Koagulacja, chemiczne strącanie (coagulation, chemical precipitation) Koagulacja vs flokulacja. Strącanie chemiczne

Podobne dokumenty
ODNOWA WODY WYKŁAD 4. KOAGULACJACIEKÓW 2 Koagulacja wapnem

Oczyszczanie wody - A. L. Kowal, M. Świderska-BróŜ

Księgarnia PWN: Apolinary L. Kowal, Maria Świderska-Bróż - Oczyszczanie wody

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

USUWANIE ZWIĄZKÓW FOSFORU W PROCESIE KOAGULACJI OBJĘTOŚCIOWEJ

TEST NA EGZAMIN POPRAWKOWY Z CHEMII DLA UCZNIA KLASY II GIMNAZJUM

TECHNOLOGIA OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW METODAMI MECHANICZNO-CHEMICZNYMI

Powstawanie żelazianu(vi) sodu przebiega zgodnie z równaniem: Ponieważ termiczny rozkład kwasu borowego(iii) zachodzi zgodnie z równaniem:

Oczyszczanie ścieków

Wapń i jego związki. -występowanie i otrzymywanie -właściwości fizyczne i chemiczne - ważniejsze związki wapnia

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

Litowce i berylowce- lekcja powtórzeniowa, doświadczalna.

ĆWICZENIE 4. Oczyszczanie ścieków ze związków fosforu

Iwona Skoczko WPROWADZENIE

Wodorotlenki O O O O. I n. I. Wiadomości ogólne o wodorotlenkach.

OZNACZANIE TWARDOŚCI WODY SPOSOBEM WARTHA - PFEIFERA

r. GRANULACJA OSADÓW W TEMPERATURZE 140 O C

CHEMIA KLASA II I PÓŁROCZE

Oczyszczanie ścieków

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

MEMBRANY CERAMICZNE CO-MAG - KOMPAKTOWY SYSTEM SZYBKIEJ KOAGULACJI, FLOKULACJI I SEDYMENTACJI

Spis treści. Właściwości fizyczne. Wodorki berylowców. Berylowce

Sole. 2. Zaznacz reszty kwasowe w poniższych solach oraz wartościowości reszt kwasowych: CaBr 2 Na 2 SO 4

Defosfatacja ścieków kierunek biotechnologia od 2014/2015

Wymagania programowe na poszczególne oceny. IV. Kwasy. Ocena bardzo dobra. Ocena dostateczna. Ocena dopuszczająca. Ocena dobra [1] [ ]

Wodorotlenki. n to liczba grup wodorotlenowych w cząsteczce wodorotlenku (równa wartościowości M)

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania poszczególnych śródrocznych i rocznych ocen klasyfikacyjnych. CHEMIA klasa II.

2.4. ZADANIA STECHIOMETRIA. 1. Ile moli stanowi:

a) Sole kwasu chlorowodorowego (solnego) to... b) Sole kwasu siarkowego (VI) to... c) Sole kwasu azotowego (V) to... d) Sole kwasu węglowego to...

2. Podczas spalania 2 objętości pewnego gazu z 4 objętościami H 2 otrzymano 1 objętość N 2 i 4 objętości H 2O. Jaki gaz uległ spalaniu?

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Związki nieorganiczne

Zasady oceniania z chemii w klasie II w roku szkolnym 2015/2016. Ocena dopuszczająca Ocena dostateczna Ocena dobra Ocena bardzo dobra

XIV Konkurs Chemiczny dla uczniów gimnazjum województwa świętokrzyskiego. II Etap - 18 stycznia 2016

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Część I. TEST WYBORU 18 punktów

Wymagania z chemii na poszczególne oceny Klasa 2 gimnazjum. Kwasy.

Wymagania programowe na poszczególne oceny. Chemia Kl.2. I. Kwasy

ZAGADNIENIA EGZAMINACYJNE (od roku ak. 2014/2015)

KWASY I WODOROTLENKI. 1. Poprawne nazwy kwasów H 2 S, H 2 SO 4, HNO 3, to:

Charakterystyka ścieków mleczarskich oraz procesy i urządzenia stosowane do ich oczyszczania. dr inż. Katarzyna Umiejewska

Mariusz Pepliński, Ryszard Lidzbarski Chemiczne wspomaganie usuwania...

BADANIE ODWADNIALNOŚCI OSADÓW

MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA OSADÓW POWSTAJĄCYCH PODCZAS OCZYSZCZANIA WODY

WYMAGANIA EDUKACYJNE

PL B BUP 09/16

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

ODNOWA WODY (water reclamation and reuse) Wydział Inżynierii Środowiska. Całkowita objętość wody na Ziemi wynosi ok.

Spis treści. I. Wstęp II. Chemiczna analiza wody i ścieków... 12

Rozkład materiału nauczania chemii klasa 2.

Rozkład materiału nauczania chemii klasa 2 gimnazjum.

Gospodarka wodna elektrociepłowni

Test kompetencji z chemii do liceum. Grupa A.

WYMAGANIA EDUKACYJNE na poszczególne oceny śródroczne i roczne Z CHEMII W KLASIE II gimnazjum

Chemia - laboratorium

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

Instalacji odmagnezowania blendy flotacyjnej w Dziale Przeróbki Mechanicznej Olkusz Pomorzany ZGH Bolesław S.A.

Wymagania programowe na poszczególne oceny. III. Woda i roztwory wodne. Ocena dopuszczająca [1] Uczeń: Ocena dostateczna [1 + 2]

H2S, H2SO4, H2SO3, HNO3, H2CO3,

Kryteria oceniania z chemii dla klasy drugiej DLA UCZNIÓW Z OBOWIĄZKIEM DOSTOSOWANIA WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH

OCHRONA ŚRODOWISKA W ENERGETYCE NEUTRALIZACJA ŚCIEKÓW

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

KLASA II Dział 6. WODOROTLENKI A ZASADY

PODSTAWY STECHIOMETRII

Wymagania programowe na poszczególne oceny CHEMII kl. II 2017/2018. III. Woda i roztwory wodne. Ocena dopuszczająca [1] Uczeń:

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

CHEMIA - wymagania edukacyjne

Utylizacja osadów ściekowych

UZDATNIANIE WODY W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM TECHNIKI MEMBRANOWE. 26 marca 2010 Woda i Ścieki w Przemyśle Spożywczym - Białystok 2010

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

Chemia Nowej Ery Wymagania programowe na poszczególne oceny dla klasy II

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

substancje rozpuszczalne bądź nierozpuszczalne w wodzie. - Substancje ROZPUSZCZALNE W WODZIE mogą być solami sodowymi lub amonowymi

ZM-WORK25EC-A. Kompaktowe urządzenie do uzdatniania wody PZH. Usuwa i redukuje mangan, żelazo, amoniak, związki organiczne oraz zmiękcza wodę.

ĆWICZENIE NR 4 OTRZYMYWANIE PREPARATÓW RADIOCHEMICZNIE CZYSTYCH.

Cel główny: Uczeń posiada umiejętność czytania tekstów kultury ze zrozumieniem

1. Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach Literatura... 12

Spis treści. Wstęp. Twardość wody

Fragmenty Działu 5 z Tomu 1 REAKCJE W ROZTWORACH WODNYCH

WPŁYW KOREKTY ODCZYNU NA EFEKTY ZAGĘSZCZANIA OSADÓW POWSTAJĄCYCH W RÓŻNYCH UKŁADACH OCZYSZCZANIA WODY

Wymagania edukacyjne z chemii Klasa II WODOROTLENKI A ZASADY

WŁAŚCIWOŚCI NIEKTÓRYCH PIERWIASTKÓW I ICH ZWIĄZKÓW NIEORGANICZNYCH

XV Wojewódzki Konkurs z Chemii

OFERTA. mgr Agnieszka Miśko tel. (091) tel. kom

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018. Eliminacje szkolne

Minimalna zawartość składników pokarmowych % (m/m) Informacje dotyczące sposobu wyrażania zawartości składników pokarmowych Inne wymagania

FIZYKOCHEMICZNE METODY ANALIZY W CHEMII ŚRODOWISKA

Układ Otoczenie Faza układu Składnik układu Układ dyspersyjny

XI Ogólnopolski Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2018/2019. ETAP I r. Godz Zadanie 1 (10 pkt)

Granulowany węgiel aktywny z łupin orzechów kokosowych: BT bitumiczny AT - antracytowy 999-DL06

CHEMIA 1. Podział tlenków

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 432

SZCZEGÓŁOWE KRYTERIA OCENIANIA Z CHEMII DLA KLASY II GIMNAZJUM Nauczyciel Katarzyna Kurczab

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 432

KLASA II I. WODA I ROZTORY WODNE. - wie gdzie i w jakiej postaci występuje woda w przyrodzie - wie jak powstaje roztwór i z czego się składa

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

OZNACZANIE WŁAŚCIWOŚCI BUFOROWYCH WÓD

g % ,3%

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Transkrypt:

Koagulacja, chemiczne strącanie (coagulation, chemical precipitation) Koagulacja vs flokulacja Koagulacja: proces chemiczny mający za zadanie destabilizację koloidów Flokulacja: proces fizycznochemiczny mający za zadanie aglomerację zdestabilizowanych koloidów Strącanie chemiczne Definicja: wydzielanie z roztworu substancji chemicznej w postaci stałego, bardzo trudno rozpuszczalnego jej związku (tworzącego osad) przez dodanie odpowiedniego odczynnika Roztwór z rozpuszczonymi związkami Reakcja chemiczna Związki trudnorozpuszczalne + czysta woda 1

sedymentacja 05.04.2017 Dlaczego koagulacja i flokulacja jest potrzebna? F P = 6 v R 3 F = g 4/3 R W 3 F G= c g 4/3 R F G- siła ciężkości F - siła wyporu W F - siła oporu ośrodka P Średnica cząstki, mm Typ cząstki 10 żwir 1 m/s Prędkość sedymentacji 1 gruby piasek 0,1 m/s 0,1 drobny piasek 0,47 m/min 0,01 osad 0,54 m/h 0,001 bakterie 0,2 m/d 0,0001 ił 0,48 m/rok 0,00001 koloidy 4,8 m/1000 lat =2,65 kg/dm3 Co to jest proces koagulacji? Koagulacja to proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciągłą o nieregularnej strukturze. Substancje usuwane w procesie koagulacji: Koloidy organiczne (żywe i martwe mikroorganizmy, kwasy humusowe i fulwowe) Koloidy nieorganiczne (bezwodne tlenki metali), Wybrane substancje rozpuszczone, Koloidy pochodzenia antropogenicznego (skrobia, białka, celuloza, barwniki organiczne). 2

Koagulanty (Coagulant agents) Al 2 (SO 4 ) 3 (Alum) MgCl 2 Magnesium chloride Polyacrylamide Chitozan Chitosan Moringa olejodajna Moringa oleifera Stosowane koagulanty Nazwa siarczan glinu siarczan glinowo-potasowy siarczan żelaza(iii) siarczan żelaz(ii) Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O Al 2 (SO 4 ) 3 K 2 SO 4 24H 2 O Fe 2 (SO 4 ) 3 9H 2 O FeSO 4 7H 2 O glinian sodu Na 2 Al 2 O 4 chlorek żelaza FeCl 3 6H 2 O wapno Ca(OH) 2 dolomit CaMg(CO 3 ) 2 lub xcaco 3 ymgco 3 Wapno Wapno CaO lub Ca(OH) 2 Tlenek wapnia CaO (wapno palone) jest otrzymywany przez prażenie (tzw. kalcynowanie) kamienia wapiennego w temperaturze 900 1000 C w piecach zwanych wapiennikami. CaCO 3 CaO + CO 2 Wodorotlenek wapnia Ca(OH) 2 (wapno gaszone) otrzymuje się na skalę przemysłową w reakcji gaszenia wapna palonego, czyli reakcji tlenku wapnia z wodą: CaO + H 2 O Ca(OH) 2 3

Wapno Woda wapienna nasycony roztwór wodorotlenku wapnia Rozpuszczalność Ca(OH) 2 w wodzie w temp. 25 C wynosi ok. 0,159 g na 100 g H 2 O Woda wapienna jest stosowana przy zużyciu wapna < 250 kg CaO/d. Mleko wapienne 5% zawiesina (suspensja) wodorotlenku wapnia w wodzie Woda wapienna posiada jednak podstawowe dwie zalety tj. nieodkładanie się wapna w instalacji dawkującej i transportującej, ponadto istnieje możliwość dokładnego dawkowania tego roztworu poprzez regulację ilości wody podawanej do sytnika. Chemizm reakcji z wapnem Koagulacyjne i adsorpcyjne właściwości Mg(OH) 2 wytrąconego w postaci galaretowatego osadu. Mg(OH) 2 powstaje z wytrącenia soli obecnych w ściekach lub w wyniku dawkowania do ścieków MgCl 2 lub MgCO 3. Dwa rodzaje koagulacji: 1. Koagulacja małymi dawkami wapna (LLP, ph= 9,5 do 10,5) 2. Koagulacja dużymi dawkami wapna (HLP, ph=10,5 do 11,5) low lime process high lime process (excess lime process) Chemizm reakcji z wapnem (cd) CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 + H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 + Ca(OH) 2 = 2CaCO 3 + 2H 2 O MgCO 3 + Ca(OH) 2 = Mg(OH) 2 + CaCO 3 LLP HLP Reakcja ta w procesie LLP nie przebiega całkowicie, gdyż przy ph<10 Mg(OH) 2 ulega dysocjacji gdy Mg wchodzi w skład twardości niewęglanowej: Mg 2+ + Ca(OH) 2 = Mg(OH) 2 + Ca 2+ 4

Chemizm reakcji z wapnem (cd) Optymalne ph dla wytrącenia Mg(OH) 2 zależy od: Stężenia jonów Mg 2+ Temperatury, Zasolenia ścieków Rozpuszczalność Mg(OH) 2 maleje: Ze wzrostem ph Ze wzrostem temperatury Koagulacja/chemiczne strącanie przy użyciu dolomitu Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 w wyniku termicznej dekarbonizacji i hydratacji tworzy mieszaninę zawierającą 60% Ca(OH) 2 i 30% Mg(OH) 2. W postaci suspensji dawkowany jest do ścieków Optymalne ph = 10,5. Uzyskuje się porównywalny efekt koagulacji ścieków i strącania fosforanów jak przy koagulacji wapnem w warunkach HLP (przy ph jak dla LLP). Zachodzą reakcje wytrącania CaCO 3 (wytracanie Mg(OH) 2 jest nieznaczne) Zalety: mniejsze dawki CO 2 wymagane do rekarbonizacji Wady: zbyt niskie ph aby stosować desorpcję amoniaku Koagulacja i chemiczne strącanie wapnem Wapno najbardziej uniwersalny koagulant/czynnik strącający: -Zmiękczanie (strącanie Ca i Mg), -Usuwanie koloidów i trudno opadających zawiesin (koagulacja), -Fosforanów (koagulacja i strącanie), -Amoniaku (desorpcja), -Metali ciężkich (strącanie), -Krzemionka (strącanie, adsorpcja) -Związków organicznych (adsorpcja), -Bakterii i wirusów (dezaktywacja) 5

Usuwanie fosforanów Wytracanie ortofosforanów (H 3 PO 4, H 2 PO 4-, HPO 4 2-, PO 4 3-, FeHPO 4- ) 3PO 4 3- + 5Ca(OH) 2 Ca 5 OH(PO 4 ) 3 + 9OH - 2PO 4 3- + 3Ca(OH) 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6OH - hydroksyapatyt (krystaliczny) fosforan trójwapniowy (amorficzny) ewentualnie 3PO 4 3- + 4Ca(OH) 2 + H 2 O Ca 4 H(PO 4 ) 3 + 9OH - fosforan czterowapniowy Usuwanie fosforanów (cd) Usuwanie polifosforanów Polifosforany (M' n+2 P n O 3n+1, gdzie M' = atom metalu) - polimery zbudowane z merów fosforanowych. Stanowią 10-30% fosforu ogólnego. Podstawowy mechanizm to adsorpcja na cząsteczkach Ca 3 (PO 4 ) 2 oraz CaCO 3 Usuwanie fosforanów wystepujących w postaci koloidalnej Koagulacja dużymi dawkami wapna (HLP) Usunięcie znaczące przy ph 9,5-10 Najwyższe skuteczność przy ph 11-11,5 (koagulacyjne i adsorpcyjne właściwości Mg(OH) 2 ) Usuwanie związków organicznych Mechanizm: adsorpcja na cząstkach Mg(OH) 2 i CaCO 3 Koagulacja HLP pozwala na zmniejszenie stężenia OWO o ok. 50% 6

Usuwanie metali ciężkich Stężenie w ściekach zazwyczaj <0,5 g/m 3 Me n+ + Ca(OH) 2 Me(OH) n + Ca 2+ Rozpuszczalność wodorotlenków metali Usuwanie metali ciężkich (cd) Podatność metali na usuwanie maleje wg szeregu: Mn, Fe, Cu, Zn, Cd, Ni, Pb Efektywność usuwania 25 85 % Inhibitujące działanie połączeń metaloorganicznych Usuwanie krzemionki Ca(OH) 2 + SiO 2 CaSiO 3 + H 2 O W zależności od proporcji pomiędzy SiO 2 i Ca(OH) 2 produktami reakcji mogą być: 3CaO SiO 2, Ca 3 SiO 5 ; 2CaO SiO 2, Ca 2 SiO 4 ; 3CaO 2SiO 2, Ca 3 Si 2 O 7, CaO SiO 2, CaSiO 3. Dodatkowo SiO 2 usuwane jest w wyniku adsorpcji na CaCO 3 i Mg(OH) 2 Przy ph 11-12 wytrąceniu ulegają też: CaH 2 SiO 4, MgH 2 SiO 4 7

Dezaktywacja wirusów i bakterii Mechanizm: neutralizacja powierzchniowego ładunku mikroorganizmu przez Mg(OH) 2 co umożliwia ich adsorpcje na cząsteczkach Mg(OH) 2 i CaCO 3 denaturacja białka mikroorganizmów, co powoduje zniszczenie ich struktury lub umożliwia aglomerację Najwyższa skuteczność dezaktywacji bakterii i wirusów w warunkach HLP (ph>11) Wady i zalety stosowania wapna Wady : bardzo duża ilość powstających osadów pod względem objętościowym co podraża koszty unieszkodliwiania osadów ściekowych, konieczność stosowania po procesie koagulacji wapnem procesu rekarbonizacji lub neutralizacji odczynu Zalety: tani reagent, nie zwiększa zasolenia ścieków, zastosowanie wapna pozwala na usunięcie z wody koloidów i drobnej zawiesiny oraz rozpuszczonych substancji organicznych, dzięki wysokiemu ph częściowo likwiduje się wirusy i bakterie, możliwość odzysku wapna przez wypalenie wydzielonego osadu, możliwość użycia osadu do rekultywacji gleb kwaśnych Sedymentacja, flotacja, filtracja (sedimentation, flotation, filtration) 8

Sedymentacja Cząstek ziarnistych swobodne opadanie poszczególnych cząstek, brak ich wzajemnego oddziaływania, stała prędkość opadania; skuteczność sedymentacji zależy od obciążenia hydraulicznego osadników, nie zależy od głębokości Cząstek kłaczkowatych występują w ściekach surowych, przemysłowych o stężeniu zawiesin ok. 500 g/m 3, w ściekach po koagulacji i chemicznym strącaniu; prędkość opadania rośnie z głębokością osadnika; skuteczność sedymentacji zależy od obciążenia hydraulicznego osadników i czasu sedymentacji Strefowa zachodzi w cieczach o zawartości zawiesin kłaczkowatych > 1000 g/m 3 lub gdy zawiesina niekłaczkująca występuje w znacznych ilościach; oprócz sedymentacji zawiesin zachodzi też ich zagęszczanie Sedymentacja W układach odnowy wody sedymentacja zachodzi : po koagulacji, po chemicznym strącaniu po I stopniu rekarbonizacji w układach rekarbonizacji dwustopniowej, podczas grawitacyjnego zagęszczania osadów. Flotacja 9

Flotacja Czynnikiem wspomagającym flotację są pęcherzyki gazu. Flotacja: biologiczna wykorzystuje cząstki gazów powstałych z osadów w wyniku ich zagniwania chemiczna wytworzenie gazu (CO 2 ) dzięki wprowadzeniu do ścieków chemikaliów (kwasu) powietrzna wprowadzenie powietrza mechaniczna rozdrobnionym powietrzem ciśnieniowa rozpuszczonym powietrzem (DAF) Filtracja Stosuje się do usuwania zawiesin po II stopniu oczyszczania ścieków lub po procesie koagulacji/strącania chemicznego. Filtracja: Mikrosita ( zawiesin 73-89%, BZT 5 61-81%, mętność 60-76%) Filtry okrzemkowe (namywane) filtry podciśnieniowe, np. z ziemi okrzemkowej, zatrzymują cząstki > 0,5 µm Filtry jednowarstwowe Filtry wielowarstwowe Filtry kontaktowe ( złoże wielowarstwowe, dawka koag. 40-50 g/m 3, zaw. zawiesin 25-35 g/m 3, v < 12,5 m/h) 10

Antracyt Piasek Granat http://optaminerals.com/water-filtration/index.html Żwir For the majority of municipal and industrial water supply applications, a filter bed composed of 55% low density material, 30% medium density material and 15% high density, such as Garnet is recommended. 11