TECHNOLOGIA WODY - WYKŁAD 2 - Usuwanie zanieczyszcze mechanicznych
Woda w przyrodzie H 2 O Woda chemicznie czysta
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
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
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
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
Koncepcja Wielokrotnego oczyszczania Koagulant Koag.powierz. sedymentacja filtracja dezynfekcja Woda surowa krata koagulacja flokulacja osad Woda oczyszczo na popłuczyny osad
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. Podział zanieczyszcze mechanicznych zawiesiny grube (szcztki łodyg, licie) usuwane za pomoc krat zawiesiny drobne (piasek, rozdrobnione szcztki rolin) usuwane za pomoc sit zawiesiny bardzo drobne (glony i mikroglony) usuwane w mikrositach i w osadnikach
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 filtry n u µ cedzenie RO ED Destyl. u-wir. wirow. filtracja sedymentacja Φ Φ,ς ρ D T, Rozp.
Procesy jednostkowe usuwania zanieczyszcze mechanicznych 1.Cedzenie - kraty, sita, mikrosita - membrany (u-,mikro-,nano-filtracja) - odwrócona osmoza 2.Filtracja czstkowa (przez złoa) - powolna, pospieszna - jednowarstwowe, wielowarstwowe - specjalne, w tym cigła 3.Sedymentacja
ZANIECZYSZCZENIA MECHANICZNEpodział metod usuwania Sedymentacja/Flotacja Filtracja przegrody -kraty -sita -µ-sita -przegrody -membrany -µ-filtracja -u-filtracja -n-filtracja -oo (RO) złoa porowate -liczba warstw -jednowarstwowe -wielowarstwowe -szybkoc filtracji -powolne -szybkie -ciagło pracy -cigłe -okresowe(płukane) -specjalne -odelazianie -wymiana jonowa -adsorpcja złoa namywane -perforowane -siatkowe
3. USUWANIE ZANIECZYSZCZE MECHANICZNYCH W WYNIKU CEDZENIA kraty nachylenie 70 przewit krat : 30 50 mm kraty rzadkie 10 20 mm kraty gste czyszczenie krat
Schemat kraty stałej oczyszczanej mechanicznie: 1 - prty kraty, 2 - łacuch Galla ze zgrzebłami
3. USUWANIE ZANIECZYSZCZE MECHANICZNYCH W WYNIKU CEDZENIA (c.d.) sita ustawiamy za kratami mog by nieruchome lub obrotowe wykonane s z siatki metalowej oczka : 10 20 mm 5 5 mm sita gste 1 1 mm sita bardzo gste
ZANIECZYSZCZENIA MECHANICZNEpodział metod usuwania Sedymentacja/Flotacja Filtracja przegrody -kraty -sita -µ-sita -przegrody -membrany -µ-filtracja -u-filtracja -n-filtracja -oo (RO) złoa porowate -liczba warstw -jednowarstwowe -wielowarstwowe -szybkoc filtracji -powolne -szybkie -ciagło pracy -cigłe -okresowe(płukane) -specjalne -odelazianie -wymiana jonowa -adsorpcja złoa namywane -perforowane -siatkowe
Technologia Wody FILTRACJA przez złoa 1. Definicja a) klasyfikacja b) filtracja W technologii wody i w odnowie wody proces jednostkowy dogłbnego usuwania zawiesin (0,1-50 µm)
Doprow. wody DRENA Odprowadzenie wody po filtracji
Mechanizm filtracji Czstka, dp transport przyleganie Linia przepływu Wypełnienie nienie,, dc odrywanie
Odrywanie czstek Doprow. wody DRENA Odrywanie czstek gdy prdkoc filtracji wzronie (porowato/przekrój czynny) zmaleje Odprowadzenie wody po filtracji
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 d p < 1 µm sedymentacja d p > 1 µm przechwyt Giardia 6-10 µm
Schemat Procesu Filtracji Doprow. wody DRENA Odprowadzenie wody po filtracji
P-P o /P krotnocinienia o 40 30 20 10 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Φ porowato Zalenocinienia tłocznego od porowatoci
Schemat filtru pospiesznego cinieniowego
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
Filtr piaskowy do ci głej filtracji (FlooSand firmy Raisio Flootek
ZANIECZYSZCZENIA MECHANICZNEpodziałmetod usuwania Sedymentacja/Flotacja Filtracja przegrody -kraty -sita -µ-sita -przegrody -membrany -µ-filtracja -u-filtracja -n-filtracja -oo (RO) złoa porowate -liczba warstw -jednowarstwowe -wielowarstwowe -szybkoc filtracji -powolne -szybkie -ciagłopracy -cigłe -okresowe(płukane) -specjalne -odelazianie -wymiana jonowa -adsorpcja złoa namywane -perforowane -siatkowe
P woda uzdatniana ZZ solanka membrana ZD Permeat (woda oczyszczona) Schemat filtracji przez membrany(cedzenie)
Technologia Wody SEDYMENTACJA
SEDYMENTACJA - definicja w technologii wody i cieków proces jednostkowy, którego zadaniem jest usuwanie zawiesin opadanie zawiesin w wyniku działania siły cikoci
4. USUWANIE ZAWIESINY W WYNIKU SEDYMENTACJI DEFINICJA proces jednostkowy majcy na celu usuwanie zawiesiny usuwanie zawiesiny z roztworu na skutek opadania pod wpływem siły cikoci
Cele sedymentacji --- klarowanie wody klarowanie cieków wydzielanie ze cieków czstek stałych
SEDYMENTACJA - c.d. (1) Siły działajce na czstki zawiesiny a) cikoci i wyporu G - W = Πd 6 3 ( )g c R W b) oporu R = F v 2 2 G powierzchnia czołowa czstki współczynnik oporu λ = f(re) Re = v d g = v d lepkokinematyczna l. dynamiczna
SEDYMENTACJA - c.d. (2) Πd 6 3 G = R Πd 4 v 2 s ( ) g = c 2 2 v s = 4d 3 ( c ) g dla ruchu laminarnego v = f s ( ) 1/2 1/ 2-1/2 d,, c = 24 Re = 24 v d s v s = 1 18 g d 2 ( ) c
SEDYMENTACJA - c.d. (4) OSADNIKI I ODSTOJNIKI Skutecznousuwania zawiesin = = Ł C Ł Ł D d D C C d 0 0 100%
Wielkowspółczynnika α w zalenoci od rodzaju i skutecznoci sedymentacji: A - teoretyczny przebieg sedymentacji, B - sedymentacja w osadniku działajcym okresowo (wypełnianie, sedymentacja, oprónianie), rzeczywisty przebieg sedymentacji: 1 - w pojedynczym osadniku, 2 - w dwóch osadnikach połczonych szeregowo, 3 - w 3 ossadnikach połczonych szeregowo, 4 - w osadniku przepływowym z przegrod, 5 - w osadniku przepływowym z wieloma przegrodami
Zasady doboru procesów jednostkowych usuwania zawiesin
Flokulacja/Flotacja
Pretreated raw water (with coagulant) enters the flocculation basin for two-stage flocculation. Flocculated particles enter the DAF upflow channel; diffuser nozzles create millions of microbubbles that attach to floc particles. Solid particles float to the surface; clarified water flows down through the false floor and out the upflow channel.
Porównanie z sedymentacj 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Usuwanie zawiesiny flotujcej i sedymentujcej Wysoka efektywno Stony osad Natlenianie cieków Mniej koagulantu Gorsza jakoroztworu sklarowanego Kosztowna eksploatacja
Sedymentacja i flotacja- zagadnienia - sedymentacja/definicja - siły dziajce na zawiesiny - liczba Reynoldsa, współczynnik oporu -rednica/powierzchnia zastpcza - liczba Hazena - urzdzenia do sedymentacji/flotacji - flotacja/definicja - metody obniania masy właciwej zawiesin - schemat urzdzenia - prównanie sedymentacji i flotacji
TECHNOLOGIA WODY - - KOAGULACJA Proces jednostkowy- usuwanie koloidów z wody Zjawisko agregacji koloidów do cz.sedymentujcych
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
właciwoci koloidów + - - - + + - + - - - + + + - + - + + w. adsorpcyjna Czstka koloidu w. dyfuzyjna V ξ = -30 mv ξ potencjałelektrokinetyczny d
CHEMIZM KOAGULACJI 11. Al 2 (SO 4 ) 3 2 Al 3+ + 3 SO 4 2-2 Al 3+ + 6 H 2 O 2 Al(OH) 3 + 6 H + Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 H 2 O 2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4
SUBSTANCJE WSPOMAGAJCE KOAGULACJ 10. substancje powodujce przyspieszenie powstawania kłaczków (flokulanty) polepszenie właciwoci sedymentacyjnych powstałych kłaczków (obciniki)
SUBSTANCJE WSPOMAGAJCE KOAGULACJ (c.d.) podziałsubstancji wspomagajcych a) obciniki flokuł: glina, bentonit, pyłgranitowy, anhydryt, wgiel aktywny b) flokulanty właciwe : krzemionka aktywna, polielektrolity, polimery organiczne
Dwa rodzaje flokulacji Mikroflokulacja Makroflokulacja t = 0 t = 1 Ruchy Browna Gradient cinajcy Sedymentacja
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
18. PRAKTYKA KOAGULACJI Woda uzdatn. Mieszanie szybkie(min) Mieszanie wolne(min x 10) Woda po koagulacji koagulant Zbiornik roztworowy flokulant Sedymentacja Zbiornik zarobowy Filtracja Magazyn s.sypkich
Koagulacja objtociowa 1.doprowadzenie wody 2.przegrody tworzce labirynt 3.odprowadzenie wody 4.zastawka posrednia 5.kanałobiegowy 6.kanałdo osadu 7.zastawki sterujace
Koagulacja objtociowa
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
Koagulacja strefowa Akcelator Petersona; 1- dopływ wody, 2- odpływ wody, 3- dopływ koagulanta, 4- odprowadzenie osadów
Koagulacja / Sedymentacja / Flotacja