Hur aktiv omrörning förlänger tankarnas livslängd och förbättrar vattenkvaliteten

Inledning

Eras kommunala vattentankar är värdefulla tillgångar. De utgör både en betydande kapitalinvestering och ett avgörande skydd för er dricksvattenförsörjning. För att förebygga kostsamma problem måste vattentankarna inspekteras regelbundet och skötas på rätt sätt, så att tankarnas skick och vattenkvaliteten bibehålls.

American Water Works Association, eller AWWA, har tagit fram en standard för vattentankar av stål.¹ Standarden rekommenderar att operatörerna regelbundet, minst en gång i månaden, utför en visuell inspektion av tankarna. Minst vart tredje år bör tankarna tömmas, tvättas och inspekteras av fackpersonal. Vid inspektionerna måste man bedöma säkerhets- och skyddsfrågor, tankarnas strukturella skick och beläggningens skick samt uppenbara hygienproblem (t.ex. ansamling av biofilm eller sediment).

Men hur är det mellan inspektionerna? Det uppstår problem som kan påverka inte bara
vattentankens tillstånd men även vattenkvaliteten. Problem såsom:

• Vattentank skadad av frost och korrosion
• Ökad vattenålder och minskade klorrester
• Ökad risk för nitrifikation i system med kloramin
• Ökad bildning av desinfektionsbiprodukter

Låt oss först granska dessa problem närmare och sedan se hur man genom att lägga till en komponent i systemet kan lösa dem alla.

Problem i vattentankar som inte har omrörts

Stående vatten i en vattentank orsakar problem under alla årstider. På vintern fryser det stillastående vattnet, vilket skadar tanken och dess ytbeläggning. På sommaren kan skiktbildning påverka både tanken och vattenkvaliteten.

Vinter i tankar med oblandat vatten

Under vintern skrapar is som bildas i en vattentank mot tankens inre delar och ytbeläggningar när vattennivån varierar till följd av de dagliga påfyllnings- och tömningscyklerna. Vatten fryser i en tank av tre huvudsakliga orsaker:

• Felaktiga specifikationer för vattentanken
• Sårbarhet vid överflöd
• Statiska vattenförhållanden

Av dessa problem ligger specifikationerna för tankens konstruktion helt klart utanför operatörernas kontroll.

Överflödsproblem brukar kunna lösas genom korrekt underhåll. Förhållanden med stillastående vatten kan dock påverkas av driftsåtgärder. Frysning kan orsaka:

• Interna rörledningar och överflödesavbrott
• Stegar som dras ut av isen, vilket lämnar ett hål vid fästpunkten
• Spänningsbelastningar på stålet och fogarna till följd av isutvidgning
• Isskador på tankens innerbeläggning, vilket leder till korrosion

Sommaren i tankar med oblandat vatten

På sommaren börjar vattnet i en tank utan blandning att värmas upp. Det varmare vattnet stiger upp till ytan. När nytt, tätare och kallt vatten tillförs blandas det inte med det varmare vattnet i tanken. Istället sjunker det kalla vattnet till botten av vattenpelaren eller stannar kvar där, beroende på hur inloppet är utformat. Detta kalla bottenvatten kan också vara det första som lämnar tanken, vilket innebär att huvuddelen av det varmare vattnet högst upp förblir oblandat och outnyttjat. Denna process, som kallas stratifiering, orsakar många problem i vattentankar (se figur 1²).

Ökad vattenålder och minskade klorrester

Termisk stratifiering leder till kemisk stratifiering som allvarligt kan försämra vattenkvaliteten. Det övre skiktet innehåller det äldsta och varmaste vattnet med låga halter av desinfektionsmedel. Detta kan leda till bakteriologisk kontaminering och höga koncentrationer av desinfektionsbiprodukter. De varma förhållandena vid gränssnittet mellan luft och vatten på den inre sidoväggen gör att biofilmer kan frodas. Detta ökar halten av organiska ämnen i vattnet och bidrar till korrosion av tankväggen.

Figur 1

Ökad risk för nitrifikation i system med kloramin

Kloramin, som bildas genom en reaktion mellan klor i vatten och ammoniak, är ett av de vattendesinfektionsmedel som håller längst. Med tiden bryts det dock ned, vilket leder till att fri ammoniak frigörs. Denna nedbrytning påskyndas när vattentemperaturen överstiger 60° F. När ammoniak frigörs förökar sig ammoniakoxiderande bakterier, vilka omvandlar NH3 till nitriter och nitrater. Bildningen av nitrit och nitrat innebär en förlust av klorresthalt och orsakar dessutom smak- och luktproblem.

Ökad bildning av desinfektionsbiprodukter

I en skiktad vattentank kan flera faktorer leda till höga halter av organiska ämnen i vattnet. Reaktioner mellan klor och organiskt material leder till bildandet av desinfektionsbiprodukter (DBP). DBP kan vara skadliga för människors hälsa och regleras enligt lagen om säkert dricksvatten.^³

Blandningssystem för vattentankar

Passiva blandningssystem

Passiva blandningssystem syftar till att blanda vatten utan ytterligare energiförbrukande infrastruktur. Även om de är ”passiva” när det gäller själva vattentanken, bygger vissa konstruktioner på manövreringsåtgärder och de flesta innebär en extra belastning på pumparna i distributionssystemet.

Anläggningsoperatörer kan tvinga fram en hög omsättning i tankarna i ett försök att blanda vattnet. Men även vid en djup omsättning på upp till 60 % kan vattnet fortfarande vara termiskt skiktat i de övre skikten. En hög omsättning blandar inte bara inte tanken tillräckligt, utan medför också höga driftskostnader.

I en traditionell vattentank strömmar vattnet in och ut ur tanken genom samma rör. För att öka den passiva omrörningen kan tankarna konstrueras eller eftermonteras med separata in- och utlopp. Inloppet är vanligtvis placerat högre upp i tanken för att främja omrörningen av det färskare, kallare tillflödesvattnet med det äldre, varmare vattnet i tanken.

Vissa passiva blandningssystem använder ett komplext nätverk av rör och munstycken för att sprida det inkommande vattnet jämnt i tanken. Dessa system är stora, dyra att installera och underhålla, och kan ändå leda till ofullständig blandning.

Effektivitet

Passiva system utnyttjar kraften i det tillströmmande vattnet och blandar inte vattnet när tanken är full eller under tömningscykeln. Vattentankarna kan snabbt genomgå en ny skiktbildning när tillflödet upphör. I passivt blandade tankar kan både termisk och kemisk skiktbildning återuppstå inom fyra timmar efter att pumpningen upphört.

Även om dessa blandningssystem kallas ”passiva” använder de ändå fördelningspumparna, och det extra mottrycket från munstyckena gör att pumparna måste arbeta hårdare. Detta kräver mer effekt och ökar underhållskostnaderna.

Kostnad för ombyggnad / installation / underhåll

Passiva blandningssystem kan innebära installation av flera munstycken och rörledningar, vilket från början kan bli mycket kostsamt. Du får dessutom en större yta (samt fler bultar och korrosionskänsliga punkter) att måla, belägga och underhålla inuti tanken, vilket kräver extra tid, arbete och pengar. Till och med att separera inloppet och utloppet är en kostsam ombyggnad av tanken.

Aktiva blandningssystem

Aktiva blandningssystem använder ett motordrivet blandarhjul för att hålla vattnet i kontinuerlig cirkulation inuti tanken, oavsett hur full tanken är. De är mindre och mer hållbara än passiva blandare och ger operatörerna större blandningskapacitet, oberoende av tömnings- och påfyllningscykler. Aktiva blandningssystem är billigare, enklare och snabbare att installera och kan enkelt tas bort vid tankinspektioner och underhåll.

Effektivitet

Ett sätt att bedöma effektiviteten när man jämför blandningssystem är att titta på blandningscyklerna. Blandningscykeln är den tid det tar att blanda vattnet till en homogen temperatur under påfyllningscykeln. Om det till exempel tar två timmar att fylla på tanken måste den aktiva blandaren kunna blanda det nya vattnet med det som redan finns i tanken inom två timmar.

Aktiva blandare har per definition rörliga delar. Underhållsbehovet kan dock vara minimalt, och deras energiförbrukning är i allmänhet låg.

Enkel eftermontering / installation / underhåll

Aktiva blandningssystem är enkla att installera i nya eller befintliga tankar, utan att man behöver använda kranar, borra hål eller tömma tankarna. De kan monteras med hjälp av ett golvfäste, upphängningsfästen eller rörfästen. De går enkelt att ta bort vid inspektion och underhåll av tanken.

Fördelarna med aktiv omrörning i vattentankar

Aktiv omrörning i vattentankar ger fördelar året runt. På vintern förhindrar den aktiva omrörningen isbildning. På sommaren hinner skiktbildningen aldrig uppstå.

På vintern förhindrar aktiv omrörning skador på vattentankar. För vattentankar i kalla klimat erbjuder aktiva omrörningssystem flera fördelar:

• Avsevärt minska de fysiska skadorna till följd av isbildning
• Att minimera risken för biofilmbildning och bildandet av desinfektionsbiprodukter
• Förbättring av den övergripande vattenkvaliteten

På sommaren förhindrar aktiv omrörning skiktbildning. Genom att förhindra skiktbildning har aktiv omrörning en positiv inverkan på vattnets ålder och desinfektionen samt minskar risken för nitrifikation och bildandet av desinfektionsbiprodukter.

Minska vattnets ålder och restförlusterna

Ett aktivt omrörningssystem säkerställer en jämn vattenkvalitet i hela tanken, vilket minskar vattnets ålder. Det minimerar eller eliminerar tillväxten av biofilm genom att kontinuerligt tillföra desinfektionsmedel till alla inre ytor. Detta minimerar i sin tur behovet av desinfektionsmedel. Det minskar också den organiska föroreningen till följd av mikrobiell tillväxt.

Minska risken för nitrifikation i kloraminerat vatten

Även om aktiv omrörning minskar risken för nitrifikation i vattentankar löser den inte problemet helt. Nitrifikation i system med kloramin är en komplex fråga, men fullständig och kontinuerlig omrörning är avgörande för att hantera den. Om det dessutom krävs en förstärkning av desinfektionen är detta betydligt mer effektivt och resurssnålt i en väl omrörd vattentank.

Minskad produktion av Dbps och risken för biologisk kontaminering

En jämn vattenkvalitet, i synnerhet upprätthållandet av effektiva klorrester, eliminerar risken för biologisk kontaminering. Den minskade biologiska aktiviteten leder till mindre mängder organiskt material i vattnet och därmed till minskad bildning av desinfektionsbiprodukter.

CertiSafe-blandare löser problem i vattentankar

Aktiv blandning möjliggör ett proaktivt snarare än ett reaktivt tillvägagångssätt för att kontrollera vattenkvaliteten i distributionsnätet. Aktiv blandning förbättrar vattenkvaliteten och minskar antalet klagomål på vattenkvaliteten. Aktiv blandning säkerställer en fullständig blandning av vattnet genom att:

• vilket möjliggör jämna klorhalter i hela tanken
• eliminering av termisk stratifiering
• minskad tillväxt av biofilm

I det osannolika fallet att resthalten av klor eller kloramin i vattentanken behöver justeras, säkerställer en aktiv blandare att de tillsatta kemikalierna blandas ordentligt.

Kasco erbjuder en NSF-61-godkänd och kostnadseffektiv lösning för era behov av tankblandning. Av de tillgängliga alternativen för aktiv blandning, Kascos CertiSafe™-blandare för kommunalt bruk för dricksvatten står högst upp på listan tack vare sin överlägsna konstruktion, enastående effektivitet, driftsäkerhet och enkla installation

Slutsats

Eras kommunala vattentankar är värdefulla tillgångar, både vad gäller er kapitalinvestering och ert åtagande att leverera vatten av hög kvalitet till ert samhälle. Regelbundna kontroller utförda av operatörer och periodiska inspektioner utförda av professionella ingenjörer bidrar till att skydda era tillgångar.

Men även med frekventa inspektioner, regelbundet underhåll och de bästa operatörerna kan det ändå uppstå problem. Dessa problem kan orsakas av minusgrader på vintern och höga temperaturer på sommaren. Men som vi har sett finns det en lösning: aktiv blandning.

De bästa aktiva omrörningssystemen för dricksvattentankar är utformade för effektivitet, säkerhet och hållbarhet. För att lösa problem med dina vattentankar kan du läsa mer om Kascos CertiSafe-tankblandare.