1. Zadania i charakterystyka wodociągów. Systemy wodociągowe.
wodociąg - jest to zespół skoordynowanych i współpracujących inżynierskich urządzeń, obiektów służących do zaopatrzenia ludności i przemysłu w wodę.
Zadania wodociągów:
1Dostarczenie odpowiedniej ilości wody
2.Pod określonym ciśnieniem
3.Woda powinna spełniać odpowiednie warunki
Zadaniem wodociągu jest dostarczenie wody dla:
-ludności dla celów bytowowych
-przemysłu do celów produkcyjnych zakładów i usuwanie zanieczyszczeń, jak również do celów bytowowych pracowników.
-urządzeń usługowych: szkół, szpitali, zakładów naukowych, zaplecza komunikacji, obiektów handlowych, składów, zaplecza rolnictwa, budownictwa, basenów kąpielowych.
-innych potrzeb: utrzymania zieleni, czystości ulic, fontann, dla zwierząt gospodarczych.
zabezpieczenia przeciwpożarowego.
systemy wodociągowe dzielimy na:
-systemy ogólnego przeznaczenia - zaopatrują w wodę ludność, przemysł ze wspólnej sieci przewodów
-systemy częściowo rozdzielcze (półrozdzielczy) - składa się z dwóch niezależnych układów pokrywających oddzielne potrzeby ludzi , a oddzielne przemysłu
-systemy rozdzielcze - uwzględnia dodatkowo podział potrzeb komunalnych na konsumpcyjne i gospodarcze
Podział wodociągów ze względu na wzajemne położenie w stosunku do siebie obiektów wodociągu:
1.Wodociąg ze zbiornikiem przepływowym
2.Wodociąg ze zbiornikiem końcowym
3.Wodociąg ze zbiornikiem centralnym
ze względu na zasięg terytorialny rozróżniamy systemy:
-lokalny - zaopatruje w wodę jedną miejscowość lub jeden zakład lub jedno osiedle.
-centralny - zaopatruje w wodę dużą aglomerację miejską oraz miejscowości satelitarne (wsie) - w najbliższej odległości od aglomeracji miejskiej
-grupowy - zaopatruje w wodę kilka osiedli lub miast, przemysł.
-okręgowy, rejonowy, regionalny - zaopatruje w wodę duże obszary w kraju (województwa), aglomeracje miejsko-przemysłowe (np. GOP.).
2. Wodociągi wielostrefowe, pompowe i grawitacyjne.
-grawitacyjny - ujecie wody musi się znajdować powyżej obszaru zasilania strefy.
-pompowy - ujecie wody położone poniżej obszaru zasilania:
-system szeregowy
-system równoległy
-system na terenie płaskim (odmiana systemu szeregowego)
-mieszany - pompowo- grawitacyjny.
-o jednym lub kilku źródłach zasilania
-jedno lub wielo strefowy - system jedno strefowy charakteryzuje się tym, że obszar zasilania mieści się w jednej strefie wymaganego ciśnienia. System wielostrefowy nie mieści się w jednej strefie wymaganego ciśnienia i musimy tworzyć kilka stref ciśnieniowych
3. Zapotrzebowanie na wodę. Współczynniki nierównomierności poboru wody.
Cele zapotrzebowania na wodę
W miejscowościach wiejskich woda używana jest do następujących celów:
-cele bytowo - gospodarcze w gospodarstwach domowych
-cele hodowlane
-cele związane z utrzymaniem pojazdów mechanicznych i warsztatów remontowych
-cele produkcyjne w zakładach przemysłu rolno - spożywczego
-cele technologiczne przy robotach budowlanych
-cele związane z utrzymaniem zieleńców i upraw przydomowych
-cele własne zakładu wodociągowego
Pojęcia przy ustalaniu zapotrzebowania na wodę
Roczne zapotrzebowanie na wodę
Qr = 365 * Qd śr
Średnie dobowe zapotrzebowanie na wodę
Qd śr = Qr / 365
Maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę
Qd max
Dobowy współczynnik nierównomierności zapotrzebowania na wodę
Nd = Qd max / Qd śr
Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę
Qh max
Średnie godzinowe zapotrzebowanie ( w dobie o max. zapotrzebowaniu )
Qh sr = Qd max / 24
Godzinowy współczynnik nierównomierności rozbioru wody
Nh = Qh max / Qh śr
Jednostkowe zapotrzebowanie na wodę (średnie dobowe)
Qj [dm3/j*d]
średnie zapotrzebowanie na wodę (dobowe)
Qd sr = Qj * M M- liczba jednostek
maksymalne dobowe zapotrzebowanie na wodę
Qd max = Qd śr * Nd
maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na wodę
Qh max = Qh śr* Nh
4. Ujęcia wód powierzchniowych, podziemnych i źródlanych.
Ujęcia wód powierzchn. dzielimy na:
-brzegowe - stosowane kiedy przy brzegu jest wystarczająca głębokość wody
-nurtowe - woda pobierana ze środka rzeki
składa się z wlotu, czerpni w nurcie rzeki, studni zbiorczej usytuowanej na brzegu
-zatokowe -- na rzekach o wiekszych prędkościach przepływu > 0,3 m/s
elementy: zatoka usytuowana przy brzegu, najczęściej wklęsłym oraz czerpnia przeważnie typu brzegowego, zlokalizowana na końcu zatoki przeciwległym do wlotu
-jazowe - stosowane tam, gdzie głębokość wody jest zbyt mała, aby ujmować wodę bezpośrednio z rzeki.
jazy - piętrzą wodę w około 2,5 m, otwór 1 m nad dnem i 1 m pod zw. wody, wloty zabezpieczone kratą rzadką i gęstą od strony czerpania wody. Stosuje się je do ujmowania wody z małych potoków
i rzek
-progowe - próg betonowy lub żelbetowy, usytuowany w poprzek koryta rzeki o wysokości ok. 1 m i jego celem jest piętrzenie wody w celu jej ujęcia.
-studzienne - są usytuowane w korycie potoku, wkopana w korycie potoku studnia ma ścianki perforowane, zabezpieczone filtrem żwirowym
-denne
-poddenne
Ujęcia wód powierzchniowych stojących:
-ujęcia wieżowe - stosowane w zbiornikach naturalnych o dużych głębokościach. Należy je lokalizować w pewnym oddaleniu od brzegu. Są dużymi czerpniami wody, grawitacyjnie dostarczającymi ją do pompowni. Są zabezpieczone kratami gęstymi
-ujęcia brzegowe - podobne do ujęć brzegowych rzecznych lecz są nieco zmodyfikowane ze względu na prawie stały poziom zw. wody oraz większą głębokości stosowana na większych głębokościach, na wlocie jest krata rzadka, zamknięcia, siatka gęsta, z względu na zanieczyszczenie krata obrotowa, kanał odprowadzający wodę do pompowni
-ujęcia zatopione - (tzw. denne) stosowane gdy zbiornik przy brzegu jest zbyt płytki, a stosowanie wieży jest zbyt kosztowne. Do ujmowania małej ilości wody do 25 l/s
Wyróżniamy:
-czerpnie
-przewód ssawny o połączeniu elastycznym (leży na dnie)
-pompowni
ujęcie wód podziemnych - płytkich; głębokich
zależą od głębokości występowania wód podziemnych, wielkości ich zasobów i warstw wodonośnych
Dzielimy:
-ujęcia pionowe - studnie wiercone i szybowe
-ujęcia poziome - dreny, galerie drenażowe. studnie drenażowe
Ujęcia poziome
-ciągi drenażowe - stosowany dla płytko zalegających wód, o wydajności do 25 l/s
-galerie zbiorcze - stosowane są do ujmowania płytkich wód podziemnych zalegających do głębokości 5 m, o wydajności średniej do 200 l/s
-studnie promieniste - połączenie studni zbiorczej z systemem drenów ułożonych promieniści w stosunku do studni. Stosowane w sytuacjach, gdy warstwa wodonośna jest rozległa, lecz ma mała miąższość i występuje na większej głębokości
Ujęcia pionowe
-studnie kopane (szybowe) - stosowane do ujęć płytko zalegającej wody do głębokości 15-20 m, o wydajności rzędu 25 l/s . Średnice studni 2 -5 m
-studnie wiercone - najczęściej stosowany sposób ujęcia wód podziemnych
ujecie wód źródlanych
Sposób ujęcia źródła zależy od rodzaju źródła
Źródła mogą być:
-wstępujące
-zstępujące
Zasady
-nie wolno zmieniać wydajności i położenia źródła
-należy przestrzegać szczelności ujęcia ( całe źródło musi być ujęte)
-należy przestrzegać zasady ochrony sanitarnej źródła
Ujęcia źródeł wstępujących:
Artezyjskie:
spotyka się je na terenach nizinnych, kierunek wpływu jest pionowy, wydajność bardzo duża.
Ujęcie o charakterze rozległym
Ujęcie źródeł zstępujących:
są to źródła grawitacyjne (stokowe). Mogą występować jako źródła skupione i warstwowe.
Skupione - źródła stokowe
Warstwowe-Ujmuje się je za pomocą ciągów poziomych (dreny, sztolnie
5. strefy ochrony sanitarnej wód.
strefa ochronna ujęcia i źródła wody - jest to obszar poddany zakazom i ograniczeniom w użytkowaniu gruntów i korzystania z wody, obejmujący ujecie wody, zbiornik wodny lub jego część, stanowiące źródło poboru wody oraz tereny przylegające do ujęcia i zbiornika wodnego
Teren ochrony bezp. wód podziemnych
obejmuje grunty na których jest usytuowane ujęcie wody oraz otaczający go pas terenu o szerokości
licząc od zarysu budowli, urządzeń służących do poboru wody
-przy studniach wierconych 8 - 10 m
-przy studniach kopanych 10 - 15 m
-przy studniach zbiorczych, poziomych systemach drenażowych 10 - 15 m
-przy ujęciu naturalnego wypływu wód podziemnych 15 - 20 m
Teren ochrony bezpośredniej ujęcia wód powierzchniowych - obejmuje:
-część źródła wody w miejscu jej poboru
-grunty na którym jest usytuowane ujęcie wody wraz z obiektami i urządzeniami związanymi bezpośrednio z poborem wody
-pas gruntu otaczający wody o szer. 8 - 20 m licząc od zarysu budowli i urządzeń służących do poboru wody
Zabronione na terenie ochrony bezpośredniej
-zamieszkiwanie ludzi
-przebywanie osób nie zatrudnionych
-wykorzystanie rolnicze i ogrodnicze gruntu
-przebywanie zwierząt
-wprowadzenie pojazdów
-zrzucanie ścieków sanitarnych
-lokalizowanie wysypisk
Teren ochrony bezpośredniej należy ogrodzić, a jego granice przebiegające przez wody powierzchniowe oznaczyć za pomocą rozmieszczonych w widocznych miejscach stałych znaków stojących lub pływających.
Na ogrodzeniu i znakach należy umieścić tablice informacyjne o ujęciu wody i zakazie wstępu osób nie upoważnionych na teren ochrony bezpośredniej
Teren ochrony pośredniej ujęć wód podziemnych
Strefa ochrony pośredniej źródła i ujęcia wód podziemnych obejmuje obszar zasilania ujęcia wody. Jednak jeżeli czas przepływu wody od granicy obszaru zasilania do ujęcia jest dłuższy od 25 lat; strefa ochrony powinna obejmować wyznaczony obszar 25 letnim czasem wymiany wody w warstwie wodonośnej.
Strefa ochrony pośredniej źródła i ujęcia wód podziemnych wyznacza się na podstawie ustaleń zawartych w dokumentacji hydrogeologicznej obszaru zasobowego ujęcia, dotyczących:
-obszaru występowania i głębokości zalegania utworów wodnych
-przepuszczalności utworów pokrywających warstwę wodonośną i ich miąższości
-rodzaju i granic zasilania utworów wodonośnych
-połączeń hydraulicznych ujmowanych wód z wodami powierzchniowymi oraz z sąsiednimi ujęciami wody
-cech fizycznych, chemicznych, biologicznych wody w miejscu jej ujęcia i obszaru zasilania oraz ognisk zanieczyszczeń
Na terenach ochrony pośredniej mogą być zabronione roboty i czynności powodujące zmniejszenie przydatności ujmowanej wody lub:
-wprowadzania ścieków do ziemi i wód podziemnych
-rolniczego wykorzystywania ścieków
-przechowywania i składowania odpadów promieniotwórczych
-stosowania nawozów sztucznych i chemicznych środków ochrony roślin
-wykonywania robót melioracyjnych i wykopów ziemnych
-lokalizowania zakładów przemysłowych i ferm chowu zwierząt
-lokalizowania magazynów produktów ropopochodnych i innych substancji chemicznych oraz rurociągów do ich transportu
-lokalizacji wysypisk i wylewisk odpadów komunalnych i przemysłowych
-mycia pojazdów mechanicznych
-urządzania parkingów i obozowisk
Wewnętrzny teren och. pośredniej ujęć wód powierzchniowych obejmuje rzekę wraz z przylegającym do jej brzegów pasem gruntu o zasięgu w górę rzeki odpowiadającym 12 godz. czasem przepływu wody przy przepływie średnim niskim.
W przypadku zbiorników wew. teren och. pośredniej może obejmować pas terenu przylegający do zbiornika o szerokości nie mniejszej niż 500 m
Wniosek o ustanowienie strefy ochrony powinien zawierać:
-uzasadnienie potrzeby ustalenia ochrony i propozycje granic
-charakter techniczny ujęcia wody
-propozycje dotyczące zakazów i nakazów w zakresie użytkowania gruntów i korzystania z wód na terenach ochrony pośredniej
-propozycje co do sposobu usunięcia przyczyn mogących powodować pogorszenie jakości wody
-szacunkowe określenie kosztów związanych z ustanowieniem strefy
6. Zbiorniki wodociągowe.ów
Do podstawowych zadań zbiorników można zaliczyć:
- wyrównywanie dostawy wody,
- wyrównywanie ciśnień,
- gromadzenie zapasu wody.
nie zapa
W zależności od roli jaką spełniają, jak są usytuowane w systemie wodociągowym, jak są posadowione, jaki mają kształt i konstrukcję można je podzielić na:
- Zbiorniki ujęciowe, związane z ujęciem wody powierzchniowej lub podziemnej.
- Zbiorniki ujęciowe wody powierzchniowej zakładane są na ujęciach wody powierzchniowej.
- Zbiorniki ujęciowe wody źródlanej. Sytuowane są przy ujęciach źródeł
a) Q uj > Qmax godz. zbiornik zbędny
b) Q śr godz. < = Quj < Qmax godz.
c) Quj. < Qsr.godz.
- Zbiorniki ujęciowe wody podziemnej. Zbiorniki te mają najczęściej charakter przepływowy. Ich zadaniem
jest gromadzenie wody dostarczanej z ujęć za pomocą ciągów lewarowych lub pompowych.
-Zbiorniki technologiczne, są to zbiorniki zapasowo-wyrównawcze budowane na zakończenie procesu
technologicznego i gromadzące po procesie uzdatniania wodę czystą, przeznaczoną do picia i na cele
gospodarcze lub produkcyjne.
-Zbiorniki sieciowe są to zbiorniki współpracujące z siecią wodociągowa rozdzielczą oraz pompownią lub
grawitacyjnym zasilaniem.
Zbiorniki sieciowe są typowymi zbiornikami wodociągowymi o pełnym zakresie zadań, tzn.:
- wyrównują zmienną dostawę wody, a więc gromadzą w godzinach małego rozbioru wodę dostarczaną z ujęć lub pompowni i oddają w godzinach dużego rozbioru, gdy rozbiór
przewyższa dostawę.
zapewniają także wymagane ciśnienie w sieci przez wysokie swoje położenie.
-
gromadzą zapas wody na wypadek awarii, pożaru itp. Zbiornik sieciowy o odpowiedniej
pojemności może przez pewien ustalony czas zasilać wodą sieć rozdzielczą w przypadku
awarii urządzeń doprowadzających wodę.
Podział zbiorników ze względu na położenie:
zbiorniki początkowe
- zbiorniki końcowe
- zbiorniki centralne
- Zbiorniki małe prostokątne:
V =< 60 m3 - 2,5 -3.5m
V =< 100 m3 3,0 - 4,0 m
V do 200 m3 3,0 - 5,0 m
- Zbiorniki większe o ścianach żelbetowych:
V do 3 000 m3 5,0 - 8,0m
-Zbiorniki bardzo duże :V ponad 3 000 m3 7-10m
7. Sieć wodociągowa-zasady projektowania, armatura sieci.
Układy sieci wodociągowych
- układy otwarte - rozgałęziony
- promienisty
- układy zamknięte - obwodowy
- pierścieniowy
- układy mieszane - obwodowo-końcówkowy - pierścieniowo-promienisty
zasady projektowania:
a. dostarczenie do wszystkich punktów odbioru potrzebnych ilości wody pod odpowiednim ciśnieniem;
b. zapewnienie dostawy wody bez przerw w maksymalnej ilości
, osiągnięcie najmniejszych kosztów budowy i eksploatacji samej sieci i związanych z nią innych części składowych wodociągu.
Zaprojektowanie układu sieci w planie. Można nazwać trasowaniem sieci:
- Ustalenie wydatków odcinkowych i węzłowych oraz przepływów na poszczególnych odcinkach sieci.
- Dobór średnic przewodów.
- Obliczenie strat ciśnienia.
- Ustalenie linii ciśnień i sprawdzenie, czy obliczona linia ciśnień zapewnia wszędzie potrzebną wysokość ciśnienia gospodarczego i pożarowego.
- Korekta średnic, ponowne przeliczenie strat w przypadku niedostatecznego ciśnienia. Ostateczne ustalenie linii ciśnień.
armatura:
1. Proste odcinki rur -stanowiące podstawowy element składowy.
2. Złącza - służą do łączenia poszczególnych rur oraz rur i kształtek.
3. Kształtki - stosowane przy zmianie kierunku, średnicy, rozgałęzieniach
4. Uzbrojenie
8. Budowa przewodów, stosowane materiały
materiały do budowy:
- żeliwo,
- stal,
- PCV, PE,
- beton, żelbet > 400 mm,
- azbesto-cement.
budowa:
1.Wykonanie wykopów
2. Układanie i łączenie rur
3. Umocowanie przewodów na łukach i pochyłościach
4. Próba szczelności
5. Zasypanie wykopów
6. Odkażanie przewodów
9. Instalacje wewnętrzne.
podłączenie - doprowadzenie z przewodu ulicznego do domu
Sposób postępowania przy wykonywaniu:
-pozwolenie na budowę (warunki określenia możliwości podłączenia)
-w zespole uzgodnienia (czy nie koliduje z istniejącymi)
- wodomierze
10. Rodzaje wód stosownych do celów wodoc. Wymagania stawiane wodzie.
Rodzaje wód dla celów wodociągowych:
Wody podziemne dzielimy na:
-zaskórne-wody występujące bardzo płytko pod powierzchnią terenu i są pozbawione ochronnej warstwy nieprzepuszczalnej. Są związane z opadami, które wpływają na ich ilość i jakość. Występują zazwyczaj w podmokłych , płaskich dnach dolin, na obszarach delt, bagien, torfowisk. Zła jakość sanitarna, nie nadają się one do ujęć wodociągowych, mała zasobność
-gruntowe- oddzielone od powierzchni ziemi warstwą przepuszczalną ,są zasilane wodami infiltracyjnymi, są czyste , klarowne. Mają znaczenie w zaopatrzeniu w wodę rolnictwa.
-wgłębne -są to wody podziemne znajdujące się w warstwach wodonośnych pokrytych utworami nieprzepuszczalnymi. Zasilanie tych wód może odbywać się przez wychodnie warstw wodonośnych, na których znajdują się obszary zasilania przez infiltrowanie wód opadowych.Za pośrednictwem innych warstw wodonośnych np. mających połączenie z inną warstwą zasilaną np. szczelinie uskokowej, okno hydrologiczne. Zwierciadło wód wgłębnych może być swobodne lub (najczęściej) pod ciśnieniem. Wody występują na powierzchni pod ciśnieniem - wody artezyjskie. Jakość wód wgłębnych jest bardzo wysoka, nadaje się do zasilania wodociągów. Skład chemiczny wody zależy od rodzaju skał i od warstw wodonośnych przez które przepływa.
-głębinowe -znajdują się pod powierzchnią ziemi i są odizolowane całkowicie od niej warstwami nieprzepuszczalnymi. Wody te nie są zasilane ani odnawialne, z reguły są bardzo zmineralizowane i w związku z tym dla wodociągów nie przydatne.
Wody źródlane:
Wypływają na powierzchnie ziemi ze szczelin skał lub z warstw przepuszczalnych. Są to więc wody przypominające swym składem wody wgłębne. Przeważnie o małej wydajności .
Źródła warstwowe powstają w miejscu gdzie warstwa wodonośna jest rozcięta przez powierzchnię terenu, o małej wydajności.
Źródła szczelinowe powstają one w czasie wypływu wody podziemnej przez szczeliny skalne, są różnej wielkości i wydajności. Jej wahania spowodowane są często opadami.
Źródła uskokowe powstają gdy woda z warstw wodonośnych wydostaje się na zewnątrz przez szczelinę rozdzielającą warstwy wodonośne i nie przepuszczalne. Charakteryzują się stałą
wydajnością , temperaturą, składem chemicznym.
Źródła krasowe występują na obszarach krasowych.Źródła krasowe należą do największych i najbardziej wydajnych. Często dają początek potokom i rzekom.
Wody źródlane ze względu na ich zalety są bardzo często wykorzystywane w mniejszych wodociągach.
Wody powierzchniowe:
-płynące -rzeki, potoki, kanały- zawierają duże ilości zanieczyszczeń mech. i chem. temp. wody bywa zmienna uzależniona od otoczenia, mętność zmienna zależna od rodzaju i wielkości pokrycia zlewni i od intensywności opadów; do celów wodociągowych musi być dezynfekowana i oczyszczona
stojące -zbiorniki wody naturalne i sztuczne
Wody infiltracyjne
Stanowią one pośrednie ogniwo pomiędzy wodami powierzchniowymi, a wodami podziemnymi.Są to wody powierzchniowe którymi wzbogacane są wody podziemne.
Wody powierzchniowe często zanieczyszczone przechodząc przez warstwy przepuszczalne gruntu oczyszczają się i nabierają cech podziemnych - czystości.
Wody opadowe
Jeżeli nie ma innych źródeł wody dla celów wodociągowych, to mogą być wykorzystywane do lokalnego zaopatrzenia, zwłaszcza na terenach górskich, gdzie te wody są stosunkowo czyste.
Wody morskie
Rzadko wykorzystywana, możemy ją odsalać, lecz jest to metoda bardzo kosztowna.
Wymagania stawiane wodzie wodociągowej
Woda przeznaczona do picia i potrzeb gospodarczych powinna odpowiadać podstawowym wymaganiom sanitarno - epidemiologicznych, a mianowicie:
-powinna być klarowna, bezbarwna, bez zapachu i orzeźwiająca w smaku
-nie może zawierać substancji trujących, ani nadmiernych ilości związków wapnia, magnezu, żelaza, manganu.
-nie może zawierać nadmiernych ilości chlorków, siarczanów, CO2 , zw. azotu.
-nie powinna zawierać bakterii, pasożytów chorobotwórczych oraz ich larw.
-powinna mieć temp.8 - 12 °C
-powinna zawierać odpowiednie ilości składników potrzebnych dla organizmu ludzkiego np. jod, fluor, CO2
12. Reagenty stosowane w procesie uzdatniania.
Siarczan glinowy Al2(SO4)3 * 18 H2O.
Siarczan glinowy czysty jest substancją bezbarwną i krystaliczną. Produkt techniczny ma postać prostopadłościennych brył koloru białego z odcieniem zielonkawym. Roztwory wodne mają odczyn kwaśny, np. roztwór nasycony w temperaturze pokojowej ma pH = 2-5
Siarczan glinowy luzem, lub w workach należy przechowywać w suchych pomieszczeniach. Konstrukcja magazynu powinna być zabezpieczona przed korozją. Zaleca się składować maksymalnie 1 t na 1 m3 objętości magazynu.
Siarczan żelazawy FeSO4 * 7 H2O
Siarczan żelazawy tworzy przezroczyste, jasnozielone kryształy, które w powietrzu żółkną na skutek utleniania się do zasadowego siarczanu żelazowego Fe(OH)SO4. Roztwory wodne mają odczyn kwaśny. Siarczan żelazawy wykazuje skłonność do zbrylania się w wilgotnym powietrzu zwłaszcza w temperaturze powyżej 20oC.Siarczan żelazawy luzem lub w workach należy przechowywać w suchych pomieszczeniach, nie dopuszczając jednocześnie do zanieczyszczenia, szczególnie przed korozją. Zaleca się składować maksymalnie1,14 t na 1m3 objętości magazynu
Chlorek żelazowy FeCl3 * 6H2O
Chlorek żelazowy występuje w postaci żółtobrązowych kryształów, na powietrzu tworzy łatwo rozpływającą się masę. Sól bezwodna tworzy zielonoczarne kryształy o połysku metalicznym oraz ma silne właściwości higroskopijne. Spotykany w handlu roztwór chlorku żelazowego jest ciemną, oleistą cieczą zawierającą przeciętnie 42% FeCl3. Chlorek żelazowy nie jest obecnie produkowany w kraju, a może być otrzymywany przez wprowadzenie chloru do roztworu chlorku żelazowego.
Wapno
Jako produkt techniczny wapno występuje w dwóch odmianach:
-wapno palone CaO,
-wodorotlenek wapniowy Ca(OH)2.
Wapno palone występuje w postaci białych brył o masie właściwej 3,4 g/cm3 lub białego proszku. Jest materiałem higroskopijnym. Po dodaniu wody do wapna palonego w stosunku 1:3 otrzymuje się wapno gaszone (hydratyzowane) w proszku.
Techniczne wapno palone zawiera 80 - 90% tlenku wapniowego. Wapno palone jest produkowane jako wapno wapniowe lub wapno magnezowe o podwyższonej ilości magnezu.
Rozpuszczalność wapna gaszonego w wodzie jest mała, wzrastająca wraz z temperaturą. Przy odpowiednim nadmiarze wody wodorotlenek wapniowy rozpuszcza się całkowicie i powstaje woda wapienna, natomiast przy użyciu mniejszej ilości wody, niż to wynika z rozpuszczalności wodorotlenku wapniowego, otrzymuje się mleko wapienne, tzn. zawiesinę wodorotlenku wapniowego w wodzie wapiennej. W naszym kraju wapno gaszone hydratyzowane jest produkowane w dwóch gatunkach.
Przy składowaniu wapna należy uważać, aby na 1 m3 objętości magazynu przypadało nie więcej niż 0,85 - 1,0 t.
Chlor Cl
W normalnych warunkach chlor występuje jako gaz koloru żółtozielonego. Najczęściej jest dostarczany w postaci skroplonej. Ciekły chlor w 10oC ma masę właściwą 1,426 g/cm3. 1 dm3 chloru w temperaturze 0oC przy ciśnieniu 760 mm Hg waży 3,22 g, tzn. jest około 2,5 razy cięższy od powietrza.
Dwutlenek chloru ClO2
Jest to gaz zielonkawożółty, charakteryzujący się silniejszym zapachem aniżeli chlor. Dwutlenek chloru łatwo wybucha pod wpływem iskry elektrycznej, promieni słonecznych lub przy podgrzewaniu do temperatury powyżej 60oC. Rozpuszczalność ClO2 w wodzie w 25oC wynosi 81,06 g/dm3, a w 40oC - 51,4 g/dm3. Dwutlenek chloru jest wytwarzany zazwyczaj bezpośrednio na stacji uzdatniania wody z chlorynu sodowego i chloru gazowego lub chlorynu sodowego i kwasu solnego lub w wyniku reakcji chlorynu sodowego i ozonu.
Podchloryn wapniowy Ca(ClO2)2 * 4 H2O
Jest to bezbarwna, krystaliczna substancja, łatwo rozpuszczalna w wodzie. Podchloryn wapniowy powinien zawierać 30-45% aktywnego chloru.
Wapno chlorowane CaClOCl.
Jest to biały, higroskopijny proszek, trudno rozpuszczalny w wodzie. Wartość handlową wapna chlorowanego określa się wg zawartości chloru czynnego, która powinna wynosić 35-39%. Jest to silny środek utleniający. Transport wapna chlorowanego odbywa się w drewnianych, szczelnie zamkniętych beczkach.
Podchloryn sodowy NaClO * 5 H2O
W handlu występuje w postaci roztworu. Ilość czynnego chloru w produkcie powinna wynosić co najmniej 145 g Cl2/dm3. Podchloryn sodowy jest dostarczany w naczyniach z kamionki lub ciemnego szkła z doszlifowanym korkiem oraz zaopatrzonych w odpowietrzniki.
Nadmanganian potasowy KMnO4
Występuje w postaci czarno-czerwonych granulek. Rozpuszczalny w wodzie. Na powietrzu łatwo rozkłada się. Transportowany jest w hermetycznie zamkniętych bębnach.
Ozon O3
Względnie trwała, trójatomowa odmiana alotropowa tlenu, stanowiąca utleniacz silniejszy aniżeli O2. W warunkach normalnych ozon jest niebieskawym gazem o charakterystycznym zapachu. Jest lepiej rozpuszczalny w wodzie niż tlen (49,4 cm3/100 cm3 wody w 0oC). Powstaje z tlenu w reakcji silnie endotermicznej.
Środki wspomagające koagulację
Celem stosowania środków wspomagających koagulację jest przyspieszenie powstawania kłaczków zhydrolizowanego koagulantu oraz ich sedymentacji, zwiększenie powierzchni sorpcyjnej kłaczków, zmniejszenie ujemnego wpływu niskich temperatur wody oraz rozszerzenie optymalnego dla koagulacji zakresu pH.
Zastosowanie silnych utleniaczy do dezynfekcji wody, np. chloru lub ozonu, przyspiesza proces koagulacji przez utlenienie organicznej warstwy koloidów ochronnych. W tym przypadku wspomaganie koagulacji jest procesem ubocznym obok dezynfekcji wody.
Również wapno, dodawane do wody w celu korekty jej odczynu przez związanie agresywnego dwutlenku węgla, może dodatkowo wspomagać proces koagulacji przyspieszając hydrolizę koagulantu i powstawanie kłaczków, pod warunkiem że zostanie utrzymany optymalny zakres po koagulacji danej wody.
Koagulację barwy wody szczególnie w niskim zakresie temperatur < 10oC można wspomóc dodatkiem obciążników, takich jak gliny, bentonity, żużle pyliste i popioły lotne. W pewnych przypadkach korzystne jest również zawracanie części osadu pokoagulacyjnego.
Dawki obciążników wynoszą w granicach 5 - 12 mg/dm3. Stanowią one gotowe zarodki dla tworzących się kłaczków, obciążają je i przyspieszają ich sedymentację. W podobny sposób wpływają na proces koagulacji małe dawki pyłowych węgli aktywowanych.
Przyspieszenie flokulacji oraz sedymentacji cząstek uzyskuje się również przez wprowadzenie do wody drobnego piasku bądź mielonego węglanu wapnia. Znaczna ilość cząstek mineralnych w koagulowanej wodzie zwiększa liczbę kontaktów, przyspiesza powstawanie kłaczków oraz obciąża je. Wspomaganie koagulacji w tych przypadkach ma charakter mechaniczny.
Najczęściej stosowanym flokulantem mineralnym jest krzemionka aktywowana, która powstaje przez działanie aktywatora na rozcieńczony roztwór krzemianu sodowego (szkła wodnego).
13. Zasady usuwania zawiesin z wody. Koagulacja wody.
usuwanie zawiesin:
-cedzenie (mikrofiltracja)
-sedymentacja
-odwirowywanie
-filtracja przez złoże ziarniste
filtracja przez warstwę nanoszoną na filtr (diatomit, azbest, celuloza, węgiel aktywny itp.)
-adhezja na wytworzonych dodatkowo zawiesinach (wodorotlenki glinu i żelaza, bentonity, nadmierny osad czynny i inne).
-filtracja kontaktowa
-agregacje w drodze flokulacji przy użyciu środków wspomagających (flokulanty, aeracja)
Koagulacja. Z punktu widzenia technologicznego jest to usuwanie z wody rozproszonych w niej cząstek przez ich aglomerację w drodze zmniejszenia stopnia dyspersji układu koloidowego. Zmianę stopnia dyspersji można wywołać przez: dodanie elektrolitu lub koloidu o przeciwnym ładunku, poddanie koloidu promieniowaniu, ogrzewaniu, dehydratacji. W przypadku koagulacji zanieczyszczeń wody stosuje się najczęściej dodawanie elektrolitów w postaci reagentów (koagulantów), takich jak sole glinu, żelaza itd.
Koagulacja przebiega w dwóch etapach: w pierwszym z nich następuje zmiana potencjału elektrokinetycznego do tzw. wartości krytycznej (koagulacja ukryta), w drugim następuje stopniowe formowanie się agregatów - kłaczków; etap ten nazywa się kłaczkowaniem lub flokulacją (koagulacja jawna). Proces kłaczkowania często wspomaga się przez dodanie specjalnych reagentów, tzw. flokulantów, przykładowo krzemionki aktywowanej.
Rozróżnia się:
-koagulację objętościową (klasyczną) następującą w całej masie cieczy w sposób opisany powyżej,
-koagulację powierzchniową (kontaktową) realizowaną przez dodawanie koagulantu do wody bezpośrednio przed filtrem; właściwy proces koagulacji zachodzi wówczas w porach materiału filtracyjnego równocześnie z sedymentacją, adhezją i filtracją.
14. Osadniki. Klarowniki.
osadniki to urządzenia, w których zachodzi proces usuwania zawiesin z oczyszczanej wody. Służą więc one do zatrzymywania zawiesin łatwo opadających, naturalnych lub wytworzonych w procesie koagulacji i chemicznego strącania. Stosowane jest w układach oczyszczania wód podziemnych, jak i powierzchniowych. Ich miejsce w układzie urządzeń zależy od jakości oczyszczanej wody, a więc rodzaju i kolejności procesów jednostkowych oczyszczania wody. W razie konieczności usunięcia zawiesin z wody przed jej dalszym oczyszczaniem osadniki znajdują się na początku układu urządzeń. Jeśli natomiast w układzie technologicznym stosuje się koagulację lub procesy strącania chemicznego, to miejsce osadników jest po urządzeniach w których zachodzą te procesy. Istnieją również układy w których nie stosuje się osadników
Klarowniki - urządzenia służące do usuwania mętności i odbarwiania wody w drodze koagulacji. Ich cechami są:
- kontakt uzdatnianej wody z wytworzonymi kłaczkami umożliwiający wykorzystanie ich zdolności adsorpcyjnych
- zawieszenie w wodzie pewnej ilości skoagulowanych zawiesin i usuwanie ich nadmiaru
- zespolenie procesu koagulacji i sedymentacji w jednym urządzeniu
15. Oczyszczanie wody na filtrach.
Działanie filtrów jest podwójne:
- mechaniczne - zmniejszenie ilości zawiesin
- biologiczne - zmiana amoniaku na azotany, zmniejszenie utlenialności
Filtry powolne:
- liczba bakterii zmniejsza się o ok 99%
- grubość górnej warstwy roboczej filtru, złożonej z piasku wynosi 0,6-1,0 m, poniżej warstwa żwiru i kamyków 0,4-0,6m spoczywająca na ruszcie ceramicznym lub kamiennym albo na sicie
- warstwę filtrującą piasku pokrywa warstwa wody o wysokości 0,9-1,2m
- prędkość filtrowania 0,1-0,2 m/h
Filtry pospieszne:
- liczba bakterii zmniejsza się o 80-90%
- lepiej odbarwiają wodę
- warstwa filtrująca z piasku kwarcowego
- muszą byc czyszczone raz na dobę
- prędkość filtrowania 4-15 m/h
- mogą byc grawitacyjne lub ciśnieniowe
Prefiltry:
- stosowane przy ilości zawiesin 50-250 mg/dm3
Filtry superpospieszne:
- prędkość filtracji do 100 m/h
16. Uzdatnianie wód podziemnych.
Oczyszczanie sprowadza się do usunięci8a dwutlenku węgla, żelaza i manganu.
17. Stosowanie węgla aktywnego i ozonu
węgiel aktywny:
Może być dawkowany w postaci pylastej bądź stosowany w złożu filtracyjnym jako węgiel granulowany lub ziarnisty. Węgiel aktywny sorbuje na swej powierzchni związki organiczne i nieorganiczne. Ważną jego zaletą jest sorbowanie substancji powierzchniowo czynnych oraz środków ochrony roślin. Obniża wartość związków ochrony roślin 0 90 - 89%
Ozon:(dezynfekcja ozonem)
18. Dezynfekcja wody.
Dezynfekcja polega na zniszczeniu bakterii znajdujących się w wodzie lub usunięciu ich w takim stopniu spożywana woda nie była źródłem chorób zakaźnych. Celem dezynfekcji jest zniszczenie bakterii i wirusów oraz zapobieganie wtórnemu ich rozwojowi w sieci wodociągowej.
Metody fizyczne:
- gotowanie wody
- promienie ultrafioletowe
- promieniowanie jonizujące
- ultradźwięki
Metody chemiczne:
chlor gazowy:
zalety:
+skuteczny i tani
+trwały w środowisku wodnym
+kontrola procesu dobrze opanowana
+niskie koszty inwestycyjne
wady:
-pogorszenie organoleptycznych właściwości wody przy zbyt dużym nadmiarze w wodzie
-efekt dezynfekujący uzależniony od pH
-tworzy produkty uboczne dezynfekcji o działaniu mutogennym
-agresywny dla metalu w stanie zawilgocenia gazu
-jego stosowanie wymaga odpowiedniej strefy ochronnej, a także warunków transportu i magazynowania
-wymaga wyspecjalizowanej służby technicznej
dwutlenek chloru:
zalety:
+zapewnia wysoki efekt dezynfekcji w szerokim zakresie pH
+nie wchodzi w reakcje z azotem amonowym
+nie tworzy THM-ów
+dobrze zabezpiecza przed wtórnym zanieczyszczeniem
+niskie koszty inwestycyjne
wady:
-ma właściwości wybuchowe
-urządzenia i instalacje muszą być zabezp. przed korozją
-uboczne skutki dezynfekcji
podchloryn sodu:
zalety:
+likwidacja ryzyka dla personelu podczas transportu i obsługi urządzeń
+trwałość przechowywania
+zmniejszenie problemów związanych z korozją
+zgodność z przepisami
+niskie koszty
+prosta eksploatacja
wady:
-podwyższone stężenie jonów
ozon:
zalety:
+produkowany z powietrza
+najsilniejszy środek dezynfekujący
+nie wchodzi w reakcje z azotem amonowym
+poprawia właściwości organoleptyczne wody
wady:
-nie zabezp. wody przed wtórnym zanieczyszczeniem
-tworzy uboczne produkty dezynfekcji
-silne właściwości utleniające
promienie UV:
zalety:
+met. bezreagentowa
+brak ujemnego oddziaływania na fiz-chem właściwości wody
+dobry efekt dezynfekujący przy krótkim czasie kontaktu
+łatwa automatyzacja procesu
+uproszczona obsługa urządzeń
+niskie koszty eksploatacji
wady:
-brak zabezp. wody przed wtórnym zanieczyszczeniem
-zmniejszona efektywność w wodach mętnych
-wysokie koszty eksploatacyjne