Czynniki powodujące koagulacje
Dodanie elektrolitu który zmniejsza potencjal elektrokinetyczny i ulatwia aglomeracje koloidow obecnych w wodzie, dodatek koloidu o ładunku przeciwnym do ładunku koloidow obecnych w oczyszczanej wodzie co powoduje rozladowania czastek, naświetlania radiochemiczne(promienie γ i β, dzialanie mechaniczne (mieszanie, wytrzasanie), ogrzewanie, dehydratacja lub desolwatacja przez dodanie srodkow odwadniających, odparowanie lub wymrazanie osrodka dyspersyjnego
Możliwe metody destabilizacji koloidow – najczęściej stosowana dawka
Destabilizacje koloidow powoduja jony i produkty hydrolizy koagulantow. Powstające w wyniku hydrolizy koloidalne wodorotlenki destabilizuja koloidy obecne w oczyszczanej wodzie sorbując się na ich powierzchni. Destabilizująca rola jonitow stosowanych koagulantow polega na neutralizowaniu ładunku elektrycznego i zagęszczaniu warstwy podwojnej usuwanych koloidow.
Met fiz : gwałtowne wytrzasanie,odwodnienie
Met chem: dodanie elektrolitow
Aby stosowany koagulant spowodowal skuteczna koagulacje, do oczyszczanej wody musi być dodana jego odpowiednia ilość, która zalezy od wartości jonow koagulujących. Ze wzrostem wartosciowosci tych jonow zmniejsza się wymagana ilość powodujaca koagulacje.Dawki koagulntow : doświadczalne i orientacyjne.
Orientacyjne wielkości Dla Al2(SO4)3
D = 6√Ba , Ba- barwa [mg Pt/l], D = 7√M, M – mętność mg SiO2/l
dokładniej Wilkosz dawki można wyliczyc ze wzorow dla n roznego od 1
D=(1/A(n-1)Ckn-1)[1-(Ck/Cp)n-1]
Dla n=1 D=(1/A)ln(Cp/Ck)
Wyznaczona doscwiadczalnie dawka koagulanta (najmniejsza ilość) która zapewnia największy stopien usuwania zanieczyszczen z wody jest dawka optymalna.
Zmiękczanie chemiczne wody
Zmiękczanie fosforanami – zapewnia usuniecie tw weglanowej i nieweglanowej. Dodane do wody fosforany sodowe powoduja wytracenie bardzo trudno rozpuszczlanych fosforanow wapnia i magnezuy. Najlepsze efekty zmiękczania zapewnia Na3PO4 który wiarze jony Ca2+ i Mg2+ w trudno rozpuszczalne fosforany:
3Ca(HCO3)2 + 2Na3PO4 Ca3(PO4)2 + 6NaHCO3
3Mg(HCO3)2 + 2Na3PO4 Mg3(PO4)2+ 6NaHCO3
3CaSO4 + 2Na3PO4 Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4
3MgCl3 + 2Na3PO4 Mg3(PO4)2 + 6NaCl
Ze względu na duzy koszt fosforanow korzystniej jest stosowac tzw zmiękczanie wtone np. po metodzie wapno soda lub samym ługiem. Jony wapnia i magnezu powodujące twardosc szczatkowa ulegaja strąceniu np. sole wapniowe :
10Ca(HCO3)2 + 2NaOH + 6Na3PO4=
= Ca(OH)2 ∙ 3Ca3(PO4)2 + 20NaHCO3
10CaCO3 + 2NaOH + 6Na3PO4=
= Ca(OH)2 ∙ 3Ca3(PO4)2 + 10Na2CO3
10CaSO4+ 2NaOH + 6Na3PO4=
= Ca(OH)2 ∙ 3Ca3(PO4)2 + 10Na2SO4
Zmiękczanie metoda wapniowo sodowa
Ca(OH)2 +Na2CO3 = CaCO3 + 2NaOH
CO2 + NaOH = Na2CO2 +H2O
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 +H2O
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 +H2O
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 = 2CaCO3 +Mg(OH)2+H2O
MgSO4 + Ca(OH)2 + Na2CO3 =
= Mg(OH)2 +CaCO3 + Na2SO4
CaSO4+Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4
Jeżeli dawka wodorotlenku wapniowego jest za mala to reakcja może przebiega z wytworzeniem kwasnego weglanu sodowego którego obecność w wodzie jest niepozadana
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3 +2NaHCO3
Metoda ługowo – sodowa
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O
Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3 + Na2CO3 + H2O
Mg(HCO3)2 + 4NaOH= Mg(OH)2+2 Na2CO3 + 2H2O
MgSO4 +2NaOH = Mg(OH)2 +Na2SO4
CuSO4 + Na2CO3 = CaCO3 +Na2SO4
Zniemczanie za pomoca jonitow
Wymiana jonowa w cyklu sodowym lub wodorowym na kationitach silnie kwasnych – us tw weglan i nieweglan. Wymianaj przebiega zgodnie z reakcjami
W cyklu sodowym
2KtNa + Ca(HCO3)2 > Kt2Ca +2NaHCO3
2KtNa + Mg(HCO3)2 > Kt2Mg + 2NaHCO3
2KtNa + CaCl2 > Kt2Ca +2NaCl
2KtNa+MgSO4 > Kt2Mg +Na2SO4
W cyklu wodorowym
2KtH + Ca(HCO3)2 > Kt2Ca + 2H2O + 2CO2
2KtH + Mg(HCO3)2 > Kt2Mg+ 2H2O + 2CO2
2KtH + CaCl2 > Kt2Ca +2HCl
2KtH+MgSO4 > Kt2Mg +H2SO4
Dekarbonizacja wody wapnem (wody chłodnicze)
Polega na usunieciu z wody tardosci weglan w wyniku wytracania się trudno rozpuszczalnych zw wapnia oraz czesciowo magnezu. Uzyskuje się to dawkując do wody wapno w postaci mleka lub wody wapiennej.
Ca(HCO3)2 +Ca(OH)2 2CaCO3 +2H2O
Mg(HCO3)2 +Ca(OH)2 MgCO3 +CaCO3 +2H2O
MgCO3 + Ca(OH)2 Mg(OH)2 +CaCO3
Mg(HCO3)2 +2Ca(OH)2 2CaCO3 +Mg(OH)2 +2H2O
Dla mleka wapiennego
DCaO = 28(Tweg+CO2) [g/m3]
Dla wody wapiennej
DCaO = 28(Tweg +CO2+Ww ∙ Tniewegl Mg)
Ww=DCaO/DCaO + r, r rozp CaO [g/m3] w danej temp
Dekarbonizacja - urzadzenia
Proces dekarbonizacji może być realizowany w specjalnie przeznaczonych do tego celu reaktorach (Virbos, Gyractor, Wabag) lub w osadnikach z osadem zawieszonym, a rzadziej w osadnikach o przepływie pionowym zespolonych z komorą flokulacji. Dekarbonizacja prowadzona w raktorach Virbos jest procesem wysokosprawnym. Reaktory te można stosować gdy twardosc weglanowa>85%, zawartość zawiesin <20g/m3, twardosc wapniowa>twardosc węglanowa, zawartość magnezu <15g Mg/m3. Proces dawkowania zachodzi w reaktorze pod wpływem dawkowania Ca(OH)2 przy przepływie wody od dolu do góry i czynnym współudziale masy kontaktowej. Wode surowa wprowadza się wraz z Ca(OH)2 wirowo pod cisnieniem 0,3-04 MPa do reaktora z masa kontaktowa 0,2-. Zalety tego układu to krotki czas reakcji, małe zapotrzebowanie na miejsce, prosta obsluga i kontrola chemiczna procesu orz wytworzenie osadów gruboziarnistych łatwych do odwodnienia. Wadami są: mała odporność na koloidy, zwłaszcza organiczne, sole magnezu, ,żelaza i manganu ze względu na szkodliwe powierzchniowe działanie.
Dekarbonizację w osadnikach kontaktowych stosuje się w przypadku dużych instalacji lub wód o dużej utlenialności i zawartości zawiesin, koloidów oraz przy łączeniu z dekarboksylacją innych procesów technologicznych. Instalacja jest wyposażona w urządzenia do mieszania wody surowej z reagentem. Efekt dekarbonizacji wody w osadnikach kontaktowych zależą od jakości i podatności wody na dekarbonizację , dawki wapnia, temperatury procesu, czas reakcji, warunków mieszania i kontaktu z wytrąconym CaCO3. Szybkość reakcji jest znacznie mniejsza niż w reaktorach Virbos i w zakresie temp 10- trwa 2-4 godzin. Zaletą jest mała wrażliwość na wahania wydajności instalacji i zanieczyszczenia wody organicznymi substancjami lub zawiesinami i koloidami. Wady: duże zapotrzebowanie na miejsce, dlugi czas reakcji i straty wody na usuwanie osadów z osadników kontaktowych.
Demineralizacja wody metoda wymiany jonowej
Demineralizacja wody polega na usunięciu z niej wszystkich kationów i anionów. Częściowe usuwanie jonów jest nazwane odsalaniem. Do usuwania soli z wody stosuje się metody termiczne, elektrochemiczne , procesy membranowe i wymianę jonową. Wymianę kationów i anionów zapewnia układ technologiczny składający się z procesu dekationizacji (na kationach) i deanionizcji (na anionach). Zastosowanie silnie kwaśnych kationów (pracujących w cyklu wodorowym) pozwala na wymianę wszystkich przeciwjonów na jony wodorowe. Usunięcie z oczyszczanej wody wszystkich anionów uzyskuje się stosując silne zasadowe anionity pracujące w cyklu wodorotlenowym. Zastosowanie anionitów słabo zasadowych nie zapewni wymiany anionów słabych kwasów, więc w wodzie pozostaną CO2 i krzemionka. Do usunięcia CO2 wymagany jest odgazowywacz, który zainstalowany w ukldzie urządzeń przes anionitem silnie zasadowym poprawia warunki pracy tego anionitu. Zastosowanie silnego kationiu w formie wodorowej zapewnia całkowitą dekationizacje, a w wodzie po kationicie obecne są kwasy, krzemionka i CO2. Słabo zasadowy anionit nie usuwa anionów słabych kwasów, stad po dekationizacji i deanionizacji w wodzie obecne są krzemionka i CO2. Ten ostatni można usunąć z wody kierując na odgazowywacze CO2. Jeżeli woda charakteryzuje się znaczną twardością węglanową, to ze względów ekonomicznych korzystniejsze jest stosowanie najpierw kationity słabo kaśnego w formie wodorowej a nastpenie silnie kwasnego kationity prcującego w cyklu wodorowym. Jeżeli z wody musi być usunięty kwas krzemowy stosuje się silnie zasadowy anionit.Technologia jonitowej demineralizacji może obejmowac:
- jonitową dekarbonizacje
- jedno- lub dwustopniową dekationizacje
- jedno – lub dwustopniowa deanionizacj
- usowanie CO2
- jonitowe odkrzemianie
- buforową demineralizacj w wymienniku dwujonitowym
Układ „Desal”- jest to uklad trzech połączonych szeregowo kolumn jonitowych. Pierwsza i ostatnia kolumna zawierają anionity słabo zasadowe a w kolumnie środkowej jest złoże kationity słabo kwaśnego
Układ „Sul-bi-Sul” – składa się z 2szeregowo połaczonych kolumn jonitowych. Pierwsza jest wypełniona silie kwasnym sulfonowanym kationitom, a druga silnie zasadowym anionitem. Istotą procesu jest równowaga między siarczanową i wodorosiarczanową formą silnie zasadowego anionitu.
Stosowane reagenty, uproszczone reakcje, obliczanie dawek
Jakie elektrolity stosujemy:
-siarczan glinowy
Al2(SO4)3∙148H2O
-siarczan glinowo potasowy Al2(SO4)2∙K2 SO4∙24 H2O
-siarczan żelazowy Fe2(SO4)3∙9H2O
-siarczan żelazawy FeSO4∙7H2O
-glinian sodowy Na2Al2O4
-chlorek żelazowy FeCl3∙6H2O
hydroliza glinu
Al(H2O)-36 +H2O Al(H2O)5OH-2+H+
Al(H2O)5OH-2+H2O Al(H2O)4(OH)-12+H+
Al(H2O)3+(OH)3+H2O Al(H2O)2+(OH)-2+H+
Uproszczony wzór na hydrolize :
Al2(SO4)3+6 H2O 2Al(OH)3+3H2SO4
NaAlO2+2 H2O Al(OH)3 + NaOH
FeSO4+2 H2O Fe(OH)2 + H2SO4
Fe(SO4)3+6 H2O Fe(OH)3 +3H2SO4
FeCl3+3H2O Fe(OH)2 +3HCl
II wartościowy do III
Dawki koagulntow : doświadczalne i orientacyjne.
Orientacyjne wielkości Dla Al2(SO4)3
D = 6√Ba , Ba- barwa [mg Pt/l], D = 7√M, M – mętność mg SiO2/l
dokładniej Wilkosz dawki można wyliczyc ze wzorow dla n roznego od 1
D=(1/A(n-1)Ckn-1)[1-(Ck/Cp)n-1]
Dla n=1 D=(1/A)ln(Cp/Ck)
Wyznaczona doscwiadczalnie dawka koagulanta (najmniejsza ilość) która zapewnia największy stopien usuwania zanieczyszczen z wody jest dawka optymalna.
Zasada działania osadnika wielostrumieniowego W osadnikach wielostrumieniowych wykorzystuje się zjawisko płytkiej sedymentacji wielostrumieniowej przebiegającej w pakietach sedymentacyjnych. Pakiety te stanowia układ rownolegle zamontowanych przegrod sedymentacyjnych. Struga oczyszczonej wody w pakiecie dzielona jest wiec na wiele strumieni co powoduje „zwielokrotnienie sedymentacji”. Pakiety sedymentacyjne montowane sa w strefie klarowania i musza być zamontowane pod odpowiednim katem nachylenia do poziomu. Osadniki te pracuja najczęściej w układzie przeciwprądowym, w którym kierunek przepływu wody jest przeciwny do kierunku grawitacyjnego ruchu osadu. Możliwe sa również układy – współprądowy prostopadlopradowy. Skaldaja się z 4 stref roboczych : doprowadzenia wody do pakietow sedymentacyjnych, sedymentacji, osadowej, odprowadzenia wody. Osad wielostr stosowane sa w malych i średnich zakładach oczyszczania wody metoda koagulacji.
Kraty ilość zatrzymywanych skratek, chartka i zalety sit.
KRATY
Ich zadaniem jest usuwanie ze sciekow zanieczyszczen wystepujacych w postaci substancji stalych o duzych rozmiarach. Proces ten nosi nazwe cedzenia. Konstrukcje krat stanowi rzad metalowych pretow ustawionych pionowo, pochylo lub w ksztalcie luku, najczęściej w poprzek kanalu. Odleglosci miedzy poszczegolnymi pretami nazywa sie przeswitem. Ze wzg na wielkość prześwitów kraty dzielimy na :
- gęste- odstępy miedzy pretami 6-
-średnie- odstępy miedzy prętami 20-25 i 30
-rzadkie- odstępy miedzy prętami 40-50 i 100
Ze względu na sposób ich oczyszczania na :
- kraty oczyszcz. mechaniczne
- kraty oczyszcz. Reczne
Kraty koszowe- w zakładach przemysłowych, składa się z kosza, przez który przepływają ścieki, są wynurzane.
Kraty schodowe- pręty ustawione są w formie schodów, ruchem do góry, ten ruch pozwala a właściwe sterowanie tym procesem
SITA I MIKROSITA
Służą do procesu cedzenia. Zaleznie od wymiarow i wlasciwosci fizycznych zanieczyszczen przewidzianych do wydzielenia w tych urzadzeniach mozna je podzielic na:
-rzadkie o przeswitach powyzej 1,5
-srednie o przeswitach 0,1-1,5 mm
-geste o przeswitach ponizej 0,1 mm
Sita geste nazwano mikrositami.
Inny podział:
-sita statyczne, czyli samooczyszczajace sie, zastosowane w oczyszczaniu wstepnym sciekow przemyslowych
- sita i mikrosita obrotowe, w ktorych cedzenie odbywa sie podczas ruchu obrotowego. Sita te sa czyszczone mechanicznie lub hydraulicznie. Najbardziej rozpowszechnione to sita i mikrosita bebnowe. Sita obrotowe znajduja zastosowanie przy oczyszczaniu niektorych rodzajow sciekow przemyslowych, odprowadzanych do kanalizacji miejskich sciekow burzowych i sciekow deszczowych przy wstepnym podczyszczaniu lub oczyszczaniu sciekow miejskich.
Sita nie stosujemy wyłącznie, ale zawsze po kratach.
Wydajność sita: Q=α∙p∙A∙v
v- predkosc w przekroju otwartym 0,2-0,2 m/s
A- powierzchnia przekroju pod zwierciadlem ścieków m2
Α – wsp. zaniemczysz. Sita 0,8-0,9
P – stosunek powierzchni otworu do powierzchni całkowitej sita
Pozytywne cechy sita
- urzadzenie hermetycznie zmkniete
- urzadzenie male całkowicie zautomatyzowane
Stosowane predkosci filtracji, materialy filtracyjne, uziarninie, miąższość filtrow
Prędkość filtracji:
-powolne 0,1 m/h
-pośpieszne 5-12 m/h
-super pośpieszne 25 m/h
Materiały filtracyjne: najczęściej stosowanymi sa piasek kwarcowy, wegiel antracytowy i granulowany wegiel aktywny, ponadto stosowane sa materialy spiekane jka np. keramzyt, lub materialy kruszone jak granit oraz tworzywa sztuczne o gest mniejszej od gest wody. Materiałami stos glownie w celu odkwaszania wody sa grys marmurowy oraz czesciowo prazony dolomit.
Materialy filtr spełniają swoje zadanie wówczas gdy charakteryzuja się wlaciwym uziarnieniem, porowatością, gęstością, wytrzymaloscia mech oraz skaldem chem. Wielkość ziaren materialu filtracyjnego, ich kształt i wzajemne rozmieszczenie decyduja o geometrii zloża filtracyjnego i jego właściwościach hydraulicznych. Uziarnienie poszczególnych warstw ustala się zachowując warunek, ze uziarninie kolejnej warstwy powinno być dwukrotnie wieksze niż warstwy drobniejszej, wyższej.
Zasada dzialania filtra powolnego, wskaźnik nierównomierności uziarnienia
Filtry powolne nazywane sa tez filtrami biolog, poniewz podczas filtracji przez zloze Zach procesy fiz i biol. Cech filtrow powolnych jest mala predkosc filtracji ok. 0,1m/h. Stosowanie tak malych predkosci powoduje iż cykle filtracji sa dlugie i w zależności od poziomu zanieczyszczenia wody mogą wynosic od 1 do 6 m-cy.MAterialem porowatym stanowiącym zloze filtracyjne jest piasek kwarcowy, którego warstwa ma wys0,7-1,5m. Zloże filtracyjne ułożone jest na zwirowej warstwie podtrzymującej o wys 0,45 do 0,6m. Średnica czynna materialu filtracyjnego wynosi 0,25-0,35mm. Współczynnik równomierności zloza wynosi 1,5-3,6, warstwa wody nad zlozem ma wys 1,0-1,5. Złoza filtrów powolnych nie sa plukane, czyszczenie polega na usuwaniu 20-40mm gornej warstwy piasku. Usuniety piasek oczyszczany jest w specjalnych urządzeniach, a nastepnie może być powtornie wykorzystany do uzupełnienia zloza filtracyjnego. Filtry powolne mogą być stosowane do oczyszczania wod powierzchniowych o malej intensywności barwy, mętności nie większej niż 30g/m3 oraz zawartosic chlorofilu <5mg/m3
Koagulacja objetosciowa
W koagulacji objętościowej pierwszym etapem jest dodanie do oczyszczonej wody koagulanta, całkowite wymieszanie zapewniające jednorodność układu oraz hydroliza koagulanta.(najczęściej w komorach szybkiego mieszania, czas 1-3 min). Drugim etapem koagulacji jest flokulacja ten etap realizowany jest w komorach wolnego mieszania.Powstajace klaczki usuwane sa z układu.
Cechy koloidow liofilowych i liofobowych. Hydrofilowych i hydrofobowych.
Wzależnosci od powinowactwa do rozpuszczalnika koloidy dzielimy na:
Liofilowe (hydrofilowe – dla układów gdzie osrodkiem rozpraszającym jest woda) – maja duze powinowactwo do rozpuszczalnika, dzieki czemu czaseczki koloidalne otaczaja się czast rozpuszczalnika, co nadaje im trwałość np. zelatyn, bialka
Liofobowe (hydrofobowe)- maja male powinowactwo do rozpuszczalnika, na swojej powierzchni gromadza ładunek elektr np. zole metali, sole metaliczne np. AlCl.
Zjawisko łaczenia się czastek fazy rozproszonej z osrodkiem dyspersyjnym nazywamy solwatacja, w przypadku osrodka wodnego – hydratacja. W wyniku solwatacji koloidow liofilowych czast fazy rozproszonej ulegaja stabilizacji. Koloidy liofobowe nie ulegaja solwatacji, albo ulegaja tylko w niewielkim stopniu, a czynnikiem stabilzujacym jest gl ładunek elektryczny.
Koloidy hydrofobowe – zawieraja czastki zawiesin nieorg i bezwodne tlenki metali.
Koloidy hydrofilowe – zawieraja czastki organiczne zawieszone, zywe i martwe mikroorg oraz uwodnione tlenki metali.
Koagulacja i potencjal dzeta
Potencjal dzeta – spadek napiecia miedzy powierzchnia graniczna a wnętrzem roztworu.
Rys
Koagulacja – istota procesu jest zmniejszenie stopnia dyspersji układu koloidalnego w wyniku laczenia się pojedynczych czastek fazy rozproszonej w wieksze skupiska, które nastepnie mogą być skutecznie usuwane z wody w procesach sedymentacji. W wyniku koagulacji usuwane sa z wody czastki trudno opadające oraz koloidalne decydujące o mętności wody lub intensywności jej barwy.
Koagulacja zachodzi w 2 fazach: 1 wystep bezpośrednio po dodaniu koagulanta, trwa kilka sekund, przebiegaja reakcje chem i fiz prowadzace do destabilizacji czastek koloidalnych. 2 – flokulacja,(trwa znacznie dłużej) w wyniku transportu i zderzen czasteczek destabilizowanych powstaja klaczki, które mogą być skutecznie usuwane z wody w procesach sedymentacji/flotacji, filtracji
Piaskoweniki poziome
Używane są do usuwania piasku o średnicy >,
wykorzystuje się tu proces sedymentacji. Piaskowniki
poziome budowane są w kształcie koryt przepływowych
o prostokątnym i trapezowym. Zatrzymanie piasku
wymaga odpowiednich prędkości przepływu, prędkość
opadania w dół. Prędkość v=L/t, L –dl piaskownika, t-czas,
Vo=H/t, H- wysokość, prędkość przepływu przez
prostokątny przekrój poprzeczny v=O/A,
A=L*B, H-wys, B-szer., prędkość przepływu powinna
być równa v=0,3 m/s, opadanie piasku zachodzi w
warunkach turbulentnych, A1=40000 do 250000 co jest
znacznie powyżej wartości przepływu Q-580 stąd stosuje
się korekte Qt=pierw.(V12-V2) [m3/m2s], długość
piaskownika ok.
Wskaźniki wód powierzchniowych
*Wskaźniki fizyczny: temp. Wody( nie więcej niż 28 stopni, bo wyżej tej temp. To ścieki), zapach (gnilny, specyficzny, roślinny), barwa (mg Pt/l), kolor ( żółto-zielonkawy w przyrodzie), zawiesiny ogólne (mg/l),
odczyn (pH 6,5-8,5)
*Wskaźniki tlenowe- tlen rozpuszczony (mg O2/l), BZT5 ( mg O2l), ChZT-MCl(mg O2/l) – CHZT-Cr, ogólny węgiel organiczny OWO
*Wskaźniki biogenne – amoniak( mg NH4/l), azot całkowity, azotany (mg NO2/l), azotyny (mg NO2/l),azot ogólny (N2/l), fosforany (mg PO4/l), fosfor ogólny (mg P/l) – powodują eutrofizację wód
*Wskaźniki zasolenia-przewodność, substancje
rozpuszczone, siarczany (mg CaCO2/l), chlorki, wapń, magnez, fluorki
*Metale w tym metale ciężkie
Wody podziemne: Woda podziemna może być mętna-obecność krzemianów ( do 1 mg SiO2), brak tlenu, skład jakościowy zależy od skał, przez które one przepływają, maja dużą ilość CO2, obecność Mn i Fe (wietrzenie glinokrzemianów). Ilość jonów uzależniona
jest od stęż., CO2 im większe tym większa
rozpuszczalność soli. Zawartość CO2zależna od temp. Np. przy 5oC rozpuszcza się CO2/m3, w 15oC-1,97, 25oC-1,47. Rozpuszczalność zwiększa się ze wzrostem ciśnienia. CO2 w wodzie może występować
jako:CO2 wolny ( równoważny-równowaga z jonami HCO3 i agresywny- różnica między wolnym a równoważnym) oraz CO2 węglanowy.Fe- występuje zawsze w różnych stężeniach, niepożądany w wodzie dopicia (dopuszczalne stężenie0,2 mg Fe/l), silnie trujący – dawka 15g, dobowe zapotrzebowanie od 20-30 mg.Mn- zawsze występuje w wodach podziemnych, występuje ok. 150minerałach, sole manganu są rozpuszczalne: MnCl2, MnSO4, może występować na
różnych stopniach utlenienia od I do VII, w wodachnaturalnych na I-IV stopnia utlenienia, jest potrzebny człowiekowi, obecność jest korzystna, ale w małych stężeniach(<0,05 mg Mn/l)Zapach wody powinien być akceptowalny: roślinny, gnilny,specyficzny smak:słony-obecność NaCl, gorzki-
MgSO4, gorzko-słony – CaSO, Posmak wody: fenolowy, atramentowy – Fe i Mn, Twardość wody – to zdolność polegająca na zużywaniu mydła, przy wytrącaniu próby. Jest to też właściwość wody wywołana obecnością
rozpuszczonych soli Ca i Mg. twardość wapniowa – obecność Ca i wodorowęglanów, twardość magnezowa,
Zasadowość wody: to zdolność do zobojętniania mocnych kwasów: zasadą wobec fenoloftaleiny lub zasadą wobec oranżu metylowego do pH >4,wapniowa, magnezowa, sodowa. Kwasowość wody: występuje
przy pH 4,5-8,3, występuje jednocześnie z zasadowością. Jest to zdolność zobojętniania zasad mineralnych (węglanów)
Wody powierzchniowe- charakteryzują się wiekszą zmienności składu fizyczno-chemicznego i większą róznorodnością substancji w nich występujących niż w
wodach podziemnych. jest obecny tlen, nie ma amoniaku, ale mogą być azotyny lub azotany, występują mikrozanieczyszczenia nieorganiczne i organiczne.W odróżnieniu od podziemnych żyje znacznie więcej
organizmów wodnych
Osadnik o przepływie pionowym
Cechą tych osadników jest pionowy kierunek
przepływu wody. Są one budowane najczęściej
jako urządzenia o przekroju kolowym, a czasamikwadratowym i stosowane s a zwykle do oczyszczania małych ilości wody. W osadnikach tych woda doprowadzana jest do rury centralnej lub komory reakcji, skąd wypływa do komory klarowania lub warstwy osadu zawieszonego.Parametry osadnika: Ściany leja powinny miećspadek 45 do 55o, Średnica osadnika D nie większa niz10m, Prędkość pionowego przepływu
Vp=0.4-0.8 mm/s, średnio 0.5-0,6 mm/s,
Czas wolnego mieszania wynosi t 15-20 min,
Wysoko strefy sedymentacji H 4-,
Wysokość komory reakcji Hr – 0,8 -0,9 H,
Obciążenie hydrauliczne Qhp 3-5 m3/mh,
Objętość osadnika powinna zapewnic czas
zatrzymywania wody w osadniku tp=1,5 -2 h
Osadnik o przepływie poziomym
W osadnikach o przepływie poziomym unoszenie cząstek stałych jest zależne od prędkości przepływu wody w osadnikach (vp) i prędkości opadania (vo). W wyniku działania tych sił cząstki opadają z prędkością, której kierunek jest wypadkową obu prędkości.
Parametry osadnika: Prędkość przepływu wody
wynosi 2-4 h,Sprawność osadnika α = 1 osadnik idealny, α>1 rzeczywisty, w pojedynczym osadniku przyjmuje się jako 3,Zalecana szerokość L=3-, Obciążenie hydrauliczne Qhp <20 m3/mh,
Liczba Reynoldsa powinna być mała, a Froude’a > 10-5,Głębokośc 3- przy ręcznym okresowym usuwaniu osadów, 2- przy mechanicznym zgarnianiu, wymagana
dl. krawędzi przelewowej Lp=Q/Qp
Filtry pośpieszne, czas pracy, Kierunek przepływu,
obiciazenia powierzchniowe
Zaletą filtrów pośpiesznych w porównaniu z
powolnymi jest duża wydajność, niższe koszty
inwestycji oraz łatwiejsze oczyszczanie złóż
filtracyjnych – przez płukanie cykl płukania 5-10 minut. Do wad należy natomiast zaliczyć konieczność lepszego wstępnego oczyszczania wody, potrzebę wykwalifikowanej obsługi i znacznej ilość urządzeń mechanicznych. Ze względu na prędkość wyróżniamy pośpieszne (v=5-25m/h) i superpośpieszne (v>25m/h)
.Filtry pracują przy obciążeni hydraulicznym
Qh<25m3/mh. W konwencjonalnych filtrach wodaprzepływa przez złoże filtracyjne w kierunku z góry do dołu, w filtrach kontaktowych woda filtruje się do góry oraz filtry dwustrumieniowe, w których woda
filtruje się od dołu do góry do drenażu znajdującegosię wewnątrz złoża. Filtry powinny być tak zaprojektowane aby cykl filtraji nie był krotszy od 8h – przypadku oczyszczania wody wodociągowej, zas 2h
– wody przemysłowej, ekspansja złoża 25-40%.
Warunki opadania cząstki swobodnie zawieszonej, wzory prędkości Opadania w roznych warunkach Hydraulicznych
Opadanie swobodne zachodzi przy małej liczbie cząstek. Wówczas każda cząstka opada oddzielnie, nie oddziałując na cząstki sąsiednie i nie zmieniając ich właściwości fizycznych. Najczęściej w przypadku zawiesin ziarnistych. Cząstka najpierw opada ruchem przyspieszonym, a po krótkim czasie następuje równowaga między siłami oporu, a siła ciężkości i cząstka zaczyna opadać ruchem
jednostajnym.
Warunki:
Opadanie laminarne 10-4<Re<0,4, przejściowe:
0,4<Re<500, burzliwe 1000<Re<2*105
Cząstki którym odpowiada liczba Reynoldsa <10-4 podlegają ruchom Browna i nie opadają. Do ich usunięcia stosuje się koagulacje. Natomiast cząstki dla których Re>2*105.poruszają się z szybkościami
występującymi w balistyce.
Prędkości opadania cząstek:
Dla ruchu laminarnego, równanie Stokesa
Dla ruchu burzliwego, r. Newtona
Dla ruchu przejściowego r. Allena
Podział filtrów
Filtracja może być realizowana po klasyfikacji filtrów.
Wg aktywności złoża wyróżniamy: klarowanie
(cedzenie mechaniczne), katalityczne (złoże stanowi katalizator), jonitowe (wymienia jony nie zmienia swojej postaci), mentralizatory (wchodzi w reakcje), sorpcyjne (sorpcja wnętrza pór). Filtry możemy podzielic:
ze wzg.
Na liczbę użytych materiałów filtracyjnych:
jednowarstwowe, wielowarstwowe, mieszane zw wzg na prędkość: powolne, pospieszne, superpośpieszne.,
zw wzg na sposób przepływu: grawitacyjne(otwarte),
ciśnieniowe (zamknięte).