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Construímos uma estação de tratamento de água potável em miniatura - Aprenda sobre como criar água limpa

Construímos uma estação de tratamento de água potável em miniatura - Aprenda sobre como criar água limpa

Ser capaz de abrir sua torneira e conseguir água limpa e fresca dá muito trabalho, e eu construí uma planta de água potável em miniatura que espero ajudá-lo a entender. Além da Interesting Engineering, eu, Trevor English, sou engenheiro civil, com especialização em sistemas de água. Construí esta estação de tratamento de água em miniatura com uma equipe de dois outros engenheiros e, espero, ela pode ajudá-lo a entender como transformar água suja de rio em água potável.

Para começar o projeto, minha equipe e eu começamos com 55 galões de água de rio incrivelmente turva. O objetivo era limpar a água de todas as partículas e matar todas as bactérias ou patógenos. O produto final era completamente transparente e seguro para beber água, e aqui está como fizemos.

Os principais componentes do tratamento de água potável são processos chamados de coagulação / floculação, sedimentação, desinfecção e filtração. Se você está curioso sobre todas as maneiras que esses processos podem ser customizados em diferentes sistemas, deixe-me um comentário, mas para este post, farei uma visão geral de como funciona o sistema que projetei. Para começar, dê uma olhada em um vídeo que fiz guiando todos pela estação de tratamento em miniatura.

https://www.youtube.com/watch?v=xFnxBXRAr9U

Coagulação / Floculação

A primeira etapa do tratamento da água é remover todas as argilas, sedimentos e partículas de sujeira suspensas na água. A água do rio com que começamos era muito marrom, na verdade, era difícil ver mais de uma polegada para dentro dos tanques de retenção. Para remover as partículas, adicionamos um produto químico chamado Sulfato de Alumínio (Alum), que em um processo chamado coagulação / floculação, que basicamente faz com que todas as minúsculas partículas de sujeira se colem. Construímos um tanque de mistura rápida (câmara de coagulação) onde a água e os produtos químicos eram misturados, que depois fluíam para uma bacia que permitiu que essas partículas formadas se assentassem. Você pode ver a câmara de mistura rápida abaixo.

Colamos 2 arruelas a quente em um parafuso e prendemos a um motor. Se não está quebrado, não conserte[Fonte da imagem:Trevor inglês]

Sedimentação

As partículas na bacia de sedimentação cairiam muito lentamente para o fundo. Neste ponto, uma gota de água estaria no sistema por cerca de 2,5 horas. A partir daqui, a água fluiria por um açude. A água mais limpa está na superfície, então o açude certificou-se de que apenas água limpa passasse para a próxima etapa. A água que saía desta bacia parecia muito límpida e praticamente todos os sedimentos haviam sido removidos da adição de alúmen.

[Fonte da imagem: Trevor inglês]

Desinfecção

Depois de fluir sobre o açude, ele viajaria através de um tubo curto no que é chamado de reator de fluxo em pistão. Isso é um pouco como um labirinto, e seu único propósito era aumentar o quantidade de tempoágua gasta no sistema. Adicionamos uma concentração selecionada de cloro, com base em testes preliminares de bactérias para garantir que matamos tudo, chamada desinfecção. Acredite ou não, este cloro que adicionamos era apenas uma solução de fora da prateleira alvejante e água, e é perfeitamente seguro quando adicionado em pequenas quantidades. Se você estiver nos Estados Unidos, é provável que haja cloro na água da torneira agora. Água gasta cerca de 1 hora no reator de fluxo em pistão onde, então, fluiria para a etapa final do tratamento, o filtro de areia.

[Fonte da imagem: Trevor inglês]

Filtro de areia (filtração)

O filtro de areia é exatamente o que parece, uma bacia com diferentes tamanhos de grãos de areia que capturou quaisquer outras partículas ou contaminantes que não foram captados no tratamento anterior. Filtros de areia são usados ​​em praticamente todas as estações de tratamento de água, pois são a forma mais eficaz de limpar a água.

Desconsiderando as bactérias, você poderia realmente tratar a água usando apenas areia fina, mas teria que limpar muito o filtro. É exatamente assim que funcionam as nascentes das montanhas. O filtro de areia foi de longe a parte mais longa do processo. Uma gota d'água levaria mais de 5 horas para fluir por aqui.

[Fonte da imagem: Trevor inglês]

Produto Limpo Final

Nosso fluxo de saída foi bastante rudimentar, mas funcionou. Rasgamos um pedaço de camiseta que direcionava a água para uma pequena bacia de retenção. A partir daqui, usamos uma pequena bomba que pegava a água limpa e a movia para outro tambor de 55 galões, que começou vazio.

[Fonte da imagem: Trevor inglês]

Começamos exatamente com 55 galões do água suja do rio. Nosso objetivo era acabar com 40 litros de água limpa. O produto final foi 42 litros de água potável, que poderia ter aumentado se eliminássemos algumas das ineficiências e zonas de perda de água no pequeno sistema.

Aqui está a melhor parte

Este sistema é totalmente portátil e pode ser transportado e usado virtualmente em qualquer lugar do mundo. Seria necessário algum conhecimento básico de química para obter as adições químicas corretas, mas se você quiser, pode tratar a água de uma pequena vila usando esta estação de tratamento em miniatura. Eu não recomendaria fazer isso sem o conhecimento prévio adequado, no entanto.

Se você tem absolutamente alguma pergunta sobre mais detalhes sobre o sistema e como testamos e calculamos tudo, por favor, deixe um comentário abaixo e eu responderei. Sinta-se à vontade para fazer outras perguntas gerais sobre o tratamento da água, estou aqui para respondê-las!

Números exatos: no total, adicionamos 10,4 mL de água sanitária 6%, que resultou em uma concentração final de cerca de 3,15 mg de NaOCl na água tratada final, dentro do padrão em nossa área. Para alum, nós adicionamos 62 mL de 10g / L Alum solução a cada hora. Isso resultou em um total de cerca de 1,3 L de solução de Alum necessária. A taxa de fluxo de teste final foi de cerca 14 L / hr ou 4 mL / min. Todos esses valores foram calculados a partir de testes iniciais de bactérias em uma placa de Petri, bem como testes de floculação para ver onde estava a dosagem ideal de floculante.

Artigo original publicado por Trevor English aqui.


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