1. Koagulacja - istota i urządzenia stosowane.

Koagulacja- jest to proces łączenia się cząsteczek koloidu w większe konglomeraty i wytrącania się ich w postaci osadu;

Jest stosowana w oczyszczaniu wód powierzchniowych, rzadziej infiltracyjnych i podziemnych. W wyniku koagulacji usuwane są z wody cząstki trudno opadające oraz koloidalne decydujące o mętności wody (koloidy hydrofobowe) lub intensywności jej barwy (koloidy hydrofilowe).

Celem koagulacji jest usunięcie koloidów (10^-7 – 10^-6 cm, ładunek „-„) , obniżenie barwy, mętności, utlenialności, OWO. Koagulacja= destabilizacja + flokulacja (aglomeracja)

Im potencjał elektrokinetyczny koloidu > tym trudniej przeprowadzić destabilizację

ξ 70 mV stabilny koloid, ξ 30 powinna zajść koagulacja, ξ 0 koagulacja

Do wody dodaje się koagulanty zawierające produkty o ład „+”, tj. sole glinu i żelaza.

Poza tymi produktami „+” powstają Al(OH)3 i Fe(OH)2, które działają jako sorbenty zdestabilizowanych koloidów i łącznie z nimi tworzą zawiesiny pokoagulacyjne- kłaczki

Al2(SO4)3 2Al3+ + 3 SO42-

2 Al3+ + 2 H2O Al(OH)2+ + 2 H+ itd.

Jeżeli woda ma zbyt dużą zasadowość to koagulant nie ulegnie hydrolizie i woda jest zbyt miękka, wtedy trzeba dodać alkalia. Podczas koagulacji następuje zakwaszenie wody i zużycie zasadowości. W następstwie tych zmian w wodzie po koagulacji obecny jest dwutlenek węgla agresywny. Koagulacja to proces zmniejszający dyspersję koloidów i zapewniający powstanie ich aglomeratów i usunięcie ich w procesie sedymentacji i filtracji.

I fazie- występuje bezpośrednio po dodaniu koagulanta, trwa 2-3min, przebiegają reakcje chemiczne i fizyczne prowadzące do destabilizacji cząsteczek koloidalnych, następuje zmniejszenie potencjału elektromagnetycznego

II fazie- trwa 20-30min/45min, zwana flokulacją, w wyniku transportu i zderzeń cząstek z destabilizowanych powstają kłaczki, które mogą być skutecznie usuwane z wody w procesach sedymentacji/flotacji i filtracji.

Zjawiska przebiegające podczas koagulacji:

stabilne koloidy (destabilizacja) niestabilne mikrokłaczki (transport i aglomeracja) aglomeraty (częściowa deaglomeracja) stan ustalony

Wśród koagulantów można wyróżnić: niezhydrolizowane wstępnie (siarczan glinu (III), glinian sodu) oraz wstępnie zhydrolizowane (chlorki poliglinu).

Koagulacja zależy od:

- pH,

- temperatury,

- rodzaju i dawki koagulantu,

- warunków hydraulicznych panujących w fazie destabilizacji oraz fazie flokulacji,

- czasu trwania faz.

kontaktowa (w osadnikach, w złożu filtracyjnym, gdy zanieczyszczenia stałe),

powierzchniowa,

powierzchniowa w złożu filtra kontaktowego (małe zaniecz żeby nie trzeba było płukać)

objętościową (w komorze szybkiego mieszania, gdy duże i zmienne zanieczy)

Urządzenia:

- kom szybkiego mieszania- 2-3min, hydrauliczne mieszanie

2. Cele dezynfekcji i jaki dezynfektant zaleciłabyś?

Dezynfekcja to proces niezbędny, gdy sieć wodociągowa jest rozległa. Jest to proces dotyczący wody powierzchniowej jak i podziemnej.

Fizyczna (gotowanie, pasteryzacja, promieniami UV, stosowanie ultradźwięków) Chemiczna polega na dawkowaniu do wody utleniaczy chemicznych, które nazywamy dezynfektantami, które charakteryzują się dużymi zdolnościami utleniającymi i muszą mieć dużą siłę biobójczą oraz powinny być trwałe - nie ulegać rozkładowi bez czynnika dezynfekującego może nastąpić namnażanie mikroorganizmów. Przed dezynfekcją trzeba usunąć zanieczyszczenia, woda nie może mieć zawiesin, bo one utrudniają dostęp czynników dezynfekujących. Zależy od:

- pH, szczególnie gdy stosuje się chlor.

- temperatury- im wyższa, tym procesy chemiczne zachodzą szybciej.

- stężenia i ilość czynnika dezynfekującego.

2 cele dezynfekcji:

- zniszczenie mikroorganizmów patogennych i ich form przetrwalnikowych,

- zapobieganie wtórnemu rozwojowi mikroorganizmów w sieci wodociągowej. Dezynfektanty:

- wg zdolności utleniających

O₃ > ClO₂ > Cl₂ > chloraminy

- wg zdolności dezynfekujących

O₃ > ClO₂ > chlor wolny > chloraminy Chlor wolny= ∑ C1₂ + HOCl+ OC1^-

- wg stabilności i efektywnego działania dezynfekcji (wg trwałości)

chloraminy > ClO₂ > chlor wolny > O₃

Zaproponowałabym dezynfekcję ClO₂, gdyż nie przyłącza się do związków, stara się utleniać, a więc nie powoduje powstawania chlorowanych związków organicznych.

W przypadku chloru, chloramin i ozonu mogą powstać produkty uboczne dezynfekcji, które często są rakotwórcze. Dezynfektant ten jest drogi, ale za to ma dużą siłę utleniającą i biobójczą. Nie powoduje powstawania chlorofenoli ani chloramin.

3. Zasadowość M = 1,5 - zaproponuj odkwaszanie wody i uzasadnij dlaczego tak.

Celem odkwaszania jest usunięcie dwutlenku węgla agresywnego, czyli przywrócenie wodzie stanu równowagi węglanowo- wapniowej. Gdy zaś M < 2 mval/ dm³ stosuje się wysokosprawne złoża ociekowe, a resztę dwutlenku węgla można związać chemicznie. Złoża te są: wielostopniowe (półkowe) i jednostopniowe (bezpółkowe).

Inny podział złóż to:

- z naturalnym ciągiem,

- ze sztucznym ciągiem.

Złoże ociekowe na półce są usypane jakieś materiały, np. drewno. Wypełnienie pólek od 30 do 40 cm, odległość między pólkami do 0,5 m.

Metodami chemicznymi usuwania CO₂ agresywnego są natomiast: dawkowanie ługu do wody, wapna (mleko lub woda wapienna) lub węglanu sodu. Zaproponowana metoda poza usunięciem CO₂ agresywnego, czyli wzrost zasadowości, stwarza warunki do utlenienia żelaza.

4. Odżelazienie - reakcje

A) HYDROLIZA

Fe(HCO₃)₂ + 2H₂O Fe(OH)₃ +2H₂CO₃ 2H₂O+2CO₂ ↑ lub

FeSO₄ + 2H₂0 Fe(OH)₂ +H₂SO₄

B) PROCES UTLENIANIA

2Fe(OH)₂ + 1/2O₂ 2Fe(OH)₃ ↓

C) CHLOROWANIE

2Fe²⁺ +C1₂ +6H₂O2Fe(OH)₃↓+ 2C1^- +6H⁺

C1₂⁰ + Fe²⁺ 2 Cl^- + 2Fe³⁺

Cl₂⁰+2e^- 2Cl^-

2Fe²⁺-2e^- 2Fe³⁺

D) UTLENIANIE NADMANGANIANEM POTASU

3Fe²⁺+KMnO₄+7H₂O3Fe(OH)₃ ↓+Mn0₂↓+K⁺+5H⁺

6. Dlaczego przed dezynfekcją należy usunąć związki organiczne?

Związki organiczne wraz z chemicznymi dezynfektantami tworzą uboczne produkty dezynfekcji, które najczęściej są kancerogenne. W przypadku chloramin powstają: bromiany, brotnodichlorometan, chloraminy, chloryny, tetrachlorometan. Irichloroaldellyd octowy, formaldehyd (rakotwórczy), trihalometany, trichloronietan ilp.

7. Sorpcja - jak usuwamy rozpuszczalne związki organiczne?

Stosowana jest, gdy inne procesy (koagulacja, sedyment, filtracja) nie dają rezultatu , np. na terenach zalesionych, głównie dla wód pomierzch. Włączenie jej do układu oczyszcz wody po utlenianiu chem pozwala na zmniejszenie stężenia „wtórnych” zanieczyszczeń, którymi są uboczne produkty utl chem. Stosowana w celu usunięcia:

- zanieczyszczeń org pochodzenia antropogenicznego

- prekursorów ubocznych prod dezynfekcji, utleniania chemicznego

- org substratów pokarmowych z wody w celu zapobiegania rozwojowi mikroorganizmów heterotrof. w sieci wodociągowej

- ubocznych produktów utleniania chemicznego

- substancji pochodzenia naturalnego w tym tych, które powodują obcy smak i zapach

Adsorbentem jest wegiel aktywny. Proces ten jest też jedną z metod dechloracji wody.

Sorpcja polega na tym, że granulowany lub ziarnisty węgiel akt stanowi podłoże dla mikroorganizmów powodujących biochemiczny rozkład zw organicznych obecnych w oczyszczanej wodzie, co zwiększa stopień usuwania zanieczyszczeń

Ads chemiczna- polega na chemicznym łączeniu się cząstek adsorbatu z powierzchnią adsorbentu Warunkujące ją siły są siłami kowalencyjnymi

Ads fizyczna- łatwo jest oddzielić subst zaadsorbowaną z pow adsorbentu

Ads z roztworów wodnych na adsorbentach porowatych- (węglach aktywnych) jest procesem dyfuzyjnym polegającym na jednokierunkowym transporcie adsorbatu

BAF- sorpcja na biol złozach aktywnych, musza być płukane i napowietrzane

Aby zwiększyć skuteczność sorpcji, przed złożem dodaje się ozon (wstępne ozonowanie), który powoduje transformacje niebiodegradowalnych zanieczyszcz org w biodegradowalne

8. Kiedy używa się tych procesów w oczyszczaniu wód podziemnych?

a) koagulacja

b) sedymentacja

c) utleniania wstępne

Ad.l Dlaczego na filtrach powolnych nic stosujemy chemii?

Filtry powolne zwane są również filtrami biologicznymi, ponieważ podczas filtracji przez złoże filtracyjne zachodzą zarówno procesy fizyczne jak i biologiczne.

Cykl filtracji może wynosić od l do 6 miesięcy. Przy tak długiej pracy na powierzchni jak i wewnątrz złoża filtracyjnego rozwijają się bakterie saprofityczne tworzące na powierzchni złoża błonę biologiczną. Bakterie spełniają bardzo ważną rolę w procesie oczyszczania wody w czasie filtracji. Procesy biochemiczne zachodzące w złożach filtrów powolnych są podobne do procesów samooczyszczania się wody przebiegających w wodach powierzchniowych oraz w warstwie gleby.

Wykluczone jest więc dawkowanie do wody przed filtrami powolnymi chemikaliów, co mogłoby prowadzić do zniszczenia mikroorganizmów tworzących błonę biologiczną. Dlatego na filtrach powolnych nie stosujemy chemii.

Ad.2 Proces katalitycznego odmanganiania?

Katalityczna reakcja utleniania manganu Odmanganianie wody w złożu wpracowanym przebiega w wyniku sorpcji katalitycznej. Mangan jest sorbowany na powierzchni ziarn złoża w postaci wodorotlenków. Zdolność sorpcyjna MnO₂ w stosunku do jonów Mn(II) w środowisku słabo alkaicznym wynosi powyżej 0,5 mola Mn(ll)/mol MnO2. Reakcja katalityczna utleniania manganu przebiega następująco:

Mn(OH)₂+MnO(OH)₂+H₂O Mn₂O₃+2H₂O

Mn(OH)₂+ 2MnO(OH)₂ Mn₃O₄(OH)₂ +2H₂O

Mn₂O3+ 1/2O2+2H₂O 2MnO(OH)₂

Mn₃O4(OH)₂+2H₂O+ 1/2O₂ 3MnO(OH)₂

Jak wynika z powyższych reakcji, Mn(II) dopływający z oczyszczaną wodą utlenia się do Mn(III) (Mn₂O₃) i częściowo Mn(III) (Mn3O4(OH)₂) w wyniku redukcji wytraconego w złożu MnO(OH)₂. Produkty utleniania Mn(II) oraz redukcji Mn(lV) utleniane są następnie do Mn(IV) tlenem rozpuszczonym obecnym w wodzie. Wytrącona powloką MnO2 * H₂O katalizuje utlenianie kolejnych ilości Mn(II) obecnych w wodzie dopływającej na wpracowane złoże filtracyjne.

Ad. 3 Ciąg technologiczny dla odpow. parametrów?

Ad. 4 Dlaczego ozon nie stosujemy jako jedynego dezynfekanta?

Ma bardzo dobre zdolności utleniające i dezynfekujące, ale jest nietrwały. Rozpada się w czasie zależnym od składu wody.

Ozon rozkłada duże związki org na małe biodegradowalne, ale, że jest nietrwały to po jakimś czasie jego działania należy dodać kolejny czynnik dezynfekujący, który dokończy zaczęty przez ozon proces dezynfekcji.

Ad.5 Od czego zależy prędkość sedymentacji (wzór)?

Sedymentacja-jest to proces opadania cząstek. Opadanie cząstek w wodzie jest zjawiskiem złożonym i Zależy od ich:

stężenia; gęstości; kształtu; temp.; prędkości i kierunku przepływu wody.

Wzór na prędkość opadania (sedymentacji) uzyskuje się przyjmując, że siła ciężkości (G) jest równa oporowi (R) stawianemu cząstce przez ciecz w czasie jej opadania.

$$v_{s} = \sqrt{\frac{4d(\rho_{c} - \rho)}{\xi\text{λρ}} \bullet g}$$

gdzie: v_s- prędkość sedymentacji; d- średnica cząstki; g- przyśpieszenie ziemskie (g=9,81 [m/s²]); p- gęstość wody (p= 1000[kg/m³]); λ- współcz. oporu; p_c- gęstość cząsteczki. Prędkość sedymentacji jak wynika z powyższego wzoru zależy od: średnicy cząstki, gęstość cząsteczki, gęstość wody i współcz. oporu.

Ad.6 Co to jest koagulacja, typy koagulacji?

Koagulacja- jest to proces łączenia się cząsteczek koloidu w większe konglomeraty i wytrącania się ich w postaci osadu;

Jest stosowana w oczyszczaniu wód powierzchniowych, rzadziej infiltracyjnych i podziemnych. W wyniku koagulacji usuwane są z wody cząstki trudno opadające oraz koloidalne decydujące o mętności wody (koloidy hydrofobowe) lub intensywności jej barwy (koloidy hydrofilowe). Koagulację prowadzi się koagulantami zawierającymi produkty o ład „+”, tj. sole glinu i żelaza.

Poza tymi produktami „+” powstają Al(OH)3 i Fe(OH)2, które działają jako sorbenty zdestabilizowanych koloidów i łącznie z nimi tworzą zawiesiny pokoagulacyjne- kłaczki

Koagulacja zachodzi w dwóch fazach:

I fazie- występuje bezpośrednio po dodaniu koagulanta, trwa 2-3min, przebiegają reakcje chemiczne i fizyczne prowadzące do destabilizacji cząsteczek koloidalnych, następuje zmniejszenie potencjału elektromagnetycznego

II fazie- trwa 20-30min/45min, zwana flokulacją, w wyniku transportu i zderzeń cząstek z destabilizowanych powstają kłaczki, które mogą być skutecznie usuwane z wody w procesach sedymentacji/flotacji i filtracji.

Zjawiska przebiegające podczas koagulacji:

stabilne koloidy (destabilizacja) niestabilne mikrokłaczki (transport i aglomeracja) aglomeraty (częściowa deaglomeracja) stan ustalony

Typy koagulaci: objętościowa; kontaktowa; powierzchniowa.

Objętościowa i kontaktowa (prowadzone w osadnikach kontaktowych),

W koagulacji objętościowej faza flokulacji jest w komorach wolnego mieszania, kłaczki (aglomeraty) usuwane są z układu

W kontaktowej flokulacja następuje w warstwie osadu zawieszonego, kłaczki (aglomeraty) usuwane są częściowo, resztę stanowi warstwa osadu zawieszonego

Powierzchniowa może być realizowana w złożu filtrów pospiesznych, przy przepływie oczyszczanej wody przez złoże filtracyjne w kierunku z góry na dół lub odwrotnym. W tym ostatnim przypadku proces zwany jest filtracją kontaktową.

Ad.8 Różnica pomiędzy flotacją a flokulacją?

Flotacja- proces rozdziału rozdrobnionej różnoziamistej mieszaniny materiałów stałych, przy wykorzystaniu niejednorodnego powinowactwa do wody jej elementów składowych, które w utworzonej zawiesinie wodnej przy stałym zwilżaniu unoszą się wraz z wytwarzaną w flowniku pianą, przy silniejszym opadają na jego dno. Celem flotacji stosowanej w oczyszczaniu wody jest rozdział fazy stałej (cząsteczek zawieszonych) od fazy ciekłej (wody). Flotacja może być stosowana zamiast sedymentacji (wtedy, gdy usuwane cząstki stałe maja gęstość mniejszą od wody, lub gdy różnica gęstości zawiesin i wody jest niewielka)

Flokulacja- łączenie się w wyniku transportu i zderzeń cząstek z destabilizowanych, ziaren ciała stałego, zdyspergowanego w ośrodku ciekłym, w większe agregaty- kłaczki, które mogą być skutecznie usuwane z wody w procesach sedymentacji/flotacji i filtracji.

Ad.9 Odkwaszanie ze względu na zasadowość?

Odkwaszanie polega na usuwaniu z niej agresywnego CO2.

Odkwaszanie realizuje się w procesie napowietrzania (otwarte lub ciśnieniowe). Intensywność odkwaszania wody zależy od jej zasadowości.

W wodach o większej zasadowości znaczną część wolnego dwutlenku węgla stanowi przynależny CO₂ i z tego względu w takiej wodzie może pozostać więcej dwutlenku węgla, nie nadając jej agresywnego charakteru.

Zasadowość wody decyduje jakie napowietrzanie zastosować:

zasM > 5[val/m³]- ciśnieniowe;

zasM < 5[val/m³]- otwarte.

Zas M= 4-5[val/m³]- wytryski sitowe;

zasM= 3-4[val/m']- dysze napowietrzające;

zasM= 2-3[val/m³]- złoża ociekowe;

zasM<2[val/m³]- oprócz napowietrzania wiążemy za pomocą wapnia.

po napowietrzeniu otwartym należy stosować chemiczne wiązanie dwutlenku węgla, gdyż usunięcie pozostałego agresywnego dwutlenku węgla metodą napowietrzania jest trudne. Po napowietrzaniu wody w wymienionych urządzeniach zawsze należy sprawdzić czy pozostał w wodzie jedynie przynależny dwutlenek węgla. Jeżeli warunek ten nie jest spełniony, to obecny agresywny CO₂ należy związać chemicznie.

Ad. 10 Układ technologiczny wody powierzchniowej?

Ad. 11 Zaprojektować uktad?

Ad. 12 Różnica pomiędzy filtracją powolną, a pospieszną?

	powolna	pospieszna
Prędkość	0,1-0,3m/h	5-10 (15)m/h
Dla wód	powierzch	Powierz i podz
Pow	B. duża	Mniejsze
l. warstw	1	1 lub więcej
Proc biol	biodegradacja	Brak
Obecność reagentów	niedopuszcz	Mogą być
Płukanie	Usuwana górna warstwa	Wodą, wodą i powietrz
Dop. Straty ciś	0,5-1,5 mH2O	3-5mH2O
Kier przepł wody	Z góry do dołu	Obydwa
Rodzaj	grawitacyjne	Grawit i ciś
Cykl filtracji	1-6mieś	34
Usuwane subst org	rozpuszcz	nierozpuszcz
Zaw CO2 i O2	↑CO2 ↓O2	Brak zmian
Wys. złoża	0,7-1,5m	≤2 m
Średni ziaren	małe	większe
usuwanie	Wirusy, bakterie 99%, barwa 30%, utlenialność 60%, M 1-2NTU

13. Od czego zależy cykl filtracji?

Cykl filtracji to czas pracy złoża między kolejnym jego płukaniem, zależy od:

- parametrów złoża (uziarnienia)

- stężenia zawiesin w wodzie dopływającej na filtry (poziom zaniecz, wody dopływającej na filtry),

- stosowanej prędkości filtracji

14. Filtry grawitacyjne i ciśnieniowe

Oba są filtrami pospiesznymi.

Grawitacyjne:

- otwarte, prostokątne

- woda przepływa wyłącznie pod działaniem różnicy poziomów swobodnych zwierciadeł wody nad złożem filtru i w zbiorniku wody przefiltrowanej

Ciśnieniowe:

- zamknięte, cylindryczne

- woda przepływa pod ciśnieniem
15. Odmanganianie – reakcje

Mn(OH)₂+MnO(OH)₂+H₂O Mn₂O₃+2H₂O

Mn(OH)₂+ 2MnO(OH)₂ Mn₃O₄(OH)₂ +2H₂O

Mn₂O3+ 1/2O2+2H₂O 2MnO(OH)₂

Mn₃O4(OH)₂+2H₂O+ 1/2O₂ 3MnO(OH)₂
16. Różnice w składzie wód powierzchniowych i podziemnych

Wody podziemne:

- stały skład chemiczny i fizyczny

- lepszy skład niż powierzchniowe

- bardziej zasolone

- zmineralizowane

- zwykle zwiększone stężenia Fe i Mn

- mogą być obecne H₂S i CH₄

- zawierają CO₂

- im głębiej tym mniej tlenu rop.

- obecne nadmierne ilości NO₃ i podwyższone NH₄

- brak zanieczyszczeń organicznych

- wody głębokie zawierają chlorki, jony Ca, Mg, N₂ i K

Wody powierzchniowe:

- zmienny skład chem.

- wyst. zanieczyszczenia organiczne lub nieorganiczne (rozpuszczone, zawieszone, koloidy)

- śladowe ilości żelaza, mała zaw. manganu

- podwyższona mętność

- podwyższona barwa

- zwykle obecność tlenu rozpuszczonego

- najczęściej brak CO₂

- duży poziom skażenia zw. organicznymi

- skażenie bakteriologiczne

- przy dostatecznej ilości tlenu znajdują się bakterie nitryfikacyjne

- związki azotu: dominują formy nieorganiczne

17. Sedymentacja a flotacja

Sedymentacja- cząstki opadają. Flotacja- cząstki unoszą się na powierzchnię.

Sedymentacja– proces wykorzystywany do usunięcia z wody cząstek o gęstości większej niż gęstość wody, a więc cząstek opadających. Wyróżniamy opadanie cząstek ziarnistych i kłaczkowatych.

Flotacja może być stosowana zamiast sedymentacji wtedy, gdy usuwane cząstki stałe mają gęstość mniejszą niż woda, lub gdy różnica gęstości zawiesin i wody jest niewielka (zawiesiny- mikroorganizmy fitopl., silnie zdyspergowane cząstki o strukturze kłaczkowatej, cząstki włókniste).

Flotacja – metoda rozdziału rozdrobnionych substancji stałych, w której kryterium rozdziału jest różnica w zwilżalności ciała stałego przez ciecz. W praktyce przemysłowej ciałem stałym najczęściej jest kopalina, a cieczą woda. Rozdrobniony materiał wsypuje się do zbiornika flotacyjnego zasilanego od spodu strumieniem powietrza. Cząstki trudno zwilżane otaczają się w większym stopniu pęcherzykami powietrza niż łatwo zwilżane, dzięki czemu unoszą się na powierzchnię, skąd są zbierane w postaci szlamu.
18. Gdzie podajemy wapno w układach technicznych

Zużycie Ca >250kgCa/d mleko, gdy <250 woda wapienna

Wapno może być dawkowane w dwóch miejscach układu technologicznego:

a) przed koagulacją, jeśli naturalna zasadowość wody jest za mała i uniemożliwia całkowitą hydrolizę dawkowanego koagulantu.

b) po procesie koagulacji w celu związania dwutlenku węgla agresywnego.
19. Dezynfekcja – wady i zalety

Zalety:

- zniszczenie mikroorganizmów chorobotwórczych oraz ich form przetrwanych w oczyszczanej wodzie przez nieodwracalną destrukcję komórek, zakłócenie procesów metabolicznych w wyniku unieczynnienia enzymów, zakłócenie biosyntezy i wzrostu, spowodowane brakiem możliwości syntezy białek, kwasów nukleinowych, koenzymów i błony komórkowej.

- zabezpieczenie wody w sieci wodociągowej przed jej wtórnym skażeniem mikrobiol.

Wady:

20. Reakcje koagulacji

Al2(SO4)3 2Al3+ + 3 SO42-

2 Al3+ + 2 H2O Al(OH)2+ + 2 H+ itd.

A więc:

Al2(SO4)3 + 6 H2O 2 Al(OH)3 + 6H+ + 3 SO4 2- z tego

H2SO4 + Ca(HCO3)2 CaSO4 + 2 H2CO3 z tego 2 H2O + 2 CO2 agr

Lub FeSO4 + 2H2O Fe(OH)2 + SO4 2- + 2 H+
21. Gospodarka odpadami ścieków

22. Dobór uziarnienia w urządzeniach wielowarstwowych

Dobieramy tak, aby w wyniku płukania nie nastąpiło wymieszanie warstw. Warunek ten będzie zachowany, gdy po płukaniu prędkość opadania najmniejszych ziaren warstwy (dolnej) niższej, będzie większa niż prędkość opadania największych ziaren warstwy wyższej.
23. Prędkość opadania cząstek w ruchu laminarnym

10^-4 < Re < 0,4 (2,0) λ= 24/Re

$$v_{s} = \sqrt{\frac{4d(\rho_{c} - \rho)}{\xi\text{λρ}} \bullet g}$$

$$v_{s} = \frac{1}{18}\text{g\ }d^{2}\frac{\rho_{c} - \rho}{\mu}$$

26. Czemu po koagulacji trzeba usunąć CO2

Gdy koagulantem jest nieshydrolizowany siarczan glinu musi zajść destabilizacja, aby powstał sorbent, który połączy się z „+’ produktami tworząc kłaczki, które można usunąć

Al2(SO4)3 2Al3+ + 3 SO42-

2 Al3+ + 2 H2O Al(OH)2+ + 2 H+ itd.

A więc:

Al2(SO4)3 + 6 H2O 2 Al.(OH)3 + 6H+ + 3 SO4 2- z tego

H2SO4 + Ca(HCO3)2 CaSO4 + 2 H2CO3 z tego 2 H2O + 2 CO2 agr

Dodany koagulant powoduje obniżenie pH, czyli zużycie zasadowości wody, a powstały kw. węglowy powoduje mętność. CO2 nadaje wodzie korozyjność, dlatego trzeba go usunąć
27. Kiedy płuczemy złoża w filtracji pospiesznej

- gdy trzeba je oczyścić z zanieczyszczeń (zatrzymane zawiesiny) nagromadzonych w czasie filtracji
- kiedy straty ciśnienia sa już duże

- kiedy jakość uzyskanego filtratu sie pogarsza.
28. Optymalna dawka koagulantu

Do wody dodaje się koagulanty zawierające produkty o ład „+”, tj. sole glinu i żelaza.

Poza tymi produktami „+” powstają Al(OH)3 i Fe(OH)2, które działają jako sorbenty zdestabilizowanych koloidów i łącznie z destabilizowanymi tworzą zawiesiny pokoagulacyjne „kłaczki”

Al2(SO4)3 2Al3+ + 3 SO42-

2 Al3+ + 2 H2O Al(OH)2+ + 2 H+ itd.

Optymalna dawka neutralizuje ład koloidu, zmniejsza barwę, mętność, OWO i utlenialność

Im większa dawka, tym efektywniejszy proces, ale nie można przedobrzyć, bo będzie za dużo produktów „+” i trzeba będzie szukać anionu, który zneutralizuje koloid

Tańszy jest Fe2+, ale lepiej go utlenić do Fe3+
29. Schemat układu wód podziemnych z żelazem w formie nieorganicznej

30. W jakich procesach usuwa się Mn i Fe

31. Zanieczyszczenia wód podziemnych

Organiczne pochodzenia naturalnego:

- związki humusowe

- produkty przemiany materii org żywych, związki powstałe z rozkładu org obumarłych

Organiczne pochodzenia antropogenicznego:

- fenole, ChZO, WWA, SPC

- w głębokich wodach bituminy

- lotne związki organiczne, np. tetrachloroeter, dichlorobenzen, alkilobenzen

- chorobotwórcze bakterie, wirusy, pierwotniaki

Nieorganiczne:

- CO2 agresywny

- nadmierne stężenia żelaza i manganu

- jony NO3-, NH4+
32. Filtracja pośrednia
33. Różnica popłuczyny – osad
34. Które zanieczyszczenia są usuwalne z wód podziemnych a które z powierzchniowych

35. Filtracja

Filtracja jest procesem usuwania z oczyszczonej cieczy cząstek o średnicy > 0,1 um Proces ten realizowany jest w urządzeniach nazywanych filtrami. Podczas filtracji woda przepływa w określonym kierunku i z odpowiednią prędkością przez złoże filtracyjne, które stanowi materiał porowaty.
36. Kiedy nie stosujemy osadowych komór flotacyjnych

37. Usuwanie żelaza wystepującego w popłuczynach nieorganicznych oraz w połaczeniu ze związkami organicznymi.

38. Czy w układzie urządzeń do oczyszczania wody met. koagulacji zawsze niezbędna jest wydzielona osobno komora wolnego mieszania.

Nie, w ZOW o małej wydajności (Q do10000m³/d) stosowne są osadniki pionowe zespolone z komorą wolnego mieszania. Komora wbudowana jest w środku osadnika.

39. Produkty uboczne ozonowania

Moje luźne notatki:P

WSKAŹNIKI WÓD POWIERZCHNIOWYCH

- zawiesiny (organiczne i nieorganiczne)

- koloidy (org i nieorg,, nie sedymentują)

- suma subst rozpuszczonych ZASOLENIE (kationy i aniony)

- mikroorg wskaźnikowe i patogenne

- gazy rozpuszcz w wodzie:

Tlen rozpuszcz (im więcej tym lepiej, bo zachodzi utlenianie)

CO2 (Malo agresywnego, bo jest wymiana gazowa)

N2

H2S (najwięcej przy dnie, gdzie beztlenowy rozkład materii org)

NH3 (jest mało, bo żeby NH4+ przeszło w NH3 musi być środ. alkaliczne)

WSKAŹNIKI SKŁADU FIZYCZNEGO

- temperatura

-barwa kiedyś 15g Pt/m3 dziś akceptowalna

- mętność ( powodują ją zawiesiny i koloidy i glony <1 NTU)

- zapach

- smak

WSKAŹNIKI SKŁADU CHEMICZNEGO

- pH (dopuszcz. 6,5-9,5) decyduje o korozyjności wody, w. zakwaszona rozpuszczają się subst w tym toksyczne dla ludzi

- twardość w. powierzch i podziemne są miękkie

- zasadowość ogólna, zas. M pH>4,6, zas. F pH>8,3 (brak normy)

- kwasowość ogólna pH 4,5-8,3 mineralna pH<4,5 (brak normy)

- CO2 wolny (Przyn+ agresywny), związany. Nie może być w. korozyjna

- żelazo w w. pow niewiele, norma 0,2 g/m3

- mangan norma 0,05g/m3

- zasolenie norma 250g/m3

- zw azotowe w w. pow organiczny żle i nieorg NNH4 0,5g/m3, NNO2 0,5g/m3, NNO3 50

- zw organiczne musza być usuniete przed dezynfekcją, występują gdzie żyzne gleby, humus, WWA

- zw patogenne

Są koagulanty, które nie nadają wodzie cech korozyjnych

Glinian sodu Na2Al2O4 + 4H2O 2Al(OH)3 + 2 NaOH

Czasem dodaje się siarczan glinu Na2Al2O4 + Al2(SO4)3 + Ca(HCO3)2 Al.(OH)3 + 3 Na2SO4 + Ca (HCO3)2