86635 str035 (4)

68 Ćwiczenie nr 9

3.5. DWUTLENEK WĘGLA, WODOROWĘGLANY I WĘGLANY

Dwutlenek węgla, wodorowęglany i węglany zawarte w wodach naturalnych pochodzą z atmosfery z mineralizacji ciał organicznych oraz procesów rozpuszczania skal węglanowych. Ogólna zawartość dwutlenku węgla w wodzie określa się jako dwutlenek węgla wolny (C0₂, HjCO^ i związany (HC0₃‘ i CO3'²). Dwutlenek węgla niezbędny do zachowania w roztworze równowagi węglanowo-wapniowej

Ca(HC0₃)₂ t=t CaC0₃ i + H₂0 + C0₂t    (1)

nazywa się dwutlenkiem węgla przynależnym. Pozostała część wolnego dwutlenku węgla ponad ilość potrzebna do utrzymania wodorowęglanów w roztworze nazywa się dwutlenkiem węgla agresywnym. Agresywny dwutlenek węgla nadaje wodzie własności korodujące.

Formy występującego w wodach naturalnych dwutlenku węgla przedstawia schemat:

C0₂ ogólny

C0₂ wolny (H₂C0₃, COj)

C0₂ związany

wodorowęglany HC0₃

C0₂ przynależny C0₂ agresywny węglany CO

3.6.    ZASADOWOŚĆ

Obecność w wodzie węglanów, wodorowęglanów a także wodorotlenków w połączeniu z dowolnymi kationami nadaje wodzie właściwość zwaną zasadowością czyli zdolność do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych wobec umownych wskaźników. W zależności od pH wody rozróżnia się tzw. zasadowość F (wobec fenoloftaleiny), występująca wówczas gdy pH jest wyższe od 8,3 oraz zasadowość M (tzw. ogólną) wywołaną przez związki pod wpływem których pH wody jest wyższe od 4,5.

W wodach naturalnych występują przeważnie wodorowęglany i węglany wapnia oraz magnezu i wówczas zasadowość ma wartość równą twardości węglanowej.

Zasadowość nie ma znaczenia z punktu widzenia sanitarnego, ma natomiast istotne znaczenie dla wód kotłowych, ze względu na możliwość tworzenia się kamienia kotłowego i silne pienienie.

3.7.    TWARDOŚĆ WODY

Pod tym określeniem umownie rozumie się właściwości wody, jakie nadają jej rozpuszczone sole, głównie wapnia i magnezu.

Ogólną twardość wody dzieli się na węglanową i niewęglanową. Twardość węglanowa wywołana jest obecnością wodorowęglanów, węglanów i wodorotlenków wapnia i magnezu. Twardość niewęglanową nadają wodzie wszelkie pozostałe sole wapnia i magnezu tj. chlorki, siarczany, krzemiany itp.. Szczególnie obecność siarczanów w wodach przemysłowych jest niepożądana, ponieważ powoduje tworzenie się bardzo twardego kamienia kotłowego.

Pobranie próbki wody ma bardzo duże znaczenie, gdyż nieprawidłowo lub niewłaściwie pobrana próbka rzutuje na wyniki i ocenę badania. Pobrana próbka powinna odzwierciedlać rzeczywisty stan i warunki panujące w miejscu jej pobrania. Pobieranie próbki wody, jej przewóz i przechowanie powinny być tak przeprowadzone, aby nie wystąpiły zmiany w zawartości określanych składników lub właściwościach wody np. pojawienie się mętności na skutek natlenienia i utraty C0₂.

2Fe(OH)₃ + 4C0₂t

(2)

2Fe(HC0₃)₂ + H₂0 + Vi0₂

4. METODY UZDATNIANIA WODY

Woda użytkowana do różnych celów wymaga na ogół odpowiedniego przygotowania, które polega na jej oczyszczeniu. Procesy uzdatniania wody skladaja się z operacji jednostkowych, zależnie od składu wody surowej oraz od wymagań stawianych wodzie użytkowej. Rzadkie sa przypadki stosowania tylko pojedyńczych procesów jednostkowych. Metody uzdatniania wody można podzielić na mechaniczne i fizykochemiczne.

4.1.    METODY MECHANICZNE

Metody mechaniczne uzdatniania wody polegają na usuwaniu wszelkiego rodzaju zawiesin. Do usuwania grubych zawiesin z ujmowanej wody powierzchniowej służę kraty, jako urządzenie wstępne.

Sita służą do zatrzymywania drobniejszych zawiesin i dlatego umieszcza się je za kratami. Stosowane sa sita nieruchome lub ruchome. Instaluje się je w kanale doprowadzającym wodę, podobnie jak kraty. Sita stanowię zespoły, składające się z pary urządzeń, które działaja na zmianę. Po zatkaniu jednego z sit wydobywa się je z kanału i poddaje czyszczeniu (przemywaniu natryskiem wody),a wówczas działa drugie sito aż do zatkania.

Wielkość oczek sita dobierana jest w zależności od średnicy usuwanych zawiesin oraz od szybkości ruchu wody w kanale doprowadzającym. Najczęściej stosuje się sita o średnicy oczek ok. 5 mm.

Osadniki sluża do usuwania z wody drobnych zawiesin, które zaliczane sa do łatwo opadających. Najczęściej stosowanymi osadnikami sa zbiorniki, w których zmniejsza się szybkość przepływu wody. Ze względu na kierunek ruchu wody osadniki dzieli się na pionowe, poziome i radialne. Osadniki poziome maja kształt prostokątny przy optymalnym stosunku długości do głębokości 20:1.

Osadniki radialne o kształcie okrągłym maja w zasadzie również poziomy przepływ wody, która doprowadzana jest do centralnej części kolistego zbiornika i płynie przezeń promieniście do przelewów wzdłuż krawędzi. Oba rodzaje osadników maja odpowiednio pochylone dno, co ułatwia usuwanie osadu za pomocą zgarniaczy mechanicznych.

Filtry służą do usuwania z wody drobnych zawiesin, których opadanie jest tak powolne, że nie mogą być usunięte w osadnikach. Działanie filtru polega na zatrzymywaniu zawiesin zawartych w wodzie przez porowate złoże (najczęściej piaskowe). Obecnie stosuje się prawie wyłącznie tzw. filtry pośpieszne, w których szybkość filtracji wody wynosi 6-15 lub więcej m/h. Każdy filtr składa się zasadniczo z drenażu, warstwy podkładowej (gruby żwir), złoża filtracyjnego (drobny piasek rzeczny) i obudowy. Otwarte filtry pośpieszne działaja pod wpływem ciśnienia warstwy wody znajdującej się nad warstwa złoża. Zamknięte filtry ciśnieniowe wykonane sa jako zbiorniki metalowe (stalowe), do których doprowadza się pod ciśnieniem wodę do przestrzeni nad warstwa złoża.

4.2.    METODY FIZYKOCHEMICZNE

Uzdatnianie wody metodami fizykochemicznymi polega na usunięciu rozpuszczonych w niej soli, gazów i innych substancji organicznych i mineralnych. Wybrane sposoby przedstawiono poniżej.

Koagulacja polega na zjawisku fizykochemicznym określanym jako flokulacja czyli kłaczko-wanie. Ma ona na celu usunięcie z wody najdrobniejszych zawiesin mechanicznych lub koloidalnych pochodzenia mineralnego i organicznego. Proces koagulacji polega na dodawaniu do wody środków koagulujacych tzw. koagulantów np. A1₂(S0₄)₃ lub FeCl₃, które reaguję z zawartymi w wodzie substancjami powodującymi jej zasadowość (wodorowęglany wapnia i magnezu). Wytrącają się wówczas koloidalne wodorotlenki glinu lub żelaza o bardzo rozwiniętej powierzchni - kłaczki, na których zachodzi adsorpcja zanieczyszczeń zawartych w wodzie i w następstwie opadanie kłaczków na dno naczynia. W procesach tych ważną rolę odgrywa różnoimienny ładunek elektryczny koloidalnych zanieczyszczeń i koloidów wytworzonych przez wprowadzenie