SKŁADNIKI ROZTWORÓW WODNYCH

Transkrypt

1

2 SKŁADNIKI ROZTWORÓW WODNYCH 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 cieki

3 filtracja (powolna) cedzenie sedymentacja dezynfekcja napowietrzanie wirusy bakterie zapach rolinny elazo, mangan mikrofauna CH 4 ; H 2 S zawiesiny 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 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

5 ODNOWA WODY WYKŁAD 3 KOAGULACJACIEKÓW

6 DEFINICJA KOAGULACJA w technologii wody i cieków proces jednostkowy, którego podstawowym zadaniem jest usuwanie mtnoci i barwy

7 DEFINICJA PROCES agregacji KOLOIDÓW

8 4. KOLOIDY A ZAWIESINY I SUBST.ROZP. rozmiar 0,01 µm < k < 1 µm s.r procesy jednostkowe z (sedymentacja, filtracja) Koagulacja Pr membranowe (adsorpcja, w. jonowa,oo)

9 WŁACIWOCI KOLOIDÓW ROZPRASZANIE WIATŁA RUCHY BROWNA ŁADUNEK ELEKTRYCZNY Rozmiar?

10 MIARY BARWY I MTNOCI mg Pt/dm 3 mg SiO 2 /dm 3

11 NTU Metno; NTU; 1mgSiO2/dm3 = 1-3 NTU

12 ABSORPCJA WIATŁA I = I 0 I I0 = lg T = e 1 A = lg = T -ax T - ax 0,7343 ax x - droga optyczna a - liniowy współczynnik absorpcji Ix - natenie promieniowania po przejciu przez warstw roztworu o gruboci x Io - natenie promieniowania padajcego T - transmisja (przepuszczalno) 1 lg - absorbancja (pochłanianie) T 0,4343 a - współczynnik absorbancji (współczynnik ekstynkcji)

13 ZALENO ABSORBANCJI OD x, a A a 1 > a 2 A 1 = f(x) dla λ 1 a 2 > a 2 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 A 2 = f(x) dla λ 2 A 1 = f(x) dla λ 2 0,2x 0,4x 0,6x 0,8x 1,0x

14 WŁACIWY WSPÓŁCZYNNIK ABSORBANCJI T = T - transmisja c - stenie a -? T = 1 lg = A = T e e -a' c ( -ax T = e ) -a"c x 0,4343 a"cx 0, właciwy współczynnik absoorbancji A -?

15 PROMIENIOWANIE ELEKTOMAGNETYCZNE E = h E - energia (właciwoci) h - stała Plancka - czsto = 0,8 < λ < 1,5 mm (promieniowanie podczerwone) 0,4 < λ < 0,8 mm (promieniowanie widzialne) 0,1 < λ < 0,4 mm (promieniowanie nadfioletowe - uv) 1

16 właciwoci koloidów koloid w. dyfuzyjna + - w. adsorpcyjna V ξ = -30 mv ξ d

17

18 SKŁADNIKI ROZTWORÓW WODNYCH WYWOŁUJCE (drobne zawiesiny i koloidy) BARW : kwasy humusowe glony zanieczyszczenia organiczne MTNO : krzemionka glina kwasy humusowe tlenki i wodorotlenki metali

19 JAKIE ZANIECZYSZCZENIA USUWA KOAGULACJA barwa : 95 % mtno : 98 % mikrozanieczyszczenia : % metale cikie : 50 %

20 2.3. Stenia substancji biogenicznych w ciekach Nog Pog (mg/dm 3 ) cieki miejskie surowe m.s. po II st oczyszczania (o.cz.) po III st. ocz.(str.chem) 40 2(1,5) + filtr 30 0,3 + klinoptylolit 4 0,3.m.s. po wysoko- 12 1,2 efektywnych biologicznych metodach usuwania substancji biogenicznych

21 Efektywno i koszt procesów jednostkowych w III stopniu oczyszczania cieków miejskich Proces jednostkowy cieki miejskie ciek B.O. Koagulacja CaO Filtracja Klinoptylolit (J) Adsorpcja Dezynfekcja (Cl 2 ) Odwrócona osmoza BZT 5 ChZT mtno P N ,5 1,5 0,5 0,0 0,0 Wskanik zanieczyszczenia(mg/l) ,5 0, ,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0, ,5 Index coli Koszt zw.rozp. L/100m 3 gr/m

22 cieki oczyszczone 2.4. Schemat oczyszczania (II + III stopie) cieki surowe O O.Cz. O K O F D BZT Nog 80 N NH Pog ,3

23 MIESCE KOAGULACJI W UKŁADACH TECHNOLOGICZNYCH Koagulacja Sedymentacja Filtracja Sedymentacja Koagulacja Filtracja

24 mechanizm usuwania koloidów: 1. Destabilizacja 2. Flokulacja

25 METODY DESTABILIZACJI mechaniczne nawietlanie ogrzewanie wymraanie metody chemiczne(!!!)

26 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: 1) dodania elektrolitów kationowych 2) wodorotlenków metali Me x (OH) y n+ 3) dodania polielektrolitów

27 CHEMIZM KOAGULACJI 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

28 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

29 UYTECZNY ZAKRES ph dla soli elaza(iii) i glinu(iii) FeCl3 + 3H20 = 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

30 SUBSTANCJE WSPOMAGAJCE KOAGULACJ flokulanty substancje powodujce przyspieszenie powstawania kłaczków oraz właciwoci sedymentacyjnych powstałych kłaczków (obciniki)

31 SUBSTANCJE WSPOMAGAJCE KOAGULACJ (c.d.) podział substancji wspomagajcych a) obciniki flokuł : glina, bentonit, pył granitowy, anhydryt, wgiel aktywny b) flokulanty właciwe : krzemionka aktywna, polielektrolity, polimery organiczne

32 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

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

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

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

36 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

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

38 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)

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

40 18. PRAKTYKA KOAGULACJI Roztwór uzdatn. Mieszanie szybkie(sek) Mieszanie wolne(min) Rozt. po koagulacji koagulant flokulant Sedymentacja Filtracja

41 18. PRAKTYKA KOAGULACJI cieki do oczyszcz. Mieszanie szybkie(min) Mieszanie wolne(min x 10) cieki po koagulacji koagulant Zbiornik roztworowy flokulant Sedymentacja Zbiornik zarobowy Filtracja Chemikalia

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

43 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

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

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

46 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

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

48

49 Przygotowanie roztworów koagulantów i flokulantów Schemat zbiornika zarobowo-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

50

51

52

53

54 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

55

56

57 Koagulacja powierzchniowa

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

59 Elektrokoagulacja

60

61

62