1. Rodzaj i skala badań technologicznych.

• Podstawowe- mają za zadanie określenie efektów uzyskiwanych w poszczególnych operacjach jednostkowych oraz sprawdzanie i skorygowanie przyjętej wstępnie koncepcji technologicznej. Wykonuje się ją zazwyczaj w modelach w skalach laboratoryjnych lub ułamkowo- technicznej przy użyciu standardowych metod badawczych gwarantujących porównywalność wyników. Cechą charakterystyczną badań prowadzonych w powyższych skalach jest przede wszystkim otrzymanie wyników o charakterze jakościowym. Czynnik ilościowy w przypadku wielu badanych operacjach jednostkowych jest ograniczony przede wszystkim na dużą różnicą skali między modelami laboratoryjnymi czy ułamkowo technicznymi, z urządzeniami stosowanymi w technice. Nie mniej jednak wyniki podstawowych badań umożliwiają wyjaśnienie czy zdobyty w nich zasób informacji jest wystarczający do stworzenia ostatecznej koncepcji procesu czy potrzebne są jeszcze uzupełniające badania technologiczne.

• Uzupełniające- prowadzone są zazwyczaj na modelach skali półtechnicznej i pilotowej. Modele te pracują w warunkach przepływowych, są bogato wyposażone w aparaturę kontrolno- pomiarową oraz stanowią odpowiednio zmniejszone moduły urządzeń technicznych. Bardzo często poszczególne modele zestawią się w ciągi odpowiadające badanemu stanowi technologicznemu uzdatnianiu wody. Badania uzupełniające umożliwiają wiec uzyskanie szczegółowych danych o przebiegu i zakresie zmienności parametrów technologicznych stosowanych operacji i procesów jednostkowych, łącznie z informacjami dotyczącymi zużycia energii elektrycznej i materiałów pomocniczych oraz ilość i jakość powstających produktów odpadowych, a także niezbędnego zakresu kontroli i automatyzacji procesu. Umożliwiają sformułowanie wytycznych konstrukcyjnych urządzeń, w których powyższe operacje i procesy mają być realizowane w przyszłej SUW. Badania uzupełniające zatem ostatecznie przesądzają o wyborze koncepcji technologicznej oraz dostarczają wystarczającej informacji do zaprojektowania SUW. Po etapie badań do celów projektowych urządzeń stacji doświadczalnej wykorzystywane są zazwyczaj jako pilotowe w systemie eksploatacyjnym wybudowanego wodociągu. Ponieważ prowadzone badania w skali półtechnicznej i pilotowej jest długie i kosztowne, badania takie są podejmowane w przypadku dużej inwestycji oraz nowych konstrukcji.

2. Wymienić i opisać sposoby usuwania azotu amonowego z wody podziemnej.

• Fizyko-chemicz

• Wymiana jonowa na naturalnym materiale- klinoptylolocie lub na syntetycznych kationitach

• Chlorowanie wody do p.p

• Chemisorbcja za pomocą KmnO4 lub na złożach o działaniu katalitycznym

• Biochemiczna (nitryfikacja)

• Sucha filtracja na złozach piaskowych

• Filtry powolne i infiltracja

• Filtrowanie przez zloże z granulowanego węgla aktywnego

• Napowietrzanie i filtracja- obniżają stężenie azotu amonowego o ok.

0,1*0,3 gn/m³

• Chlorowanie do punktu przełomu- w wyniku dodawania wzrastających ilości chloru do wody zachodzą następujące po sobie kolejno reakcje chloru ze związkami amonowymi. Podczas dodawania chloru wolnego początkowo zawartość użytecznego chloru wzrasta proporcjonalnie tw w wodzie chloroaminy. Następnie wraz ze wzrostem dawki chloru wolnego w wodzie następuje obniżenie zawartości użytecznego chloru i wówczas następuje niszczenie chloroamin, aż do tzw punktu przełamania. W tym punkcie zachodzi całkowity rozkład chloroamin do azotu gazowego. Przy dalszym dodawaniu chloru do wody jego ilość w wodzie wzrasta proporcjonalnie do stosowanej dawki i jest to chlor użyteczny wolny. Wymagana duża dawka chloru 7,6-10:1chloru do armaniaku ph=7,5 30 min. Biologiczna nitryfikacja na złożach z węgla aktywnego, możliwe jest utlenianie NH4 do NO³

• Po wypracowaniu złoża węglowego (20 dni) przy obecności tlenu rozpuszczonego w ilości 4,57 go₂/gn_NH₄ i przy udziale Nitrosomonas, Nitrbacter

3. Opisać chemizm procesu koagulacji wody.

Koagulacje w technologii wody stosuje się przede wszystkim do usuwania koloidów, które przez bardzo małą średnicę 1-100 µm nie dają się wyeliminować z wody przez samą sedymentację i filtracje.

Dodane do oczyszczania wody koagulanty ulęgają dysocjacji, a następnie hydrolizie

Jednym z najczęściej używanych koloidów jest siarczan glinowy:

Hydroliza jest reakcją odwracalną i na jej stopień wypływa stężenie jonów wodorowych, Zwiększenie tego stężenia jonów H= hamuje hydrolizę zarówno soli glinu i żelaza. Jednak jony H= reagują z naturalną zasadowością wody:

Stopień hydrolizy wzrasta wraz ze wzrostem hydrolizy i odczynu. Proces hydrolizy należy prowadzić w stężeniu jonów wodorowych gwarantującym najmniejsza rozpuszczalność produktów hydrolizy. Stężenie to stanowi optimum pH dla przebiegu koagulacji. Przy jednoczesnym właściwym doborze optymalnej dawki koagulantu destabilizacja koloidalnego zachodzi wówczas najszybciej i daję najlepsze wyniki. W przypadku siarczanu glinowego pH wynosi 5,5-7,5, temp wody poniżej 5 stopni zakłóca proces koagulacji: zahamowanie hydrolizy i zmniejsza zdolność destabilizacją koagulantu.

4. Wyjaśnić mechanizm usuwania węgla organicznego TOC w systemie ozon-węgiel granulowany aktywny.

TOC- całkowity węgiel biologiczny

• Zasada usuwania BDOC na granulowanym węglu aktywnym

• Podczas ozonowania następuje transformacja części rozpuszczonych substancji organicznych TOC w biodegradowane BDOC. Optimum transformacji ma miejsce przy dawkach ozonu 0,5-1 mg O₃/mgtoc.

• Podczas przepływu wody przez biologicznie aktywowany filtr węglowy BAG. BDOC jest przekształcany w CO2 i biomasę za pomocą bakterii heterotraficznych zasiedlających złoże filtracyjne.

• Parametry pracy filtru węglowego :

V=20 m/h

Tw=10 min

• Temp- w lecie wyższych temp te przemiany biochemiczne zachodzą intensywniej niż w zimie.

Jeżeli nie usuwamy BDOC z wody to będzie on stanowił pożywkę pokarmową dla bakterii w sieci dystrybucyjnej wody.

5. Wymienić czynniki decydujące o skuteczności dezynfekcji wody oraz wyjaśnić ich role w tym procesie.

Do zapewnienia właściwej dezynfekcji USEPA wprowadziła czynnik CT- stężenie dezynfekcji x czas

Zależy od temp i ph

Od skuteczności decyduje:

• Skład fiz-chem wody, rzutuje na wielkość dawki dezynfekanta oraz o powstawaniu ubocznych produktów dezynfekcji.

• PH- wpływa na rodzaj aktywnej formy denitryfikanta, a tym samym na jego bakteriobójczość.

• Temp- decyduje o kinetyce, im wyższa tym kinetyka wzrasta.

• Zawiesiny- mogą utrudniać dostęp dezyntryfikantom.

• Rodzaj i ilość redukujących substancji organicznych i nieorganicznych- wchodzą w reakcje z dezynfekatorem tw związki, które nie posiadają sił dezynfekanta, w tym produkty.

6. Wymienić i opisać sposoby usuwania azotanów z wody podziemnej.

Wode o normatywnym poziomie azotanów osiągamy przez:

• Działania hydrotechniczne- mieszanie wód z różnych studni zawierających zróżnicowane stężenia azotanów

• Usuwanie przyczyn wysokiego poziomu azotanów przez ograniczenie migracji zanieczyszczeń z wysypisk odpadów, szamb, odprowadzania do gruntu ścieków oczyszczonych w niewystarczającym stopniu oraz racjonalnego stosowania nawozów w rolnictwie.

• Oczyszczanie wody:

• Fizyczno chemiczna:

• podwójna osmoza- oddzielenie wody rozpuszczonych w niej soli. Woda dopływająca do osmozera powinna być odpowiednio wstępnie oczyszczona:

- niska zawartość zawiesin, substancji organicznych i mikroorganizmów, utleniaczy, które niszczą membrany

• ograniczona możliwość wytrącania wodorotlenków metali oraz osadów wapiennych

Uzdatniona woda zawiera 10-15% pierwotnej ilości azotanów oraz niski poziom zasolenia. Wadą są wysokie koszty oraz odprowadzenie z instalacji zatężonej solanki zawierającej dużą ilość azotanów

• wymiana jonowa- woda uprzednio odżelaziona i odmanganiona.

Wykorzystujemy anionity silnie zasadowe. Zdolność wymienna tych jonitów zależy od stężenia azotanów, a także od stos siarczanów do całkowitej ilości anionów. W cyklu pracy na jonitach wymieniane są azotany, siarczany, chlorki i kwaśne węglany.

Zalety: wysoka efektywność usuwania azotanów, łatwa i prosta obsługa

Wady: wydajność zależy od składu wody, duże zużycie środków chemicznych do regeneracji jonitów, wytwarzanie zasolonych odcinków i możliwość wprowadzenia są wody szkodliwych substancji organicznych np. amin.

• Biologiczna denitryfikacja przy udziale bakterii heterotroficznych i autotroficznych i braku tlenu rozpuszczonego następuje reakcja azotanów do azotanu gazowego. Bakterie wymagają dostarczania węgla jako źródła energii, a proces denitryfikacji prowadzony jest w złożach stacjonarnych, reaktorach z warstwa zawieszonej biomasy.

Zalety: dobre efekty przy stos niskich kosztach

Wady: powstaje dużo trudno usuwalnej biomasy, trzeba doczyszczać odpływ.

7. Rodzaje w rola substancji wspomagających koagulacje i typowe wartości. Parametry technologiczne związane z ich stosowaniem.

Celem stos środków wspomagających koagulacje jest:

• Przyspieszenie powstania kłaczków i ich sedymentacji

• Zwiększenie powierzchni właściwej kłaczków, a wiec ich pojemność sorpcyjnej

• Zniwelowanie ujemnego wpływu niskich temp wody

• Rozszerzenie optymalnego dla koagulacji zakresu ph

• Zmniejszenie dawki koagulantu

• Nieorganiczne (gliny, pył granitowy, drobny piasek kwarcowy, krzemionka aktywna, mielony caco₃). Obciążniki stosowane przy niskiej temp wody, powoduje ze kłaczek jest cięższy i szybciej opada.]

• Sorbuje zanieczyszczenia z wody

• Obciąża kłaczek

• Drogi i stosowany dla okresowego wspomagania koagulacji

• 2-20 g/m3- dawka węgla < 100 g/m³

• Organiczne:

• Naturalne- na bazie skrobi i celulozy

• Syntetyczne- monomery organiczne

Dawki obciążników 5-15 g/m³

Df=0,1-1 % Dk- dawka flokulanta

Flokulant daje się 1-3 min po koagulacji. Najczęściej stos polelektrolity do oczyszczania ścieków, zagęszczania osadów, w przemyśle. Powoduje destabilizacje usuwanych koloidów w wyniku neutralizacji ładunku oraz działając jako czynniki mostkujące i sieciujące powodują aglomeracje i powstanie dużych i trwałych kłaczków.

Stosowanie koagulantu wraz z flokulantem powoduje:

• Zmniejszenie wymaganej dawki koagulantu

• Poprawienie efektu flokulacji i właściwości sedymentacyjnych zawiesin pokoagulacyjnych

• Zmniejszenie ujemnego wpływu niskich temp wody

Substancje wspomagające:

• Korygujące odczyn- kwas solny, wapno, soda, ług sodowy

• Polielektrolity- krzemionka aktywna, poliokrylamidy

• Substancje zmętniające- bentonit, pylisty węgiel aktywny

• Utleniacze- chlor, dwutlenek chloru, ozon, nadmanganian potasowy- skutecznie utleniają zw organiczne tw warstwy w uzdatnionej wodzie.

8. Wymienić i scharakteryzować podstawowe procesy zaawansowanego utleniania wody przy wykorzystaniu ozonu, promieni UV i nadtlenku wodoru.

• Proces O₃/H₂O₂ - nadtlenek wodoru w mieszaninie z wodą dysocjuje do amonu wodorotlenowego HO₂ . Jon ten w reakcji z ozonem tw rodnik hydroksylowy OH, charakteryzujący się wysoką siła utleniającą




Optymalny stosunek H₂O₂ /O₃ -0,35-0,45

• Proces O₃/UV- w formule wodnej pod wpływem promieni UV powstaje cząstka tlenu i H₂O₂




Cząsteczka H₂O₂ może ulegać fotolizie lub rozkładowi, dając w rezultacie reakcje z O₃ rodnik OH.

9. Na czym polega różnica w przebiegu dezynfekcji wody zawierającej azot amonowy i pozbawionej tych związków.

Chlor dodawany do wody utlenia w pierwszej kolejności zw żelaza (II), manganu (II), azotany, siarczki, siarczany. W przypadku wody nie zawierającej azotu amonowego chlor najpierw zużywany jest na procesy utlenienia składników mineralnych, zw organicznych. Pozostała jego część działa bakteriobójczo. Od tego momentu przy dawkowaniu do wody wzrastających dawek chloru zawartość pozostałego użytecznego chloru ogólnego (pod postacią chloru wolnego) proporcjonalnie wzrostu.

W obecności zw amonowych w wodzie działanie bakteriobójcze chloru jest obniżone na skutek zachodzenia reakcji prowadzących do powstania mono-, dwu-, chloroaminy.

10. Wymienić procesy jednostkowe i opisać zmiany jakości wody zachodzącej w czasie infiltracji wody powierzchniowej.

Nitryfikacja- najbardziej skomplikowany oraz bez reagentowy proces oczyszczania wody, w którym warstwą wodonośną wykorzystuję się jako wielofunkcyjny reaktor.

W strefie aeracji przebiegają procesy zbliżone do zachodzących w filtrach powolnych, a ich intensywność zależy od:

• Temp wody

• Zawartości O2 rozpuszczonego w wodzie

• Rodzaju i ilości mikroorganizmów zasiedlających strefę

• Rodzaju i stężenia zanieczyszczeń w infiltracyjnej wodzie

W strefie aeracji zachodzą procesy:

• Biodegradacji i utleniania związków organicznych

• Nitryfikacji

• Utleniacze Fe

W związku z ww procesami następuje:

• Ubytek O2 rozpuszczonego w wodzie

• Wzrost zawartości pH

• Ubytek biodegradowanych związków organicznych

• Ubytek azotu amonowego

• Wzrost zawartości azotanów N-NO3

Zachodzą też procesy powierzchniowe

• Sorpcja

• Wymiana jonowa

Sorbenty i wymieniacze jonowe to głównie materiały ilaste i substancje humusowe. W wyniku tych procesów następuje zmniejszenie zawartości metali ciezkich oraz Fe i Mn. W tej strefie ma miejsce uśrednienie składu wody i wyrównanie temp.

W strefie saturacji przebiegają procesy chemiczne i fizyczne oraz biochemiczne w warunkach beztlenowych, wiec:

• Denitryfikacja zależna od temp

• Utlenianie zw organicznych w wyniku redukcji Nom i Mn

• Wymiana jonowa związana z usuwaniem N-NH4 oraz metali szlachetnych

• Sorpcja metali oraz trudno rozkładanych zw organicznych

W strefie tej mamy proces zmieszania infiltrującej wody z wodami podziemnymi, w wyniku czego uśredniony jest skład chemiczny wody infiltrującej. Wzrasta w tej wodzie zawartość za Fe, Mn CO2 i soli min. Maleje zaś pH wody.

Podczas infiltracji usuwane są:

• Zanieczyszczenia występujące w wodzie w formie koloidów i zawiesin

• Zw azotu 20-85%

• Metale ciężkie

• Zanieczyszczenia organiczne podatne na biodegradacje

• Bakterie i wirusy 95%

• Plankton 100%




11. Koagulacja- sposoby.

Koagulacja- stos do usuwania z wody koloidów, które ze względu na b małą średnicę 1-100 µm nie dają się wyeliminować z wody przez samą sedymentacje.

Naturalne składniki wywołujące mętność wód to: gliny iły oraz koloidalna krzemionka, zw wapnia i fosforu. Mętność może być także wywołana obecnością makroskopijnych zawiesin: cząstki roślinne, wyższe drobnoustroje, plankton oraz strącane wodorotlenki żelaza i manganu.

Barwę wywołują: subs rozpuszczone oraz barwne cząsteczki koloidalne: zw humusowe.

Oprócz naturalnych mętność i barwę wywołują organiczne koloidy pochodzące ze ścieków bytowo- gospodarczych i przemysłowych. Są to białko, skrobia, hemiceluloza, peptydy i org barwniki.

Koagulacja jest procesem fizyczno- chemicznym polegającym na zmniejszeniu stopnia dyspersji ukł koloidalnego przez łączenie się pojedynczych cząstek substancji rozpuszczonej w większe skupiska -aglomeraty opadające pod wpływem sił ciężkości. Koagulacja wywołujemy elektrolitem lub koloidem o ładunku przeciwnym do ładunku koloidów ukł wodnego. Wyróżniamy dwie fazy: destabilizacja i flokulacja

Procesy koagulacji można przeprowadzić 3 metodami:

1. koagulacja objętościowa- procesy koagulacji i sedymentacji są prowadzone w oddzielnych urządzeniach




2. Koagulacja w warstwie zawieszonego układu- procesy flokulacji i sedymentacji zachodzą w jednym urządzeniu (klarowniki) wyzyskującym jednoczenie właściwości adhezyjne i absorpcyjne osadu powstającego w czasie koagulacji




3. koagulacja powierzchniowa- zachodzi na ziarnach porowatego ośrodka jakim jest złoże piaskowe tzw filtrów kontaktowych




Dwa warianty przepływu wody, ale dla koagulacji kontaktowej charakterystyczne jest przepływ wody od dołu przez warstwę filtracyjną (ok. 2m)

12. Filtry pospieszne i powolne.

Filtr powolny-(v_f=0,1-0,5 m/h) nazywane filtrami biologicznymi ponieważ podczas filtracji zachodzą procesy fizyczne oraz biologiczne. Uzyskujemy duży stopień usuwania cząstek stałych, rozkład biochemiczny zanieczyszczeń organicznych oraz transformacje niektórych zanieczyszczeń przebiegające przy udziale mikroorganizmów. Zachodzą tu procesy mineralizacji zw organicznych oraz denitryfikacja. Duża skuteczność usuwania bakterii zapewnia zmniejszenie mętności o ok. 95% i utlenialności o ok. 60%, ale z mniejszym skutkiem obniżona jest barwa. Zmniejsza się zawartość tlenu rozpuszczonego oraz wzrasta stężenie CO₂, co jest wynikiem procesów biochemicznych w złożu z udziałem mikroorganizmów. Rozwija się błonka biologiczna z bakterii grupy saprofitycznych, których stężenie zmniejsza się wraz z głębokością.

Filtry powolne stosujemy do oczyszczania wód powierzchniowych o:

• Barwa ≤ 30 mg Pt/m³

• Mętność ≤ 30 g/m³ -jeśli więcej to stos sedymentacje wstępną

• Chlorofil ≤ 5 mg/m ³

Wadą ich jest duża powierzchnia a czyszczenie odbywa się ręcznie.

Filtr pospieszne-(v_f=5-15 m/h)- mają dużą wydajność, niższe koszty inwestycyjne oraz łatwiejsze czyszczenie (przez płukanie) w porównaniu z f powolnymi. Niestety należy lepiej wstępnie oczyścić wodę.

Złoże filtru stanowi ziarnisty materiał filtracyjny, który:

• Zatrzymuje zawarte w wodzie zawiesiny pochodzenia naturalnego lub wytworzonego w procesie koagulacji lub zmiękczania przez strącanie

• Usuwa z wody zw Fe i Mn

• Przyspiesza proces koagulacji i zatrzymaniu produktów koagulacji w tzw filtrach kontaktowych

• Sorbuje wielkocząsteczkowe zw zawarte w wodzie

Podział ze względu na warstwy złóż:

1. jednowarstwowe

2. wielowarstwowe

1. grawitacyjne, otwarte- zbiorniki żelbetowe

v_f=5-10 m/h

Δh=3 m słw

h_z=0,7-1,5 m

d₁₀=0,25-0,75 µm

kr= d₆₀ / d₁₀=1,25-1,78

Mogą być eksplodowane według metody:

• stałej prędkości filtracji

• zmiennej prędkości filtracji

• stałego ciśnienia

• zmiennego poziomu wody

• stałego poziomu wody

• ciśnieniowe, zamknięte- stalowe poziome lub pionowe

h=1-2 m

D≤ 3 m

Filtry kontaktowe:

v_f=3-6 m/h

h_z=2-2,5 m

d₁₀=0,55-0,65 µm

kr≤2,5

Filtry suche: wentylowane za pomocą powietrza

13. Opisać czynniki rzutujące na efektywność procesów sorpcji na węglu aktywnym, podać typowe wartości techniczne.

O jakości węgla decydują jego właściwości adsorpcyjne, które zależą od powierzchni właściwej węgla (500-2000 m²/g). Wielkość powierzchni uwarunkowana jest strukturą porowatą określoną wielkością, kształtem i objętością porów zależnych od promienia

Węgiel o dobrych właściwościach fizycznych obok lepszych zdolności do absorpcji wykazuje wyższa wytrzymałość mech i lepsza odp na ścieranie. Właściwości chemiczne węgla świadczą o stopniu jego czystości.

Z zależności od złóż węglowych przyjmuje się następujące parametry pracy:

• wysokość warstwy 1-4 m

• prędkość filtracji 3-30 m/h

• czas kontaktu 5-25 min

• uziarnienie 0,4-20 mm

Dla dobrej i długiej pracy złoża wprowadzamy wodę pozbawioną zawiesin i koloidów.

Węgiel pylisty dodajemy:

• przed wstępną obróbką

• przed komorą koagulacji lub po niej, ze względu na wpływ mieszania i czas kontaktu poprawia efekt adsorpcji, jednak oblepianie cząsteczek węgla obniża szybkość i skuteczność adsorpcji i niepotrzebnie obniża sorbcję węgla

• przed filtrami pospiesznymi, adsorbuje tylko pozostałe mikro zanieczyszczenia, wcześniej niezatrzymanie. zaleca się dodawanie flokulantów, gdyż cząstki węgla pylastego nie zatrzymywane są na filtrach

Węgiel granulowany- jego działanie może być:

• mechaniczno- sorpcyjne, gdy stos przed wstępną obróbką wody lub bezpośrednio po procesie koagulacji

• sorpcyjne- gdy stos po koagulacji i filtracji pospiesznej

• jako złoże węglowe biologicznie aktywne- gdy stos na końcu ukł techn.

14. Opisać wady i zalety chlorowania.

Chlor

Zalety:

• b skuteczny

• niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne

• trwały w środowisku wodnym- dobrze zabezpiecza przed wtórnym zanieczyszczeniem sieci

• kontrola procesu

Wady:

• pogorszone właściwości organoleptyczne

• efekt dezynfekcyjny maleje ze wzrostem ph

• reaguje z azotem amonowym tw chloroaminy

• tw uboczne produkty o działaniu mutagennym i kancerogennym

• agresywny w stosunku do metali w stanie zawilgoconego gazu

• wymaga strefy ochronnej, odp warunków

• wymaga utrzymania w stacji UW wyspecjalizowanej służby technicznej

Podchloryn sodowy

Zalety:

• brak konieczności przechowywania niebezpiecznych substancji

• trwałość przechowywanych substancji co pozwala na dużą swobodę (możliwość prod dezynfekanta w dowolnej chwili)

• zmniejszenie problemy z korozją

• prosta, bezpieczna i automatyczna eksploatacja

• b skuteczny

• niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne

• trwały w środowisku wodnym- dobrze zabezpiecza przed wtórnym zanieczyszczeniem sieci

• kontrola procesu

Wady:

• podwyższenie stężenia jonów chlorkowych, które wraz z dezynfektem wprowadzane są do wody

• należy utrzymać temp solanki 10 C - instalacja wymaga podgrzewacza lub wymiennika ciepła

• konieczność wyposażenia w wymiennik jonowy, gdyż do przygotowania solanki potrzeba wody miękkiej

• konieczność okresowego czyszczenia elektrod kwasem solnym

Dwutlenek chloru

Zalety:

• zapewnia wysoki efekt dezynfekcji w szerokim zakresie pH

• poprawione właściwości organoleptyczne

• nie wchodzi w reakcje z azotem amonowym

• nie tw THM-ów

• dobrze zabezpiecza wodę w sieci przed powtórnym zanieczyszczeniem

• niskie koszty inwestycyjne

Wady:

• ma właściwości wybuchowe- dlatego generatory zabezpieczone

• wymagana ścisła kontrola pracy generatora

• urządzenia i instalacje muszą być zabezpieczone przed korozją

• niezbędny transport i magazynowanie chlorynu sodowego, kwasu lub chloru służące do prod CLO₂

• tw uboczne produkty dezynfekcji (chloryny, chlorany)

• wysokie koszty eksploatacyjne

Chloroaminy

Zalety:

• reakcja azotu amonowego z chlorem jest konkurencyjna w stosunku do reakcji chloru ze zw organicznymi co zmniejsza ilość chlorowanych zw org

• są trwałe w środowisku wodnym

• pH nie ma wpływu na efekt dezynfekcji

• opanowana kontrola procesu

Wady:

• pogorszone właściwości organoleptyczne

• słabe właściwości bakteriobójcze i wirusobójcze.

15. Czynniki wpływające na cykl filtru pospiesznego.

Cykl filtracyjny to czas pracy złoża filtracyjnego miedzy kolejnymi płukankami. Zależy przede wszystkim od:

• uziarnienia

• porowatości

• gęstości

• poziomu zanieczyszczenia wody dopływającej na filtr

• prędkości filtracji

Przeciętna dł cyklu 24 h. W skrajnych przypadkach 8 h. Koniec cyklu filtracji to moment osiągnięcia dopuszczalnej straty ciśnienia lub pogorszenia się jakości filtrowanej wody (mętność).

Dł cyklu wyraża wzór:
,

v_z- pojemność złoża na zanieczyszczenia g/m³

z- zawartość zawiesin

v_f- prędkość filtracji

Dł cyklu T wydłuża się ze zwiększeniem wysokości warstwy złoża filtracyjnego, zmniejszeniem prędkości oraz ilości zanieczyszczeń zatrzymywanych na złożu.

Parametry limitujące dł cyklu

• jakość wody po filtracji

• wysokość strat ciśnienia hydraulicznego

Jeśli osiągnięte dopuszczalne wartości straty i mętność to filtry są wyłączone z eksploatacji i płukania

16. Produkty dezynfekcji wody.

• Uboczne produkty chlorowania wody (THM, kwasy halooctowe, MX)

Najbardziej ogólnie reakcję tworzenia ubocznych produktów chlorowania przedstawić można następująco: Prekursor THM + chlor - THM + inne produkty ubocznych.

Większość ubocznych produktów chlorowania to związki chloroorganiczne choć pod wpływem tego utleniacza powstają także substancje nie zawierające chloru w cząsteczce np. aldehydy czy kwasy karboksylowe. Odrębną grupę ubocznych produktów chlorowania stanowią związki bromo- i chlorobromoorganiczne, które powstają w wyniku utlenienia bromków obecnych w wodzie surowej. (W niektórych wodach zawierających jodki mogą także powstawać związki jodoorganiczne).

Miarą całkowitej ilości związków halogenoorganicznych po chlorowaniu jest tzw. całkowity chlor organiczny (TOX). Wskaźnik ten jest wygodnym parametrem pozwalającym stwierdzić ilość powstałych ubocznych produktów chlorowania. Innym parametrem dobrze (w większości przypadków) skorelowanym z wartością parametru TOX lub potencjałem tworzenia THM jest absorbancja wody przy X = 254 nm [3].

Uboczne produkty chlorowania podzielić można na dwie grupy:

• nielotne związki halogenoorganiczne (NVOX) stanowi ok. 70-80% TOX Związki wchodzące w skład NVOX to głównie kwasy halogenoorganiczne i cała gama produktów o ciągle nieustalonych jeszcze strukturach chemicznych.

• lotne związki halogenoorganiczne (VOX). stanowi zwykle tylko 20-30% TOX.

Zastosowanie chloru w procesie technologii uzdatniania wody niesie za sobą, jak wcześniej zaznaczono, niebezpieczeństwo powstawania szeregu potencjalnie groźnych produktów ubocznych. Poniżej wymieniono najważniejsze, grupy substancji chloropochodnych, stanowiących uboczne produkty chlorowania:

trihalometany: chloroform, bromodichlorometan, chlorodibromometan, bromoform

haloacetonitryle: bromochloroacetonitryl, dibromoacetonitryl, dichloroacetonitryl,

trichloroacetonitryl

kwasy haloorganiczne: kwas chlorooctowy, kwas dichlorooctowy, kwas trichlorooctowy

haloaldehydy: aldehyd dichlorooctowy, aldehyd trichlorooctowy

haloketony: 1,1-dichloropropanon, 1,1,1-trichloropropanon, l,l-dichloro-2-butanon, 1,1,1-

trichloro-2-butanon

chlorofenole: 2-chlorofenol, 2,4-dichlorofenol, 2,4,6-trichlorofenol

inne: chloropikryna, chlorocyjan, MX

Oprócz tego, jak we wszystkich procesach utleniania powstają także produkty uboczne nie zawierające chloru takie jak aldehyd mrówkowy i aldehyd octowy.

Najwcześniej - w 1974 r. - odkryta została w wodzie chlorowanej obecność trihalometanów THM.

Uboczne produkty stosowania CIO2.

Głównymi produktami ubocznymi stosowania CIO2 w technologii wody są chlorany i chloryny. W reakcjach z nieorganicznymi składnikami wody o charakterze redukcyjnym ditlenek chloru reaguje jednoelektronowo według której przebiega 60 -70% reakcji ditlenku chloru z domieszkami wód naturalnych:

Na skutek zaś rozkładu części CIO2 w wodzie obserwuje się także niewielkie zwykle ilości chloranów (CIO3). Podobnie CIO2 reaguje również jednoelektronowo z materią organiczna. Jednak takie reakcje są znacznie wolniejsze od tych z nieorganicznymi składnikami wody. Produktami reakcji z materią organiczną są w związku z tym aldehydy i niskocząsteczkowe kwasy organiczne. Ditlenek chloru, w odróżnieniu od chloru, nie tworzy chloroorganicznych produktów ubocznych. Jest to bardzo istotna zaleta CIO2 nad chlorem. Analityka ubocznych produktów stosowania ditlenku chloru winna więc obejmować oznaczenia nieorganicznych produktów (chlorany i chloryny) oraz organicznych produktów ubocznych takich jak aldehydy i kwasy karboksylowe. Ponieważ ditlenek chloru stosowany jest głównie jako środek dezynfekcyjny to reakcje tworzenia ubocznych produktów dezynfekcji zachodzą głównie w sieciach dystrybucyjnych. Może mieć to poważne konsekwencje dla jakości wody.

Uboczne produkty ozonowania wody

Ozonowania wody, w odróżnieniu od innych dyskutowanych tu środków dezynfekcyjnych, nie stosuje się jako dezynfekcji końcowej. Wynika to z nietrwałości ozonu w wodzie. W neutralnym pH cząsteczka ozonu „żyje" w wodzie ok. 20-30 minut (czas „życia" bardzo silnie zależy od pH) co nie zabezpieczałoby sieci dystrybucyjnej przed wtórnym zakażeniem bakteryjnym. Ozonowanie prowadzi również do powstawania szeregu produktów reakcji ozonu z materią organiczną. Ozon atakuje przede wszystkim wszelkie wiązania podwójne C=C. Wynikiem takich reakcji są związki karbonylowe, głównie aldehydy. Ozon stosunkowo łatwo reaguje też z pierścieniami aromatycznymi czego rezultatem jest zwykle silna redukcja barwy wody. Reakcje ozonu z substancjami humusowymi powodują również rozpad dużych makromolekuł na mniejsze. Utlenianie za pomocą ozonu substancji humusowych obecnych w wodzie prowadzi do powstawania aldehydów. Najczęściej są to: formaldehyd, glioksal, acetaldehyd, metyloglioksal. Dominującym ilościowo produktem jest formaldehyd, którego stężenie może się wahać od kilku do kilkudziesięciu [o.g/1 [58,59,60-62]. Proces powstawania aldehydów wskutek degradacji substancji humusowych przebiega poprzez reakcję cykloaddycji wiązań podwójnych C=C lub atak na pierścienie aromatyczne występujące w złożonej cząsteczce substancji humusowych.

Powstawanie aldehydów podczas ozonowania wody zależy od wielu czynników, m.in. od dawki ozonu, ilości materii organicznej wyrażonej wartością parametru TOC, pH wody, temperatury, obecności innych substancji (węglany, wodorowęglany) [58,63,59,64-66].

Efektem tych reakcji jest także powstawanie niskocząsteczkowych kwasów karboksylowych. Zarówno aldehydy, jak i kwasy karboksylowe należą do grupy związków łatwo biodegradowalnych. Powstawanie tych łatwo dostępnych dla bakterii związków jest drugim istotnym powodem dla którego nie stosuje się ozonowania do dezynfekcji końcowej wody, tuż przed podaniem jej do sieci. Analityka produktów ozonowania winna więc obejmować te dwie grupy związków. Rezultaty badań prowadzonych w naszym Zakładzie wskazują, ze wszystkie utleniacze stosowane do dezynfekcji wody generują aldehydy i kwasy karboksylowe a więc produkty łatwo biodegradowalne. W przypadku ozonowania produkty te powstają stosunkowo szybko (zwykle czas kontaktu ozonu z wodą nie przekracza 10-20 min.) i są następnie szybko usuwane z wody w etapie filtracji biologicznej przez złoża biologicznie aktywnych filtrów węglowych. W przypadku chloru i ditlenku chloru reakcje tworzenia tych produktów biodegradowalnych są znacznie wolniejsze i co więcej przebiegają w sieciach dystrybucyjnych. Proces tworzenia tych związków przebiega zawsze kosztem środka dezynfekcyjnego (chloru lub C1O2) - czyli w sieci dystrybucyjnej stężenie dezynfektanta maleje a za to rosną stężenia kwasów karboksylowych i aldehydów. Jest to proces niebezpieczny dla jakości wody szczególnie wtedy, gdy środkiem dezynfekcyjnym jest ditlenek chloru.

17. Scharakteryzować układy koloidalne.

Roztwory koloidalne (koloidy) stanowią układy, w których cząstki substancji rozproszonej charakteryzują się rozmiarami od 1 do 500 nm. Cząstki o takich rozmiarach odpowiadają tzw. rozdrobnieniu koloidalnemu. Roztwory koloidalne są układami dwufazowymi, składają się z ośrodka rozpraszającego substancji rozproszonej.
Zależnie od fazy rozpraszającej noszą one nazwę hydrozoli (faza rozpraszająca - woda) i alkozoli ( faza rozpraszająca - alkohol) itp. Największe znaczenie mają hydrozole.
Uwzględniając stosunek cząstek koloidalnych do fazy rozpraszającej wyróżnia się dwie grupy koloidów:
- liofilowe (hydrofile, gdy cieczą jest woda) - odznaczają się zdolnością do tworzenia na swojej powierzchni wielowarstwowej otoczki złożonej z cząsteczek wody - otoczka hydralizacyjna, chętnie łączą się z wodą. Przykładami mogą być roztwory białka, skrobi, żelatyny, gumy arabskiej, kwasu krzemowego i innych.
- liofibowe (hydrofobowe) - roztwory zoli, które pozbawione są otoczki hydratacyjnej, ponieważ oddziaływanie pomiędzy fazą dyspresywną, a ośrodkiem rozpraszający są bardzo słabe lub wcale nie wytępuje. Przykładami mogą być: zole wodorotlenków tlenków metali.
Według innej klasyfikacji rozróżniamy:
- koloidy cząsteczkowe - fazę rozproszoną stanowią pojedyncze makrocząsteczki, składające się z tysięcy atomów np. polimery, hemoglobina. Mimo rozdrobnienia cząsteczkowego są one zaliczane do koloidów ze względu na rozmiary cząsteczek. Należą do koloidów liofilowych.
- koloidy fazowe - powstają z rozdrobnienia większych cząsteczek lub strącenie roztworów właściwych odpowiednimi metodami chemicznymi. Są to koloidy liofobowe.
- koloidy asocjacyjne (miceralne) powstające samorzutnie skupienie się dużej liczby małych cząsteczek w małe agregaty, po przekroczeniu pewnego stężenia. Takie układy koloidalne występują w stężonych roztworach mydeł i innych dergentów.
Zjawiskiem charakterystycznym dla roztworów koloidalnych jest efekt Tyndalla, polegający na rozproszeniu światła. W roztworze takim można wyraźnie zaobserwować drogę wiązki światła przechodzącą przez ciecz. Rozproszone przez cząstki koloidalne światło tworzy jasny stożek, widoczny wyraźnie w zaciemnionym pomieszczeniu.

18. Podać typowe parametry technologiczne adsorpcji zanieczyszczeń wody na węglach aktywnych pylistym i granulowanym oraz wymienić i opisać czynniki wpływające na skuteczność adsorpcji.

19. Wymienić czynniki i wyjaśnić ich wpływ na straty ciśnienia oraz długość filtracji wody na filtrach pospiesznych.

20. Opisać podstawowe cechy wód infiltracyjnych, powierzchniowych i podziemnych.

1

---