KRATY Zatrzym. się zanieczyszcz. pływające -SKRATKi. Ich ilość zalezy od przestrzeni, odl. miedzy kratami (gęste 8-12 l/M . rok; średnie 4-7; żadkie 1-2,5 l/M.rok;)PODZIAŁ ze wzg. Na sposób oczyszczania: -kraty ręczne -kraty mechaniczne -kraty dzielimy na :-k.koszowe ze zgarniaczem zgrzebłowym, obiegowym, łańcuchowym -k.łukowa
KR STOS. są w rozszerzeniu tak aby nie zmienić przepływu
kraty boczne stos. przy kanałach burzowych gdy jest duży dopływ ścieków, lub w razie awarii stosuje się tu kraty rzadkie
LICZBA ODSTĘPÓW miedzy prętami n=Qmax h/ b*h*V (przepływ godzinowy) F=Qmax h/V ; V=0,6-0,8m/s, k.ręczne; V=0,8-1 m/s k.mechaniczne DOLNA GRANICA by zawiesiny nie osadzały się na i przed kratą.Przy max prędk. nastepuje wciskanie zaniecz między kraty. Pręty zwykłe o grubości 10mn, są to najczęściej płaskowniki, lub prety stalowe.
KRATY MECHANICZNE posiadają urządzenia hydrauliczne na zasadzie tłoka do zbierania zanieczyszczeń. KRATY montow. są w budynkach zamkn. Ze względu na:-oblodzenia prętów w zimie-wydzielanie nieprzyjemnych zapachów stos. Są urządzenia do dezodoryzacji gazów
KRATY SCHODOWE- z prętów które się przesuwają a na górze następ. zgarnianie.SKRATKI odprowadzane na poletko skratek i zasypywane wapnem chlorowanym by uniknąć gryzoni.. Chlor zapob. zagniwaniu. Obecnie skratki są ściskane w celu usunięcia wody (kompaktowane) i zmniejszamy ich obj. są kompaktory powiązane z kontenerami które wywożą je na śmietniska co jest nielegalne.
ROZDRABNIARKI (młotkowe, nożowe), rozdrabniają skratki, które płyną do kolejnych etapów oczyszczania. Dzieki nim pozbywamy się skratek i doprowadzamy materię org. Do lepszego oczyszczania. Jednak nie wytrzymywały one mechanicznie (podkowy).Stos. są stale w przemyśle np. owocowym.
SITA, SITA -stos. są na początku oczyszczania, a MIKROSITA na końcu.DZIELIMY NA - taśmowe,-tarczowe,Najczęściej stos. się szczelinowe ;szczeliny 1-3mm, 30-50mm. Zatrzymują 15-25 l/M.rok. Obecnie najcz. stos. się SITA BĘBNOWE. Zainstal. W kanale. Woda dopływa od góry do środka i środkiem odpływa. Gabaryty nie duże, częściowo zanurzone w wodzie. Mogą być skonstruowane w sposób złożony. Mamy możl. Przepłukiwania wodą pod cieśn.., możemy doprowadzić ciepłą wodę lub parę. Posiada czujniki rejestrujące opory, może być całkowicie zautomatyzowane. Bębny są łączone z kompaktorami. Minusem jest duża energochłonność!
HYDROSITA, pręty wykonane ze stali nierdzewnej, szlachetnej. Ścieki płyną od góry i przepływają przez szczeliny a zanieczyszczenia spływają hydraulicznie w dół. Są one samoczyszczące, bez urządzeń mech. do tego celu. Nie są stosow. w oczyszcz. ze wzgl. na duży koszt i rozmiary!
PIASKOWNIKI Zatrzymują ziarniste, mineralne zanieczyszcz. o ciężarze większym od zaniecz. i zawiesin org. . Usuwa piasek o śr. >0,2mm, ciężar 2,3T/m3 -poziome;- pionowe; -wirowe; -złożone Ilość piasku wg IMHOFFA 2-5l/m.a (dawniej 5-15)
OSADNIK POZIOMY Piasek ma skłonność cementacji, w osadnikach może przylegać do ścian i jest trudno rozpuszcz. w ten sam sposób może niszczyć też inne urządz. powoduje abrazje pomp. nadmierne zużycie urządzeń. W zależności od ilości ścieków tyle stosujemy piaskowników. Utrzymanie stałego przepływu 0,3m3/s jest trudne, zmiennym natężeniem przepływu (różny dopływ ścieków). W tym celu budujemy koryta w kształcie paraboli, lub zbliżonym (większa prędkość-wleczenie piasku, mniejsza- opadanie zawiesin org>) Jednak firmy nie budują idealnych paraboli dlatego, na końcu kanału budujemy przegrody regulujące prędk. Przepływu Ostatnio ograniczamy się do budowania zwężek VENUN'EGO .Służą one też do zainstalowania urządzeń pomiarowych. Budujemy piaskowniki od 18-20m, w krótszych następuje wywlekanie piasku. Urządzenia zbierają piasek z dna rurką, następnie jest on przepłukiwany, ponieważ piasek o ilości org < 5% jest stosowany do cementu.
PIASKOWNIK PIONOWY O rzucie koła, do środka doprowadz. są rurą, a na dole gromadz. jest piasek. Odpływy na różnych wysok. Regulują nam prędk. przepływu. Są one bardzo skuteczne. Wadą jest ich wysokość 8-12m bądź głębokość. Gdy budujemy na pow. to wodę musimy pompować, a boczne włazy umożliwiają nam jego oczyszczanie. piaskowniki WIROWE dopływ po obwodzie. Piaskowniki złożone :gł 3-4 m ruch ślimakowy co uniemożliwia odpowiednie utrzymanie prędkości. Regulujemy go przez wydatek strumienia pow. Umożliwia tyeż czyszczenie piasku. Posiada one strefe pasywną by wprowadz powietrze flotowało tłuszcze i zbieramy je z powierzchni.
Prędk r<=0,2 m/s Efektywność 90% część miner. Ø >0,2mm, 50% część min.Ø>0,1mm Wprow pow następnie wydmuchuje lotne gazy i bioareozole(popod nieprzyjemny zapach).
Odstępy między dyszami 0,5-10 m. Czasem zamiast pow wprowadz się dysza oczyszcz wodę w koncu piaskownika.
FILTRACJA Klasyfikacja według aktywn złoża: klarowanie(cedzenie mech), katalizowanie(złoże stanowi katalizator),jonitowe(wymienia jony),neutralizatory, sorpcyjne Wg rodz filtru;do klarowania, kontaktowe, odzielanie ,odmanganianie , zmiękczanie ,do usuwania N i P, sorpcyjne Wg liczby materiałów filtracyjnych; jednowarstwowe , wielowarstwowe mieszane Wg prędkości filtracji: powolne, pośpieszne, super pośpieszne Wg przepływu: grawitacyjne, ciśnieniowe Podczas filtracji usuwamy cząstki (od 100 mikronów pod ćiś 1 atm)(mikrofiltracja 0,05-10 mikronów pod ciś 4atm)( ultrafiltracja 0,006-0,2 mikronów przepychanie wody przez mat ceramiczne)(nanofiltracja odwrócona osmoza ciś 20-200 atm filtry membranowe) Filtracja - podczas przepływu zatrzymywane są cząstki o małych wymiarach( mniejsze od porów) ze zjawisk cedzenia, sedymentacji, flokulacji, kohezji, adhezji, dyfuzji, adsorbcji, oddziaływań elektrostatycznych. Przyjmuje się że wielkość min czastek stałych podczas filtr: d min= c√d10*vt przybliż wart strat cieśn. cieśn.H=Hi(εj/εi)s wsp równomierności k=d60/d10 ( wystarczający 1,25-1,75) śr. Czynne -d10-wraz z ziarnami mniejszymi stanowi 10%,śr. Przeciętne d60-przechodzi 60%
Filt powole prędk filtr 0,1m/h obciążenie0,1 m2/h wys warstwy filtracyjnej 1-1,5 m , warstwa wody nad złożem 10-15m .stan początkowy piasku 1,5m , na pow wytwarzana warstwa biol wtedy wys dochodzi do 3 m. Po 3 mies poziom wody na filtrze sie podwyższa. Gdy pozim wzrośnie do górnej granicy to filtr jest zatkany i jest zbierana warstwa biol.Po 3 latach piasek w filtrze jest do wymiany. Czyszczenie usuwanie 20-40mm , Efektywność 90% bakt, 95% metno, 60% utlenianie. Filtry powolne służą do biol i fiz czyszcz wody. Filt pośpieszne prędk filtracji 5-10m/h ,wyjątkowo 25m/h v-10m/s Nie mają cech filtru biologicznego. ŚWIECE FILRACYJNE SŁUŻĄ DO ODBIERANIA WODY WYPOMPOWYWANIA JEJ NA FILTR. Płukanie wodą 35-50 m/h, cykl płukania5-10 min, ekspansja złoża 25-40%, cykl filtracyjny min 8h.Filtry pośp mogą być grawitacyjne otwarte(10-120m2), lub ciśnieniowe zamknięte( średnica 400-4000mm). Filtry bud się w pomieszcz zamkniętych by utrzymac odpow temp). W filt zamkniętych dopływ od dołu. Filry poziome już się niestosuje (nierównomierność płukania i przepływu wody). Filtry pośp całkowitym płukaniu( praca jest ciągła baz przerwy, są zbiornikami stalowymi lub żelbetowymi) Usuwanie z wody manganu i żelaza; pol na utl żelaza (2) do Fe(3)i wyrąca się Fe(OH)2
4Fe2++O2+10H2O= 4Fe(OH)3 +8 H+
Fe(HCO3)2+2 H2O=Fe(OH)2+2 H2CO3
FeSO4+ 2H2O= Fe(OH)2+H2SO4
Utlenienie zależy od pH(7,2-10;6,9-4,0) przy niższych czas dłuższy. Proces ten inhibitowany przez kw.org które tworzą trwałe kompleksy. Fe3+ może ulegać powtórnej redukcji ( rekcje z kw humusowymi).Konieczne się staje zastosowanie mocnych utleniaczy( chlor może prow do powst w wodach nat THM-ów chloropiksyny, oraz innych zw kancerogennych). Teraz najczęstsze zastosow w procesie wstępnej oksydacji ma ozon oraz dwutlenek chloru(4* większe działanie od chloru). W Czasie utl ozonem możliwe jest powstanie nadtlenków, eterów, aldehydów, ketonów, kw karboksylowych i innych szkodliwych zw. Cęściwo problem utl. kompleksów Fe rozwiązuje dodanie soli żelaza(koagulacja) konieczne może być obniżenie Ph do 5,0. Ult powietrzem jest stosowane w dużych oczyszczalniach. Odbywa się to w pomieszczeniach których za pomocą dysz rozbryzgujących wodę od dołu i do góry. Sto są różne rodz dysz(tak aby nie ulegały zatkaniu zanieczyszczeniami).
DYSZA BIAŁOSTOCKIEGO( rozpraszanie fazy gazowej w cieczy ; rozpraszanie fazy ciekłej w gazie)Efekt natlenienia uzyskany po przez rozbryzg na filtrach. Uzyskujemy taki efekt jak mamy na filtrze kamyczki.(Mniejszych zakładach układ dwuzbirnikowy-filtr urządzenie do napowietrzania+ kompresor)
Mangan w wodach podziemnych
2Mn2++ O2+2H2O2MnO2+4H+ przy pH>9,6
3Mn2++2KMnO4+2H2O5MnO2+2K++4H+
Mn2++ Cl2+2H2OMnO2+2Cl-+4H+
Mn2++ O3+H2OMnO2+ O2+2H+
Utlenianie mananu
Mn(OH)2+ MnO(OH)2→Mn2O3+2H2O lub
Mn(OH)2+2MnO(OH)2→Mn3O4(OH)2+2H2O lub
Mn2O3+1/2O2+H2O→ 2MnO(OH)2 Proces może być przeprowadzany przy pH 7-7,5 gdy stos jest złoże aktywne Faza filtracyjna - do oddzielenia stosowane są zwykle: żwirek, złoża bursztynowe, antracyt. Zwykle ułożone w warstwy filtracyjne. Regeneracje oddzielacza prowadzi się przez płukanie złoża powietrzem (50-70m/h, 3-1min), wodą(35-50m/h 1,5-18min) i powietrzem Na dyszach jest warstwa podtrzymująca 0,3-0,5m o malejącym gradiencie żwirku 20-2mm a na niej warstwa o jednolitym gradiencie 0,8-1,4mm
Koagulacja- usuwanie koloidów z wody i ść.-ukł koloidalny10-7-2*10-3 , -zawiesina. Potencjał termodynamiczny to Neinsta to suma potencjału Dzeta i Steina. Potencjał koloidów stabilnych wynosi +-70miliN, proces koagulacji polega na zmniejszeniu go teoretycznie do 0 a praktycznie do ok +-30mN. Dobre efekty uzyskuje się od0-30. Potencjał Dzeta decyduje o stabilności koloidów im większy tym większe siły odpychania między cząsteczkowego, większa stabilność. Koloidy absorbujące warstwę rozpuszczoną są bardziej stabilne bo utrudniają adsorbcję cząsteczek.
Slowatacja- adsorbują warstwy rozpuszczoneKoloidy ulegające solwatacji - liofilowe koloidy nie adsorbująceliofobowe
Rozróżniamy kolidy hydrofilowe(mydło, detergenty, kwasy humusowe)
Hydrofobowe- (warstwy ochronne koloidów hydrofobowych). W wodzie występują koloidy krzemionki bezbarwne powodując zjawisko Tyndalla. Kw humusowe tworzące koloidy mają ładunek ujemny (wielocząsteczkowe zw powstałe w wyniku humifikacji, skład próchnicy). Związki humusowe mają charakter kwasowy więc pH wpływa na potencjał dzeta, podwyższenie pH powoduje podwyższenie barwy. Proces koagulacji polega na destabilizacji.
Flokulacja- łączenie zdestabilizowanych koloidów w większe cząsteczki
Metody: 1)fizyczne(ogrzewanie, wymrażanie),
2)mechaniczne (wytrząsanie, odwadnianie),
3)środkami chemicznymi-prowadzimy przez dodanie elektrolitu, zmniejsza to potencjał elektrolityczny
Rodzaje stosowanych koagulantów i reakcje z wodą:
-siarczan glinowy Al2(SO4)3+18 H2O+3Ca(HCO3)2→2Al(OH)3+3CaSO4+18 H2O+CO2
-chlorek żelazowy(5-7>8,5) 2FeCl3+3Ca(HCO3)2→2Fe(OH)3+3CaCl2+6CO2
-siarczan żelazowy (5-7)2Fe(SO4)3 +3Ca(HCO3)2→2Fe(OH)3+3CaSO4+6CO2
-glinian sodowy (9-9,6) Na2Al2O4
-siarczan żelazawy,-siarczan glinowo-potasowy Al2(SO4)3x24 H2OxK2SO4
Koagulacja polega na łączeniu się w wyniku wzajemnego przyciągania rozpuszczonych cząstek zanieczyszczeń stałych o równomiernym ładunku powierzchniowym, -adsorbcja rozpuszczalnika substancji na wytrącających się wodorotlenkach i w podwójnej warstwie elektrolitycznej koag cząsteczek elektrolitu, -elektrostatyczne przyciąganie wytrącających się wodorotlenków i rozpuszczonych cząstek zanieczyszczeń stałych, -strącanie chemiczne osadów spełnia w procesie koagulacji taką samą funkcję jaką pełnią wytrącające się wodorotlenki.
Dawka koagulanta rozróżnia wodę od ściewków. Dawka wyznaczana jest: doświadczalnie oraz orientacyjnie (obliczeniowo) dla wody o zawartości Al2(SO4)3 30-35% ,a=6√Ba -barwa, a=6√M -mętność lub D=1/[A(n-1)Cm n-1]*[1-(ck/Cp) n-1] dla m=1 , D=1/A⋅lnCp/Ck.
Optymalna dawka- najmniejsza ilość zapewniająca największy efekt usuwania zanieczyszczeń. Efekty zależne są od temperatury. Koagulacja:
Koagulację wspomagamy obciążnikiem np. wapnem co powoduję zmianę pH, powstawanie CaOH co pomaga w wytrącaniu się osadów. Najpierw dodajemy koagulanta a później wapno CO2+Ca(OH)=CaCO+H2O
MgCO3+CO(OH)2=Mg(OH)2+CaCO3
Obciążniki są stosowane w oczyszczalni ścieków nie przy uzdatnianiu tam do zmiany pH stosowane sa inne związki z powodu wpływu na twardość.
Flokulanty- najczęściej subst polimerowe mające charakter anionowy lub kationowy. Celem ich jest łączenie zdestabilizowanych koloidów. Dobur flokulanta dokonujemy doświadczalnie