今日の世界では、清潔で安全な水へのアクセスが最も重要です。先頭として浄水サプライヤー、私は、水の品質を確保する上で多段階の浄水システムが果たす重要な役割を直接目撃しました。これらのシステムは、大きな粒子から微視的な病原体まで、一連の慎重に設計されたプロセスを通じて、広範囲の汚染物質を除去するように設計されています。このブログ投稿では、マルチステージ浄水システムの内部の仕組みをご覧ください。
ろ過前の段階
ほとんどの多数のステージ浄水システムの最初のステップは、ろ過前です。この段階は、水から大きな粒子と破片を除去するのに役立つため、非常に重要です。プレフィルターは通常、堆積物、砂、錆、その他の目に見える不純物を閉じ込めることができる機械的なフィルターです。
堆積物フィルターやメッシュフィルターなど、さまざまな種類のプレフィルターが利用可能です。堆積物フィルターは、ポリプロピレンなどの材料で作られており、大きな粒子をブロックしながら水が通過できる多孔質構造を持っています。一方、メッシュフィルターは、細かいワイヤまたはメッシュのような構造を備えた合成材料で作られています。それらは大きな破片を除去するのに効果的であり、簡単に掃除または交換することができます。
ろ過前は、浄化システムの後続の段階を大きな粒子による損傷から保護するだけでなく、システムの全体的な効率を改善します。これらの大きな汚染物質を早期に除去することにより、他の精製プロセスは、より小さくてより有害な物質の除去に焦点を合わせることができます。
凝集と凝集
ろ過前に、水はしばしば凝集と凝集を受けます。これらは、機械的ろ過によって簡単に除去されない小さな粒子とコロイドを除去するのに役立つ化学プロセスです。
凝固には、硫酸アルミニウムや塩化鉄などの凝固剤を水に添加することが含まれます。凝固剤は、粒子の電荷を中和し、それらを一緒に凝集させます。このプロセスは、水中の小さな粒子の多くが負電荷を負担しているため、互いに反発し、懸濁したままになるため、重要です。
粒子が凝固したら、凝集が続きます。凝集中に、穏やかな混合が水に適用され、凝固した粒子がより大きくより重いフロックを形成することができます。これらのフロックは、堆積またはろ過によってより簡単に除去できます。
沈降
沈降とは、凝固と凝集中に形成された重いフロックがタンクの底に沈殿するように、水が邪魔されずに座ることを可能にするプロセスです。この段階は、重力を利用して、固体粒子を水から分離します。
堆積タンクは、フロックが沈降するのに十分な時間を確保するために、大きな表面積と低速流量を提供するように設計されています。次に、明確な水がタンクの上部から引き出され、沈殿したスラッジは底から除去されます。堆積は、水からかなりの量の懸濁固形物を除去する効果的な方法であり、その後の精製段階の負荷を減らします。
濾過
堆積後、水は一連のフィルターを通過して、残りの粒子と不純物をさらに除去します。マルチステージ浄水システムで使用される最も一般的なタイプのフィルターには、活性炭フィルターとカートリッジフィルターが含まれます。
活性炭フィルターは、有機化合物、塩素、および水からいくつかの重金属を除去するのに非常に効果的です。活性炭は、これらの汚染物質を吸収できる多くの小さな毛穴を持つ大きな表面積を持っています。水がフィルターを通過すると、汚染物質は炭素の表面に閉じ込められます。
一方、カートリッジフィルターは、小さな粒子を除去し、水に最終的な磨きを提供するために使用されます。それらは異なるミクロン定格で提供され、除去できる粒子のサイズを決定します。たとえば、1 -Micronカートリッジフィルターは、サイズが1ミクロンほどの粒子を除去できます。
逆浸透（RO）
逆浸透は、多段階の浄水システムで最も強力な精製プロセスの1つです。最高の逆浸透システム半透過性膜を使用して、溶存塩、重金属、微生物など、広範囲の汚染物質を除去します。
逆浸透システムでは、水に圧力がかかり、半透過膜を通して強制します。膜には、大きな分子とイオンをブロックしながら水分子が通過できる小さな毛穴があります。このプロセスは、水から汚染物質の最大99％を効果的に除去し、高品質の精製水を生成します。
ただし、逆浸透には課題がないわけではありません。必要な圧力を生成するためにかなりの量のエネルギーが必要であり、膜は時間とともに汚される可能性があります。 ROシステムの長期的なパフォーマンスを確保するには、定期的なメンテナンスと膜交換が不可欠です。
消毒
前の段階を通過した後でも、水には健康上のリスクをもたらす可能性のある微生物が含まれている場合があります。消毒は、これらの病原体を殺したり不活性化するように設計された多段階の浄水プロセスの最終ステップです。
塩素化、オゾン化、紫外線（UV）消毒など、消毒にはいくつかの方法があります。塩素化は、塩素または塩素ベースの化合物が水に加えられる最も一般的に使用される方法です。塩素は、広範囲の細菌、ウイルス、原生動物を殺すことができる強力な消毒剤です。
オゾン化には、水を消毒するために、非常に反応性のある酸素形態の酸素を使用することが含まれます。オゾンは塩素よりも強力な消毒剤であり、いくつかの有機化合物を酸化して除去することもできます。ただし、生産する方が高価で、より複雑な機器が必要です。
UV消毒は、紫外線を使用して微生物のDNAを損傷し、それらが繁殖するのを防ぎます。 UV消毒は化学物質であり、広範囲の病原体に対して効果的であり、生成物によって有害なものを生成しません。
特定の汚染物質の特殊な治療
場合によっては、水には特殊な治療が必要な特定の汚染物質が含まれる場合があります。例えば、フェノール廃水処理フェノールの有毒性のため、複雑なプロセスです。高度な酸化、特定の樹脂を使用した吸着、または生物学的処理などの特殊なプロセスを使用して、フェノールやその他の同様の汚染物質を水から除去することができます。
結論
多段階の浄水システムは、水の品質と安全性を確保するための洗練された効果的な方法です。各段階は、大きな粒子から微視的病原体まで、さまざまなタイプの汚染物質を除去する上で重要な役割を果たします。これらのプロセスを組み合わせることにより、最高水準の純度を満たすかそれを超える水を生産できます。
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参照
- AWWA（American Water Works Association）。水質と治療：コミュニティの水供給ハンドブック。
- Crittenden、JC、Trussell、RR、Hand、DW、Howe、KJ、＆Tchobanoglous、G。（2012）。 MWHの水処理：原則と設計。
- ホワイト、GC（2010）。塩素化と代替消毒剤のハンドブック。
