TECHNOLOGIA WODY
Transkrypt
TECHNOLOGIA WODY
TECHNOLOGIA WODY - WYKŁAD 4 KOAGULACJA - 8. Woda w przyrodzie cd zawiesiny mikrofauna zw. organiczne wirusy CO2 agresywny bakterie zapach ro linny H2O zapach nadmierny ChZT elazo, mangan pestycydy CH4; H2S twardo metale barwa i m tno Woda w przyrodzie filtracja (powolna) 8. cedzenie sedymentacja zawiesiny mikrofauna dezynfekcja zw. organiczne wirusy CO2 agresywny bakterie zapach ro linny zapach nadmierny H2O ChZT elazo, mangan sorpcja pestycydy CH4; H2S napowietrzanie wi zanie chemiczne twardo metale barwa i m tno sedymentacja filtracja (szybka) utlenianie koagulacja Układy technologiczne — usuwanie zawiesin Wz F D Wu Wz S F D Kraty, sita, µ-sita ? Wu Wu - woda uzdatniona Wz - woda zasilaj ca F - filtracja D- dezynfekcja S - sedymentacja K - koagulacja U - utlenianie Układy technologiczne (c.d.) — usuwanie barwy i m tno ci Wz kraty Wz kraty K sita Wz sita S F D Wu — usuwanie zawiesin, barwy i m tno ci K S F D Wu Wu - woda uzdatniana Wz - woda zasilaj ca F - filtracja D- dezynfekcja S - sedymentacja K - koagulacja U - utlenianie Układy technologiczne (c.d.) — usuwanie zawiesin, barwy i m tno ci, µ-zanieczyszczen Wz K S U F A D U Wu Opcja: utlenianie A- adsorpcja D- dezynfekcja 6. MIESCE KOAGULACJI W UKŁADACH TECHNOLOGICZNYCH Koagulacja - Sedymentacja - Filtracja Sedymentacja - Koagulacja - Filtracja Koagulacja - Filtracja 1. DEFINICJA KOAGULACJA — w technologii wody proces jednostkowy, którego podstawowym zadaniem jest usuwanie m tno ci i barwy --- aglomeracja cz stek koloidów 2. SKŁ ADNIKI WODY WYWOŁ UJ CE — BARW : — M TNO kwasy humusowe glony zanieczyszczenia organiczne : krzemionka glina kwasy humusowe 3. MIARY BARWY I M TNO CI Barwa- intensywno — mg Pt/dm3 M tno - intensywno — pochłaniania wiatła rozpraszania wiatła mg SiO2/dm3 Metno ; NTU; 1mgPt/dm3 = 1-3 NTU 3. Rozmiary dodatków do wody J. nieorg. Makrocz st. Koloidy Zawiesiny Wirusy Bakterie Glony Pierwotniaki Oko Mikroskop opt. Mikroskop elek. φ (µ µm) 10-4 Filtracja Filt. Membr,µ µ-filt u-Filtr n-Filtr OOsmoza -3 -2 -1 0 1 1 2 3 4. KOLOIDY — — rozmiar 0,001 µm < k < s.r procesy jednostkowe 1 µm z Koagulacja;u-,µ µ-filtr. (adsorpcja, w. jonowa,oo) (sedymentacja, filtracja) Własciwo ci koloidów 1. Ładunek powierzchniowy 2. Ruchy Browna 3. Rozmiar 4. Rozpraszanie wiatła — wła ciwo ci koloidów + - - + - + - + - + + + Cz stka ‘koloidu’ + + - + w. dyfuzyjna w. adsorpcyjna ξ = -30 mV V ξ potencjał elektrokinetyczny d Koagulacja- mechanizm — metoda usuwania koloidów: destabilizacja flokulacja MECHANIZM KOAGULACJI a) faza destabilizacji — bezpo rednio (sekundy) po dodaniu czynnika destabilizuj cego — polega na reakcjach chemicznych i oddziaływaniu fizycznym — obejmuje: 1) obni enie potencjału ξ 2) dehydratacj 3) utlenianie koloidów ochronnych — wymaga dodania : 1) elektrolitów kationowych 2) wodorotlenków metali Mex(OH)yn+ 3) polielektrolitów METODY DESTABILIZACJI — mechaniczne — na wietlanie — ogrzewanie — wymra anie — metody chemiczne(!!!) 5. 11. CHEMIZM KOAGULACJI Al2(SO4)3 2 Al3+ + 3 SO42- 2 Al3+ + 6 H2O 2 Al(OH)3 ↓ + 6 H+ Al2(SO4)3 + 6 H2O 2 Al(OH)3 ↓ + 3 H2SO4 7. STOSOWANE KOAGULANTY Al2(SO4)3 ·18H2O Fe2(SO4)3 · 9H2O FeSO4 · 7H2O NaAlO2 FeCl3 · 6H2O 8. JAKIE ZANIECZYSZCZENIA USUWA KOAGULACJA — barwa : 95 % — m tno — mikrozanieczyszczenia : — metale ci kie : : 98 % 50 % 30 - 90 % U YTECZNY ZAKRES pH dla soli elaza(III) i glinu(III) FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl Al2(SO)3 + 6H2O 2Al(OH)3↓ + 3H2SO4 Al3+, Fe3+ mg/dm3 Al3+ Fe3+ 0,2 3 3H2SO4 + 3Ca(HCO3)2 7 11 pH 3CaSO4 +6H2O + 6CO2↑ 9. ROLA UTLENIANIA W KOAGULACJI SUBSTANCJE WSPOMAGAJ CE KOAGULACJ — substancje powoduj ce przyspieszenie powstawania kłaczków (flokulanty) — polepszenie wła ciwo ci sedymentacyjnych powstałych kłaczków (obci niki) 10. SUBSTANCJE WSPOMAGAJ CE KOAGULACJ (c.d.) — podziałsubstancji wspomagaj cych a) obci niki flokuł: glina, bentonit, pyłgranitowy, anhydryt, w giel aktywny b) flokulanty wła ciwe : krzemionka aktywna, polielektrolity, polimery organiczne MECHANIZM KOAGULACJI b) faza flokulacji — kilka/kilkana cie minut — obejmuje zjawiska fizyczne — zachodzi pod wpływem: 1) r. Browna 2) sedymentacji 3) mieszania (gradient cinaj cy) — prowadzi do zmniejszenia liczby cz stek z 107/dm3 do 103/dm3 Dwa rodzaje flokulacji Mikroflokulacja Makroflokulacja t=0 t=1 Ruchy Browna Gradient cinaj cy Sedymentacja KINETYKA KOAGULACJI Liczba zderze (Ni,j) dv v+R dz rj b rj + ri = R v ri dv v-R dz R V v 3 dv 1 dv 3 dv = z z b dz = R = (D i + D j ) dz dz 6 dz 3 t 0 1 3 dv n i (D i + D j ) 6 dz 1 3 dv N ij = n i n j (D i + D j ) 6 dz Ni = DYSYPACJA ENERGII dv v + ∆z dz ∆z v ∆x dv = dz gradient pr dko ci lepko ci nienie cinaj ce DYSYPACJA ENERGII c.d. dv (∆x ∆y ) F = ⋅ s = ⋅ (∆x ∆z ) = dz powierzchnia siła cinaj ca dv P = F ⋅ ∆z = dz moc dv dz 2 (∆x ∆y ∆z ) DYSYPACJA ENERGII c.d. P = ⋅ v ⋅G2 gradient cinaj cy (pr dko ci) obj to G= P v Zatem — mo emy obliczy G — mo emy obliczy zapotrzebowanie na moc FLOKULACJA - czynniki Wynik flokulacji zale y od: LC = G t (=104 - 105) G = 30 - 100 (1/s) t = 15 - 30 (min) N0 ln = DG t Nt 1) czasu t 2) gradientu - G 3) temperatury 4) pH KOAGULACJA - rady 1. Szybkie rozprowadzenie koagulanta 2. Dodatek SWK pod koniec sz.m. 3. Flokulacja t = 20-30 min, kilka komór 4. Sedymentacja 17. KOAGULACJA A ZASADOWO FeCl3 + H2O Fe(OH)3 + 3HCl + 3HCO3- 3H2CO3 + 3Cl3CO2 + 3H2O ZASADOWO 18. PRAKTYKA KOAGULACJI Woda uzdatn. Mieszanie szybkie(min) koagulant Mieszanie wolne(min 10) Woda po koagulacji x flokulant Sedymentacja Zbiornik roztworowy Zbiornik zarobowy Filtracja Przygotowanie roztworów koagulantów i flokulantów Schemat zbiornika zarobow-roztworowego do przygotowywania roztworu koagulantu 1- koagulant w bryłach, 5- spust, 2- ruszt drewniany, 6- zbiornik zarobowy, 3- spr one powietrze, 7- zbiornik roztworowy 4- roztwór roboczy Koagulacja- sposoby mieszania - hydrauliczne (a, b) - mechaniczne (c) a) c) MIESCE KOAGULACJI W UKŁ ADACH TECHNOLOGICZNYCH Koagulacja — Sedymentacja — Filtracja Sedymentacja — Koagulacja — Filtracja 19. SPOSOBY PROWADZENIA KOAGULACJI — obj to ciowa — kontaktowa (strefowa) — powierzchniowa Koagulacja obj to ciowa 1.doprowadzenie wody 2.przegrody tworz ce labirynt 3.odprowadzenie wody 4.zastawka posrednia 5.kanałobiegowy 6.kanałdo osadu 7.zastawki sterujace Koagulacja obj to ciowa Koagulacja obj to ciowa Mieszacze hydrauliczne a) z poziomym przepływem wody; 1- dopływ wody, 2- dopływ koagulantu, 3- odpływ zawiesiny, 4- odpływ wody przelewowej, 5- przegrody perforowane, b) z wirowym przepływem wody (wodoskr tne) 1- dopływ wody 2- dopływ koagulantu 3- odpływ Koagulacja strefowa Osad-koagulant Osad-koagulant Zag szczony osad-koagulant Schemat klarownika z osadem zawieszonym; I-strefa zawieszonego osadu, II-strefa wody sklarowanej, III-zag szczacz; 1- dopływ wody 2- odpływ wody 3- odprowadzenie osadu Koagulacja strefowa Schemat klarownika korytowego z osadem zawieszonym; 1- doprowadzanie wody 2,3- odpływ wody sklarowanej 4- zawór 5- odpływ wody ze strefy zag szczenia 6- zasuwa regulacyjna 7- otwory do przepływu nadmiaru osadu 8- odprowadzanie osadu 9- osłony Koagulacja strefowa Klarownik cylindryczny z zawieszonym osadem 1- doprowadzenie wody z reagentami 2- odpowietrznik 3- rury rozdzielcze 4- strefa osadu zawieszonego 5- zag szczacz 6- otwory do przepływu nadmiaru osadu 7- osłony 8- rura do odprowadzania wody nadosad. 9- rura do odprowadzania osadu 10- odprowadzanie wody sklarowanej Koagulacja strefowa Akcelator Petersona; 1- dopływ wody, 2- odpływ wody, 3- dopływ koagulanta, 4- odprowadzenie osadów Koagulacja strefowa Akcelator Sieradzon; 1- dopływ wody wraz z koagulantem, 2- odpływ wody, 3- odprowadzanie osadu Koagulacja powierzchniowa Schemat technologiczny urz dze w procesie koagulacji powierzchniowej; 1- dopływ wody, 2- odpływ wody, 3- rury perforowane, 4- odpowietrzenie, 5- zbiornik koagulantów, 6- dozownik zw kowy, 7- filtr powierzchniowy, 8-zbiornik wody płucz cej Accelator’s four-zone treatment process Raw water enters the primary mixing and reaction zone, where it is mixed with previously formed slurry and treatment chemicals. The rotor-impeller combination prevents solids from settling on the basin floor and promotes dense particle growth. Flow is directed to the secondary mixing and reaction zone, where continued slurry contact allows the treatment reactions to approach equilibrium. Flow is discharged downward through the return flow zone and onto the surface of the slurry pool. Treated water is displaced upward and collected in launders while slurry is redirected to the primary mixing and reaction zone. Excess sludge is collected in the sludge concentrator to be Pretreated raw water (with coagulant) enters the flocculation basin for two-stage flocculation. Flocculated particles enter the DAF upflow channel; diffuser nozzles create millions of microbubbles that attach to floc particles. Solid particles float to the surface; clarified water flows down through the false floor and out the upflow channel. 1. 2. 3. 20. Koagulacja Koagulacja --definicja definicja --m m tno tno ,,barwa barwa --koloidy:wła koloidy:wła ciwo ciwo ci, ci, --chemizm chemizm --aazasadowo zasadowo --praktyka praktykakoagulacji koagulacji --rodzaje rodzajekoagulacji koagulacji --urz urz dzenia dzenia --układy układytechnologiczne technologiczne