Filtrering for behandling av vann
Filtrering er en av de viktigste prosessene innen vannbehandling og brukes i en rekke ulike bruksområder. Det er en mekanisk separasjonsprosess der faste eller oppløste stoffer fjernes fra en væskeblanding. Resultatet er et renset filtrat og et konsentrert retentat.
Valg av riktig filtreringsmetode – ofte i kombinasjon med flere trinn – avhenger av råvannets sammensetning og kravene til vannkvaliteten, for eksempel for drikkevann eller prosessvann. Filtreringsprosesser inkluderer også bruk av adsorberende filtermaterialer (f.eks. aktivt kull) og reaktive materialer (f.eks. kjemisk avsyring).
Sil filtrering
Sil filtrering er en pålitelig metode for å fjerne både grove og fine partikler fra vann. Vannet som skal behandles, ledes gjennom et sil med en definert maskestørrelse, som effektivt holder tilbake partikler som sand, løv, plastrester og andre suspendert stoff. Silet fungerer som en fysisk barriere som kun slipper gjennom partikler som er mindre enn maskestørrelsen.
Etter hvert som partikkelbelastningen øker, øker også trykktapet over filteret. Derfor brukes silfiltre vanligvis som automatiske returskyllingsfiltre ved høy belastning. Returskyllingen skjer i seksjoner, slik at filtreringen kan fortsette uten avbrudd.
Silfiltre er kjent for sin enkle konstruksjon, høye effektivitet og pålitelige ytelse i forbehandling av vann.
Finfiltrering
Drikkevann fra lange ledningsnett i kommunale vannforsyningssystemer kan være forurenset med rust, sand, løsnede avleiringer og andre partikler. Disse partiklene kan effektivt fjernes med patronfiltre. Patronfiltre er imidlertid ikke egnet for å håndtere store mengder forurensninger. Ved høy partikkelbelastning kan det raskt oppstå en økning i differensialtrykket på grunn av opphopning av partikler på filteroverflaten som krever utskifting av filterpatroner.
Finfiltre brukes også foran nanofiltrerings- og omvendt osmoseanlegg. Her beskytter de membranene mot avleiringer som kan forringe ytelsen, og bidrar til å forlenge levetiden og sikre stabil drift.
Partikkelfiltrering
Avhengig av bruksområdet benyttes grusfiltre, sandfiltre eller flerlagsfiltre til partikkelfiltrering. I motsetning til patronfiltrering er partikkelfiltrering – særlig flerlagsfiltrering (f.eks. med filtersand og aktivt kull) – en form for dybdefiltrering.
Ved flerlagsfiltrering strømmer vannet gjennom flere lag med filtermateriale, med økende finhetsgrad i strømningsretningen. Partiklene holdes tilbake i ulike dybder av filterbedet, avhengig av størrelse. Dette gjør at flerlagsfiltre kan holde tilbake store mengder faste stoffer.
Grus- og flerlagsfiltre brukes ofte i kombinasjon med en flokkuleringstrinn, spesielt ved behandling av elvevann. I slike tilfeller forutsettes det som regel et sedimenteringstrinn som første prosessledd. Både grus- og flerlagsfiltre rengjøres regelmessig ved tilbakespyling.
Åpne filtersystemer benyttes sjelden i dag. Lukkede trykkfiltersystemer, som kan drives med høyere differensialtrykk, har blitt standarden.
Ozon-biofiltrering
Ozon-biofiltrering er en kombinert prosess for vannbehandling, hvor ozonering (oksidativ forbehandling) og biofiltrering (biologisk nedbrytning) brukes etter hverandre. Det er en prosess basert på naturlige prosesser for behandling av vann som inneholder huminstoffer. Prosessen utnytter biologiske virkningsmekanismer for å redusere TOC/DOC i filterbedet. Nærmere detaljer om ozon-biofiltrering er beskrevet her.
Membranfiltreringsteknikker
Membranfiltreringsteknikker spiller en sentral rolle i moderne vannbehandling. De er basert på fysiske separasjonsprosesser hvor membraner fungerer som filtre. De ulike prosessene skiller seg hovedsakelig ved porestørrelsen (separasjonsgrad) til den respektive membranen. Membranfiltrering omfatter følgende prosesser:
- Mikrofiltrering (MF) fjerner partikler, bakterier, suspenderte stoffer, brukes ofte til forbehandling
- Porestørrelse: ca. 0,1 – 1 µm
- Driftstrykk: lavt (0,1 – 2 bar)
- Ultrafiltrering (UF), fjerner virus, kolloidale stoffer, makromolekyler (f.eks. proteiner)
- Porestørrelse: ca. 0,01 – 0,1 µm
- Driftstrykk: lavt til middels (1 – 5 bar)
- Nanofiltrering (NF) fjerner toverdige ioner, pesticider, organiske molekyler
- Porestørrelse: ca. 1 – 10 nm
- Driftstrykk: middels (4 – 30 bar)
- Omvendt osmose (UO/RO) Enverdige og toverdige salter, oppløste organiske stoffer
- Porestørrelse: < 1 nm (praktisk talt ugjennomtrengelig for oppløste stoffer)
- Driftstrykk: høyt (50–80 bar)
Separasjonsgrenser i oversikt
| Prosess | Porestørrelse | Retensjonsevne |
|---|---|---|
| Mikrofiltrering | 0,1 – 1 µm | Bakterier, suspenderte stoffer |
| Ultrafiltrering | 0,01 – 0,1 µm | Virus, kolloider, makromolekyler |
| Nanofiltrering | 1 – 10 nm | Hardhetsstoffer, organiske stoffer |
| Omvendt osmose | < 1 nm | Salter, ioner, nesten alle oppløste stoffer |
Eksempler på anvendelse av filtreringsmetoder
- Silfiltrering, finfiltrering for separering av sand, faste stoffer, turbiditet og partikler, løsnet avleiringer fra rørledninger
- Partikkelfiltrering for fjerning av partikler og jern, mangan og arsen
- Kjemisk avsyring for fjerning av aggressiv karbonsyre
- Aktivt kullfiltrering for fjerning av plantevernmidler (PBSM), klorerte hydrokarboner (CKW), PFAS osv.
- Filtrering for fjerning av forurensninger fra sirkulasjonsvann (f.eks. kondensat-damp-kretsløp)