POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Sprawozdanie z laboratorium uzdatniania wody

do celów przemysłowych.

Temat: Odkwaszanie wody

Skład grupy:

Emilia Hołownia

Jakub Ledkiewicz

Karol Lipiński

Paulina Miklińska

Aleksandra Sacewicz

Michał Szkielonek

Grupa: ZWR1

1. Wprowadzenie teoretyczne:

Odkwaszanie polega na usuwaniu z wody składników kwaśnych głównie dwutlenku węgla. Odkwaszanie ma na celu pozbawienie jej własności korozyjnych, zabezpieczenie urządzeń przed korozją i pogorszeniem się jakości wody. Stosuje się tę metodę w ciepłownictwie i wodociągach.

Metody odkwaszania:

• napowietrzanie

• wapnowanie - dodawanie wodorotlenku wapniowego Ca(OH)₂

• filtrowanie przez masy reagujące chemicznie z CO₂

Napowietrzanie

Przez napowietrzanie należy rozumieć:

• wtłaczanie powietrza z dmuchaw do uzdatnianej wody

• rozdeszczenie wody za pomocą natrysków

W warunkach eksploatacyjnych zawartość CO₂ w wodzie można obniżyć od 4 do 5 mg/l.

Metody mechaniczne stosuje się przy twardości powyżej 1,8 mval/l. Odkwaszanie tymi metodami wód miękkich nie daje pożądanych wyników.

Wapnowanie

Dwutlenek węgla można również usunąć dodając do wody środki alkaliczne takie jak: wodorotlenek wapniowy, węglan sodowy, wodorotlenek sodowy. Z przyczyn ekonomicznych najczęściej stosuje się wapno. Podczas wapnowania zachodzi reakcja:

Ca(OH)₂ + 2C0₂Ca(HCO₃)₂

Filtrowanie

Metoda filtracji jest stosowana w przypadku wód o małej zawartości CO₂

Do mas odkwaszających należą:

• marmur

• magnezyt

• masa magno

• masa dofiltr

• katarzit

1. Cel i zakres ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było ustalenie przydatności złoża wypełnionego mieszaniną dolomitu i ustalenia optymalnej prędkości filtracji.

Zakres badania obejmował oznaczenie dla wody surowej i uzdatnianej: odczynu, zasadowości, twardości ogólnej, twardości wapniowej, twardości magnezowej, dwutlenku węgla wolnego, dwutlenku węgla agresywnego.

1. Metodyka:

Proces odkwaszania wody przeprowadzany był na filtrze z masą aktywną (wysokość złoża 110cm, średnica złoża d=40mm). Filtrowano wodę przez złoże filtracyjne z określoną prędkością: 5, 8, 10, 15 m/h. Po odrzuceniu pierwszej porcji filtratu, której ilość odpowiadała podwójnej objętości kolumny. W następnej przefiltrowanej porcji wody oznaczane zostały następujące parametry:

- pH,

- zasadowość,

- twardość ogólna,

- twardość węglanowa,

- twardość magnezowa,

- CO₂ wolny,

- CO₂ agresywny,

Agresywny dwutlenek węgla został oznaczony przy wykorzystaniu metody z użyciem marmuru (czas kontaktu z marmurem wynosił 7 dób). W butelce z doszlifowanym korkiem umieszczono 2-3 g marmuru a następnie unikając strat dwutlenku węgla, napełniono ją badaną wodą. Tak przygotowaną próbkę umieszczono na 7 dób w ciemnym pomieszczeniu. Po upływie 7 dni oznaczono zasadowość ogólną próbki wody z marmurem. Zawartość agresywnego dwutlenku węgla(X) obliczono według wzoru:

$$X = \ \left( Z_{1} - Z_{2} \right)*22\left\lbrack \frac{\text{mg}\text{CO}_{2}}{l} \right\rbrack$$

Gdzie:

$$Z_{1} - \ zasadowosc\ badanej\ probki\ wody\ po\ kontakcie\ z\ marmurem\ \left\lbrack \frac{\text{mval}}{l} \right\rbrack,$$

$$Z_{2} - \ zasadowosc\ badanej\ probki\ wody\ bez\ kontaktu\ z\ marmurem\ \left\lbrack \frac{\text{mval}}{l} \right\rbrack,$$

1. Przedstawienie wyników badań:

Otrzymane wyniki zostały przedstawione w formie tabelarycznej (tab. 4.1)

Tabela 4.1. Wyniki badań odkwaszania wody w filtrze z masą aktywną.

Oznaczenia	Jednostki	Woda surowa	Woda po złożu filtrowana z prędkością [m/h]
			5
pH	-	5,95	6,52
Zasadowość	mval/l	2,80	3,35
Twardość węglanowa	mval/l	2,80	3,35
Twardość ogólna	mval/l	4,3	4,7
Twardość wapniowa	mval/l	1,9	3,5
Twardość magnezowa	mval/l	2,4	1,2
CO2 wolny	mg/l	70,4	22,0
CO2 agresywny	mg/l	4,4	-1,1

1. Analiza wyników:

Z oznaczonych parametrów dla wody surowej (tabela 4.1.) można zauważyć, że jest ona wodą zakwaszoną dwutlenkiem węgla. Stężenie dwutlenku węgla w tej wodzie jest wysokie, natomiast pH wody wynosi 5,95 co świadczy o odczynie kwaśnym wody. Łączna ilość jonów wapnia i magnezu, wynosząca 4,3 mval/l świadczy o średniej twardości wody surowej. Woda posiada właściwości korozyjne, będzie agresywna w stosunku do betonu i stali. Agresywny dwutlenek węgla zawarty w badanej wodzie odpowiedzialny jest za proces korozji. Taka woda wymaga ustabilizowania. Stabilizacja została podana w warunkach dynamicznych, przepuszczając wodę przez masę dolomitu, która wiąże dwutlenek węgla i powoduje zmianę właściwości wody, takich jak: wzrost pH, ubytek dwutlenku węgla, wzrost zasadowości oraz twardości wody.

Procesy podczas przepuszczania wody przez dolomit zachodzą zgodnie z reakcjami:

MgO + CO₂ + H₂O → Mg(HCO₃)₂

CO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Wraz ze wzrostem czasu kontaktu wody z masą odkwaszającą następuje wzrost zasadowości zależny od ilości związanego CO₂ agresywnego oraz wytworzeniem wodorowęglanów wapnia. Wydłużony czas kontaktu powoduje wzrost twardości węglanowej i twardości wapniowej. W naszym przypadku skrócenie czasu kontaktu powoduje wzrost twardości ogólnej oraz twardości magnezowej, może to być spowodowane zużyciem(wypłukiwaniem) złoża. Przy wydłużonym czasie filtracji obserwujemy obniżenie zawartości dwutlenku węgla, a co za tym idzie obniżenie wywołanej jego obecnością kwasowości ogólnej. Przy prędkości filtracji 5 m/h całkowicie usuwa się CO₂ agresywny. Woda po procesie staje się wodą odkwaszoną, traci właściwości korozyjne, ale zyskuje na zdolności rozkładania kamienia.

1. Wnioski:

Woda surowa zawierała agresywny dwutlenek węgla który wymagał usunięcia poprzez filtrację przez złoże aktywne. Zastosowane podczas badań złoże filtracyjne pozwoliło na odkwaszenie wody w wyznaczonym stopniu. Dla prędkości filtracji równej 5 m/h nie wykryto w wodzie agresywnego CO₂ ,a dla prędkości 8 m/h oraz 10 m/h zawartość CO₂ agresywnego mieści się w normie. Proces odkwaszania wody został zrealizowany. Odczyn wody jest właściwy jedynie dla prędkości filtracji 5 m/h