Layout 1

miesięcznik informacyjno-techniczny
wej. Sedymentacja lub flotacja poprzedza filtrację, która jest podstawowym procesem separacji fazy stałej w technologii uzdatniania wody.
Polega ona na oddzieleniu fazy stałej
od ciekłej podczas przepływu wody
przez ośrodek porowaty, jakim jest
złoże filtracyjne. Złoża filtracyjne
budowane są z materiałów naturalnych (piasek kwarcowy, kruszony
granit, antracyt, piroluzyt itp.) lub
syntetycznych (materiały otrzymywane z tworzyw sztucznych). Zależnie od sposobu wymuszenia przepływu filtry dzielimy na otwarte, grawitacyjne (przepływ wymuszany jest
słupem wody nad złożem filtracyjnym) i zamknięte ciśnieniowe (przepływ wymuszany jest ciśnieniem
uzyskiwanym za pomocą pomp).
l Koagulacja jest procesem przeznaczonym do oddzielenia z wody domieszek występujących w formie koloidów. Polega ona na łączeniu poszczególnych cząstek koloidalnych
(które - z uwagi na małe rozmiary nie mogą sedymentować w wodzie) w
większe aglomeraty, które można następnie oddzielić z wody za pomocą
procesów separacji fazy stałej: sedymentacji lub flotacji, z następującą
potem filtracją. Koagulację realizuje
się najczęściej za pomocą hydrolizujących, nieorganicznych soli glinu lub
żelaza, zwanych koagulantami.
Sam proces koagulacji obejmuje
dwie następujące po sobie fazy, a
mianowicie:
- destabilizację koloidów przez
dodanie koagulantu i staranne jego
wymieszanie z wodą,
- flokulację, w trakcie której, mieszając powoli zdestabilizowane koloidy i produkty hydrolizy koagulantu, doprowadza się do utworzenia
aglomeratów.
Urządzenia, w których realizuje
się ten proces, to mieszacze szybkie
(pierwsza faza koagulacji) i mieszacze wolne, zwane też komorami flokulacji (faza flokulacji).
Dla przyspieszenia i zwiększenia
efektywności opisanych procesów
stosuje się dodatek niewielkich ilości substancji wspomagających flokulację, zwanych flokulantami nieorganicznymi (np. krzemionka aktywowana) lub organicznymi (są to zazwyczaj polimery organiczne).
Koagulacja jest podstawowym zabiegiem technologicznym przeznawww.instalator.pl
10 (182), październik 2013
czonym do obniżenia mętności i/lub
barwy wód powierzchniowych, a
także usuwania planktonu w okresie
zakwitu.
l Strącanie polega na wprowadzaniu
do wody reagentów, które reagując z
domieszkami występującymi w postaci jonowej, tworzą związki trudno rozpuszczalne w wodzie, które
po wytrąceniu mogą być od niej oddzielane znanymi metodami separacji fazy stałej. W technologii uzdatniania wody procesy strącania wodorotlenkiem wapnia [Ca(OH)2] stosowane są przede wszystkim do częściowego zmiękczania wody, a ich
przebieg ilustrują reakcje:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 →
2CaCO3↓ + 2H2O,
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 →
MgCO3 + CaCO3↓ + 2H2O,
MgCO3
+
Ca(OH)2
→
Mg(OH)2↓ + CaCO3↓.
Jak wynika z przedstawionych reakcji, strącanie wapnem obniża twardość węglanową, tj. tę część twardości, którą tworzą wodorowęglany wapnia i magnezu. Proces taki w technologii uzdatniania wody określany jest
mianem dekarbonizacji.
Strącanie za pomocą wodorotlenku sodu przebiega podobnie, jednak jednym z produktów reakcji
jest węglan sodowy, który reaguje
dalej z solami wapnia tworzącymi
twardość niewęglanową:
Ca(HCO3)2 + 2NaOH →
CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O,
Mg(HCO3)2 + 4NaOH →
Mg(OH)2↓ + 2Na2CO3 + 2H2O,
CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓ +
Na2SO4.
W ten sposób, oprócz dekarbonizacji, w tym procesie usuwa się dodatkowo wapniową twardość niewęglanową.
l Procesy utleniania realizowane mogą być za pomocą napowietrzania,
nadmanganianu potasu, chloru, dwutlenku chloru i ozonu. Trzy ostatnie
spośród wymienionych utleniaczy
stosowane są w technologii uzdatniania wody do dezynfekcji.
Napowietrzanie służy do desorpcji
gazów i niektórych lotnych mikrozanieczyszczeń organicznych z wody
oraz do utleniania tlenem powietrza
niektórych domieszek wody.
Desorpcja gazów dotyczy głównie
dwutlenku węgla, którego usunięcie
z wody podwyższa jej pH i ułatwia
odżelazienie i/lub odmanganienie.
Tym sposobem można też desorbować z wody inne rozpuszczone gazy,
np. siarkowodór lub metan.
Utlenianie tlenem powietrza jest
szeroko stosowane do utlenienia rozpuszczonych w wodzie soli żelaza i
manganu +2 do nierozpuszczalnych
związków odpowiednio na +3 i +4
stopniu utlenienia, co w uproszczonej
postaci można zapisać następująco:
4 Fe2+ + O2 + 10 H2O →λ
4 Fe(OH)3 + 8 H+,
2 Mn2+ + O2 + H2O →
2 MnO2 + 4 H+.
Nierozpuszczalne produkty utlenienia są następnie w procesie filtracji usuwane z wody. W większości przypadków po napowietrzeniu
oba procesy - utlenianie i usuwanie
z wody produktów utlenienia - przebiegają jednocześnie w złożu filtracyjnym. Jest to najprostsza i najszerzej stosowana metoda odżelaziania
i/lub odmanganiania wody.
Nadmanganian potasu jest utleniaczem stosunkowo rzadko stosowanym w technologii uzdatniania
wody, służy niekiedy do usuwania
nieprzyjemnego zapachu.
Chlor ma dwojakie zastosowanie
w technologii uzdatniania wody: jako dezynfektant i utleniacz. Jako
utleniacz znajduje zastosowanie do
niszczenia zoo- i fitoplanktonu oraz
obniżania barwy i/lub usuwania nieprzyjemnego zapachu wody.
Dwutlenek chloru zyskuje coraz
szersze zastosowanie jako dezynfektant i czynnik technologiczny jako
alternatywa chloru. Zaletami odróżniającymi go od powszechnie stosowanego chloru to m.in. lepsza skuteczność dezynfekcji w szerszym zakresie pH oraz zwiększenie efektywności koagulacji.
Ozon znajduje szerokie zastosowanie zarówno jako dezynfektant
(jednak z powodu niskiej trwałości
na ogół nie może być stosowany jako dezynfektant końcowy), jak i
czynnik technologiczny. W tym
przypadku m.in. wspomaga proces
koagulacji/flokulacji, obniża barwę
wód naturalnych zawierających humusy, a także poprawia smak i zapach wody.
W kolejnym artykule kontynuować będę tematykę.
dr Sławomir Biłozor
53