Bagaimana air sungai bisa diminum?

Buka keran dan tuangkan air ke dalam ketel - apa yang bisa lebih mudah? Ambil air sungai, bersihkan menjadi air minum, dan kemudian ubah kotoran kotor menjadi air bersih - apa yang bisa lebih sulit? Dan lebih mahal. Kami mencari tahu bagaimana air dari sungai masuk ke keran kami dan berapa banyak yang harus Anda bayar untuk membersihkannya.

Sumber utama air tawar

71% planet kita tertutup air. Pada dasarnya, air asin, sama sekali tidak cocok untuk minum. Dalam jumlah total air dunia, hanya 3% yang segar . Jika 68% es di kutub dan 30% mata air tawar bawah tanah dikeluarkan dari volume sederhana ini, 0,8% di lapisan es, 0,2% di danau, 0,006% di sungai dan sedikit lagi di atmosfer akan tetap ada. Artinya, jumlah air tawar yang tersedia di planet ini kecil, dan yang paling sering tidak cocok untuk minum tanpa perawatan. Jadi kita akan mengambil sebagai titik awal fakta bahwa air minum adalah sumber daya yang mahal dan langka.

Rusia memimpin dalam jumlah air tawar permukaan, oleh karena itu, paling sering, air untuk pasokan air perkotaan diambil dari danau dan sungai besar. Untuk permukiman kecil, sumur bor digunakan. Tetapi bahkan di daerah di mana aliran sungai atau sumur yang relatif bersih dibor, air memerlukan persiapan sebelum dapat digunakan untuk pasokan air pusat, karena mungkin ada virus, bakteri berbahaya, logam berat dan kontaminan kimia lainnya di dalam air. Jadi air kelenjar mengenai hati dan sistem kardiovaskular, kelebihan fluoride merusak gigi dan tulang, dioksin yang tersisa dari pembakaran sampah membahayakan sistem saraf dan menyebabkan kanker, terlalu keras air memprovokasi batu ginjal, dan timbal berdampak negatif pada perkembangan anak-anak dan menyebabkan anemia. Dan tentang bakteri dan virus, dan semuanya jelas - penyakit, alergi dan gangguan pencernaan disediakan. Dan air bekas juga bagus untuk dibersihkan, dan tidak hanya mengalir kembali ke sungai.

Siklus pengolahan air perkotaan terdiri dari dua tahap: asupan air dari badan air dan pengolahan untuk digunakan dalam pipa air, dan kemudian pengolahan limbah yang dihasilkan dan pembuangan air kembali ke badan air. Artinya, pasokan air dan pembuangan kotoran.

Pengolahan air untuk pasokan air

Pertama, pada contoh Moskow, kita akan mencari tahu bagaimana air masuk ke sistem pasokan air. Menurut situs web Mosvodokanal, “pasokan air terpusat di wilayah Moskow dilakukan terutama dari sumber air permukaan. Mereka adalah sistem air Moskvoretsko-Vazuzskaya dan Volzhskaya, yang meliputi 15 waduk dan jalur pasokan air - Sungai Moskow dengan anak-anak sungainya dan kanal yang dinamai Moskow. " Total kehilangan air harian dari stasiun asupan air di ibukota adalah 11 juta meter kubik, yang hampir empat kali lebih tinggi dari konsumsi.

Orang-orang Moskow meminum air dari sungai Moskwa yang mengalir ke seluruh kota, meskipun gagasan ini pada awalnya menakutkan. Faktanya, sebelum isi sungai pengiriman memasuki apartemen, air tersebut menjalani perawatan komprehensif di salah satu dari empat pabrik pengolahan air. Tempat-tempat pengambilan air dari sungai ditutup dan dijaga ketat - ini secara harfiah adalah objek strategis.

Setelah filtrasi kasar, air diozonisasi, membuang bahan organik dari semua ukuran, dan dicampur dengan koagulan dan flokulan. Pereaksi ini "mengetuk" kontaminan yang tersisa menjadi serpih, yang kemudian mengendap. Mencampur air dengan reagen terjadi dalam sepuluh menit - dengan sedikit serpihan waktu tidak terbentuk, dengan pencampuran yang lebih lama, mereka mulai rusak. Setelah sedimentasi, air kembali di-ozonisasi dan dikirim untuk disaring.


Tetesan air tipis setelah serpihan lumpur. Sumber: Mosvodokanal

Filter adalah lapisan pasir sepanjang dua meter yang dilewati air secara alami. Saringan seperti itu dibersihkan sekali sehari dengan tekanan air bersih dari belakang. Kemudian air dituangkan ke tangki lain, di mana ia juga, di bawah beratnya sendiri, melewati lapisan arang satu setengah meter.

Tahap terakhir dari pemurnian adalah membran yang mampu mempertahankan partikel dengan ukuran hanya 0,01 mikron (ini bukan salah ketik). Setiap jam, selaput dibersihkan dengan aliran air terbalik. Dari titik ini, air dianggap dapat diminum, yaitu benar-benar aman untuk kesehatan. Analisis air di semua tahap dilakukan setiap empat jam, dan dalam kondisi peningkatan risiko (misalnya, banjir musim semi) sekali dalam satu jam.



Modul membran dan isinya. Sumber: Mosvodokanal

Omong-omong, mereka tidak membersihkan air dengan klorin - itu, atau lebih tepatnya natrium hipoklorit yang aman, ditambahkan di bagian paling akhir untuk mencegah kontaminasi air selama melewati pipa-pipa kota. Setidaknya di Moskow, air ledeng dingin secara resmi dianggap benar-benar aman untuk diminum tanpa pemurnian tambahan dan perebusan.

Perawatan limbah

Mengubah air sungai menjadi air minum tidak mudah, tetapi bahkan lebih sulit untuk membersihkan limbah menjadi air bersih dan ramah lingkungan. Ibukotanya dilayani oleh empat pabrik pengolahan air, tempat pembuangan kotoran dari saluran pembuangan. Yang terbesar dan paling modern di antaranya, Kuryanovskaya, setelah modernisasi mampu memproses hingga 3,1 juta meter kubik per hari . Jika perlu, struktur Lyubertsy akan menerima 3 juta meter kubik lainnya, Zelenogradsk dan Butovsky bersama-sama - 220 ribu meter kubik. Artinya, cadangan daya fasilitas pengolahan yang mengubah air limbah Moskow menjadi air bersih yang aman adalah dua kali lipat konsumsi kota saat ini.

Mereka bekerja seperti ini. Pertama, pipa-pipa mengalir melalui pipa-pipa ke ruang penerimaan instalasi pengolahan - ini adalah tangki besar, sampai saat ini, terbuka, dari mana bau tak tertahankan menyebar sekitar kilometer di sekitarnya. Untungnya, instalasi pengolahan air limbah Moskwa ditutupi dengan penutup khusus, sehingga penghuni rumah-rumah terdekat akhirnya bisa melupakan bau selokan.

Air kotor yang tak tertahankan dengan sejumlah besar puing yang dibuang ke selokan mengalami pembersihan mekanis yang kasar, di mana semua benda asing yang terlihat oleh mata dihilangkan. Residu kering ditekan dan diangkut ke tempat pembuangan akhir penyimpanan.

Selanjutnya, dalam tangki sedimentasi, bagian dari lumpur mengendap secara alami, setelah itu air, yang masih kotor dan berbau busuk, dapat dikirim untuk aerasi. Selama proses ini, dalam tangki aerasi (ini bukan salah ketik!), Air dicampur dengan lumpur khusus dan bakteri yang "memakan" sebagian besar kontaminan dan organik.


Dalam air hangat dan beroksigen, bakteri membersihkan air lebih cepat. Sumber: Mosvodokanal

Lumpur pengendapan secara perlahan dikeluarkan oleh pompa hisap. Anda pasti telah melihat foto-foto fasilitas perawatan di mana jembatan dibangun di kolam melingkar dari pusat ke tepi. Ini adalah ilosos, yang berputar perlahan, seperti jarum jam, dan mengumpulkan lumpur dari bawah. Pada akhir operasi pompa lumpur, air menjadi bersih secara visual, tetapi belum aman.


Trailer lumpur adalah bagian yang paling dikenal dari pabrik pengolahan limbah. Sumber: Mosvodokanal

Pada tahap terakhir, air di instalasi pengolahan air limbah Moskow didesinfeksi dengan lampu kuarsa yang kuat dan kemudian dibuang ke sungai. Secara formal, saluran pembuangan bekas lebih bersih daripada air yang diambil dari sungai untuk pengolahan primer untuk pasokan air. Ngomong-ngomong, tidak mungkin untuk klorin atau ozonisasi air limbah, jika tidak sisa gas dan bahan kimia akan jatuh ke sungai dan bersama dengan bakteri akan menghancurkan semua makhluk hidup.


Diagram yang jelas tentang pembersihan modern Mosvodokanal. Sumber: Mosvodokanal

Penjernih air di saku Anda

Gagasan tentang produk portabel untuk membersihkan air ke tingkat minum selalu relevan. Selama Perang Dunia Pertama, tentara membuat saringan dari pasir, kerikil dan batu bata, tablet dengan klorin dan zat deklorinasi dimaksudkan untuk penggunaan individu. Sekarang, tablet untuk desinfektan air dengan garam natrium asam dikloroisosianurat diinvestasikan dalam RPI militer Rusia.


Ini bukan aksi publisitas - filter portabel LifeStraw benar-benar memungkinkan Anda minum air dari sumber apa pun. Ya, atau hampir dari semua ... Sumber: Vestergaard

Pada 2008, filter tabung LifeStraw dari perusahaan Swiss Vestergaard merupakan terobosan nyata, di mana Anda dapat minum air dari hampir semua reservoir, bahkan dari genangan air. Perbedaan antara LifeStraw dan filter karbon tipikal adalah penggunaan membran tubular dengan pori-pori 0,2 mikron, yang dapat mengatasi bakteri dan parasit lebih baik daripada batubara. LifeStraw versi awal tidak melindungi dari logam berat dan virus, tetapi LifeStraw Flex yang diperbarui dapat menyaringnya. Berbagai versi LifeStraw memiliki sumber daya dari 1800 hingga 4000 liter dan harganya mulai $ 19,95.


Sekelompok tabung tipis - ini adalah sistem filter membran LifeStraw. Persis sama seperti pada filter membran fasilitas perawatan Moskow. Sumber: YouTube

Sekarang dijual Anda dapat menemukan banyak botol dan tabung wisata dengan filter, namun, ada baiknya memperhatikan elemen filter. Jika hanya batu bara yang disebutkan dalam deskripsi, Anda tidak boleh mengambil risiko mengambil air dari genangan air dan genangan air - batasi diri Anda untuk mengambil air ledeng. Batubara menghilangkan bau air, menghilangkan logam berat dan klorin, tetapi melewati virus dan bakteri.

Berapa biaya pemurnian air?

Keajaiban ilmiah dan teknis untuk mengubah jutaan ton limbah menjadi air terdengar hebat, tetapi berapa biaya proses yang sedemikian rumit? Dalam anggaran terbuka Moskow, sekitar 900 juta rubel per tahun dialokasikan untuk pengumpulan, pembuangan limbah dan pengolahan air limbah, dan ini hanya untuk pemeliharaan infrastruktur yang ada. Dan biaya untuk memperbarui dan membangun struktur baru bisa miliaran.

Ini terlepas dari kenyataan bahwa langkah-langkah penggunaan dan ekonomi yang efisien telah memungkinkan untuk mengurangi limbah air bahkan di Moskwa, meskipun populasi ibu kota telah bertambah sepertiga selama 20 tahun. Menurut Mosvodokanal yang sama, pada 2018, orang Moskow menghabiskan sekitar 3 juta meter kubik air. Jika pada 1995 setiap penduduk kota menuangkan ke saluran pembuangan sekitar 450 liter sehari, sekarang sekitar 202 liter.

Penting adalah kenyataan bahwa banyak uang dihabiskan untuk penyediaan air untuk pengolahan air. Di AS, misalnya, ini adalah 4% dari seluruh listrik yang dikonsumsi .

Lebih murah

Jika perusahaan penyedia air tidak memiliki sumber energi yang murah dan ramah lingkungan (kombinasi langka), maka Anda harus melakukan apa yang Anda miliki, yaitu menggunakan perusahaan energi lokal dan membayarnya dengan tarif yang telah ditentukan. Beberapa penghematan di masa depan mungkin berasal dari peningkatan peralatan stasiun, tetapi ini membutuhkan investasi serius. Hanya ada satu cara: untuk meningkatkan efisiensi konsumsi energi tanpa mengurangi kualitas perawatan.

Untuk Jepang, biaya energi untuk pengolahan air juga menjadi masalah - dibutuhkan 0,7% dari listrik negara itu, dan listrik di pulau itu jauh lebih mahal daripada Rusia. Yukio Hiraoka, kepala spesialis Sistem Air & Lingkungan di Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation, mengusulkan gagasan mengubah aliran udara secara dinamis untuk aerasi air sepanjang hari. Aerasi, diperlukan untuk kehidupan bakteri, menyumbang hingga 60% dari daya listrik fasilitas perawatan, namun, aliran limbah bervariasi tergantung pada waktu hari - ada lebih banyak di pagi dan sore hari, hampir tidak ada saluran air baru di malam hari, aerasi berlebihan air yang sudah dimurnikan tidak akan menghasilkan apa-apa. Jadi, alih-alih aerasi konstan pada daya yang sama, Anda dapat mengubah pasokan udara, sambil mempertahankan efektivitas penjernihan air.


Sistem aerasi add-on Toshiba. Sumber: Toshiba

Untuk menentukan kualitas air, penanda NH4-N digunakan, yang jumlahnya menunjukkan kesiapan limbah untuk pengolahan lebih lanjut. Berdasarkan fakta ini, Toshiba telah menciptakan sensor yang memeriksa konsentrasi NH4-N dan jumlah oksigen yang terlarut dalam air. Perangkat lunak khusus membaca pembacaan sensor dan, jika perlu, "mengencangkan katup", menghentikan aerasi berlebih yang tidak masuk akal.

Pengembangan Toshiba mengurangi aliran udara sebesar 10,3%, yang memungkinkan untuk mengembalikannya sedikit lebih banyak daripada dalam dua tahun dan selanjutnya mengurangi biaya pengolahan air dengan mengurangi konsumsi listrik oleh pompa udara. Solusi Toshiba tidak memerlukan peralatan ulang fasilitas perawatan - itu hanya sensor, komputer dan perangkat lunak, tetapi jika solusi diterapkan pada skala nasional, misalnya, di Rusia, penghematan dalam pengolahan air akan berjumlah miliaran rubel.