Filtrace je proces průchodu vody přes filtrační materiál, aby se z něj odstranily částice a jiné nečistoty. Filtrovaná voda může obsahovat širokou škálu kontaminantů, včetně:
- Nerozpustné částice (bahno, hlína, písek)
- Biologické látky (bakterie, plankton, spory, cysty)
- Těžké kovy a chemické sloučeniny (železo, zinek, olovo)
- Minerály (takzvané soli tvrdosti)
Materiál používaný v komunálních vodárenských filtrech je obvykle vrstva písku, uhlí nebo jiné zrnité látky. Proces filtrace v komunálních úpravnách vody je obvykle klasifikován jako pomalý nebo rychlý.
Pomalé pískové filtry jsou klasickým prototypem filtračních systémů. V průmyslovém měřítku byly pomalé pískové filtry poprvé použity v Londýně v roce 1820 k čištění vody z řeky Temže.
Od 1930. let minulého století začaly pomalé pískové filtry postupně nahrazovat metody úpravy vody koagulací, rychlou gravitační filtrací a tlakovou filtrací.
V posledních desetiletích se však proces čištění vody pomocí pomalých pískových filtrů opět stal populárním díky své nízké ceně a vynikající schopnosti odstraňovat patogeny (včetně Giardia lamblia a Cryptosporidium).
Dnes se k čištění vody v průmyslovém měřítku používá řada po sobě jdoucích technologických procesů. Výběr jedné nebo druhé metody čištění vody přímo závisí na konečném účelu úpravy vody.
Typické procesy čištění vody
- Separace a odstranění velkých nečistot organického a minerálního původu (screening).
- Koagulace a kondicionování (destrukce koloidní stability, úprava pH pro optimální koagulaci).
- Míchání chemikálií se surovou vodou obsahující malé částice, které se špatně nebo pomalu usazují (chemická úprava).
- Sloučení malých lehkých částic do větších hrudek pro usnadnění sedimentačních a filtračních procesů (koagulace a flokulace).
- Usazování velkých suspendovaných částic (sedimentace).
- Vznik plovoucích nečistot s následnou jejich separací ve formě koncentrovaného pěnového produktu (flotace).
- Rychlá gravitační filtrace k odstranění zbytkových suspendovaných částic.
- Pomalá písková filtrace (včetně metod biologického čištění).
- Zničení/inaktivace patogenů (přidání chlóru do distribučního systému).
- Korekce úrovně pH (kontrola korozivních vlastností vody).
- Přidání fluoru k prevenci zubního kazu v populaci (fluoridace).
Mechanismy a principy filtrace
Relativní význam konkrétních mechanismů čištění vody bude do značné míry záviset na vlastnostech filtrované vody, volbě filtračního systému, stupni předúpravy a vlastnostech filtru.
Filtrace je v podstatě fyzikálně-chemický proces a v případě pomalého pískového filtru biologický. Vlastní mechanismy filtrace vody jsou vzájemně propojené a poměrně složité, ale základní metody odstraňování barvy a zákalu z vody musí brát v úvahu následující základní faktory:
- chemické vlastnosti vody (zejména kvalita zdrojové vody);
- povaha kontaminantů (fyzikální a chemické vlastnosti částic přítomných ve vodě);
- typ a stupeň předúpravy (koagulace, flokulace atd.); stejně jako typ vodního filtru a jeho provoz.
Pro zajištění vysoké účinnosti čištění vody je v samotném filtračním materiálu použita řada vzájemně propojených mechanismů. Tyto mechanismy odstranění mohou zahrnovat následující procesy:
- sedimentace (sítový efekt);
- adsorpce;
- vstřebávání;
- biologická léčba
