1. Od czego zależy cykl filtracji?

- od rodzaju zastosowanego filtra

- od stężenia zawiesin w wodzie dopływającej do filtra

- od prędkości filtracji (im większa tym gorsze efekty)

- od porowatości materiału filtracyjnego

- od gęstości materiału filtracyjnego

- od ilości warstw złoża

- od wysokości złoża

- od częstotliwości płukania

2. Filtry grawitacyjne i ciśnieniowe

Filtry grawitacyjne mogą być otwarte lub zamknięte.

W celu utrzymania stałej prędkości filtracji montuje się

na rurociągu regulatory prędkości.

Filtry ciśnieniowe są eksploatowane z zachowaniem

stałego ciśnienia, mogą być płukane wodą lub wodą i

powietrzem jak grawitacyjne. Można zastosować większe

prędkości bez straty na jakości oczyszczania.

3. Reakcje odmanganiania i odżelazania

Odmanganianie wody w złożu wypracowanym przebiega

w wyniku sorpcji katalitycznej. Mangan jest sorbowany na

powierzchni ziaren złoża w postaci wodorotlenków.

Zdolność sorpcyjna MnO₂ w stosunku do jonów Mn(II)

w środowisku słabo alkaicznym wynosi powyżej 0,5

mola Mn(II)/mol MnO₂. Reakcja katalityczna utleniania

manganu przebiega następująco:

Mn(OH)₂+MnO(OH)₂+H₂O => Mn₂O₃+2H₂O

Mn(OH)₂+ 2MnO(OH)₂ => Mn₃O₄(OH)₂ +2H₂O

Mn₂O₃+¹/₂O₂+2H₂O => 2MnO(OH)₂

Mn₃O₄(OH)₂+2H₂O+¹/₂O₂ => 3MnO(OH)₂

Jak wynika z powyższych reakcji, Mn(II) dopływający z

oczyszczaną wodą utlenia się do Mn(III) (Mn₂O₃) i częściowo

Mn(III) (Mn₃O₄(OH)₂) w wyniku redukcji wytraconego w

złożu MnO(OH)₂. Produkty utleniania Mn(II) oraz redukcji

Mn(IV) utleniane są następnie do Mn(IV) tlenem

rozpuszczonym obecnym w wodzie. Wytrącona powłoka

MnO₂ * H₂O katalizuje utlenianie kolejnych ilości Mn(II)

obecnych w wodzie dopływającej na wypracowane złoże

filtracyjne.

Odżelazianie

A) HYDROLIZA

B) PROCES UTLENIANIA

C) CHLOROWANIE

D) UTLENIANIE NADMANGANIANEM POTASU

4. Różnice w składzie wód podziemnych i powierzchniowych

Wody powierzchniowe:

-mają bezpośredni kontakt ze środowiskiem (odpady

wytworzone przez człowieka, opady atmosferyczne,

spływy deszczowe i roztopowe)

-mają duże zasolenie ( suma substancji rozpuszczonych)

-mają ogromną zmienność składu podczas doby, pory roku

-zanieczyszczenia obecne w wodzie są w formie

rozpuszczonej i koloidalnej

-obecność związków organicznych i nieorganicznych

-zazwyczaj mają większą barwę i mętność

niż wody podziemne

-jest zaopatrzona w tlen

-występują jony azotowe

Wody podziemne:

-podczas filtracji przez glebę zostają pozbawione zawiesin

-zwiększa się zasolenie (ilość rozpuszczonych soli)

-pojawiają się (zwiększa się stężenie) związków

manganu i żelaza

-domieszki metali ciężkich

-mają stały skład fizyko-chemiczny

-główne zanieczyszczenia to formy rozpuszczone oraz gazy

-występuje wolny CO2

5. Róźnice w sedymentacji i flotacji

Sedymentacja polega na usunięciu zawiesin pokoagulacyjnych.

Kłaczki, które wytworzyły się podczas koagulacji

opadają na dno zbiornika pod wpływem grawitacji bo

gęstość zawiesin jest większa od gęstości wody.

Skuteczność sedymentacji zależy od:

-stężenia zawiesin

-gęstości cząstek usuwanych

-wymiarów cząstek

-czasu sedymentacji

-prędkości przepływu wody w osadniku

Flotacja jest procesem odwrotnym do sedymentacji ponieważ

zawiesiny unoszą się. Wtłaczane powietrze od spodu do

zbiornika w postaci małych pęcherzyków powietrza

przyczepia się do zawiesin (bo ich powierzchnia jest

chropowata) i unoszą je na powierzchnię zbiornika.

Stamtąd zabierane są w postaci szlamu lub piany.

Występuję też flotacja ciśnieniowa. Odbywa się ona w

zbiornikach zamkniętych i pod ciśnieniem. Sprężanie i

rozprężanie jest kosztowne, natomiast urządzenia są mniejsze

i tańsze.

6. Gdzie podaje się wapno w układach technologicznych

Wapno wprowadza się do wody oczyszczanej zaraz przed

filtrami. W zależności od urządzeń poprzedzających

(osadniki lub klarownik) wapno podaje się w różnych

stężeniach żeby skorygować zasadowość wody. Przy małej

zasadowości dodaje się wapno (alkalia) a przy dużej

można dodać kwas.

7.Proces dezynfekcji

Ostatni proces w układzie techn. oczyszcz. wody. Celem

jego jest unieszkodliwienie wszystkich mikroorganizmow

patogennych oraz zabezpieczenie wody przed wtornym jej

skazeniem bakteriologicznym w sieci wodociągowej. Mus

być przy wodzie powierzchniowej a przy wodzie podziemnej

( są one wolne od patogenów) bo drugi wymóg nas też

interesuje. Im większe miasto tym lepiej powinna być

prowadzona dezynfekcja.

Metody fizyczne ( pasteryzacja, ultradźwięki, promienie UV).

Promienie UV nie powoduje zmian chemicznych ale woda

musi być bardzo klarowna bo inaczej promienie odbijają się.

Promieniowanie działa miejscowo. Wadą jest to że nie

zabezpiecza przed wtornym skazeniem. Dlatego dodaje się

drugi reagent aby zapewnić ten drugi czynnik.

Metody chemiczne - polegają na dawkowaniu do wody

innych utleniaczy . Do czynnikow dezynfekacyjnych zalicza

się; chlor, podchlorynsodu, chloroaminy, ozon O3.mniej

chloru dla wody podziemnej, dawkę określA się badawczo.

8 Koagulacja-

jest to proces łączenia się cząsteczek koloidu w większe

konglomeraty i wytrącania się ich w postaci osadu; jest to

przejście zolu w żel. Jest procesem często stosowanym w

oczyszczaniu wód powierzchniowych, rzadziej infiltracyjnych

i podziemnych. Metoda ta służy do oczyszczania wód

zawierających koloidy i zawiesiny trudno opadające.

W wyniku koagulacji usuwane są z wody cząstki trudno

opadające oraz koloidalne decydujące o mętności wody

(koloidy hydrofobowe) lub intensywności jej barwy (koloidy

hydrofilowe). Koagulację prowadzi się koagulantami,

których produkty hydrolizy powodują koagulację elektrolitem

oraz koagulację koloidem o znaku przeciwnym. Koagulacja

zachodzi w dwóch fazach: w I fazie- występujące bezpośrednio

po dodaniu koagulanta, trwające sekundy przebiegają reakcje

chemiczne i fizyczne prowadzące do destabilizacji cząsteczek

koloidalnych; w II fazie- trwającej dłużej zwanej flokulacją, w

wyniku transportu i zderzeń cząstek z destabilizowanych

powstają kłaczki, które mogą być skutecznie usuwane z

wody w procesach sedymentacji/flotacji i filtracji.

1. rodzaj koagulanta - koagulanty glinowe są bezpieczniejsze

2. w oczyszczaniu wód zawierających zanieczyszczenia

3. organiczne gdyż nie powstają barwne cheloty organiczne.

4. Powstają kłaczki Al.(OH)3 mimo dużej pojemności

5. sorpcyjnej są lekkie i trudno sedymentują ( jest to wadą).

6. Koagulanty żelazowe są bardzo efektywne ale ich wadą

7. jest fakt że podczas oczyszczania wody zawierającej subs.

8. Orgt. Może powstać dużo chelotów żelaza z subst. barwnymi.

9. R-cje koagulacji

….Te same r-cje jak w punkcie 3

10.Gospodarka ściekami i odpadami

Popłuczyny zagęszcza się w odstojnikach, wody osadowe do

kanalizacji, rowu lub rzeki (gdy jest pozwolenie) lub w

wyjątkowych sytuacjach zawraca się na początek układu

oczyszczania wody, osad usuwa się z odstojnika i poddaje

odwodnieniu (jeżeli osadnik nie ma zagęszczacza osadu)

(czasem nawet 96% to woda), osad odwodniony zawozi się

na składowisko; czasami można użyć taki osad jako koagulant

ale tylko do oczyszczanie ścieków a nie wody do picia,

popłuczyny czasem wędrują do sieci kanalizacyjnej; najpewniej

jest wywieść je na składowisko osadów ale to kosztuje a

co powiedzielibyście państwo na świat za darmo?? `to

niemożliwe', `nie ma takich rzeczy', ` paanie, idź pan w chuj'…

11. Dobór uziarnienia w filtrach wielowarstwowych.

Dobór uziarnienia jest bardzo ważny, bo poszczególne warstwy

złoża nie powinny się ze sobą mieszać ( dopuszczalne 5 %).

Dobierając uziarnienie musimy wziąć pod uwagę prędkość

opadania cząsteczek: prędkość opadania cząsteczek dolnej

warstwy musi być większa od prędkość opadania cząstek

warstwy górnej : (
).

Materiał filtracyjny układany jest warstwami ( po 25 cm)

sypanymi do wody wypełniając filtr do wysokości

poszczególnych warstw.

12. Prędkość opadania cząstek w ruchu laminarnym.

Równanie opadania cząsteczek:

Podstawiając odpowiednią liczbę Reynoldsa dla ruchu

laminarnego otrzymamy:

Równanie Stokesa:

gdzie:

([kg/m*s])dynamiczny współczynnik lepkości

13. Dlaczego w filtrach powolnych nie stosujemy chemii.

W filtrach powolnych stosowane jest złoże biologicznie

aktywne ( zasiedlone przez mikroorganizmy utleniające zw.

organiczne). Jeśli przez filtrami zastosowane zostaną procesy

chemiczne to spowoduje to zniszczenie mikroorganizmów.

14. Od czego zależy prędkość sedymentacji.

Prędkość sedymentacji zależy przede wszystkim od prędkości

i kierunku przepływu wody przez osadnik. Ponadto ważnymi

czynnikami są: stężenie zawiesin, wymiar, kształt, gęstość

cząsteczek, temperatura. Skuteczność sedymentacji zależy

dodatkowo od czasu przetrzymania (czasu sedymentacji).

15. odżelazienie dla zasadowości m

Problem odżelaziania i występuje zwykle w oczyszczaniu wód

podziemnych i infiltracyjnych a sporadycznie przy oczyszczaniu

wód powierzchniowych. Istota odżelaziania wody polega na

utlenianiu jonów Fe (II) do Fe (III) i usuwaniu wytrąconych

związków Fe(OH)3 z oczyszczonej wody w procesie

sedymentacji i filtracji. Jednak o sposobie usunięcia żelaza z

wody decyduje forma występowania Fe w wodzie.

Skuteczność usuwania żelaza zwiększa się wraz z wartością

pH. Im większa zasadowość tym odżelazianie zachodzi skuteczniej.

Dla większej zasadowości można zastosować jako proces

odżelaziania hydrolizę

Jeżeli zasadowość M jest zbyt mała stosujemy alkalizację

Alkalizacja - jest procesem neutralizacji powstałego

podczas hydrolizy kwasu siarkowego H₂SO₄ i polega na

dodaniu do wody wapna, węglanu lub wodorotlenku

sodowego. Przy niewielkich wartościach morze wystarczyć

zastosowanie prażonego lub naturalnego o odpowiedniej

gradacji dolomitu.

H2SO4 + Ca(OH)2 -> CaSo4 +2H2O lub

H2SO4+ 2NaOH -> Na2So4 + 2H2O

Jeżeli w układzie nie ma napowietrzania to Co2 musi być

związany również chemicznie

2CO2+C(OH)2 ->Ca(HCO3)2

Oraz konieczne jest chemiczne utlenianie Fe 2+

utlenianie tlenem (napowietrzanie)

Napowietrzanie - do tego celu służą urządzenia zwane

aeratorami. Aeratory mogą być typu otwartego (zalecane

przy większych instalacjach jak i też przy konieczności

odkwaszania wody) lub ciśnieniowe które wykonane

są w formie zbiorników ciśnieniowych których wewnętrzna

konstrukcja umożliwia dokładne mieszanie wody z

powietrzem wtłaczanym do zbiornika za pomocą

kompresora. W mniejszych instalacjach jako aerator

wykorzystywany jest zbiornik hydroforowy gdzie woda z

pompy wpada do zbiornika do góry poprzez dyszę

rozbryzgową miesza się z poduszką powietrzną . Wadą

tej metody jest ubywanie poduszki powietrznej którą

należy uzupełniać  za pomocą kompresora.

16. dlaczego po koagulacji usuwamy co2

Zasadowość decyduje o ilości występowania co2 agr.

Podczas koagulacji następuje zakwaszenie wody i zmniejsza

się zasadowości więc zwiększa się ilość co2 agr., który

trzeba usunąć do mniej niż 2 g/m3

17. flokulacja

faza końcowa koagulacji,prowadzi do powstania tzw kłaczkow,

które maja gęstość umozliwaiajaca ich sedymentacje, a wiec

ich usuniecie. Polega to na tym ze następuje destabilizacja

ładunku koloidow i zaczynaja się tworzyć niestabilne

mikroklaczki, pozniej poprzez aglomeracje i transport

zaczynaja się tworzyc wieksze aglomeraty, na koncu jest

jeszcze czesciowa destabilizacja i nastepuje stan ustalony (klaczki)

18. kiedy płuczemy złoża filtracji pospiesznej?

zloza fliltorw pluczemy wtedy kiedy zostaja przekroczone

dopuszczalne straty cisnienia lub jakość wody po filtracji

jest napoziomie dopouszczalnym dopuszczalna. Plukanie

może odbywac się za pomoca wody lub woda i powietrzem.

20.Schemat układu wód podziemnych

• Schemat 1 Układ grawitacyjny

Woda surowa => 1 => 2 => 3 => 4 => woda oczyszczona

1. komora reakcji do wytworzenia kłaczków lub osadnik do

zatrzymania wytraconej zawiesiny

2. napowietrzanie otwarte

3. filtracja w filtrach grawitacyjnych ze złożem piaskowym

pokrytym tlenkami żelaza i manganu

4. dezynfekcja

Stosuje się go w średnich i dużych zakładach należy zalecac

go jak występuja duże ilości żelaza co wymaga sedymentacji

po napowietrzaniu a przed filtracją.

• Schemat 2 Układ ciśnieniowy

Woda surowa => 1 => 2 => 3 => woda oczyszczona

1. Napowietrzanie ciśnieniowe

2. Filtracja ciśnieniowa

3. Dezynfekcja

W małych zakładach lub większych gdy skład wody

uzasadnia jego użycie

• Schemat 3 Układ mieszany

Woda surowa => 1 => 2 => 3 => 4 => woda oczyszczona

1. Napowietrzanie otwarte

2. Zbiornik reakcji lub osadnik

3. Filtry ciśnieniowe

4. Dezynfekcja

Sosuje się gdy zakład zawiera małe i średnie ilości żelazai Mn.

• Schemat 4

Układ z napowietrzaniem i filtracją kontaktową

Woda surowa => 1(+chemikalia) => 2 => 3 => woda ocz.

1. Napowietrzanie

2. Filtr kontaktowy

3. Dezynfekcja

Stosowany w przypadku podwyższonej utlenialności i

intensywności barwy

• Schemat 5

Układ z sorpcją na filtrze z wegla aktywnego

Woda surowa => 1 => 2 => 3 => woda

1. Ozonowanie lub napowietrznie z chlorowaniem

2. Filtracja na złożu piaskowym lub piaskowo-węglowym

3. Dezynfekcja chlorem

21. W jakich procesach usuwa się Mn i Fe?

….Ad. 3

22.Zanieczyszczenia wód podziemnych.

Podwyższona zawartość żelaza( w formie organicznej-

wody są mętne i barwne lub nieorganicznej- wody klarowne)

i manganu ( f. nieorganiczna) .Dużo CO₂ głównie

agresywnego, nadmierne skażenie jonami azotanowymi

(efekt nawożenia), zasolenie( wzrasta z głębokością),

mogą zawierać siarkowodór, metale ciężkie, radon

zanieczyszczenia organiczne ale w malym stopniu

( związki humusowe z gleby gdy jest bogata w próchnicę),

niewielkie stężenie NH₄.

23. Różnice filtracja powolna-pospieszna.

filtracja	powolna	pospieszna
- prędkość:	0,1-0,3 m/h	5-20 m/h
- powierzchnia filtru	większa	mniejsza
- złoże	jednowarstwowe	Jedno- lub wielowarstwowe
- uziarnienie	drobniejsze	większe
- przepływ wody	Od góry do dołu	Od góry do dołu i odwrotnie
- charakter filtru	grawitacyjny	Grawitacyjny i ciśnieniowy
- straty ciśnienia	∆hmax=1,5 mH20	∆h=3,5-10 mH20
- wysokość złoża	Max 1,5 m	Nawet większe niż 2 m
- zastosowanie	Wody pow.	Wody pow. i podziemne
- chemikalia	Nie stosuje się	Można stosować
- związki organiczne	Są usuwane	Nie są usuwane
- eksploatacja	Czyszczenie mechaniczne	płukanie
- czas filtracji	Do 6 miesięcy	>niż 8 h(?)

24. Różnica pomiędzy osadem a popłuczynami.

Główna różnica tkwi w uwodnieniu- popłuczyny są

bardziej uwodnione. Poza tym osady powstają w osadniku,

w efekcie sedymentacji, popłuczyny zaś w efekcie

płukania filtrów, oraz przy płukaniu sit po mikrocedzeniu.

25.Zanieczyszczenia usuwalne z wód podziemnych:

Fe, Mn, CO2 , H₂S, CH₄, azotany ( zlewnie rolnicze)

Z powierzchniowej:zawiesiny, koloidy (barwa, mętność),

zanieczyszczenia organiczne, mikroorganizmy,CO₂ agr,

26. filtracja - proces dalszego usuwania zawiesin i reszty

zanieczyszczen. Na proces ten sklada się : cedzenie,

sedymentacja, procesy działające elektrostatycznie,

procesy chemiczne i procesy biologiczne.

Filtracje mozne podzielic z/w na:

-prędkość przplywu: pospieszne ( V= 5-20 m/h ) i

powolne (v=0,1-0,5 m/h);

-na ilość warstw w zlozu: jednowarstwowe i wielowarstwowe;

-na rodzaj hydrauliki: grawitacyjne i ciśnieniowe

-na budowe: zamknięte i otwarte

-na rodzaj zloza: do usuwania zawiesin, adsorpcyjne,

alkalizujące, do usuwania Mn, aktywne biologicznie

-na kierunek przepływu: pionowo z gory na dol i

pionowo z dolu na gore. Wyróżniamy filtry powolne,

pospieszne (grawitacyjne i ciśnieniowe) oraz filtry

kontaktowe

27. flotacja -usuwanie zawiesin pokoagulacyjnych,

zastepujeczasem sedymentacje gdy czastki maja mniejsza

gęstość niż gęstość wody zamiast opadac wypływają

na powierzchnie.zamiast leja osadowego stosuje się

flota. Gdy klaczki sa lekkie i nie chca flotowac to

wode nasyca się powietrzem( pecheryki powietrza

stanowia wynosnik zawiesin). Wyróżniamy flotacje

cisnieniowa i bezcisnieniowa

---