Państwa niezawodny partner w zakresie uzdatniania wody rzecznej - od ponad 25 lat

Nowoczesny proces uzdatniania wody rzecznej składa się z kilku wzajemnie skoordynowanych etapów. Celem jest uzdatnienie wody surowej pochodzącej z rzek, jezior, zbiorników zaporowych lub innych wód powierzchniowych w taki sposób, aby niezawodnie zredukować zawartość cząstek zawieszonych, zmętnienia, substancji organicznych, mikroorganizmów, substancji powodujących nieprzyjemny zapach i smak oraz innych niepożądanych składników.

W firmie ALMAWATECH stosuje się w tym celu wieloetapowy łańcuch procesów:

Flokulacja i odsiarczanie ALMA BHU LHPS → ALMA BHU OXI Ozonowanie → Odkwaszanie → Filtracja wielowarstwowa ALMA BHU MMF → Filtracja na węglu aktywnym ALMA BHU AKF → ALMA OXI Dezynfekcja promieniami UV

Die ALMA BHU LHPS odpowiada za procesy strącania, flokulacji, sedymentacji oraz zagęszczania osadu. Na tym etapie poprzez strącanie i dekarbonizację usuwane są substancje stałe, zmętnienia, substancje koloidalne, a także – w zależności od jakości wody surowej i dawkowania środków chemicznych – składniki takie jak fosfor, metale lub składniki odpowiedzialne za twardość wody. Następnie odbywa się ozonowanie w urządzeniu ALMA BHU OXI w celu utleniającego oczyszczenia organicznych składników wody. Po ustabilizowaniu pH woda przepływa przez filtrację wielowarstwową ALMA BHU MMF , a następnie poddawana filtrację węglem aktywnym ALMA BHU AKF dodatkowo oczyszczana z rozpuszczonych substancji organicznych i adsorbowalnych substancji śladowych. Na zakończenie dezynfekcja promieniami UV w systemie ALMA OXI zapewnia ochronę mikrobiologiczną.

To połączenie nadaje się szczególnie do wody powierzchniowej, ponieważ jakość wody rzecznej może ulegać znacznym zmianom sezonowym. Deszcz, powodzie, wzrost glonów, okresy suszy lub zanieczyszczenia pochodzące z zlewni wpływają na zmętnienie, zawartość cząstek zawieszonych, obciążenie organiczne oraz skład mikrobiologiczny. Solidny system uzdatniania wody rzecznej musi zatem być zaprojektowany nie tylko z myślą o normalnej eksploatacji, ale także tak, aby działał stabilnie przy zmiennej jakości wody surowej.

Wody rzeczne i powierzchniowe są wodami surowymi o charakterze dynamicznym. W przeciwieństwie do wód gruntowych, których skład jest często stosunkowo stały, jakość wód rzecznych i jeziornych zmienia się w ciągu roku, niekiedy w znacznym stopniu. Podczas ulewnych deszczy lub powodzi poziom zmętnienia i zawartość substancji zawieszonych mogą gwałtownie wzrosnąć. Latem na jakość wody mogą wpływać wyższe temperatury, wzrost glonów oraz aktywność biologiczna. Również stężenia substancji organicznych, pierwiastków śladowych lub mikroorganizmów mogą ulegać wahaniom w czasie.

Typowe wyzwania związane z uzdatnianiem wody rzecznej to:

• zmienne poziomy zmętnienia i zawartości cząstek zawieszonych,
• cząstki koloidalne,
• Glony i zanieczyszczenia biologiczne,
• naturalne substancje organiczne,
• Substancje zapachowe i smakowe,
• Substancje śladowe i mikrozanieczyszczenia,
• wahania temperatur,
• zmienne wartości pH i pojemności kwasowe,
• sezonowe zmiany jakości wody surowej.

Dlatego w przypadku wody rzecznej zazwyczaj nie wystarcza jeden etap uzdatniania. Sama filtracja zatrzymałaby wprawdzie cząstki stałe, ale nie zapewniłaby wystarczającej eliminacji substancji organicznych w stanie rozpuszczonym, składników koloidalnych ani zagrożeń mikrobiologicznych. Nowoczesne uzdatnianie wód powierzchniowych łączy zatem procesy fizykochemiczne, utlenianie, filtrację, adsorpcję i dezynfekcję.

Łańcuch procesowy należy zaprojektować w taki sposób, aby każdy etap chronił i odciążał etap następny. Urządzenie ALMA BHU LHPS najpierw zmniejsza zawartość cząstek stałych i zawiesin. Instalacja ALMA BHU OXI z ozonowaniem utlenia organiczne składniki zawarte w wodzie. Instalacja ALMA BHU MMF usuwa pozostałe cząstki i resztki floków. Instalacja ALMA BHU AKF zapewnia adsorpcję rozpuszczonych substancji organicznych. Dezynfekcja promieniami UV w instalacji ALMA OXI zapewnia ochronę mikrobiologiczną wody.

Die ALMA BHU LHPS stanowi centralny etap fizykochemicznej obróbki wstępnej w procesie uzdatniania wody rzecznej i powierzchniowej. Łączy ona w sobie koagulację, flokulację, sedymentację lamelową oraz zagęszczanie osadu w jednym kompaktowym reaktorze. Proces ten służy do oddzielania substancji stałych, zmętnień, cząstek koloidalnych oraz substancji zawartych w wodzie, które ulegają strąceniu. W zależności od składu wody surowej i dawkowania środków chemicznych urządzenie ALMA BHU LHPS może być ponadto wykorzystywane do dekarbonizacji, usuwania fosforu lub redukcji stężenia niektórych metali.

W pierwszym etapie do wody surowej dodaje się środek strącający lub koagulujący. Powoduje to destabilizację najdrobniejszych cząstek i substancji koloidalnych. Bez obróbki chemicznej cząstki te są często tak małe i równomiernie rozproszone, że nie osadzają się one prawidłowo ani nie poddają się skutecznej filtracji. W wyniku koagulacji powstają pierwsze mikrokłaczki.

W strefie flokulacji mikrokłaczki te są przekształcane, przy pomocy środków wspomagających flokulację oraz zawracanego osadu kontaktowego, w większe, gęstsze i łatwo osiadające kłaczki. Układ hydrauliczny reaktora jest zaprojektowany w taki sposób, aby kłaczki mogły rosnąć bez ryzyka ich zniszczenia przez zbyt duże siły ścinające.

Następnie odbywa się oddzielanie cząstek stałych w osadniku lamelowym. Powstałe kłaczki opadają i są gromadzone w zintegrowanym zagęszczaczu osadu. Część zagęszczonego osadu jest zawracana do etapu flokulacji jako osad kontaktowy. Poprawia to proces tworzenia kłaczków oraz stabilność procesu, zwłaszcza w przypadku zmiennej jakości wody surowej.

Strącanie, flokulacja i sedymentacja stanowią podstawę stabilnego uzdatniania wody rzecznej. Wiele niepożądanych składników wody surowej występuje w postaci drobnych cząstek, substancji koloidalnych lub związków rozpuszczonych. Nie można ich w wystarczającym stopniu usunąć wyłącznie za pomocą zwykłej filtracji.

W procesie strącania dozowane są odpowiednie substancje chemiczne w celu przekształcenia składników rozpuszczonych lub koloidalnych w związki trudno rozpuszczalne. W procesie koagulacji cząstki ulegają destabilizacji, dzięki czemu mogą łączyć się w mikrokłaczki. W kolejnym etapie, czyli flokulacji, mikrokłaczki te urastają do większych makrokłaczek, które można niezawodnie oddzielić przez osadzenie.

W zależności od konstrukcji proces dekarbonizacji może służyć do zmniejszenia twardości węglanowej lub nadmiaru dwutlenku węgla i składników powodujących twardość. Ma to szczególne znaczenie w przypadku, gdy konieczne jest ustabilizowanie jakości wody na potrzeby kolejnych procesów lub ograniczenie osadów w rurociągach i elementach instalacji.

W procesie sedymentacji lamelowej utworzone flokule są następnie oddzielane od wody. Dzięki nachylonym lamelom efektywna powierzchnia sedymentacji ulega znacznemu zwiększeniu. Dzięki temu możliwe jest przetwarzanie dużych przepływów na stosunkowo niewielkiej powierzchni. Ciała stałe spływają wzdłuż lamel do strefy osadu, podczas gdy oczyszczona woda jest kierowana dalej.

Ten etap ma kluczowe znaczenie, ponieważ znacznie odciąża kolejne procesy. Im skuteczniej w urządzeniu ALMA BHU LHPS usuwane są cząstki stałe, zmętnienia i substancje podlegające strącaniu, tym stabilniej działają procesy ozonowania w urządzeniach ALMA BHU OXI, ALMA BHU MMF, ALMA BHU AKF oraz dezynfekcja promieniowaniem UV w urządzeniu ALMA OXI.

Die Ozonowanie ALMA BHU OXI stanowi etap utleniający w procesie uzdatniania wody rzecznej. Ozon jest silnym utleniaczem i może powodować zmiany chemiczne w organicznych składnikach wody, redukować liczbę mikroorganizmów oraz wspomagać kolejne etapy uzdatniania biologicznego lub adsorpcyjnego.

W opisanym łańcuchu technologicznym ozon jest stosowany w dwóch miejscach. Wstępne ozonowanie może służyć do dezynfekcji przed strącaniem. Główne ozonowanie odbywa się po urządzeniu ALMA BHU LHPS jako etap utleniania na mokro. Celem głównej ozonizacji niekoniecznie jest całkowita mineralizacja substancji organicznych. Chodzi raczej o to, aby trudno biodegradowalne lub trwałe organiczne składniki wody uległy przemianie oksydacyjnej w taki sposób, aby można je było skuteczniej usunąć na kolejnych etapach filtracji.

Ma to szczególne znaczenie, ponieważ woda rzeczna często zawiera naturalne substancje organiczne, substancje powodujące nieprzyjemny zapach i smak oraz śladowe ilości substancji organicznych. Dzięki ozonowaniu za pomocą urządzenia ALMA BHU OXI substancje te mogą zostać częściowo rozłożone lub przekształcone. W ten sposób poprawia się biodostępność niektórych związków organicznych, a zainstalowane dalej urządzenie ALMA BHU AKF może pracować wydajniej.

Po ozonowaniu należy zapewnić bezpieczną utylizację resztkowego ozonu. W opisanym łańcuchu procesowym resztkowy ozon jest niszczony za pomocą urządzeń UV ALMA OXI, zanim woda trafi do filtru wielowarstwowego. Dodatkowo stosuje się pomiary resztkowego ozonu oraz urządzenia ostrzegające przed gazami, aby zapewnić bezpieczną eksploatację instalacji.

Po procesach strącania, flokulacji, sedymentacji i ozonowania może zaistnieć konieczność dostosowania wartości pH. Odkwaszanie służy związaniu nadmiaru dwutlenku węgla oraz ustawieniu wartości pH uzdatnionej wody w stabilnym zakresie, odpowiednim dla kolejnych etapów uzdatniania.

W opisanym łańcuchu procesowym dodawanie roztworu wodorotlenku sodu do dopływu do urządzenia ALMA BHU MMF odbywa się w zależności od zmierzonej wartości pH. W przypadku niektórych trybów pracy punkt dozowania można również przenieść przed urządzenie ALMA BHU AKF. Dodatkowo można przewidzieć pomiar pH po filtracji węglem aktywnym, aby ponownie sprawdzić proces odkwaszania i w razie potrzeby dokonać korekty.

Stabilizacja pH ma znaczenie z kilku powodów. Po pierwsze, wartość pH wpływa na skuteczność procesów fizykochemicznych. Po drugie, niekorzystna wartość pH może sprzyjać korozji, osadzaniu się osadów lub zakłóceniom w kolejnych etapach filtracji i dezynfekcji. Stabilna wartość pH ma również znaczenie dla filtracji z wykorzystaniem węgla aktywnego oraz późniejszego wykorzystania wody jako wody pitnej, procesowej lub przemysłowej.

Odkwaszanie nie jest zatem odizolowanym, pojedynczym etapem, lecz ważnym elementem całego systemu. Zapewnia ono kontrolowane uzdatnianie wody po obróbce utleniającej oraz umożliwia pracę kolejnych etapów filtracji w stabilnych warunkach.

System wielowarstwowa filtracja ALMA BHU MMF stanowi mechaniczną filtrację dokładną w ramach uzdatniania wody rzecznej. Stosuje się ją po procesach strącania, flokulacji, sedymentacji, ozonowania i odkwaszania w celu usunięcia z wody pozostałych cząstek, resztek kłaczków, zmętnień oraz substancji podlegających filtracji.

Woda przepływa przez złoże filtracyjne od góry do dołu. Złoże filtracyjne składa się zazwyczaj z kilku warstw: antracytu jako górnej warstwy filtracyjnej, drobnego piasku jako warstwy filtracyjnej znajdującej się poniżej oraz żwiru podtrzymującego, który stabilizuje złoże filtracyjne. Takie połączenie umożliwia prawdziwą filtrację głęboką. Grubsze cząstki są zatrzymywane przede wszystkim w górnej warstwie antracytu, natomiast drobniejsze cząstki osadzają się głębiej w złożu piaskowym.

Urządzenie ALMA BHU MMF pełni jednocześnie kilka funkcji. Poprawia ono jakość wody czystej, zmniejsza zmętnienie oraz chroni kolejne etapy procesu, takie jak ALMA BHU AKF lub dezynfekcja promieniami UV w urządzeniu ALMA OXI, przed przedostawaniem się cząstek stałych. Stabilna jakość filtratu ma szczególne znaczenie, ponieważ cząstki stałe mogą osłabiać skuteczność dezynfekcji promieniami UV oraz niepotrzebnie obciążać filtry z węglem aktywnym.

Płukanie wsteczne filtra ALMA BHU MMF odbywa się automatycznie w określonych odstępach czasu lub w przypadku wzrostu różnicy ciśnień. W tym procesie powietrze i woda są stosowane w oddzielnych etapach w celu usunięcia cząstek stałych zatrzymanych w złożu filtracyjnym bez trwałego naruszania struktury warstwowej. Algorytm płukania wstecznego został zaprojektowany tak, aby zapobiegać stratom materiału filtracyjnego i przywrócić stabilną jakość filtratu po zakończeniu płukania.

System filtracji na węglu aktywnym ALMA BHU AKF zapewnia dalsze oczyszczanie wody, która została już oczyszczona mechanicznie. Podczas gdy systemy ALMA BHU LHPS i ALMA BHU MMF usuwają przede wszystkim cząstki stałe, zmętnienia, substancje koloidalne i resztki kłaczków, system ALMA BHU AKF służy do adsorpcji rozpuszczonych składników organicznych.

Węgiel aktywny charakteryzuje się bardzo dużą powierzchnią wewnętrzną i może wiązać na swojej powierzchni organiczne składniki wody. Dzięki temu urządzenie ALMA BHU AKF nadaje się w szczególności do redukcji substancji powodujących nieprzyjemny zapach i smak, rozpuszczonych związków organicznych, adsorbowalnych substancji śladowych oraz niektórych mikrozanieczyszczeń. To, jakie substancje i w jakim zakresie można usunąć, zależy od właściwości substancji, jakości wody surowej, obróbki wstępnej, czasu kontaktu oraz właściwości węgla aktywnego.

W koncepcji ALMA BHU moduł ALMA BHU AKF następuje po module ALMA BHU MMF. Jest to uzasadnione z punktu widzenia technologii procesowej, ponieważ filtracja wielowarstwowa zmniejsza zawartość cząstek stałych i chroni węgiel aktywny przed przedostawaniem się cząstek stałych. Dzięki temu węgiel aktywny może działać wydajniej, a jego żywotność ulega wydłużeniu.

Filtry z węglem aktywnym mają konstrukcję i schemat działania podobne do filtrów wielowarstwowych, jednak wyposażone są w jednowarstwowe złoże filtracyjne złożone z granulatu węgla aktywnego. Przed filtrem ALMA BHU AKF można przewidzieć etap nasycania tlenem w celu zapewnienia stabilnych warunków na wlocie do filtracji węglem aktywnym.

Kolejność etapów procesu ma decydujące znaczenie dla wydajności, bezpieczeństwa eksploatacji i opłacalności całego procesu uzdatniania wody rzecznej. Każdy etap pełni określoną funkcję i chroni etap następujący po nim.

Die ALMA BHU LHPS usuwa najpierw cząstki stałe, zmętnienia, substancje koloidalne oraz składniki ulegające strąceniu. Dzięki temu zmniejsza się obciążenie procesu ozonowania, a woda zostaje przygotowana do obróbki utleniającej. Urządzenie Ozonowanie ALMA BHU OXI przekształca organiczne składniki wody i może poprawić możliwość ich późniejszego usunięcia metodami biologicznymi lub adsorpcyjnymi. Odkwaszanie stabilizuje wartość pH i stwarza odpowiednie warunki dla kolejnych etapów filtracji.

Die ALMA BHU MMF usuwają następnie pozostałe cząstki, resztki płatków i zmętnienia. W ten sposób chronią one ALMA BHU AKF, która redukuje zawartość rozpuszczonych substancji organicznych oraz substancji śladowych podlegających adsorpcji. Końcowa obróbka promieniowaniem UV służy zapewnieniu bezpieczeństwa mikrobiologicznego uzdatnionej wody.

Kolejność ta ma szczególne znaczenie, ponieważ niewłaściwy układ może zwiększyć koszty eksploatacji i obniżyć skuteczność poszczególnych etapów. Gdyby na przykład filtracja węglem aktywnym została zastosowana zbyt wcześnie w procesie, mogłaby zostać niepotrzebnie obciążona cząstkami stałymi i resztkami floków. Gdyby dezynfekcja promieniowaniem UV w systemie ALMA OXI miała miejsce przed wystarczającym usunięciem zmętnienia, cząstki stałe mogłyby osłabić działanie dezynfekujące.

Dlatego też odpowiedni ciąg procesów zapewnia, że woda jest stopniowo stabilizowana, oczyszczana, poddawana obróbce utleniającej, filtrowana, oczyszczana metodą adsorpcyjną, a na koniec dezynfekowana.

To, jakie substancje można usunąć, zależy zawsze od jakości wody surowej, projektu poszczególnych etapów procesu oraz docelowej jakości wody. Wieloetapowe uzdatnianie wody rzecznej pozwala jednak na redukcję szerokiego spektrum składników.

Die ALMA BHU LHPS usuwają przede wszystkim zawiesiny, zmętnienia, cząstki koloidalne, kłaczki, składniki związane w postaci cząstek stałych oraz substancje, które można oddzielić poprzez strącanie. W zależności od dawkowania środków chemicznych i sposobu prowadzenia procesu mogą one ponadto przyczyniać się do usuwania fosforu, redukcji zawartości metali oraz dekarbonizacji.

Die Ozonowanie ALMA BHU OXI utlenia organiczne składniki wody, redukuje niektóre substancje powodujące nieprzyjemny zapach i smak oraz może wspomagać dalsze oczyszczanie metodami biologicznymi lub adsorpcyjnymi. Odkwaszanie stabilizuje wartość pH i poprawia warunki pracy na kolejnych etapach procesu.

Die ALMA BHU MMF usuwa pozostałe cząstki, resztki płatków, zmętnienia oraz substancje podlegające filtracji. Stanowi tym samym ważną barierę przed filtracją węglem aktywnym i dezynfekcją promieniowaniem UV. Urządzenie ALMA BHU AKF zmniejsza zawartość rozpuszczonych substancji organicznych, substancji śladowych podlegających adsorpcji, substancji powodujących nieprzyjemny zapach i smak, a także niektórych mikrozanieczyszczeń. Końcowa ALMA OXI z naświetlaniem UV służy do inaktywacji mikroorganizmów.

Typowe substancje docelowe i parametry docelowe to:

• Ciała zawieszone,
• Zmętnienia,
• cząstki koloidalne,
• Glony i składniki glonów,
• naturalne substancje organiczne,
• barwniki,
• Substancje zapachowe i smakowe,
• Związki fosforu,
• metale związane w postaci cząstek,
• Twardość węglanowa lub czynniki powodujące twardość w kontekście dekarbonizacji,
• organiczne substancje śladowe,
• mikrozanieczyszczenia,
• Mikroorganizmy.

Dla zapewnienia niezawodnej konstrukcji kluczowe znaczenie mają analizy wody surowej, wahania sezonowe, docelowa jakość wody, przepływ oraz wymagania dotyczące rezerwowości.