Wykład 4 Uzdatnianie wody Wykład 4 Uzdatnianie wód Uzdatnianie

Wykład 4 Uzdatnianie wody Wykład 4 Uzdatnianie wód Uzdatnianie

Stechiometria przemian związków
organicznych
1. Utlenianie substancji organicznych (katabolizm)
CxHyOzN+aO2→aCO2+bH2O+NH3 +E1
Wykład 4
Uzdatnianie wody
2. Asymilacja (anabolizm)
n(CxHyOz) +nNH3 +cO2 → (C5H7NO2)n+ dCO2 +e H2O
– E2
3. Oddychanie wewnątrzkomórkowe (autooksydacja)
(C5H7NO2)n +fO2 → gCO2+hH2O + iNH3 +E3
Przemiany związków N w czasie oczyszczania ścieków
PWO
Rozkład i hydroliza
nitryfikacja
O2
N-NO2
asymilacja
Norg w biomasie
Usuwanie
osadu
nadmiernego
Osad po
przeróbce
Norg
Przeróbka osadów
ciecz nadosadowa
obumieranie i samoutlenianie
-
O2
LKT
do atmosfery
N-NO3-
denitryfikacja
Azot gazowy (N2, N2O)
ciecz nadosadowa
obumieranie i
samoutlenianie
Porg
PO43Nadmiarowe biologiczne usuwanie P
Azot organiczny, NH4+
(białka, mocznik)
N-NH4+
Przemiany związków P w czasie oczyszczania
ścieków
Rozkład i hydroliza
Uwalnianie PO43Porg w biomasie
PO43asymilacja
Przeróbka
Porg
Usuwanie
osadu
nadmiernego
O2
Osad po
przeróbce
PWO
magazynowanie PP
w komórce
Uzdatnianie wody
• Wody podziemne
Wykład 4
Uzdatnianie wód
Słabo zmineralizowane
ujmowane z płytkich utworów (200-300m),
domieszki Fe(II) Mn(II)
Usuwane z wody pitnej , przemysłu spożywczego, celulozowopapierniczego, tekstylnego
azot amonowy i azotany (V)
H2S, CO2 – korozyjność
RWO =(0,1-10 mgC/l)
Wody powierzchniowe
Regulacje prawne – jakość wody do
picia
Azot amonowy i azotany
Fe(III) kompleksy ze związkami humusowymi
Cw.pow. < C w.pod.
Tlen
Wirusy , bakterie, plankton
Koloidy (glinokrzemiany, koloidalne związki wapnia, związki
humusowe itp.)
RWO + ZWO = NMO [mgCorg/l]
0,5-15 RWO
substancje humusowe (huminy –nierozpuszczalne w wodzie, kwasy
huminowe - rozpuszczalne przy pH>2 i fulwowe – rozpuszczalne w
całym zakresie pH), kwasy hydrofilowe, białka, aminokwasy itp.
Zanieczyszczenia specyficzne
(WWA, kompleksony, akrylamid, węglowodory alifatyczne,
plastyfikatory, pestycydy, leki, perfluorowane kwasy karboksylowe i
sulfonowe, MTBE)
• WHO nowelizuje co kilka lat zalecenia dotyczące jakości wody do
picia
• Zalecana wartość reprezentuje takie stężenie domieszki lub
wielkość wskaźnika jakości wody, która nie spowoduje znacznego
podwyższenia ryzyka dla zdrowia konsumenta przy konsumpcji
wody przez okres całego życia.
• Ocena jakości wody do picia jest realizowana w czterech aspektach:
mikrobiologicznym, chemicznym, organoleptycznym i
radiologicznym
Zagrożenia wynikają z obecności zanieczyszczeń wody oraz domieszek
pochodzenia naturalnego:
• fluor (fluoroza – nadmiar)
• nadmiar arsenu
• stężenia azotanów (V) – methemoglobinemia
WHO publikuje zestawienie procesów jednostkowych oceniając ją pod
kątem ich skuteczności.
Wybrane wymagania chemiczne jakim
powinna odpowiadać woda
Kryteria doboru sposobów
oczyszczania wody
Lp parametr
1
arsen
Najwyższe
dopuszczalne stężenia
(NDS)
0,010
jednostka
2
Azotany (V)
50
mg/l
3
Benzo(a)piren
0,010
µg/l
4
1,2-dichloroetan
3,0
µg/l
5
fluorki
1,5
mg/l
6
Suma pestycydów
0,5
µg/l
7
Suma THM
100
µg/l
8
OWO
5,0
mg/l
9
Amonowy jon
0,5
mg/l
10
żelazo
0,2
mg/l
• Docelowa jakość wody
• Skład jej domieszek i zanieczyszczeń
mg/l
Przy uzdatnianiu wody wykorzystuje się metody:
•fizyczne
cedzenie, sedymentacja, filtracja, filtracja powolna,
napowietrzanie, odgazowanie
•fizykochemiczne
koagulacja, odkwaszanie, zmiękczanie, odżelazianie,
odmanganianie, utlenianie, demineralizacja,
dezynfekcja, wymiana jonowa
•biologiczne
Nitryfikacja, mineralizacja
zawiesiny: sedymentacja lub filtracja
nieodpowiedni smak lub zapach: utlenianie, sorpcja na
węglu lub metody biologiczne
Fe i Mn: utlenianie Fe(II) do Fe(III) i oddzielanie fazy
stałej od ciekłej (odżelazianie)
twardość wody: wymiana jonowa, strącanie
demineralizacja wody : procesy membranowe
bakterie – dezynfekcja UV
Schemat uzdatniania wód powierzchniowych
Uzdatnianie wody podziemnej
Odżelazianie i odmanganianie wody
Odżelazianie wody
Odżelazianie polega na utlenieniu Fe(II) do Fe(III) (przy udziale tlenu
doprowadzonego do wody) i przemiany Fe(III) w związki trudno rozpuszczalne, które
można wychwycić na złożu filtracyjnym.
Na proces technologiczny odżelaziania/odmanganiania wody składa się:
samoczynne napowietrzanie wody surowej przy użyciu aspiratora
mieszanie i magazynowanie napowietrzonej wody w zbiorniku hydroforowym
filtracja na złożu wielowarstwowym w zbiorniku odżelaziacza
okresowe płukanie złoża poprzez zmianę kierunku przepływu wody
Wymiana jonowa
Piasek chalcedonitowy (wpracowujący się)
Piasek kwarcowy (wpracowany)
Utlenianie
Utleniacze:
Cele utleniania:
Utlenianie żelaza (II) i manganu(II)
Usuwanie siarkowodoru i siarczków
Usuwanie substancji odpowiedzialnych za
barwę, smak i zapach wody
Unieszkodliwianie fito- i zooplanktonu
Destrukcja materii organicznej zawartej w
wodzie surowej lub ściekach
Destabilizacja koloidów – wspomaganie
koagulacji
Dezynfekcja końcowa
Tlen z powietrza
Chlor/ClO2
Tlenek chloru (IV)(ClO2)
Ozon
Ozon/H2O2
Ozon/H2O2/UV
KMnO4
J. Nawrocki, Uzdatnianie wody, PWN, W-wa 2010.
Zastosowanie utleniaczy na różnych etapach uzdatniania
wody
Stała Henry’ego dla zanieczyszczeń lotnych
ropopochodnych
Substancja
kH
Vp/Vw
Substancja
kH
Vp/Vw
benzen
0,22
4,5:1
MTBE
0,042
23,8:1
(eter metylowo-t-butylowy)
Efektywność utleniaczy
toluen
0,26
3,8:1
dichloroetan
0,040
25:1
ksylen
0,29
3,4:1
chloroform
0,152
6,7:1
etylobenzen
0,32
3,1:1
bromoform
0,024
41,6:1
Dopływ wody
Wylot powietrza
c1p
c1w
AERATOR
c2p
Wlot powietrza
c2w
Odpływ wody
Bilans produktów ubocznych chlorowania
Zastosowanie ClO2 w technologii uzdatniania
wody
Jako czynnik technologiczny i dezynfekujący
-Utleniacz żelaza i manganu, siarkowodoru, usuwa barwę i zapach wody,
-Stosunkowo drogi reagent
-Skutecznie działający biocyd w zamkniętych obiegach wody,
-Generuje niewielkie ilości związków chloropochodnych
-Aktywność bakteriobójcza jest stała w szerokim zakresie pH
-Stosowanie jednoczesne ClO2 z Cl2
J. Nawrocki, Uzdatnianie wody, PWN, W-wa 2010.
Ozonowanie
Pierwsze ozonatory
- Holandia 1893r.
Ozonowanie ma na celu:
-Poprawę właściwości organoleptycznych wody
-Usunięcie bakterii i wirusów
-Utlenianie materii organicznej
-Utlenianie mikrozanieczyszczeń
-Utlenianie niektórych metali
-Wzrost biodegradowalności materii organicznej przed filtracją
przez biologicznie aktywne filtry węglowe