Ochrona Środowiska
Wykład 8
Technologie uzdatniania wody
do celów spożywczych
i przemysłowych
Wymagany skład wody
wykorzystywanej w przemyśle
skład fizykochemiczny oraz
bakteriologiczny określają odpowiednie
normy branżowe (są różne w zależności
od przeznaczenia wody)
Wybór sposobu oczyszczania
wody
Praktycznie wszystkie wody naturalne przed
ich wykorzystaniem do picia oraz na cele
gospodarcze muszą być odpowiednio
przygotowane, co uzyskuje się w procesach
oczyszczania
Zależy od rodzaju substancji, które
muszą być usunięte z wody
Zanieczyszczenia zawieszone i koloidalne które powodują
mętność i barwę
Substancje organiczne pochodzenia antropogenicznego
Substancje powodujące smak i zapach wody
Związki żelaza oraz manganu
Gazy rozpuszczone (CO2, H2S, CH4)
Domieszki powodujące twardość oraz zasolenie
Pasożyty, bakterie, wirusy i niekiedy glony
Skład oczyszczonej wody zależy od jej
przeznaczenia
Przeznaczenie wody
Woda do picia i na cele gospodarcze
Woda do celów przemysłowych:
chłodnicza
kotłowa
dla przemysłu spożywczego
dla przemysłu farmaceutycznego (przewodność <5źS/cm)
dla przemysłu elektronicznego
dla przemysłu papierniczego (barwa <15g Pt/m3, utlenialność
<6g O2/m3)
dla przemysłu włókienniczego
do farbowania
hydrotransport
Dopuszczalny skład wody do picia (1)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki Najwyższa
miary dopuszczalna
zawartość
Barwa g/m3 20 Pt
Mętność g/m3 5
Odczyn pH 6,5-8,5
Substancje pomocnicze g/m3 800
zapach
Siarkowodór g/m3
niewyczuwalny
g CaCO3/m3
Twardość ogólna 500
Dopuszczalny skład wody do picia (2)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki miary Najwyższa
dopuszczalna
zawartość
3-naturalny
Zapach
Amoniak g N/m3 0,5
Arsen g As/m3 0,05
Azotany g N/m3 10
Benzen g/m3 0,01
Benzo(a)piren ng/m3 15,0
Dopuszczalny skład wody do picia (3)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki miary Najwyższa
dopuszczalna
zawartość
Zapach
Chlorofenole (bez
niewyczuwalny
pentachlorofenolu)
Chloroform g/m3 0,03
Chlor wolny
- w wodzie podanej do sieci g Cl2/m3 0,2-0,5
- w końcówkach sieci g Cl2/m3 >0,5
Chloraminy g/m3 2,0
Chlorki g Cl/m3 300
Chlorobenzeny (bez g/m3 0,005
heksachlorobenzenu)
Dopuszczalny skład wody do picia (4)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki miary Najwyższa
dopuszczalna
zawartość
Chrom (Cr(VI)) g Cr/m3 0,01
Cyjanki wolne g CN/m3 0,02
Cynk g Zn/m3 5,0
Detergenty
-Anionowe g/m3 0,2
-Kationowe g/m3 0,1
-Niejonowe g/m3 0,2
Dopuszczalny skład wody do picia (5)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki miary Najwyższa
dopuszczalna
zawartość
2,4-D g/m3 0,05
DDT i jego metabolity g/m3 0,001
1,2-dichloroetan g/m3 0,01
1,1-dichloroetan g/m3 0,001
Zapach
Fenole źg/m3
niewyczuwalny
1,5 nie mniej
Fluorki g F/m3
niż 0,3
Dopuszczalny skład wody do picia (6)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki miary Najwyższa
dopuszczalna
zawartość
Formaldehyd
g/m3 0,05
Glin
g Al/m3 0,3
Heptachlor i jego epoksyd
g/m3 0,0001
Heksachlorobenzen
ng/m3 15
Kadm
g Cd/m3 0,005
Lindan
g Cl/m3 0,005
Dopuszczalny skład wody do picia (7)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki miary Najwyższa
dopuszczalna
zawartość
Mangan g/m3 0,1
Metoksychlor g/m3 0,03
Miedz
g Cu/m3 0,5
Nikiel g Ni/m3 0,03
Ołów g Pb/m3 0,05
Pentachlorofenol g/m3 0,01
Dopuszczalny skład wody do picia (8)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki miary Najwyższa
dopuszczalna
zawartość
Rtęć g Hg/m3 0,001
Selen g Se/m3 0,01
Siarczany g SO4/m3 200
Sód g Na/m3 200
Srebro g Ag/m3 0,05
Tetrachlorek węgla g/m3 0,005
Dopuszczalny skład wody do picia (9)
Wskaz
nik, nazwa substancji Jednostki miary Najwyższa
dopuszczalna
zawartość
Tetrachloroeten g/m3 0,01
Trichloroeten g/m3 0,03
Trihalometany 100
(suma: CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2
(wg WHO)
źg/m3
i CHBr3)
Żelazo g Fe/m3 0,5
Podział procesów oczyszczania wody
Fizyczne
Chemiczne
Biologiczne
Procesy oczyszczania wody /1/
Napowietrzanie i odpędzanie gazów
(stripping)
Koagulacja
Sedymentacja, flotacja
Filtracja
Usuwanie zawiesin i glonów przy
zastosowaniu mikrosit
Wymiana jonowa
Procesy oczyszczania wody /2/
Chemiczne strącanie
Sorpcja na węglu aktywnym (adsorpcja)
Utlenianie chemiczne
Procesy membranowe
Dezynfekcja
Infiltracja
Napowietrzanie i odpędzanie
gazów
Usuwa z wody gazy rozpuszczone (CO2,
H2S, CH4 i inne powodujące smak i
zapach) i lotne związki organiczne oraz
zwiększa ilość tlenu, a przez usunięcie
CO2 zwiększa odczyn (pH) wody
Wprowadzanie do wody tlenu
rozpuszczonego stwarza warunki do
hydrolizy i utleniania związków
żelaza i manganu
Koagulacja
Stosowana do usuwania z wody cząstek o rozdrobnieniu
koloidalnym (d=10-7-10-5cm)
Zmniejszanie stopnia dyspersji układu
koloidalnego w wyniku łącznie się pojedynczych
cząstek fazy rozproszonej w większe skupiska
(aglomeraty  następnie usuwane w procesach
sedymentacji/flotacji)
Dodatek koagulantów (sole glinu i żelaza) powoduje
destabilizację i agregację cząstek koloidalnych zarówno
organicznych jak i nieorganicznych
A
ącznie z koloidami usuwane są również inne
zanieczyszczenia (bakterie, jony metali ciężkich,
WWA, pestycydy i inne)
Koagulacja
flokulacja
Stosowane koagulanty
Siarczan glinowy, Al2(SO4)3�18H2O
Siarczan glinowo-potasowy, Al2(SO4)3�K2SO4�24H2O
Siarczan żelazowy, Fe2(SO4)3�9H2O
Siarczan żelazawy, FeSO4�7H2O
Związki żelaza są na ogół koagulantami tańszymi niż
koagulanty glinowe i są mniej wrażliwe na niskie
temperatury. Są skuteczne w szerszym przedziale
pH, a powstałe kłaczki są ciężkie i dobrze
sedymentują. Wadą soli żelaza jest ograniczenie w
ich stosowaniu do usuwania zanieczyszczeń barwnych
 mogą z nimi tworzyć barwne i rozpuszczalne w
wodzie związki kompleksowe!!
Sedymentacja, flotacja
Zapewniają usunięcie zawiesin obecnych
zarówno w wodzie surowej (nie
oczyszczonej) jak i w wodzie po procesie
koagulacji lub strącaniu chemicznym
W procesie sedymentacji usuwane są
zawiesiny mające ciężar właściwy większy
niż woda
W procesie flotacji możliwe jest
usunięcie z wody cząsteczek o ciężarze
mniejszym niż ma woda
Osadniki
O przepływie poziomym, pionowym i
poziomo-pionowym
Osadniki odśrodkowe
Osadniki wielostrumieniowe
Osadnik o przepływie poziomym
L:B = 10:1
L- długość osadnika
B- szerokość osadnika
Sprawność osadnika
zależy od jego
powierzchni a nie od
głębokości!!!
Osadnik o przepływie pionowym
A
A
Prędkość pionowego przepływu wody 0,5-0,6 mm/s
Przeciętna strefa sedymentacji 4-5 m
Osadnik odśrodkowy
Flotacja
Proces wynoszenia
zawiesin
hydrofobowych na
powierzchnię fazy
płynnej za pomocą
pęcherzyków gazu
Schemat zjawiska flotacji: 1- frakcja
wyflotowana, 2- zawiesina hydrofobowa, 3-
pęcherzyki gazu
Komora flotacji
Komora flotacji o
Komora flotacji o
przekroju prostokątnym
przekroju kołowym
Filtracja
Usuwa zawiesiny i zasocjowane z nimi
zanieczyszczenia (o średnicy > 0,1źm)
Wyróżnia się filtrację powolną i pośpieszną
Filtracja pośpieszna jest najczęściej
stosowana po wcześniejszych procesach
oczyszczania wody
Skuteczność filtracji powolnej jest sumą
efektów uzyskiwanych podczas filtracji
pośpiesznej oraz procesów
biochemicznych zachodzących z
udziałem bakterii saprofitycznych
zasiedlających złoże filtrów powolnych
Rodzaje filtrów
(ze względu na warunki pracy oraz rodzaj
złoża filtracyjnego)
Grawitacyjne i ciśnieniowe
Powolne i pośpieszne
Jedno- i wielowarstwowe
Otwarte i zamknięte
Ze złożem niskim i wysokim
Złoża filtracyjne
Piasek kwarcowy
Węgiel antracytowy
Granulowany węgiel aktywny (GAC)
Materiały spiekane (keramzyt)
Materiały kruszone (granit)
Tworzywa sztuczne
Minerały naturalne (grys marmurowy,
prażony dolomit)
Parametry złóż filtracyjnych
Uziarnienie
Porowatość
Filtry powolne
Prędkość filtracji ok.. 0,1 m/h,
Złoża filtrów powolnych nie są płukane (usuwanie 20-40 mm
warstwy górnej)
Skuteczność usuwania bakterii w procesie
koagulacji siarczanem glinowym oraz filtracji
przez złoże piaskowe
Filtry pośpieszne grawitacyjne
Wydajność:
konwencjonalne 5-25 m/h
superpośpieszne >25 m/h
1- koryto popłuczyn, 2-warstwa wody 1,0-1,5m, 3- złoże filtracyjne, 4-
warstwa podtrzymująca 0,3-0,45m, 5-drenaż, 6-przestrzeń
międzydenna, 7-regulator prędkości, rurociągi, 8- woda oczyszczana,
9-popłuczyny, 10- powietrze do płukania, 11- woda do płukania, 12-
filtrat, 13-pierwszy filtrat
Filtry pośpieszne ciśnieniowe
Filtry Habera
a) filtracja, b) płukanie, c) kondycjonowanie
Usuwanie zawiesin i glonów przy
zastosowaniu mikrosit
Wstępny proces w układach oczyszczania
wód powierzchniowych ujmowanych ze
zbiorników zeutrofizowanych
Eliminuje mikroorganizmy oraz zawiesiny
organiczne i nieorganiczne