JAK POWSTAJE AGRESYWNY CO2 W WODZIE
Obecność CO2 w wodzie powoduje rozpuszczenie węglanów CaCO3+H2O+CO2→Ca(HCO3)2 po dysocjacji
Ca(HCO3)2→Ca2++2HCO3- .Dzieki tej reakcji część CO2 jest wiązana. Gdy ilość CO2 jest większa niż potrzebna do utrzymania stanu równowagi z dwuwęglanem to nadmiar nazywany jest CO2 agresywnym. Powoduj eon korozje betonu, rur, węży gumowych.
Równowaga węglanowa- wolny CO2 występuje w postaci rozp. i H2CO3 część wolnego CO2 jest niezbędna do utrzymania w wodzie rozpuszczonego Ca(HCO3) 2 i tworzy w ten sposób równowagę węglanowo-wapniową zgodnie z równaniem Ca(HCO3) 2 ->CaCO3+ H2O+CO2 Ta część węgla, która bierze udział w r-cji nosi nazwę dwutlenek węgla równowagi węglanowo-wapniowej. Pozostała ilość CO2 to dwutlenek węgla agresywny, nadmiar powoduje więc korozję metali i betonu. W przypadku zbyt małej ilości CO2 wolnego ma miejsce wytrącanie CaCO3 co powoduje twardość węglanową i tworzenie się kamienia kotłowego.
SCHEMAT I OPS DZIAŁANIA FILTRA CIŚNIENIOWEGO:
-ziarna piasku cyrkulują w wodzie aby oderwać zanieczyszczenia - stopniowe zmniejszenie odpływu wody płuczącej aby powrotem ułożyła się warstwa.
R-cje koagulacji chlorkiem glinu III
1.Hydroliza AlCl3+3H2O-> Al.(OH)3+3HCl
2. R-cje m-dzy kwasem a zasadowością wody 6HCl+3Ca(HCO3)2-> 3CaCl2+6CO2+6H2O
6HCl+3Ca(OH)2-> 3CaCl2+6H2O
Śr. Zasadowe Al(OH)3+OH-> Al.(OH)4
Śr.kwasowe Al(OH)3+3H+-> Al3+ + 3H2O
Reakcje koagulacji chlorkiem żelaza
1.Hydroliza
FeCl3 + 3H2O=Fe(OH)3| + 3HCl
2.R-cje między kwasem a zasadowością wody
6HCl +3 Ca(HCO3)2 = 3CaCl2 +6CO2 +6H2O
6HCl + 3Ca(OH)2 = 3CaCl2 +6H2O
Środowisko zasadowe:
Fe(OH)3 + OH = Fe(OH)4
Środowisko kwasowe:
Fe(OH)3 + 3H+ =Fe 3+ + 3H2O
KAMIEŃ KOTŁOWY-RODZAJE, POWSTAWANIE,SKUTKI, USUWANIE: Rodzaje: kamień węglanowy CaCO3; kamień siarczanowy CaSO3; kamień krzemianowy CaSiO3 Powstawanie: -korozja w wymienniku ciepła w wyniku hydrolizy Mg2+ +2H2O→Mg(OH)2+2H+ powstaje kamień kotłowy utrudniający wymianę ciepła -zbyt niska twardość wody(kamień kotłowy, muł, szlam) -przekraczanie stanu nasycenia w danej temperaturze CaSO4 + Na2SiO3→CaSiO3↓+Na2SO4 (kamień krzemianowy) Ca(HCO3)2→CaSO3↓+CO2+H2O(kamień siarczanowy) Skutki: -straty ciepła - awarie urządzeń -zmniejszenie przekrojów rur Usuwanie: -niechemiczne - chemiczne(Na3PO4) -rozpuszczanie kwasami(HCl, HF)
Obecność w wodzie rozpuszczalnych soli wapniowych i magnezowych powoduje tzw. twardość wody. Sole wapnia i magnezu dostają się do wody w wyniku kontaktu zawartego w niej dwutlenku węgla
z glebą i skałami zawierającymi wapienie i magnezyty. Wówczas trudno rozpuszczalne w wodzie wapienie i magnezyty przekształcają się w dobrze rozpuszczalne w wodzie wodorowęglany wapnia i magnezu. Wodorowęglany wapnia i magnezu powodują tzw. twardość węglanową wody, zwaną również
twardością przemijającą Tww. Siarczany oraz chlorki wapnia i magnezu (CaSO4,MgSO4, CaCl2, MgCl2) powodują twardość trwałą (stałą) wody Twn. Suma twardości przemijającej i trwałej stanowi ogólną twardość wody Twog.
Chlorowanie do pkt. przełamania
Zasada metody chlorowania, dodając chlor do dezynfekowanej wody najpierw następuje: jego zużycia na utlenianie substancji zredukowanych,
-następnie tworzą się chloroaminy, -dalsze zwiększenie dawki chloru powoduje powstawanie chloroamin, -dalsze zwiększanie dawki chloru powoduje utlenianie chloroamin aż do momentu gdy w wodzie pojawi się wolny chlor.Ten moment w procesie nazywamy pkt. przełamania.
Tan sposób chlorowania zaleca się stosować gdy woda zawiera bakterie, azot amonowy oraz zw. organiczne.
ISTOTA FLOTACJI CIŚNIENIOWEJ: dotyczy cząstek, których gęstość jest <gęstości wody, glony, kłaczki, włokna. Flotacja ciśnieniowa najczęściej stosowana- etap1 to nasycenie wody powietrzem-saturatory etap 2: rozprężanie(zapewnienie bardzo małych pęcherzyków)
Kłaczki wypływaja z pęcherzykami powietrza-spręzanie powoduje,że wiecej tlenu się nie rozpuszcza, gwałtowne ropręzanie powoduje powstawanie pęcherzyków.
Woda.poddziemna→pompa→napowietrzanie→koagulacja→
sedymentacja→odżelazianie→odmanganianie→dezynfekcja→odbiorcy
woda powierzchniowa → ozonowanie wstępne → koagulacja,flokulacja → filtracja pospieszna → ozonowanie pośrednie → filtracja biologiczna aktywnym węglem→dezynfekcja końcowa→odbiorcy
Wpływ ozonowania wody na kwasy fulwowe i huminowe
Substancje te stanowią główną część węgla organicznego w wodzie. Obie reagują z ozonem podwyższając w znacznym stopniu zapotrzebowanie na ten utleniacz. R-cje ozonu z substancjami huminowymi przy neutralnych wartościach pH prowadzą do: -niewielkiego obniżenia ogólnego węgla organicznego (OWO), -silnego obniżenia barwy i absorbancji UV, -spadku liczby wysokomolekularnych frakcji i wzrostu niskomolek.,
-utworzenia produktów ubocznych ozonowania. W trakcie ozonowania dochodzi do częściowej destrukcji subst. humusowych, uwalniane zostają cząsteczki inkludowane. Stąd też wiele substancji identyfikowanych w wodzie po procesie ozonowania to nie tyle produkty uboczne ale uwolnione wcześniej skompleksowane cząsteczki. Ozonowanie subst. humusowych prowadzi także do utworzenia ubocznych produktów: aldehydy, kw. karboksylowe, estry kw. karboks., powstawanie zw. bromoorg.
WSPOMAGANIE KOAGULACJI: 1. Obciążniki kłaczków(CaCO3) 2.Silne utleniacze (Cl2,ozon) 3. polimery organiczne(obojętne, kationowe,anionowe) 4. Polimery nieorganiczne. Dawki 0,1-1%
Barwa pozorna-klarowność + mętność, gdy w wodzie występuje żelazo,woda, mętnienie wskutek jego utleniania daje mylny wynik zabarwienia Barwa rzeczywista- barwa wody klarownej, gdy żelazo utlenia się bardzo trudno, barwa po sączeniu, eliminuje się wpływ wytrąconych zanieczyszczeń żelaza .
Dezynfekcja metodą MIOX
Polega na wytworzeniu mieszaniny utleniaczy drogą elektrolizy soli kuchennej. Mieszanina utleniaczy zawiera: ClO-, ClO2, O3, H2O2. Proces różni się od procesu elektrochlorowania stosowanie ogniwa składającego się z elektrod wykonanych ze specjelnego stopu. Elektrolizery działają w pełni automatycznie, należy jedynie okresowo uzupełniać zapas soli. Zalety: bezpieczeństwo, skuteczność, prosta obsługa, pozwala wyeliminować zagrożenia jakie stanowi chlor w tradycyjnym systemie uzdatniania wody.
Uboczne produkty chlorowania w związku z rosnącą ilością związków org. W chlorowanej wodzie, dochodzi do powst. ubocznych prod. chlorowania. Chlor dodany do wody ulega reakcjom chem. Z samą wodą i subst. w niej zawartymi. Najważniejsze grupy subst. to: trichlorometany/chloroform,bromoform/, haloacetonitryle, chloro fenole, kw.haloorganiczne. trichloroaminy, bromiany, bromodichlorometan zaliczane są do zw. Rakotwórczych.
Usuwanie żelaza z wody. utlenianie jonów Fe(II) do Fe(III) i usuwaniu wytrąconych związków. Konieczne warunki: zapewnienie hydrolizy związków żelaza, utlenienie jonów Fe(II) do Fe(III), wytworzenie i aglomeracja koloidalnych cząsteczek Fe(OH)3, usunięcie wytrąconego wodorotlenku żelazowego.Jeżeli żelazo występuje jako Fe(HCO3)2, to osad Fe(OH)3, może być usuwany z oczyszczanej wody w procesie sedymentacji i filtracji - /układ oczyszczania: napowietrzanie → sedymentacja → filtracja pospieszna → dezynfekcja/.Jeżeli żelazo obecne jest również w postaci FeSO4 to wówczas do układu oczyszczania: /napowietrzanie → sedymentacja → filtracja pospieszna → dezynfekcja/ należy włączyć proces alkalizacji, zapewniający neutralizację H2SO4 powstającego w czasie hydrolizy FeSO4.Hydroliza występujących w wodach związków żalazawych:
Fe(HCO3)2 + 2H2O Fe(OH)2 + 2HCO ; FeSO4 + 2H2O Fe(OH)2 + H2 SO4 Neutralizacja H2 SO4 :H2 SO4 + Ca(OH) 2 CaSO4 + 2H2O ;H2 SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O Czynniki warunkujące proces usuwania Fe z wody: wartość pH i Eh /potencjał oksydacyjno-redukcyjny/, stężenie wolnego dwutlenku węgla i tlenu rozpuszczonego oraz zasadowość wody.
Agresywność wody, korozyjność wody
Właściwość wody wywołana jej składem chemicznym, powodująca niszczenie skał, betonów, konstrukcji metalowych pozostających z nią w kontakcie. powoduje nieodwracalne zmiany ośrodka skalnego, ługowanie i zmienia chemizm wód. Najczęściej mamy do czynienia z wodami o agresywności ługującej (zawierające poniżej 90 mg CaCO3/dm3), agresywności węglanowej (zawierające ponad 4 mg CO2/dm3), agresywności magnezowej (zawierające ponad 1000 mg Mg/dm3), agresywności siarczanowej (zawierające ponad 250 mg SO4/dm3), agresywności amonowej (zawierające ponad 15 mg N-NH4/dm3) oraz występującej przy pH wody poniżej 7 agresywności kwasowej. Agresywnie działają też wody typu Na-Cl o stężeniu przekraczającym 1000 mg/dm3 oraz w stosunku do żeliwnych rur, wody bogate w tlen.
Usuwanie manganu z wody.Istota odmanganiania polega na utlenianiu jonów Mn(II) do Mn(III) i wytrąceniu ich w postaci MnO2 xH2O.MnO2 xH2O jest związkiem trudno rozpuszczalnym. Związki manganu dwuwartościowego w wodach podziemnych nie ulegają tak łatwo hydrolizie jak sole żelazawe /hydroliza przebiega wolno/. Szybkość utleniania manganu dwuwartościowego zależy w dużej mierze od odczynu pH i aby ta szybkość była przydatna do celów technologicznych pH powinno wynosić > 9,5. Aby utleniać mangan w granicach pH dopuszczalnych w wodzie do picia można stosować silne utleniacze. Skuteczną metodą odmanganiania wody jest jej filtracja przez wpracowane złoże filtracyjne, którego ziarna pokryte są dwutlenkiem manganu. Odmanganianie wody w złożu wpracowanym przebiega w wyniku sorpcji katalitycznej.Inne metody usuwania Fe i Mn: Utlenianie w warstwie wodonośnej Wymiana jonowa Sorpcja jonów Mn(II) na wodorotlenku żelazowym Filtracja przez złoże z minerałów Mn
Ozonowanie: poprawa wł. organoleptycznych,
usunięcie bakterii, wirusów, utl. metali, tworzy rodniki OH i utlenia Ozonowanie wstępne: obniżenie barwy, utl. zw. niepolarnych (siarczki, cyjanki) poprawa smaku i zapachu, ułatwienie mikroflotacji, obniżenie liczebności glonów, zaspokojenie spontanicznego zapotrzebowania na O3, THM-y trudniej się tworzą, 1-2min,
Ozonowanie pośrednie, końcowe: dezynfekcja bakteriologiczna, utl. fenoli, deterg.
obniżenie dawki reagentów do ochrony wody w sieci, zmiana ChzT w BzT, obniżenie stężeń rozpuszczonego węgla w przypadku połączenia z sorcją na WA, dawka 4gO3/m3 czas 4 min
Wpływ na ozonowanie: wys. pH powoduje rozpad
O3+OH- = O2- +HO2zasadowość wody powoduje inhibicję rodników OH-,
ClO2: zalety:efektywny, działa w szerokim zakresie pH 6-8,5, nie tworzy THM, nie reaguje z NH3, stabilny, spowalnia rozwój zanieczyszczeń wtórnych, wady: redukcja w środowisku kwaśnym ClO2+4H+=Cl-+2H2O, dysproporcjonowanie w środowisku alkalicznym 2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+H2O, wybuchowy powyżej -40C
Kategorie wody : A1 wymagają prostego uzdatniania fizycznego, filtracji, dezynfekcji
A2 wymagają typowego uzdatniania fiz. i chem.utleniania, koagulacji,flotacji,filtracji
Dezynfekcji, chlorowania końcowego A3 wysokosprawne uzdatnianie fiz. i chem. Utlenianie, koagulacja, flotacja, flokulacja filtracja, adsorpcja na WA, dezynfekcja Elektrokoagulacja, koagulowanie, czyli ścinanie białka żywych tkanek ustroju, np. tkanki nowotworowej lub tkanki sąsiadującej z nowotworem, przy użyciu prądu elektrycznego o wysokiej częstotliwości.Jest szczególnie przydatna w zabiegach: ginekologicznych, czy urologicznych w leczeniu nowotworów łatwo krwawiących, jak np. polipy pęcherza moczowego.Zabiegi wykonuje się przez cystoskop za pomocą cienkich zgłębników koagulacyjnych. Elektrokoagulacja za pomocą noża elektrycznego powoduje obumarcie tkanki nowotworowej, jej oddzielenie się po pewnym czasie i wtórne gojenie się rany.
BZT5, Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BOD Biochemical Oxygen Demand) to parametr używany w inżynierii środowiska odpowiadający zużyciu tlenu do utlenienia w warunkach aerobowych związków organicznych zawartych w ściekach (albo w wodzie) przy udziale mikroorganizmów.ChZT - Chemiczne zapotrzebowanie na tlen (COD Chemical OxygenDemand).Jest to parametr używany podobnie jak BZT do oceny stanu wody lub ścieków, interpretowany jako ilość tlenu potrzebna do utlenienia zawartych związków organicznych i nieorganicznych. Utlenianie odbywa się za pomocą silnych związków utleniającychTakichJakDwuchromianPotasu.BZT jest częścią ChZT, a ich proporcja jest istotną wskazówką odnośnie biodegradowalności ścieków. Etapy uzdatniania wody: w. podziemna-pompa/studnia-napowietrzanie-koagulacja-sedymentacja-odżelazianie-odmanganianie-dezynfekcja-odbiorcy w.powierzchniowa-ozonowanie wstępne- koagulacja/flotacja-filtracja pospiesza(złoża piasku)-ozonow. Pośrednie- filtracja biolog. Węglem BAF-dezynfekcja końcowa-odbiorcy.
|