Obieg wody: środowisko(w.powierzchniowe, podziemne),stacja uzdatniania, systemy

dystrybucji wody, odbiorcy(indywidualni, przemysł), systemy kanalizacyjne, oczyszczanie

ścieków komunalnych. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27.11.02 W sprawie

wymagań jakimi powinny odpowiadać wody powierzchniowe wykorzystywane do

zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia: TOC: A1-5mg/l, A2-10mg/l, A3-

15mg/l. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dn.29.03.07 W sprawie jakości wody

przeznaczonej do spożycia przez ludzi: THMs:100microg/l, utlenialność: 5mgO₂/l, TOC:

5mg/l, chlor wolny: 0,3mg/l, chloryny i chlorany: 0,7mg/l, ogólna liczba mikroorg. w 36^oC po

48h: 50/1ml, ogólna liczba mikroorg. w 22^oC po 72h: 100/1ml, E.coli: 0jtk/100ml,

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dn.24.07.06 W sprawie warunków jakie należy

spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi oraz w sprawie substancji

szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego(dla MR ponad 2000 i 100000): BZT5:

25/15mgO₂/l, ChZT:125mgO₂/l, zawiesiny:35mg/l, Nog:15/10mgN/l, Pog:2/1mgP/l.

Kategorie wód powierzchniowych: A1-woda wymagająca prostego uzdatniania

fizycznego(filtracji i dezynfekcji), A2-woda wymagająca typowego uzdatniania fiz. i chem.

(utleniania wstępnego, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, dezynfekcji), A3-woda

wymagająca wysokosprawnego uzdatniania fiz. i chem.( (utleniania, koagulacji, flokulacji,

dekantacji, filtracji, adsorpcji na C aktywnym, dezynfekcji). Klasy wód podziemnych: I-

b.dobrej jakości, II-dobrej jakości, III-zadowalającej jakości, IV-niezadowalającej jakości, V-

złej jakości. Zanieczyszczenia w. powierzchniowych: NOM(naturalne substancje org.)-

główne źródło TOC(węgiel org.): kwasy fulwowe i huminowe; problemy: sinice, okrzemki

zmiany pH. Układ technologiczny SUW Miedwie: ujmowanie wody, pompowanie wody

surowej, ozonowanie wstępne, koagulacja, flokulacja i sedymentacja, filtracja na filtrach

An/P, ozonowanie pośrednie, filtracja na C aktywnych, dezynfekcja(Cl₂,ClO₂),

magazynowanie i transport, dezynfekcja końcowa(ClO₂). Dz.U.Nr61: Woda jest bezpieczna

dla zdrowia ludzkiego, jeżeli jest wolna od mikroorg. chorobotwórczych, pasożytów w liczbie

stanowiącej potencjalne zagrożenie zdrowia ludzkiego, substancji chem. w ilościach

zagrażających zdrowiu oraz nie ma agresywnych właściwości korozyjnych i spełnia

podstawowe wymagania mikrobiologiczne określone w zał.1 i podstawowe wymagania chem.

określone w zał.2. Wody podziemne: stały skład wynikający z przemian

hydrogeochemicznych: utlenianie i redukcja; rozpuszczanie(ługowanie) i strącanie; hydratacja

i hydroliza; wietrzenie; sorpcja, desorpcja, wymiana jonowa i membranowa; migracja i

dyspersja, procesy biochemiczne. Ługowanie skał(skład wody zależy od rodzaju skał): halit

(Na+,Cl-), kalcyt(Ca2+, HCO3-), dolomit(Mg2+,Ca2+,HCO3-), krzemiany + H2CO3

(Na+,K+,Mg2+,Ca2+, uwolniona krzemionka), wpływ: pH, temp., gazy, ciśnienie, warunki

fizyczne krążenia. Żelazo: jako Fe(HCO₃)₂, FeSO₄, Fe + związki org.; procesy decydujące o

zawartości Fe: utlenianie, hydroliza, hydratacja, tworzenie kompleksów, wymiana jonowa;

formy Fe przy niskim potencjale redox: Fe(HCO₃)₂, FeCO₃, FeSO₄ (ew. Fe(OH)₂). Mangan:

występuje razem z Fe, zależy od pH, E_h, w postaci: Mn+(w kompleksach), Mn2+

(najczęściej), Mn3+ -MnO(OH), Mn4+ -MnO₂, MnO(OH)₂: źródło Mn: 2MnO₂ + 2H₂SO₄->

2MnSO₄ + 2H₂O + O₂, uwalnianie z obumarłych mikroorg. Związki azotu: N₂, azot

amonowy NH₄⁺, azot azotynowy NO₂⁺, azot azotanowy NO₃^-, azot organiczny, CN^- (w

kompleksach); trwałość= f(pH, E_h, aktywność biologiczna); warunki utleniające

(nitryfikacja), beztlenowe (denitryfikacja); występowanie zw. azotowych- wskaźnik

zanieczyszczenia; źródła: opady atm., przenawożenie gleby gnojowicą i nawozami

azotowymi, ścieki bytowo-gospodarcze, odcieki z wysypisk odpadów. Gazy: 3grupy: gazy

powszechne (N2, O2, CO2, CH4), niepowszechne (H2, H2S, He, Ar, cięższe węglowodory),

występujące lokalnie (NH3, SO2, HCl, HF); podział ze względu na rozpuszczalność: łatwo

rozp (CO2, H2S, NH3), trudno rozp (He); wpływ na rozp: T↑- desorpcja, T↓- absorpcja, P↑-

więcej, P↓- mniej, obecność tlenu, potencjał redox; H2S: wskaźnik istnienia środowiska

redukcyjnego, źródła: rozkład siarczków metali, desulfatyzacja (redukcja siarczanów),

rozkład zanieczyszczeń antropogenicznych, erupcje wulkanów; CO2: podział: wolny:

agresywny (H2CO3), bierny (równowagowy, przynależny); związany: węglanowy (CO3^2-),

wodorowęglanowy (HCO3^-), CO2- niezbędny do utrzymania równowagi węglanowej

Ca(HCO3)2↔ CaCO3 + H2O + CO2, korozja betonu i stali; źródła CO2: infiltracja opadów,

przemiany biochemiczne, procesy geochemiczne np. wietrzenie minerałów, redukcja

siarczanów w obecności C org., diageneza i metamorfizm skał węglanowych, odgazowanie

magmy i utlenianie zw. org. Wody powierzchniowe: czynniki kształtujące skład: budowa

geologiczna zlewni, topografia zlewni, procesy wietrzenia i rozpuszczania minerałów,

procesy fizyczne (sedymentacja, sorpcja) i chemiczne (hydroliza, redox, strącanie,

kompleksowanie), prędkość i natężenie przepływu wody, wielkość kontaktu woda-powietrze,

mieszanie wód o różnym składzie, rodzaj organizmów wodnych i aktywność biologiczna,

warunki atmosferyczne, sposób i stopień zagospodarowania zlewni, rodzaj obiektów

hydrotechnicznych i regulacyjnych rzek, sposób użytkowania wód, głębokość zbiorników

wodnych i ich lokalizacja; forma domieszek i zanieczyszczeń: koloidalne, zawieszone,

rozpuszczone; BZT- ilość O2 w mg/l potrzebna do utleniania zw. org. w wodzie, na drodze

biochemicznej, w warunkach aerobowych, w temp. 20^oC, ChZT- ilość tlenu pobrana z

utleniacza do utlenienia zw. org. (+ niektórych nieorg. Fe2+, Mn2+), ChZT_Cr-

dwuchromianowe, ChZT_Mn- nadmanganianowe (tzw. utlenialność); Gazy: N2: + z powietrza,

- wiązany przez bakterie i rośliny, O2 rozpuszczony: z powietrza, z fotosyntezy, CO2: z

rozkładu związków organicznych, z wietrzenia skał; Zapach wody: LZO, ścieki, gazy;

oznaczanie: Metoda organoleptyczna bezpośrednia, Metoda progowego zapachu

(rozcieńczenia); Smak wody: zawartość soli, gazów, temperatura; Mętność =

(Przezroczystość)^-1: właściwość optyczna: drobne zawiesiny powodujące rozproszenie

światła; 1) oznaczanie: w terenie tzw. „Krążki Secchiego”, 2) przez porównanie z wzorcami

zawierającymi SiO2; skala1 - 1mg/l, (Polska) 1mg/l = 1NTU(ang); metoda wizualna

turbidymetryczna (światło przepuszczone), ,metoda nefelometryczna (światło rozproszone);

Barwa: wpływ: zw. koloidalne, rozpuszczone, mikroorganizmy : substancje humusowe,

plankton, roślinność, jony metali, ścieki przemysłowe; barwa pozorna (klarowna + mętność),

barwa wody klarownej (rzeczywista), oznaczanie: wg skali platynowo-kobaltowej, wg skali

dwuchromianowo-kobaltowej, wg metody opisowej, wg metody oznaczania liczby progowej;

Biotransformacja w organizmach żywych Hg + zw. org. -> CH3Hg+ : (CH3)2Hg-, bakterie

i grzyby chorobotwórcze, wirusy, pasożyty, mikrozanieczyszczenia nieorg. i org.

Przewodność elektrolityczna wody: f(stężenia, dysocjacji, wartościowość, ruchliwość

jonów); przewodność= 1/R, jednostki siemens [S]= 1/ohm, przewodność właściwa[S/cm2] -

przewodność słupa cieczy o h=1cm i przekroju 1cm2, przewodność- informacje o zw.

mineralnych: 1 microsiemens/cm - 0,55 mgNaCl/dm3; iloczyn jonowy wody w 23^oC: K_w=

K[H2O]= [H+] [OH-]= 1x 10^-14; Odczyn wody: zakres wskaźnika 6,5-8,5; niskie pH: kwaśne

deszcze, kwasy humusowe, ścieki, podłoże kwarcowe, siarczany żelaza; nadmierne

zakwaszenie - wymywanie metali i radionuklidów; pH= -log[H+]; Zasadowość - zdolność

wody do zobojętniania silnego kwasu przez zasady: HCO3-, CO₃^2-, OH-; kolejność przy

dodawaniu kwasu: 1) zas. wodorotlenowa H⁺+ OH^-=H2O, pH 10-11 wobec buforu; 2) zas.

węglanowa pH= 8,3 wobec fenoloftaleiny; 3) zas. ogólna wobec oranżu metylowego pH= 4,3;

zas ogólna odpowiada stężeniu CO2 w roztworze = twardość węglanowa; Twardość wody -

określa zawartość kationów dwuwartościowych głownie Ca i Mg; t.węglanowa: t. wapniowa i

magnezowa, t. niewęglanowa: wapniowa i magnezowa; t. całkowita= węglanowa +

niewęglanowa, T. Ogólna= T. Przemijająca (węglanowa- zanika po zagotowaniu) + T.

Trwała; perturbacje eksploatacyjne: wzrasta zużycie mydła, podrażnienie skóry, Ca2+ i Mg2+

osadzają się na włóknach tkanin w trakcie prania, pogorszenie smaku mięsa po gotowaniu,

korozja w wymiennikach ciepła w wyniku hydrolizy Mg2+ + 2H2O= Mg(OH)2 + 2H+,

powstaje kamień kotłowy utrudniający wymianę ciepła; Jednostki twardości i współczynniki

przeliczeniowe: 1mval/dm3= 20,04 mg/dm3 Ca2+ = 50,04 mg/dm3 CaCO3 = 2,804

stop.niem.[^on] = 5 stp.fran. = 3,504 stop.bryt.; podział wód wg twardości: miękka 0-50 mg/l

CaCO3, średnio miękka 50-100, mało twarda 100-150, średnio twarda 150-200, twarda 200-

300, b.twarda >300; Kamień kotłowy: straty ciepła, awarie urządzeń, zmniejszenie

przekrojów, etapy: zarodkowanie, wzrost kryształu, wytworzenie stanu przesycenia;

przekroczenie stanu nasycenia w danej temp L_CaCO3= [Ca2+] [CO₄2-]: Ca(HCO3)2 =

CaCO3↓ + CO2 + H2O, rodzaje k.kotłowych: węglanowy, siarczanowy, krzemianowy;

metody usuwania: mechaniczne (udarowe, gryzowe), chemiczne (Na3PO4 x 12H2O);

Korozja: podział korozji ze względu na rodzaj procesu: chemiczna, elektrochemiczna,

biologiczna; podział korozji ze względu na rozmiar i morfologię: ogólna/równomierna,

miejscowa, punktowa/selektywna, międzykrystaliczna, transkrystaliczna; wpływ na korozję:

pH, gazy, jony metali np. Cu, jony agresywne np. Cl-, całkowite zasolenie; korozję wżerową

przyspieszają: stężenie soli rozp w wodzie, temp, stężenie tlenu rozpuszczonego (powyżej 0,1

mg/l), deficyt substancji inhibitujących (np. warstwy CaCO3), depozyty zanieczyszczeń

mechanicznych i pęcherzyki gazów, chlorki, siarczany i wodorowęglany; wskaźnik korozji

wżerowej: K_w=([Cl-] + 2[SO₄^2-])/[HCO₃^-] > 1; Agresywność wody : CO2 + CaCO3 + H2O =

Ca(HCO3)2; I- indeks agresywności I = (CO2agr)²/(CO2związ + CO2agr); I>1- woda

agresywna; Stabilność i korozyjność wody: J_L= pH - pH_s , I- indeks Langeliera, pH_s-

wartość pH w stanie nasycenia; J_L<0 - woda nienasycona w stosunku do CaCO3, agresywna;

J_L=0 stabilna nieagresywna, nie tworzy warstw ochronnych z CaCO3; J_L>0 - nieagresywna,

tworzy osady z CaCO3; Uzdatnianie w.powierzchniowej: ozonowanie wstępne; koagulacja,

flokulacja, sedymentacja; filtracja (złoża piaskowe); ozonowanie pośrednie; filtracja na

biologicznie aktywnym C; dezynfekcja końcowa; odbiorcy; uzdatnianie w.podziemnej:

pompa/studnia; napowietrzanie; koagulacja; sedymentacja; odżelazianie (filtr);

odmanganianie; dezynfekcja; odbiorcy; Roztwory koloidalne (10^-7-10^-5 cm): hydrofilowe-

hydratują cząsteczki wody na powierzchni: humusy, zw. barwne, zw.org., mikroorg.,

uwodnione tlenki metali; hydrofobowe- nie hydratują wody, powodują mętność: Al.(OH)3,

Fe(OH)3, glinokrzemiany; trwałość koloidów zależy od pH, E_h, temp, stężenia, rodzaju

koloidu, obecności substancji org, zasolenia; Koagulacja (peptyzacja) - obniżenie stopnia

dyspersji układu koloidalnego w wyniku łączenia się pojedynczych cząsteczek fazy

rozproszonej w większe skupiska; koagulanty: sole Fe i Al.; koagulacje można spowodować

przez: dodanie koloidu o znaku przeciwnym, dodanie elektrolitu , który obniża potencjał

elektrokinetyczny, działanie promieniami beta i gamma, ogrzewanie, wytrząsanie,

dehydratację środkami odwadniającymi, wymrażanie; stabilność koloidów wzrasta ze

wzrostem potencjału elektrokinetycznego; +/-70 mV- stabilny, +/-30 mV- potencjał krytyczny

początek koagulacji, 0mV- punkt izoelektryczny koagulacja szybka; wybór koagulanta:

tworzenie trwałych trudno rozpuszczalnych i podatnych na usuwanie kłaczków, łatwość w

przygotowaniu i dozowaniu, trwałość chemiczna, cena i dostępność; sole Fe: tańsze, cięższe

kłaczki, więcej osadu, mniejsza powierzchnia właściwa; chemizm koagulacji: etap I-

dysocjacja Al2(SO4)3-> 2Al³⁺ + 3SO­­₄^2-, etap II- wielostopniowa hydroliza; zużycie

zasadowości Σ Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 -> 2Al(OH)3↓ + 3CaSO4 + 6CO2; efekty

koagulacji: zużycie zasadowości, wzrost CO2agr, wzrost twardości niewęglanowej; glinian

sodowy (Na2Al2O4) nie zużywa zasadowości, można oszczędzać glinian sodowy mieszając z

siarczanem; skutek koagulacji - zakwaszenie wody CO2agr + Ca(OH)2 -> Ca(HCO3)2,

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 -> 2CaCO3↓ + 2H2O; wspomaganie koagulacji: obciążniki

kłaczków np. bentonit, silne utleniacze np. Cl2, polimery organiczne (flokulanty, koagulanty),

polimery nieorganiczne (krzemionka aktywowana); Sedymentacja: zależy od: stężenia,

wymiaru, kształtu, gęstości, temperatury, prędkośći i kierunku przepływu; podział ze względu

na: 1) opadanie cząstek ziarnistych, 2) opadanie cząstek kłaczkowatych; podział ze względu

na warunki hydrauliczne: opadanie swobodne, opadanie skupione (zakłócone); Osadnik

odśrodkowy kołowy F= 0,21 (Q/Vo)^1,07+ fz; F- powierzchnia osadnika, Q- natężenie

przepływu wody, Vo- prędkość opadania cząstki, fz- pow. strefy zaburzeń w środku osadnika;

Filtracja: cząstki o śr. > 0,1mikrometra; podział ze względu na warunki pracy i rodzaj złóż

filtracyjnych: grawitacyjne i ciśnieniowe, powolne i pośpieszne; ze względu na kryterium

wymuszania przepływu: otwarte grawitacyjne, zamknięte ciśnieniowe; kryterium prędkości

filtracji: powolne, pośpieszne, superpośpieszne, kryterium liczby warstw: jednowarstwowe,

wielowarstwowe; kryterium rodzaju procesów na złożu: kontaktowe, katalityczne,

biologicznie aktywne, sorpcyjne, chemiczne aktywne, jonowymienne, specjalnej konstrukcji,

specjalnego zastosowania np. membranowe; materiały filtracyjne: piasek kwarcowy, antracyt,

węgiel aktywny, keramzyt, granit, polimery gęste, marmur, dolomit; parametry : uziemienie,

gęstość, porowatość, wytrzymałość mechaniczna, skład chemiczny; przykładowy filtr:

warstwa podtrzymująca (żwir, kwarc), piasek drobny, piasek kwarcowy, antracyt; prędkość

filtracji = natężenie przepływu/powierzchnia; EBCT- czas kontaktu [h] = objętość pustego

złoża/natężenie przepływu; Adsorpcja klasyfikacja cząstek rozpuszczonych: nie adsorbujące

się: nie podatne na biodegradacje, podatne na biodegradacje; adsorbujące się: niepodatne na

biodegradacje, podatne na biodegradacje; podatność org. zanieczyszczeń na adsorpcję na C

aktywnym: łatwo np. pestycydy, herbicydy, fenole, rozpuszczalniki aromatyczne, kwasy

humusowe, barwniki, aminy aromatyczne, WWA, chlorowane zw. aromatyczne; dość trudno

adsorbujące: freony, etery, kwas octowy, akryloamid, octan etylu, PCV; trudno: alkohole,

ketony, aldehydy, kwasy, skrobia, zw. alifatyczne o małej masie cząsteczkowej.

---