Tutorial de Low-tech Lab | Catégories : Eau, Santé
مصفاة(فلتر) المياه الخزفية هي نظام لتنقية المياه غير الآمنة. والهدف من هذا البرنامج التعليمي هو شرح كيفية عمل مرشح المياه الخزفي والمراحل المختلفة التي ينطوي عليها بناء مرشح مياه خزفي على نطاق شبه صناعي.
مصفاة(فلتر) المياه الخزفية هي نظام لتنقية المياه غير الآمنة. والهدف من هذا البرنامج التعليمي هو شرح كيفية عمل مرشح المياه الخزفي والمراحل المختلفة التي ينطوي عليها بناء مرشح مياه خزفي على نطاق شبه صناعي.
filtre à eau, potabilisation, céramique, ceramic pot filter, eau, filtre, potable, purify, water
في عام 1990، لم يكن حوالي 2.3 مليار شخص في العالم يحصلون على مياه الشرب (المصدر: اليونيسف - الأمم المتحدة). واليوم، في عام 2020، لا يزال 750 ألف شخص يشربون المياه غير الصالحة للشرب، مما يجعلها السبب الرئيسي للوفيات غير المرتبطة بالعمر في العالم.
يُستخدم السيراميك المنتج محلياً لتصفية المياه منذ مئات السنين. يتم سكب المياه في وعاء تصفية خزفي مسامي وتجميعها في وعاء آخر بعد مرورها في الوعاء الخزفي. ويوفر هذا النظام أيضاً تخزيناً آمناً حتى يتم استخدام الماء. تُصنع المرشحات الخزفية عادةً من الطين الممزوج بمادة قابلة للاحتراق مثل نشارة الخشب أو قشور الأرز. وتضاف الفضة الغروية أحياناً إلى خليط الطين قبل الحرق أو توضع على الإناء الخزفي المحروق. الفضة الغروية هي عامل مضاد للجراثيم يساعد على تعطيل مسببات الأمراض، مع منع نمو البكتيريا في المرشح نفسه.
تتم إزالة مسببات الأمراض والعناصر العالقة من الماء عن طريق عمليات فيزيائية مثل الاحتجاز الميكانيكي والامتزاز. تضمن مراقبة الجودة على حجم المواد القابلة للاحتراق المستخدمة في خليط الطين أن يكون حجم مسام المرشح صغيرًا بما يكفي لمنع الملوثات من المرور عبر المرشح. تساعد الفضة الغروية في المعالجة عن طريق تكسير غشاء الخلية لمسببات الأمراض، مما يتسبب في موتها.
تم تطوير هذا الفلتر في عام 1981 من قبل الدكتور فرناندو مازاريغوس من معهد البحوث الصناعية لأمريكا الوسطى في غواتيمالا. وكان الهدف منه جعل المياه الملوثة بالبكتيريا آمنة لأفقر الناس من خلال تطوير فلتر غير مكلف يمكن تصنيعه على مستوى المجتمع المحلي. قرر الأستاذ أن يورث هذه المعرفة للبشرية مجاناً، وبدأ مع المنظمة غير الحكومية الخزافون من أجل السلام بتدريب الخزافين في جميع أنحاء العالم على إنتاج هذه المرشحات محلياً. واليوم، تم افتتاح 61 مصنعًا قائمًا على هذا النموذج في 39 دولة حول العالم!
يشرح هذا البرنامج التعليمي كيفية عمل مرشح السيراميك والمراحل الرئيسية في تصنيعه. 'يستهدف هذا البرنامج التعليمي رواد الأعمال أكثر من الأفراد العاديين. هذه التقنية غير مناسبة للتكرار في المنزل (تحتاج إلى فرن واختبار المواد، وما إلى ذلك). إذا كنت مهتمًا بإنشاء مصنع صغير من هذا النوع، فستحتاج إلى مزيد من التدريب. تقدم منظمة الخزافون من أجل السلام بالشراكة مع CAWST وشركة Ecofiltro (التي قمنا بزيارتها في غواتيمالا) هذا النوع من التدريب. كل هذه المعرفة متاحة مجانًا في شكل مفتوح المصدر.
Youtube
L'argile constitue le matériau de base de l'élément filtrant de l'eau. Un pot d'argile permet un mouvement extrêmement lent de l'eau à travers les pores naturels qui existent entre les plaquettes d'argile cuite. La taille de ces pores a été mesurée (au microscope électronique) entre 0,6 et 3,0 microns (μm).
Ils sont capables d'éliminer la plupart des bactéries, protozoaires et helminthes (Lantagne, 2001a), ainsi que la saleté ou les sédiments et la matière organique.
L'argile utilisé pour faire de la poterie classique peut convenir à la production de filtres à eau. Toutefois, la conductivité hydraulique et la taille des pores peuvent varier considérablement selon le type d'argile, potentiellement au point de ne pas convenir en ce qui concerne les débits et/ou l'élimination microbiologique (Oyanedel-Craver et Smith, 2008, in Lantagne et al, 2010, [1]). Une forte teneur en sable ou en limon dans l'argile peut réduire les réticulations de l'argile et affaiblir la structure du filtre . D'autre part, une argile trop raffinée (particules plus petites) a une plus grande capacité de rétention d'eau et est donc plus sujette au rétrécissement et à la fissuration lors de la cuisson.
Des matières organiques " combustibles ", telles que de la sciure de bois ou des balles de riz moulues, sont ajoutées au mélange d'argile. Lorsqu'il est exposé aux températures élevées du four, le "matériau combustible" brûle, laissant derrière lui des cavités dans l'argile cuite. L'eau se déplace plus facilement dans les cavités que dans les pores de l'argile. Par conséquent, la présence des cavités diminue la distance que l'eau doit parcourir à travers le substrat d'argile, et augmente donc le débit global du filtre.
L'argent colloïdal est une solution de nanoparticules d'argent en suspension et d'ions argent. Il est utilisé comme désinfectant naturel dans la médecine depuis de nombreuses années. Bien que les mécanismes exactes de destruction des bactéries ne soit pas encore tout à fait compris, il semble que l'argent colloïdal cause une rupture des parois cellulaires des bactéries puis se lie à leur protéines troublant ainsi leur fonctionnement [2] [3]. Aujourd'hui il est principalement produit par électrolyse.
L'argent appliqué à l'intérieur et à l'extérieur du filtre est absorbé dans les pores de l'argile. Les ions d'argent sont réduits en argent élémentaire et forment des colloïdes à l'intérieur des parois du filtre. L'argent agit comme un biocide contre les bactéries lorsqu'il y a un temps de contact suffisant (=pores pas trop grand).
Toutes les valeurs d'efficacité en laboratoire et sur le terrain ont été établies par des essais indépendants. détaillés dans les liens dans la partie "Notes et Références"
Paramètres | Efficacité | Efficacité en laboratoire | Efficacité sur le terrain |
---|---|---|---|
Bactéries | Très efficace (> 99 %) | >99% - >99.999%4,5,6,7,8,9,10,11 | 96 %11 |
Virus | Moyennement efficace (> 80 %) | 94-98%5; 77-99%7; 96%10; 68-74%4; 38-74%4,12, 13 | |
Protozoaires | Très efficace (> 99 %) | >99% - >99.999%,7,10,12 | |
Turbidité | 83%14; 94-98%15; 99%16;98%10 | ||
Fer | > 90 %16 | ||
Couleur | Efficace (> 90 %) | 96.3%9 |
Les principales étapes de fabrication d'un filtre en céramique sont listées dans l'ordre, ci-dessous :
La poudre d'argile et le matériau combustible (sciure de bois, les balles de riz moulues, etc) sont mélangées à sec, puis de l'eau est ajoutée uniformément et bien mélangée pour former une pâte modulable et homogène.
Il est prudent d'assurer un gradient de densité constant dans tout le mélange d'argile pour minimiser les défauts potentiels pendant le processus de cuisson de l'argile (élimination des poches d'air, etc.). Un mélange et une machinerie adéquats sont donc cruciaux.
Proportion utilisée par RDIC:
30 kg de poudre d'argile + 8,9 -10 kg de balles de riz + 12,5 L d'eau
Le mélange d'argile humide peut être formé en cubes manuellement avant d'être pressé. Mais il est fortement conseillé d'utiliser une machine pour comprimer et extruder le mélange d'argile en cubes. L'extrudeuse est similaire à celles utilisées pour extruder des briques d'argile, mais l'ouverture de la sortie est plus grande pour permettre d'obtenir la taille requise du cube d'argile pour le pressage.
Les cubes d'argiles souhaités doivent peser environ 8kg.
On découpe un cube de la longueur équivalente et on le transfert vers la presse.
L'utilisation d'une presse hydraulique réduit considérablement les besoins en main-d'œuvre du processus et augmente considérablement l'efficacité et la consistance du produit. Les filtres sont pressés entre un moule mâle et un moule femelle qui sont recouverts de sacs en plastique pour éviter qu'ils ne collent. La presse hydraulique comprend une plaque fixe dans le moule inférieur qui pousse le moule pressé vers l'extérieur lorsque le moule s'ouvre.
Cette presse fut originelement developpée et construit par les équipes de Potters for Peace :
Une finition de surface minimale est nécessaire après le moulage, mais elle est effectuée pour garantir la solidité du rebord et l'uniformité de la surface. Les filtres sont étiquetés pour indiquer la date de pressage, le lot et le numéro du filtre.
Le séchage des filtres permet d'éliminer l'excès d'eau en vue de la cuisson dans le four. Si l'eau n'est pas éliminée avant la cuisson, elle se réchauffera, s'évaporera et se dilatera, provoquant la fissuration du filtre. À la fin du processus de cuisson, les éléments filtrants auront perdu plus de 3 kg d'eau par rapport à leur première pression.
Déshydratation : le séchage initial des filtres se fait sur des étagères de séchage à l'air libre. Idéalement dans un endroit chaud et doté d'une bonne aération. Après cette période de séchage initial, les filtres peuvent conserver leur forme mais ne sont pas solides et restent solubles dans l'eau.
On peut utiliser différents type de fours et différents type de combustibles (bois, gaz, etc). Potters for Peace a créé 2 documents pour apprendre à construire un four en terre traditionnel "Mani Kiln"[20] [21]
Le contrôle du débit est une étape importante de l'assurance qualité qui indique la vitesse à laquelle l'eau s'écoule à travers le filtre. Une fois que la formule et le processus de production de l'argile ont été établis, le test de débit est effectué sur CHAQUE filtre produit afin de s'assurer de sa viabilité.
Un filtre passe le contrôle si son débit est compris en 1,5-3L par heure. Sinon, il est déclassé et devra être détruit.
L'argent est reconnu pour sa capacité à tuer les microorganismes. L'argent colloïdal a été utilisé dans les hôpitaux et les cliniques comme agent antimicrobien pour les coupures, les brûlures et pour prévenir les infections oculaires chez les nouveau-nés (Lantagne, 2001) et pour désinfecter l'eau potable et les piscines (Russell, 1994, dans Lantagne, 2001). L'argent est utilisé par la NASA pour purifier l'eau des vols spatiaux (NASA CASI, 2007).
Par exemple, le manuel RDIC décrit :
Chaque filtre est associé à un récipient muni d'un robinet. Il peut exister des récipients de différents matériaux (plastique, céramique, verre, inox). L'empaquetage s'effectue de manière a bien protéger le contenu du carton pendant son transport.
Il est important de distribuer ces filtres avec de bons manuels d'instructions détaillant son utilisation, son entretien et le remplacement des filtres.
Si vous êtes intéressés par cette technologie et souhaitez vous renseigner plus en détail sur la mise en place d'une usine localement, nous vous invitons à consulter ces études des cas proposés par le CAWST :
- Implementation Case Study: Ceramic Pot Filters, Cambodia
- Implementation Case Study: Ceramic Pot Filters, Myanmar
- Ceramic Pot Filter Production China: JiaRun
Ce tutoriel a été rédigé par Guénolé Conrad suite à la visite de l'usine Ecofiltro au Guatemala en novembre 2020 à l'occasion d'une escale de l'expédition Nomade des Mers.
Ce tutoriel est largement inspiré de la documentation open-source proposée par RDIC, CAWST et Potters for Peace. Certaines photos de ces tutoriels ont été utilisées.
Une vidéo présentant le procédé de fabrication de l'usine JiaRun en Chine: https://www.youtube.com/watch?v=ShMGUaARkqQ
----
1. Lantagne, D., Klarman, M., Mayer, A., Preston, K., Napotnik, J., Jellison, K. (2010). Effect of production variables on microbiological removal in locally-produced ceramic filters for houshold water treatment. International Journal of environment Health Research.
2. Latagne, D. (2001) Investigation of the Potters for Peace Colloidal Silver Impregnated Ceramic Filter
3. Effet de l'argent colloidal comme désinfectant: Ehdaie Beeta, Su Yi-Hsuan, Swami Nathan S., Smith James A., ; (2020) Protozoa and Virus Disinfection by Silver- and Copper-Embedded Ceramic Tablets for Water Purification
9. Long-term evaluation of the performance of four point-of-use water filters.
10. Removal of virus to protozoan sized particles in point-of-use ceramic water filters.
13. Virus removal efficiency of Cambodian ceramic pot water purifiers.
18. Potters For Peace ; Clay Testing Protocol for Ceramic Water Filters
19. Potters for Peace ; Plans for a Filter Press
20. Potters for Peace; How to build a Mani Kiln
21. Potters for Peace; Air flow of a Mani Kiln
ar fr 1 Published
Vous avez entré un nom de page invalide, avec un ou plusieurs caractères suivants :
< > @ ~ : * € £ ` + = / \ | [ ] { } ; ? #