scieki pytania


Sedymentacja (łac. sedimentum = osad) – proces opadania zawiesiny ciała stałego w cieczy w wyniku działania siły grawitacji lub sił bezwładności. Sedymentacji ulegają zawiesiny o gęstości większej niż gęstość cieczy. Sedymentacja prowadzi więc do rozdziału substancji niejednorodnych, a kryterium podziału jest gęstość.


Sedymentacja oraz różnice w zachodzeniu procesu dla różnych substancji, to bardzo ważny proces w geologii, w jego wyniku zachodzi gromadzenie się oraz rozdzielanie produktów wietrzenia skał, szczątków organicznych, materiałów piroklastycznych itp. wszelkich składników powstałych na w powierzchniowej strefie Ziemi na drodze mechanicznej, chemicznej lub biochemicznej.


Wiatr, spływające po powierzchni Ziemi wody opadowe i źródlane są czynnikiem, który ługuje, spłukuje, mechanicznie transportuje produkty wietrzenia. Działanie tych czynników jest tak silne, że produkty wietrzenia ulegają im w przeważającej części. Są one przenoszone i osadzane w innych miejscach. W ten sposób powstają utwory osadowe (sedymentacyjne), wśród których wyróżnia się osady mechaniczne i chemiczne. Szczególną grupę stanowią osady organogeniczne, do których powstania materiału dostarcza świat żyjący.


Proces sedymentacji jest kluczowy np.

w procesie geologicznym przy tworzeniu się skał osadowych,

w oczyszczaniu ścieków,

w filtracji,

przy fermentowaniu,

proces ten przydatny jest również przy oczyszczaniu oleju posmażalniczego ze znajdujących się w nim cząstek, np. w filtrach bezwładnościowych.


Fosforany (nazwa systematyczna: fosforany(V)) - związki chemiczne, pochodne kwasu fosforowego. Nazwa obejmuje zarówno sole, jaki i estry kwasu fosforowego. W ogólniejszym ujęciu nazwa "fosforany" może dotyczyć także pochodnych innych kwasów fosforowych, m.in. metafosforanów i pirofosforanów.


W zależności od stopnia podstawienia kwasu fosforowego wyróżniamy trzy szeregi fosforanów:


- pierwszorzędowe (XH2PO4);


- drugorzędowe (X2HPO4);


- trzeciorzędowe (X3PO4);


gdzie X - metal jednowartościowy lub reszta organiczna.


Rozpuszczalność fosforanów w wodzie spada wraz z ich rzędowością. Prawie wszystkie sole pierwszorzędowe są dobrze rozpuszczalne, z drugorzędowych i trzeciorzędowych rozpuszczalne są tylko sole metali alkalicznych (poza litem) i amonu.


Estry kwasu fosforowego odgrywają ogromną rolę w procesach życiowych. Spotykane są m.in. w kwasach nukleinowych (w których tworzą szkielet cukrowo-fosforanowy) i nukleotydach. Trifosforan adenozyny (ATP) jest podstawowym źródłem energii reakcji chemicznych w organizmach.


Denitryfikacja – reakcja chemiczna, proces redukcji azotanów do azotu.


Redukcja azotanów do azotynów to denitryfikacja częściowa a denitryfikacja do azotu atmosferycznego to denitryfikacja całkowita. Proces ten jest przeprowadzany przez różne bakterie (określane jako bakterie denitryfikacyjne), jako jedna z postaci oddychania beztlenowego, np. heterotroficzną bakterię (Pseudomonas fluorescens). Zarówno denitryfikacja jak i nitryfikacja są częściami cyklu azotowego w przyrodzie. Istnieją organizmy zdolne jednocześnie do denitryfikacji całkowitej, jak i procesu (częściowo) odwrotnego, tj. wiązania azotu cząsteczkowego i przekształcania go do postaci użytecznych biologicznie (diazotrofia), np. niektóre bakterie z rodzaju Azospirillum[1].


W rolnictwie zabiegi agrotechniczne zwiększające przewietrzanie gleby sprzyjają zatrzymywaniu azotu w postaci przyswajalnej dla roślin, co oznacza że wzbogacenie gleby w tlen hamuje proces denitryfikacji, a roślina może przetrwać nawet przy małej ilości bakterii symbiotycznych, które będą dla niej syntetyzować przyswajalne związki azotu. Rolę bakterii przejmie bowiem dostarczony do gleby tlen.


Proces denitryfikacji nie jest procesem odwrotnym do procesu nitryfikacji.


Znaczenie denitryfikacji:

zmniejszenie ilości przyswajalnego azotu,

usuwa nadmiar NO2- i NO3- ze środowiska,

zamyka obieg azotu.


Eutrofizacja – proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe (nutrienty, biogeny), jest to wzrost trofii, czyli żyzności wód. Dotyczy to nie tylko zbiorników wodnych ale również ścieków.


Biorąc pod uwagę geologiczną historię jezior, najczęściej uważa się, że eutrofizacja jest procesem naturalnym (według innych autorów naturalnym procesem jest dystrofizacja, a eutrofizacja uważana jest za proces antropogeniczny, spowodowany zmianami w zlewni). Większość jezior zwłaszcza polodowcowych na początku była oligotroficzna, jednak ciągły dopływ do nich substancji z zewnątrz (np. ze zlewni i atmosfery), powodował wzrost koncentracji biogenów, a tym samym zwiększał trofię zbiornika. Jest to tzw. harmoniczna sukcesja jezior. Normalnie jest to proces powolny, ale został on mocno przyśpieszony w wyniku działań człowieka, takich jak zrzuty ścieków przemysłowych i komunalnych oraz w wyniku intensyfikacji rolnictwa. W szczególnie drastycznych przypadkach, np. przy zrzucaniu do jezior surowych ścieków komunalnych czy gnojówki, dochodzi do osiągnięcia przez zbiornik stanów niespotykanych w naturze: politrofii i hypertrofii (zobacz też jezioro saprotroficzne). Następuje wtedy niemal całkowity zanik organizmów wyższych poza cienką, kilkudziesięciocentymetrową warstwą wody stykającą się z atmosferą.


Specyficznie przebiega proces eutrofizacji w wodach torfowiskowych. Dopływające z otaczającego je torfowiska substancje humusowe, tworzą stałe kompleksy ze związkami fosforu i azotu, czyniąc je niedostępnymi dla roślin i glonów. W razie jego degradacji, zwykle przez przesuszenie, następuje szczególnie szybka eutrofizacja: do wody dostają się zarówno biogeny ze zlewni, jak i te uwolnione z torfowiska (i związków humusowych).Spis treści [ukryj]



Przyczyny eutrofizacji [edytuj]


Główną przyczyną eutrofizacji jest wzrastający ładunek pierwiastków (biogenów), przede wszystkim fosforu. Wzrost dopływu pierwiastków biogennych, w tym wypadku fosforu, obejmuje nie tylko wzrost zrzutów ścieków, ale także wzrost zawartości środków piorących i innych detergentów zawierających fosfor w ściekach. Większa ilość tego biogenu związana jest także z intensyfikacją nawożenia oraz wzrostem erozji w zlewni. Wzrost dopływu azotu, drugiego z biogenów, związany jest z wzrastającą emisją tlenków azotu do atmosfery, a tym samym dużą ich zawartością w opadach atmosferycznych. Nawożenie ziemi poddanej pod uprawę, również przyczynia się do wzrostu ładunku azotu, ponieważ fosfor znajdujący sie w glebie nie jest pierwiastkiem silnie mobilnym. Silne opady deszczu mogą łatwo wypłukiwać azot z powierzchniowej warstwy gleby oraz z nawozów, przy czym do zbiornika mogą być też wniesione znaczne ilości fosforu.


Następstwa eutrofizacji [edytuj]


Na początku procesu eutrofizacji następuje umiarkowany wzrost produkcji biologicznej, co jest korzystne i przekłada się na wzrost produkcji ryb, ale po przekroczeniu pewnej granicy obserwuje się już wiele niepożądanych następstw tego procesu takich jak:

Masowy rozwój organizmów fitoplanktonowych powodujących w powierzchniowej warstwie wody tzw. zakwity i zmniejszających przezroczystość tej wody. W zbiorniku wzrasta przede wszystkim ilość sinic, które utrzymując się na powierzchni tworzą często kożuchy. Masowe nagromadzenia tych glonów powodują nie tylko śmiertelność ich samych, ale również występującej tam fauny. Ponadto niektóre szczepy sinic wydzielają toksyny i nierzadko powodują uczulenia. Wydzielanie przez glony organicznych substancji psujących smak i zapach wody dyskwalifikuje takie zbiorniki jako źródła wody pitnej. Do organizmów powodujących takie problemy należą Anabaena sp. oraz Aphanisomenon sp. wiążące azot, oraz niezdolne do wiązania azotu gatunki z rodzaju Microcystis, Limnotrix i Planktotrix. Zakwity występują nie tylko w zbiornikach, ale również w rzekach. W przypadku tych ostatnich powodowane są zwykle przez zielenice lub okrzemki, które są jednak mniej uciążliwe niż sinice, których miejscem występowania są przeważnie wody stojące.

Ustępowanie roślinności zanurzonej z powodu pogarszających się warunków świetlnych w strefie przybrzeżnej - litoral. Postępujące zanikanie światła pośrednio prowadzi także do przebudowy fauny tam występującej. Kożuchy glonów w tej strefie zupełnie uniemożliwiają rekreacyjne użytkowanie wody.

Wyczerpanie zasobów tlenu w warstwie przydennej - hypolimnionie, a zwłaszcza profundalu i w osadach dennych prowadzi do zaniku fauny głębinowej, w tym także gatunków reliktowych. Również tarło niektórych ryb nie dochodzi do skutku, co prowadzi do ustępowania cennych gatunków np. łososia. Często zdarza się że ryby giną zimą pod pokrywą lodową w wyniku braku tlenu. W warunkach anaerobowych dochodzi dodatkowo do różnych procesów chemicznych (amonifikacja, denitryfikacja) i powstawania metanu.

Występowanie siarkowodoru, który podczas całkowitego braku tlenu może przechodzić do warstw powierzchniowych wody, ulatniać sie i zatruwać atmosferę w okolicy.


Metody kontroli i zapobiegania eutrofizacji [edytuj]


Prostym sposobem kontroli trofii zbiornika jest badanie widzialności krążka Secchiego: białego krążka o średnicy 30 cm, opuszczanego na wyskalowanej lince. Jego widzialność (ang. Secchi depth) zależy od ilości zawiesiny w wodzie, a ta z kolei – głównie od ilości glonów. Na podstawie widzialności krążka Secchiego można obliczyć tzw. wskaźnik Carlsona[1][2], na podstawie którego porównuje się trofię poszczególnych zbiorników lub zmiany trofii danego zbiornika w czasie. Tenże wskaźnik można też obliczyć, mając do dyspozycji dane o ilości chlorofilu a (pomiary fotometryczne) lub związków fosforu.


Najskuteczniejszą metodą walki z procesem eutrofizacji jest ograniczenie antropogenicznego dopływu biogenów do wód - kompostowanie odchodów w miejsce odprowadzania ich do ujścia kanalizacyjnego, redukcja zawartości fosforanów w środkach piorących używanych w gospodarstwach domowych, ograniczanie stosowania nawozów sztucznych w rolnictwie.


Ścieki - to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe ciała stałe odprowadzane za pomocą rurociągów do odbiorników naturalnych jakimi mogą być zbiorniki lub cieki wodne, doły gnilne itp. W postaci ścieków odprowadza się odpadowe substancje przemysłowe oraz odpady żywnościowe i fekalia z miejskich i osiedlowych gospodarstw domowych. Ze względu na dużą szkodliwość biologiczną ścieków, zarówno komunalnych jak i przemysłowych, przed odprowadzeniem do odbiornika powinno się poddawać je oczyszczeniu w oczyszczalniach.


Pienienie się ścieków jest spowodowane występowaniem w nich substancji powierzchniowo czynnych, powodujących zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody. Należą do nich detergenty, mydła i saponiny.

Parametry charakteryzujące ścieki [edytuj]


Do parametrów charakteryzujących ścieki surowe i oczyszczone należą:

ilość,

barwa,

gęstość,

mętność,

zasolenie,

temperatura,

pH,

potencjał oksydoredukcyjny,

napięcie powierzchniowe,

zawartość tlenu,

zawartość azotu i fosforu,

zawartość związków organicznych (ChZT, BZT, utlenialność),

zawartość zawiesin,

zawartość substancji toksycznych,

zawartość pewnych jonów,

zawartość metali ciężkich,

liczba komórek pałeczki okrężnicy (Escherichia coli).


Podział ścieków [edytuj]


Ze względu na pochodzenie i skład chemiczny ścieki dzieli się na:

ścieki bytowo-gospodarcze - powstają z wód wykorzystywanych w gospodarstwach domowych - do utrzymywania higieny osobistej, spłukiwania urządzeń sanitarnych, przygotowywania posiłków itp. Są bardzo mętne, mają szarożółte zabarwienie, charakterystyczny zapach i odczyn lekko zasadowy. Zawierają 40% zanieczyszczeń nieorganicznych i 60% organicznych w postaci rozpuszczalnej i zawiesin. BZT5 tych ścieków wynosi od 200 do 600 mg tlenu/litr, z czego 1/3 występuje w postaci zawiesin organicznych.

ścieki przemysłowe - zawierają najczęściej rozmaite związki chemiczne, będące ubocznym produktem procesów technologicznych stosowanych w zakładach przemysłowych. Problem ścieków występuje szczególnie w koksowniach, zakładach petrochemicznych, garbarniach, celulozowniach, mleczarniach i cukrowniach. Ich nieoczyszczone ścieki stanowią duże zagrożenie dla odbiorników naturalnych. Na ogół nie stanowią zagrożenia sanitarno-epidemiologicznego, gdyż nie zawierają bakterii chorobotwórczych. Wyjątkiem są ścieki z zakładów przemysłu spożywczego, garbarni i zakładów utylizacji odpadów. Mogą one zawierać chorobotwórcze drobnoustroje w różnych postaciach (wegetatywnej i zarodnikowej) i jako takie powinny być poddawane procesom dezynfekcji.

ścieki rolnicze - powstają z wód spływających z pól i gospodarstw wiejskich - zawierają zwykle nawozy sztuczne, pestycydy oraz zanieczyszczenia drobnoustrojami. Szczególnie niebezpieczna jest gnojowica, która może zawierać tysiące razy więcej zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych niż ścieki bytowo-gospodarcze.

wody opadowe - są ściekami powstającymi z opadów atmosferycznych, zmywających tereny zabudowane. Zawierają duże ilości zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych, wiele w postaci zawiesin.

wody podgrzane - powstają w procesach technologicznych chłodzonych za pomocą wody.

ścieki komunalne - są mieszaniną ścieków bytowo-gospodarczych i przemysłowych oraz wód opadowych. BZT5 tych ścieków wynosi od 200 do 300 mg tlenu/litr.


Skład ścieków [edytuj]


Do najczęściej występujących organicznych składników ścieków zalicza się: białka, węglowodany, tłuszcze, oleje, żywice, barwniki, fenole, produkty naftowe, detergenty, pestycydy itp. Składnikami nieorganicznymi są zasady, kwasy nieorganiczne, metale ciężkie (ołów, miedź, rtęć, cynk, kadm, chrom) a także arsen, chlor, siarkowodór, jony siarczanowe, chlorkowe, azotanowe, fosforanowe, węglanowe, amonowe itd.


Oczyszczanie ścieków [edytuj]


W procesach oczyszczania ścieków stosuje się metody mechaniczne, chemiczne, biologiczne, mieszane i dezynfekcję. W zależności od rodzaju ścieków proces oczyszczania powinien być tak pomyślany, aby przy minimalnym nakładzie kosztów uzyskiwać najwyższy możliwy stopień oczyszczenia. W tym celu stosuje się jedną lub kilka z metod oczyszczania.


Chemiczne Zapotrzebowanie Tlenu (ChZT) - umowne pojęcie oznaczające ilość tlenu (mg/dm³), pobranego z utleniaczy (np. dichromiany (Cr2O72-), jodany (V) (IO3-), manganiany (VII) (MnO4-)) na utlenienie związków organicznych i niektórych nieorganicznych (np. siarczanów(IV), siarczków, żelaza(II)) do najwyższego stopnia utlenienia. Stosowane jako miara zanieczyszczeń w wodzie i ściekach.


BZTn (Biochemiczne Zapotrzebowanie Tlenu) - to umowny wskaźnik określający biochemiczne zapotrzebowanie , czyli ilość tlenu wymaganą do przez (bakterie aerobowe). Wartość tę uzyskuje się w wyniku pomiaru zużycia tlenu przez badaną próbkę lub w ciągu 5 lub 20 dni (Oznaczając to odpowiedni BZT5 lub BZT20). Pośrednio określa się w ten sposób substancji organicznej podatnej na . BZTn jest wskaźnikiem czystości wody i jakości oczyszczanych ścieków: im wyższa wartość BZTn tym większe zanieczyszczenie (ilość związków organicznych). Z przyczyn praktycznych częściej stosowane jest BZT5.


Nitryfikacja proces utleniania amoniaku do azotanów(III) prowadzony przez bakterie nitryfikacyjne. Azotany powstałe w tym procesie mogą zostać przyswojone przez rośliny. Proces ten zachodzi w warunkach tlenowych gdzie w pierwszym etapie I grupa bakterii nitryfikacyjnych utlenia jon amonowy do azotanów(III) a druga grupa bakterii utlenia powstały azotan(III) do azotanów(V). Bakterie Nitrosomonas zamieniają amoniak w postaci jonu amonowego NH4+ w azotyny (azotany(III)) NO2- według reakcji:

2NH4+ + 3 O2 → 2 NO2- + 4 H+ + 2 H2O


lub

NH3 + O2 → NO2- + 3 H+ + 2e-


lub

2 NH3 + 3 O2 → 2 HNO2 + 2 H2O + ciepło (ok. 664 kJ)


które zostają później zamienione w azotany(V) NO3- przez bakterie Nitrobacter według reakcji:

2 NO2- + O2 → 2NO3-


lub

NO2- + H2O → NO3- + 2 H+ + 2e-


lub

2 HNO2 + O2 → 2HNO3 + ciepło (ok. 151 kJ)


Warunki nitryfikacji autotroficznej:

pH od 5,5 do 9 (optymalne 7,5)

zawartość tlenu rozpuszczonego minimum 2mgO2/dm3 oraz teoretycznie 4mgO2/mgNH4+

obecność mikroelementów Ca, Fe, Cu, Mg, P

gazowy NH3 poniżej 1mg/dm3 (jest toksyczny dla nitryfikatorów)

brak innych toksycznych związków (fenoli, antybiotyków itp.)

obecność CO2 lub węglanów jako źródła węgla dla autotrofów

neutralizacja powstającego kwasu azotowego (III) który hamuje obie fazy nitryfikacji, można to zrobić przez dodatek kredy


Nitryfikacja NIE JEST procesem odwrotnym do denitryfikacji.


Kanalizacja – system rur, koryt, kolektorów służący do odprowadzania ścieków sanitarnych (kanalizacja sanitarna), deszczowych (kanalizacja deszczowa) lub sanitarnych i deszczowych (kanalizacja ogólnospławna). Rozróżnia się kanalizację wewnętrzną i zewnętrzną. W niektórych aglomeracjach miejskich o ciasnej zabudowie (np. Palma de Mallorca) stosowana bywa również kanalizacja do odprowadzania odpadów stałych (śmieci) w postaci rozdrobnionej.


Siarczany – sole lub estry tlenowych kwasów siarki.Spis treści [ukryj]


Siarczany(IV) [edytuj]


Siarczany(IV) (nazwa tradycyjna: siarczyny), MI2SO3, MIISO3 – pochodne nietrwałego kwasu siarkowego(IV) (siarkawego).


Właściwości [edytuj]


Anion siarczanowy(IV) jest dwuujemnym jonem o wzorze SO32- Zwykle są trudno rozpuszczalne w wodzie, z wyjątkiem siarczanów(IV) litowców. Są bezbarwne, jeżeli kation jest bezbarwny. Mają redukujące własności. Utleniają się na powietrzu. W środowisku kwaśnym wydzielają dwutlenek siarki (SO2).


Siarczany(VI) [edytuj]


W chemii nieorganicznej siarczany(VI) (nazwa tradycyjna: siarczany) to pochodne kwasu siarkowego(VI) (siarkowego).


Właściwości chemiczne [edytuj]


Jon siarczanowy(VI) to dwuujemny anion o wzorze empirycznym SO42− i masie cząsteczkowej 96,06 u; składa się z jednego centralnego atomu siarki otoczonego przez cztery atomy tlenu, ma kształt czworościanu. Jon siarczanowy(VI) jest resztą kwasową kwasu siarkowego(VI) (H2SO4).


Wiele siarczanów(VI) jest dobrze rozpuszczalnych w wodzie. Do wyjątków należą np. siarczan wapnia, strontu, baru, ołowiu(II), srebra i rtęci(I).


Zastosowania [edytuj]


Siarczany mają szerokie zastosowanie:

siarczan wapnia (gips) jest powszechnie stosowanym materiałem budowlanym

siarczan magnezu ma właściwości higroskopijne i jest wykorzystywany jako przemysłowy środek suszący

siarczan miedzi stosuje się w galwanotechnice

siarczan dimetylu – ester kwasu siarkowego i metanolu, silny czynnik metylujący, wykorzystywany w preparatyce organicznej


Siarczany w mineralogii [edytuj]


Minerały tworzące gromadę siarczanów powstają w niskich temperaturach w środowiskach utleniających. Przeważnie są produktami procesów hipergenicznych, zwłaszcza ewaporacji wód morskich i jeziornych. Wiele siarczanów metali ciężkich tworzy się w strefie utleniania kruszców. Niektóre z nich jako produkty działalności hydrotermalnej powstają w niskich temperaturach. Przeważnie są bezbarwne, lecz niektóre z nich, zwłaszcza siarczany metali ciężkich, odznaczają się żywym zabarwieniem. Przeważnie są przezroczyste. Cechuje je niewielka twardość, która w nielicznych tylko przypadkach osiąga 3,5 w skali Mohsa. Znaczna ich część rozpuszcza się w wodzie, dotyczy to szczególnie siarczanów metali jedno i dwuwartościowych o małych promieniach jonowych np. Na+ i Mg2+. Przy ich rozpoznawaniu najczęściej używa się metod termicznych (DTA, TG, DTG), przydatne są także metody rentgenostrukturalne oraz spektroskopia w podczerwieni.


Klasyfikacja [edytuj]


Ze względu na skład chemiczny wyróżnia się pięć klas siarczanów:

Klasa 1. Kwaśne siarczany: np. matteucyt NaHSO4 • H2O, mercallit KHSO4

Klasa 2. Siarczany bezwodne: np. anhydryt CaSO4, celestyn SrSO4, baryt BaSO4

Klasa 3. Siarczany bezwodne zawierające inny anion: np. brochantyt Cu4[(OH)4SO4], jarosyt KFe3[(OH)6(SO4)2]

Klasa 4. Siarczany uwodnione: np kizeryt MgSO4 • H2O, Gips CaSO4 • 2H2O, chalkantyt CuSO4 • 5H2O, melanteryt FeSO4 • 7H2O

Klasa 5. Siarczany uwodnione zawierające inny anion: np. copiapit (Fe[II],Mg)Fe4[III][OH(SO4)3]2 • 20H2O


Oczyszczanie ścieków - proces technologiczny polegający na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń i osadów oraz substancji w nich rozpuszczonych, koloidów i zawiesin.


Przy niewielkim obciążeniu zanieczyszczeniami ścieków oczyszczanie dokonuje się samoistnie w wodach naturalnych, zwłaszcza w rzekach (samooczyszczanie wód).


Oczyszczanie ścieków realizowane jest w oczyszczalni ścieków za pomocą metod, które dzieli się na: mechaniczne, fizyczne, chemiczne i biologiczne.


Pierwszy etap to oczyszczanie wstępne mechaniczne, w którym usuwa się zanieczyszczenia stałe nierozpuszczalne za pomocą krat i sit, zawiesiny ziarniste usuwane są w piaskownikach, a tłuszcze i oleje w odtłuszczaczach, małe zawiesiny i koloidy usuwane są w osadnikach w procesie sedymentacji.


W kolejnych etapach realizuje się oczyszczanie wykorzystując procesy fizykochemiczne, takie jak np.: koagulacja, filtracja, adsorpcja, odwrócona osmoza, destylacja, neutralizacja, wytrącanie i strącanie metodami chemicznymi. Substancje organiczne usuwane są przy oczyszczaniu biologicznym realizowanym przez procesy biochemiczne takie jak: fermentacja i gnicie.


Proces przebiega pod wpływem działania mikroorganizmów osadu czynnego w komorach napowietrzania lub rowach cyrkulacyjnych. Drobnoustroje osadu czynnego (bakterie i grzyby) rozkładają związki organiczne występujące w ściekach na substancje proste, jak: dwutlenek węgla, wodę i amoniak, a bakterie mułu dennego w procesie gnicia wytwarzają np. siarkowodór.


Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków poddaje się dalszej obróbce w celu wykorzystania lub utylizacji.


Azotany(V) to sole lub estry kwasu azotowego HNO3.

Potencjał elektryczny jonu azotanowego



Struktura azotanów(V) [edytuj]


Wszystkie azotany(V) zawierają jon azotanowy NO3-. Jon ten wykazuje strukturę płaską. Atom azotu jest w stanie hybrydyzacji sp². Zhybrydyzowane orbitale tworzą wiązania σ z trzema atomami tlenu. Ponadto, pokrywanie się niezhybrydyzowanego, prostopadłego do płaszczyzny cząsteczki orbitalu p z odpowiednimi orbitalami p atomów tlenu powoduje utworzenie zdelokalizowanych orbitali π. Poza tym, wokół każdego atomu tlenu zlokalizowane są po dwie niewiążące pary elektronowe. Zgodnie z powyższym, wszystkie wiązania N-O są równocenne. Ich długość wynosi 124 pm, a kąt pomiędzy nimi 120°.


W przypadku przyjęcia przez jon azotanowy kationu, np. metalu czy wodoru i utworzenia soli lub kwasu azotowego, jedna z niewiążących par elektronowych jednego z atomów tlenu jest zużywana na utworzenie z nim wiązania σ. W efekcie następuje wydłużenie wiązania tego atomu tlenu z atomem azotu, a także powiększenie się kąta pomiędzy wiązaniami atomu azotu z pozostałymi atomami tlenu i nieznacznym ich skróceniem.


Dane ogólne [edytuj]


Azotany(V) są krystalicznymi substancjami, rozpuszczalnymi w wodzie, oprócz nielicznych azotanów zasadowych, mają silne właściwości utleniające w szczególności po stopieniu. Natomiast w roztworach nie posiadają takich właściwości.


Azotany otrzymuje się w reakcji: kwas azotowy + metal lub tlenek/wodorotlenek/węglan metalu.


Azotany należą do V grupy analitycznej anionów, wykrywa się je za pomocą m.in. próby obrączkowej.


Mogą występować w przyrodzie jako minerały: np. nitratyn, nitryt.


Znajdują zastosowanie jako nawozy mineralne, materiały wybuchowe, do produkcji barwników, w lecznictwie oraz jako topniki.


Wobec estrów kwasu azotowego(V) zamiast nazw "azotan(V) związku" (np. azotan(V) celulozy) używa się często niezbyt poprawnch nazw "nitrozwiązek" (np. nitroceluloza) przysługujących związkom zawierającym grupę nitrową (-NO2) połączoną bezpośrednio z atomem węgla. Wynika to ze względów historycznych i głębokiego zakorzenienia tych nazw.


Ważniejsze azotany nieorganiczne [edytuj]

azotan amonu

azotan potasu

azotan sodu

azotan wapnia

azotan baru

azotan srebra

azotan bizmutu

azotan(V) miedzi(I)

azotan ołowiu(II)

azotan złota

azotan bizmutylu

azotan magnezu

azotan cynku


Ważniejsze azotany organiczne (estry kwasu azotowego) [edytuj]

nitrogliceryna

nitroglikol

nitroceluloza

nitromannit


Azotany w akwarium [edytuj]


Azotany są końcowym produktem przemiany azotowej odpadowych białek i mocznika. W akwarium pochłaniają je rośliny i glony, a usuwane są przez beztlenowe bakterie denitryfikujące w specjalnym filtrze (źródełko/denitryfikator) lub podmianę wody. Są mało szkodliwe dla ryb przy stężeniu do 50 mg/l ale np koralowce wymagają zawartości poniżej 5 mg/l.


Stężenia dla akwariów słodkowodnych:

do 5 czasem 10 mg/l - poziom utrzymywany w akwariach ze specjalnym filtrem

do 40 mg/l - wspomagają rozwój roślin

40-80 mg/l – powodują wzrost glonów

80-140 mg/l – zahamowanie wzrostu roślin i gwałtowny wzrost glonów

ponad 140 mg/l – niebezpieczne dla ryb i roślin.


Azotany w wodociągowej wodzie pitnej [edytuj]


Polskie normy dopuszczają zawartość azotanów do 50 mg/l.




Uzdatnianie wody - proces polegający na doprowadzeniu zanieczyszczonej wody do stanu czystości wymaganego dla danego zastosowania.


Skład elementarnych procesów uzdatniania wody dobiera się zgodnie z zastosowaniem produktu finalnego. Głównymi metodami pozyskiwania wody uzdatnionej są:


Wodę uzdatnia się dla potrzeb komunalnych (woda pitna), przemysłu (w szczególności spożywczego), medycyny, farmacji.



Odżelazianie wody to uzdatnianie wody polegające na usunięciu z niej (wytrąceniu) nadmiernych ilości związków żelaza. Zadanie sprowadza się do przeprowadzenia rozpuszczonych związków żelaza i manganu w formy trudno rozpuszczalne. Odbywa się to poprzez napowietrzanie w urządzeniach - odżelaziaczach. Następnie, po dokonaniu korekty odczynu, woda filtrowana jest na złożu.

Taka sama technologia stosowana jest przy odmanganianiu wody.



demineralizacja (np. poprzez destylację),

Demineralizacja wody - usunięcie z wody rozpuszczonych w niej soli.

Najprostszy schemat obejmuje wymianę:

kationów na kationicie silnie kwaśnym pracującym w cyklu wodorowym,

anionów na anionicie silnie zasadowym pracującym w cyklu wodorotlenowym.

Oczyszczona woda zostaje pozbawiona wszystkich zawartych w niej soli. Wytwarza się równoważna ilość jonów wodorowych i wodorotlenowych, tworząc cząsteczki wody.



filtracja (mineralna, węglowa, mechaniczna),

Filtracja (sączenie) – metoda oddzielania substancji stałych od cieczy i gazów, poprzez mechaniczne zatrzymanie jednego ciała stałego w przegrodach porowatych (filtrach) przy użyciu odpowiednich aparatów. Ciecz lub gaz otrzymywane po filtracji nazywa się filtratem. Filtracja jest najczęściej stosowanym sposobem oddzielania ciał stałych od cieczy.


W technologi uzdatniania wody wykorzystuje się naturalne procesy zachodzące w przyrodzie z bardzo dużym przyśpieszeniem:

cedzenie

sedymentacja

flokulacja

kohezja

adhezja

dyfuzja

adsorpcja

oddziaływanie elektrostatyczne.


Proces polega na przepuszczeniu wody przez ośrodek porowaty zgromadzony w filtrach w postaci złóż filtracyjnych.



Podczas filtracji przepływ przesączu przez warstwę osadu ma charakter uwarstwiony. Z równania Leva wynika następująca zależność:


u = μΔP/ηl, gdzie


u – prędkość liniowa przesączu w m/s, μ – stała przepuszczalności osadu w m², l – grubość warstwy osadu w m, η – współczynnik lepkości dynamicznej przesączu w Pa·s, ΔP – różnica ciśnień w Pa.


Kluczowym kryterium rozdziału rodzajów filtracji jest wielkość cząstek:

przesiewanie

mikrofiltracja

ultrafiltracja

nanofiltracja


Przykładem rozdzielenia substancji sposobem filtracji jest zawiesina np. kredy i wody.


Odwrócona osmoza - zjawisko odwrotne do spontanicznie zachodzącej osmozy. Polega na wymuszonej dyfuzji dowolnego indywiduum chemicznego (jonów lub cząsteczek) z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o wyższym stężeniu przez membranę półprzepuszczalną.


Odwrócona osmoza w odróżnieniu od spontanicznej musi zostać wywołana przyłożeniem do membrany ciśnienia o większej wartości i skierowanego przeciwnie niż ciśnienie osmotyczne naturalnie występujące w układzie.


Odwrócona osmoza jest podstawą jednej z metod odsalania wody morskiej. Stosuje się też ją do oczyszczania i zatężania ścieków przemysłowych, szczególnie pochodzących z przemysłu spożywczego, papierniczego i galwanicznego. Metoda ta pozwala na odzyskanie wody oraz cennych substancji zawartych w ściekach. Główną zaletą tej metody jest stosunkowo małe zużycie energii gdyż proces zachodzi bez przemiany fazowej.


Dezynfekcja (po polsku dosłownie oznacza odkażanie) – postępowanie mające na celu maksymalne zmniejszenie liczby drobnoustrojów w odkażanym materiale. Dezynfekcja niszczy formy wegetatywne mikroorganizmów, a nie zawsze usuwa formy przetrwalnikowe. Zdezynfekowany materiał nie musi być jałowy. Dezynfekcja, w przeciwieństwie do antyseptyki dotyczy przedmiotów i powierzchni użytkowych.


Wyniki dezynfekcji zależą od trzech czynników:

drobnoustroju – gatunek, liczba, aktywność fizjologiczna,

środka dezynfekcyjnego – właściwości chemiczne i fizyczne, stężenie, czas działania,

środowiska – temperatura, wilgotność, pH, obecność materii organicznej, poziom kationów Ca2+ i Mn2+ itp.


Do dezynfekcji stosuje się metody fizyczne i chemiczne.


Czynniki fizyczne używane do dezynfekcji:

Para wodna - do dezynfekcji wcześniej oczyszczonego sprzętu, odzieży, unieszkodliwiania odpadów, używa się pary wodnej w temperaturze 100-105°C pod zmniejszonym ciśnieniem (0,5 - 0,45 atm). Pary wodnej pod normalnym ciśnieniem używa się od odkażania m.in. wyposażenia sanitarnego.

Promieniowanie - do odkażania używa się promieni UV o długości fali 256 nm, które niszczą drobnoustroje w powietrzu i na niezasłoniętych powierzchniach.








Azotany(III) (nazwa zwyczajowa: azotyny) - sole lub estry kwasu azotowego(III) (azotawego).


Budowa azotanów(III) [edytuj]

Jon NO2-


Wszystkie azotany(III) zawierają jon NO2-. Jon ten jest izoelektronowy (ma tę samą ilość elektronów i ich rozmieszczenie) z cząsteczką ozonu. Od anionu NO3- występującego w azotanach(V) różni się tym, że trzeci ze zhybrydyzowanych orbitali sp² nie tworzy wiązania z atomem tlenu - zostaje zajęty przez niewiążącą parę elektronową. Obydwa wiązania N-O są więc równocenne, a cząsteczka ma kształt trójkąta.


W wyniku przyjęcia przez jon NO2- kationu (np. wodoru czy metalu), na utworzenie wiązania jest zużywana jedna z niewiążących par elektronowych któregoś z atomów tlenu. W przypadku reakcji jonu NO2- np. z atomem węgla powstają zarówno estry kwasu azotowego(III), jak i związki nitrowe.

Ester azotowy


Właściwości [edytuj]


Nieorganiczne azotany(III) są substancjami krystalicznymi. Rozpuszczają się w wodzie. Mogą wykazywać zarówno właściwości redukujące, np. wobec nadmanganianu potasu w kwaśnym środowisku:

2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2O


czyli jonowo:

2MnO4- + 5NO2- + 6H+ → 2Mn2+ + 5NO3- + 3H2O,


jak i utleniające, np. wobec wodorków niemetali.


Otrzymywanie [edytuj]


Azotany(III) można otrzymać przez wprowadzenie mieszaniny tlenku azotu(II) i tlenku azotu(IV) do roztworów wodorotlenków lub węglanów metali alkalicznych, np.

2NaOH + NO + NO2 → 2NaNO2 + H2O


Inną metodą jest redukcja stopionych azotanów(V) metalicznym ołowiem, np.

NaNO3 + Pb → NaNO2 + PbO


Niektóre azotany(V) redukują się do azotanów(III) w wyniku podgrzania, np.

2KNO3 → 2KNO2 + O2


Ważniejsze azotany(III) [edytuj]

azotan(III) potasu

azotan(III) sodu

azotan(III) amonu

azotan(III) etylu

azotan(III) pentylu


Chemiczne oczyszczanie ścieków - jedna z metod oczyszczania ścieków. Polega na wytrącaniu niektórych związków rozpuszczalnych lub ich neutralizacji za pomocą procesu koagulacji, neutralizacji, ekstrakcji, elektrolizy, destylacji lub sorpcji na węglu aktywnym. Oczyszczanie chemiczne stosuje się głównie przy ściekach przemysłowych, które zawierają metale ciężkie oraz chemiczne związki organiczne.


W momencie zadziałania substancjami chemicznymi na ścieki uzyskujemy:

zobojętnienie ścieków,

wydzielenie ze ścieków substancji stałych,

wydzielenie ze ścieków substancji organicznych, koloidalnych i związków rozpuszczalnych, przede wszystkim soli metali ciężkich,

odkażenie ścieków,

usunięcie przykrego zapachu,

utlenienie substancji ściekowych.


Koagulacja to proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciągłą o nieregularnej strukturze. Istnieje koagulacja odwracalna i nieodwracalna, a także spontaniczna i wymuszona. W wyniku koagulacji może następować zjawisko żelowania, tworzenia się past i materiałów stałych, sedymentacji lub pokrywania powierzchni mieszaniny warstwą fazy rozproszonej.


Typowe struktury koagulacyjne to dyspersje polimerów, niektóre rodzaje farb, tworzywa sztuczne, oraz produkty koagulacji białek, takie jak np: jogurt. Koagulacja białka występuje na skutek zniszczenia jego trzeciorzędowej struktury, prowadzącego do łączenia się rozpuszczalnych w wodzie białek w nierozpuszczalne strzępki i całkowitej utraty ich aktywności biologicznej. Koagulacja białek może następować pod wpływem temperatury lub czynników chemicznych.


W procesie oczyszczania ścieków za pomocą koagulacji uzyskiwany jest dość znaczny efekt np. redukcja BZT5 może osiągnąć 85%, a zawiesin do 90%. Z tego względu koagulację określa się jako pośredni stopień między oczyszczaniem mechanicznym a biologicznym. Ujemną stroną tego procesu jest powstawanie dużej ilości osadów, głównie o charakterze nieorganicznym. Koagulacja stosowana jest najczęściej do oczyszczania ścieków przemysłu włókienniczego, garbarskiego, chemicznego i innych, niekiedy jako proces wstępny przed oczyszczaniem biologicznym.





Flokulacja - 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.


Czasami, np. przy termicznej koagulacji białek, flokulacja zachodzi całkowicie spontanicznie. W wielu procesach technologicznych flokulacja jest celowo inicjowana poprzez dodanie do koloidu związku chemicznego zdolnego do tworzenia wiązań chemicznych między micelami. W przemyśle flokulację uzyskuje się bardzo często poprzez stosowanie polimerów o niezbyt wysokiej masie cząsteczkowej (oligomerów), posiadających zdolność tworzenia wiązań wodorowych z micelami.


W przemyśle, flokulacja poprzedza zwykle proces oczyszczania przez sedymentację lub filtrację. Flokulację stosuje się m.in przy oczyszczaniu ścieków, a także w w procesach technologicznych, w których istnieje potrzeba szybkiego wyodrębnienia produktów zawieszonych koloidach.


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 zwilżalne otaczają się w większym stopniu pęcherzykami powietrza niż łatwo zwilżalne, dzięki czemu unoszą się na powierzchnię, skąd są zbierane w postaci szlamu. W większości przypadków używane są również dodatki, mając na celu polepszeniu efektywność flotacji. Powszechnie stosowane są spieniacze, zbieracze, regulatory pH. Produktem flotacji jest koncentrat. W Polsce wybogacane są przez flotację rudy miedzi wydobywane w kopalniach KGHM-u. Odpady tego procesu są przechowywane w zbiorniku w Rudnej, a koncentrat przerabiany w hutach miedzi "Głogów" i "Legnica". Flotacja jest również stosowana w recyclingu papieru.


Wskaźnik saprobowości określa poziom zanieczyszczenia wód martwą materią organiczną lub produktami jej gnilnego rozkładu.


Termin saprobowość pochodzi od greckiego słowa "sapros", czyli gnilny. Jego definicję po raz pierwszy podali Prag (1966) oraz Caspers i Karbe (1966); była ona oparta o przemiany mikrobiologiczne zachodzące w zanieczyszczonych wodach. Pierwszej klasyfikacji organizmów wodnych jako wskaźników jakości wody dokonali Cohn w 1870r. oraz Mez w 1898r. następnie Kolkwitz i Marsson opracowali system saprobów, na podstawie którego wyróżnili w wodach naturalnych 4 strefy saprobowe:


Rozszerzenia o dokładne podziały wód pod względem stopnia zanieczyszczenia, wprowadzenia nowych gatunków wskaźnikowych , jak i zastosowania metod statystycznych celem ujednolicenia wyników badań dla ich prostej i pełnej interpretacji dokonali; Liebmann (1962) oraz Sladecek(1973)- Rozszerzyli listę organizmów wskaźnikowych. Thomas (1944) -podzielił strefę polisaprobową w zależności od wielkości BZT5 na podstrefy:

α-polisaprobowa (bakteryjna)-BZT5>60 mg/l O2

β-polisaprobowa (orzęsków)-BZT5 30-60 mg/l O2

gama-polisaprobową (Sphaerotilus)BZT5 20-30 mg/l O2




Saprobowość jest sumą wszystkich procesów rozkładu materii dostarczających wolnej energii. Można ją ocenić za pomocą dynamiki przemian dysymilacyjnych, intensywności poboru tlenu lub składu biocenozy i jest w tym ujęciu procesem przeciwstawnym produkcji pierwotnej. Saprobowość jest zatem tym wyższa, im większe jest zanieczyszczenie wody.


Organizmy stanowiące wskaźniki zanieczyszczenia wody dzielimy na cztery podstawowe grupy:

polisaprobowe - w najbardziej zanieczyszczonych wodach

α-mezosaprobowe - w średnio zanieczyszczonych wodach

β-mezosaprobowe - w średnio zanieczyszczonych wodach

oligosaprobowe - w najmniej zanieczyszczonych wodach


Sukcesywny wzrost saprobowosci, powoduje liczebną przewagę destruentów nad innymi ugrupowaniami w biocenozie. Odwrotnie, samooczyszczanie prowadzące do zmniejszania saprobowości, prowadzi do stałego zwiększania się udziału producentów.


Strefy saprobowe w zasadzie odpowiadały klasom czystości wód klasyfikacji trójstopniowej.


Klasy czystości wód podaje się na podstawie wyników monitoringu stanu czystości rzek. Ocenę jakości przygotowuje się na podstawie wskaźników fizyko-chemicznych i biologicznych. Klasyfikacji wód dokonuje się poprzez porównanie miarodajnych stężeń zanieczyszczeń określonych wskaźnikami, z normatywnymi stężeniami zanieczyszczeń określonymi w rozporządzeniu Rady Ministrów.


Do roku 2004 obowiązywała czterostopniowa skala: wody I, II, III klasy oraz NON – pozaklasowe. Od roku 2005 w raportach WIOŚ posługują się skalą pięciostopniową, na podstawie Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 11 lutego 2004 w sprawie klasyfikacji dla prezentowania stanu wód powierzchniowych i podziemnych, sposobu prowadzenia monitoringu oraz sposobu interpretacji wyników i prezentacji stanu tych wód (Dz. U. z 2004 r. Nr 32, poz. 284).


Woda pitna - czysta woda, która nadaje się do spożycia (bez zagrożenia dla zdrowia). Powinna ona zawierać odpowiednią ilość soli mineralnych (dlatego woda destylowana, mimo wysokiej czystości, nie nadaje się do celów konsumpcyjnych), a nie zawierać zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych.


Spożycie wody przez dorosłego człowieka nie powinno przekraczać 1-1,5 litra na godzinę, gdyż może to doprowadzić do poważnych zaburzeń w gospodarce elektrolitycznej organizmu.


Wypicie bardzo dużej ilości wody pitnej (powyżej 5 litrów w ciągu kilku godzin) może prowadzić do śmierci wskutek hiponatremii. W tak dużych ilościach bezpieczniej pić płyny izotoniczne.


Źródła wody pitnej

Wodę pitną można czerpać ze studni lub innych ujęć, a na terenach zurbanizowanych jej podstawowym rodzajem jest woda wodociągowa. W krajach rozwiniętych coraz powszechniej spożywa się wodę mineralną.


Czasami wodę pitną można uzyskać przez przegotowanie wody powierzchniowej, lecz nie daje to gwarancji unieszkodliwienia wszystkich drobnoustrojów. Spożywanie wody skażonej bakteriologicznie może być przyczyną zatrucia, którego najczęstszymi objawami są nudności, wymioty i biegunka. Żołnierze niektórych armii otrzymują substancje odkażające, które w warunkach polowych umożliwiają im w miarę bezpieczne picie dostępnej wody powierzchniowej (nawet z kałuży).


Proces asymilacji

Azot, występujący w wodzie w solach azotanowych i amonowych, jest także pobierany przez rośliny jako niezbędny pokarm w procesie asymilacji zwanym także biosyntezą. Proces ten można przedstawić w sposób uproszczony:


NH3 + CO2 + rośliny zielone + światło słoneczne białko

Organizmy zwierzęce nie są zdolne do wykorzystywania azotu z atmosfery i nie mogą wywarzać białka ze związków organicznych. Białka pobierają od roślin lub innych zwierząt.


Systemy sieci kanalizacyjnej obecnie wykonywane:

- System Wavin.

- Technologia wykonania.

- Uzbrojenie.


Wyszukiwarka