ODNOWA WODY WYKŁAD 2

ODNOWA WODY WYKŁAD 2

Dostpnowody na wiecie dzisiaj w nadmiarze planowanie niedobór brak kryzys

Dostpnowody w 2020 po uwzgldnieniu przyrostu ludnoci i rozwoju cywilizacyjnego

Zasoby wodne 1600 m 3 /M rok w Polsce 4600 m 3 /M rokrednio w krajach europejskich 7300 m 3 /M rokrednia wiatowa Zuycie wody w Polsce ok. 44% objtoci rocznego odpływu w roku suchym.

ródła cieków: - Miasta - 2 km 3 /rok - Przemysł nie korzystajcy z kanalizacji miejskiej - 0.9 km 3 /rok - Wie i rolnictwo - ok. 1 km 3 /rok

Ilocieków przemysłowych i komunalnych odprowadzanych do wód powierzchniowych w Polsce w roku 2002 Ogółem Przemysłowe w tym wody chłodnicze komunalne cieki wymagajce oczyszczenia w tym: mechaniczne chemiczne biologiczne z podwyszonym usuwaniem zwizków biogenicznych cieki nieoczyszczone 9,0 km 3 7,6 6,7 1,4 2,3 0,9 0,1 0,7 0,6 0,2

4 3 km 3 2 1 0 1980 1990 1995 2000 2002 oczy szczanie z podwy szony m usuwaniem biogenów oczy szczanie biologiczne oczy szczanie chemiczne oczy szczanie mechaniczne cieki poddawane oczyszczaniu w latach 1980-2002

cieki przem ysłow e i kom unalne w ym agajce oczyszczania odprow adzane do w ód pow ierzchniow ych w latach 1970-2001 5 4 3 km 3 2 1 0 1970 1975 1980 1985 1990 1991 1992 1993 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 cieki nieoczyszczone cieki oczyszczone z podw yszonym usuw aniem biogenów cieki oczyszczone biologicznie cieki oczyszczone chemicznie cieki oczyszczone mechanicznie

Liczba i rodzaj oczyszczalni cieków w Polsce 2001 Rodzaj oczyszczalni Mechaniczne Chemiczne Biologiczne Z podwyszonym usuwaniem biogenów Komunalne 133 15 1 922 488 Przemysłowe 546 135 826 39 Ogółem 2 558 ródła: Ochrona rodowiska 2002, informacje i opracowania statystyczne GUS 1 546

Informacje dotyczce obszarów rolniczych w Polsce Ludno 14,6 mln mieszkaców cieki 1 km 3 /rok System kanalizacyjny 8,5 % cieki oczyszczane 2,8 % Lokalne systemy oczyszczajce lub szamba 41,5 %

ludno korzystajaca z oczyszczalni, % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 ludno miast ludno w si Ludnomiast i wsi korzystajca z oczyszczalni cieków w Polsce.

cieki nieoczyszczone, hm 3 0 20 40 60 80 Dolnolskie Kujawsko-pomorskie Lubelskie Lubuskie Łódzkie Małopolskie Mazowieckie Opolskie Podkarpackie Podlaskie Pomorskie lskie witokrzyskie Warmisko-mazurskie Wielkopolskie Zachodniopomorskie Nieoczyszczone cieki przemysłowe i komunalne odprowadzane do wód powierzchniowych lub ziemi według województw w 2002 r.

W 5 krajach UE ponad 80% mieszkaców wsi jest podłczonych do kanalizacji i centralnych oczyszczalni. W innych krajach znacznie poniej 80% mieszaców a w kilku krajach dominuj wyłcznie oczyszczalnie mechanicznie.

Pojawiaj si opinie, e zcentralizowane oczyszczanie cieków zwizane jest mimo wszystko z ingerencj w rodowisko, m.in. z powodu: - Prowadzenia długich przewodów kanalizacyjnych, które prowadz relatywnie niewielkie iloci cieków, - Transport lokalnie powstajcych cieków do duych szybko płyncych cieków usytuowanych daleko od miejsca powstawania tych cieków, - Problem osadów ciekowych powstajcych w centralnych oczyszczalniach.

długo klasyf ikow anych rzek, km 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 1968-70 1971-73 1974-77 1978-83 1984-88 1989 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 I klasa czystoci w ód II klasa III klasa w ody nie odpow iadajce normom Jakowód płyncych kontrolowanych wg kryterium fizyczno-chemicznego w latach 1968-2002.

cz hydrofobowa cz hydrofilowa Schemat struktury SPC Mechanizm działania SPC przy praniu

CH 3 CH 3 CH 3 H CH 3 CH CH 2 CH CH 2 CH CH 2 C SO 3 Na + CH 3

CH 3 (CH 2 ) 9 CH CH 2 CH 3 SO 3 Na +

O CH 2 O C R CH 2 OH O CH 2 O C + 3NaOH = 3 R COONa + CH 2 OH R CH 2 OH O CH 2 O C R tłuszcz + NaOH = mydło + gliceryna

Odnowa Wody - definicja Zespółjednostkowych procesów fizycznochemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu wtórnego uycia wody (głównie w przemyle), lub ochrony zbiorników wodnych przed zanieczyszczeniem (głównie eutrofizacj). A. Kowal: Odnowa Wody, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1996.

Odnowa Wody - definicja Zespółjednostkowych procesów fizycznochemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu przywrócenia wodzie właciwoci spełniajcych normy niezbdne dla jej ponownego uzycia A. Kowal: Odnowa Wody, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1996.

Co oznacza okreslenie? - zespół procesów - przywrócenie - normy Wykres Sankey a Czy odnowa wody jest nam na pewno potrzebna?

Cele odnowy Wody wielokrotne uycie wody (zasoby, ceny) ochrona wód powierzchniowych

Zuycie Wody w Polsce Przeznaczenie Zuycie w latach (hm 3 ) 1988 1993 1996 Przemysł 9220 8140 8320 Gosp. komunalna 2590 1395 1425 R i L 1540 1395 1425 hm 3 =?

Zasoby vs Zuycie 1. Nierównomierne rozmieszczenie przestrzenne 2. Nierównomierny spływ 3. Nieodpowiednia jako Odnowa wody działania technologiczne zmierzajce do doczyszczenia cieków w celu a) ich wtórnego uycia (przemysł przemysł, miasto przemysł, miasto rolnictwo) b) ochrony przed zanieczyszczaniem wód powierzchniowych (eutrofizacja, mikrobiologia)

Q (m3/d) Zasoby dyspozycyjne- zasoby naturalne Odnowa wody Zasoby dyspozycyjne-z4 Zasoby dyspozycyjne-z Zasoby naturalne Zasoby dyspozycyjne-z2 Zasoby dyspozycyjne-z1 Zapotrzebowanie na wod k1 k2 k3 k4 k5 t(lata)

Sposoby gospodarki wodno-sciekowej 1. przepływowy 2. szeregowy 3. obiegowy 4. kombinowany

Rodzaje cieków przemysłowe bytowo-gospodarcze miejskie Rodzaje / stopnie oczyszczania mechaniczne / 1 biologiczne / 2 biologiczne wysokoefektywne, / 3 inne / 3 (odnowa wody)

Skład cieków cieki surowe 0,5 µm Rozpuszczone Zawiesina nieorganiczne organiczne detrytus organizmy s. biogen. m. cikie zasolenie aniony... całkowite (ChZT, RWO) labilne (BZT 5 ) ekstrakt eter mikro-zaniecz. (WWA, PCB...) aminokwasy, cukry saprobowe chorobotwórcze

Jony metali cikich 1. Zaleno wzrostu od stenia wzrost metale zbdne (Hg, Cd, Pb) metale niezbdne (Zn, Cu, Co,...) stenie w wodzie 2. Nie ma biomagnifikacji za wyjtkiem metaloidów (Hg, As, Sn)

Zanieczyszczenia organiczne (µ-zanieczyszczenia) rodzaje DDT, PCB, WWA, pestycydy, detergenty wpływ na wzrost Wzrost Zawarto

Zanieczyszczenia organiczne (µ-zanieczyszczenia) (c.d.) biomagnifikacja zawarto foki ryby glony zoopl.

Wody odnowione gdzie trafiaj? Przemysł chłodzenie, transport, technologia (?) Rolnictwo nawadnianie G. komun. zraszanie terenów, wzbogacanie zasobów wód podziemnych

Stopie oczyszczenia wymogi technologiczne sie przesyłowa jako wody odbiornika Wska niki jakoci wody fizyczne (temperatura) mikrobiologiczne chemiczne (zw. biogeniczne, POP s RZO)

Wartoci dopuszczalne wybranych wska ników zanieczyszcze Wska nik Jednost. W. chemiczne Metale µg/l S. pozos. mg/l Detergenty mg/l N og mg/l P og mg/l Zawiesina mg/l Biologiczne Miano Coli l/100cm 3 Fizyczne Temperat. C Dopuszczalne wartoci Rol Chło Hod Wod 0,1 0,01 1 500 2000 700 0 2 1 5 0,5 20 1,5 20 10 3 10 6 0 5

Woda dla przemysłu Sucha pozostało Cl - Fe i Mn Zawiesina Barwa Metale cikie Detergenty 50-2500 mg/dm 3 50-1000 0-1 5-100 0-100 brak brak

Charakterystyka cieków miejskich Wska nik zanieczyszczenia Zawiesina Mtno Barwa M. coli Eks. eterowy Detergenty ChZT BZT 5 P og N og Kadm Ołów WWA Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz. g/m 3 mg/dm 3 mg/dm 3 L/100 cm 3 mg/dm 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 mg/dm 3 0,0 1 5 0 0,06 0 3 0 0,02 0,1 0,001 0,03 0,0 400 100 120 10 8 2500 100 800 300 15 70 0,7 0,5 10 50 45 75 10 5 5 0,1 60 25 10 35 0,005 0,085 1

Charakterystyka cieków miejskich Wska nik zanieczyszczenia Zawiesina Mtno Barwa Indeks coli Eks. eterowy Detergenty ChZT BZT 5 P og N og Kadm Ołów WWA Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz. g/m 3 mg/dm 3 mg/dm 3 L/100 cm 3 mg/dm 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 mg/dm 3 0,0 1 5 0 0,06 0 3 0 0,02 0,1 0,001 0,03 0,0 400 100 120 10 8 2500 100 800 300 15 70 0,7 0,5 10 50 45 75 10 5 5 0,1 60 25 12 45 0,005 0,085 1 Wody powierzch III kl. 50 natural na 10 4 15 1,0 100 12 0,4 15 0,05 0,1 2

Zasolenie Przyrost soli nieorganicznych w ciekach miejskich: 300 g/m 3 20 g N + 20 g Ca 2+ 60 g Na + 60 g Cl - 30 g SO 4 2-40 g CO 3 2-10 g K + 10 g Mg 2+

Ładunek metali doprowadzany do cieków Metal Ładunek Stenie g/1000 M doba mg/dm 3 Cd 2 0,004 Cr 10 0,020 Cu 50 0,1 Zn 100 0,2

Zwizki biogeniczne Wybrane zagadnienia produkcja pierwotna eutrofizacja iloraz N i P ródła zwizków biogenicznych w wodach powierzchniowych spływ powierzchniowy detergenty cieki

Układy technologiczne (urzdze).m. BO K W R S F A J O D w.o. cieki miejskie -.m. BO - oczyszczanie biologiczne K - koagulacja W - odpdzanie amoniaku R - rekarbonizacja S - sedymentacja wody odnowione - w.o. F - filtracja A - adsorpcja J - wymiana jonowa O - odsalanie D - dezynfekacja

Charakterystyka cieków miejskich Wska nik zanieczyszczenia Zawiesina Mtno Barwa M. coli Eks. eterowy Detergenty ChZT BZT 5 P og N og Kadm Ołów WWA Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz. g/m 3 mg/dm 3 mg/dm 3 L/100 cm 3 mg/dm 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 g/m 3 mg/dm 3 0,0 1 5 0 0,06 0 3 0 0,02 0,1 0,001 0,03 0,0 400 100 120 10 8 2500 100 800 300 15 70 0,7 0,5 10 50 45 75 10 5 5 0,1 60 25 10 35 0,005 0,085 1

Efektywno i koszt procesów jednostkowych w III stopniu oczyszczania cieków miejskich Proces jednostkowy Wska nik zanieczyszczenia(mg/l) BZT 5 ChZT mtno P N Miano coli Koszt zw.rozp. L/100m 3 gr/m 3 200 700 130 12 70 550 10 9 cieki B.O. 30 55 65 10 40 500 10 7 25 Koagulacja CaO 5 40 4 1,5 20 500 10 3 10 Filtracja 1,5 35 2 0,1 20 500 10 2 5 Klinoptylolit (J) 1,5 35 2 0,1 2 500 10 2 20 Adsorpcja 0,5 6 2 0,1 2 500 10 2 20 Dezynfekcja (Cl 2 ) 0,0 6 0,5 0,1 2 600 0 5 Odwrócona osmoza 0,0 1 0,0 0,1 0,5 100 0 50

Koszty inwestycyjne (zł, wyd. 40.000 m 3 /dob) Osad czynny CaO Filtracja Chlorowanie Sorpcja C aktyw Wymiana jonowa Odwrócona osmoza 20.000.000 10.000.000 5.000.000 700.000 7.500.000 8.500.000 25.000.000

Zagadnienia 1. Definicja 2. Sposoby gospodarki wodno-ciekowej 3. Wykres Sankey a 4. Zuycie wody w Polosce 5. Zasoby, a zuycie 6. Wskaniki jakoci wody/cieków 7. Skład i charakterystyka cieków 8. Procesy jednostkowe w odnowie wody-przeznaczenie, efektywnoi układy 9. Koszt odnowy wody