Úprava vody - sedimentace

Sedimentace patří k nejrozšířenějším separačním procesům v technologii úpravy vody. Sedimentace (usazování) je významný proces separace tuhé fáze směsi přírodních suspendovaných látek a látek vzniklých při koagulaci od fáze kapalné, tj. upravované vody. Separace tuhých částic probíhá vlivem gravitace.

Sedimentace patří k nejrozšířenějším separačním procesům v technologii úpravy vody. Sedimentace, též usazování, je významný proces separace tuhé fáze směsi přírodních suspendovaných látek a látek vzniklých při koagulaci od fáze kapalné, tj. upravované vody. Separace tuhých částic probíhá vlivem gravitace. Z usazovaných částic suspenze vzniká sediment, označovaný při úpravě vody kal. Podle charakteru částic rozeznáváme zrnitou a vločkovitou suspenzi. Podle koncentrace suspenze rozlišujeme sedimentaci volnou, rušenou a zahušťování. Sedimentací lze z vody odstranit až 90% suspendovaných látek. Účinnost tohoto procesu je závislá především na tvaru a velikosti částic a na rychlosti proudění vody. Zatímco hrubé suspendované látky se odstraňují snadno, jemné suspendované látky sedimentují pomalu a účinnost sedimentace je nižší. [1,2]

Tento proces je v procesu úpravy vody využíván jako první separační stupeň. Jedná se o nejrozšířenější technologii I. separačního stupně na úpravnách vody v ČR. V úpravě pitné vody nelze sedimentaci navrhnout jako jediný separační stupeň, tj. pro jednostupňovou úpravu vody. Sedimentace je proces kopírující v podmínkách úpravny vody standardní proces úpravy vody v přírodě. Významným faktorem v sedimentaci v podmínkách úpravny vody je skutečnost, že při chemické úpravě vody dochází na rozdíl od přírody k chemické přípravě suspenze, která je následně podrobována separaci sedimentací. V ojedinělých případech, kdy voda není upravována chemicky, dochází k prosté sedimentaci suspendovaných látek. Látky rozpuštěné a koloidní při takovém způsobu sedimentace nejsou sedimentací odstraňovány. Usazováním vloček se z vody odstraňují látky navázané na tyto vločky. Odstraněné množství nerozpuštěných látek je závislé na množství látek, které se dokáží do vloček navázat. [1,2]

Při úpravě pitné vody je sedimentace navrhována zejména u povrchových vod s vysokým stupněm zákalu v běžných podmínkách, či často se vyskytujících zhoršených podmínkách (např. okalové vody, tání sněhu). Voda je před vstupem do sedimentace předupravována. Tato předúprava spočívá například v nadávkování koagulantu, ozonizaci či oxidaci. Prostá sedimentace hrubých suspendovaných látek je navrhována v rámci mechanické předúpravy surové povrchové (zejména tekoucí) vody. [2]

Proces sedimentace probíhá dle obecných fyzikálních zákonů. Při sedimentaci na částice působí tři základní síly – tíha, vztlak a odpor prostředí. Tíha a vztlak jsou konstantní a odpor prostředí závisí na hustotě kapaliny, její viskozitě, tíhovém zrychlení, tvaru částice a jejích rozměrech a zvyšuje se s rychlostí klesání. Kapalné prostředí klade značně větší odpor částicím nepravidelného tvaru než částicím kulovým. Nejjednodušší možností požití sedimentace je navržení podélné obdélníkové usazovací nádrže s horizontálním průtokem, kdy na jedné straně voda přitéká a na druhé odtéká. Tyto obdélníkové nádrže jsou díky poměrně snadnému řešení stavební konstrukce nejčastěji navrhovanými. Dále jsou používány usazovací nádrže s radiálním horizontálním průtokem, u nich je voda přiváděna do středu a odtéká přes vnější hranu. Jsou navrhovány i kruhové usazovací nádrže s vertikálním průtokem, ty jsou výhodné plošně, avšak mají velkou stavební výšku. Poslední skupinou navrhovaných usazovacích nádrží jsou patrové a lamelové usazovací nádrže. [1,2]