background image

 

 

PORÓWNANIE SKŁADU WÓD 
POWIERZCHNIOWYCH I PODZIEMNYCH  

PARAMETR WODY

POWIERZCHNIO
WE

PODZIEMN
E

Mineralizacja

+/-

+/-

Gazy 
rozpuszczone

-

+

Twardość

+/-

+

CO

2

-

+

Mikrozanieczyszc
zenia

+

-

Mikroorganizmy

+

-

Mętność i barwa

+

-

Zawartość Fe i 
Mn

-

+

PROCESY FIZYKOCHEMICZNE I 

CHEMICZNE 

ZACHODZĄCE W ŚRODOWISKU WODNYM 

background image

 

 

Najczęściej stosowane 
"operacje”,
które wykonuje się aby 
oczyścić wodę. 
W wyniku ich specjalnego 
połączenia, tworzy się układy 
oczyszczania wody, 
które usuwają szkodliwe 
substancje z wody tak aby 
można było ją wypić bez 
zagrożenia dla życia.

PROCESY OCZYSZCZANIA 

WODY

procesy te dzieli się na: 

fizyczne, chemiczne, 

biologiczne

 

background image

 

 

Sedymentacja 

Osadzanie się zawiesin na dnie zbiornika 
pod wpływem siły ciężkości; 
tworzenie się osadów geologicznych przez 
opadanie mas mineralnych, szczątków 
organicznych na dno wód lub powierzchnię 
lądu (np. pustyń)
 

Etym. - łac. sedimentum 'osad 

Sedymentacja 

Opadanie cząstek zawiesiny lub układu 
koloidalnego pod wpływem siły ciężkości lub 
sił odśrodkowych.

Sedymentacja

 podstawy teoretyczne 
procesu

opadanie cząsteczek w 
wodzie 
(swobodne, zakłócone, 
zawiesin kłaczkowatych)

background image

 

 

Sedymentacja 

Proces rozdziału ciała stałego od cieczy, kryterium 
podziału jest różnica gęstości. 

Sedymentacja 

Grawitacyjna separacja materii zawieszonej  w 
wodzie.

W technologii wody proces jednostkowy, którego 
zadaniem jest usuwanie zawiesin.

Cel sedymentacji – klarowanie wody

Woda stojąca 

unosiny                        zawiesiny                       

piaszczyste  1-0,1 

mm

pylaste 0,1-0,02 
mm
ilaste   0,02-0,002 
mm

ruch laminarny (uwarstwiony) - Re < 

0,3(4)

ruch przejściowy - 0,4 < Re < 300 (500) 

(1000)

ruch burzliwy – Re > 1000

background image

 

 

rozkład prędkości w ruchu  uwarstwionym 
laminarnym

rozkład prędkości w ruchu  burzliwym

w

w

c

s

d

v

Re

gęstość ośrodka

lepkość dynamiczna

background image

 

 

opadanie cząstek 
ziarnistych
opadanie cząstek 
kłaczkowatych

opadanie swobodne
opadanie 
skupione(zakłócone)

wzajemne oddziaływanie cząstek

ruch przejściowy i burzliwy 
– opadanie piasku i żwiru

głównie ruch laminarny

background image

 

 

bilans sił działających na sedymentującą 

cząstkę

O

W

G

F

F

F

2

2

v

F

F

o

siła oporu

F

G

,    F

W

,    F

O  

siła 

wypadkowa

powierzchnia czołowa cząstki

współczynnik oporu

(Re)

f

Re

24

opór ośrodka

o

c

w

c

W

G

F

gV

F

F

)

(

F

g

F

w

F

o

F

o

background image

 

 

os

sk

F

Q

krytyczna 
prędkość 
sedymentacji 

w

c

w

c

s

gd

v



)

(

4

3

wzór Stokesa

h

l

V

o

V

p

h

2

V

p

V

o

V

s

kierunek 
przepływu

a                                                       b

glina = 1,8 - 
2,2
kwarc = 2,65
Al (OH)

3

  = 

1,002
Fe(OH)

3

 = 

1,009
Mg(OH)

2

 = 

1,05
CaCO

3

 = 1,43

Gęstość 
zawiesin w 
wodzie - 

1,002 < 

 < 

3,50

background image

 

 

10

-5  

         10

-4

      

    

10

-3               

10

-2              

10

-1

   

       1

1
0

10

-6

10

-5

10

-4

10

-3

10

-2

10

-1

strefa 

koagulacji

 

koloidy 

piaskowniki

osadniki sztuczne

duże zbiorniki zaporowe

 średnica ziaren, cm 

prędkość
opadania

cm/s

Prędkość opadania cząsteczek kwarcu w wodzie 

rzeczywiste systemy 

sedymentacyjne

flokulacja 
perikinetyczna – 
kolizja,  wzrost 
rozmiaru
upłynnienie układu – 
jeden blok
zagęszczenie – utrata 
wody

background image

 

 

Prędkość przepływu:

sedymentacja po koagulacji mętności solami 
glinu-1,8-2,0 m/h

sedymentacja po koagulacji barwy solami glinu-
1,5-1,8 m/h

sedymentacja po dekarbonizacji wapnem, przy 
małej zawartości soli magnezu-2,5-4,6 m/h

sedymentacja po dekarbonizacji wapnem, przy 
dużej zawartości soli magnezu-2,1-3,8 m/h

1002 kg/m

<

 

gęstość cząstek wytrącanych z wody 

< 1045 kg/m

3

)

(

1

1

1

2

1

2

t

t

k

n

n

liczby cząstek

Opadanie zawiesiny kłaczkowatej
Teoria Smoluchowskiego

background image

 

 

Służą  do zatrzymywania zawiesin łatwo-
opadających, naturalnych lub wytworzonych 
w procesie koagulacji i chemicznego 
strącania związków trudno rozpuszczalnych. 

Osadniki

Miarą skuteczności działania osadników 
jest zawartość zawiesin w wodzie po 
sedymentacji i zależy od rodzaju cząstek 
oraz czasu sedymentacji. 

wstępne dla zawiesin łatwo opadających 
wtórne po koagulacji i chemicznym 
strącaniu 

Wprowadzona woda pozostaje w 
osadniku 
(osadniki wstępne) w spokoju i 
przepływa bardzo powoli, a zawiesiny 
opadają na dno. 

background image

 

 

Osadniki poziome

usuwają do 70% zawiesin. 
szybkość przepływu  V=2-7 mm/s 
czas przebywania t=2-3 a nawet 6 
godzin

V

o

V

p

Q

h

l

H

H = t

p

  V

o

l = t

p

  V

p

V

= Q/F

F = Q/ 

V

o

V

o

 < 0,6 m/s

Osadniki bywają o działaniu okresowym 
lub ciągłym, ze stałym przepływem wody: 
poziomym, pionowym i

mieszanym. 

background image

 

 

OS

p

F

Q

os

p

sk

F

Q

V

V

Osadniki pionowe

Prędkość przepływu wody w rurze centralnej – 

20 - 25 mm/s. 

Prędkość wznoszenia się wody wew. osadnika 

0,5 - 0,75 mm/s. 

C

zas przebywania wody w osadniku jest ok. 

2 godz.

 wydajność 

usuwania zawiesin 

70 - 90%.

 

Nadają się szczególnie do wód o dość szybko opadających 
zawiesinach (np. po koagulacji).

dopływ

odpływ

odpływ

usuwanie

osadu

st

re

fa

se

d

ym

en

ta

cj

i

strefa

osadu

V

s

V

p

background image

 

 

osadnik 

radialny

Osadniki

 

odśrodkowe

Kierunek ruchu wody jest zbliżony do poziomego, a 
cylindryczny kształt czyni go podobnym do osadnika 
pionowego. Zmienna prędkość przepływu. 

dopływ

odpływ

odpływ

usuwanie

osadu

st

re

fa

se

d

ym

en

ta

cj

i

strefa
osadu

background image

 

 

Wydzielanie 
piasku, iłów i 
innych cząstek w 
przygotowaniu 
wody do 
celów chłodniczych 
i technologicznych
Wydzielanie CaCO

3

 

po karbonizacji 
wody pitnej 
Wydzielanie 
cząstek stałych z 
suspensji 
technologicznych w 
obiegach 
zamkniętych

OSADNIKI LAMELOWE 
(WIELOSTRUMIENIOWE)

zawiesina

ciecz

sklarowana

szlam

background image

 

 

Flotacja

Flotacja - metoda rozdziału 
rozdrobnionych substancji stałych, 
kryterium rozdziału jest różnica w 
zwilżalności ciała stałego przez ciecz. 

flotacja - rozdział fazy stałej od ciekłej 
- flotat

w

c

wytworzenie pęcherzyków

separacja aglomeratów

aglomeracja, cząstki + pęcherzyki

glony (1,1g/cm

3

)

wody barwne, o małej mętności i zasadowości, 
dużo glonów

background image

 

 

t

V

c

c

r

k

z

szybkość wyflotowania – r = 
[g/h]

a

C

M

C

C

t

z

k

z

a = 1,5-2   
M = właściwa prędkość flotacji
C

 = po flotacji

C

 = przed flotacją

H

V

F

t

Q

V

t

O

H

h

O

h

 – obciążenie hydrauliczne

Q – natężenie przepływu

F – powierzchnia komory

H – wysokość komory

background image

 

 

schemat komory elektroflotacji

elektroflotacja – 
elektrody glinowe  
lub żelazowe  

 ciśnieniowa – napowietrzanie + ciśnienie 
 bezciśnieniowa – napowietrzanie i 
rozdrobnienie
 elektroflotacja  - elektroliza – gaz (K
H

AO

2

)

Skuteczność usuwania zawiesin

%

100

D

k

D

Ł

Ł

Ł

p

k

p

C

C

odpływ

dopływ

+

-

elektrody

odprowadzenie

flotatu


Document Outline