sciaga technologia wody i sciekow, Inżynieria środowiska, Inżynieria środowiska 1, Technologia wody i ścieków

Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ

I problemy uzdatniania wody

II problemy oczyszczania ścieków

Technologia wody i ścieków jest dyscypliną nauki, która uczy metod i sposobów uzdatniania wód naturalnych na potrzeby bytowo-gospodarcze. Zajmuje się jednocześnie oczyszczaniem wód użytych (ścieków) w taki sposób, aby można je było odprowadzić z powrotem do środowiska.

Unieszkodliwianie osadów powstających w trakcie uzdatniania wody i oczyszczania ścieków.

Woda występująca w środowisku wykorzystywana jest przez człowieka, w różnych dziedzinach jego życia od zaspokajania pragnienia do wykorzystywania jej w różnych gałęziach przemysłowych. Wykorzystujemy ją także jako źródło energii i drogi transportu. To intensywne korzystanie z wody oraz jej zdolność do rozpuszczania różnych substancji powoduje, że obecnie w środowisku woda nie występuje w stanie czystym. Jest ona w mniejszym lub większym stopniu zanieczyszczona, co czyni ją nieprzydatną do bezpiecznego użycia. Zachodzi konieczność odpowiedniego uzdatniania wody w zależności od dalszego jej przeznaczenia.

Wody naturalne:

- wody opadowe - skroplona para wodna opadająca na powierzchnię Ziemi albo w postaci cieczy (deszcz), stałej (śnieg, lód - grad);

- wody powierzchniowe

Wody opadowe uważane były za najczystsze. Znajdował się w nich azot z wyładowań atmosferycznych. Dzięki działalności człowieka już takie nie są. Niosą ze sobą zanieczyszczenia, które pobierają z atmosfery. Te zanieczyszczenia są charakterystyczne dla obszarów, nad którymi powstają. Istnieje duża migracja zanieczyszczeń, która powoduje, że nawet nad terenami wiecznych lodów w wodach opadowych występują zanieczyszczenia: pyły przemysłowe czy nawet pozostałości pestycydów.

Zanieczyszczenia dla wód opadowych są to:

- różnego rodzaju pyły- pochodzenia roślinnego i pyłki- pochodzenia zwierzęcego i roztocza i inne organizmy- w postaci jonowej, czego efektem mogą być kwaśne deszcze

Dodatkowo wody opadowe ulegają zanieczyszczeniu w trakcie kontaktu z powierzchniami, na które spadają. Zmywają one zanieczyszczenia z powierzchni jezdni, z dachów budynków, a na terenach rolniczych z powierzchni roślin.

Z punktu widzenia technologicznego wody są problemem, ponieważ powodują przenoszenie zanieczyszczeń do wód powierzchniowych i wód podpowierzchniowych płycej zalegających.

Problemem jest odprowadzanie takich wód:

- do rzek (odbiornika) – zanieczyszczenie wód odbiornika

- do oczyszczalni – nadmierne obciążenie oczyszczalni → duże ilości wód małego zanieczyszczenia, rozcieńczenie ścieków

Rozwiązania:1. Możemy wody opadowe zacząć zbierać i wykorzystywać w gospodarstwach domowych i zakładach przemysłowych, wszędzie tam gdzie niewymagana jest woda o jakości wody pitnej.2. Zbieranie wody opadowej w specjalnych zbiornikach, w których będzie ulegała procesom samooczyszczania (wyposażona w odolejacze) i taką wodę po pewnym okresie możemy wykorzystywać do nawadniania terenów zielonych.

3. Rozdzielanie wód opadowych (woda o dużym zanieczyszczeniu do oczyszczalni, reszta do rzeki skutkiem będzie mniejsze obciążenie oczyszczalni i brak zahamowania procesów samooczyszczania w rzece).

Wody powierzchniowe – bardzo duże zróżnicowanie, zaliczamy do nich wody rzeczne, oceanów, jeziorne lub ze zbiorników retencyjnych. Mogą być zasilane przez wody opadowe i podziemne (podpowierzchniowe). Skład wód powierzchniowych jest niejednolity, zależy od ilości wód zasilających, od klimatu i charakterystyki terenu, na którym się znajdują.

Na jakość mają wpływ organizmy żywe występujące w tych wodach, są to organizmy zwierzęce i roślinne. Oddziaływanie organizmów roślinnych zależne jest od pory roku, wpływ ludzi (np. wlewanie pestycydów). Zanieczyszczenia pochodzące z procesów wymywania tzw. domieszki zaliczamy do nich związki żelaza (II i III), możemy znaleźć domieszki wapnia i magnezu, sodu i potasu (kationy); węglany i kwaśne węglany, siarczany, chlorki (aniony) także inne, które to związki mineralne powodują pogorszenie jakości wody, barwa, mętność, charakterystyczny smak. Dwutlenek węgla, siarkowodór mogą powodować cechy agresywne, ale są to zanieczyszczenia, które jesteśmy w stanie usunąć.

Zanieczyszczenia organiczne (są groźniejsze):

Związki organiczne pochodzenia naturalnego (roślinnego lub zwierzęcego), które w wodach naturalnych ulegają procesowi rozkładu – samooczyszczanie wód, efektem jest zakwitanie, co prowadzi do eutrofizacji – proces degradacji zbiornika wodnego, który może spowodować całkowite zanieczyszczenie zbiornika. Wody naturalne, w których występuje proces eutrofizacji charakteryzuje się podwyższoną zawartością ilości związków azotu i fosforu, posiadają wysoką barwę i mętność, nieprzyjemny zapach i są to wody bardzo trudne do procesu uzdatniania.Zanieczyszczenia organiczne wprowadzone przez działalność człowieka:

- związki organiczne wielopierścieniowe (substancje powierzchniowo czynne, detergenty, chlorowane fenole czy dioksyny, substancje ropopochodne)

Powodują one pobieranie tlenu z wód naturalnych, przez co niszczą organizmy żywe występujące w wodach powierzchniowych np. śnięcie ryb. Dodatkowo mogą powodować powstawanie substancji rakotwórczych w procesie uzdatniania wody (usuwanie skomplikowane i drogie).

Zjawisko wtórnego zanieczyszczenia wód – na dnie zbiornika, w których zbierają się osady denne dochodzi w nich do zatrzymywania zanieczyszczeń (związki organiczne: pestycydy, związki nieorganiczne: metale ciężkie); nie ulegają rozkładowi tylko kumulacji, powstają substancje jeszcze bardziej szkodliwe niż substancje wyjściowe, mogą ponownie uwolnić się do wody powierzchniowej po pewnym czasie.

Wody podziemne (podpowierzchniowe, głębinowe)– zalegają na różnych głębokościach, w trakcie przebywania w środowisku glebowym ulegają różnym procesom podczyszczania, do których zaliczamy proces sorpcji, wymiany jonowej oraz proces oczyszczania biologicznego. Efektywność podczyszczania uzależniona jest od charakterystyki materiału glebowego, przez który woda przelatuje, filtruje (porowatość gruntu, typ i ładunek jonów, typ mikroorganizmów w danym środowisku glebowym i rodzaju zanieczyszczeń).

Wody lepszej jakości znajdują się pod nieprzepuszczalną warstwą glebowo – skalną, która zapewnia ochronę wód przed zanieczyszczeniem z zewnątrz. Zanieczyszczenia charakterystyczne dla wód podziemnych pobieranych do uzdatniania:

- występuje żelazo (II) i mangan

- zanieczyszczenia w postaci jonowej (wapń i magnez) oraz sód (powoduje występowanie zjawiska zasadowości alkalicznej – połączenie sodu z kwaśnymi węglanami) i potas (powoduje twardość wód głębinowych - wapń i magnez)

- w formie związków azotu – nie w formie organicznej występuje azot amonowy; powoduje problemy w trakcie uzdatniania wody, bo hamuje proces odżelaziania, odmanganiania, może doprowadzić do powstania osadu pochodzenia biologicznego w instalacjach, którymi będziemy przesyłać wodę.

- azotyny i azotany nie występują w wodach głębinowych obecność sposób naturalny, ich obecność świadczy o zanieczyszczeniu wód głębinowych!

- węglany powodujące twardość węglanową mogą też występować

- siarczany i chlorki (powodujące twardość niewęglanową)

Brak zanieczyszczeń organicznych, pochodzenia naturalnego chyba, że spowodujemy zanieczyszczenia tych wód.

Zanieczyszczenia wód warstw IV-rzędowych z zanieczyszczeniami pochodzącymi z nieprawidłowego składowania osadów ściekowych i przemysłowych z oczyszczalni.

- gazy: dwutlenek węgla pochodzący z procesów wulkanicznych nadaje on wodzie właściwości korozyjne oraz przyspiesza ługowanie zanieczyszczeń pochodzenia jonowego (siarkowodór, tlen rozpuszczony w małych ilościach charakterystyczny dla wód powierzchniowych)

Wymagania stawiane wodzie na cele bytowo-gospodarcze:

- odpowiedni skład określony przez rozporządzenia (u nas przepisy unijne), wody podzielone na V klas (woda z klas I-III nadaje się do uzdatniania na cele bytowo-gospodarcze).

Dobór odpowiedniego procesu uzdatniania:

lMusimy poznać wodę, którą będziemy uzdatniać, poznać jej skład chemiczny.llDobór odpowiedniej technologii (wybieranie technologii sprawdzonej, nowoczesnej, dającej dobre efekty uzdatniania wody) w trakcie uzdatniania powstają produkty uboczne, osady, które trzeba zagospodarować.llOdpowiednia kolejność wykorzystywanych procesów żeby nie spowodować wtórnego zanieczyszczenia wody.l

Uzdatnianie wody i oczyszczanie ścieków

Pobieranie wody za pomocą:- ujęcia powierzchniowego- ujęcia głębinowego

W przypadku ścieków są one dostarczane do oczyszczalni za pomocą: - kanałów kanalizacyjnych- wozów asenizacyjnych – zbieranie ścieków na terenach, gdzie nie powstała kanalizacja i są dowożone do oczyszczalni

Pierwszym procesem jest proces cedzenia. Ma on zatrzymać ciała stałe, pływające po powierzchni cieczy, zawieszone w niej lub porywane z dna koryta rzecznego lub kanału ściekowego. Cedzenie ma chronić kolejne urządzenia na stacji uzdatniania wody lub oczyszczalni przed ewentualnym uszkodzeniem, zniszczeniem. Proces ten nie jest wymagany w przypadku wód głębinowych. Jest to proces trzystopniowy, który jest prowadzony na trzech typach urządzeń, do których zaliczamy: kraty, sita i mikrosita.

Kraty występują na stacjach uzdatniania wody jak też na oczyszczalniach ścieków. Konstrukcyjnie kraty stanowią zespół pionowych prętów wykonanych z miedzi lub stali nierdzewnej zamontowanych na ujęciu wody powierzchniowej lub w kanale doprowadzającym ścieki do oczyszczalni (przed kratami: punkt zrzutu ścieków z wozu).

Kraty mogą być gęste lub rzadkie od 20 do 50 mm. Znajdują się najczęściej na zewnątrz, czyli w okresie zimowym muszą być poddawane ogrzewaniu poprzez parę wodną lub ogrzewaniu elektrycznemu. W przypadku ujęć wód na kratach zatrzymują się wszystkie duże zanieczyszczenia (gałęzie, puszki, większe skupiska glonów, duże ryby). W przypadku oczyszczalni na kratach zatrzymuje się wszystko, co wrzucone zostanie do toalety a nie osiądzie w kanale w trakcie przepływu ścieku.

Sita to następne urządzenia występujące po kratach. Sita są charakterystyczne dla stacji uzdatniania wody (SUW) natomiast na oczyszczalniach ścieków mają trochę inne zastosowanie.Na stacjach uzdatniania wody sita mają konstrukcję z siatki nierdzewnej lub blachy perforowanej rozpiętej na stelażu, wielkość oczek od 2 do 5 mm, wykonywane są jako urządzenia ruchome i sita wymienne.

Na sitach zatrzymują się liście, kolonie glonów, które zdołały przepłynąć przez kraty lub małe rybki. Sita czyszczone są najczęściej strumieniem cieczy.

Sita na terenie oczyszczalni ścieków mają dwa zastosowania:

- oddzielenie zanieczyszczeń stałych znajdujących się w ściekach, które przeszły przez kratę, odbywa się to na sitach samoczyszczących

- zatrzymanie zawiesin organicznych po procesie biologicznego oczyszczania ścieków (oczyszczanie ścieków bytowo-gospodarczych) na terenie oczyszczalni przemysłowych sita są stosowane do zatrzymywania substancji, które są wykorzystywane w produkcji lub odpadów poprodukcyjnych, które przedostały się do ścieków, a można je odzyskać i ponownie wykorzystać.Mikrosita występują na terenach stacji uzdatniania wód i sporadycznie na terenach oczyszczalni. Jest ono wykonane z tkaniny głównie syntetycznej, rozpiętej na obracającym się bębnie, wielkość oczek tej tkaniny dochodzi do 10 mikrometrów.

Proces oczyszczania: woda/ścieki wprowadzane są do środka bębna, który obraca się z prędkością 3-4 obrotów/min, na tkaninie zatrzymują się zanieczyszczenia, a woda i ścieki przepływają poza bęben, następnie zanieczyszczenia są zbierane z tkaniny i odprowadzone do wysuszenia.Na SUW (stacjach uzdatniania wody) zatrzymywane są zanieczyszczenia, które przeszły przez kraty i sita takie jak glony i plankton.

Na oczyszczalniach ścieków zatrzymywane są ścieki przemysłowe takie jak zawiesiny biologiczne, substancje wykorzystywane w produkcji.

Drugi proces to sedymentacja. Jest to rozdzielenie ciał stałych od cieczy z wykorzystaniem siły ciężkości, czyli ciała stałego o gęstości większej niż woda podlegają procesowi opadania i osadzania na dnie urządzeń, w których ten proces przeprowadzamy.

Proces sedymencja znalazł szerokie zastosowanie w technologii wody i ścieków. Jest on stosowany w celu zatrzymania zawiesin czy to zawiesin mineralnych czy też organicznych, przez co na SUW chronimy filtry przed zakolmatowieniem (zapchaniem) złoża, a w oczyszczalniach ścieków chronimy urządzenia do biologicznej oczyszczalni ścieków przed zrzutem nadmiernej ilości zanieczyszczeń organicznych i przed przedostaniem się zawiesin mineralnych (np. piasku) do reaktorów biologicznych, powodując w nich uszkodzenie błony biologicznej czy osadu czynnego.Proces sedymencja przeprowadzamy w 2 typach urządzeń:

1. Piaskowniki zatrzymują zawiesinę mineralną (np. piasek)2.Osadniki zatrzymują:

- na SUW: osady pochodzące z procesów koagulacji, napowietrzania i strącania chemicznego

- na oczyszczalniach ścieków: zawiesiny organiczne oraz osady pochodzenia chemicznego np. proces defosfatacji chemicznej – oczyszczalnie bytowo-gospodarcze lub proces strącania chemicznego (oczyszczalnie przemysłowe).

Zawiesiny dzielimy na dwa rodzaje:- zawiesina ziarnista - zawiesina włóknista

Zawiesina ziarnista – procesowi sedymencja ulegają cząstki o kształcie kulistym, niezmieniające w trakcie opadania swoich podstawowych parametrów fizycznych, czyli nie zmieniają swojego kształtu, wielkości i gęstości. W trakcie opadania dochodzi do ich wzajemnego oddziaływania, zakłócenia opadania cząstki wirami wywołanymi przez jej poprzedniczkę, co najczęściej powoduje zmniejszenie prędkości opadania, a także zmianę średniej prędkości opadania w wyniku kontaktu cząstki ze ścianami urządzenia (efekt przyścienny). Mówimy o sedymentacji skupionej (wszystkie elementy muszą wystąpić). Przy projektowaniu urządzeń do technologii uzdatniania wody i ścieków wprowadza się pewne ułatwienia, przyjmując sedymentację swobodną, czyli zakłada się wtedy, że stężenie cząsteczek jest na tyle małe, że można pominąć oddziaływanie pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami. W projektowaniu przyjmujemy sedymentację jako swobodne opadanie cząsteczek w nieorganicznej przestrzeni.

Zawiesina włóknista charakteryzuje się tym, że jej cząsteczki posiadają nieregularny kształt, często o dużej powierzchni przy małej gęstości. Zawiesina ta posiada właściwości łączenia się cząsteczek w większe skupiska. Utworzone aglomeraty po pewnym czasie ulegają sedymentacji, ponownie rozpadają się na mniejsze cząstki. W przypadku projektowania urządzeń do tego typu zawiesiny obliczenia należy poprzedzić badaniami laboratoryjnymi określającymi czas opadania konkretnej zawiesiny, dla której projektowane jest urządzenie.

Trzeci proces to flotacja. Występuje w wodzie i w ściekach. Jest to proces oddzielenia fazy stałej od fazy ciekłej polegający na wynoszeniu cząsteczek gęstości mniejszej od gęstości cieczy na jej powierzchnię.

Flotacja może być uważana za pewną odmianę sedymentacji tylko, że nie obserwujemy opadania tylko wynoszenie.

Proces ten zachodzi w komorach flotacyjnych, ale także w osadnikach i w piaskownikach.

Flotację można przyspieszyć w sposób sztuczny przez wprowadzenie do komory flotacji pęcherzyków powietrza, które podczepiając się pod cząsteczkę, przyspieszają jej wypłynięcie na powierzchnię. Rozróżniamy 3 rodzaje flotacji:

- flotacja ciśnieniowa – polega na tym, że wodę pod ciśnieniem nasycamy powietrzem i taką wodę wprowadzamy do komory flotacji, w wyniku spadku ciśnienia w trakcie wpłynięcia wody do komory dochodzi do wytworzenia mikroskopijnych pęcherzyków

- flotacja sprężonym powietrzem – polega na wprowadzeniu do wody powietrza o kształcie pęcherzyków wytworzonych przez specjalne urządzenia umieszczone w komorze zwanej dyfuzorami- flotacja próżniowa – polega na uzyskaniu pęcherzyków przez wytworzenie podciśnienia w komorze flotacji, co prowadzi do wydzielania się gazów rozpuszczonych

Czwarty proces to proces odżelaziania. Jest to charakterystyczny proces uzdatniania wody na stacjach uzdatniania wody (SUW) wód głębinowych.

W głębinowych wodach naturalnych żelazo występuje na 2 i 3 stopniu utleniania, przy czym w wodach głębinowych o małej zawartości tlenu rozpuszczonego dominuje żelazo na drugim stopniu utleniania. Żelazo występuje najczęściej w połączeniu z kwaśnymi węglanami i siarczanami, są to tak zwane zanieczyszczenia pochodzenia mineralnego. Żelazo może także występować w połączeniu ze związkami organicznymi, gdy woda przepływa przez tereny torfowe to są to związki zwane humusowymi.

Niezależnie od formy występowania żelazo nadaje wodzie następujące cechy:

- powoduje podwyższenie barwy- powoduje podwyższenie mętności

- powoduje pogorszenie smaku nadaje gorzki smak, tzw. atramentowy

Efekty, które wywołuje woda z żelazem:- barwienie tkanin i papieru- pozostawia rdzawy osad na naczyniach i urządzeniach- osad pochodzenia biologicznego (bakterie żelazolubne w wyniku ich umierania powstaje osad)

Żelazo w nadmiarze nie jest szkodliwe dla człowieka, ale nie mamy także żadnej korzyści, gdyż go nie przyswajamy.

Istotą procesu odżelazienia jest przeprowadzenie żelaza II wart. w żelazo III wart. i następnie usunięcie go z uzdatnionej wody.

Proces uzależniony jest od formy występowania żelaza. W przypadku występowania żelaza w połączeniu z kwaśnymi węglanami proces uzdatniania jest stosunkowo prosty i polega na:

- napowietrzaniu wody- sedymentacji (przy dużych ilościach wodorotlenku żelaza III wart.)

- odżelazienie na drodze filtracji- dezynfekcja- odprowadzenie do odbiorcy

Fe(HCO3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H2CO3

2H2CO3 = 2H2O + 2CO2 - kwas węglowy, który jest niestabilny

Woda w momencie pobrania jest klarowna potem mętnieje.

Napowietrzając przyspieszamy wydzielanie dwutlenku węgla z wody, co sprzyja wytrącaniu wodorotlenku żelaza (II), dalsze napowietrzanie powoduje utlenianie wodorotlenku żelaza II do wodorotlenku żelaza III, który charakteryzuje się większą stabilnością i łatwiejszym usunięciem, wydzieleniem go z wody. Usuwanie wodorotlenku żelaza III z wody następuje w procesie sedymentacji. 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3

Powstały osad opada na dno odbiornika, woda pozbawiona osadu przepływa na złoże filtracyjne, na którym dochodzi do usunięcia pozostałości żelaza.

H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2H2O

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

W procesie filtracji dochodzi do usunięcia pozostałości żelaza, w wyniku osiadania na materiale porowatym, po takim złożu woda wypływa klarowna.

Proces usuwania żelaza może być utrudniony w wyniku obecności w uzdatnionej wodzie substancji organicznych, które mogą działać jak koloidy ochronne.

Niekorzystnie wpływa obecność w uzdatnionej wodzie siarczanów sodu i potasu oraz znaczna zawartość dwutlenku węgla.

Żelazo w połączeniu z siarczanami

FeSO4 + 2H2O → Fe(OH)2 + H2SO4

- napowietrzanie, alkalizacja, sedymentacja obowiązkowa, odżelazienie i dezynfekcja

Odżelazianie takiej wody jest trudniejsze w przypadku żelaza połączonego z kwaśnymi węglanami.Wody takie powinny posiadać własną zasadowość (neutralizowana jest wtedy kwasowość).Po dodaniu jonów wapnia i sodu następuje wzrost twardości niewęglanowej. Dawka jonów jest dobierana w zależności od zasadowości uzdatnionej wody.

Procesowi uzdatniania wody razem z alkalizacją towarzyszy wydzielenie większej ilości osadów niż w przypadku uzdatniania wody posiadających żelazo w połączeniu z kwaśnym węglanem.Usuwanie żelaza w połączeniu ze związkami organicznymi

W przypadku żelaza występującego w wodach w połączeniu z anionem organicznym proces napowietrzania i filtracji w środowisku obojętnym nie znajduje zastosowania. Wprowadzenie do wody silnych utleniaczy niesie ze sobą niebezpieczeństwo powstania połączenia pomiędzy utleniaczem, a związkami organicznymi, co może spowodować powstanie toksycznych substancji niebezpiecznych dla człowieka. Jedną z metod, którą można by zastosować jest zwiększanie w uzdatnionej wodzie stężenia jonów wodorowych. Możemy to uzyskać przez obniżenie pH wody do wartości 2. W warunkach takich wodór wypchnie żelazo z aglomeratu (połączenie żelaza - związek organiczny) powodując uwolnienie żelaza II wartościowego do formy jonowej i dalsze jego przeprowadzenie w wodorotlenek żelaza (III). Po zakończeniu procesu konieczna jest korekta pH ponownie do wartości obojętnych. Na dzień dzisiejszy metoda ta nie znajduje szerokiego zastosowania i w przypadku usuwania żelaza w połączeniu ze związkami organicznymi najczęściej stosowana jest metoda koagulacji wody z wykorzystaniem związków glinu lub wapna. Żelazo usuwane jest w tej metodzie razem ze związkami organicznymi w wyniku zatrzymywania na powierzchni cząsteczek wodorotlenku glinu oraz innych produktów hydrolizy koagulantu. W przypadku stosowania koagulacji związkami wapna usuwanie żelaza zachodzi w trakcie wytrącania węglanu wapnia i wodorotlenku magnezu. W przypadku tej metody wadą jest zubożenie wody w związki magnezu i dodatkowo dochodzi do zaburzenia równowagi węglanowo-wapniowej, dlatego uzdatnioną wodę poddaje się procesowi rekarbonizacji. Uzyskujemy to na drodze nasycenia wody dwutlenkiem węgla.

W przypadku uzdatniania wody z zawartością żelaza możemy stosować metody:

- napowietrzanie z filtracją- napowietrzanie z alkalizacją i filtracją

Te dwie metody zalecane są dla wód głębinowych.

- koagulacja (zalecana jest dla wód powierzchniowych)

- usuwanie żelaza na jonitach – jest to metoda stosowana w przypadku uzdatniania wody na cele przemysłowe i ma ona zastosowanie tylko w przypadku niskich stężeń żelaza, które usuwane są równocześnie z usuwaniem twardości wody

W wodach występuje również mangan, także usuwany z wody. Występowanie manganu w wodzie nadaje jej właściwości podobne jak w przypadku żelaza: podwyższona barwa, mętność, w gospodarstwie domowym barwienie naczyń i tkanin, wytrącanie osadów.

Wysokie stężenia manganu w wodzie mogą być szkodliwe dla człowieka, dlatego mangan musimy usuwać z wody. W porównaniu z żelazem usuwanie manganu jest jeszcze bardziej zależne od pH środowiska. Istotą odmanganiania jest przeprowadzenie manganu (II) rozpuszczonego w wodzie do nierozpuszczalnej formy manganu (IV).

W środowisku obojętnym lub kwaśnym proces ten nie zachodzi. W przypadku, jeśli chcemy usunąć mangan z wody należy doprowadzić pH uzdatnionej wody do wartości 8,5 przynajmniej lub wyższej i dopiero w takim środowisku możemy zastosować proces napowietrzania i filtracji wody. Oczywiście uzdatniona woda charakteryzuje się dużą alkalicznością i musimy ja ponownie zobojętnić, co zmusza nas do zastosowania reagentów chemicznych powodujących jednocześnie zasolenie wody, dlatego na dzień dzisiejszy istnieją tak naprawdę dwie metody usuwania manganu z wody.

I stosowanie utleniaczy II stosowanie złóż aktywowanych

W I metodzie zaleca się stosować w tym celu ozon lub dwutlenek chloru, które prowadzą do wytrącania manganu w postaci nierozpuszczonego, uwodnionego tlenku manganu, jednak metoda ta jest niezwykle kosztowna ze względu na ilość zużywanych reagentów. Ozon należy zużyć pięciokrotną zawartością manganu w uzdatnionej wodzie. Dwutlenek chloru: dziesięciokrotną zawartością manganu w wodzie.

Dlatego szersze zastosowanie znajduje II metoda polegająca na filtracji uzdatnionej wody przez złoże aktywowane. Aktywacja złoża polega na wytworzeniu na materiale filtracyjnym warstwy aktywnej składającej się z dwutlenku manganu. Warstwa ta posiada zdolność zatrzymywania manganu (II).Aktywacja złoża może odbywać się w dwojaki sposób:

lSamowpracowanie złoża – w nieaktywne złoże wprowadzamy uzdatnioną wodę zawierającą mangan, na tym złożu dochodzi do wytworzenia na ziarnach warstwy aktywnej składającej się z dwutlenku manganu.llAktywacji złoża (sztuczna) – polega na wytworzeniu na złożu warstwy aktywnej przez wprowadzenie do złoża roztworu chemicznego zawierającego mangan, takim roztworem jest najczęściej nadmanganian potasu, aktywowane złoże kupujemy albo przygotowujemy sobie samodzielnie przez przepuszczanie przez złoże nieaktywne 10% roztworu nadmanganianu potasu, w wyniku tego procesu dochodzi do wytworzenia warstwy aktywnej dwutlenku manganu, która jest warstwą stabilniejszą od warstwy uzyskanej w procesie samowpracowania.l

W przypadku usuwania manganu z wody możemy ten proces wprowadzić równolegle z usuwaniem żelaza, ale lepsze efekty uzyskujemy w wyniku zastosowania kolejności procesów polegających na:- usunięciu żelaza- usunięciu manganu na złożu aktywowanym

W usuwaniu manganu przeszkadzają obecne w wodzie kwaśne węglany, siarczany i azot w postaci amonowej.Koagulacja – proces stosowany jest najczęściej do uzdatniania wód powierzchniowych, bardzo rzadko do stosowania wód infiltracyjnych i głębinowych, zalecany jest on do usuwania z wody zanieczyszczeń koloidalnych i zawiesin trudno opadających. Uzyskujemy obniżenie barwy i mętności. Istotą procesu jest zmniejszenie stopnia dyspersji układu koloidalnego w wyniku, czego dochodzi do połączenia mniejszych cząsteczek w większe aglomeraty, które następnie można usunąć na drodze sedymentacji lub flotacji oraz filtracji.A – stabilny układ koloidalny

Cząsteczki posiadają swoje ładunki, powodujące wzajemne odpychanie cząstek, co nadaje układowi zdolność poruszania się w sposób charakterystyczny (ruchy Browna). Układ nie wykazuje zdolności samosedymentacji, przez tą swoją reakcję wzajemnych cząsteczek pozostaje w wodzie w układzie zawieszonym. W wyniku procesu koagulacji działamy czynnikiem zewnętrznym powodującym zablokowanie ładunku cząsteczek, przez co powodujemy destabilizację układu koloidalnego.

1 – destabilizacja układu koloidalnego

W wyniku destabilizacji cząsteczki koloidalne zaczynają się ze sobą łączyć tworząc niestabilne kłaczki.B – niestabilne kłaczki

W wyniku dalszego transportu i zderzeń tych cząsteczek dochodzi do dalszego ich łączenia w aglomeraty.2 – transport, dalsza aglomeracjaC – duże skupiska koagulantu, aglomeraty możemy wydzielić w sedymentacji 3 – proces deaglomeracji

Wytworzone aglomeraty są częściowo niestabilne i mogą ponownie rozpadać się do cząsteczek mniejszych ustalonych (ustabilizowanych). Są to cząsteczki mniejsze niż aglomeraty, ale większe niż w stanowisku wyjściowym, nie posiadają ładunku, dlatego możemy je usuwać z uzdatnionej wody D – stan ustabilizowany uzdatnionej wody

W praktyce uzdatniania wody w celu uzyskania procesu koagulacji, do wody najczęściej dodaje się koagulanty w postaci siarczanu glinu, siarczanu żelaza II i III wartościowego oraz chlorku żelaza III wartościowego. Są to związki chemiczne, które wprowadzamy do wody.

Fazy procesu koagulacji I destabilizacja

Występuje ona bezpośrednio po dodaniu koagulanta do uzdatnionej wody, trwa kilka sekund i w trakcie tej fazy zachodzą reakcje chemiczne powodujące destabilizację układu koloidalnego. II flokulacja

Trwa znacznie dłużej, odpowiada za proces tworzenia się aglomeratów w wyniku transportu i zderzeń cząstek, w fazie tej powstaje charakterystyczny osad dla koagulacji w postaci zawiesiny włóknistej powszechnie zwanej kłaczkami.

1 – komora szybkiego mieszania 2 – dozownik koagulanta 3 – dozownik korektora pH

4 - dozownik obciążników5 – dozownik węgla aktywnego pylistego 6 – komora wolnego mieszania 7 – osadnik 8 - filtr

W komorze szybkiego mieszania zachodzi I faza koagulacji...

sciaga technologia wody i sciekow, Inżynieria środowiska, Inżynieria środowiska 1, Technologia wody i ścieków

Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ

Formularz