Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Ivóvíztisztítás Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Laky Dóra.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Ivóvíztisztítás Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Laky Dóra."— Előadás másolata:

1 Ivóvíztisztítás Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Laky Dóra

2 IVÓVÍZZEL SZEMBENI ELVÁRÁSOK színtelen szagtalan kellemes ízű hőmérséklete: 8 – 12 °C ne tartalmazzon –kórokozó mikroorganizmusokat –mérgező anyagokat –lebegőanyagot, vagy egyéb zavarosságot okozó anyagot –kellemetlen szagot vagy ízt okozó anyagot ne legyen nagy a sótartalma ne legyen nagy a szerves anyag tartalma

3 KÖVETELMÉNYEK (Szabványok) Szabályozás ajánlás szabvány Kiterjedés szerint globális (világméretű) WHO Guidelines (Az Egézségügyi Világszervezet ajánlásai) regionális EU Direktívák (Szabvány) országos szabványok Az ivóvíz minőségére vonatkozó szabványok az egyes komponensek maximálisan megengedhető koncentrációit (MAC érték) határozzák meg. Az adott határértékek rendszeresen felülvizsgálatra kerülnek és a legújabb kutatási eredmények alapján sor kerül változtatásukra (általában szigorításukra)

4 Mi a teendő, ha az adott víz nem felel meg a szabványokban foglalt követelményeknek? Másik vízbázisból nyerni a vizet Regionális rendszer kiépítése Vízkezelési technológiát kell alkalmazni, és az adott komponensek koncentrációját a szabványban megadott szint alá kell csökkenteni

5 A nem-kívánatos komponensek eltávolítására vonatkozó fontossági sorrend 1. Kórokozó mikroorganizmusok 2. Mérgező anyagok 3. Mikroszennyezők 4. Zavarosságot okozó anyagok (lebegőanyag, alga) 5. Prekurzorok (elővegyületek) 6. Íz- és szagrontó anyagok

6 Szempontok a technológia kialakításához - problémás komponensek - vízmennyiség (gazdaságossági szempontok) - a hálózat kiterjedtsége (mennyi idő után jut el a víz a legtávolabbi fogyasztóhoz?)

7 1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) 6. Egyéb eljárások (membránfolyamatok) A víz- és szennyvíztisztítási technológiák a fenti alapfolyamatok célszerű kombinációival alakíthatók ki. Technológiai alapfolyamatok

8 1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) 6. Egyéb eljárások (membránfolyamatok) Technológiai alapfolyamatok

9 Oxidáció és redukció Két párhuzamos, egyidejűleg lejátszódó folyamat Az oxidálószer redukálódik, miközben a redukálószer oxidálódik Ivóvíztisztításban az oxidáció célja: Valamely szennyezőt oldhatatlanná alakítsunk A szennyező kevésbé toxikus formává alakítása Mikroorganizmusok inaktiválása (fertőtlenítés) Ivóvíztisztításban használt oxidálószerek: oxigén, ózon, klór, kálium-permanganát, klór-dioxid, klóraminok, …

10 A fertőtlenítés célja: kórokozó mikroorganizmusok inaktiválása, az ivóvízhálózatban a megfelelő vízminőség biztosítása A nyersvízben előforduló három mikroorganizmus csoport:  Baktériumok  Vírusok  Protozoák A fertőtlenítés általában oxidációval történik (kémiai úton történő fertőtlenítés) Jellemző fertőtlenítőszerek: klór (1970-es években káros fertőtlenítési melléktermékek felfedezése), ózon, klór-dioxid A fertőtlenítés fizikai úton is történhet, pl.: ultraibolya sugárzás felhasználásával (másodlagos fertőtlenítőszerre ilyenkor szükség van!) FERTŐTLENÍTÉSFERTŐTLENÍTÉS

11 Baktériumok ( um) Vibrio Cholerae Bacteria with a spherical form Spiral-shaped bacterium Rod-shaped bacteria

12 Vírusok (0.02 – 0.4 um) 1 um

13 Giardia lamblia Cryptosporidium parvum Protozoák 1993 – Milwaukee - járvány: több mint ember betegedett meg az ivóvíz fogyasztása miatt A káros dózis nagyon alacsony: Cryptosoridium ciszta Giardia ciszta

14 Miért kell eltávolítanunk a vasat és a mangánt? Zavarosság, szag, szín, kellemetlen íz Hálózatban problémákat okozhat a vasiszap lerakódása Hogyan tudjuk eltávolítani? 1. lépés: oxidáció Mn(II)  Mn(IV) Fe(II)  Fe(III) 2. lépés: szilárd/folyadék fázisszétválasztás Vas és mangán eltávolítása  először oxidálni kell ezeket a komponenseket

15 1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztáa (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) 6. Egyéb eljárások (membránfolyamatok) Technológiai alapfolyamatok

16 pH és pufferkapacitás szabályozás pH szabályozás szerepe számos ivóvíztisztítási lépés esetében jelentős (a hatékonyság változik a pH függvényében) Példák: fertőtlenítés, koaguláció-flokkuláció

17 A víz pufferkapacitása: HCO 3 - és CO 3 2- ionok mennyisége befolyásolja, lényegében a víz sav- semlegesítő képességére utal CO 2 + H 2 O  H 2 CO 3  H + + HCO 3 -  2H + + CO 3 2-

18 A víz pufferkapacitása (lúgossága) CO 2 + H 2 O  H 2 CO 3  H + + HCO 3 -  2H + + CO 3 2- Ha savas hatás éri a vizet: H + + HCO 3 -  H 2 CO 3 Ha lúgos hatás éri a vizet: OH - + HCO 3 -  CO H 2 O

19 1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztáa (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) 6. Egyéb eljárások (membránfolyamatok) Technológiai alapfolyamatok

20 Kémiai kicsapatás Mi a kémiai kicsapatás? A vízben oldódó anyagok oldhatatlan állapotúvá alakítása (vegyszer hozzáadása, pH változtatás hatására) Ezután az adott szennyezőanyag valamilyen szilárd/folyadék szétválasztási technológiával eltávolítható a vízből

21 1. példa a kémiai kicsapatásra: A víz keménységének csökkentése -- vízlágyítás

22 Víz keménység A kemény víz forralásakor a következő folyamat játszódik le: Ca HCO 3 - Ca 2+ + H 2 O + CO 2 + CO 3 2- CaCO 3 (csapadék)képződése

23 Vízlágyítás kémiai kicsapatással A következő vegyszerek adagolása: mész -- Ca(OH) 2 szóda -- Na 2 CO 3 Na 3 PO 4 majd ezt követően: szilárd/folyadék fázisszétválasztás

24 2HCO Ca(OH) 2 Ca CO H 2 O 2Ca CO CaCO 3 Mg 2+ + Ca(OH) 2 Mg(OH) 2 + Ca 2+ Vízlágyítás mész ( Ca(OH) 2 ) adagolásával

25 Vízlágyítás szóda (Na 2 CO 3 ) adagolásával 2Ca 2+ + Na 2 CO 3 CaCO 3 + Na + Vízlágyítás Na 3 PO 4 adagolásával 6Na PO Ca 2+ Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6Na +

26 2. példa a kémiai kicsapatásra: Koaguláció/flokkuláció

27 Szuszpendált kolloid részecske Al-hidroxid Fe-hidroxid komponensek Kolloid részecskék aggregálódása A kolloid részecskék taszítják egymást (a negatív felületi töltés miatt) Fe és Al sók a negatív felületi töltéseket semlegesítik KOAGULÁCIÓ A részecskék aggregálódásával egyre nagyobb pelyhek alakulnak ki FLOKKULÁCIÓ

28

29 1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) 6. Egyéb eljárások (membránfolyamatok) Technológiai alapfolyamatok

30 ADSZORPCIÓ  Gázok és oldott anyagok megkötődése szilárd anyagok felületén  A vízkezelési technológiákban elsősorban az oldott anyagok, közöttük is a szerves anyagok fontosak  Nagy szabad energiával rendelkező felületek képesek megkötni oldott anyagokat (fajlagos felület akár m 2 /g is lehet)  A gázok és az oldott anyagok szilárd felületen történő megkötő- dése, azaz adszorpciója reverzibilis, tehát megfordítható folyamat Adszorbens – ahol az oldott anyag megkötődik Adszorptívum – az az anyag, mely megkötődik az adszorbensen

31 Vízkezelésben alkalmazott adszorbensek:  Zeolitok (ammónium eltávolítására)  Ioncserélő műgyanták (vízlágyításra)  Aktívszén (szervesanyag eltávolítására)  GEH (arzén eltávolítására) Az ivóvízkezelésben esetenként a zeolitok alkalmazására is sor kerül, de elsősorban az aktívszén alkalmazása vált általánossá Az aktívszén a vízkezelésben alapvetően a következő két formában használatos:  Por alakban  Granulátumként

32 Adszorpció aktívszénen

33 Vízlágyítás ioncserével R - Na + Ca 2+ R R Ca+ 2Na + R - H + Ca 2+ R R Ca+ 2H + R - OH+ HCO 3 - R - HCO 3 + OH - Regenerálás NaCl vagy HCl oldattal!

34 Ca Na ˙ ExCa ˙ Ex 2 + 2Na + Mg ˙ Ex 2 + 2Na + Mg Na ˙ Ex Vízlágyítás Na-bázisú gyantával Gyanta Regene- ráló- szer Só táro- lása nyersvíz tisztított víz

35 Ca Na ˙ ExCa ˙ Ex 2 + 2Na + Mg ˙ Ex 2 + 2Na + Mg Na ˙ Ex nyersvíz tisztított víz Na- bázisú ioncserélő gyanta

36 1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) 6. Egyéb eljárások (membránfolyamatok) Technológiai alapfolyamatok

37 Gáz / folyadék fázisszétválasztás gázok (metán, agresszív szén-dioxid) eltávolítása a leggyakrabban alkalmazott eljárás: levegőztetés

38 A levegőztetés alkalmával a víz oxigénnel telítődik Két folyamat játszódik le egyidejűleg: – a redukált állapotú komponensek egy része oxidálódik a levegő oxigénjének hatására – a gázok elhagyják a vízteret

39 Gázmentesítő

40 Gáz eltávolítása levegőztetéssel

41

42 Szilárd anyagok eltávolítása: durva és finom részecskék eltávolítása Durva fázisszétválasztás: – gerebszűrés – mikroszita szűrés – homokfogó – ülepítés – flotálás Szilárd/folyadék fázisszétválasztás – makroszita szűrés

43 Finom fázisszétválasztás: – gyorsszűrés Szűrés előtt a kolloid, kvázi-kolloid részecskéket szűrhető formára kell hozni (pl. kémiai kicsapatással)

44 MIKROSZITA SZŰRÉS

45

46 FLOTÁLÁSFLOTÁLÁS bemenet kezelendő víz kimenet iszap Flotált iszap eltávolítása Iszap eltávolítás Kezelt víz Iszap gyűjtő csatorna Flokkulátor

47 HOMOKFOGÓ BEMENET KIMENET Iszap összegyűjtése Iszap-kotró

48 ÜLEPÍTÉSÜLEPÍTÉS Iszap össze- gyűjtése Iszap-kotró bevezetés

49 Szűrés nyitott szűrők zárt szűrők

50 Nyitott szűrők

51 1. Oxidáció és redukció 2. pH és pufferkapacitás szabályozás 3. Kémiai kicsapás (oldott  szilárd) 4. Adszorpció 5. Fázisszétválasztás (gáz-folyadék, szilárd-folyadék) 6. Egyéb eljárások (membránfolyamatok, UV fertőtlenítés) Technológiai alapfolyamatok

52 Membrán technológiák Mikroszűrés Ultraszűrés Nanoszűrés Fordított ozmózis Elektrodialízis Membránszűrés  a szennyezőanyag elválasztása Szennyező (magas koncentrációban) permeátum (a membránon keresztüljutott víz)

53 Fordított ozmózis Ozmózis: A membrán-réteg a víz számára átjárható, azonban a szennyezőanyag számára nem. Mivel a két tartályban a koncentráció-kiegyenlítődés irányában mennek a folyamatok  a víz a B tartályból az A tartályba áramlik, amíg a nyomásviszonyok azt megengedik

54 Fordított ozmózis Fordított ozmózis: az ozmózissal ellentétes folyamat: nyomás hatására a folyadék az A tartályból a B-be áramlik; a szűrt víz (permeátum) a B tartályból összegyűjthető

55 Spirál-membránok

56 Source: The Management and implementation Authority of the Man-Made River Project, 1994

57

58 UVFERTŐTLENÍTÉSUVFERTŐTLENÍTÉS

59 Vas, mangán és oldott gázok eltávolítása (felszín alatti víz kezelési séma)

60 Tisztított víz medence Levegő injektálás klórozás víz Oxigén injektálás Csökkentett átmérő Nyomás alatti (zárt) levegőztetés Fe oxidáció Fe eltávolítás tározó

61 Fe oxidáció gázmentesítés Fe eltávolítás tározás

62 Szűrő mangán eltávolítására Bedolgozott szűrőréteg (MnCl 2 és KMnO 4 oldattal kezelt szűrő  MnO 2 réteg katalizálja a mangán oxidációját a levegő oxigénje által) Fe oxidáció Fe eltávolítás Mn oxidáció Mn eltávolítás tározás

63 Tisztítástechnológia magas vastartalom (Fe > 5 mg/L) és nagy vízhozam esetén (nyitott szűrők) Fe oxidáció gázmentesítés Fe eltávolítás tározás

64 Felszíni víz tisztítástechnológiája Homok -fogó Ülepítő Gyorsszűrő ÓzonozóGAC Tísztított víz medence elő klórozás Cl 2 HÁLÓZATRA NYERSVÍZ flokkuláció gyors keverés flokkulátor lassú keverés koagu- láció gyors keverés PAC gyors keverés PAC: por alakban adagolt aktív szén GAC: granulált aktív szén


Letölteni ppt "Ivóvíztisztítás Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Laky Dóra."

Hasonló előadás


Google Hirdetések