Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek 2/14. H 1/13. K Környezetvédelmi számítások 1. http://tp1957.atw.hu/ksz_20.ppt

Környezetvédelmi számítások – tartalom Vízminőség-védelmi, levegőtisztaság-védelmi, talajvédelmi számítások Hulladék-gazdálkodási, zaj- és sugárvédelmi számítások. Határértékek, bírságok

Az 5/13. K környezetvédelmi számítások órái 2015. 10. 02. P Titrimetriás számítások Ellenőrző kérdések (internet) 2015. 10. 09. P 1. témazáró dolgozat 2. házi feladat Új tananyag: Vízlágyítás, csapadékos 2015. 10. 16. P Ioncserés vízlágyítás 3. házi feladat Víz szennyezőanyag számítása 2015. 11. 12. Cs Víz szennyezőanyag számítása 4. hf. 2015. 11. 13. P Porkamra méretezés, hatásfok Szennyezőanyag emisszió számítása Talaj szennyezőanyag számítása Ellenőrző kérdések (internet) 5. hf. 2015. 11. 27. P 2. témazáró dolgozat Új tananyag: Hulladék…

A 2/14. H környezetvédelmi számítások órái 2015. 10. 05. H Titrimetriás számítások Ellenőrző kérdések (internet) 2015. 10. 12. H 1. témazáró dolgozat 2. házi feladat Új tananyag: Vízlágyítás, csapadékos 2015. 10. 19. H Ioncserés vízlágyítás 3. házi feladat Víz szennyezőanyag számítása 2015. 11. 02. H Víz szennyezőanyag számítása 4. hf. Porkamra méretezés, hatásfok 2015. 11. 09. H Szennyezőanyag emisszió számítása Talaj szennyezőanyag számítása Ellenőrző kérdések (internet) 5. hf. 2015. 11. 16. H 2. témazáró dolgozat Új tananyag: Hulladék…

Vízlágyítás A vízlágyítás célja a kazánkő képződés megelőzése. A kazánkő a víz keménységét okozó Ca- és Mg- vegyületekből képződik, hővezetése rossz. A vízlágyítás történhet csapadékképzéssel meszes, mész – szódás, trisós eljárás; vagy ioncserével külön kation- és anioncsere, kevertágyas ioncserélőt használó eljárás. Mértéke, módszere az igénytől függ (ld. következő dia).

Vízlágyítási igények, módok Kazán fajtája lágyítási igény lágyítási mód gáztalanítási igény melegvizes forróvizes kisnyomású középnyomású nagynyomású nincs karbonátos teljes lágyítás finom lágyítás teljes ioncsere nincs meszes elő trisós ioncsere 3 lépéses ioncsere nincs nem fontos kell teljes

A meszes vízlágyítás folyamatai A meszes vízlágyítás folyamatai (emlékeztető): Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2 H2O Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + MgCO3 + 2H2O MgCO3 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3 MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4 MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2 CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + NaOH + H2O 2 NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + Na2CO3 + 2 H2O A mész mennyiség a teljes karbonát-keménységre (Kk), a magnézium-keménységre (Mgk) és a szén-dioxid tartalom-ra (CO2k) számítandó. A Mg(HCO3)2-ra kétszeresen fogy.

Vízlágyítás számolási feladat 1. Hány kg CaO kell egy üzem vízlágyításához naponta, ha a vízfogyasztása 2 m3/nap? Adatok: karbonát keménység 5 nk°, a Mg-keménység 2 nk°. M(CaO) = 56 g/mol 1 m3 vízben van 50 g CaO-nak megfelelő karbonát keménység és 20 g CaO-nak megfelelő magnézium keménység. Tehát 1 m3 víz meszes lágyításához kell 70 g CaO. 2 m3 vízben van 100 g CaO-nak megfelelő karbonát keménység és 40 g CaO-nak megfelelő magnézium keménység. Tehát 2 m3 víz meszes lágyításához kell 140 g CaO = = 0,14 kg.

Mész – szódás vízlágyítás A mész – szódás vízlágyítás további folyamatai: A szóda lágyítja a mésszel nem reagáló vegyületeket: CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4 CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaCl A szóda és a mész feleslege egymással is reagál (kausztifikálás): Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaOH A szóda mennyiség a teljes nemkarbonát keménységre (NKk) számítandó. (A Mg-ra is?)

Vízlágyítás számolási feladat 2. Vízlágyító üzemben 400 ℓ/h kapacitással napi 7,5 órában mész – szódás lágyítást alkalmaznak. A víz magnézium-keménysége 2 nkº, karbonát-keménysége 6 nkº, nem-karbonát-keménysége 10 nkº, szén-dioxid „keménysége” 2 nkº. a) Hány m3 a napi termelés? b) Hány kg CaO kell 1 m3 vízhez? c) Hány kg a napi CaO felhasználás? d) Hány kg a napi Na2CO3 felhasználás? e) Hány kg CaO-ot és Na2CO3-ot kell venni havonta (30 nap)? 3 m3 0,1 kg 0,3 kg 0,568 kg 9 kg 17 kg

Vízlágyítás ioncserével Az ioncserélők kation- és anioncserélők lehetnek. A kationcserélők vízben oldhatatlan savak, amik a hidrogén- jük helyére fémionokat tudnak felvenni. Kationcsere után a víz savas kémhatású lesz. A kationcserélőt savval regenerálják. Az anioncserélők vízben oldhatatlan bázisok, amik a bázisos csoportjukra anionokat tudnak felvenni. Anioncsere után a víz lúgos kémhatású lesz. Az anioncserélőt lúggal regenerálják. Az ioncsere megvalósítható külön kation- és anioncserélő oszloppal (sorrend: kation, levegőztetés, anion); kevertágyas ioncserélő oszloppal (regenerálás szétválasztva!).

Vízlágyítás számolási feladat 3. Ioncserélő üzemben 300 ℓ/h kapacitással napi 15 órában ioncserélt vizet termelnek. A víz összes keménysége 16,8 nkº. A felhasznált kationcserélő műgyanta ioncsere kapacitása 5 mol/kg (egyértékű ion), térfogattömege 1,2 kg/dm3. a) Hány m3 a napi termelés? b) Mennyi a víz keménysége mol/m3-ben? c) Hány kg ioncserélő kell a heti (5 nap) vízmennyiséghez, ha csak a műgyanta kapacitásának 70 %-a használható ki? d) Hány dm3 legyen a töltet? e) Hány kg a heti sósav (36%) felhasználás? (a teljes kapacitásra számítandó!) 4,5 m3/nap 3 mol/m3 38,6 kg 32,2 dm3 19,6 kg

Vízlágyítás számolási feladat 4. Egy víz 1 mmol/dm3 klorid-iont, 2 mmol/dm3 szulfát-iont és 5 mmol/dm3 hidrogén-karbonát-iont, 3 mmol/dm3 kalcium-iont, 4 mmol/dm3 nátrium-iont tartalmaz. Mennyi lesz a pH-ja, ha a) csak a kationokat cseréljük le? b) csak az anionokat cseréljük le? Milyen lesz a kémhatás, ha c) előbb a kationokat, aztán az anionokat cseréljük? d) előbb az anionokat, aztán a kationokat cseréljük? A c) és d) kérdésre adott választ indokolja! 2,3 12 A N A kulcs a kationcserénél képződő szénsav, amit az anion- cserélő nem cserél.

Szennyezőanyag tartalom, KOI Egy cukorgyárban naponta (24 h) 48 m3 vizet használnak répa mosásra. A répamosó vízben 0,02 m/m% cukor (C12H22O11) van. Ez kémiai vagy biológiai úton oxidálódik: C12H22O11 + 12 O2 → 11 H2O + 12 CO2 Mennyi a répamosó víz kémiai oxigénigénye? A víz sűrű- ségét vegyük 1 g/cm3-nek! 224,6 mg/dm3. A vizet egy patakba vezetik, aminek közepes vízhozama 0,1 m3/min, oldott oxigén tartalma 8 mg/dm3. Ha a vizet belevezetik, mennyi lesz az oldott oxigén tartalom az elkeveredés és a cukor oxidációja után? 0 Milyen KOI érték lenne megengedhető, ha az oldott oxigén tartalomnak nem szabad 5 mg/dm3 alá csökkennie? 4 mg/dm3.

Szennyezőanyag tartalom, sav Egy üzemben naponta (24 h) 3,6 m3 savas szennyvizet engednek egy kis folyóba. A szennyvíz pH-ja 3,3, erős savból ered. A kis folyó közepes vízhozama 0,2 m3/min. Mennyi lenne a kis folyó pH-ja, ha nem lenne benne semmi, a kémhatást befolyásoló anyag? pH = 5,2 A kis folyó lúgossága 3 mmol/dm3. Mennyi lesz a kis folyó pH-ja, ha a lúgosság – mértékének megfelelően – semlegesíti a savtartalmat? A semlegesítés egyenlete:

Porkamra méretezés Működési vázlat Méretezés: Tálcákkal (lemezekkel): Hatásfok: Forrás: http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-0013_kornyezetvedelem/2_7_2_porkamrak.scorml

Porkamra méretezési számolás Egy porkamrával d = 15 m átmérőjű, s = 1,2 g/cm3 sűrűségű port ülepítünk. H = 2 m, B = 1,5 m, Q = 360 m3/h, g = 1,2 g/dm3,  = 1,2·10–5 Pa·s. a) Mennyi a por ülepedési sebessége (vü)? vü = 0,0123 m/s = 12,30 mm/s b) Mennyi a gáz áramlási sebessége (v)? Q = H·B·v v = 0,0333 m/s c) Milyen hosszú legyen a porkamra? L = 5,42 m d) Mennyi a porkamra hatásfoka L = 5 m esetén?  = 0,92

Porkamra méretezési számolás 2. Egy porkamrával d = 5 m átmérőjű, s = 1,2 g/cm3 sűrűségű port ülepítünk. H = 1,5 m, L = 5 m, B = 2 m, Q = 360 m3/h, g = 1,2 g/dm3,  = 1,2·10–5 Pa·s. a) Mennyi a por ülepedési sebessége (vü)? vü = 0,00136 m/s = 1,36 mm/s b) Mennyi a gáz áramlási sebessége (v)? Q = H·B·v v = 0,0333 m/s c) Mennyi a tartózkodási idő? t = 150 s d) Milyen távol legyenek a tálcák? h = 0,204 m e) Hány tálcát kell behelyezni? n = 7

Szennyezőanyag emisszió számítása Egy péküzemben naponta (24 h) 60 db 50 kg-os zsák liszt fogy. Sütnek 3000 db 1 kg-os kenyeret, 1500 db 50 dkg-os kenyeret és 10000 db 50 g-os zsemlét. Ezek mindegyike 70 w% lisztet tartalmaz. Az eszközök mosogatásához óránként 300 liter vizet használnak, az kb. 0,1 w% liszt tartalommal távozik szennyvízként. A csarnok 1500 m3 térfogatú, az óránkénti légcserék száma 5, liszt tartalom 80 mg/m3. Mennyi a termékekben lévő liszt? 2100 + 525 + 350 = 2975 kg Mennyi a tésztához felhasznált liszt? mosogatás 24 h/nap * 0,3 kg/h = 7,2 kg/nap 2982,2 kg/nap Mennyi a naponta elszívott levegő és benne a liszt? 7500 m3/h*24 h/nap =180 000 m3/nap 180 000 * 8·10–5 kg = 14,4 kg Hány kg liszt hiányzik, és hova lehetett? 3,4 kg

Talajszennyező anyag számítása Egy talaj vastagsága 2 m, térfogattömege 1500 kg/m3, a kalcium-karbonát tartalma 2 w%. A talajra pH = 4 savas csapadék hull, 550 mm/év mennyiségben. Mennyi az évente 1 m2-re hulló csapadék? 0,55 m3 Hány mol az 1 év alatt 1 m2-re hulló csapadék oxónium- ion tartalma? 0,055 mol Hány mol CaCO3 van 1 m2-en lévő talajban? 60 kg = 600 mol Hány évig bírja a talaj CaCO3 tartalma megakadályozni az elsavanyodást? 21800 év A számítás alapjául a következő reakció-egyenletet használhatjuk: CaCO3 + 2 H3O+ → Ca2+ + 3 H2O + CO2