Enligt Nordström (2005) gjorde indierna försökt till att rena vatten genom att filtrera det genom sans och grus redan innan Kristi födelse. Det gjordes sedan en rad misslyckade försök för att kunna rena vatten och på 1700-talet insåg man att det spreds sjukdomar med vattnet och fransmännen som var ledande inom vetenskapen byggde ett flertal filtreringsanliggningar samt att de skrev en bok om filtrering av vatten. Nordström (2005) skriver vidare att man i Paris på 1800-talet använde tvättsvamp, träkol och ull som filtreringsmaterial. 1850 utvecklade Darcy snabbsandfiltret som avskiljare av partiklar. Det var i början av 1800-talet som de flesta mer eller mindre lyckade filterringsanläggningarna byggdes i England och Skottland.
Nordström (2005) skriver att i Sverige öppnades det första vatten verket med långsamfiltrering i Stockholm 1861 och då beräknades en person göra av med 80 liter per dygn. Enligt Berghult och Elfström Broo (2004) är det lätt att tro att alla vattenreningsverk är uppbyggda i det närmaste likadant, de har i uppgift att rena vatten för samma ändamål, exempelvis dricksvatten eller avloppsvatten. Men reningsbehoven av vatten som ska renas skiljer sig på många sätt enligt Berghult och Elfström Broo (2004). Dels beror det på vattnets kvalitet innan rening och vilka krav som ställs på vattnet efter rening. Dessa utgångspunkter är viktiga att ta hänsyn till när man väljer reningsprocess så att vattnet inte går igenom onödigt många reningssteg eller steg som inte uppfyller kraven för det man avsett med det vatten man vill rena. Det finns tre olika reningssteg, fysikaliska, kemiska och mikrobiologiska, här följer nu en liten beskrivning på hur dessa reningssteg kan användas.
Silning och filtrering
Berghult och Elfström Broo (2004) beskriver ett vardagsexempel då man kokar makaroner häller av kokvattnet innan servering. Det sker oftast genom att man häller blandningen av makaroner och vatten i ett durkslag så att vattnet kan avskiljas från makaronerna. Detta är ett typiskt exempel på en silningsprocess, en fysiks avskiljning, där det är hålens storlek som avgör vad som passerar och vad som avskiljs. När det gäller filtrering är grunderna de liknande som vid silning eftersom det är samma typ av fysik process, det är porernas storlek som avgör vad som passerar och vad som avskiljs. Författarna menar att det även förekommer andra typer av avskiljning vid praktisk filtrering.
Berghult och Elfström Broo (2004) skriver att denna process sker i naturen när vattnen passerar genom marken och ner till grundvattenmagasinen samtidigt som det sker en massa andra processer. Filtreringsprocesser är vanliga i samhällets reningssystem, det förekommer olika sorters filter som exempelvis snabbfilter där vattnet passerar på mindre än en halvtimme, och långsamfilter som processen tar 10 timmar eller mer. Det finns även ett filter som tar minst 14 dagar för vattnet att passera och den process kalls för konstgjord grundvattenbildning. Vattnet passerar då ett naturligt filtreringsmaterial som till exempel grusås som sedan pumpas ut i grundvattenbrunnar. Självklart finns det en rad andra filtreringssätt där vattnet passerar genom olika filter- eller silningsmaterial. Som filtreringsmaterial används vanligtvis sand, stenkol eller aktiverat kol samt olika typer av sildukar och material för kemisk behandling. Filtren kräver regelbunden rengöring för att fungera. Torv används som filtreringsmaterial vis lakvattenbehandling.
Berghult och Elfström Broo (2004) menar att filtrering genom sand och sildukar till största del innebär fysiks avskiljning, särskilt i kolfilter förekommer något som kallas adsorptionsprocesser. Här kan mycket små partiklar avskiljas genom att fästa i filtreringsmaterialet. När det gäller filtrering genom torv, som i övrigt är en relativt ny metod när det gäller rening av lakvatten, så är det i första hand adsorptionsprocesser som renar vattnet. Det sker även en sedimentation av större partiklar vilket innebär att faller till botten på grund av gravitationen vid vattenfiltreringen.
Membranteknik
Berghult och Elfström Broo (2004) skriver att membranfilterring är en speciell vattenfiltrering där vattnet passerar genom ett ”finporigt” silmaterial under tryck. I naturen finns en motsvarighet till denna filtrering och då heter det cellmembran och där kan enskilda molekyler avskiljas. Det finns tre olika typer av membranfiltrering där skillnaden är vilka partiklar som ska avskiljas, det finns ultrafiltrering, nanofiltrering och omvänd osmos.
· Ultrafiltrering används oftast när stora organiska molekyler eller mycket små partiklar ska avlägsnas från vattnet.
· Nanofiltrering används för att avlägsna naturligt organiskt material eller molekyler med hög laddning.
· Omvänd osmos kan avlägsna enskilda joner och små molekyler.
Berghult och Elfström Broo (2004) redogör för att det finns många olika sorters membran med olika egenskaper och användningsområde men alla har de en sak gemensamt, och det är att rena vatten. Vattnet delas upp i två ”fack” när det renas, filtrat, det är det rena vattnet och sedan finns det retentatet som innehåller en hög halt av det vi vill filtrerar bort. Ju finare membran som används vid reningen desto större tryck måste läggas på vattnet som ska passera.
Berghult och Elfström Broo (2004) problematiserar att försöka blanda vatten och sand är meningslöst eftersom när man slutar röra så faller sanden till botten och ovanför sandhögen blir är vattnet helt klart. Processen kallas sedimentation och är haven, sjöarna och naturens viktigaste reningsprocesser på grund av sin enkelhet, författarna poängterar även att mindre partiklar än sand sedimenterar. Processen bygger på tyngdkraftens inverkan på partiklarna alltså måste partiklarna väga tillräckligt mycket för att kunna sjunka till sedimenteringsbassängens botten inom en viss tid. Det är möjligt att förkorta partiklarnas fall tid genom att snedställa skivor på bassängbotten samtidigt som man då minskar ytspänningen.
Flotation är en fysikalisk reningsprocess som kan jämföras med processen som sker när man kokar saft. Berghult och Elfström Broo (2004) redogör för att skummningen av saften genomförs för att avskilja partiklar från vätskan så att den inte blir grumlig. Samma process sker i hav och sjöar då partiklarna är tillräckligt lätta för att avskiljas i med hjälp av vindens inverkan. Flotation handlar kort och gott om att partiklar flyter upp till ytan och kan där avskiljas från vattnet så att det blir rent.
Referenser
Berghult, B. & Elfström Broo, A. (2004). Vattnets kemi- för människan och miljön. Stockholm: Liber
Nordström, A. (2005). Drickvatten för hållbar utveckling. Lund: Studentlitteratur
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar