Jonowe związki formuł
Transkrypt
Jonowe związki formuł
Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne Metody chemiczne oczyszczania ścieków 4. Koagulacja i nawapnianie ścieków – powyŜej 50oC Koagulanty: chlorki i siarczany Ŝelazowe i Ŝelazawe, siarczan glinu oraz wapno ( węglan wapnia, tlenek wapnia, wodę wapienną) Al2(SO4)3⋅18H2O + 6H2O → 2 Al(OH)3↓ + 3H2SO4 + 18H2O FeCl3⋅6H2O + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3HCl + 6H2O 1 Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne 5. Usuwanie fosforanów. Fosfor moŜna usuwać w róŜnych miejscach ciągu technologicznego oczyszczalni ścieków: wstępne w osadniku, równoczesne – z biologicznym oczyszczaniem, wtórne – po biologicznym oczyszczaniu. Sole glinu, Ŝelaza i wapnia powodują tworzenie i wytrącanie praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów. 2 Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne Al2(SO4)3⋅18H2O + 2PO43- → 2 AlPO4↓ + 3SO42- + 18H2O FeCl3⋅6H2O +2PO43- → FePO4↓ + 3Cl- + 6H2O 2Ca(OH)2 +HPO42- → Ca2HPO4(OH)2 ↓ + 2OH- 3 Oczyszczanie ścieków – I stopień Chemiczne 7. Zobojętnianie ścieków ścieki kwaśne zobojętnia się: - mieszając z zasadowymi ściekami - neutralizując je chemikaliami - przepuszczając przez złoŜa zasadowe, filtry wypełnione np.CaCO3, MgO lub dolomitem - wpuszczając je do stawów aeracyjnych z moŜliwością kilkudniowego przetrzymania - rozcieńczając je wodą rzeczną o odczynie lekko zasadowym lub nawet obojętnym. ścieki o odczynie zasadowym: - przez przepuszczanie przez nie gazów spalinowych - przez neutralizację kwasami - przez przesączenie ich przez filtr gruntowy 4 Oczyszczanie ścieków – II i III stopień Biologiczne Biologiczne oczyszczanie ścieków w środowisku wodnym: We wszystkich metodach biologicznego oczyszczania ścieków zachodzą następujące procesy: 1. rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3 2. nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą mikroorganizmów ( bakterii) do azotynów, a następnie do azotanów, 3. denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu cząsteczkowego N2 5 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 1.Rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3 Równanie bezpośredniego utleniania [CH2O] + O2 CO2 + H2O [CH2O] jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych [NH2CH2OH] + O2 CO2 + H2O + NH3 6 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Cd. 1 Równanie syntezy nowych komórek (asymilacji) 6[CH2O] + NH3 + O2 → C5H7O2N + CO2 + 4H2O gdzie (C5H7O2N) statystyczny ustalony, zastępczy wzór chemiczny dla mikroorganizmów Utlenianie syntezowanej substancji komórkowej: C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 7 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 2.Nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą bakterii Nitrosomonas do azotynów, a następnie za pomocą bakterii Nitrobacter do azotanów NH3 + 2O2 → HNO3 + H2O 8 Oczyszczanie ścieków – III stopień Biologiczne 3.Denitryfikacja - usuwanie azotanów ze ścieków za pomocą mikroorganizmów. Przykładowy przebieg denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu następujące równanie: 4HNO3 + 5[CH2O] 2N2 + 5CO2 + 7H2O 9 Oczyszczanie ścieków – II i III stopień Biologiczne Układ oczyszczania ścieków z wydzieloną komorą denitryfikacji po komorze napowietrzania (komorze aeracji) 10 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Mikroorganizmy, stosowane w oczyszczaniu ścieków mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego. Biologiczne oczyszczanie ścieków zachodzi w: 1. komorach napowietrzania z osadem czynnym, 2. na złoŜach biologicznych, 3. w glebie 4. stawach biologicznych (stabilizacyjnych, napowietrzanych, rybnych). 11 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 1. Komory napowietrzania z osadem czynnym Schemat stopnia oczyszczania biologicznego w komorach napowietrzania z osadem czynnym. 12 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 2. Oczyszczanie ścieków na złoŜach biologicznych ZłoŜa biologiczne są zbiornikami wypełnionymi luźno ułoŜonym materiałem ziarnistym i porowatym. Rodzaje wypełnień: naturalne – materiał pobrany z dna rzek,kruszywa- ŜuŜel, koks, kamienie. Sztuczne: kształtki z polistyrenu, PCW, poliamidu itp.. NajwaŜniejszą warstwą w złoŜu jest błona biologiczna. 13 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 14 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 3. Oczyszczanie ścieków w glebie 15 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne 4. Uszczelnione zbiorniki z roślinnością pływającą. Oczyszczalnie hydrobotaniczne Urządzenia techniczne, które wykorzystują rośliny bagienne i pływające do oczyszczania ścieków. 16 Oczyszczanie ścieków Dezynfekcja Dezynfekcja • Celem dezynfekcji jest zniszczenie Ŝywych i przetrwalnikowych form organizmów patogennych oraz zabezpieczenie wody przed wtórnym rozwojem organizmów Ŝywych, głównie bakterii. • Dezynfekcja jest najczęściej stosowana na końcu układu oczyszczania. Fizyczne metody dezynfekcji wody • Gotowanie i pasteryzacja wody • Promieniowanie ultrafioletowe • Ultradźwięki Chemiczne metody dezynfekcji wody • Chlorowanie (chlor, podchloryn sodowy, dwutlenek chloru, chloroaminy) • Ozonowanie • Dezynfekcja bromem lub jodem 17 Oczyszczanie ścieków – IV stopień Odnowa wody Zanieczyszczenia refrakcyjne są to zanieczyszczenia chemiczne, które nie podlegają bądź podlegają jedynie w minimalnym stopniu rozkładowi biologicznemu za pośrednictwem mikroorganizmów: •substancje mineralne takie jak metale cięŜkie •niektóre substancje powierzchniowo czynne – szczególnie kationowe •środki owadobójcze (insektycydy) głownie z grupy związków chloroorganicznych (np.: DDT) •pestycydy •wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (np.: benzopiren) •aminy aromatyczne (np.: aminonaftalen, aminostilben) •nitrozoaminy (np.:nitrozodimetyloamina - NDMA) •polichlorowane dwufenyle (PCB) •dioksyny •substancje promieniotwórcze 18 Oczyszczanie ścieków – IV stopień Odnowa wody Przez odnowę wody naleŜy rozumieć zespół procesów i metod oczyszczania ścieków w takim stopniu, Ŝe mogą być one ponownie uŜyte jako wody do picia i potrzeb gospodarczych albo nadają im cechy wód naturalnych. Stosowane są następujące procesy jednostkowe: 1. destylacja, 2. utlenianie chemiczne, 3. adsorpcja, 4. procesy membranowe filtracja, mikrofiltracja i ultrafiltracja, elektrodializa, odwrócona osmoza, 5. wymiana jonowa. 19 Oczyszczanie ścieków Odnowa wody 2. Utlenianie środkami chemicznymi Do utleniania chemicznego stosuje się głównie chlor, wapno chlorowane, podchloryny i dwutlenek chloru, madmanganian potasu, woda utleniona oraz ozon. 20 Oczyszczanie ścieków Odnowa wody 3. Adsorpcja Jako sorbentów uŜywa się najczęściej popiołów lotnych, szlaki, torfu, węgla, koksu i rudy darniowej, węgla aktywnego, Ŝelu krzemionkowego, sorbentów syntetycznych. Rodzaje zanieczyszczeń usuwane w procesie adsorpcji • Rozpuszczalniki aromatyczne • Chlorowane związki aromatyczne • Fenol i chlorofenole • WWA • Pestycydy • Chlorowane niearomatyczne • Węglowodory o duŜej masie cząsteczkowej 21 Oczyszczanie ścieków Odnowa wody 4. Procesy membranowe Siłą napędową w większości procesów membranowych jest róŜnica: Ciśnień (odwrócona osmoza) StęŜeń (mikrofiltracja, ultrafiltracja) Potencjału elektrycznego (elektrodializa). W procesie elektrodializy siłą napędową jest róŜnica potencjału elektrycznego po obu stronach membrany, przez którą transportowane są jony z roztworu o stęŜeniu mniejszym do roztworu o stęŜeniu większym. 22 Oczyszczanie ścieków Procesy membranowe 23 Oczyszczanie ścieków Odnowa wody 5. Wymiana jonowa 1. woda surowa 2. wymiennik sodowy 3. woda zmiękczona 24 Osady ściekowe Produkty końcowe oczyszczania ścieków woda oczyszczona osad ściekowy 25 Osady ściekowe Przeróbka osadów ściekowych: 1) częściowe odwodnienie (zagęszczanie) 2) stabilizacja osadów: metody biologiczne: tlenowa stabilizacja lub fermentacja metanowa metody chemiczne 3) ponowne odwodnienie (suszenie) a) grawitacyjnie, np. na poletkach lub lagunach osadowych b) mechanicznie, np. za pomocą pras lub wirówek. 4) utylizacja osadu: - spalanie - wykorzystanie w rolnictwie - na wysypisko śmieci 26 Osady ściekowe Fermentacja metanowa Fermentacja metanowa: 2[CH2O] + H2O → CO2 + CH4 27 Osady ściekowe Fermentacja metanowa Skład biogazu 28 Oczyszczanie biogazu odsiarczanie Biologiczne 2H2S + O2 2S + 2H2 Chemiczne - Na złoŜach zasadowych tlenków Ŝelaza np.: złoŜa rudy darniowej Fe2O3 + 3H2S Fe2S3 +3H2O Regeneracja Fe2S3 + 1,5O2 Fe2O3 + 3S Adsorpcja – węgiel aktywny 2H2S + O2 2S + 2H2O Regeneracja – przemywanie CS2 lub N2 w temp. 500oC 29 Oczyszczanie biogazu Usuwanie CO2 •płukanie w wodzie •płukanie w glikolu etylenowym •membrany 30 Schemat oczyszczania ścieków 31