Specialkemikalier til vand- og spildevandsbehandling

Vand- og spildevandsværker er ofte de kemiske behandlingsanlæg med det højeste volum i et lokalsamfund. Disse værker tager det lokale kilder vand – enten fra søer, floder, damme (overfladevand) eller brønde/grundvandsledere (grundvand) – og gør det sikkert at drikke. I den anden ende kombinerer spildevandsværker spildevand fra husholdninger, industri og regnvand og behandler det til en sikker retur til floder og søer. I begge tilfælde bestemmer tilstanden på det indløbende vand, hvilke kemikalier der er nødvendige for at gøre det sikkert til offentligt brug eller til retur til nedstrøms brugere.

Vandbehandlingsprocesser

Den mest almindelige sekvens til behandling af drikkevand er at blande det indløbende vand med koagulantier for at skille partikler i sedimentationsbassiner, hvorefter den klare overfladelag af det sedimenterede vand afløftes til filtrering og desinfektion.

Spildevand modtager en lignende sekvens, hvor svævende stoffer sedimenteres ud, og den klareste portion desinficeres og filtreres, før den ledes videre nedstrøms.

I begge tilfælde er processen en blanding af mekanisk (sedimentering af faste stoffer) og kemisk behandling. Valget af kemikalier styres af omkostninger og tilstanden på det vand, der skal behandles.

Sedimenterings- og forklarelseskemikalier

I dette trin har partikler svævende i vandet fundet en balance mellem deres vægt og drævning. Koagulantkemikalier gør disse svævende partikler "klistrede" og får dem til at danne klumper af tungere masser. Disse masser har ikke længere vægt/drævnings-balancen og falder til bunden af en stille bassin, mens de samler lignende partikler på vejen ned.

De kemikalier, der vælges til at forårsage denne faldning, tilpasses vandforholdene (pH, temperatur og typer af partikler) og omkostninger. I USA er den mest almindelige koagulant/faldningsmiddel alum. På grund af alums følsomhed over for pH (alkalinitet) vil vandforholdene få værker til at bruge kalk (calciumcarbonat), fosfater og polymerer, enten separat eller i kombinationer for at opnå samme resultater.

Desinfektion

Klart den mest almindelige desinfektionsmiddel i landet er klor. Det bruges i pulverform, væskeform og gasform. Vandforhold såsom temperatur og pH samt omkostninger bestemmer generelt, hvilken form der bruges til at levere kloret.

Meget populært i Europa og stigende i amerikansk brug er ozon som primært desinfektionsmiddel. Ozon er en ustabil gasformet stof, der dannes ved at lede højt rent ilt gennem en elektrisk korona for at bryde ilt op og reformere ozon. Ozon har en halveringstid på ca. 20 minutter, så ozonen skal produceres tæt på det punkt, hvor den diffunderes ind i vandet til behandling. Det oxiderer vandbårne organiske stoffer samt mange kolloidale metaller. Da oxideringsprocessen er en kemisk proces, betragtes brugen af ozon til vandbehandling mest korrekt som et kemisk behandlingstrin.

Klor og ozon dækker overvejende majoriteten af desinfektionsprocesser. Andre desinfektionstrin omvender omvendt osmose og ultraviolett lyssterilisering, ingen af dem er en kemisk proces.

Flouridering

USA's vandbehandling kræver tilføjelse af flourideringskemikalier til drikkevandet. Det antages at forbedre tandsundheden hos forbrugere, især børn. Valget af flouridkemikalier til drikkevandsprocessen styres af vandets pH og omkostninger.

Andre behandlinger

Da vandbehandling er stærkt afhængig af kildenvandets forhold, kan en stor række algedræbende midler, bakteriebehandlinger, metalrensning og målrettede antiprotozoakemikalier tilføjes for at behandle specifikke forhold. I de fleste tilfælde skal behandlingsprocessen indeholde et efterfølgende trin for at fjerne det specifikke kemikalie.

Almindelig blandt disse tilfælde er brugen af kobbersulfat til at dræbe alger fra søer og damme, opløst ilt til at fælde kolloidale metaller og svampedræbende midler til at holde rør fri for vækstopbygning. Lokale kemiske leverandører kender bedst de lokale vandforhold og behandlinger.

Ikke-kemiske behandlinger

Når vandforhold er svære eller dyre at behandle med specialkemikalier, er den mest almindelige alternative at bruge højt rene membranfiltrationer. Mikro- eller ultrafiltration vil fjerne bakterier, kolloidale metaller og virus fra vandet.

Ekstreme forhold kan gøre omvendt osmose (RO) filtration til en omkostningseffektiv alternative til kemisk behandling. I modsætning til kemiske behandlinger er disse ikke lige så følsomme over for vandforhold.