Technologie úpravy vod

Univerzální celoplastové filtry s výměnnými vložkami s různou účinností filtrace.
Možnost různých náplní na odstraňování nežádoucích příměsí, např. aktivní uhlí, nebo zvýšení pH.

Možnost řazení do sestav: hrubá filtrace + jemná filtrace; filtrace + aktivní uhlí + zvýšení pH a další.
Vhodné i na doúpravu městské vody.

Filtry s filtračními rukávy na vyšší průtoky, vhodné i na teplou vodu.
Materiálové provedení je ocel s povrchovou úpravou vypalovacími práškovými epoxy-polyesterovými laky, nebo v nerez provedení.
Hydraulické připojení je na nátrubek, nebo přírubu.
Vhodné i na filtraci teplé vody.
Výkon filtru v sólo zapojení je 1,2–43 m³/hod.

Filtry umožňují oplach zaneseného filtračního sítka buď s ručním ovládáním, nebo automaticky
po zanesení sítka.

Vhodné pro průmyslové použití.

Hydr. připojení je na nátrubek, nebo přírubu.
U filtrů Cintropur je možnost vložek s aktivním uhlím a řazení do sestav (filtrace + aktivní uhlí).

Pískové filtry slouží k odstraňování zákalu a rozptýlených pevných látek.
V této řadě jsou filtry s výkonem od 0,25 m³/hod. po 5,2 m³/hod. filtrované vody. Používají se pro domácnosti s vlastním zdrojem vody a průmyslové využití s nižší spotřebou upravené vody.
Průměr tlakových nádob je od 250 do 400 mm. Celková výška filtrů je od 1200 mm do 1960 mm.
Filtrační rychlost a tím velikost filtru při požadovaném výkonu je dána charakterem znečištění surové vody.
Řídicí jednotky filtrů umožňují jejich regeneraci dle protečeného objemu vody, nebo nastavení regenerace časovým intervalem. Filtry jsou bezobslužné, vyžadují napojení na odpad (odpadní vody z regenerace). V případě širokého rozptylu mechanických příměsí dle velikosti, i v malých filtrech lze s výhodou použít vícevrstvé multilůžkové filtry.

Výkon filtrů je: od 3,3 m³/hod. do 19 m³/hod. – plastové filtry průměru od 450 mm do 750 mm,
                        od 11 m³/hod. do 170 m³/hod. – ocelové filtry průměru od 760 mm do 3000 mm.
Filtry s průměrem nad 750 mm v plastovém provedení nenavrhujeme – možnost tlakové deprese a následné zborcení těla filtrů.  
Filtrační rychlosti a možnosti typů regenerace filtrů jsou obdobné jako u malých tlakových filtrů. Přepojení filtru do servisu a jednotlivých kroků je řízeno pneumatickými, nebo hydraulickými ventily.
Filtry těchto rozměrů mají multilůžkové filtrační lože. Použitými minerály jsou hydroantracit s nízkou hustotou, tvořící vrchní vrstvu, a křemičité písky s variantním zrněním. Speciální variantou jsou filtry “Triple Media“ s přidanou filtrační vrstvou Garnet o vysoké specif. hmotnosti, filtrační účinnosti a ostrohrannosti zrn.
Na styku jednotlivých vrstev se mění hydrodynamické poměry a probíhá samokoagulace, a tím se zvyšuje filtrační účinnost. Při regeneraci se jednotlivé vrstvy nemíchají.

OFSY systém je exkluzivní dvoustupňový filtračně-koagulační systém. Je ideální pro odstraňování velkých množství nebo proměnných množství – zákalu, suspendovaných látek jako i přírodních organických látek (např. humínové kyseliny).

I tyto filtry mají vícevrstvé multilůžkové filtrační náplně. Systém je schopen přímo filtrovat vysoce zatížené vody bez předchozího usazování nebo čiření před vlastní filtrací a je vhodný zejména pro filtraci povrchových vod.
Byl vyvinut firmou Culligan, jejichž zařízení při návrzích filtrace takto zatížených vod používáme.
Výkon filtrů je od 4,5 m³/hod. do 140 m³/hod.

V našich geologických podmínkách je železo a mangan jedním z nejčastějších prvků přítomných v podzemních vodách.

Náročnost technologie na jejich odstranění závisí zejména na jejich obsahu v surové vodě. Odstranění železa a manganu v nízkých koncentracích je možné i multilůžkovými filtry – Triple media (viz Písková filtrace)

Jako náplně filtrů se používají:

1) filtrační hmoty na bázi oxidu manganu – selektivní minerály s katalytickým účinkem na železo, mangan i arzen, které jsou reaktivovatelné různými typy oxidantů. Při vyšším obsahu železa v surové vodě je nutné jako stupeň před filtrací použít provzdušnění vody, případně úpravu pH a často dvoustupňovou filtraci (písková filtrace + filtrace na katalytickém loži). 

2) filtrační hmoty na bázi zeolitu se specifickým účinkem na odstranění tvrdosti a současně zachycením iontů železa, manganu, amonných iontů apod. Filtry s touto náplní se regenerují solankou, jako u změkčovačů (viz Změkčovače). Vhodné zejména pro rodinné domy s vlastním zdrojem vody. Je provozně a ekonomicky výhodný, obsah železa však nesmí být vysoký.

I u těchto filtrů se často jedná o vícevrstvé (multilůžkové) filtry.

‍

Rozdělení filtrů podle velikosti a výkonu je jako u pískové filtrace, jenom filtrační rychlosti jsou nižší.

‍

• filtry s nižším výkonem průměru 250–400 mm: 0,25 m³/hod. – 3 m³/hod.
• průmyslové filtry průměru 450–750 mm          : 2,0 m³/hod. – 5 m³/hod. 
• průmyslové filtry průměru 760–3000 mm        : 7,0 m³/hod. – 112 m³/hod.

Filtry s aktivním uhlím a speciálními náplněmi:

‍

Filtry tohoto typu jsou sorpční, jejich regenerace většinou není nutná. 

‍

• Filtry s aktivním uhlím: Aktivní uhlí se vyznačuje vysokou pórovitostí, díky čemu mají vysokou adsorpční účinnost a kapacitu. Typickou aplikací je odstranění chlóru, nepříjemných příchutí a zápachu.

Další aplikací je adsorpce pesticidů, těžkých kovů a dalších zdraví škodlivých látek. U aplikace tohoto druhu je nutná dostatečná zdržná doba v loži filtru a tím kontaktní čas s upravovanou vodou.

‍

Výkony filtrů dle výše uvedeného rozdělení jsou zhruba mezi výkony pískových a odželezňovacích filtrů. Stěžejní je účel použití – chlor, zápach, resp. organické znečištění, podle kterého je nutný výpočet kontaktního času.

‍

• Filtry se speciálními náplněmi: U některých příměsí v surové vodě výše uvedené filtrační postupy nepostačují na jejich odstranění – např. vysoké obsahy arzenu, antimonu, uranu apod.

K jejich odstranění se používají sorpční hmoty, selektivní pro tyto příměsi.

Na odstranění uranu se používají ionexové pryskyřice, na odstranění arzenu, antimonu filtrační hmoty na bázi oxidů železa. 

Výpočet velikosti filtru vychází vždy z obsahu těchto příměsí ve vodě a dostatečné kapacity filtrační náplně na více let provozu. Po vyčerpání kapacity filtru se náplň vymění.

‍

‍

Princip činnosti těchto filtru je podobný – zachycení nežádoucích iontů v loži filtru a jejich následné uvolnění při regeneraci do odpadu.

U změkčovačů je náplní filtrů ionexová pryskyřice – katex, u dusičnanových filtrů – anex.

V loži změkčovače se zachytí ionty vápníku a hořčíku, které způsobují tvorbu vodního kamene. Při regeneraci roztokem solanky se tyto ionty z ionexu uvolní do odpadní vody a nahradí iontem Na+ v upravené vodě. 

V loži dusičnanového filtru se zachytí ionty NO3- a při regeneraci solankou se tyto ionty uvolní a nahradí se ionty Cl- v upravené vodě.

V průběhu regenerace filtr dává do okruhu neupravenou vodu. Pokud je požadavek trvalé dodávky změkčené vody, zařízení se zdvojuje – duplexové provedení.

Do rodinných domů se instalují filtry v kabinet provedení, kde zásobník solanky je součástí zařízení. U větších zařízení je zásobník solanky samostatně stojící.

Návrh velikosti filtrů je dán tvrdostí vody (resp. obsahem dusičnanů) a požadovanou spotřebou. Chod filtrů je automatický, doplňuje se jenom tabletovaná sůl do zásobníku soli.

Provozní výkon filtrů je od 0,5 m³/hod. – 230 m³/hod. 

Materiálové provedení filtračních tanků podle velikosti (průměru) je opět stejné jako u pískových filtrů.

‍

Technologie membránových filtrací je založena na průchodu surové vody přes polopropustné membrány, které jsou charakterizovány především velikostí pórů, určujícími velikost částic jimi procházejících.
Vstupní voda se na membráně rozděluje na produkt – permeát a odpadní vodu – koncentrát.
Pracovní tlaky membránových filtrací jsou od 2 do 14 barů.

Proces filtrace vody přes membrány je jedním z nejefektivnějších a nejekologičtějších postupů úpravy vody.
Tato výhodnost je ale vyvážena vyššími inv. náklady.
RO využívá schopnost polopropustných membrán oddělit vodu od solí v ní rozpuštěných. Velikostí pórů membrán RO je pouze 0,001–0,0001 µm.
Osmotická membrána představuje nejvyšší úroveň filtrace. Je bariérou proti pronikání anorganických i organických látek, vč. bakterií.
Některé nežádoucí příměsi v surové vodě ani jiným postupem nelze odstranit (sírany, chloridy, sodík apod.).

Při úpravě surové vody z vlastního zdroje v RD je někdy neekonomické upravovat veškerou vodu na vodu kvality pitné.
Surová voda se upraví na vodu technickou a jenom část na pití a vaření se doupraví jednotkou RO na vodu s excelentní chutí a kvalitou. Odstranění iontů vápníku a hořčíku – důležité biogenní prvky – na membráně RO se vyvažuje zpětnou saturací těchto prvků v remineralizační patroně za modulem RO. K jednotce je možné přidat modul s UV lampou k pojistné dezinfekci upravené vody.
Výkon RO je cca 280 l/den, což s malou tlakovou nádržkou poskytuje dostatek vody pro denní potřebu, vč. okamžitého výkonu. Malé RO pracují při normálním tlaku vodovodního řádu.
Součástí RO je kohoutek na vodu z RO, v případě požadavku je dostupná i trojcestná baterie na: vodu na pití a vaření, technickou vodu a teplou vodu.

Různé druhy RO s výkonem od 50 l/hod. do 4000 l/hod.

Hlavní použití jednotek RO středních a vysokých výkonů je:
*napájení kotlů na středně a vysokotlakou páru
*zvlhčovací systémy
*elektronický průmysl pro čištění mikročipů  

*kosmetický a farmaceutický průmysl
*textilní průmysl
*potravinářský průmysl
*stravování, optimalizace výsledků automatických myček nádobí a skla
*předúpravu s deionizačním systémem pro kotle  

*pitnou vodu pro výrobu ledu
*ofsetová tisková střediska
*chemické laboratoře
*při přípravě vody na dialýzu
... a kdykoli je potřeba ultračistá voda

‍

Nanofiltrace pracuje na podobném principu jako reverzní osmóza, ale používá porézní membrány s velikostí pórů 0,01–0,001 µm. U nanofiltračních membrán se opět uplatňuje sítový efekt – molekuly větší než póry membrány nemohou membránou procházet. Výhodou nanofiltrace jsou provozně nižší tlaky proti jednotkám RO. Prac. tlak u nanofiltrací je 5–12 barů, u RO 10–13 barů. V závislosti na stupni předúpravy je zařazen krok zpětného proplachu membrán (automaticky).

Ultrafiltrace se řadí mezi membránové procesy, kdy opět dochází na membráně k separaci částic. Jako ultrafiltrační se popisují membrány s porozitou 0,1–0,01 µm.
Moduly nabízejí vysokou odolnost proti mechanickému namáhání a sestávají z dvojité vrstvy dutých vláken (kapilár) z PVDF. U těchto membrán je nutné provádět jejich zpětný proplach po určité době provozu a četnost proplachů závisí na předúpravě surové vody před ultrafiltrační jednotkou. Proces je automatický.
Ultrafiltrační systémy se dodávají v různých modelech s kapacitou od 6 do 112 m³/h. K ultrafiltraci se používají i jednotky s keramickými moduly.
Volba mezi jednotlivými způsoby membránových filtrací je dána charakterem příměsí ve vstupní vodě a požadavky na vodu výstupní.

‍

Jednotky na demineralizace se navrhují dle požadavku na vodivost výstupní vody.
U méně mineralizovaných vod (cca 300 µS/cm) a při požadavku vodivosti upravené vody do 10 µS/cm postačuje jednostupňová úprava surové vody jednotkou RO (viz výše uvedené).
Při vyšších požadavcích na upravenou vodu (1–3 µS/cm) se volí dvoustupňová jednotka RO, při požadavku na nulovou vodivost upravené vody se dočišťuje voda mix-bedem – směsným ionexem na bázi katexu a anexu, nebo s velkou provozní výhodou kontinuální elektrodeionizace jednotkami EDI a E-SORP. U těchto zařízení odpadá provozně náročná regenerace ionexů a likvidace odpadních vod z neutralizace.

Elektrodeionizace kombinuje dvě technologie pro čištění vody – elektrodialýzu a deionizaci pomocí ionexových pryskyřic.
Elektrické pole vytvořené mezi anodou a katodou efektivně separuje ionty přítomné ve vodě. Proces nevyžaduje chemickou regeneraci. Výstupem je vysoce kvalitní voda (18 Mohmů). Vstupem na jednotku je voda z předcházející úpravy membránovou filtrací.

E-sorpce je nová technologie demineralizace pro velmi účinné odstraňování rozpuštěných solí ze surové vody. Technologie E-Sorp je založena na modulech s uhlíkovými elektrodami chráněnými membránou a výtokovým kanálem. Voda je směrována do modulů průtokovým kanálem.
V elektrickém poli jsou záporně nabité ionty přitahovány na anodu a kladně nabité ionty ke katodě. Výsledkem procesu je demineralizovaná voda.
Při regeneraci se elektrody přepólují a ionty zadržené v porézních uhlíkových elektrodách se vyplavují do odpadu. Celý proces probíhá bez přídavných chemikálií a proces není ovlivněn obsahem oxidu křemičitého v surové vodě.
Výsledný stupeň demineralizace je dán mineralizací vstupní vody. Max. stupeň odsolení je až 99 %.
Např. při vstupní vodě s vodivostí 1000 µS/cm má výstupní voda vodivost 10 µS/cm při max. stupni demineralizace. Výtěžnost je 75–85 % podle nastavení stupně odsolení.
Jednotky vyžadují minimální předúpravu.

Přesné a proporcionální dávkování chemikálií je součástí většiny jednotek na úpravu vody.

Dávkovací stanice se navrhují ve spojení s vodoměry s impulzním výstupem na dávkovací čerpadlo. Dle množství protečené vody se dávkuje do systému odpovídající množství chemikálie ze zásobníku.

Dávkovací čerpadla vzhledem k charakteru dávkovaných chemikálií vyžadují kvalitní těsnicí materiály a chem. odolné membrány (vše PTFE). 

Výkonová řada je do 6 l/hod., nebo do 15 l/hod. dávkovaného činidla. V případě potřeby vyšších dávek se navrhuje čerpadlo s odpovídajícím výkonem. Jsou konstruované na dávkování do protitlaku 10 barů, nebo 16 barů.

‍

Hygienické zabezpečení upravené vody představuje poslední stupeň úpravárenských jednotek vody.
Spolehlivé zabezpečení vody proti bakteriologickému znečištění je stěžejní zejména u pitné vody.
Stěžejním činidlem jsou sloučeniny chloru. Dávkování roztoku chlornanu sodného, resp. plynného chloru u úpraven pitné vody s vysokými výkony, zajistí bakteriologickou nezávadnost vody.
Dávkování roztoků chlornanu se provádí dávkovacími čerpadly (viz kap Dávkovací čerpadla).

Elegantní metodou dezinfekce vody je použití chlordioxidu – ClO2.
Eliminuje bakterie, viry a plísně, odstraňuje mikrobiální biofilm v upravované vodě. Bezpečně likviduje bakterii Legionella přítomnou zejména v provozech s teplou vodou.
Roztok chlordioxidu se připravuje až na místě použití ze 2 sypkých komponent a následně se roztok dávkuje dávkovacím čerpadlem do systému. V upravované vodě ClO2 nevytváří rezidua na bázi chloru a účinkuje v širokém rozpětí pH (4–10). Další informace, biocidní účinnost ve srovnání s chlorem a další detaily viz stránky: https://www.twinoxide.cz  

Další metodou na dezinfekci vody je její ozáření UV světlem. UV sterilizátory spolehlivě likvidují bakterie (včetně Legionelly) a viry, ale voda je ošetřena jenom v bezprostředním místě užití za UV lampou.
Do provozů s teplou vodou se metoda nedoporučuje – zde s výhodou dezinfekce s ClO2.
Zařízení obsahuje řídicí jednotku s čítačem hodin provozu, po uplynutí je nutné zářič v jednotce vyměnit.

‍