Su filtresi

Bir su filtresi, kirleri gideren bir filtre veya cihazdır. En yaygın su temizleme yöntemidir. İnce bir fiziksel bariyer, kimyasal işlem veya biyolojik bir işlem kullanarak suyun kirlenmesini azaltır. Filtreler, tarımsal sulama sağlama, erişilebilir içme suyu, genel ve özel akvaryumlar, havuzların ve yüzme havuzlarının güvenli kullanımı gibi farklı alanlardaki suyu temizler.^[1]

Filtreler, istenmeyen maddeleri sudan çıkarmak için eleme, adsorpsiyon, iyon değişimi ve diğer işlemleri kullanır. Bir elek veya elemeden farklı olarak, filtre potansiyel olarak suyunun geçtiği deliklerden çok daha küçük parçacıkları çıkarabilir.^[2][3]

Su arıtma işleminin birkaç aşaması vardır. İlk olarak, mekanik safsızlıklar, yani suda süspansiyon halinde olan ve bir çözelti halinde olmayan maddeler çıkarılır. Sudaki büyük parçacıkları (5-50 mikrometreden fazla) çıkarmak için, elek, kaba disk filtreleri veya su kaynağına bağlı ön filtreler kullanır.^[4] Çok aşamalı filtrelerde kaba safsızlıklardan temizlik için, polipropilen veya polimer köpükten yapılmış sarım kartuşları kullanılır.^[5] Bu filtreler sıhhi tesisat ve ev aletlerini korumak için tasarlanmıştır.

Bir su arıtma yöntemi olarak iyon değişimi, bir süredir bilinmektedir ve esas olarak suyu yumuşatmak için kullanılmıştır. Yöntem şimdi bile kullanılmaktadır. Daha önce, bu metodu uygulamak için doğal iyonitler (sulfoglu, zeolitler) kullanılmıştır. Bununla birlikte, sentetik iyon değişim reçinelerinin ortaya çıkmasıyla, su arıtma için iyon değişiminin kullanılma etkinliği çarpıcı bir şekilde artmıştır.^[6][7]

Demirin sudan uzaklaştırılması açısından, katyon değiştiricilerin sadece kalsiyum ve magnezyum iyonlarını değil, aynı zamanda diğer iki değerli metalleri ve dolayısıyla çözünmüş demirleri de kaldırabildiği gerçeği önemlidir. Ayrıca, teorik olarak, iyon değişim reçinelerini kaldırabilen demir konsantrasyonu çok yüksektir. İyon değişiminin avantajı, oksidasyon yöntemlerinin kullanımına dayanan sistemlerin çalışmasını büyük ölçüde zorlaştıran sadık demir - manganez uydusundan “korkmama” özelliğidir.^[8] İyon değişiminin temel avantajı, çözünmüş formdaki demir ve manganın sudan uzaklaştırılabilmesidir. Diğer bir deyişle, oksidasyon gibi böyle bir kaprisli ve “kirli” (pasın temizlenmesi gerektiği için) özellik kesinlikle gerekli değildir.

Ters ozmoz yöntemi, l çevresel olarak en iyi su arıtma yöntemidir.

Ters osmoz sistemleri en iyi su filtrasyonunu sağlar. Bakteri ve virüsler uzaklaştırılır, tümü zararlı sulara (nitritler, arsenik, siyanürler, asbest, flor, kurşun, sülfatlar, demir, klor vb.) dönüştürülür.^[9] Bu nedenle, analogu olmayan suyun en etkili saflaştırmasıdır.

Su akışı, ters ozmoz zarından zorlanır. Sıvıdan tuzların ve safsızlıkların tamamen çıkarılması vardır. Ters ozmoz ile su arıtmadan sonra, en iyi organoleptik özellikleri sağlamak için genellikle mineralizasyona tabi tutulur.

Çeşitli saflaştırma derecelerinde ters ozmoz sistemleri vardır (örneğin, üç aşamalı veya beş aşamalı filtreler).

Suyun biyolojik filtrasyonu gerçekleştiğinde, su metabolik işlemlerde aktif bir rol alan mikroorganizmalar tarafından arıtılır. Mekanik filtrasyon sadece çözünmeyen organik maddelerle (yiyecek parçaları, bitki artıkları vb.) ilgilenirse, bakteriler nitratlara ayrıştırılarak içinde çözünmüş organik maddelerden suyu arıtır.^[10] Biyolojik arıtma, çoğunlukla akvaryum filtrelerinde ve atık su arıtma tesislerinde kullanılır.

Fizikokimyasal metotlar arasında, sorpsiyon metodu yaygındır. Bu, katı maddelerin (adsorbanlar) yüzeyleri tarafından sıvı veya gazlardan gelen yabancı maddelerin seçici absorpsiyon işlemidir. Safsızlıkları yakalamak için adsorpsiyon yöntemlerinin bir özelliği, işlenen akıntıların önemli maliyetlerinde düşük safsızlık konsantrasyonlarında nispeten yüksek verimleridir.^[11] İnce malzemeler adsorban olarak kullanılır: kül, turba, talaş, cüruf ve kil. En etkili sorbent aktif karbondur. Sorpsiyon, suyu çözünür safsızlıklardan arındırmak için kullanılır.^[12]

Emilim işlemleri oluşabilir:

• yüzeyde (adsorpsiyon)
• hacimce (emilim)

Diğer bir yaygın yöntem havalandırmadır. Basınçlı ve basınçsız havalandırma vardır. Serbest akışta havalandırma yapıldığında, su, hava-su karışımı formunda büyük bir nozul tankına püskürtülür. Atmosferik oksijen, çözünmüş demir, manganez ve organik maddeyi okside eder, daha sonra oksitlenmiş çözünmemiş kirlilikler çöker.^[13] Bu yöntemin avantajı, neredeyse tüm demir içeriğinin çıkarılmasıdır. Basınçlı havalandırma, özel havalandırma kolonları kullanılarak, içine atmosferik havanın pompalama ekipmanı kullanılarak pompalandığı suyun akışına girer ve oksitlenmiş çökeltilerin çıkarılması, sonraki aşamada mekanik çökeltme yöntemi ile gerçekleştirilir.^[14]

Elektriksel yöntemler ozonla su arıtmayı içerir. Ozon su arıtma sistemleri, içinde çözünmüş tüm olası oksitlenebilir kirleticilerden suyu etkin biçimde arıtır. Bunlardan en yaygınları şunlardır: demir, manganez, hidrojen sülfür, klor, organoklorür bileşikleri, amonyum azot, petrol ürünleri, ağır metal tuzları, vb. Ozonla su arıtımı; türbidite, renk, tat, koku, biyokimyasal oksijen ihtiyacı, kimyasal oksijen ihtiyacı, permanganat oksidasyonu gibi göstergeleri asgariye indirir.^[15]

Aynı zamanda bakteri, mikrop, spor, virüs vb. dahil olmak üzere suyun tamamen dezenfeksiyonu vardır.

Ozonlu su arıtma sistemlerinin avantajları: ozon, morötesi UV lambası, potasyum permanganat, klor, oksijen, hipoklorit, kloramin vs.'den çok daha fazla oksitleyici ve sterilize etme kabiliyetine sahiptir. Drenajlarda atık reaktif yoktur.^[16]

Dezavantajları: Prosesin yüksek enerji yoğunluğudur. Yaklaşık bir kilogram ozon üretimi 18 kWh elektrik tüketir

Su filtresi çeşitleri arasında ortam filtreleri, ekran filtreleri, disk filtreleri, yavaş kum filtresi, hızlı kum filtresi, kumaş filtreleri ve yosun temizleyicileri gibi biyolojik filtreler bulunur.^[17]

Evde kullanım için taşınabilir su arıtma cihazları arasında karbon filtreleme için kullanılan granül aktif karbon filtreleri (GAC), derinlik filtresi, metalik alaşım filtreleri, mikro gözenekli seramik filtreler, karbon blok reçinesi (CBR), mikrofiltrasyon ve ultrafiltrasyon membranları bulunur.^[18] Bazı filtreler birden fazla filtreleme yöntemi kullanır. Buna bir örnek, çok engelli bir sistemdir. Sürahi filtreler az miktarda içme suyu için kullanılabilir. Bazı su ısıtıcısı türleri, öncelikle kireç birikimini azaltmak için yerleşik filtrelere sahiptir.^[19]

Mevcut tesislere standart Flowmatic kartuş tipi filtreler eklendi; filtre kartuşları silindirleri 10 inç (254 mm) uzunluğunda ve 2.5 inç (64 mm) çapındadır. Birden fazla üretici tarafından üretilirler ve aktif karbonun yanı sıra 0.5-100 mikron derecesinde bulunurlar.^[20][21]

Filtrasyonun almadığı bazı yaygın maddeler ve iyonlar; arsenik, bakteri, klorür, florür, nitrat, perklorat,sodyum ve virüslerdir.

Su filtreleri yürüyüşçüler, insani acil durumlar sırasında yardım kuruluşları ve ordu tarafından kullanılmaktadır. Bu filtreler genellikle küçük, portatif ve hafiftir (1-2 pound / 0.5-1.0 kg veya daha az). Bazıları, su şişelerini içine yerleştirirken, suyu zorlamak için bir sifon damlatma sistemi kullanır.^[22] Kirli su, filtrelenmiş esnek bir silikon tüp aracılığıyla özel bir filtreden geçirilerek bir kaba doldurulur. Kirli su, filtrelenmiş esnek bir silikon tüp aracılığıyla özel bir filtreden geçirilerek bir kaba doldurulur. Bu filtreler hastalığa neden olabilecek bakteri, protozoa ve mikrobiyal kistleri temizlemeye yarar. Filtreler, değiştirilmesi veya temizlenmesi gereken ince ağlara sahip olabilir ve seramik su filtrelerinin, yabancı maddelerle tıkandığında dış aşındırmaları gerekir.^[23]

Bu su filtreleri, hepatit A ve rotavirüs gibi virüsleri temizleyen veya yok eden, suyu dezenfekte eden cihazlar veya tabletlerle karıştırılmamalıdır.

Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) tarafından üç kuruluş akredite edilmiştir ve her biri Amerikan Ulusal Standart Enstitüsü / Ulusal Bilim Vakfı standartlarını kullanarak sertifikalandırılmış ürünlerdir.^[24] Her Amerikan Ulusal Standartları Enstitüsü / Ulusal Bilim Vakfı standardı, kirletici azaltma performans taleplerinin doğrulanmasını, birimlerinin malzemelerini ve yapısal bütünlüğünü içeren değerlendirmesini, ayrıca ürün etiketlerinin ve satış literatürünün gözden geçirilmesini gerektirir.^[21] Her biri, ev su arıtma ünitelerinin Ulusal Standart Enstitüsü / Ulusal Bilim Vakfı ve Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı içme suyu standartlarını karşıladığını veya aştığını onaylar. Amerikan Ulusal Standart Enstitüsü / Ulusal Bilim Vakfı standartları, belirli kirleticilerin giderilmesi gibi sağlıkla ilgili konular için iki farklı sette yayınlanmaktadır (Standart 53, Sağlık Etkileri).^[25] Bu kuruluşlardan alınan sertifikalar bu belirli standartların birini veya her ikisini de belirtecektir.

Bilindiği gibi NSF International, 1944'te Michigan Üniversitesi Halk Sağlığı Okulu'nda Ulusal Sağlık Vakfı olarak başladı.^[26] NSF’nin su arıtma Cihazı Sertifika Programı, kapsamlı ürün testleri ve habersiz üretim tesisleri denetimleri gerektiriyor. Bunun kâr amacı gütmeyen kuruluşlar için bir amacı, tüketicilere satın aldıkları su arıtma cihazlarının ulusal standartların tasarım, malzeme ve performans gereksinimlerini karşıladığına dair güvence sağlamaktır.^[27]

Underwriters Laboratories, Inc. veya UL Onayı, EPA ve Amerikan Ulusal Standart Enstitüsü / Ulusal Bilim Vakfı kirletici madde azaltma, estetik kaygılar, yapısal bütünlük, malzemelerin içme suyu standartlarını karşılayan veya aşan evsel su arıtma ünitelerini sertifikalandıran bağımsız, akredite bir test ve sertifikalandırma kuruluşudur.^[28][29]

Su Kalitesi Birliği, su arıtma ekipmanını test eden ve Altın Mührünü kirletici madde azaltma performansı yapan, yapısal bütünlük ve malzeme güvenliği için ANSI / NSF standartlarını karşılayan veya aşan sistemlere ödüllendiren bir ticari organizasyondur.^[30]

“Mutlak bir mikron filtre” olarak etiketlenmiş ters osmoz veya Reverse Osmosis kullanan kullanan filtreler, Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) tarafından onaylı, Amerikan Ulusal Standart Enstitüsü / Ulusal Bilim Vakfı Standart 53'e onaylı kuruluşdur. Kuruluş Cryptosporidium ürününü kaldırmanın en büyük güvencesini sağlar.^[31] Tüm filtrelerde olduğu gibi, üreticinin filtre kullanımı ve değişimi ile ilgili talimatlarını takip eder.^[32]

Su parlatma terimi, küçük (genellikle mikroskobik) partiküllü materyali gideren veya çok düşük çözünmüş madde konsantrasyonunu sudan uzaklaştıran herhangi bir işlemi ifade edebilir. İşlem ve anlamı ayardan ayara değişebilir: bir akvaryum filtresi üreticisi, filtrelerinin naylon veya polyester pedlerin içindeki "mikro partikülleri" yakalayarak su parlatma işlemi yaptığını iddia edebilir.^[33] Tıpkı bir kimya mühendisi olarak, çözeltiyi bir manyetik parçacık yatağı üzerinden geçirerek manyetik reçinelerin bir çözeltiden çıkarılması için kullanılan terimi kullanabilir. Bu anlamda, su parlatma tüm ev su filtreleme sistemleri için başka bir terimdir. Su ıslah tesislerinde de cilalama büyük ölçüde yapılır.^[34]

19. ve 20. yüzyıllarda, evsel su üretimi için su filtreleri genellikle yavaş kum filtrelerine ve hızlı kum filtrelerine (mekanik filtreler ve Amerikan filtreleri de denir) ayrılmıştır. 1800'den önce birçok küçük ölçekli su filtreleme sistemi varken, İskoçyadakı Paisley şehri, genel olarak bütün bir şehir için filtrelenmiş su alan ilk şehir olarak kabul edilmektedir.^[35] Paisley filtresi 1804'te çalışmaya başladı ve erken tip bir yavaş kum filtresi idi. 1800'ler boyunca, İngiltere ve Avrupa kıtasında yüzlerce yavaş kum filtresi inşa edildi. Su kaynağının lağım yoluyla kontaminasyonunun neden olduğu tifo hastalığının salgını nedeniyle 1893'te Lawrence, Massachusetts'te aralıklı bir yavaş kum filtresi oluşturuldu ve çalıştırıldı. Sürekli çalışan ilk yavaş kum filtresi, 1897'de Albany, New York şehri için Allen Hazen tarafından tasarlandı. Su filtrasyonunun en kapsamlı tarihi, 1948'de Moses N. Baker tarafından yaratıldı ve 1981'de yeniden basıldı.^[36]

1800'lerde mekanik filtrasyon, filtrasyon işleminden önce alüminyum sülfat ilavesine bağlı olan endüstriyel bir işlemdi. Mekanik filtrasyon için filtrasyon hızı, tipik olarak yavaş kum filtrelerinden 60 kat daha hızlıydı, bu nedenle önemli ölçüde daha az toprak alanı gerektiriyordu. ABD'deki ilk modern mekanik filtreleme tesisi, East Jersey Water Company için Little Falls, New Jersey'de inşa edildi.^[37] George W. Fuller, 1902 yılında faaliyete geçen tesisin yapımını tasarladı ve denetledi. 1924 yılında, John R. Baylis, genleşme sırasında filtre malzemesine su jetleri enjekte eden nozüllü borulardan oluşan sabit bir ızgara geri yıkama yardım sistemi geliştirdi.