Technologia Wody. Wykład 2 Filtracja

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Technologia Wody. Wykład 2 Filtracja"

Henryk Czajkowski
7 lat temu
Przeglądów:

1 Technologia Wody Wykład 2 Filtracja

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 Procesy jednostkowe usuwania zanieczyszcze mechanicznych 1.Cedzenie - kraty, sita, mikrosita - membrany (u-,mikro-,nano-filtracja) - odwrócona osmoza 2.Filtracja czstkowa (przez złoa) - powolna, pospieszna - jednowarstwowe, wielowarstwowe - specjalne, w tym cigła 3.Sedymentacja

5 2. Rozmiary substancji rozpuszczonych i zawiesin 2.1. Rozmiary i masy czsteczkowe lg Φ Φ (µm) M. czstecz. (D) czstki rozpuszczone koloidy zawiesiny

6 2.2. Składniki wód w przyrodzie lg Φ Φ (µm) j.pr. r k k z minerały ilaste kwasy kwasy fulwowe huminowe wirusy j.złoone bakterie krzemionka glony cysty

7 3. Rozmiary składników wód 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

8 2.3. Metody fizyczne rozdzielania lg Φ Φ (µm) filtry n u µ cedzenie RO ED Destyl. u-wir. wirow. filtracja sedymentacja Φ Φ,ς ρ D T, Rozp.

9 ZANIECZYSZCZENIA MECHANICZNEpodział metod usuwania przegrody złoa porowate złoa namywane -kraty -sita -µ-sita -przegrody -membrany -jednowarstwowe -wielowarstwowe -powolne -szybkie

10 ZANIECZYSZCZENIA MECHANICZNEpodział metod usuwania Sedymentacja/Flotacja Filtracja przegrody -kraty -sita -µ-sita -przegrody -membrany -µ-filtracja -u-filtracja -n-filtracja -oo (RO) złoa porowate -liczba warstw -jednowarstwowe -wielowarstwowe -szybkoc filtracji -powolne -szybkie -ciagłopracy -cigłe -okresowe(płukane) -specjalne -odelazianie -wymiana jonowa -adsorpcja złoa namywane -perforowane -siatkowe

11 Układy technologiczne usuwanie zawiesin Wz F D Wu Wz S F D Wu Wu - woda uzdatniona Wz - woda zasilajca F - filtracja D- dezynfekcja S - sedymentacja K - koagulacja U - utlenianie

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

13 Filtracja czstkowa - polega na usuwaniu zanieczyszcze za pomoc filtrów ze złoem filtracyjnym lub wkładów wymiennych. Dolna granica filtracji wynosi ok.1 um (resztki roslin, glony, pierwotniaki).

14 Mikrofiltracja -zakres filtracji wynosi od 0,05 u do 1 um (mikroorganizmy,duze koloidy). Ultrafiltracja - charakteryzuje si mniejszymi prdkociami przepływu, wynikajcymi z małego mikronau i odbywa si na specjalnych, podobnych do membrany osmotycznej, wkładach wymiennych. Zakres filtracji od 0,01 do 0,1 um (wirusy, koloidy, makromolekuły). Nanofiltracja - jak wyej, ale zakres filtracji wynosi od 0,001 do 0,01 um(wirusy, zwizki organiczne, jony wielowartociowe) Hiperfiltracja - jest to filtracja wody metod odwróconej osmozy,zakres wynosi 0,0001 do um (aniony i kationy jednowartociowe)

15 Kraty - do usuwania zawiesin grubych - stałe/ wymienne -ustawiane w kanale ujciowym (70%) -przewit: 30-50mm(rzadkie)/10-20mm(gste) -czyszczenie rczne/mechaniczne

16 Schemat kraty stałej oczyszczanej mechanicznie. 1- prty kraty, 2- łacóch i zgrzebła

17 Sita -do dokładniejszego usuwania zawiesin -ustawiane za kratami -nieruchome lub obrotowe -wykonane z siatki metalowej -rozmiar oczek;10-20x10-20/ 5x5/ 1x1 (mm) -podwójne-pracuj na zmian

18 Mikrosita -do dokładnego usuwania zawiesin specyficznych -bbny obrotowe pokryte siatk metalow µm na siatce 2x2mm -wydajnobbna wynosi m3/d

19 Schemat mikrosita. 1- dopływ wody, 2- bben mikrosita, 3- instalacja do płukania, 4- lej zbierajcy wod po płukaniu z odpływem do kanalizacji, 5- kanałodpływowy, 6- silnik napdzajcy mikrosito

20 Technologia Wody Wykład 3 - FILTRACJA 1. Definicja a) klasyfikacja b) filtracja W technologii wody i w odnowie wody proces jednostkowy dogłbnego usuwania zawiesin (0,1-50 µm)

21 Koncepcja Wielokrotnego oczyszczania Koagulant Koag.powierz. sedymentacja filtracja dezynfekcja cieki odbiornik krata koagulacja flokulacja osad lub/i wtórne u. popłuczyny osad

23 Doprow. wody DRENA Odprowadzenie wody po filtracji

24 Mechanizm filtracji Czstka, dp transport przyleganie Linia przepływu Wypełnienie nienie,, dc odrywanie

25 Etapy filtracji Filter coefficient (λ) (-) Detachment Attachment (+) 0 Filter Ripening Effective Filtration Turbidity Breakthrough Wormhole Flow Time

26 Podstawowe procesy 1. Filtracja - przyleganie - odrywanie 2. Płukanie - odrywanie

27 2. Mechanizm filtracji a) zjawiska transportu - cedzenie d czstki / d ziarna > 0,2 η = η = 100%

28 - sedymentacja Z < d cz < 10 (µm) γ > 2,6 (g/cm 3 ) η s = ρ g 18 ( d ) µν cz 2 Z- ziarno złoa

29 - dyfuzja d cz < 2 µ m K T η d = 0,9 ( µ d d ν ) 2/ 3 cz z

30 - wychwytywanie l µ η w m = < 3 2 d cz d d cz z 2

31 - przepływ hydrodynamiczny (cinanie) - flokulacja ortokinetyczna

32 η =? 1 ηc = (1 η1) (1 η2) Σ ηι ηc = Σ η

33 b) zjawiska przycigania (siły elektrostatyczne)

34 Odrywanie czstek Doprow. wody DRENA Odrywanie czstek gdy prdkoc filtracji wzronie (porowato/przekrój czynny) zmaleje Odprowadzenie wody po filtracji

35 3. Kinetyka filtracji a) zmiana stenia zawiesin dc - = dy c λ 2 = = c 0 λ e c -λy f (transp., przyciag, c - stenie λ - współ. filtracji y - głboko(l) odrywanie)

36 Teoria trajektorii ruchu d p Viruses µm d c d c d c Bacteria µm Cryptosporidium 3-5 µm dyfuzja d p < 1 µm sedymentacja d p > 1 µm przechwyt Giardia 6-10 µm

37 Analiza trajektorii ruchu porowato efektywnoc dc dz = ( ε) d c α η + η + η [ ] D G I c zmiana stenia z głbokoci stenie

38 b) bilans materiałowy zawiesin Ł Z = Ł D - Ł O D - dopływ O - odpływ Z - zatrzymany Ł - ładunek

39 d σ dt t y = ν c t- ν c- dc dy y dc 1 d σ = ν dy dt

40 d σ dt = ν λ c 0 e - λ t σ = ν λ c 0 e - λ t t

41 4. Hydraulika filtracji Q = K S K = p l k µ ( 1-Σ) H ν µ = k L Σ d z

42 Schemat Procesu Filtracji Doprow. wody DRENA Odprowadzenie wody po filtracji

43 P-P o /P o krotno cinienia ,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Φ porowato Zaleno cinienia tłocznego od porowatoci

45 Cykl filtracji (godz.) Mtno mg/dm 3 Zaleno czasu trwania cyklu filtracyjnego od mtnoci wody zasilajcej filtr

46 Układ linii cinie w złou filtracyjnym w czasie filtracji

47 Rodzaje filtrów Otwarte/Zamknite Bezcinieniowe/Cinieniowe Powolne/Pospieszne Jednowarstwowe/Wielowarstwowe Do zawiesiny/specjalne Okresowe/Cigłe

49 Schemat filtru pospiesznego grawitacyjnego

53 Schemat filtru powolnego

54 Schemat filtru pospiesznego cinieniowego

55 Dwupitrowy jednostopniowy filtr pospieszny Poziomy filtr pospieszny. 1- dopływ wody czystej, 2- dopływ wody surowej,3- dopływ wody do płukania, 4- złoe filtracyjne, 5- płyta drenaowa Filtr superpospieszny. Filtr pospieszny otwarty. 1- doprowadzenie wody, 2- koryto zbiorcze, 3- warstwa piasku, 4- warstwa wiru, 5- drena z rur perforowanych, 6- odprowadzenie wody, 7-dopr.wody do płukania, 9- popłuczyny.

56 Właciwoci filtrów powolnych, pospiesznych i superpospiesznych Właciwoci filtrów Rodzaje filtrów i ich konstrukcja Pospieszne Otwarte (grawitacyjne Zamknite (cinieniowe) Powolne (otwartegrawitacyjne) Superpospieszne (zamknitecisnieniowe) Powierzchnia [m 2 ] do do10 do 10 Prdko [m/h] 0,1 0, Warstwa [m]: - podtrzymujca - filtracyjna rednica [mm]: - wiru - piasku Strata cinienia [m H 2 O] - pocztkowa - kocowa do 0,5 0,6 1, ,5 2,0 0,1 0,2 0,6 0,8 do 0,5 0,7 2, ,4 1,8 do 0,5 0,7 2, ,4 1,8 0,3 3,0 0,3 6,0 od kilku do kilkudziesiciu godzin płukanie wod lub powietrzem i wod Cykl Oczyszczanie rczne płukanie wod lub powietrzem i wod 0,2 0,4 0,4 1, ,4 2,0 - płukanie wod

57 Φ (100) v f2 = 6 m/godz v f3 = 12 m/godz v f1 = 0,1 m/godz 60 Głboko (cm) Profile wypełnienia porowatoci

58 Długo cyklu filtracji w funkcji jakoci filtratu i strat cinienia hydraulicznego, straty cinienia, jako filtratu

59 Schemat drenau niskooporowego z dyszami do płukania wodno-powietrznego

60 a) drena belkowy do płukania powietrzem i wod Drena e niskooporowe b) drena kulowy

62 Koryta popłuczyn w filtrze pospiesznym

63 Wykres do obliczania koryt w filtrze pospiesznym

65 Filtr piaskowy do ci głej filtracji (FlooSand firmy Raisio Flootek

66 Schemat filtru o działaniu cigłym

67 Filtracja czstkowa - polega na usuwaniu zanieczyszcze za pomoc filtrów ze złoem filtracyjnym lub wkładów wymiennych. Dolna granica filtracji wynosi 1 u. Mikrofiltracja -zakres filtracji wynosi od 0,05 u do 1 u. Ultrafiltracja - charakteryzuje si mniejszymi prdkociami przepływu, wynikajcymi z małego mikronau i odbywa si na specjalnych, podobnych do membrany osmotycznej, wkładach wymiennych. Zakres filtracji od 0,01 do 0,1 u. Nanofiltracja - jak wyej, ale zakres filtracji wynosi od 0,001 u do 0,01 u. Hiperfiltracja - jest to filtracja wody metod odwróconej osmozy

68 P woda uzdatniana ZZ solanka membrana ZD Permeat (woda oczyszczona) Schemat filtracji powierzchniowej(cedzenie)

69 Filtracja-zagadnienia - usuwanie zanieczyszcze mechanicznych - filtracja a cedzenie - filtracja w układach technologicznych - mechanizm filtracji - materiały filtracyjne/wypełnienia filtrów - rodzaje filtracji - właciwoci filtrów - filtry o działaniu cigłym - strata cinienia - strata cinienia/jakofiltratu

Podobne dokumenty

Woda w przyrodzie cd. Woda- Tlenek wodoru H 2 O. cieki. zawiesiny. mikrofauna. zw. organiczne. wirusy CO 2. agresywny. bakterie oleje, detergenty

Woda w przyrodzie cd. Woda- Tlenek wodoru H 2 O. cieki. zawiesiny. mikrofauna. zw. organiczne. wirusy CO 2. agresywny. bakterie oleje, detergenty 8. Woda w przyrodzie cd zawiesiny Woda- Tlenek wodoru mikrofauna zw. organiczne wirusy bakterie oleje, detergenty elazo, mangan CH 4 ; H 2 S H 2 O metale cikie CO 2 agresywny zapach nadmierny ChZT barwniki