Wody powierzchniowe – bezpośredni kontakt odpadów wytworzonych przez człowieka. Ścieki komunalne i przemysłowe są odprowadzane do wód po nie właściwym oczyszczeniu. Dodatkowo zw. Azotu, fosforu, detergenty i WWA. Opady atmosferyczne dodatkowo zanieczyszczają wody powierzchniowe, spływy deszczowe i roztopowe (śnieg kumuluje b. dużo zanieczyszczeń), ścieki ze składowisk odpadów . wody kopalniane i dołow powodują duże zasolenie wód powierzchniowych. Nawozy sztuczne i środki ochrony roślin.

Eutrofizacja – zanieczyszczeni wód związkami biogennymi, prowadzi do zakwitu wód przepełnionych związkami pokarmowymi.

Biotoksyny – toksyny wytwarzane przez mikroorganizmy (np. sinice)

CECHY WÓD POWIERZCHNIOWYCH:

- ogromna zmienność składu;

- obecność zanieczyszczeń w formie zawieszonej, koloidalnej i rozpuszczonej

- obecność zw. organicznych i nieorganicznych

- mają one zazwyczaj zwiększoną barwę i mętność

- zwykle obecny tlen. Jeżeli nie ma tzn że tlen. deficyt tlenu w wodach powierzchniowych.

- wystepują jony azotowe. Mogą dominować jony amonowe.

- podwyższone stężenie jonów amonowych w zimie, bo nitryfikacja zachodzi z tlenem

-mikroorganizmy patogenne

WODY PODZIEMNE:

Barierą jest gleba, w której zachodzą procesy oczyszczania (filtracja – usuwanie zawiesin). Minerały mają określoną zdolność sorpcyjną, minerały mają również zdolność jonowymienną – mogą wymieniać swoje jony na inne zawarte w wodzie.(jony wapnia, sodu itp.). w górnej warstwie gleby zachodzą (warunk tlenowe) przebiegają procesy biochemiczne (mineralizacja zw. – rozkład do prostych zw. nieorganicznych. Woda rozpuszcza minerały – zwiększa się zasolenie. Ługowane są żelazo, mangan (przy agr. CO2) do wody. Wody podziemne są bardziej zmnieralizowane od wód pow. Bywają zanieczyszczone metalami ciężkimi i radioaktywnymi – zależnie od budowy zlewni (??) . stały skład fiz-chem co ułatwia oczyszczanie. Gówne zanieczyszczenia to formy rozpuszczone oraz gazy. Im głębiej położona woda tym mniej tlenu, aż do jego braku. Występowanie wolnego CO2. bardziej pewne pod wzgldem bakteriologicznym, czasem wystęują związki humusowe, które mogą tworzyć z żelazem zw. żelazo-organiczne(zwiększona barwa i mętność). Zw. żelaza dwuwart. nie są barwne a trójwart są. W Polsce jest zbyt duża ilość zw. azotowych przez nawożenie.

WODY INFILTRACYJNE:

wody bedące mieszaniną wód po infiltracji z wodą podziemną która jest w warstwie wodonośnej. Jakość tych wód przy infiltracji naturalnej zależy od samej infiltracji. Im dalej od wody powierzchniowej tym lepiej. wzdłuż rzeki wierci się studnie, w wyniku kontaktu hydraulicznego wody z rzeki i wody powierzchniowej następuje wymieszanie się wód i wyrównanie składu. Infiltracja poddenna – drenuje się wodę spod dna rzeki. Należy czasem usuwać osad.

Infiltracja sztuczna – woda powierzchniowa jest ujmowana i pompowana do stawów infiltracyjnych(filtracja, sorpcja, wymiana jonowa). W pewnej odl. wierci się dziure i sztucznie pobiera wody infiltracyjne. Można pobierać wodę z rzeki i pompować ją do basenu infiltracyjnego. Woda przesiąka do gruntu aż trafia na warstwę wodonośną. Gdy nastąpi czasowe skażenie wody pow. Można wstrzymać pompowanie (duży +). Woda po infiltracji ma ustabilizowany skład oraz temperaturę. Taka woda będzie pozbawiona mikroorganizmów i zawiesin, wzrośnie wskaźnik manganu i żelaza. (cechy wody podziemniej) oraz agr. CO2.

Po infiltracji woda nie ma zawiesin, większych mikroorganizmów, ma mniejszą mętność, barwę i niske stężenie tlenu. Duże stężenie CO2, mangan i żelazo.

ZAKŁAD OCZYSZCZANIA WODY:

Zespół obiektów, w których realizuje się procesy zapewniające usuwanie z wody nadmiernych stężeń zanieczyszczeń i domieszek oraz mikroorganizmów i form patogennych. Przy ustalaniu wydajności musimy znać zapotrzebowanie na wodę miasta i zapotrzebowanie ZOW, która jest zużywana na:

-płukanie wód filtracyjnych,

-przygotowanie reagentów

- w celach porządkowych; w obsłudze sanitarnej i pracowników

OCZYSZCZANIE WODY POWIERZCHNIOWEJ:

Zawiesiny (>10^-5cm) są usuwane najłatwiej głównie metodami fizycznymi

Koloidy (10^-7 – 10^-7) procesy fiz-chem – proces koagulacji.

Sub. Rozp. (<10^-7) strącanie chemiczne, utlenianie, sorpcja

Podstawowy układ technologiczny oczyszczania wody powierzchniowej:

1-8 –układ oczyszczania wody, 9- zagospodarowanie odpadów i zanieczyszczeń.

1 – usuwanie zawiesin i mikroorganizmów – sedymentacja lub mikro cedzenie.(osadniki lub mikro sita)

2- korekta zasadowości – najczęściej zwiększanie (dodajemy alkalia)

3- proces koagulacji – warunkiem jest hydroliza związków zwanych koagulantami, musi być odpowiednia zasadowość.(koagulacja – proces usuwania koloidów) wiązanie CO2 agresywnego w wyniku dodawania alkaliów, CO2 powstaje przy koagulacji stąd jego obecność nawet gdy w wyjmowanej wodzie go nie ma

4- sedymentacja – proces wiązania cząstek pod wpływem własnego ciężaru. Przeprowadza się go w osadnikach

5- filtracja pospieszna – filtracja przez złoża filtracyjne – zatrzymywanie drobnych substancji zawieszonych, złoża trzeba czasem płukać – tak powstają popłuczyny (i czokapik).

6- utlenianie (najczęściej azotanu) – usuwanie zanieczyszczeń organicznych z wody przed wpuszczeniem do złoża filtracyjnego botanicznie aktywnego lub do filtra z węgla aktywnego. Ozon powoduje transformacje sub. org. niebiodegradowalnych w biodegradowalne co jest niezbędne przed wpuszczeniem to złóż filtracyjnych biologicznie aktywnych. Złoża bio. Poddaje się płukaniu, by nie zanieczyszczać

7-złoża filtracyjne biologicznie aktywne lub złoże z węgla aktywnego zapewniające efekt sorPcji

8-dezynfekcja

9-przeróbka popłuczyn i osadów-woda osadowa jest b. niebezpieczna, zawiera wszystko co szkodliwe. Generalnie wody osadowe doprowadzone są do kanalizacji jako ścieki. Odprowadzane są do kanalizacji jako ścieki lub odprowadzane są do wody płynącej, rzadziej do gruntu.

KOAGULACJA

Koloidy nie sedymentują łatwo – są małe i mają potencjał elektryczny (najczęściej ujemny). Im większy potencjał tym układ koloidalny jest bardziej stabilny. Łatwiej usunąć koloidy nieorganiczne niż organiczne. Koloidy hydrofobowe (wodowstrętne) usuwa się łatwiej niż hydrofilowe które tworzą asocjaty z wodą. W koagulacji zmniejszczany jest stopień rozproszenia cząstek, umożliwiona jest wtedy sedymentacja i filtracja (powstają aglomeraty). Przy lekkich aglomeratach stosuje się proces flotacji zamiast sedymentacji Do koagulacji stosuje się koagulanty czyli głównie związki glinu i żelaza – destabilizacja potencjału oraz flokulacja

STABILNE KOLOIDY – destabilizacja – NIESTABILNE MIKROCZĄSTECZKI – transport i aglomeracja – AGLOMERANTY – częściowa deaglomeracja – STAN USTALONY

Sole glinu i żelaza ulegają dysocjacji i hydrolizie. To co powstaje ma ładunek dodatni który obniża potencjał destabilizuje koloidy. Ostatecznie powstaje wodorotlenek glinu lub żelaza – powstaje zawiesina pokoagulacyjna – kłaczki.

Al.(SO4)3 (strzałka)> 2Al^3+ + 3SO3^2- (dysocjacja)

Al.^3+ + 2H2O <(strzałki)> 2Al(OH)^2+ 2H^+ (I stopień hydrolizy)

2Al(OH)^2+ + 2H2O <(strzałki)> 2Al(OH)2^+ + 2H^+ (II st hyd)

2Al(OH)2^+ + 2H2O <(strzałki)> 2Al(OH)3 + 2H^+ (III st hyd)

[Al.(OH)3] do pH ~ 7,6

[Fe(OH)3] do pH ~7,5

Podsumowując:

Al2(SO4)3 + 6H2O <(strzałki)> 2Al(OH)3 + 6H^+ + 3SO4^2-

_

Al.(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 <()> 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2(woda agresywna)

Woda po koagulacji jest korozyjna, agr. CO2 trzeba usunąc dodając wapń lub wodorotlenek sodu.

Koagulanty powoduja zakwaszenia wody, dlatego dodaje się je wstępnie zhydrolizowane, które nie powodują takiego zakwaszenia

CZYNNIKI DECYDUJĄCE O SKUTECZNOŚCI KOAGULANTÓW:

- skład wody – obecność składników hydrofilowych czy hydrofobowych

-odczyn decyduje o hydrolizie koagulantów

- temperatura – im niższa tym gorzej przebiega koagulacja, hamowana jest hydroliza koagulanta

- rodzaj i dawka koagulanta (może powodować zmianę barwy)(glinowe koag. Nie zmieniają barwy a żelazowe tak)

Gdy proces koagulacji przebieg źle stosuje się sub wspomagające (ich rodzaj zależy od składu wody np. krzemionka aktywowana z atestem PZH zwiększa mętność i obciąża kłaczki; pylisty węgiel aktywny poprawia stopień usuwania zanieczyszczeń organicznych rozpuszczonych)

RÓŻNICE MIĘDZY KOAGULACJĄ OBJĘTOŚCIOWĄ A KONTAKTOWĄ W OSADNIKU [tu jest kilka obrazków ale nie będę ich rysował]

-w koag. Kontakt. Nie ma komory wolnego mieszania

-alkalia dodajemy dopiero przed filtrem pospiesznym(dodajemy po flokulacji alkalia bo mogą podnieść pH co utrudnia proces)

KOAGULACJA POWIERZCHNIOWA W ZŁOŻU FILTRACYJNYM [tu rysunek]

Różnice:

- alkalia do wiązania CO2 agr. Dodawane są dopiero po filtracji pospiesznej

-mała liczba urządzeń

KOAGULACJA POWIERZCHNIOWA W FILTRZE KONTAKTOWYM [rysunek]

- układ b. uproszczony

- stosowane tylko gdy woda zawiera za mało zanieczyszczeń by zapewnić prawidłową prace filtra.

Płukanie złóż filtracyjnych jest kosztowne i wmagają dużego nakładu energii (płuka się je wodą pofiltracyjną), dlatego stosuje się wcześniej osadniki dla wody mocno zanieczyszczonej by zawiesiny odpowiedni wcześniej uległy sedymentacji

URZĄDZENIA DO MIESZANIA SZYBKIEGO I WOLNEGO:

Służą do ujednolicenia wody w koagulancie

Komory mieszania:

a)mechaniczne

b)hydrauliczne

c)statyczne (w rurociągu)

SEDYMENTACJA:

usuwanie z wody zawiesin opadających pod własnym ciężarem (gęstość > gęstość wody)

kłaczki po koagulacji przechodzą sedymentacje.

SKUTECZNOŚĆ ZALEŻY OD:

- stężenia zawiesin:

- gęstości cząstek usuwanych

- wymiarów cząstek

- czasu sedymentacji

- prędkości przepływu wody w osadniku

OPADANIE SWOBODNE - cząstki opadają pod własnym ciężarem (zawiesiny ziarniste)

OPADANIE SKUPIONE – podczas spadanie w wyniku łaczenia się cząstek powstają aglomeraty co zaburza sedymentacje

OSADNIKI O PRZEPŁYWIE POZIOMYM:

-projektuje się na czas przbywania 2-4h

- stosunek długości do głębokości powiniem być > niż 10m

- im większa prędkość tym dłuższy powinien być osadnik

- prędkości b. małe

- dno osadnika nachylone

OSADNIKI O PRZEPŁYWIE PIONOWYM:

- stosowane przy mniejszych objętościach

- czas sedymentacji 1,5-2h

- kształt kołowy

- zagłębiony w gruncie

-średnica zew. 10m

- połączone z komorami flotacyjnymi

FLOTACJA CIŚNIENIOWA:

Efekt sprężania i rozprężania wody nasyconej powietrzem. Do zamkniętego zbiornika wtłacza się powietrze regulowane zaworem. Wydzielające się pęcherzyki tworzą aglomeraty o pozornie mniejszej gęstości – duża powierzchnia – mała masa. Sprężanie i rozprężanie jest kosztowne, natomiast urządzenia są mniejsze i tańsze. Uzyskujemy czas flotacji ok. 15 min.

FILTRACJA

Przepływ wody przez złoża filtracyjne podczas którego zatrzymywane są cząstki stałe. Złoże powinno być z materiału ziarnistego o określonej porowatości (40%-60%). Pory zapewniają prędkośći i depozycje zanieczyszczeń. Stosuje się filtr z węgla aktywnego zachodzi proces adsorpcji

Filtry powolne – filtry grawitacyjne, prędkość 0,1 – 0,3 m/h (powinna być stała) potrzebują większą powierzchnie. Przebiegają w nim procesy bez dodawania reagentów. Zachodzą tu procesy fizyczne i biologiczne (w złożach tych filtrów namnażają się mikroorganizmy. Usuwa się w ten sposób głownie rozpuszczone zanieczyszczenia organiczne. Służą do oczyszczanie wód powierzchniowych. Najczęściej stosuje się złoża jednowarstwowe czasami dodając wkład z węgla aktywnego. Filtry powolne mogą być stosowane tylko wtedy gdy w wodzie nie ma chemikaliów (nie bezpośrednio po koagulacji i sedymentacji). Dopuszczalna strata ciśnienia to słupa wody. Płucze się je mechanicznie (nie płucze), zdejmuje się cienką warstwe piasku (ok. ). Cykl filtracji trwa średnio od miesiąca do pół roku. Woda kierowana na filtr powinna zawierać tlen. Gdy tlen zostaje zużyty w jego miejsce trafia CO2 co może przyczynić się do wzrostu kwasowości a co za tym idzie to wzrostu korozyjności. Uziarnienie mniejsze niż w f. pospiesznych

Filtry pospieszne – stosowane przy oczyszczaniu wód wszelkiego rodzaju, prędkoś 5-15 m/h. mogą być jedno lub wielowarstwowe. Złoża te są płukane, w wodze mogą występować chemikalia. Dop. Strata ciśnienia do 3m słupa wody. Filtry ciśnieniowe (woda przepływa z dołu do góry)i grawitacyjne. Krótki czas filtracji (min. 8h), jeśli złoże nie zawiera materiału sorpcyjnego to nie zostają usuwane rozp. Sub. Org. złoża muszą być biologicznie aktywne by usuwać tego typu związki. W czasie filtracji pospiesznej nie jest zużywany tlen, nie wzrasta stężenie CO2, wysokość złoża 2-. uziarnienie większe niż w f. powolnych.

Filtry grawitacyjne- (zamknięte i otwarte) (jednowarstwowe V=5-7,5 m/h;wielowarstwowe V=10-15 m/h). w celu utrzymania stałem prędkości instaluje się na rurociągu regulatory prędkości. Występują w postaci zbiorników żelbetowych, powierzchnia nie powinna przekraczać 120m2. w rzucie wyglądają jak prostokąty, instalowane w budynkach.

Filtry ciśnieniowe- eksploatowane z zachowaniem stałego ciśnienia, mogą być płukane wodą lub wodą i powietrzem jak grawitacyjne. Można zastosować większe prędkości bez straty na jakości oczyszczania. Maks. Średnica (dennica) , wysokość nie jest limitowana.

Filtry kontaktowe- woda przepływa z dołu do góry, filtry są płukane, stosowane gdy stężenie zawiesin nie jest większe niż 150g/m3, cykl filtracji min. 6h, prędkość nie przekracza 6 m/h, wysokość złoża 2-, strata ciśnienia 2- słupa wody, komora filtra jest przykryta żeby woda nie została wtórnie zanieczyszczona, stosuje się zbiorniki wstępne, które podpiętrzają wodę o sumę strat w czasie pracy, koagulant dawkuje się tuż przed filrtem.

Filtry samopłuczne- małe filtry, płukanie występuje samoczynnie, występują mierniki strat ciśnienia i zbiornik wody do płukania

Filtry suche- zalecane do utlenienia NH4 do NO3 (do nitryfikacji), muszą być w złożu bakterie nitryfikacyjne oraz duża ilość tlenu, materiał jest zraszany wodą, dodatkowo w wodzie niezbędny jest fosfor, dzięki któremu mogą żyć tam bakterie.

PŁUKANIE ZŁÓŻ FOLTRACYJNYCH:

- można płukać wodą lub wodą z powietrzem (lepszy ale droższy proces), płucze się je wodą po filtracji, woda do płukania musi być odpowiednia, ciśnienie nie może być za duże aby nie wypłukać złoża,

Złoże płucze się gdy: strata ciśnienia jest bliska dopuszczalnej lub jakość filtratu (wody po filtracji) nie odpowiada jakości wymaganej, wodę i powietrze doprowadza się zawsze pod złoże, do równomiernego rozprowadzenia czynników płuczących służy drenaż (zwykle odbiera wodę przefiltrowaną (tzw podwójna rola drenażu) (drenaż – niskoporowy, mała strata ciś. Dużo dziurek lub duże dziurki; drenaż wysokoporowy stawia duży opór)

ADSORPCJA- najczęściej w oczyszczaniu wód powierzchniowych do usuwania zanieczyszczeń organicznych rozpuszczonych. Stosuje się najczęściej węgiel aktywny. Zmniejsza się intensywność smaku i zapachu. Zanieczyszczenia antropogeniczne (np. pestycydy) są usuwane, ogranicza się ilośc prekursorów ubocznych produktów dezynfekcji. Gdy stosuje się utlenianie chemiczne sorpcja jest niezbędna by usunąc produkty niepełnego utlenienia (b. szkodliwe)

ADSORBATY- zanieczyszcznia; ADSORBENTY- ‘to na czym usuwamy’

Węgle aktywne są płukane ale właściwości adsorpcyjne nie zostają przywrócone, węgiel musi zostać poddany regeneracji (najczęściej termicznej), następnie prowadzona jest aktywacja; po węglu aktywnym musi być dezynfekcja,

OCZYSZCZANIE WÓD PODZIEMNYCH:

- główne zanieczyszczenia to żelazo i mangan

- obecność CO2 agr.

- brak tlenu

- są pewne pod względem bakteriologicznym

- czasami nadmierne zasolenie

- czasem zbyt dużo azotu amonowego

- żelazo na II st utl (wytrąca się osad)

UKŁAD TECHNOLOGICZNY DO OCZYSZCZANIA WODY POZIEMNEJ:

[rysunek]

1. napowietrzanie – odkwaszanie drogą fizyczną – pozbawienie CO2 i utlenienie żelaza, które jest w formie nieorganicznej

2. koagulacja objętościowa lub kontaktowa czy w złożu filtracyjnym

3. wiązanie CO2 agr bez wiązania CO2, będą b. słabe efekty odmanganiania

(4.) utlenianie chemiczne form zredukowanych aby nie zmniejszyć efektywności usuwania manganu

5. filtracja pospieszna – jeśli rozpuszczonych zw org jest dużo to dołącza sięproces sorpcji na węglu aktywnym

6. dezynfekcja

Popłuczyny są zagęszczane i odwadniane. Woda z popłuczyn nie może być zawracana na początek układu bo jest b. skażona, powinna zostać poddana dezynfekcji i oczyszczaniu.

ODKWASZANIE:

Na początku układu metodami fizycznymi lub chemicznymi, chemiczne dopiero gdy fizyczne okazują się niewystarczające; gdy zasadowość >2val- metoda fizyczna; gdy zasadowość b. mała – metody chemiczne

DEZYNFEKCJA:

Zarówno przy wodach powierzchniowych jak i podziemnych,

CELE DEZYNFEKCJI:

- zapewnienie odpowiedniej jakości sanitarnej wody wprowadznej do wodociągu (zniszczenie patogenów).

- zabezpieczenie wody przed wtórnym jej skażeniem w systemie dystrybucji

METODY FIZYCZNE

m.in. gotowanie, pasteryzowanie, stosowanie ultradźwięków, napromieniowanie UV (po UV trzeba stosować metode chemiczną)

METODY CHEMICZNE:

Dawkowanie silnych utleniaczy mających właściwości biobójcze, dezynfekanty: związki chloru, chloroaminy, dwutlenek chloru oraz ozon, aby dezynfekant był szeroko stosowany musi być trwały i mieć silne właściwości biobójcze. Poza dwutlenkiem chloru substancje te powoduja chlorowanie zw org czego nie chcemy,

Zdolności utl: O3>ClO2>Cl2

Zdolności dezynfekujące: O3>ClO2>chlor wolny>chloroaminy

Stabilnośc i efektywnośc działania dezynfekcji: chloroaminy> dwutl chloru >wolny chlor>ozon

SKUTECZNOŚĆ DEZYN. ZALEŻY OD:

- rodzaju i dawki dezynfekanta

- rodzaju i liczebności mikroorganizmów (wirusów się nie oznacza bo drogo)

- składu i jakości dezynfekowanej wody

WSKAŹNIKI MAJĄCE WPŁYW NA DEZYNF:

- temp.

- pH ( przypadku chloru wolnego i chloroamin)

- stężenie zawiesin

- stężenie substancji zredukowanych organicznych i nieorganicznych – dezynfekanty mogą utlenić formy zredukowane

Przed dezynfekcją usunąć zw org, musi również nastąpić całkowite wymieszanie aby środek dezynf. Był w całej objętości

NaOCl – popularny dezynfekant – podchlorek azotu

- roztwór wodny

- dawkowanie do zbiornika lub wodociągu

- zw nietrwały (termin ważności – 3 miesiące)

- nie wymaga stref ochronnych ( w przeciwieństwie do chloru gazowego)

- można go wyprodukować na miejscu

Gdy stosuje się chlor do dezynfekcji musi być instalacja do jego niszczenia na wypadek awarii, dechloracja (usuwanie chloru) – węgiel aktywny usunie chlor a sam zostanie utleniony. Chemicznie chlor można usunąć przez dodanie zw zredukowanego (siarczyn sodu Na2SO3 utlenia się do Na2SO4 a chlor do chlorków

Dwutlenek chlorku ClO2:

- ok. 2,5 x silniejszy niż HOCl

- działa skutecznie w szerokim zakresie pH

- nie reaguje z azotem amonowym (NH4^-)

- przede wszystkim utlenia, a nie chloruje po warunkiem że to czysty ClO2, nie zawiera wolnego chloru

- powstają produkty uboczne ClO2^- i ClO3^- w sumie ok. 0,7 g/m3

Wady:

- gaz wybuchowy; należy go produkować w zakładzie

I sposób:

2NaCl2 + Cl2(strzałka)> 2Cl2 + NaCl (nadmiar chloru i b. niskie pH)

II sp

5NaClO2 + 4HCl ()> 4ClO2 + 5 NaCl + 2H2O

- w środowisku dysproporcjonuje (rozpada):

2ClO2 + OH^- ()> ClO2^- + Clo3^- + 2H2O

- jeśli przechodzi się z technologii Cl2 na ClO2 zmniejsza się dawkę Cl2 i stopniowo zastępuje się ClO2

- powoduje rozfrakcjonowanie dużych cząsteczek organicznych biodegradowalnych do mniejszych form biodeghradowalnych

- metoda jest droższa, ale zdrowsza i skuteczniejsza

PRODUKTY UBOCZNE OZONOWANIA:

- trihalometany THM (dop. Stężenie THM< 100 mikrogram/m3) (E)THM = (E)CHCl3 + CHBrCl2 + CHBr2Cl + CHBr3

- powstają chlorowane fenole czyli jebie

- powstają chloryny i chlorony (są monitorowane)

- przy ozonowaniu powstają zw szkodliwe dla zdrowia np. BROMIAN

- powstają , aldehydy, kwasy karboksylowe itp.

GOSPODARKA ŚCIEKAMI I ODPADAMI

Popłuczyny zagęszcza się w odstojnikach, wody osadowe do kanalizacji, rowu lub rzeki (gdy jest pozwolenie) lub w wyjątkowych sytuacjach zawraca się na początek układu oczyszczania wody, osad usuwa się z odstojnika i poddaje odwodnieniu (jeżeli osadnik nie ma zagęszczacza osadu)(czasem nawet 96% to woda), osad odwodniony zawozi się na składowisko; czasami można użyć taki osad jako koagulant ale tylko do oczyszczanie ścieków a nie wody do picia, popłuczyny czasem wędrują do sieci kanalizacyjnej; najpewniej jest wywieść je na składowisko osadów ale to kosztuje a co powiedzielibyście państwo na światów za daramo?? ‘to niemożliwe’, ‘nie ma takich rzeczy’, ‘ paanie, idź pan w chuj’…

Pytania na egzamin z Oczyszczania Wody

1) Dlaczego na filtrach powolnych nie stosujemy chemii?

2) Proces katalitycznego odmanganiania?

3) Ciąg technologiczny dla odpow. parametrów?

4) Dlaczego ozon nie stosujemy jako jedynego dezynfekanta?

5) Od czego zależy prędkość sedymentacji (wzór)?

6) Co to jest koagulacja, typy koagulacji?

7) Różnica popłuczyn od osadu?

8) Różnica pomiędzy flotacją a flokulacją?

9) Odkwaszanie ze względu na zasadowość?

10) Układ technologiczny wody powierzchniowej?

11) Zaprojektować układ?

12) Różnica pomiędzy filtracją powolną, a pospieszną?

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ad.1 Dlaczego na filtrach powolnych nie stosujemy chemii?

Filtry powolne zwane są również filtrami biologicznymi, ponieważ podczas filtracji przez złoże filtracyjne zachodzą zarówno procesy fizyczne jak i biologiczne. Wynikiem tych zjawisk jest duży stopień usuwania cząsteczek stałych, rozkład biochemiczny zanieczyszczeń organicznych oraz transformacje niektórych zanieczyszczeń przebiegające przy udziale mikroorganizmów. Cechą filtrów powolnych jest mała prędkość filtracji wody, która najczęściej wynosi ok. 0,1[m/h], a przy skutecznym wstępnym oczyszczaniu wody może być większa od 0,3[m/h]. Procesami wstępnego oczyszczania może być sedymentacja lub filtracja pospieszna.

Wykluczone jest natomiast dawkowanie do wody przed filtrami powolnymi chemikaliów, co mogło by prowadzić do zniszczenia mikroorganizmów tworzących błonę biologiczną. Dlatego na filtrach powolnych nie stosujemy chemii. Cykl filtracji może wynosić od 1 do 6 miesięcy (w zależności od zanieczyszczenia). Przy tak długiej pracy filtrów powolnych 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.

Ad.2 Proces katalitycznego odmanganiania?

Katalityczna reakcja utleniania manganu i opis jej: 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(II)/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(IV) utleniane są następnie do Mn(IV) tlenem rozpuszczonym obecnym w wodzie. Wytrącona powłoka MnO2 * H2O katalizuje utlenianie kolejnych ilości Mn(II) obecnych w wodzie dopływającej na wpracowane złoże filtracyjne.

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

Sedymentacja- jest to proces opadania cząstek. Opadanie cząstek w wodzie jest zjawiskiem złożonym i zależy między innymi 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. Zatem wzór na prędkość sedymentacji jest następujący: ,gdzie: vs- prędkość sedymentacji; d- średnica cząstki; g- przyśpieszenie ziemskie (g=9,81[m/s2]); ρ- gęstość wody (ρ=1000[kg/m3]); λ- współcz. oporu; ρc- gęstość cząsteczki. Prędkość sedymentacji jak wynika z powyższego wzoru zależy od: średnicy cząstki, gęstość cząsteczki, przyśpieszenia ziemskiego, 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 to przejście zolu w żel. Jest procesem często stosowanym w oczyszczaniu wód powierzchniowych, rzadziej infiltracyjnych i podziemnych. Metoda ta służy do oczyszczania wód zawierających koloidy i zawiesiny trudno opadające. 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, których produkty hydrolizy powodują koagulację elektrolitem oraz koagulację koloidem o znaku przeciwnym. Koagulacja zachodzi w dwóch fazach: w I fazie- występujące bezpośrednio po dodaniu koagulanta, trwające sekundy przebiegają reakcje chemiczne i fizyczne prowadzące do destabilizacji cząsteczek koloidalnych; w II fazie- trwającej dłużej zwanej 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.

Proces koagulacji: schemat konstrukcyjny: woda surowa I (roztwór koagulanta) II III IV V

I) komora szybkiego mieszania- rola hydrauliczna, polega tylko na wymieszaniu naszej wody z roztworem koagulanta (zw. chemiczne na bazie Al i Ca); II) komora flokulacji lub komora wolnego mieszania- kłaczkowanie, czas mieszania (15÷30 min.), zależy on od typu komory jaką zastosujemy. Mieszanie hydrauliczne lub mechaniczne;

III) osadnik (osadniki)- osadniki o przepływie poziomym lub pionowym; IV) filtry pospieszne grawitacyjne; V) dezynfekcja- ozonem lub chlorem.

Typy koagulacji: objętościowa; kontaktowa; powierzchniowa.

Koagulacja objętościowa i kontaktowa (prowadzonej w osadnikach kontaktowych), pierwszym etapem jest dodanie do oczyszczanej wody koagulanta, całkowite wymieszanie zapewniające jednorodność ukł. oczyszczana woda-koagulant oraz hydroliza koagulanta (uzyskuje się to w komorach szybkiego miesznia t=1÷3min.), drugim etapem jest flokulacja, zjawiska prowadzące do powstawania aglomeratów produktów dysocjacji i hydrolizy koagulanta z usuwanymi zanieczyszczeniami. W koagulacji objętościowej ta faza procesu realizowana jest w komorach wolnego mieszania(flokulacji), a w koagulacji kontaktowej w warstwie osadu zawieszonego. W koagulacji objętościowej kłaczki (aglomeraty) usuwane są z ukł., a w kontaktowej kłaczki (aglomeraty) usuwane są częściowo, resztę stanoi warstwa osadu zawieszonego. Koagulacja 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 różnoziarnistej 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 we flotowniku pianą, przy silniejszym opadają na jego dno. Cząstki trudno zwilżalne otaczają się w większym stopniu pęcherzykami powietrza niż łatwo zwilżalne, dzięki czemu unoszą się na powierzchnię, skąd są zbierane w postaci szlamu. 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 ziarn ciała stałego, zdyspergowanego w ośrodku ciekłym, w większe agregaty, pod wpływem dodatku flokulanta. Jest to końcowy etap niektórych rodzajów koagulacji t.j. wypadania osadu z koloidów. Dokładnie jest to proces tworzenia się wiązań chemicznych między micelami, na skutek czego micele łączą się w duże agregaty, które w widoczny sposób wypadają z mieszaniny tworząc osad lub mętną zawiesinę.

Ad.9 Odkwaszanie ze względu na zasadowość?

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 o stosowanym sposobie jej napowietrzenia w celu odkwaszania, a więc rodzaju urządzeń do napowietrzania. Napowietrzanie w urządzeniach ciśnieniowych może być stosowane, jeżeli zasadowość wody jest ≥5[val/m3]. W zakresie zasadowości wody 2÷5[val/m3] należy stosować napowietrzanie otwarte, a mianowicie: przy zasadowości 4÷5[val/m3] -wytryski zwykłe bądź napowietrzanie kaskadowe; przy zasadowości 3÷4[val/m3] -dysze zderzeniowe lub inne urządzenia o podobnej skuteczności; przy zasadowości 2÷3[val/m3] -złoża ociekowe ze sztucznym bądź naturalnym ciągiem powietrza. Jeżeli zasadowość wody jest mniejsza od 2[val/m3], to 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.

Zasadowość wody decyduje, jakie napowietrzanie zastosować:

gdy zasM ≥ 5[val/m3]- to napowietrzanie ciśnieniowe; gdy zasM < 5[val/m3]- to napowietrzanie otwarte.

zasM= 4÷5[val/m3]- wytryski zwykłe (sitka);

zasM= 3÷[val/m3]- dysze amsterdamskie;

zasM= 2÷3[val/m3]- złoża ociekowe;

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

Ad.12 Różnica pomiędzy filtracją powolną, a pospieszną?

Filtracja powolna: prędkość filtracji (0,1÷0,5m/h); nazywane są filtrami biologicznymi (zachodzą procesy fizyczne i biologiczne); długi cykl filtracji; nie są płukane, oczyszczanie polega na usuwaniu 20÷40[mm] górnej warstewki piasku; procesami wstępnego oczyszczania może być sedymentacja lub filtracja pospieszna; procesy biochemiczne zachodzą w złożach filtrów powolnych są podobne do procesów samooczyszczania wody; filtracja powolna usuwa bardzo dużo bakterii; zapewnia zmniejszenie ok. 95% mętności i ok. 60% utlenialności; mniej skutecznie obniża intensywność zabarwienia; w filtracji powolnej nie stosuje się procesu koagulacji; wykluczone jest dawkowanie do wody chemikaliów przed filtrami powolnymi (może doprowadzić do zniszczenia mikroorganizmów tworzących błonę biologiczną).

Filtracja pospieszna: prędkość filtracji (5÷25m/h) duża wydajność; niższe koszty eksploatacji; łatwiejsze oczyszczanie przez płukanie; konieczność lepszego wstępnego oczyszczania wody; potrzeba wykwalifikowanej obsługi; znaczna ilość urządzeń mechanicznych; w filtracji pospiesznej stosuje się proces koagulacji.

1. Koagulacja - istota i urządzenia stosowane.

Celem koagulacji jest usunięcie koloidów i zawiesin, obniżenie barwy, mętności, zanieczyszczeń, bakterii, czasami organicznych związków rozpuszczonych. W procesie tym do wody dodaje się koagulanty, tj. sole glinu i żelaza. 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. Koagulacja zachodzi w 2 fazach: I faza => destabilizacja, II faza => flokulacja. Destabilizacja => zmniejszenie potencjału elektromagnetycznego. W fazie flokulacji (aglomeracji) powstają aglomeraty (kłaczki). 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.

Wyróżniamy koagulację kontaktową (może być realizowana w osadnikach, w złożu filtracyjnym), powierzchniową oraz objętościową (realizowana w komorze szybkiego mieszania).

KOAGULACJA OBJĘTOŚCIOWA

KOAGULACJA KONTAKTOWA

KOAGULACJA POWIERZCHNIOWA

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. Wyróżniamy dezynfekcję fizyczną (gotowanie, pasteryzacja, naświetlanie promieniami UV, stosowanie ultradźwięków) i chemiczną. 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. Bardzo ważne jest pH wody, szczególnie gdy stosuje się chlor. Temperatura to także ważny czynnik, bo w wyższej temperaturze procesy chemiczne zachodzą szybciej. Istotne jest także stężenie i ilość czynnika dezynfekującego.

2 cele dezynfekcji:

- zniszczenie mikroorganizmów patogennych i form przetrwalnikowych obecnych w wodzie,

- 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 = Σ Cl2 + HOCl+ OCl-

- 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 kanonu 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 zas 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 się warunki do utlenienia żelaza.

4. Odżelazienie - reakcje

A) HYDROLIZA

B) PROCES UTLENIANIA

C) CHLOROWANIE

D) UTLENIANIE NADMANGANIANEM POTASU

5. Różnice między filtracją powolną i pospieszną

Filtracja jest procesem usuwania z oczyszczonej cieczy cząstek o średnicy > 0,1 μm. 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.

FILTRY POWOLNE

Filtry powolne nazywane są również filtrami biologicznymi, ponieważ podczas filtracji przez złoże filtracyjne zachodzą zarówno procesy fizyczne jak i biologiczne. Wynikiem tych zjawisk jest duży stopień usuwania cząstek stałych, rozkład biochemiczny zanieczyszczeń organicznych oraz transformacje niektórych zanieczyszczeń przebiegające przy udziale mikroorganizmów. Cechą filtrów powolnych jest mała prędkość filtracji wody, która najczęściej wynosi ok. 0,1m/h, a wyjątkowo przy skutecznym wstępnym oczyszczaniu wody może być większa od 0,3 m/h. Procesami wstępnego oczyszczania może być sedymentacja lub filtracja pospieszna. Wykluczone jest natomiast dawkowanie do wody przed filtrami powolnymi chemikaliów, co mogłoby prowadzić do zniszczenia mikroorganizmów tworzących błonę biologiczną. Procesy biochemiczne zachodzące w złożach filtrów powolnych są podobne do procesów samooczyszczania się wody. Filtracja powolna, poza bardzo dużą skutecznością usuwania bakterii, zapewnia ok. 95% zmniejszenie mętności i ok. 60% utlenialności. Z mniejszą skutecznością obniżana jest intensywność barwy.

FILTRY POSPIESZNE

Zaletą filtrów pospiesznych jest:

Wadą:

Filtry pospieszne stosowane są najczęściej do oczyszczania wody o małym poziomie zanieczyszczenia - również do usuwania zanieczyszczeń z wody surowej.

Filtry te eksploatowane są w układach oczyszczania wody powierzchniowej i podziemnej. Złoże filtrów stanowi ziarnisty materiał filtracyjny.

Filtracja pospieszna może być stosowana do:

W filtrach pospiesznych woda przepływa w kierunku z góry w dół. Złoże filtrów pospiesznych (materiał ziarnisty) ulega zanieczyszczeniu zatrzymywanymi zawiesinami i dlatego złoża filtracyjne muszą być płukane.

Częstotliwość płukania, określająca długość cyklu filtracji, zależy od:

Różne role filtrów pospiesznych ze względu na sposób realizacji koagulacji:

Zastosowanie filtrów pospiesznych wiąże się z wprowadzeniem do układu oczyszczania wody procesu koagulacji, bez której nie można usunąć związków powodujących barwę wody bądź zatrzymać drobnych zawiesin o dyspersji bliskiej koloidalnej. W filtrach pospiesznych stosowanych w układach oczyszczania wody przeznaczonych na zapotrzebowanie ludności stosuje się najczęściej prędkość w granicach 5-10m/h. Parametr ten decyduje o skuteczności procesu i zależy od stężenia zawiesin w oczyszczanej wodzie i wysokości warstwy złoża. W filtrach pospiesznych stosuje się złoża jednowarstwowe, np. piaskowe, dwuwarstwowe, np. piaskowo-antracytowe oraz trójwarstwowe np. węglowo - antracytowo - piaskowe. Przyjmując uziarnienie poszczególnych warstw złoża filtracyjnego należy tak je dobrać, aby w wyniku płukania złoża nie nastąpiło wymieszanie warstw. Mogą być płukane wodą lub wodą i powietrzem. Czynniki płuczące podczas płukania przepływają od dołu do góry złoża wynosząc zatrzymane w złożu zanieczyszczenia. Intensywność płukania wodą zależy od gęstości i uziarnienia materiału filtracyjnego oraz temperatury wody płuczącej.

PORÓWNANIE:

- powolna 0,1 - 0,3 m/h

- pospieszna 5 - 15 m/h

- w powolnej mniejsze,

- pospieszne filtry mają wyższe złoże (do 2,5 m), powolne do 1,5 m

- powolne => mechaniczne

- pospieszne => płukanie, mają większą armaturę

- w powolnych powstaje dwutlenek węgla,

- w pospiesznych zawartość dwutlenku węgla się zmienia,

- po filtracji powolnej jest mniej tlenu w wodzie,

- w powolnych zawsze z góry na dół,

- w pospiesznych w obie strony

- większe w pospiesznych do 3m ( w ciśnieniowych 5-10 m)

- w powolnych do 0,5 m

- w powolnych tylko do odbioru wody niskooporowej,

- w pospiesznych w zależności od rozwiązania.

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, bromodichlorometan, chloraminy, chloryny, tetrachlorometan, trichloroaldehyd octowy, formaldehyd (rakotwórczy), trihalometany, trichlorometan itp.

7. Sorpcja - jak usuwamy rozpuszczalne związki organiczne?

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

  1. koagulacja

  2. sedymentacja

  3. utleniania wstępne

  4. 2. FILTRY GRAWITACYJNE I CIŚNIENIOWE

  5. Filtry grawitacyjne mogą być otwarte lub zamknięte. W celu utrzymania stałej prędkości filtracji montuje się na rurociągu regulatory prędkości.

  6. Filtry ciśnieniowe są eksploatowane z zachowaniem stałego ciśnienia, mogą być płukane wodą lub wodą i powietrzem jak grawitacyjne. Można zastosować większe prędkości bez straty na jakości oczyszczania.

  8. 3. REAKCJE ODMANGANIANIA I ODŻELAZIANIA

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

  10. Mn(OH)2+MnO(OH)2+H2O => Mn2O3+2H2O

  11. Mn(OH)2+ 2MnO(OH)2 => Mn3O4(OH)2 +2H2O

  12. Mn2O3+1/2O2+2H2O => 2MnO(OH)2

  13. Mn3O4(OH)2+2H2O+1/2O2 => 3MnO(OH)2

  14. 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(IV) utleniane są następnie do Mn(IV) tlenem rozpuszczonym obecnym w wodzie. Wytrącona powłoka MnO2 * H2O katalizuje utlenianie kolejnych ilości Mn(II) obecnych w wodzie dopływającej na wypracowane złoże filtracyjne.

  15. Odżelazianie

  16. A) HYDROLIZA

  18. B) PROCES UTLENIANIA

  20. C) CHLOROWANIE

  22. D) UTLENIANIE NADMANGANIANEM POTASU

  26. 4. RÓŻNICE W SKŁADZIE WÓD PODZIEMNYCH I POWIERZCHNIOWYCH

  27. Wody powierzchniowe:

  28. -mają bezpośredni kontakt ze środowiskiem (odpady wytworzone przez człowieka, opady atmosferyczne, spływy deszczowe i roztopowe)

  29. -mają duże zasolenie ( suma substancji rozpuszczonych)

  30. -mają ogromną zmienność składu podczas doby, pory roku

  31. -zanieczyszczenia obecne w wodzie są w formie rozpuszczonej i koloidalnej

  32. -obecność związków organicznych i nieorganicznych

  33. -zazwyczaj mają większą barwę i mętność niż wody podziemne

  34. -jest zaopatrzona w tlen

  35. -występują jony azotowe

  36. Wody podziemne:

  37. -podczas filtracji przez glebę zostają pozbawione zawiesin

  38. -zwiększa się zasolenie (ilość rozpuszczonych soli)

  39. -pojawiają się (zwiększa się stężenie) związków manganu i żelaza

  40. -domieszki metali ciężkich

  41. -mają stały skład fizyko-chemiczny

  42. -główne zanieczyszczenia to formy rozpuszczone oraz gazy

  43. -występuje wolny CO2

  45. 5. RÓŻNCE W SEDYMENTACJI I FLOTACJI

  46. Sedymentacja polega na usunięciu zawiesin pokoagulacyjnych. Kłaczki, które wytworzyły się podczas koagulacji opadają na dno zbiornika pod wpływem grawitacji bo gęstość zawiesin jest większa od gęstości wody. Skuteczność sedymentacji zależy od:

  47. -stężenia zawiesin

  48. -gęstości cząstek usuwanych

  49. -wymiarów cząstek

  50. -czasu sedymentacji

  51. -prędkości przepływu wody w osadniku

  52. Flotacja jest procesem odwrotnym do sedymentacji ponieważ zawiesiny unoszą się. Wtłaczane powietrze od spodu do zbiornika w postaci małych pęcherzyków powietrza przyczepia się do zawiesin (bo ich powierzchnia jest chropowata) i unoszą je na powierzchnię zbiornika. Stamtąd zabierane są w postaci szlamu lub piany.

  53. Występuję też flotacja ciśnieniowa. Odbywa się ona w zbiornikach zamkniętych i pod ciśnieniem. Sprężanie i rozprężanie jest kosztowne, natomiast urządzenia są mniejsze i tańsze.

  55. 6. GDZIE PODAJE SIĘ WAPNO W UKŁADACH TECHNOLOGICZNYCH

  56. Wapno wprowadza się do wody oczyszczanej zaraz przed filtrami. W zależności od urządzeń poprzedzających (osadniki lub klarownik) wapno podaje się w różnych stężeniach żeby skorygować zasadowość wody. Przy małej zasadowości dodaje się wapno (alkalia) a przy dużej można dodać kwas.