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 barwa i mtno cieki
Wody powierzchniowe, wgłbne; cieki- skład Próbka wody 0,5 µm Rozpuszczone Zawiesina nieorganiczne organiczne detrytus organizmy s. biogen. m. cikie j.główne aniony rozp.gazy całkowite (ChZT, RWO) kwasy humusowe ekstrakt eter mikro-zaniecz. (WWA, PCB...) aminokwasy, cukry bakterie bezkrgow. krgowce
8. cedzenie filtracja (powolna) sedymentacja zawiesiny dezynfekcja napowietrzanie wirusy bakterie oleje, detergenty elazo, mangan mikrofauna CH 4 ; H 2 S H 2 O metale cikie zw. organiczne sedymentacja filtracja (szybka) CO 2 agresywny zapach nadmierny ChZT barwniki barwa i mtno koagulacja wizanie chemiczne sorpcja utlenianie
2. Rozmiary substancji rozpuszczonych i zawiesin 2.1. Rozmiary i masy czsteczkowe -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 10-6 10-5 10-4 10-3 0.01 0.1 1 10 10 2 10 3 lg Φ Φ (µm) 10 2 10 4 10 6 M. czstecz. (D) czstki rozpuszczone koloidy zawiesiny
2.2. Składniki wód w przyrodzie -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 lg Φ Φ (µm) 10-6 10-5 10-4 10-3 0.01 0.1 1 10 10 2 10 3 j.pr. r k k z minerały ilaste kwasy kwasy fulwowe huminowe wirusy j.złoone bakterie krzemionka glony cysty
2.3. Metody fizyczne rozdzielania -6-5 -4-3 -2-1 0 1 2 3 lg Φ Φ (µm) 10-6 10-5 10-4 10-3 0.01 0.1 1 10 10 2 10 3 filtracja (przegrogy) n u µ cedzenie RO ED Destyl. u-wir. wirow. filtracja sedymentacja Φ Φ,ς,ρ ρ D T, Rozp.
ZANIECZYSZCZENIA MECHANICZNEpodział metod usuwania Sedymentacja/Flotacja Filtracja przegrody -kraty -sita -µ-sita -filtry(tkaniny) -membrany złoa porowate -liczba warstw -jednowarstwowe -wielowarstwowe -szybkoc filtracji -powolne -szybkie złoa namywane -perforowane -siatkowe -µ-filtracja -u-filtracja -n-filtracja -oo (RO) -ciagłopracy -cigłe -okresowe(płukane) -specjalne -odelazianie -wymiana jonowa -adsorpcja cedzenie filtracja wgłbna cedzenie/filtracja wgłbna
Procesy jednostkowe usuwania zanieczyszcze mechanicznych 1.Cedzenie - kraty, sita, mikrosita - membrany (u-,µ-,nano-filtracja) - odwrócona osmoza 2.Filtracja czstkowa (przez złoa) - powolna, pospieszna - jednowarstwowe, wielowarstwowe - specjalna, w tym cigła 3.Sedymentacja
Kraty - 10 mm Sita - 1 mm Mikrosita -20 µm Filtracja czstkowa - polega na usuwaniu zanieczyszcze za pomoc filtrów ze złoem filtracyjnym lub wkładów wymiennych. Dolna granica filtracji wynosi 1 um (resztki roslin, glony, pierwotniaki).
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 0.001 um (aniony i kationy jednowartociowe)
Technologia Wody Wykład 3 - FILTRACJA 1. Definicja a) klasyfikacja b) filtracja W technologii wody i w odnowie wody proces jednostkowy dogłbnego usuwania zawiesin (ok.0,5-50 µm)
Schemat filtru pospiesznego cinieniowego
Koncepcja wielokrotnego oczyszczania Koagulant Koag.powierz. sedymentacja filtracja dezynfekcja cieki odbiornik krata koagulacja flokulacja osad lub/i wtórne u. popłuczyny osad
Podstawowe procesy 1. Filtracja - przyleganie - odrywanie 2. Płukanie - odrywanie
Mechanizm filtracji Czstka, dp transport przyleganie Linia przepływu Wypełnienie nienie, d, dc odrywanie
Teoria trajektorii ruchu d p Viruses 0.01-0.025 µm d c d c d c Bacteria 0.2-1 µm Cryptosporidium 3-5 µm dyfuzja sedymentacja przechwyt Giardia 6-10 µm d c < 1 µm d c > 1 µm d c >10
2. Mechanizm filtracji a) zjawiska transportu - cedzenie d czstki / d ziarna > 0,2 η = η = 100%
- sedymentacja Z d cz < 10 (µm) g > 2,6 (g/cm 3 ) η s = ρ g 18 ( d ) µν cz 2
- dyfuzja d cz < 2 µ m K T η d = 0,9 ( µ d d ν ) 2/ 3 cz w
- wychwytywanie lum η w = < 3 2 d cz d d cz z 2
- przepływ hydrodynamiczny (cinanie) - flokulacja ortokinetyczna
b) zjawiska przycigania (siły elektrostatyczne) c) odrywanie czstek
Doprow. wody DRENA Odprowadzenie wody po filtracji
Schemat Procesu Filtracji Doprow. wody DRENA Odprowadzenie wody po filtracji
3. Kinetyka filtracji a) zmiana stenia zawiesin dc - = dy c λ z = = c 0 λ e c -λy f (transp., przyciag, c - stenie λ - współ. filtracji y - głboko(l) odrywanie)
Analiza trajektorii ruchu porowato efektywnoc dc dy = ( 1 ) ε [ 1.5 α η + η + η ]c D G I d c zmiana stenia z głbokoci stenie
b) bilans materiałowy zawiesin Ł Z = Ł D - Ł O D - dopływ O - odpływ Z - zatrzymany Ł - ładunek
d σ dt t y = ν c t- ν c- dc dy y dc 1 d σ dy = f( ν dt )
d σ dt = ν λ c 0 e - λ t σ = ν λ c 0 e - λ t t
4. Hydraulika filtracji Q = K S K = p l k µ L k ( 1-σ ) H ν µ = σ 2 2 d 2 z
P-P o /P o krotno cinienia 40 30 20 10 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Φ porowato Zaleno cinienia tłocznego od porowatoci
Etapy filtracji Filter coefficient (λ) (-) Detachment Attachment (+) 0 osiadanie----filtracja--------przebicie--------------meandrowanie Filter Ripening Effective Filtration Turbidity Breakthrough Wormhole Flow Time
Cykl filtracji (godz.) 40 30 20 10 100 200 300 400 500 Mtno mg/dm 3 Zalenoczasu trwania cyklu filtracyjnego od mtnoci cieków zasilajcych filtr
2 20 40 60 80 100 Φ (100) 10 20 30 40 50 v f2 = 6 m/godz v f3 = 12 m/godz v f1 = 0,1 m/godz 60 Głboko (cm) Profile wypełnienia porowatoci
Układ linii cinie w złou filtracyjnym w czasie filtracji
Materiały do wypełnienia złoa - piasek kwarcowy - antracyt - GWA - keramzyt - grys marmurowy - granit (mielony) Cechy - uziarnienie - porowato - gsto - wytrzymało - odp.chem. - czysto Współczynnik równomiernoci WR (d60/d10) Sferyczno
Rodzaje filtrów Otwarte/Zamknite Bezcinieniowe/Cinieniowe Powolne/Pospieszne Jednowarstwowe/Wielowarstwowe Do zawiesiny/specjalne Okresowe/Cigłe
Schemat filtru powolnego
Filtr otwarty bezcinieniowy
Filtr otwarty bezcinieniowy
Filtr otwarty cinieniowy
Schemat filtru pospiesznego cinieniowego
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 2500 120 do10 do 10 Prdko [m/h] 0,1 0,3 6 12 6 12 15 50 Warstwa [m]: - podtrzymujca - filtracyjna rednica [mm]: - wiru - piasku Strata cinienia [m H 2 O] - pocztkowa - kocowa do 0,5 0,6 1,0 2 32 0,5 2,0 0,1 0,2 0,6 0,8 do 0,5 0,7 2,0 2 32 0,4 1,8 do 0,5 0,7 2,0 2 32 0,4 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 1,2 2 10 0,4 2,0 - płukanie wod
Długocyklu filtracji w funkcji jakoci filtratu i strat cinienia hydraulicznego, straty cinienia, jakofiltratu?
Schemat drenau niskooporowego z dyszami do płukania wodno-powietrznego
a) drena belkowy do płukania powietrzem i wod Drena e niskooporowe b) drena kulowy
? Koryta popłuczyn w filtrze pospiesznym
Wykres do obliczania koryt w filtrze pospiesznym
Filtracja cigła? Tak!!!
Filtr piaskowy do ci głej filtracji (FlooSand firmy Raisio Flootek
Schemat filtru o działaniu cigłym
Filtracja czstkowa (przez złoa filtracyjne, filtracja obitociowa, filtracja wgłebna) - polega na usuwaniu zanieczyszcze za pomoc filtrów ze złoem filtracyjnym lub wkładów wymiennych - dolna granica filtracji wynosi ok. 1 µm
Spectrum Fine Media Filter
Sczenie przez złoa wypełnione materiałem porowatym o rednicy ziaren ok. 0,1mm
CEDZENIE 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, usuwane s czsteczki substancji rozpuszczonych
P roztwór uzdatniany ZZ zawór zwrotny solanka membrana ZD zawór dławicy Permeat (woda oczyszczona) Schemat filtracji przez przegrody(cedzenie)
Filtracja- zagadnienia 1. Definicja 2. Podział 3. Mechanizm 4. Porowato, hydraulika, efektywno 5. Filtry- rodzaj 6. Efektywnoc 7. Cigła