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