过滤系统是以让水通过颗粒材料(如沙),把污染物从水中移除的方式处理水。效率的差别很大,但这些系统可以用来改进水的浑浊度和颜色,并处理贾第虫、隐孢子虫、细菌和病毒。
常规过滤首先使用预处理化学凝聚剂,如铁或铝盐,这些凝聚剂添加到原水。然后把混合物缓慢搅拌,使微小的悬浮粒子互相凝聚形成较大且更易去除的凝块,或“絮凝物”。
这些系统进行的下一个步骤是沉降。在该程序中,水中粒子(包括絮凝产生的絮聚物)借由重力自然沉淀。这些污染物在系统底部形成“污泥”,被定期清除。
这些工序完成后,水会通过滤器,任何剩余的粒子被吸附到过滤材料上。悬浮粒子被凝聚剂处理后变得不稳定,因此更容易吸附到过滤材料上。
常规过滤像其他过滤系统,会使各种类型的原水大大改善水质。常规过滤最适合使用于持续流动,水藻含量不多的原水(水藻会堵塞过滤系统)。
凝聚剂需要专业处理以达到期望的结果,所以需要有受过培训的人员管理过滤处理设施。
过滤系统是以让水通过颗粒材料(如沙),把污染物从水中移除的方式处理水。过滤的效率差别很大,但这些系统可以用来改进水的浑浊度和颜色,并处理贾第虫、隐孢子虫、细菌和病毒。
直接过滤常规过滤首先使用化学凝聚剂,如铁或铝盐,这些凝聚剂添加到原水。然后把混合物缓慢搅拌,使微小的悬浮粒子互相凝聚形成较大且更易去除的凝块,或“絮凝物”。
这些工序完成后,原水会通过滤器,任何剩余的粒子被吸附到过滤材料上。悬浮粒子被凝聚剂处理后变得不稳定,因此更容易吸附到过滤材料上。
常规过滤工序利用沉降使颗粒沉淀后被去除。直接过滤则排除该步骤,使过滤材料直接过滤污染物。
直接过滤是很简单的过滤工序,成本也不贵。该系统大大改善原水的水质,不过最好是用在水质较高,持续流动,浑浊度也较低的原水。水藻含量高时可能堵塞过滤系统。
因为所有粒子都会被过滤去除,直接过滤不能处理浑浊度高的水。直接过滤使用于浑浊度低于10ntu的原水较恰当。
凝聚剂需要专业处理以达到期望的结果,所以需要有受过培训的人员管理过滤处理设施。
硅藻土过滤是用来从原水去除颗粒。该工序在去除贾第虫、隐孢子虫、水藻和一些细菌和病毒(视等级而定)方面很有效。
硅藻土过滤系统的滤器由硅藻土饼组成,硅藻土是垩白的粉状物质,是从称为硅藻的单细胞海洋生物的粉碎的化石制成。
水经过泵抽取,通过硅藻土过滤系统,其方式是泵强制使压水从入口处通过硅藻土饼,或者利用真空抽取,把水从出口侧引进。
不像其他过滤方式,硅藻土过滤中不使用凝聚剂,以加强污染物粒子的聚集。由于这项限制,硅藻土过滤系统最适合用来处理已经没有无机污染物的高质量原水。
该工序也很容易调整大小以适合小规模的设施。事实上,这种过滤系统最先是在第二次世界大战中美军需要可携式水处理装备时开发的。硅藻土过滤系统的操作容易,价格也便宜。这些特性使该系统适合用于临时的危机缓解,以及基金不足无法负担昂贵的基础设施的社区。
除了水以外,该过滤系统也是包括制造糖浆、油、抗生素、化学品和酒精饮料等许多制造工序使用的标准过滤技术。
慢沙过滤是许多城市在19世纪最先使用的水处理方法。这些滤器能够有效去除引起水传疾病的微生物 —包括原生动物,如贾第虫和隐孢子虫,以及细菌和病毒 —其功效在倡导该过滤法的欧洲城市大大降低疾病发生率而首次证明。
该系统的水处理法是让水从2到4米深的沙床上缓慢流下。在流下的过程中,物理和生物工序组合把水过滤并去除污染物。
反复使用后,沙床上会累积许多细菌、藻、原生动物、轮虫、浮游动物和水生软体虫。这些微生物借由去除污染物而帮助过滤工序,但是它们可能在水温低于摄氏10度时作用变慢。累积了这种生物的沙是已经“成熟”的沙,比干净或新的沙更好。要使沙成熟可能需要数周或数月,这要根据水中成分和温度而定。该工序最终会堵塞沙床并使水的流动率变慢,因此必须使其畅通,一般是把水的流向反转或“反冲洗”。
慢沙过滤系统可能无法过滤氯化的水,因为氯对滤器的微生物群有不利影响。因此,需要用氯消毒的水可以先经过过滤工序,接着在存放设施内处理。
存放也可以对系统的水输出量添加灵活性。缓慢作用的慢沙过滤系统不能处理用水需求量高时增加的水量,而在水需求量较低时也不应该以比最佳流动更慢的速度过滤。慢沙过滤系统仅在用于浑浊度和含藻量低,没有颜色污染的原水时效果较好。这些系统在含藻量或泥土量高时效果不好—藻和泥土都会堵塞沙床。含丰富营养素的原水,则可能借由增加生物成分而帮助慢沙滤器的清洁作用。
慢沙系统一般来说都很简单,只需要一点维护,操作成本也低。
过滤系统是以让水通过多孔的材料,把污染物从水中移除后予以留住的方式处理水。
袋和滤芯滤器是简单易用的系统,使用编织的袋子、具有细丝缠绕形成的滤器的滤蕊或褶式滤器,当原水通过滤器时过滤微生物和沉淀物。
这些系统过滤贾第虫孢囊很有效,但是不能去除细菌、病毒或化学物质。因此,最适合使用于水质较高,浑浊度低的原水。
袋和滤芯滤器技术正快速发展并可以定制用于小规模的水处理设施。此类系统也容易操作和维护,操作者几乎不需任何技能即可操作系统。成本则视必须更换滤器的频率而异。
如同其他滤器,滤蕊很快就会因处理颗粒含量高的水而变脏—所以处理浑浊度低的水较佳。作为替代方法,可以用以沙、网屏、滤蕊和其他物质去除较大颗粒的“粗糙的滤器”预处理水。
必须定期更换滤器材料,原水中颗粒含量高时更换频率更高。
重复使用袋和滤芯系统时,微生物可能在滤器内生长,不过可以用消毒剂缓和该问题。如果验水后发现原水需要去除病毒,则可能也要用消毒剂处理。
陶瓷滤器用于水处理已有数世纪的历史。陶瓷滤器虽然被营销为集中式水处理系统,但现在大多数是为了作为使用点过滤系统而制造。在发展中国家,陶瓷滤器是当地制造,有时候是由自我融通的微型企业制造。这些装置通常外形如花盆或碗,灌满细小的胶状银粒子,作为消毒剂使用,以防止细菌在滤器内生长。滤器放在容量为20到30公升,有水笼头的塑料或陶瓷容器内。
实验室测验表明,如果设计和制造得当,这些装置几乎可以将所有细菌和原生动物,寄生虫去除或失活。对病毒的过滤效率则未知。
清洗和维护滤器非常重要,因此如同其他低成本的使用点过滤系统,最好是与安全存放、滤器清洗等教育计划和其他推荐做法配合使用。
陶瓷滤器的优点是容易使用、长期使用(若未打破)、低成本。缺点则包括存放的水可能再污染,因为没有氯残余和缓慢的水流动(通常每小时只过滤1到2公升)
慢沙过滤系统最近已经改造为使用点系统使用,特别是在发展中国家。这种情形下,慢沙过滤系统一般被称为“生物沙”滤器。
最常见的情形是,生物沙滤器的外形为1米长的容器,宽度和厚度大约有30厘米,容器内装满沙。把水位保持在沙的顶端以上,维持具有生物活性的水层(大约一到两个星期才会完全形成)。随着慢沙过滤,该生物活性层帮助过滤、吸收、摧毁病原体,或使其失活。通常把多孔的盘子放到沙的上方,避免添加水时干扰生物活性层。用户只要把水倒到装置的顶部,从出口收集已处理的水即可。
在实验室和实地测试发现,生物沙滤器几乎去除了所有的原生动物和大多数的细菌。它们去除病毒的功效尚未证实。
该装置可以用混泥土建造—混泥土是很容易取得又相当便宜的材料。维护也相当简单,通常是每个月搅拌沙的上层表面一次,并用手收集悬浮物质。因为几乎没有或根本没有需要更换的部分,所以维修费用也很低。