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