TECHNOLOGIA WODY - WYKŁAD 4 - KOAGULACJA

Transkrypt

1 TECHNOLOGIA WODY - WYKŁAD 4 - KOAGULACJA

2 8. Woda w przyrodzie cd zawiesiny mikrofauna zw. organiczne wirusy bakterie zapach rolinny elazo, mangan CH 4 ; H 2 S H 2 O twardo metale CO 2 agresywny zapach nadmierny ChZT pestycydy barwa i mtno Woda w przyrodzie

3 8. cedzenie filtracja (powolna) sedymentacja zawiesiny dezynfekcja napowietrzanie wirusy bakterie zapach rolinny elazo, mangan mikrofauna CH 4 ; H 2 S H 2 O twardo metale zw. organiczne sedymentacja filtracja (szybka) CO 2 agresywny zapach nadmierny ChZT pestycydy barwa i mtno koagulacja wizanie chemiczne sorpcja utlenianie

4 Układy technologiczne usuwanie zawiesin Wz F D Wu Wz S F D Wu Kraty, sita, µ-sita? Wu - woda uzdatniona Wz - woda zasilajca F - filtracja D- dezynfekcja S - sedymentacja K - koagulacja U - utlenianie

5 Układy technologiczne (c.d.) usuwanie barwy i mtnoci Wz K S F D Wu kraty sita usuwanie zawiesin, barwy i mtnoci Wz Wz K S F D Wu kraty sita Wu - woda uzdatniana Wz - woda zasilajca F - filtracja D- dezynfekcja S - sedymentacja K - koagulacja U - utlenianie

6 Układy technologiczne (c.d.) usuwanie zawiesin, barwy i mtnoci, µ-zanieczyszczen Wz K S F A D U U Wu Opcja: utlenianie A- adsorpcja D- dezynfekcja

7 MIESCE KOAGULACJI W UKŁADACH TECHNOLOGICZNYCH 6. Koagulacja - Sedymentacja - Filtracja Sedymentacja - Koagulacja - Filtracja Koagulacja - Filtracja

8 1. DEFINICJA KOAGULACJA w technologii wody proces jednostkowy, którego podstawowym zadaniem jest usuwanie mtnoci i barwy --- aglomeracja czstek koloidów

9 2. SKŁ ADNIKI WODY WYWOŁ UJCE BARW : kwasy humusowe glony zanieczyszczenia organiczne MTNO : krzemionka glina kwasy humusowe

10 3. MIARY BARWY I MTNOCI Barwa- intensywno pochłaniania wiatła mg Pt/dm 3 Mtno- intensywno rozpraszania wiatła mg SiO 2 /dm 3 Metno; NTU; 1mgPt/dm3 = 1-3 NTU

11 3. Rozmiary dodatków do wody J. nieorg. Makroczst. Koloidy Zawiesiny Wirusy Bakterie Glony Pierwotniaki Oko Mikroskop opt. Mikroskop elek. φ (µm) Filtracja Filt. Membr,µ-filt u-filtr n-filtr OOsmoza

12 KOLOIDY 4. rozmiar 0,001 µm < k < 1 µm s.r procesy jednostkowe z Koagulacja;u-,µ-filtr. (adsorpcja, w. jonowa,oo) (sedymentacja, filtracja)

13 Własciwoci koloidów 1. Ładunek powierzchniowy 2. Ruchy Browna 3. Rozmiar 4. Rozpraszanie wiatła

14

15 właciwoci koloidów w. adsorpcyjna Czstka koloidu w. dyfuzyjna V ξ = -30 mv ξ potencjał elektrokinetyczny d

16

17 Koagulacja- mechanizm metoda usuwania koloidów: destabilizacja flokulacja

18 MECHANIZM KOAGULACJI a) faza destabilizacji bezporednio (sekundy) po dodaniu czynnika destabilizujcego polega na reakcjach chemicznych i oddziaływaniu fizycznym obejmuje: 1) obnienie potencjału ξ 2) dehydratacj 3) utlenianie koloidów ochronnych wymaga dodania : 1) elektrolitów kationowych 2) wodorotlenków metali Me x (OH) y n+ 3) polielektrolitów

19 METODY DESTABILIZACJI 5. mechaniczne nawietlanie ogrzewanie wymraanie metody chemiczne(!!!)

20 CHEMIZM KOAGULACJI 11. Al 2 (SO 4 ) 3 2 Al SO Al H 2 O 2 Al(OH) H + Al 2 (SO 4 ) H 2 O 2 Al(OH) H 2 SO 4

21 7. STOSOWANE KOAGULANTY Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O Fe 2 (SO 4 ) 3 9H 2 O FeSO 4 7H 2 O NaAlO 2 FeCl 3 6H 2 O

22 8. JAKIE ZANIECZYSZCZENIA USUWA KOAGULACJA barwa : 95 % mtno : 98 % mikrozanieczyszczenia : % metale cikie : 50 %

23 UYTECZNY ZAKRES ph dla soli elaza(iii) i glinu(iii) FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl Al 2 (SO) 3 + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 Al 3+, Fe 3+ mg/dm 3 Al 3+ Fe 3+ 0, ph 3H 2 SO 4 + 3Ca(HCO 3 ) 2 3CaSO 4 +6H 2 O + 6CO 2

24 ROLA UTLENIANIA W KOAGULACJI 9.

25 SUBSTANCJE WSPOMAGAJCE KOAGULACJ 10. substancje powodujce przyspieszenie powstawania kłaczków (flokulanty) polepszenie właciwoci sedymentacyjnych powstałych kłaczków (obciniki)

26 SUBSTANCJE WSPOMAGAJCE KOAGULACJ (c.d.) podziałsubstancji wspomagajcych a) obciniki flokuł: glina, bentonit, pyłgranitowy, anhydryt, wgiel aktywny b) flokulanty właciwe : krzemionka aktywna, polielektrolity, polimery organiczne

27 MECHANIZM KOAGULACJI b) faza flokulacji kilka/kilkanacie minut obejmuje zjawiska fizyczne zachodzi pod wpływem: 1) r. Browna 2) sedymentacji 3) mieszania (gradient cinajcy) prowadzi do zmniejszenia liczby czstek z 10 7 /dm 3 do 10 3 /dm 3

28 Dwa rodzaje flokulacji Mikroflokulacja Makroflokulacja t = 0 t = 1 Ruchy Browna Gradient cinajcy Sedymentacja

29 KINETYKA KOAGULACJI Liczba zderze (N i,j ) ( ) dz d D D n n 6 1 N 3 j i j i ij v + = ( ) dz d D D n 6 1 N 3 j i i i v + = ( ) dz d D D 6 1 dz d R 3 b dz dz d z z t 3 j i 3 R 0 v v v v V + = = = r j r i R=r i +r j b dz d v + R v v dz d R - v v

30 DYSYPACJA ENERGII z v d v + z v dz x = dv dz gradient prdkoci lepko cinienie cinajce

31 DYSYPACJA ENERGII c.d. ( ) ( ) y x dz d z x s F = = = v powierzchnia siła cinajca ( ) z y x dz d dz d z F P 2 = = v v moc

32 DYSYPACJA ENERGII c.d. P = v G 2 gradient cinajcy (prdkoci) objto G = P v Zatem moemy obliczy G moemy obliczy zapotrzebowanie na moc

33 FLOKULACJA - czynniki Wynik flokulacji zaley od: LC = G t (= ) 1) czasu t 2) gradientu - G 3) temperatury 4) ph G = (1/s) ln t = N N 0 = t D G t (min)

34 KOAGULACJA - rady 1. Szybkie rozprowadzenie koagulanta 2. Dodatek SWK pod koniec sz.m. 3. Flokulacja t = min, kilka komór 4. Sedymentacja

35 17. KOAGULACJA A ZASADOWO FeCl 3 + H 2 O Fe(OH) 3 + 3HCl + 3HCO 3 - ZASADOWO 3H 2 CO 3 + 3Cl - 3CO 2 + 3H 2 O

36 18. PRAKTYKA KOAGULACJI Woda uzdatn. Mieszanie szybkie(min) Mieszanie wolne(min x 10) Woda po koagulacji koagulant Zbiornik roztworowy flokulant Sedymentacja Zbiornik zarobowy Filtracja

37 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- sprone powietrze, 7- zbiornik roztworowy 4- roztwór roboczy

38 Koagulacja- sposoby mieszania - hydrauliczne (a, b) - mechaniczne (c) a) c)

39 MIESCE KOAGULACJI W UKŁ ADACH TECHNOLOGICZNYCH Koagulacja Sedymentacja Filtracja Sedymentacja Koagulacja Filtracja

40 19. SPOSOBY PROWADZENIA KOAGULACJI objtociowa kontaktowa (strefowa) powierzchniowa

41 Koagulacja objtociowa 1.doprowadzenie wody 2.przegrody tworzce labirynt 3.odprowadzenie wody 4.zastawka posrednia 5.kanałobiegowy 6.kanałdo osadu 7.zastawki sterujace

42 Koagulacja objtociowa

43 Koagulacja objtociowa 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 (wodoskrtne) 1- dopływ wody 2- dopływ koagulantu 3- odpływ

44 Koagulacja strefowa Osad-koagulant Osad-koagulant Zagszczony osad-koagulant Schemat klarownika z osadem zawieszonym; I-strefa zawieszonego osadu, II-strefa wody sklarowanej, III-zagszczacz; 1- dopływ wody 2- odpływ wody 3- odprowadzenie osadu

45 Koagulacja strefowa Schemat klarownika korytowego z osadem zawieszonym; 1- doprowadzanie wody 2,3- odpływ wody sklarowanej 4- zawór 5- odpływ wody ze strefy zagszczenia 6- zasuwa regulacyjna 7- otwory do przepływu nadmiaru osadu 8- odprowadzanie osadu 9- osłony

46 Koagulacja strefowa Klarownik cylindryczny z zawieszonym osadem 1- doprowadzenie wody z reagentami 2- odpowietrznik 3- rury rozdzielcze 4- strefa osadu zawieszonego 5- zagszczacz 6- otwory do przepływu nadmiaru osadu 7- osłony 8- rura do odprowadzania wody nadosad. 9- rura do odprowadzania osadu 10- odprowadzanie wody sklarowanej

47 Koagulacja strefowa Akcelator Petersona; 1- dopływ wody, 2- odpływ wody, 3- dopływ koagulanta, 4- odprowadzenie osadów

48 Koagulacja strefowa Akcelator Sieradzon; 1- dopływ wody wraz z koagulantem, 2- odpływ wody, 3- odprowadzanie osadu

49 Koagulacja powierzchniowa Schemat technologiczny urzdze w procesie koagulacji powierzchniowej; 1- dopływ wody, 2- odpływ wody, 3- rury perforowane, 4- odpowietrzenie, 5- zbiornik koagulantów, 6- dozownik zwkowy, 7- filtr powierzchniowy, 8-zbiornik wody płuczcej

50

51 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

52

53 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

54

55

56

57

58

59

60

61

62 20. Koagulacja --definicja --mtno, barwa --koloidy:właciwoci, --chemizm --a zasadowo --praktyka koagulacji --rodzaje koagulacji --urzdzenia --układy technologiczne