wszystkie | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | R | S | T | U | W | Y | Z

  • Osadniki

    Służą one do zatrzymywania zawiesin łatwo-opadających, naturalnych lub wytworzonych w procesie koagulacji i chemicznego strącania związków trudno rozpuszczalnych. Ich miejsce w układzie urządzeń zależy od jakości wody, a więc rodzaju i kolejności procesów jednostkowych oczyszczania wody (wstępne dla zawiesin łatwo opadających i wtórne po koagulacji i chemicznym strącaniu). Miarą skuteczności działania osadników jest zawartość zawiesin w wodzie po sedymentacji i zależy od rodzaju cząstek oraz czasu sedymentacji. W celu określenia parametrów sedymentacji zawiesin o nieznanej gęstości, wielkości i charakterze wymagane są badania laboratoryjne.

    Wprowadzona woda pozostaje w osadniku (osadniki wstępne) w spokoju i przepływa bardzo powoli, a zawiesiny opadają na dno. Klarowne górne warstwy wody odprowadza się do dalszych etapów oczyszczania. Na tym etapie nie usuwane są zanieczyszczenia koloidalne. Osadniki bywają o działaniu okresowym lub ciągłym, ze stałym przepływem wody – poziomym, pionowym lub mieszanym, odśrodkowe i wielo-strumieniowe.

    Osadniki poziome

    Usuwają one do 70% zawiesin. Szybkość przepływu V=2-7 mm/s, czas przebywania t=2-3 a nawet 6 godzin.

    Osadniki pionowe

    Prędkość przepływu wody w rurze centralnej wynosi 20 - 25 mm/s, a prędkość wznoszenia się wody wewnątrz osadnika 0,5 - 0,75 mm/s, czas przebywania wody w osadniku jest ok. 2 godzin, wydajność usuwania zawiesin 70 - 90%. Nadają się one szczególnie do wód o dość szybko opadających zawiesinach (np. po koagulacji).

    Osadniki odśrodkowe

    Kierunek ruchu wody jest zbliżony do poziomego, a cylindryczny kształt czyni go podobnym do osadnika pionowego. Charakteryzuje go zmienna prędkość przepływu.
    Woda po filtrach zwykle kierowana jest na filtry zapewniające dalsze usuwanie zawiesin.

  • Filtrowanie

    Proces filtracji jest od dawna znany i stosowany w oczyszczaniu wody.

    Najwcześniejsze informacje pochodzą z Indii sprzed 3000 lat. W 10 wieku p.n.e w Chinach stosowano materiał granulowany do klarowania wody. W 1746 roku w Paryżu przyznano pierwszy patent na urządzenie do filtracji. W 1804 roku filtracje zastosowano w Szkocji, 1828 roku w Anglii, w 4 lata później w Richmont zainstalowano filtry ze złożem piaskowym do filtracji wody surowej. W Warszawie w 1885 roku wybudowano filtry powolne, które eksploatowane jest do dzisiaj.

    Jest to najważniejszy proces uzdatniania wody, usuwane są zanieczyszczenia mechaniczne o rozmiarze 0,0001cm i ma zastosowanie zarówno do oczyszczania wód surowych, jak i wstępnie uzdatnionych. Jakość filtratu zależy od: rodzaju zanieczyszczeń, konstrukcji urządzeń filtrujących, rodzaju materiału filtracyjnego, liniowej prędkości przepływu wody, wysokości złoża. Procesy zachodzące podczas filtrowania mają złożony charakter.

    Proces mechaniczny polega na zatrzymywaniu makro-zawiesin (średnica porów złoża ma być mniejsza od wymiarów zawiesin). Działanie adsorpcyjne i kontaktowe wiąże się z uaktywnieniem powierzchni ziaren złoża. Procesom adsorpcji sprzyjają: silnie porowata powierzchnia materiału filtrującego i zewnętrzna powierzchnia zatrzymywanych cząstek, mała średnica zatrzymywanych cząstek, obniżona do pewnych granic temperatura wody, zwiększone ciśnienie, optymalna prędkość przepływu wody. Podczas filtracji na niektórych filtrach zachodzą również procesy biochemiczne dzięki obecności w złożu mikroorganizmów i bakterii. Przepływ wody przez filtr jest hamowany przez opór przepływu i aby nie dopuścić do jego nadmiernego wzrostu złoże oczyszcza się okresowo. 

  • Dializa

    Metoda oczyszczania roztworów koloidalnych z elektrolitów przy użyciu błony półprzepuszczalnej np. membrany.

  • Budowa i zasada działania filtra

    Podstawowe elementy każdego filtru stanowią: sieć drenażowa, warstwa podtrzymująca złoże, złoże filtracyjne właściwe, obudowa filtru.

    Sieć drenażową stanowi dolna część filtru i ma za zadanie równomierne odprowadzenie filtratu. Służy on także do okresowego płukania filtrów pośpiesznych, wówczas do rur rozdzielczych wprowadza się wodę płuczącą, którą kieruje się na filtr od dołu.

    Warstwa podtrzymująca złoże składa się z podkładu żwirowego o grubości warstwy od 0,2 do 0,6 m i zróżnicowanym uziarnieniu. Dolną część ułożoną na drenażu stanowi ziarno największe o średnicy ok. 50 mm (jest to gruby żwir lub tłuczeń)

    Złoże właściwe składa się z materiału filtracyjnego o zróżnicowanym uziarnieniu, odpornego na czynniki chemiczne i mechaniczne (piasek kwarcowy, rozdrobniony marmur, antracyt, koks, piasek rzeczny. Najczęściej stosuje się piasek o wymiarze czynnym d10 = 0,7 - 0,8 mm. "Wymiar czynny" - odpowiada wielkości oczek sita, przez które przechodzi 10% wagowych piasku podczas analizy sitowej. "Wymiar średni" oznaczany d60 odpowiada wymiarowi oczek sita przez które przechodzi 60% wagowych piasku. Z tych 2 wielkości wyznacza się "współczynnik nierównomierności" K = d60 /d10

    Szybkość filtracji V

    V = Q/F [ m3/h /m2] gdzie:
    V - szybkość filtracji w m/h,
    Q - ilość wody przepływającej w m3/h,
    F - powierzchnia złoża w m2

    Ze względu na warunki pracy oraz rodzaj złóż filtracyjnych, filtry można podzielić na: grawitacyjne, ciśnieniowe, powolne, pospieszne, jedno- i wielowarstwowe, otwarte, zamknięte, ze złożem niskim i wysokim o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych i kierunku przepływu wody. 

  • Rodzaje filtrów

    Prefiltry wypełnione są piaskiem gruboziarnistym lub żwirem. Mogą one spełniać funkcje podobne jak osadniki.

    Filtry powolne - wielkie prostokątne komory betonowe otwarte lub kryte. Komory są wypełnione od dołu masą filtracyjną (żwirem) o wysokości 0,3 do 0,5 m i piaskiem o wysokości 0,3 m. Na tej warstwie znajduje się złoże właściwe składające się z piasku o wymiarze czynnym od 0,25 do 0,45 mm i współczynniku nierównomierności mniejszym od 3, wysokość złoża wynosi od 1 do 1,2 m, wysokość wody nad złożem 1,2 m, szybkość filtracji od 0,1 do 0,3 m/h.

    Filtry pośpieszne stosuje się do ostatecznego filtrowania mętnych wód po koagulacji, w procesie odżelaziania i odmanganiania wody, jako I stopień oczyszczania wody surowej przy filtracji dwustopniowej, do filtrowania wody dla celów przemysłowych po zabiegach chemicznego uzdatniania. Ich wydajność. filtrowania jest nieporównywalnie wyższa niż filtrów powolnych, choć osiągany stopień oczyszczania jest niższy. Różnice między nimi to: odmienna konstrukcja, częste mechaniczne czyszczenie, znaczna prędkość filtracji (od 4 do 20 m/h), inne uziarnienie złoża, udział całego złoża, bez wytworzenia błony biologicznej. Pod względem konstrukcji dzielą się na otwarte (grawitacyjne) i zamknięte (ciśnieniowe), przy czym te ostatnie mogą być pionowe lub poziome. Pracę filtra opisuje się poprzez:

    Cykl roboczy T między kolejnymi płukaniami jest krótki T = 1000 x P/mox V [h] gdzie:
    mo - zawartość zawiesin w wodzie w g/m3, V - szybkość filtracji w     m/h, 
    P - zdolność złoża do zatrzymywania zanieczyszczeń w kg/m2, która zależy od wymiaru ziaren złoża i wynosi od 0,4 do 0,6 kg/m2 powierzchni złoża.
    Cykl roboczy filtra bywa różny i często wynosi od 8 do 12 godzin.

    Na całkowite ciśnienie hydrostatyczne H, równe różnicy poziomu wody nad filtrem i poziomu z rury odprowadzającej filtrat, składają się 3 wielkości 
    H = ho+ hf + hr= const gdzie:
    ho - straty ciśnienia w czystym filtrze,
    hf - straty ciśnienia w filtrze wynikające z zanieczyszczeń w danym czasie,
    hr - straty ciśnienia w urządzeniach regulujących szybkość filtracji

    Filtry pośpieszne zamknięte mają kształt cylindryczny i są wykonane z grubej blachy stalowej. Mogą być pionowe lub poziome. Warstwa filtracyjna składa się z piasku i żwirku o różnej granulacji (0,5-0,8mm, 3- 5 mm, 5-25 mm). Złoże filtracyjne ma wysokość 0,8 - 2,0 m. Pracują one pod ciśnieniem 4 - 6 ata. Szybkość filtracji wynosi 10 - 16 m/h. Filtry wielo-strumieniowe są ulepszone, gdyż mają większą szybkość filtracji.
    Filtry super-pośpieszne mają dużą prędkość filtrowania (do 100 m/h). Filtry kontaktowe łączą filtrację z koagulacją.
    Filtry namywane to te, które oprócz konwencjonalnego materiału mają naniesioną cienką warstwę masy filtracyjnej złożonej z substancji powierzchniowo-czynnej.
    Filtry suche jest to specjalny przypadek filtrów pospiesznych, w których woda przesącza się przez suche (nie zalane wodą) złoże filtracyjne. Równomierność obciążenia powierzchni filtracyjnej uzyskuje się przez rozdeszczowienie wody nad złożem. 

  • Płukanie filtra ze złożem

    Istnieje kilka sposobów płukania stosowanych w praktyce: wodą tzw. odwrotne, wodno-powietrzne, odwrotne łącznie z płukaniem powierzchniowym, odwrotne łącznie z mechanicznym mieszaniem górnych warstw itp. 

  • Kataforeza malowanie kataforetyczne

    Proces malowania farbą kataforetyczną umożliwiający uzyskanie dużej ochrony przed korozją elementów wykopnanych m.in. ze stali oraz aluminum.

  • Koagulacja

    Najdrobniejsze zanieczyszczenia (cząstki gliny, bakterie, glony, koloidowe substancje humusowe) można usunąć w procesie koagulacji, który polega na dodaniu do wody określonych substancji chemicznych, wytrącających się w postaci kłaczkowatych, łatwo opadających zawiesin.
    Koagulacja polega na przejściu pseudo-roztworu koloidowego zwanego zolem w żel. Fazę rozproszoną stanowią cząstki o wymiarach107- do 2*105- cm. Siłami stabilizującymi są przede wszystkim siły elektrostatyczne odpychania się cząstek jedno-imiennie naładowanych. Cząstki koloidowe mają jednoimienne ładunki pochodzące bądź z adsorpcji jonów elektrolitów znajdujących się w środowisku dyspersyjnym, bądź też na skutek własnej dysocjacji elektrolitycznej. Cząsteczka koloidowa jest tym bardziej stabilna, im ma mniejsze rozmiary i większy ładunek.

    Cząstki koloidowe w zależności od zdolności adsorbowania na sobie cząstek rozpuszczalnika dzielimy na liofilowe (ulegają one solwatacji)i liofobowe. Ładunek elektryczny koloidów jest m.in. wynikiem selektywnej adsorpcji jonów z otaczającego roztworu na powierzchni cząstki. najlepiej adsorbują się jony wchodzące w skład struktury cząstki koloidowej. Dzięki selektywnej adsorpcji cząstka uzyskuje ładunek dodatni lub ujemny. Koagulacji zolu sprzyjają: zwiększenie stężenia elektrolitów w roztworze lub dodatek koloidu o przeciwnym znaku. Koagulacja pod wpływem dodanego elektrolitu polega na zwiększeniu liczby jonów o znaku przeciwnym niż ładunek cząstki koloidowej. Zewnętrzna warstwa tej cząstki posiada podwójną warstwę elektryczną:

    I - stanowi warstewka jonów zaadsorbowanych,
    II - stanowi warstwa jonów przeciwnego znaku znajdująca się w pewnej odległości wraz z odpowiednią ilością cząstek wody.
    Zdolność koagulacyjna jonów zależy od wielkości ładunku. W procesie koagulacji stosowanej do oczyszczania wód naturalnych mamy do czynienia z układem, w którym woda jako czynnik dyspergujący oraz dwa rodzaje koloidów:

    1 - nadające wodzie mętność i zabarwienie (mają ładunek ujemny)
    2 - powstające podczas dodawania koagulanta (wodorotlenki Fe i Al, powstające po dodaniu soli tych metali nadają ładunek dodatni).

    Ujemnie naładowane koloidy mogą być destabilizowane dodatnio naładowanymi wodorotlenkami koagulantów i wytrącają się w postaci kłaczków.

  • Odżelazianie wody

    Związki żelaza w wodzie pochodzić mogą z różnych źródeł: z gruntu, z zanieczyszczeń ściekami, z korozji żelaznych zbiorników i przewodów. Wody żelaziste mają szereg ujemnych cech: nieprzyjemny, specyficzny zapach i żelazisty smak, skłonność do osadzania szlamów w rurociągach, grzejnikach, wyparkach, pozostawianie plam na pranych tkaninach, pokrywanie żółtymi plamami porcelany i szkła, ujemny wpływ na jakość produktów spożywczych i wyrobów przemysłowych. Woda do picia nie powinna zawierać więcej niż około 0,3 mg/l, powyżej 0,5 mg/l jest dawką zabójczą dla roślin a 1mg/l dla ryb. Wody żelaziste sprzyjają rozwojowi bakterii żelazistych w instalacjach gdzie wytwarzają rdzę gąbczastą lub nitkowatą - co powoduje zatykanie przewodów, zawartość żelaza w wodzie sprzyja rozwojowi roślin wodnych np. alg. Woda w Wiśle zawiera 8mg/l żelaza zaś dopuszczalne zawartości Fe do picia - max 0,3mg/l, do produkcji pigmentów poniżej 0,001mg/l, zaś do produkcji papierów wartościowych jeszcze mniej.

    Odżelazianie wody można realizować na drodze: - napowietrzania (aeracja) i filtrowania
    - napowietrzania, nawapniania i filtrowania
    - koagulacji.

    O wyborze metody decydują: pochodzenie wody, skład fizyczno- chemiczny wód naturalnych, ilość i rodzaj występujących związków Fe. Napowietrzanie i filtrowanie. Odżelaziacze otwarte
    Tę metodę stosuje się do wód wgłębnych, nie zawierających tlenu.

    Fe(HCO3)2 + 2 H2O → Fe(OH)2 + 2H2O + 2 CO2

    2 Fe(OH)2 +0,5 O2 + H2O → 2 Fe(OH)3
    Napowietrzanie wykonuje się przez rozdeszczowienie, rozpylanie za     pomocą dysz, wtłaczanie powietrza pod ciśnieniem do wody, ściekanie cienkich warstw wody po materiałach porowatych.

  • Odżelaziacz zamknięty ciśnieniowy

    Odżelaziacze ciśnieniowe mogą być jednostopniowe (dla zawartości Fe poniżej 2mg/l) lub dwustopniowe (gdy żelaza jest powyżej 2mg/l) , ich budowa przypomina filtry ciśnieniowe. Napowietrzanie i filtrowanie odbywa się pod ciśnieniem. 

  • Odżelaziacze jednostopniowe

    Składają się ze złoża filtracyjnego z piasku kwarcowego o wysokości 1 - 1,5 m i uziarnieniu 0,8 - 1mm, wydzielający się CO2 wraz z powietrzem jest usuwany.

  • Odżelaziacze dwustopniowe

    W odżelazianiu dwustopniowym znajdują się dwie warstwy wypełnienia: warstwa podtrzymująca i kontaktowa.
    Prędkość filtracji waha się od 15 - 20 m/h. Ogólnie odżelazianie za pomocą napowietrzania i filtrowania pozwala zmniejszyć ilość żelaza do 0,2 mg/l. 

  • Odżelazianie przez napowietrzanie i nawapnianie

    Stosuje się, gdy żelazo występuje w postaci dobrze rozpuszczalnych soli. Nawapnianie pozwala zmniejszyć ilość Fe do 0,1 - 0,2 mg/l.

    2 FeSO4 + 2 Ca(OH)2 → 2 Fe(OH)2 + 2 CaSO4

    2 Fe(OH)2 + 0,5 O2 + H2O → 2 Fe(OH)3

  • Odżelazianie za pomocą koagulacji

    Stosuje się do tych wód gdzie są obecne związki koloidowe lub drobne zawiesiny Fe(OH)3, Fe(OH)2, FeS , koloidowe związki organiczne np. związki humusowe, pH powinno być utrzymywane w zakresie 5,7 - 7,5. Usuwanie kwasów humusowych wymaga uprzedniego utlenienia za pomocą KmnO4 lub Cl2, ponieważ: one utleniają się trudniej niż Fe(OH)2, tworzą ochronne koloidy. Związki humusowe mają charakter kwasowy i wymagają ponadto zobojętnienia wapnem. 

  • Osmoza a ultra i mikrofiltracja

    Odwrócona osmoza zdecydowanie jednak różni się od innych technik tego typu, takich jak ultra i mikrofiltracja. W procesach MF i UF podstawą separacji jest efekt sitowy, a tymczasem w RO efekt ten praktycznie nie występuje.

  • ODMANGANIANIE WODY

    Mangan może występować w postaci wodorowęglanu lub siarczanu a także w postaci związków organicznych, występuje on zawsze obok żelaza. Podczas gotowania na powierzchni tworzy się kożuszek. Wg higienistów zawartość związków manganu w większych ilościach jest szkodliwa dla zdrowia człowieka.

    Mn(HCO3)2 + 0,5 O2 + 2 Ca(OH)2 → Mn(OH)4 + 2 CaCO3 + H2O

    MnSO4 + 0,5 O2 + H2O + Ca(OH)2 → Mn(OH)4 + CaSO4 wytrącający się wodorotlenek manganowy przechodzi w MnO2*2 H2O

    Najczęściej stosuje się następujące metody:

    napowietrzanie z nawapnianiem i filtrowaniem, filtrowanie przez aktywne złoże, filtrowanie przez kationit manganowy, koagulacja. 

  • Ozonowanie wody

    Ozonowanie wody jest nowoczesną metodą. Ozon otrzymuje się metodą fotochemiczną, na drodze elekrolitycznej, na drodze syntezy chemiczno-nuklearnej, metodą “cichych “ wyładowań elektrycznych. Chemizm ozonowania nie jest jeszcze poznany. Ogólnie przyjmuje się, że działa silnie tlen atomowy.

    Ozonowanie skutecznie usuwa wiele typowych zanieczyszczeń zarówno nieorganicznych jak organicznych związków na drodze utleniania oraz poprawia własności organoleptyczne (utlenia H2S do siarki i siarczanów, cyjanki do azotu i dwutlenku węgla, związki barwne pochodzące od kwasów humusowych, fenole utlenia do CO2, węglowodory często dają substancje rakotwórcze, substancje powierzchniowoczynne nie utleniają się całkowicie, zaś pestycydy są bardzo odporne na działanie ozonu zaś zapach i smak są całkowicie likwidowane). 

  • Filtracja końcowa typu dead end

    Proces, w trakcie którego cały strumień doprowadzany do  powierzchni membrany jest przez nią przeciskany.  Rodzaj zatrzymanych substancji  na membranie zależy od wielkości porów membrany. Zatrzymywane cząsteczki na membranie powodują wyższy opór dla strumienia przepływającej przez membranę. 

  • Odolejanie wody

    Woda do celów spożywczych i do zasilania kotłów musi być poddana odtłuszczeniu (nie może zawierać więcej niż 1-3 mg/l). Głównymi metodami odolejania są:
    *     metoda mechaniczna - przepuszczanie wody przez odoliwiacze, tj. zbiorniki wypełnione koksem węglem aktywnym, watą drzewną. Oczyszczanie na węglu aktywnym w temperaturze 50-80 0C pozwala zmniejszyć zaoliwienie do 0,3-1 mg/l.

    * metoda koagulacji - ponieważ zawiesiny olejów mają charakter koloidów usuwa się je za pomocą koagulantów: siarczanów glinu lub żelaza w

    temperaturze 50 0C w ciągu 1-2 godzin.
    *metoda     elektrolityczna - ona polega na zastosowaniu elektrod żelaznych pod niskim napięciem zanurzonych w wodzie z dodatkiem soli. Przepływający prąd niszczy emulsje, koloidalne cząstki pobierają ładunki elektryczne i koagulują, a tworzący się wodorotlenek żelaza (III) adsorbuje cząstki oleju i opada na dno. Tą metodą uzyskuje się spadek zawartości olejów do 0,5 mg/l. 

  • Zmiękczanie wody

    Woda do celów przemysłowych musi być zmiękczana, tj. pozbawiona częściowo lub całkowicie składników powodujących twardość. Metody usuwania twardości wody:

    •  destylacja
    •  metoda termiczna - w 40 0C następuje rozkład wodorowęglanów wapnia i magnezu zgodnie z poniższymi reakcjami

    Ca(HCO3)2 Þ CaCO3 + CO2 + H2O

    2 Mg(HCO3)2 Þ Mg2CO3(OH)2 + 3 CO2 + H2O Mg2CO3(OH)2 + H2O Þ 2 Mg(OH)2 + CO2

    Szybkość rozkładu obu wodorowęglanów nie jest jednakowa - Mg (HCO3)2 rozkłada się 1,5 razy wolniej niż wapniowy i zależy od temperatury.

    • metody chemiczne - polegają na strącaniu na drodze chemicznej nierozpuszczalnych osadów lub wiązania w kompleksowe związki jonów wapnia i magnezu przy pomocy różnych reagentów jak np.: wodorotlenku wapniowego (wapno), węglanu sodowego (soda), wodorotlenku sodowego (soda kaustyczna), fosforanów, soli baru i in. 
    • zmiękczanie na silnie kwaśnych kationitach regenerowanych chlorkiem sodu

Tagi