Panduan Terperinci untuk 9 Kaedah Rawatan Air Biasa—Adakah Anda Mengetahui Kesemuanya?

Kaedah rawatan air yang biasa digunakan termasuk: Penapisan Sedimen, Pelembutan Air, Penjerapan Karbon Aktif, Penyahionisasi, Osmosis Songsang, Ultrapenapisan, Penyulingan, Pembasmian Kuman Ultraungu (UV) dan Rawatan Biokimia.

1. Penapisan Sedimen

Objektif penapisan sedimen adalah untuk menyingkirkan bahan zarahan terampai atau bahan koloid daripada sumber air. Jika zarah-zarah ini tidak dibuang, ia boleh merosakkan membran penapisan halus yang digunakan dalam peringkat penulenan air berikutnya (seperti untuk air dialisis) atau menyebabkan penyumbatan dalam saluran bekalan air. Ini adalah kaedah penulenan air yang kuno dan mudah; oleh itu, langkah ini sering digunakan sebagai peringkat awal dalam proses penulenan air. Tambahan pula, apabila dianggap perlu, penapis tambahan boleh dipasang dalam sistem perpaipan untuk membuang bendasing yang lebih besar. Pelbagai jenis penapis digunakan untuk menapis zarah-zarah terampai, termasuk penapis jejaring, penapis berbutir (seperti pasir kuarza), dan Penapis Membrans. Mana-mana zarah yang lebih besar daripada saiz liang penapis akan terperangkap dan disingkirkan secara berkesan. Walau bagaimanapun, kaedah ini tidak dapat menyingkirkan ion yang terlarut di dalam air.

2. Pelembutan Air

Pelembutan air keras memerlukan penggunaan kaedah pertukaran ion. Objektifnya adalah untuk menggunakan resin pertukaran kation bagi menukar ion natrium dengan ion kalsium dan magnesium yang terdapat dalam air keras, sekali gus mengurangkan kepekatan ion kalsium dan magnesium di dalam sumber air.

3. Karbon Aktif

Karbon teraktif dihasilkan melalui penyulingan kering suhu tinggi dan pengkarbonan pelbagai bahan—seperti kayu, sisa kayu, biji buah, tempurung kelapa, arang batu atau sisa petroleum. Selepas penghasilannya, bahan tersebut mesti menjalani proses pengaktifan menggunakan udara panas atau wap. Fungsi utamanya adalah untuk menyingkirkan klorin, kloramina dan bahan organik terlarut lain dengan berat molekul antara 60 hingga 1,000 Dalton. Permukaan karbon teraktif adalah berbutir, manakala struktur dalamannya sangat berliang; liang-liang ini mengandungi banyak kapilari dengan saiz kira-kira 10 nm hingga 1 Å. Satu gram karbon teraktif mempunyai luas permukaan dalaman yang mencapai setinggi 700–1,400 m²; proses penjerapan berlaku di dalam permukaan dalaman kapilari ini—serta pada permukaan luaran granul.

4. Penyahionisasi

Objektif penyahionan adalah untuk menyingkirkan ion tak organik yang terlarut dalam air. Sama seperti proses pelembutan air, kaedah ini juga beroperasi berdasarkan prinsip resin pertukaran ion. Proses ini menggunakan dua jenis resin: resin pertukaran kation dan resin pertukaran anion. Resin pertukaran kation menggunakan ion hidrogen (H+) untuk bertukar dengan kation, manakala resin pertukaran anion menggunakan ion hidroksida (OH-) untuk bertukar dengan anion; ion hidrogen dan ion hidroksida kemudiannya bergabung untuk membentuk air neutral.

5. Osmosis Songsang
Osmosis songsang merupakan kaedah yang berkesan untuk menyingkirkan bahan bukan organik terlarut, bahan organik, bakteria, pirogen dan zarah lain daripada air; ia merupakan komponen penting dalam rawatan air yang digunakan untuk dialisis. "Osmosis" merujuk kepada proses di mana dua larutan dengan kepekatan yang berbeza dipisahkan oleh membran separa telap. Jika zat terlarut tidak dapat melalui membran, molekul air akan berhijrah dari bahagian berkepekatan rendah ke bahagian berkepekatan tinggi sehingga kepekatan pada kedua-dua belah menjadi sama. Sebelum keseimbangan ini dicapai, tekanan boleh dikenakan secara beransur-ansur pada bahagian berkepekatan tinggi untuk menghentikan sementara pergerakan molekul air yang dinyatakan di atas; tekanan yang diperlukan untuk mencapai ini dipanggil "tekanan osmotik." Jika tekanan yang dikenakan melebihi tekanan osmotik, pergerakan molekul air akan berbalik arah—mengalir dari bahagian berkepekatan tinggi ke bahagian berkepekatan rendah—satu fenomena yang dikenali sebagai "osmosis songsang."

6. Ultrapenapisan
Ultrafiltrasi adalah serupa dengan osmosis songsang kerana ia juga menggunakan membran separa telap; walau bagaimanapun, ia tidak dapat mengawal penyingkiran ion kerana saiz liang membran agak besar, biasanya antara 10 dan 200 angstrom (Å). Ia hanya mampu menyingkirkan bakteria, virus, pirogen dan bahan zarahan, tetapi tidak dapat menapis ion larut air. Fungsi utama ultrafiltrasi adalah untuk berfungsi sebagai langkah prarawatan untuk osmosis songsang, sekali gus mencegah pencemaran bakteria pada membran osmosis songsang. Ia juga boleh digunakan sebagai langkah pascarawatan dalam sistem penulenan air untuk mencegah air hulu daripada tercemar oleh bakteria di dalam paip. Biasanya, keberkesanan membran ultrafiltrasi dipantau dengan memerhatikan perbezaan tekanan antara saluran masuk dan saluran keluar; sama seperti penapis karbon diaktifkan, membran dibersihkan secara berkala melalui proses pencucian balik untuk membuang bendasing terkumpul.

7. Penyulingan
Penyulingan merupakan kaedah rawatan air yang kuno namun berkesan. Ia mampu menyingkirkan semua bendasing yang tidak meruap; walau bagaimanapun, ia tidak dapat menghapuskan bahan cemar yang meruap. Proses ini memerlukan tangki simpanan yang besar untuk menyimpan air yang telah ditulenkan; ironinya, tangki simpanan ini dan paip yang berkaitan dengannya sering berfungsi sebagai sumber pencemaran semula yang ketara. Oleh itu, kaedah ini secara amnya tidak digunakan untuk penulenan air yang digunakan dalam aplikasi hemodialisis.

8. Pembasmian Kuman Ultraungu (UV)
Pembasmian kuman UV merupakan salah satu kaedah yang paling banyak digunakan untuk rawatan air. Tidak seperti beberapa teknik lain, pembasmian kuman UV tidak menghasilkan sebarang bahan pencemar sekunder dan dikelaskan sebagai teknologi pembasmian kuman generasi akan datang. Dibezakan oleh keberkesanan spektrum luasnya, kos operasi yang rendah, jangka hayat yang panjang, kapasiti pemprosesan yang tinggi dan sifat bebas pencemaran, pembasmian kuman UV secara beransur-ansur muncul sebagai kaedah pembasmian kuman arus perdana di negara-negara Barat yang maju. Mekanisme pensterilannya melibatkan gangguan asid nukleik—bahan genetik yang penting untuk kehidupan—dalam bakteria, sekali gus menjadikannya tidak dapat membiak. Reaksi utama yang terlibat dalam proses ini ialah dimerisasi bes pirimidin dalam molekul asid nukleik. Biasanya, ini dicapai dengan menggunakan tenaga ultraungu (UV) pada panjang gelombang tertentu 253.7 nm, yang dihasilkan secara buatan oleh lampu nyahcas merkuri tekanan rendah (lampu kuman). Prinsip operasi lampu kuman UV adalah sama dengan lampu pendarfluor; walau bagaimanapun, tidak seperti lampu pendarfluor, bahagian dalam tiub tidak disalut dengan fosfor pendarfluor dan tiub itu sendiri dibina daripada kaca kuarza, yang mempunyai kadar transmisi yang tinggi untuk sinaran ultraungu. Secara amnya, peranti pensterilan UV dikategorikan kepada tiga jenis berdasarkan aplikasinya: sistem jenis penyinaran, jenis rendaman dan jenis aliran-melalui.

9. Kaedah Biokimia
Kaedah rawatan air biokimia memanfaatkan pelbagai bakteria dan mikroorganisma yang terdapat secara semula jadi untuk mengurai dan mengubah bahan organik yang terdapat dalam air sisa menjadi bahan yang tidak berbahaya, sekali gus menulenkan efluen. Kaedah rawatan biokimia ini boleh dikelaskan secara meluas kepada proses enap cemar teraktif, proses biofilm, menara pengoksidaan biologi, sistem rawatan tanah dan kaedah rawatan air biologi anaerobik.
Aliran proses biasa untuk rawatan air biokimia adalah seperti berikut: Air Mentah → Skrin Bar → Tangki Penyamaan → Tangki Pengoksidaan Sentuh → Tangki Pemendapan → Penapisan → Pembasmian Kuman → Efluen yang Terawat.