TECHNOLOGIA WODY. -WYKŁAD 1 Ogólny

Transkrypt

1 TECHNOLOGIA WODY -WYKŁAD 1 Ogólny

2 Podrczniki -A. Kowal, M. widerska-bró, Oczyszczanie wody, PWN,Warszawa 1996, 614 stron. -H.Obarska-Pempkowiak, Technologia Wody, Wyd.PG, Gdask 1997, 150 stron. -Praca zbiorowa, Uzdatnianie wody, Red. J. Nawrocki i S. Biłozór, PWN, Warszawa 2000, 521 stron.

3 1. ZUYCIE WODY W POLSCE (km 3 /rok) Przemysł 11.5 Rolnictwo 3.0 Ludno 2.5

4 2. RÓDŁA WODY Ujcia wody powierzchniowej: 70 % Ujcia wody wgłbnej: 30%

5 H 2 O 1 1 H 1s 1 H O 16 8 O 1s 2 2s 2 2p 2 p Z Y p 1 Z H Teorie - VB (LONDON, PAULING ) - MO (HUND, MILLIKEN )

6 HYBRYDYZACJA sp 3 H O l = 0,096 nm H O α = α H

7 ELEKTROUJEMNO (E) E tlenu = 3,5 E wodoru = 2,1 = 1,4 H O wizanie atomowe ~40% charakt. jonowy

8 MOMENT DIPOLOWY µ = 0, C m - asocjacja (wizanie wodorowe) - hydratacja

9 WŁACIWOCI FIZYCZNE WODY ρ = f(t) c w, c t, c p t w, t p

10 2.2. Wizania wodorowe H F H F H F H F liniowe H O H H O H O H O H przestrzenne H H H O H

11 Zalenostruktury i gstoci wody od temperatury

12

13

14 2.3. Substancje rozpuszczone formy substancje rozpuszczalno formy rozpuszcz. NaCl + jony AgCl jony C 6 H 12 O czsteczki CH 3 COOH + jony

15 2.3. Substancje rozpuszczone (c.d.) st enia rodzaj jednostka masa / objto kg/m 3 (kg m -3 ), mg/l masa / masa mg/kg, ppm, ppb molarno mol/dm 3 (M) normalno równowa nik/dm 3 (N)

16 2.3. Substancje rozpuszczone (c.d.) st enia rodzaj jednostka masa / objto kg/m 3 (kg m -3 ), mg/l masa / masa mg/kg, ppm, ppb molarno mol/dm 3 (M) normalno równowa nik/dm 3 (N) ładunek jonów przeliczanie jednostek i st e

17 2.4. Materia organiczna ChZT Cr RWO (CWO) ChZT Mn BZT 5

18 2.5. Reakcje chemiczne nieodwracalne A + nb ABn [ A] d dt = k k = f = [ A] a [ b] b ( ) -( Ea/RT) t A e

19 2.5. Reakcje chemiczne (c.d.) odwracalne (ogólne) aa + bb cc = dd v s = k 1 [A] a [B] b v p = k 2 [C] c [D] d v v s = v [ ] c [ ] d p p k1 C D = = K = v k [ A] a [ B] b s 2

20 2.5. Reakcje chemiczne (c.d.) odwracalne (rozpuszczanie) A a B b(s) aa b+ + bb a- K = [ ] [ ] b+ a a- A B [ A a B b ] s b K IR = [ ] [ ] b+ a a- A B b zwykle lg IR Fe(OH) 3 Fe OH - Al(OH) 3 Al OH - Ca(OH) 2 Ca OH - Ca(CO) 3 Ca 2+ + CO 2-3 lg IR

21 2.5. Reakcje chemiczne (c.d.) odwracalne (dysocjacja czsteczki wody) H 2 O H + - OH - K = [ H ][ OH ] + - H 2 O K[H 2 O] = IJ = [H + ] [OH - ] = [OH - ] = [H + ] = lg[h + ] = ph = 7

22 3. Fizyka wody 3.1. Lepko (opór przy przepływie) ruch laminarny = ν = dv dy ruch burzliwy = dv dy τ - siła cinajca (N m -2 ) µ - lepkodynamiczna (Nsm -2 ) ρ - gsto ν- lepkokinematyczna (m 2 s -1 ) ε - lepkoturbulentna ε» µ

23 3.3. Cinienie czstkowe pary (p ) H 2 O H 2 O (g) H 2 O (c)

24 3.2. Napicia powierzchniowe (na granicy faz) N m m 2 N m podsik kapilarny

25 Fizyczne właciwoci wody Temper. Masa Cinienie Lepko Napicie właciwa czstkowe p.n. dynamiczna powierzchn. C kg m -3 N m N sm N m ,87 999,99 999,73 999,13 998,23 997,07 994,06 988,07 974,89 958,38 0,6107 0,8721 1,2277 1,7049 2,3378 3,1676 5, , , ,3250 1,787 1,519 1,307 1,139 1,002 0,890 0,719 0,547 0,378 0,282 75,64 74,92 74,22 73,49 72,75 71,97 70,37 67,91 63,50 58,90

26 8. Woda w przyrodzie OPADY Ewapotranspiracja Pzrechwytywanie Infiltracja Spływ powierzchniowy H 2 O Strefa areacji Perkolacja Perkolacja Rzeka Strefa saturacji

27

28 Woda w przyrodzie H 2 O Woda chemicznie czysta

29 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

30 3. JAKO WODY Przemysł: normy bran owe ruchowe Rolnictwo: st enie mikroorganizmów Ludno: Rozporzdzenie Ministra Zdrowia z dnia w sprawie warunków jakim powinna odpowiada woda do picia i na potrzeby gospodarcze (Dziennik Ustaw RP nr 82 z dnia r.)

31 4. WARUNKI ORGANOLEPTYCZNE JAKIM WINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA Wskanik Jednostka Wymagania Barwa mg Pt/dm 3 < 15 Mtno mg SiO 2 /dm 3 < 1 Organizmy niewidoczne Plamy olejowe niewidoczne Zawiesina niewidoczna Zapach akceptowalny

32 5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE JAKIM POWINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA Wskanik Jednostka NDS Amoniak mg/l 0,5 Azotany mg/l 50 Azotyny mg/l 0,1 Chlor mg/l 0,3 Chlorki mg/l 250 Fluorki mg/l 1,5 Siarczany mg/l 250

33 5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE (c.d.) Wskanik Jednostka NDS Cynk mg/l 3 Kadm mg/l 0,003 Mangan mg/l 0,05 Ołów mg/l 0,01 elazo mg/l 0,2 Benzen µg/l 1 (0,001) Benzo(a)piren µg/l 0,01 (WWA) ΣWWA µg/l 100 Chlorofenole µg/l 10 (ppz)

34 5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE (c.d.) Wskanik Jednostka NDS Chloroform µg/l 30 (THM) Σ THM µg/l 100 PCB µg/l 0,5 Σ pestycydów µg/l 0,5 ChZT (KMnO 4 ) µg/l 5000

35 6. WARUNKI BAKTERIOLOGICZNE JAKIM POWINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA Wskanik Dopuszczalna Objto liczba bakterii próbki Escherichia coli Enterokoki Clostridium perfiringes Ogólna liczba bakterii (37 C) 20 1

36 7. DOPUSZCZALNE WARTOCI WSKANIKÓW ZANIECZYSZCZE Kraj Barwa mg Pt/l Mtno mg SiO 2 /l Odczyn ph elazo mg/l Detergenty mg/l Polska ,5-8,5 0,2 0,2 WHO ,5-8,5 0,3 - UE ,5-8,5 0,3 0,2 USA ,5-8,5 0,5 0,5 Rosja - 5 6,5-8,5 0,5 0,5

37 Metno; NTU; 1mgPt/dm3 = 1-3 NTU

38 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

39 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

40 Schematy Technologiczne w Oczyszczaniu Wody -woda powierzchniowa a) zawiesina b) koloidy c) organiczne zw. refrakcyjne -woda wgłbna a) czysta b) zakwaszona c) zaelaziona

41 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

42 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

43 Układy technologiczne (c.d.) Wz K S F A D U U Wu Opcja: utlenianie A- adsorpcja D- dezynfekcja

44

45 TECHNOLOGIA WODY - WYKŁAD 1 Podsumowanie 1. Budowa czsteczki wody 2. Właciwoci fizyczne i chemiczne wody 3. Skład wód powierzchniowych/normy 4. Zadania technologii wody 5. Procesy jednostkowe w technologii wody