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)
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.
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
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