Exkurze: Mechanika kapalin

Vločkování, míchání, filtrace a adsobpce, aneb co nám teče z kohoutku

[skipped 968 bytes of nonsense]

Vločkování

Voda nabraná z řeky obvykle obsahuje různé malé rozptýlené částice, které musíme nějak odstranit. K tomu se používá vločkovač, který se do vody přidává. Vločkovač se ve vodě začne přeměňovat na nerozpustné sloučeniny, které mají tendenci se shlukovat do velkých „chuchvalců“ - vloček. A na tyto vločky se nabalují rozptýlené nečistoty. Protože vločky jsou větší, snadno je pak už odfiltrujeme například pískovým filtrem.

Dávka vločkovače závisí na znečištění a teplotě vody (v teplé se vločkovač pochopitelně sráží rychleji) a obvykle se určuje experimentálně. To nám laborantka hned předvedla - do několika vzorků vody z Vltavy nadávkovala různá množství vločkovače a směs nechala chvíli míchat. Voda v kádinkách (nebo spíš trochu kádích - o objemu ~2 l), ve kterých bylo vločkovače málo, zůstala špinavá; v kádinkách, ve kterých byl vločkovače nadbytek, se vytvořily vločky nečistot, ale voda zůstala zakalená, protože část vločkovače se nevysrážela, a konečně v kádinkách se střední koncentrací vločkovače byly vločky a celkem čistá voda. V produkci se samozřejmě optimální koncentrace nestanovuje takto okometricky, ale analýzou.

Míchání

Dalším zajímavým problémem je míchání vločkovače s vodou, na které momentálně zaměřuje výzkum. Něco tak banálního, jako míchání, může být ve skutečnosti celkem složité, když potřebujete co nejlépe homogenizovat několik metrů krychlových směsi za minutu. Míchat můžeme více způsoby:

Poslední způsob se právě intenzivně zkoumá. Ve dně nádoby jsou trysky a na nich vrstva písku. Pokud se začne tryskami hnát směs, kterou chceme promíchat, písek se rozvíří po celém objemu nádoby a kolem každého jediného zrníčka se vytvoří víry, které míchají. Promíchání je tak mnohem lepší než u předchozích způsobů a je v celém objemu stejné.

Zrnka písku lze navíc využít jako koagulační jádra pro vločkovač. Vrstva, která na nich ulpívá, je hutnější, než když se částice vločkovače shlukují volně ve vodě. Je to spíše taková krusta, kterou lze potom při čištění ze zrnek omlít. Protože je hutnější, vzniká méně odpadu, a protože se část sráží už při míchání, méně se zanášejí filtry, přes které se voda následně ještě filtruje.

Aktivní uhlí

Na předchozí výklad těsně navazovala exkurze v druhé laboratoři. Tam se zkoumají možnosti aktivního uhlí při dočišťování vody. Pesticidy a podobné látky se totiž vločkováním neodstraní, a proto pokud úpravna vody vodu nebere z kvalitního podzemního pramene, ale z povrchu, musí je nějak odstraňovat dodatečně.

Byl nám vysvětlen princip adsorpce na aktivním uhlí. Aktivní uhlí obsahuje spoustu pórů o různých průměrech. Pokud s ním přijde do styku nějaká molekula, je pro ni z termodynamického hlediska výhodné dostat se do co nejmenšího prostoru. Zajede na konec póru a už tam zůstane. Jednoduché, ne? Tak v čem je problém?

Na podzim v důsledku nedostatku světla odumírají sinice, jejich buňky praskají a do vody se tak dostávají i velmi složité organické látky. Tyto látky se také adsorbují, ale uvíznou už ve větších pórech, zablokují je a schopnosti aktivního uhlí se tak zhoršují. Musí se ho proto dávat víc a/nebo se musí častěji čistit, a to je drahé.

Závěr

Exkurze nám představila, jak složitý proces musí proběhnout, abychom se mohli napít čisté vody z kohoutku.