Procesy oczyszczania wody

• fizyczne

• chemiczne

• biologiczne

• łączone w układy np. fizyczno-chemiczne itp.

Najczęściej wykorzystywane procesy jednostkowe:

1. Napowietrzanie i odpędzanie gazów (stripping)

• usuwa gazy rozpuszczone (CO₂, H₂S, CH₄ i inne powodujące smak i zapach)

• lotne związki organiczne

• zwiększa zawartość O₂

• zwiększa pH wody (bo usuwa CO₂)

(środowisko redukcyjne pogłębia problemy smaku i zapachu.)

Wprowadzenie O₂ ⇒ warunki do hydrolizy i utlenienia związków Fe i Mn.

2. Koagulacja

-do usuwania cząstek o rozdrobnieniu koloidalnym d = 10 ^-7 - 10^-5 cm

-zapewnia destabilizację i agregację cząstek koloidalnych które jako większe aglomeraty ⇒ usunięte w procesach - sedymentacji

- flotacji

- filtracji.

Z koloidami usunięte są też: bakterie, jony metali ciężkich, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, pestycydy.

Po koagulacji prowadzonej najczęściej solami Al. i Fe konieczne jest związanie agresywnego CO₂ (korozyjny charakter).

3. Sedymentacja, flotacja

-zapewniają usunięcie zawiesin z wody surowej

z wody po koagulacji

z wody po strąceniu chemicznym

Sedymentacja - usuwanie zawiesin o ciężarze właściwym > niż woda

Flotacja - - usuwanie zawiesin o ciężarze właściwym < niż woda lub po zastosowaniu do flotacji powietrza - o ciężarze właściwym większym od wody. Flotacja stosowana do usuwania zawiesin trudno sedymentujących np. glonów oraz cząstek skoagulowanych w wodzie o niskiej temperaturze.

4. Filtracja

-usuwa zawiesiny i zasocjowane z nimi zanieczyszczenia

Filtracja pośpieszna (przez złoża wielowarstwowe). Skuteczność filtracji powolnej jest Σ efektów uzyskanych podczas filtracji pośpiesznej i procesów biochemicznych zachodzących z udziałem bakterii saprofitycznych (zasiedlają złoże filtrów powolnych).

5. Usuwanie zawiesin i glonów prze zastosowaniu mikrosit

-zapewnia wysokie efekty eliminacji z wody -mikroorganizmów

-zawiesin org. i nieorg.

Proces wstępny w układach oczyszczania wód powierzchniowych.

Mikrosita stosowane przed filtrami pośpiesznymi lub powolnymi.

Jako metoda oczyszczania ścieków - na końcu układu ich oczyszczania.

6. Wymiana jonowa

Fizykochemiczna metoda polegająca na przepuszczaniu wody przez warstwę jonitu - stałej substancji, rozdrobnionej, posiadającej zdolność wymiany jonów tego samego znaku z jonami znajdującymi się w roztworze.

Przy zastosowaniu układu anionit, kationit ⇒ demineralizacja wody.

Zastosowanie:

1. zmiękczanie wód

2. do oczyszczania r - rów z niepożądanych domieszek

3. do odzyskiwania cennych metali z r - rów rozcieńczonych

4. do oczyszczania wód odpływowych od fenoli

5. do rozdzielania pierwiastków ziem rzadkich, izotopów

6. do szeregu procesów w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym.

W zależności od rodzaju żywic jonowymiennych wymieniane są

- kationy (przez kationity) - mają charakter kwasów lub ich soli, spowodowany obecnością grup funkcyjnych -SO₃H, -COOH, -OH

-lub aniony (anionity) - mają charakter zasad lub ich soli grupy funkcyjne N(R₃)⁺, -NH₂, -NHR, -NR₂

na jony ruchliwych grup funkcyjnych jonitów.

Jonity w środowisku wodnym dysocjują:

Kt - SO₃H (Kt - SO₃)^- + H⁺

An - NH₃OH (An - NH₃)⁺

Wymieniacze - naturalne minerały z grupy zeolitów uwodnione glinokrzemiany sodu i wapnia np. analcym i natrolit Na₂O^. Al₂O₃ ^. 3SiO₂ ^. 2H₂O

Syntetyczne glinokrzemiany - permutyty Wymiana Ca i Mg na Na⁺

Zdolność wymienna danego ładunku ulega wyczerpaniu i wymaga regeneracji

Przemywanie jonitu 10 % r - ru NaCl

Permutyty węglowe - drewno, torf, węgiel brunatny, kamienny, antracyt pod działaniem kwasów uzyskują właściwości wymiany jonów.

Żywice syntetyczne produkty kondensacji fenoli i aldehydu mrówkowego lub produkty kondensacji amin aromatycznych z aldehydem mrówkowym

Po wyczerpaniu zdolności wymiennych złoża kationitu są regenerowane za pomocą kwasu, a złoża anionitu - za pomocą sody.

7. Chemiczne strącanie

-w celu usunięcia niektórych jonów.

Polega na wytrąceniu z wody bardzo słabo rozpuszczalnych związków w/w jonów. Wytrącone związki - są sorbentami innych zanieczyszczeń org. i nieorg. oraz bakterii i wirusów.

Po chemicznym strąceniu - niezbędne są procesy sedymentacji,

filtracji

korekty pH.

Proces ten w Polsce stosowany przy oczyszczaniu wód przeznaczonych do celów przemysłowych.

Na świecie do usuwania nadmiernej twardości węglanowej z wód przeznaczonych do celów wodociągowych.

8. Sorpcja na węglu aktywnym

-do usuwania rozpuszczonych związków org., oraz

-produktów niepełnego utleniania chemicznego.

Możliwa jest dechloracja na węglu aktywnym.

Węgiel aktywny skutecznie obniża zawartość zanieczyszczeń powodujących:

barwę

smak

zapach wody.

9. Utlenianie chemiczne w celu:

• usuwania związków barwnych oraz powodujących smak i zapach wody.

• utleniania org. zw. refrakcyjnych i innych trudnych do usunięcia w pozostałych procesach jednostkowych.

• wspomagania flokulacji.

• utleniania Fe , Mn i koloidów ochronnych.

• dezynfekcji oraz obezwładniania glonów.

Utleniacze: Cl₂, O₃, ClO₂ i KMnO₄.

Zasada: celowe tylko wtedy, gdy nie prowadzi do powstania produktów bardziej szkodliwych niż substraty utlenienia.

Po utlenieniu chemicznym - proces sorpcji - usunięcie powstałych ewentualnie produktów utlenienia.

10. Procesy membranowe

-zastosowane głównie do odsalania wód i w technikach specjalnych (np. do produkcji wody super czystej)

Do procesów membranowych należą:

• odwrócona osmoza (OO)

• elektrodializa (ED)

• odwrócona elektrodializa (OED)

• ultrafiltracja (UF)

• nanofiltracja (NF)

W zależności od rodzaju membrany, usuwane mogą być różne rozpuszczone domieszki i zanieczyszczenia.

Wstępne oczyszczenie wody z zawiesin, koloidów i domieszek by nie powodowały zjawiska „zatykania” porów w membranach (ochrona membran).

11. Dezynfekcja

-ma za zadanie

- niszczenie mikroorganizmów obecnych w wodzie

-zabezpieczenie dobrej jakości sanitarnej wody w sieci wodociągowej.

Proces stosowany na końcu układu OW.

Zniszczenie mikroorganizmów oraz zabezpieczenie wody przed wtórnym (w sieci) rozwojem organizmów żywych głównie bakterii.

Czynniki dezynfekujące: Cl₂, chloramina, ClO₂, promieniowanie UV, O₃.

12. Infiltracja

Proces, w którym przebiegają zjawiska fizyczne, chemiczne i biologiczne.

Realizowana jako naturalna (woda jest oczyszczana w gruncie) i sztuczna (w stawach infiltracyjnych, a następnie w gruncie).

W wyniku infiltracji usuwane są: zawiesiny

koloidy

substancje rozpuszczone

bakterie, wirusy, glony

mikrozanieczyszczenia (np. pestycydy wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, związki metali ciężkich.

---