Седиментація – це етап попереднього очищення, який використовується для усунення зважених твердих часток із води із різним ступенем каламутності (або «замулення») і може передбачати додавання хімікатів для пришвидшення процесу. Її можна використовувати до кінцевого етапу очищення, наприклад, мікрофільтрації T.3 , хлорування T.6 чи нанофільтрації/зворотного осмосу T.15 . Седиментацію можна використовувати на всіх етапах надзвичайної ситуації.Осідання часток у рідині за допомогою гравітації.

Седиментація – це процес, за якого фізичні частки у воді осідають із часом. Може бути достатньо лише гравітації для цього процесу, хоча у випадку неочищеної води із дрібними грубодисперсними домішками, які осідають повільно або взагалі не осідають, може бути потрібно додати хімікати із метою пришвидшення процесу. Цей процес називають «коагуляцією і седиментацією» (оскільки пришвидшується природний процес седиментації) або «коагуляцією та флокуляцією». У такому разі хімічний коагулянт, який додається до води, дестабілізує електростатичні заряди колоїдних речовин, через що вони об’єднуються у більші частки (флокуляція) у процесі механічного змішування. Такі важчі частки осідають після цього швидше (седиментація). Коагуляцію і седиментацію можна проводити у всіх масштабах – від великих заводів з очищення води до рівня домогосподарства.

Проєктні міркування

Седиментація як попереднє очищення спрямована на зменшення каламутності до рівня, підходящого для подальших процесів очищення. У більшості випадків це хлорування T.6 , тому потрібна каламутність менше 5 нефелометричних одиниць каламутності. Під час седиментації дещо зменшується концентрація патогенів (оскільки вони зазвичай пов’язані з твердими частками у воді), і спостерігається значне покращення кольору, смаку, запаху та рівня вмісту таких металів, як залізо, марганець, фтор та миш’як. Перший етап полягає в ухваленні рішення щодо того, чи потрібен коагулянт, що можна визначити, провівши тест на осідання у мірній посудині. Загальним правилом є те, що воду лишають осідати на годину (чи на будь-який інший період, запропонований для резервуару для седиментації), а тоді перевіряють, чи осіли частки. Якщо верхні 80% мірного циліндру містять воду, достатньо очищену для наступного процесу очищення, то буде достатньо природної седиментації.

Там, де природна седиментація є занадто повільною, процес можна пришвидшити шляхом додавання хімічного коагулянту. Коагулянти на основі алюмінію (наприклад, сульфат алюмінію) є ефективними для досить вузького діапазону рН на рівні приблизно від 6 до 8. За межами цього діапазону потрібно додавати більше коагулянту, що збільшує витрати та концентрацію алюмінію в очищеній воді, спричиняючи загрозу для здоров’я. Тому спершу може бути потрібно адаптувати рівень рН неочищеної води задля зменшення необхідної кількості коагулянту. Як альтернативний варіант, коагулянти на основі заліза є ефективними для ширшого діапазону рівнів рН, проте вони менш доступні та можуть спричиняти зміну кольору. Обидва види коагулянтів зменшують рівень рН очищеної води, і коли він падає до менше 6,5, може знадобитися адаптування рівня рН після проведення очищення, щоб зменшити ризик корозії, якщо згодом використовуються металеві труби та резервуари. Також існують органічні коагулянти (наприклад, насіння моринги), які є ефективними для широкого діапазону рівнів рН та використовуються як на рівні домогосподарства (див. H.8 ), так і у більшому масштабі. Дійсне оптимальне дозування для будь-якої неочищеної води не можна обчислити теоретично, тому натомість його визначають експериментально, провівши тест у мірній посудині із використанням кількох лабораторних склянок із все більшою дозою коагулянту. Тести у мірній посудині потрібно проводити повторно, коли змінюється каламутність при зміні пори року.

Метод видобутку може допомогти забезпечити відносно стабільну каламутність, викачуючи воду з одного й того самого місця та близько до поверхні (наприклад, із використанням плаваючого забору, див. I.3 ). Коагулянти потрібно дозувати у момент турбулентного потоку через швидку хімічну реакцію та зі швидкістю, пропорційною до швидкості потоку води. В умовах надзвичайної ситуації дозування часто виконується із використанням ротаметру, клапану та трійника зі всмоктувального боку насосу, хоча також існують й інші методи (наприклад, електронасос для дозування). Флокуляція потребує повільного помішування (до 1 метра на секунду для попередження розпаду пластівців), хоча в умовах надзвичайної ситуації часто це роблять шляхом випускання викачаної води у резервуар під кутом для стимулювання повільного кругового потоку.

Розмір більших басейнів для седиментації визначається з огляду на рекомендації щодо проєктування стосовно часу утримання та швидкості завантаження поверхні. Коли доступна лише земельна ділянка невеликої площі, у межах басейну для седиментації можна встановити нахилені пластини чи труби, щоб зменшити необхідну площу на понад 75%. В умовах надзвичайної ситуації седиментація за допомоги часто відбувається в тому ж резервуарі, що і флокуляція. У такому разі може бути складно досягнути ідеальних результатів, тому гарним варіантом буде качати воду через швидкі фільтри для вловлювання пластівців, які лишилися (див. T.5 ) до проведення кінцевого очищення. Іншим варіантом, який заощаджує простір та обладнання в умовах надзвичайної ситуації, є використання очисника з висхідним потоком, для якого потрібен всього один резервуар. За такого дизайну пластівці збираються як плівка на поверхні резервуару.

Матеріали

Матеріали будуть варіюватися залежно від того, чи потрібні хімікати. Окрім резервуару для седиментації матеріали можуть включати насос, механізм дозування коагулянту, резервуар для флокуляції, механізм утилізації мулу, а також хімікати для коагуляції та, можливо, зміни рівня рН (кислоти або луги).

Придатність

Такий процес очищення підходить для всіх етапів надзвичайної ситуації. На етапі гострого реагування його можна швидко започаткувати для масштабного очищення води. На рівні домогосподарства в умовах надзвичайної ситуації саше із флокулянтом-дезінфікуючою речовиною (див. H.8 ) можуть виявитися гарним варіантом для невідкладного розповсюдження серед населення, де масштабне очищення води може бути неможливим. У довгостроковій перспективі можна розповісти громадам про переваги 3-етапної домашньої системи для максимізації природної седиментації. Більш масштабні установки для седиментації можна використовувати на етапі відновлення, коли є час для належного проєктування і пілотування. Проте також потрібно розглянути можливі альтернативні варіанти попереднього очищення, наприклад, чорнову фільтрацію T.1 , для зменшення витрат, поточної залежності від хімікатів і питань утилізації мулу.

Експлуатація та обслуговування

Вимоги щодо експлуатації та обслуговування є значними, і для цього потрібні висококваліфіковані оператори. Завдання включають моніторинг каламутності до та після очищення, регулярні тести в мірній посудині, зміну дозування, дренаж та чищення резервуарів, утилізацію мулу, а також зберігання та змішування хімікатів. Також потрібні будуть роботи із загального обслуговування установки (наприклад, насосів, змішувачів, клапанів).

Здоров’я та безпека

Як процес попереднього очищення у випадку цього методу завжди потрібна подальша дезінфекція. Мул потрібно утилізувати безпечно (наприклад, на полігонах, в каналізації чи разом із мулом у системі водовідведення), хоча це може бути складно зробити в умовах надзвичайної ситуації. Коли сульфат алюмінію використовується в якості коагулянту, концентрація алюмінію в очищеній воді не може перевищувати 0,2 мг на літр з огляду на безпеку для здоров’я. Якщо це проблематично, її можна зменшити шляхом зміни рівня рН неочищеної води або проведення фільтрації через швидкий фільтр T.2 . З хімікатами потрібно поводитися обережно, оскільки вони є корозійними.

Витрати

Капітальні та поточні витрати дуже сильно варіюються залежно від конкретної очисної системи, необхідної швидкості потоку та розташування країни, хоча загалом збільшення розміру установки зменшує витрати на м³ отриманої води.

Соціальні та екологічні міркування:

Коагуляція і седиментація загалом добре приймається споживачами та установами, оскільки візуально покращується ситуація з каламутністю води. Мул, отриманий у результаті коагуляції, може спричиняти екологічні ризики, якщо його утилізують поблизу джерел підземних вод.