Del v vodi suspendiranih snovi je mogoče iz vode ob tehnično sprejemljivih pogojih izločati zaradi njihove večje gostote z usedanjem, zaradi manjše gostote pa s plavljenjem.

Sedimentacija

Sedimentacija (usedanje) je gravitacijska separacija oz. odstranjevanje težjih suspendiranih delcev iz vode. Je eden izmed najpogosteje uporabljenih postopkov pri obdelavi odpadnih voda in voda nasploh.

Pri usedanju skoraj vseh vrst odpadne vode, zlasti pri mehansko-biološkem čiščenju, pride do tvorbe kosmov (flokul).

Usedanju so primarno podvrženi grobi delci, v nadaljevanju čistilnega procesa pa tudi kosmi, ki nastanejo zaradi biološke obdelave z aktivnim blatom, in kosmi, nastali kot posledica morebitne kemijske obdelave.

Ker vsebuje odpadna voda običajno diskretne delce (to so delci, ki se pri dotiku ne združijo v kosme), pa tudi delce, ki tvorijo kosme, poznamo na osnovi koncentracije, narave delcev ter obnašanja usedlin v suspenziji štiri tipe sedimentacije.

Tip 1 – usedanje diskretnih delcev

Diskretni delci se usedajo s konstantno hitrostjo (bistrenje), ne da bi se med seboj združevali. Pri tem se iz odpadne vode odstranijo grobi materiali (prod, pesek in podobno)

Do oviranega usedanja diskretnih delcev (medsebojnih trkov delcev) prihaja pri koncetracijah večjih od 1%.

Tip 2 – usedanje kosmov

Posamezni delci imajo različne velikosti in različno hitrost usedanja, zaradi tega se med seboj združujejo in tvorijo kosme. Z združevanjem delcev v kosme se poveča hitrost usedanja in na tak način se iz neobdelane odpadne vode odstrani del suspendiranih trdnih delcev (bistrenje).

Tip 3 – upočasnjeno ali t.i. conirano usedanje

Koncentracija delcev postane tolikšna, da zaradi oviranega bistrenja pride do združevanja kosmov v plasti. Hitrost usedanja se pri tem zmanjša. Delci vztrajajo v nespremenjeni poziciji in celotna združba sedimentira kot enota. Tak proces usedanja se dogaja pri nadaljnji (biološki) obdelavi odpadne vode.

Tip 4 – zgoščevanje

Proces zgoščevanja poteka v nižjih plasteh že nastalih usedlin. Pod prehodnim področjem 3 prihaja do počasnega zgoščevanja plasti in večanja koncentracije trdnih snovi. Zgoščevanje povzroči pritisk teže delcev iz višjih plasti, ki prav tako gravitirajo k tlom in prispevajo k še dodatnemu zgoščevanju strukture.

Potek usedanja je odvisen od sposobnosti delcev, da se med seboj vežejo in od razlike v hitrosti, s katero se gibljejo. Med procesom sedimentacije se pogosto zgodi, da hkrati poteka več tipov usedanja naenkrat, možno je celo, da simultano potekajo tudi vsi štirje tipi.

potek-usedanja-delcev-v-odpadni-vodi

Slika - Potek usedanja delcev v odpadni vodi

Večinoma je prvotni namen sedimentacije očistiti oz. zbistriti iztok, hkrati pa tudi pridobiti usedlino (blato), ki jo bo mogoče čim enostavneje obdelati. Slednja dva vidika je potrebno upoštevati pri oblikovanju usedalnikov.

Flotacija

Trdne snovi in tekočine, katerih specifična teža je manjša od specifične teže osnovne tekočine, je mogoče iz odpadne vode odstraniti s plavljenjem, pod pogojem, da te snovi v osnovni tekočini niso emulgirane in da niso vezane z lebdečimi snovmi v koloidni obliki.

Flotacija (plavljenje) je torej proces, ki služi ločevanju trdnih in tekočih delcev od preostale tekočinske faze. Separacija se zgodi s pomočjo finih plinskih mehurčkov, ki potujejo skozi tekočinsko fazo. Mehurčki se pritrdijo na delce, vzgonska sila pa je ravno dovolj velika, da povzroči dviganje kombinacije mehurčkov plina in delcev na površje. Ko delci priplavajo na površje, jih je mogoče odstraniti s posnemanjem.

Poglavitna prednost flotacije pred sedimentacijo je krajši čas procesa odstranjevanja, saj se manjši in lažji delci, ki se sicer usedajo zelo dolgo, lahko s plavljenjem odstranijo precej hitreje.

Filtracija

Filtracija je fizikalni, kemični in v nekaterih primerih tudi biološki proces ločevanja neusedljivih nečistoč v vodi. Odvija se v napravi, sestavljeni iz:

  • filtrskega prostora s polnilom in
  • odvodnega zbiralnega sistema.

Filtracija je separacijski proces, pri katerem tekočina s primesmi prehaja skozi porozen medij (filter). Filter pri prehodu tekočine zadrži neraztopljene trdne delce nad določeno velikostjo, tekočinski del pa prehaja skozi. Pri tem dogajanju je potrebno upoštevati sledeče mehanizme:

  • zadrževalni mehanizem,
  • mehanizem pritrjevanja in
  • mehanizem ločevanja.

Zadrževalni mehanizem

Zadrževalni mehanizem zaznamujeta dva pomembna pojava:

  • mehanski vlek in
  • nalaganje materiala na filtrski površini.

Pojav mehanskega vleka zadržuje vse delce, večje od por filtra oziroma večje od prehodov, ki so jih ustvarili že odloženi delci. Manjše so pore filtra, bolj se ta pojav izraža in večji pomen se mu pripisuje. Suspendirani delci v vodi pri filtriranju sledijo smeri toka in lahko, odvisno od njihove velikosti v razmerju do por filtra, prehajajo tudi skozi filter, namesto da bi se na njem zadržali.

Za potovanje delcev skozi filter so odgovorni različni dejavniki, ki vplivajo na morebitno spreminjanje poti delcev oz. jih privedejo v stik s polnilom. Ti dejavniki so sledeči:

  • direktno prestrezanje zaradi trenja,
  • difuzija (Brownovo gibanje),
  • inercija delcev,
  • usedanje; delci se lahko usedajo na filtrskem materialu zaradi sile težnosti ne glede na smer filtracije.

Mehanizem pritrjevanja

Pritrjevanje delcev na površino filtrskega materiala se poveča ob zmanjšanju obremenitve filtra in je posledica fizikalnih (zgoščevanje, vezava) in adsorbcijskih, v glavnem Van der Waalsovih sil.

Mehanizem ločevanja

Rezultat zgoraj opisanih mehanizmov je z delci vedno bolj prekrito filtrsko polnilo, zaradi česar se pore filtra ožijo. Hitrost toka se posledično poveča. Zadržani delci se lahko delno izločijo ali se sperejo globlje v filtrski medij.

Kjer se filtracija uporablja pri postopkih biološkega čiščenja, akumuliranje filtrata povzroča rast biološke ruše na in v polnilu. Slednja povzroči zmanjševanje prehodnosti filtra in tako zagotavlja učinkovitejše čiščenje. Vendar se filter lahko ob prevelikem razrastu biološke ruše tudi zamaši, voda ne more skozenj in čiščenje je ovirano ali onemogočeno. Mehanska filtracija je uspešno opravljena takrat, kadar je doseženo ravnovesje med prehodnostjo in čistilnim učinkom filtra.