TECHNOLOGIA WODY -WYKŁAD 1 Ogólny
Podrczniki -A. Kowal, M. widerska-bró, Oczyszczanie wody, PWN,Warszawa 1996, 614 stron. -H.Obarska-Pempkowiak, Technologia Wody, Wyd.PG, Gdask 1997, 150 stron. -Praca zbiorowa, Uzdatnianie wody, Red. J. Nawrocki i S. Biłozór, PWN, Warszawa 2000, 521 stron.
1. ZUYCIE WODY W POLSCE (km 3 /rok) Przemysł 11.5 Rolnictwo 3.0 Ludno 2.5
2. RÓDŁA WODY Ujcia wody powierzchniowej: 70 % Ujcia wody wgłbnej: 30%
H 2 O 1 1 H 1s 1 H O 16 8 O 1s 2 2s 2 2p 2 p Z Y p 1 Z H Teorie - VB (LONDON, PAULING - 1925) - MO (HUND, MILLIKEN - 1930)
HYBRYDYZACJA sp 3 H O l = 0,096 nm H O α = 104 40 α H
ELEKTROUJEMNO (E) E tlenu = 3,5 E wodoru = 2,1 = 1,4 H O wizanie atomowe ~40% charakt. jonowy
MOMENT DIPOLOWY µ = 0,607 10-29 C m - asocjacja (wizanie wodorowe) - hydratacja
WŁACIWOCI FIZYCZNE WODY ρ = f(t) c w, c t, c p t w, t p
2.2. Wizania wodorowe H F H F H F H F liniowe H O H H O H O H O H przestrzenne H H H O H
Zalenostruktury i gstoci wody od temperatury
2.3. Substancje rozpuszczone formy substancje rozpuszczalno formy rozpuszcz. NaCl + jony AgCl jony C 6 H 12 O 6 --- czsteczki CH 3 COOH + jony
2.3. Substancje rozpuszczone (c.d.) st enia rodzaj jednostka masa / objto kg/m 3 (kg m -3 ), mg/l masa / masa mg/kg, ppm, ppb molarno mol/dm 3 (M) normalno równowa nik/dm 3 (N)
2.3. Substancje rozpuszczone (c.d.) st enia rodzaj jednostka masa / objto kg/m 3 (kg m -3 ), mg/l masa / masa mg/kg, ppm, ppb molarno mol/dm 3 (M) normalno równowa nik/dm 3 (N) ładunek jonów przeliczanie jednostek i st e
2.4. Materia organiczna ChZT Cr RWO (CWO) ChZT Mn BZT 5
2.5. Reakcje chemiczne nieodwracalne A + nb ABn [ A] d dt = k k = f = [ A] a [ b] b ( ) -( Ea/RT) t A e
2.5. Reakcje chemiczne (c.d.) odwracalne (ogólne) aa + bb cc = dd v s = k 1 [A] a [B] b v p = k 2 [C] c [D] d v v s = v [ ] c [ ] d p p k1 C D = = K = v k [ A] a [ B] b s 2
2.5. Reakcje chemiczne (c.d.) odwracalne (rozpuszczanie) A a B b(s) aa b+ + bb a- K = [ ] [ ] b+ a a- A B [ A a B b ] s b K IR = [ ] [ ] b+ a a- A B b zwykle lg IR Fe(OH) 3 Fe 3+ + 3OH - Al(OH) 3 Al 3+ + 3OH - Ca(OH) 2 Ca 2+ + 2OH - Ca(CO) 3 Ca 2+ + CO 2-3 lg IR -38-33 -14-8
2.5. Reakcje chemiczne (c.d.) odwracalne (dysocjacja czsteczki wody) H 2 O H + - OH - K = [ H ][ OH ] + - H 2 O K[H 2 O] = IJ = [H + ] [OH - ] = 10-14 [OH - ] = [H + ] = 10-7 - lg[h + ] = ph = 7
3. Fizyka wody 3.1. Lepko (opór przy przepływie) ruch laminarny = ν = dv dy ruch burzliwy = dv dy τ - siła cinajca (N m -2 ) µ - lepkodynamiczna (Nsm -2 ) ρ - gsto ν- lepkokinematyczna (m 2 s -1 ) ε - lepkoturbulentna ε» µ
3.3. Cinienie czstkowe pary (p ) H 2 O H 2 O (g) H 2 O (c)
3.2. Napicia powierzchniowe (na granicy faz) N m m 2 N m podsik kapilarny
Fizyczne właciwoci wody Temper. Masa Cinienie Lepko Napicie właciwa czstkowe p.n. dynamiczna powierzchn. C kg m -3 N m -2 10-3 N sm -2 10 3 N m -1 10 3 0 5 10 15 20 25 35 50 75 100 999,87 999,99 999,73 999,13 998,23 997,07 994,06 988,07 974,89 958,38 0,6107 0,8721 1,2277 1,7049 2,3378 3,1676 5,6237 12,3380 31,1660 101,3250 1,787 1,519 1,307 1,139 1,002 0,890 0,719 0,547 0,378 0,282 75,64 74,92 74,22 73,49 72,75 71,97 70,37 67,91 63,50 58,90
8. Woda w przyrodzie OPADY Ewapotranspiracja Pzrechwytywanie Infiltracja Spływ powierzchniowy H 2 O Strefa areacji Perkolacja Perkolacja Rzeka Strefa saturacji
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
3. JAKO WODY Przemysł: normy bran owe ruchowe Rolnictwo: st enie mikroorganizmów Ludno: Rozporzdzenie Ministra Zdrowia z dnia 4.09.2000 w sprawie warunków jakim powinna odpowiada woda do picia i na potrzeby gospodarcze (Dziennik Ustaw RP nr 82 z dnia 4.11.2000 r.)
4. WARUNKI ORGANOLEPTYCZNE JAKIM WINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA Wskanik Jednostka Wymagania Barwa mg Pt/dm 3 < 15 Mtno mg SiO 2 /dm 3 < 1 Organizmy niewidoczne Plamy olejowe niewidoczne Zawiesina niewidoczna Zapach akceptowalny
5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE JAKIM POWINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA Wskanik Jednostka NDS Amoniak mg/l 0,5 Azotany mg/l 50 Azotyny mg/l 0,1 Chlor mg/l 0,3 Chlorki mg/l 250 Fluorki mg/l 1,5 Siarczany mg/l 250
5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE (c.d.) Wskanik Jednostka NDS Cynk mg/l 3 Kadm mg/l 0,003 Mangan mg/l 0,05 Ołów mg/l 0,01 elazo mg/l 0,2 Benzen µg/l 1 (0,001) Benzo(a)piren µg/l 0,01 (WWA) ΣWWA µg/l 100 Chlorofenole µg/l 10 (ppz)
5. WARUNKI FIZYKOCHEMICZNE (c.d.) Wskanik Jednostka NDS Chloroform µg/l 30 (THM) Σ THM µg/l 100 PCB µg/l 0,5 Σ pestycydów µg/l 0,5 ChZT (KMnO 4 ) µg/l 5000
6. WARUNKI BAKTERIOLOGICZNE JAKIM POWINNA ODPOWIADA WODA DO PICIA Wskanik Dopuszczalna Objto liczba bakterii próbki Escherichia coli 0 100 Enterokoki 0 100 Clostridium perfiringes 0 100 Ogólna liczba bakterii (37 C) 20 1
7. DOPUSZCZALNE WARTOCI WSKANIKÓW ZANIECZYSZCZE Kraj Barwa mg Pt/l Mtno mg SiO 2 /l Odczyn ph elazo mg/l Detergenty mg/l Polska 15 1 6,5-8,5 0,2 0,2 WHO 15 5 6,5-8,5 0,3 - UE 20 2 6,5-8,5 0,3 0,2 USA 15 1 6,5-8,5 0,5 0,5 Rosja - 5 6,5-8,5 0,5 0,5
Metno; NTU; 1mgPt/dm3 = 1-3 NTU
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
Schematy Technologiczne w Oczyszczaniu Wody -woda powierzchniowa a) zawiesina b) koloidy c) organiczne zw. refrakcyjne -woda wgłbna a) czysta b) zakwaszona c) zaelaziona
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
Układy technologiczne (c.d.) Wz K S F A D U U Wu Opcja: utlenianie A- adsorpcja D- dezynfekcja
TECHNOLOGIA WODY - WYKŁAD 1 Podsumowanie 1. Budowa czsteczki wody 2. Właciwoci fizyczne i chemiczne wody 3. Skład wód powierzchniowych/normy 4. Zadania technologii wody 5. Procesy jednostkowe w technologii wody