H 2 O

TECHNOLOGIA WODY
-WYKŁAD 1 –
Ogólny
Podr czniki
-A. Kowal, M. widerska-Bró ,
Oczyszczanie wody, PWN,Warszawa
1996, 614 stron.
-H.Obarska-Pempkowiak, Technologia
Wody, Wyd.PG, Gda sk 1997, 150 stron.
-Praca zbiorowa, Uzdatnianie wody, Red.
J. Nawrocki i S. Biłozór, PWN, Warszawa
2000, 521 stron.
1. ZU YCIE WODY W POLSCE (km3/rok)
—
Przemysł
11.5
—
Rolnictwo
3.0
—
Ludno
2.5
2.
RÓDŁA WODY
—
Uj cia wody powierzchniowej: 70 %
—
Uj cia wody wgł bnej: 30%
H2O
1
1
H
1
H 1s
16
8
O 1s 2s 2p × p p
2
2
2
Z 1
Y Z
Teorie
- VB (LONDON, PAULING - 1925)
- MO (HUND, MILLIKEN - 1930)
O
H
HYBRYDYZACJA sp3
H
O
l = 0,096 nm
H
O
α = 104 ° 40’
α
H
ELEKTROUJEMNO
Etlenu = 3,5
Ewodoru = 2,1
∆ = 1,4
H O
(E)
wi zanie atomowe
~40% charakt. jonowy
MOMENT DIPOLOWY
µ = 0,607 • 10-29 C•m
- asocjacja (wi zanie wodorowe)
- hydratacja
WŁA CIWO CI FIZYCZNE
WODY
ρ = f(t)
cw, ct, cp
tw, tp
2.2. Wi zania wodorowe
H F
H
H
H
O
F
H
H F
H
O
H F
H
O
O
H
H
O
H
H
H
liniowe
przestrzenne
Zale no
struktury i g sto ci wody od temperatury
2.3. Substancje rozpuszczone
— formy
substancje
rozpuszczalno
formy rozpuszcz.
NaCl
+
jony
AgCl
—
jony
C6H12O6
---
CH3COOH
+
cz steczki
jony
2.3. Substancje rozpuszczone (c.d.)
— st enia
rodzaj
jednostka
masa / obj to
kg/m3 (kg ·m-3), mg/l
masa / masa
mg/kg, ppm, ppb
molarno
mol/dm3 (M)
normalno
równowa nik/dm3 (N)
2.3. Substancje rozpuszczone (c.d.)
— st enia
rodzaj
jednostka
masa / obj to
kg/m3 (kg ·m-3), mg/l
masa / masa
mg/kg, ppm, ppb
molarno
mol/dm3 (M)
normalno
równowa nik/dm3 (N)
— ładunek jonów
— przeliczanie jednostek i st e
2.4. Materia organiczna
ChZTCr
ChZTMn
BZT5
RWO (CWO)
2.5. Reakcje chemiczne
— nieodwracalne
A + nB
ABn
d[A ]
a
b
= k ⋅ [A ] ⋅ [b]
dt
k = f (t ) = A e
- ( Ea/RT )
2.5. Reakcje chemiczne (c.d.)
— odwracalne (ogólne)
aA + bB
cC = dD
vs = k1 [A]a [B]b
vp = k2 [C]c [D]d
vs = vp
[
k1
C] [D]
=
=K=
vs k 2
[A] a [B] b
vp
c
d
2.5. Reakcje chemiczne (c.d.)
— odwracalne (rozpuszczanie)
Aa Bb(s)
aAb+ + bBa-
[
A ] [B ]
K=
b+
a
a-
b
[A a Bb ] s
[ ] [B ]
K ≡ IR = A
zwykle lg IR
Fe(OH)3
Al(OH)3
Ca(OH)2
Ca(CO)3
b+ a
a- b
Fe3+ + 3OHAl3+ + 3OHCa2+ + 2OHCa2+ + CO32-
lg IR
-38
-33
-14
- 8
2.5. Reakcje chemiczne (c.d.)
— odwracalne (dysocjacja cz steczki wody)
H2O
H+ - OH-
[
H ][OH ]
K=
+
-
H 2O
K[H2O] = IJ = [H+] [OH-] = 10-14
[OH-] = [H+] = 10-7
- lg[H+] = pH = 7
3. Fizyka wody
3.1. Lepko
(opór przy przepływie)
— ruch laminarny
=
dv
dy
ν=
τ - siła cinaj ca (N·m-2)
µ - lepko dynamiczna (Nsm-2)
ρ - g sto
ν- lepko kinematyczna (m2s-1)
— ruch burzliwy
dv
=
dy
ε»µ
ε - lepko
turbulentna
3.3. Ci nienie cz stkowe pary (p H O )
2
H2O (g)
H2O (c)
3.2. Napi cia powierzchniowe (na granicy faz)
N⋅m
N
≡
2
m
m
— podsi k kapilarny
Fizyczne wła ciwo ci wody
Temper.
°C
0
5
10
15
20
25
35
50
75
100
Masa
wła ciwa
kg m-3
999,87
999,99
999,73
999,13
998,23
997,07
994,06
988,07
974,89
958,38
Ci nienie
Lepko
Napi cie
cz stkowe p.n. dynamiczna powierzchn.
N m-2×10-3
N sm-2×103 N m-1×103
0,6107
1,787
75,64
0,8721
1,519
74,92
1,2277
1,307
74,22
1,7049
1,139
73,49
2,3378
1,002
72,75
3,1676
0,890
71,97
5,6237
0,719
70,37
12,3380
0,547
67,91
31,1660
0,378
63,50
101,3250
0,282
58,90
8.
Woda w przyrodzie
OPADY
Ewapotranspiracja
Pzrechwytywanie
Infiltracja
Spływ powierzchniowy
H2O
Strefa areacji
Perkolacja
Perkolacja
Rzeka
Strefa saturacji
Woda w przyrodzie
H2O
Woda chemicznie czysta
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
3. JAKO
WODY
— Przemysł: normy bran owe ruchowe
— Rolnictwo: st enie mikroorganizmów
— Ludno : Rozporz dzenie Ministra Zdrowia
z dnia 4.09.2000 w sprawie warunków jakim
powinna odpowiada woda do picia i na
potrzeby gospodarcze (Dziennik Ustaw RP
nr 82 z dnia 4.11.2000 r.)
4. WARUNKI ORGANOLEPTYCZNE JAKIM
WINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA
Wska nik
Jednostka
Wymagania
Barwa
mg Pt/dm3
< 15
M tno
mg SiO2/dm3
< 1
Organizmy
niewidoczne
Plamy olejowe
niewidoczne
Zawiesina
niewidoczna
Zapach
akceptowalny
5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE JAKIM
POWINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA
Wska nik
Jednostka
NDS
Amoniak
Azotany
Azotyny
mg/l
mg/l
mg/l
0,5
50
0,1
Chlor
Chlorki
Fluorki
Siarczany
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
0,3
250
1,5
250
5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE (c.d.)
Wska nik
Jednostka
Cynk
Kadm
Mangan
Ołów
elazo
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
Benzen
Benzo(a)piren
ΣWWA
Chlorofenole
µg/l
µg/l
µg/l
µg/l
NDS
3
0,003
0,05
0,01
0,2
1 (0,001)
0,01 (WWA)
100
10 (ppz)
5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE (c.d.)
Wska nik
Jednostka
NDS
Chloroform
Σ THM
µg/l
µg/l
PCB
µg/l
0,5
Σ pestycydów
µg/l
0,5
ChZT (KMnO4)
µg/l
30
(THM)
100
5000
6. WARUNKI BAKTERIOLOGICZNE JAKIM
POWINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA
Wska nik
Dopuszczalna
liczba bakterii
Obj to
próbki
Escherichia coli
0
100
Enterokoki
0
100
Clostridium perfiringes
0
100
20
1
Ogólna liczba bakterii (37°C)
7. DOPUSZCZALNE WARTO CI
WSKA NIKÓW ZANIECZYSZCZE
Barwa
mg Pt/l
M tno
mg SiO2/l
Odczyn
pH
Polska
15
1
6,5 - 8,5
0,2
0,2
WHO
15
5
6,5 - 8,5
0,3
-
UE
20
2
6,5 - 8,5
0,3
0,2
USA
15
1
6,5 - 8,5
0,5
0,5
Rosja
-
5
6,5 - 8,5
0,5
0,5
Kraj
elazo Detergenty
mg/l
mg/l
Metno ; NTU; 1mgPt/dm3 = 1-3 NTU
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
Schematy Technologiczne w Oczyszczaniu Wody
-woda powierzchniowa
a) zawiesina
b) koloidy
c) organiczne zw. refrakcyjne
-woda wgł bna
a) ‘czysta’
b) zakwaszona
c) za elaziona
Układy technologiczne
— usuwanie zawiesin
Wz
F
D
Wu
Wz
S
F
D
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
K
S
F
D
Wu
Wz
U
K
S
F
D
Wu
— usuwanie zawiesin, barwy i m tno ci
Wu - woda uzdatniana
Wz - woda zasilaj ca
F - filtracja
D- dezynfekcja
S - sedymentacja
K - koagulacja
U - utlenianie
Układy technologiczne (c.d.)
Wz
K
S
U
F
A
D
U
Wu
Opcja:
utlenianie
A- adsorpcja
D- dezynfekcja
TECHNOLOGIA WODY - WYKŁAD 1
Podsumowanie
1. Budowa cz steczki wody
2. Wła ciwo ci fizyczne i chemiczne wody
3. Skład wód powierzchniowych/normy
4. Zadania technologii wody
5. Procesy jednostkowe w technologii wody