Települési vízgazdálkodás I. 7.előadás EJF Építőmérnöki Szak (BSC) Települési vízgazdálkodás I. 7.előadás Gázmentesítés, savtalanítás, vas- és mangántalanítás Dittrich Ernő egyetemi adjunktus PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039. dittrich@witch.pmmf.hu

Gázbevitel, gázeltávolítás Gázbevitel, gázeltávolítás célja: ivóvíz fizikai és vagy kémiai sajátosságainak közvetett vagy közvetlen javítása. Ez történhet bizonyos anyagok eltávolításával (deszorpció) vagy bizonyos anyagok bevitelével (abszorpció). Leggyakrabb gázbeviteli eljárás víztisztításban a levegőztetés. Levegőztetéssel eltávolítható anyagok: Ízt és szagot produkáló anyagok (pl. hidrogén szulfid), illékony szerves vegyületek Ammónia eltávolítása (magas pH-n , szennyvíztisztításban) Korróziót okozó anyagok (CO2, H2S) Robbanásveszély okozó anyagok eltávolítása (metán) Levegőztetéssel a vízbe vihető anyagok: Oxigén bevitel (íz és szaghatás csökkentés, hidrogén-karbonát kötésű vas- és mangán-vegyületek oxidálása, H2S vagy szerves vegyületek oxidálása, stb…) CO2 vízbe juttatása (H2S eltávolítás elősegítése, lágyított vizek rekarbonálása)

Gáz abszorpció-deszorpció Kettős film elmélet: Pg: gáz parciális nyomása ng: gáz molekulák mennyisége nf: folyadékba oldódott molekulák mennyisége Cg: abszorbeált anyag koncentrációja

Abszorpció-deszorpció egyenletei Abszorpció alapegyenlete: Deszorpció alapegyenlete: Ahol: KL[1/s]: levegőztetési állandó, KLa [m/s]: bővített anyagátadási tényező, t [s]: levegőztetési időtartam, F [m2]: levegőztetési felület, V [m3]: levegőztetett víz térfogata, C0 [kg/m3]: kezdeti koncentráció t=0 időpillanatban, Cs: telítettségi koncentráció, Ct: koncentráció a t időpillanatban.

Gáztalanító berendezések működési elve

Fizikai gáztalanító eljárások I. – Kaszkádos levegőztetés

Fizikai gáztalanító eljárások II. – Permeteztetés

Fizikai gáztalanító eljárások III.

Agresszív CO2-eltávolítás I. (savtalanítás) A CO2 előfordulási formái vízben: Disszociálatlan állapotban, szénsavként: H2CO3 Szabad szén-dioxidként: CO2 Hidrogén karbonát ionként: HCO3- Karbonát ionként: CO32- A disszociáció egyenletei: Disszociációs egyenletek (tömeghatás-törvénye):

Agresszív CO2-eltávolítás II. A disszociációs egyenletekből következik, hogy a különböző CO2-előfordulásoi formák aránya a pH-tól függ A CO2-előfordulásoi formák között dinamikus egyensúly áll fenn. A karbonát – hidrogén-karbonát egyensúly fenntartásához szükséges szabad széndioxid mennyiséget nevezzük egyensúlyi széndioxidnak. Az egyensúlyi széndioxid mennyiség feletti CO2 mennyiséget agresszív CO2-nek nevezzük. Az agresszív CO2 eltávolítást más néven savtalanításnak is szokták nevezni.

Agresszív CO2-eltávolítás III. Az agresszív CO2 a vízben lévő szilárd CaCO3-al reakcióba lép és oldja azt. Amennyiben CO2-hiány lép fel a vízben a Kalcium-hidrokarbonát CO32- és CO2-ra bomlik: Az agresszív CO2 jelenléte a vízben csőhálózatok korrózióját okozza. Az agresszív CO2 eltávolítási módjai: - fizikai gáztalanító eljárásokkal (lásd. előzőekben) (ha a karbonárkeménység 6 nk°-nál nagyobb) - kémiai eljárással - vegyszer adagolással - szűrési eljárással

Agresszív CO2-eltávolítás IV. Vegyszeradagolás elve: cél vagy a pH emelése, vagy közvetlenül Ca2+ illetve CO32- ionok bevitelével a víz stabilizálása Leggyakrabban adagolt vegyszerek: Mésztej (Ca(OH)2) Kalcium-oxid (CaO) Szóda (Na2CO3) Nátronlúg Szűrési eljárás elve: A szűrőanyag feloldódik a vízben, ez idézi elő az agresszív CO2 semlegesítését. Alkalmazott szűrőanyagok: Márvány (CaCO3), Dolomit (MgCO3), Fermago (MgO)

Vas- és mangántalanítás I. Vas és Mn-vegyületek eltávolításának okai: A víz fogyasztási élményét rontja (szín, szag) A vezetékhálózatban lerakódik A fölös klór egy részét megköti Elősegíti a csőfalak korrózióját Elősegíti a csőfalakon a lerakódások kialakulását illetve vastagodását Ipari víznél ronthatja a gyártott termék minőségét Ioncserénél illetve hűtőtornyoknál kellemetlen a jelenléte A vas és a mangán háromféle kötésben fordul elő oldott állapotban: Hidrogén-karbonát kötés (Fe(HCO3)2 Szulfát kötés (FeSO4) Szerves kötés

Vas- és mangántalanítás II. Oxidáció Fázis szétválasztás Vas- és mangántalanítás alapelve: Vas oxidációjának célja: oldatban lévő Fe++ vegyületek szilárd Fe+++ vegyületekké oxidálása (pl. Fe(OH)3 ) Mangán oxidációjának célja: Jól oldódó Mn++ vegyületek oxidálása mangán-hidroxiddá. A mangán oxidációja jóval nehezebben zajlik le, ezért általában katalitikus töltet alkalmazása és erős oxidálószer szükséges a megfelelő eltávolítási hatékonyság eléréséhez. Hidrogén-karbonáthoz kötött vas és mangán oxidálása esetén CO2 szabadul fel! Ez okozhatja a víz pH-jának eltolódását savas irányba.

Vas- és mangántalanítás III. A vas illetve a mangán oxidáció után gyorsszűréssel (szűrési sebesség 4-8 m/h) vagy derítéssel távolítható el. A szűrés vagy derítés előtt az oxidáció biztosítható: Oxigén bevitellel Klóros oxidációval Ózonos oxidációval KMnO4-es oxidációval (max. 3%-os vizes oldattal) A Mn-eltávolítás hatásfokának javítása érdekében a szűrő felületen barnakő (MnO2) bedolgozódását segítik elő vagy mangán-hidroxiddal bevont szűrőkavics alkalmazása is gyakori. Ezek az aktivált töltetek katalizálják a mangán oxidációját.

Felhasznált irodalom Mészáros Gábor: Felszín alatti vizek tisztítása. EJF, Baja 1998. Dr. Chovanecz Tibor: Az ipari víz előkészítése. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979. Dr. Benedek Pál, Valló Sándor: Víztisztítás- szennyvíztisztítás zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1990. Dr. Öllős Géza: Vízellátás - Csatornázás I. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1995. Bozóky-Szeszich-Kovács-Illés: Vízellátás és Csatornázás tervezési segédlet. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1999. Illés-Kelemen-Öllős: Ipari Vízgazdálkodás. Vízdok nyomda, Budapest, 1983.

Köszönöm a megtisztelő figyelmet!