

 
Denne nedadgående bevegelsen gjør at slammet fortsetter nedover pga. sin høye vekt, og utskilles til dels i konsentratorene. Det rensede vannet ledes til overflaten via avløpskanalen. Avhengig av vannkvaliteten er tilbakeholdelsestiden én til tre timer.

 
Etter denne behandlingen er pH-verdien som regel mellom 6 og 6,5. For å unngå korrosjon i de etterfølgende maskindelene tilføres en 5–10 % kalkmelk til utløpet.

Filtrering
Det avslemmede vannet inneholder fortsatt oppslemmede stoffer og skal derfor filtreres før det ledes inn i renvannstanken. Metoden som benyttes, er den samme som for filtrering av grunnvann, men her kan høyere filtreringshastigheter tillates.