Technológiai alapfolyamatok

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
2010. július 8. Sopron Hidrológiai Társaság
Advertisements

Települési vízgazdálkodás I. 7.előadás
TÁMOP /1-2F Analitika gyakorlat 12. évfolyam Környezeti analitikai vizsgálatok Fogarasi József 2009.
Készítők: Hőgyes Endre Gimnázium és Szakközépiskola
Gáz-folyadék fázisszétválasztás
FERTŐTLENÍTÉS.
Gyógyszeripari vízkezelő rendszerek
Tisztítás, fertőtlenítés
Víztisztítás ultraszűrésel
SZILÁRD/FOLYADÉK FÁZISSZÉTVÁLASZTÁSI TECHNOLÓGIÁK
Technológiai alapfolyamatok
Ammónium.
SZILÁRD/FOLYADÉK FÁZISSZÉTVÁLASZTÁSI TECHNOLÓGIÁK
Ivóvíztisztítás Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Laky Dóra.
ARZÉN.
VÍZBÁZISOK ÉS JELLEMZŐ SZENNYEZŐANYAGAIK
Elektrokémia kinetika Írta: Rauscher Ádám Bemutató: Kutsán György
Szennyvízkezelés 1. előadás b,
Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Redoxi-reakciók, elektrokémia Vizes elektrolitok
SÓOLDATOK KÉMHATÁSA PUFFEROLDATOK
Mangáncsoport elemei.
Vegyészeti-élelmiszeripari Középiskola CSÓKA
Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc Gazdálkodási modul Gazdaságtudományi ismeretek.
Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei
PTE Hulladékgazdálkodási Technológus Szak (FSZ)
Az elemek lehetséges oxidációs számai
Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban
A talaj 3 fázisú heterogén rendszer
MI AZ IVÓVÍZ? Az a víz, amely megfelel az aktuális ivóvízszabvány követelményeinek, ivóvíznek tekinthető. Ivóvízellátás Egyedi kutas Közüzemi A különféle.
Ammónium.
ADSZORPCIÓ.
Tavak, tározók rehabilitációja
ARZÉN. 50 μg/L  10 μg/L A határérték meghatározása: Maximálisan megengedhető arzén bevitel: 2 μg arzén/kg/nap Átlagos 70 kg-os testtömeget feltételezve.
A szennyvíztisztítás hulladékai
Vízlágyítás.
ADSZORPCIÓ.
ARZÉN.
Ivóvíztisztítás Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék Laky Dóra.
Biológiai folyamatok az ivóvíztisztításban
MI AZ IVÓVÍZ? Az a víz, amely megfelel az aktuális ivóvízszabvány követelményeinek, ivóvíznek tekinthető. Ivóvízellátás Egyedi kutas Közüzemi A különféle.
Ammónium.
Vízlágyítás.
Koaguláció. Kolloid részecske és elektrosztatikus mezője Nyírási sík (shear plane): ezen belül a víz a részecskével együtt mozog Zéta-potenciál: a nyírási.
Koaguláció.
Gáz-folyadék fázisszétválasztás
Az oxigén 8. osztály.
Második rész III. kationosztály elemzése 2011
Triklóretilén oxidációja vizes oldatban
Tények, érvek és félelmek a gázok használatában
SZILÁRD/FOLYADÉK FÁZISSZÉTVÁLASZTÁSI TECHNOLÓGIÁK
Vízminőség-védelem Készítette: Kincses László. Milyen legyen az ivóvíz? Legyen a megfelelő… mennyiségben minőségben helyen Jogos minőségi elvárás még,
MI AZ IVÓVÍZ? Az a víz, amely megfelel az aktuális ivóvízszabvány követelményeinek, ivóvíznek tekinthető. Ivóvízellátás Egyedi kutas Közüzemi A különféle.
A Föld vízkészlete.
Települési vízkezelés ZeeWeed® az ivóvízkezelésben (magyar írásmóddal és mértékegységekkel kiegészítve - ÁF)
Vízlágyítás. Ca HCO 3 - Ca 2+ + H 2 O + CO 2 + CO 3 2- CaCO 3 képződés Túl sok CO 2 a vízben --> agresszív CO 2 Túl kevés CO 2 a vízben --> CaCO.
Koaguláció.
Kémiai reakciók Kémiai reakció feltételei: Aktivált komplexum:
ADSZORPCIÓ.
A biológiai és a kémiai szennyvíztisztítás szimbiózisa
VAS- ÉS MANGÁNTALANÍTÁS
Laky Dóra Ózon és ultraibolya sugárzás felhasználása ivóvíz fertőtlenítésre Konzulens: Dr. Licskó István Prof. Tuula Tuhkanen szeptember 25.
ARZÉN. 50 μg/L  10 μg/L A határérték meghatározása: Maximálisan megengedhető arzén bevitel: 2 μg arzén/kg/nap Átlagos 70 kg-os testtömeget feltételezve.
MI AZ IVÓVÍZ? Az a víz, amely megfelel az aktuális ivóvízszabvány követelményeinek, ivóvíznek tekinthető. Ivóvízellátás Egyedi kutas Közüzemi A különféle.
Redoxi titrálások Kvantitatív analízis. Titrimetriás módszerek Sav-bázis titrálások  acidi-alkalimetria Redoxi tirálások Komplexometriás titrálás Csapadékos.
Milyen kémhatásokat ismersz?
Általános kémia előadás Gyógyszertári asszisztens képzés
A szennyvíztisztítás hulladékai
Ki tud többet kémiából?.
Mikroszkópos biológiai problémák kezelése és alkalmazása a vízbiztonsági tervekben május 09. Előadó: Fazekas Zoltán Technológiai osztályvezető.
Előadás másolata:

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

VAS- ÉS MANGÁNTALANÍTÁS

Vas Határérték: EU, 201/2001-es Kormányrendelet: 0,2 mg/L Előfordulás: Talajvíz Védett rétegvíz Partiszűrésű víz A reduktív jelleg miatt a vízben jól oldódó vas(II) vegyületek (Fe2+) dominanciája érvényesül Az eltávolításhoz (folyadék-szilárd fázisszétválasztás) vízben rosszul oldódó vas(III)-vegyületekké kell átalakítani

A vas és mangán nem okoznak az ivóvízben egészségügyi kockázatot Eltávolításuk elsősorban esztétikai okokból szükséges Másodlagos hatásuk azonban nem hanyagolható el Vas- és mangán vegyületek kicsapódása a hálózatban, fajlagos felület növekedése A nagy fajlagos felületen mikroorganizmusok megtelepedhetnek Vas- és mangán vegyületek leszakadása a csővezeték faláról Fokozott, határértéket is meghaladó vas- és mangán eltávolításra vonatkozó törekvések

Alapvető folyamatok, melyekből a technológia összerakható: Oxidáció Kémiai kicsapatás Szilárd-folyadék fázisszétválasztás Két kritikus folyamat: Oldott-szilárd átmenet hatékonysága (kémiai kicsapás, melyet az oxidáció vált ki) Szilárd folyadék fázisszétválasztás hatékonysága Mindkét kritikus folyamatnak megfelelő hatékonysággal kell megvalósulnia a jó hatásfokú vas- mangán eltávolításhoz. Bármelyik folyamatban bekövetkező rendellenesség az eltávolítási hatásfokot csökkenti.

Fe2+ + 2H2O  Fe(OH)2 + 2H+ HCO3- + H+  H2CO3 Oxidáció oxigén által: 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2  4Fe(OH)3 Ózonos oxidáció: 3Fe(OH)2 + O3  3 Fe(OH)3

A redox-potenciál szerepe Oxidáció A redox-potenciál szerepe A Fe2+/Fe3+ rendszer redox-potenciálja: +0,77 V Néhány oxidálószer redox-potenciálja: Vízben oldott oxigén (semleges közegben): +0,815 V Vízben oldott oxigén (savas közegben): +1,229 V Ózon (lúgos közegben): +1,24 V Ózon (semleges közegben): +2,07 V Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg): +1,49 V

Mangán Határérték: EU, 201/2001-es Kormányrendelet: 0,05 mg/L Előfordulás: Talajvíz Védett rétegvíz Partiszűrésű víz A reduktív jelleg miatt a vízben jól oldódó mangán(II) vegyületek (Mn2+) dominanciája érvényesül Az eltávolításhoz (folyadék-szilárd fázisszétválasztás) vízben rosszul oldódó mangán(IV)-vegyületekké kell átalakítani

Alapvető folyamatok, melyekből a technológia összerakható: Oxidáció Kémiai kicsapatás Szilárd-folyadék fázisszétválasztás

Mn2+ + 2H2O  Mn(OH)2 + 2H+ Ózonos oxidáció: 3Mn(OH)2 + 3H2O + O3  3 Mn(OH)4 „Vízvesztés” folyamata: Mn(OH)4  MnO(OH)2 + H2O MnO(OH)2  MnO2 + H2O

Oxidáció Az Mn2+/Mn4+ rendszer redox-potenciálja: +1,51 V Az Mn2+/MnO2 rendszer redox-potenciálja: +1,28 V Néhány oxidálószer redox-potenciálja: Vízben oldott oxigén (semleges közegben): +0,815 V Vízben oldott oxigén (savas közegben): +1,229 V Ózon (lúgos közegben): +1,24 V Ózon (semleges közegben): +2,07 V Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg): +1,49 V Kálium-permanganát (savas közeg): +1,69 V Kálium-permanganát (lúgos közeg): +1,85 V Hidrogén-peroxid: +2,14 V

Oxidáció Az Mn2+/Mn4+ rendszer redox-potenciálja: +1,51 V Az Mn2+/MnO2 rendszer redox-potenciálja: +1,28 V Néhány oxidálószer redox-potenciálja: Vízben oldott oxigén (semleges közegben): +0,815 V Vízben oldott oxigén (savas közegben): +1,229 V Ózon (lúgos közegben): +1,24 V Ózon (semleges közegben): +2,07 V Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg): +1,49 V Kálium-permanganát (savas közeg): +1,69 V Kálium-permanganát (lúgos közeg): +1,85 V Hidrogén-peroxid: +2,14 V

A különböző redox-potenciál értékek miatt a vas(II)- és a mangán(II)-vegyületek eltérő oxidálószereket igényelnek Gazdaságossági megfontolások: az erősebb oxidálószerek drágábbak!!! Ha vas(II)- és mangán(II)-vegyületek egyszerre vannak jelen a vízben (és ez az esetek döntő többségében így van) erős oxidálószert alkalmazva először a vas(II)-vegyületek oxidálására kerül sor, és ha ezek elfogytak akkor oxidálódnak mangán (II)-komponensek. Célszerű először a vas(II)-vegyületeket az olcsóbb oxidálószerrel oxidálni, majd ha ez a folyamat befejeződött az erősebbel a mangán (II)-komponenseket

Az alkalmazásra kerülő vastalanítási technológia függ a kezelendő vízben található vasvegyületek koncentrációjától A vízben oldott oxigénnel történő oxidáció hatékonysága függ a levegőztetés idejétől és intenzitásától (a vízbe belépő oxigén mennyiségétől) Az alkalmazásra kerülő szilárd-folyadék fázisszétválasztási technológia (egylépcsős, vagy többlépcsős) szintén a tisztítandó víz vastartalmának függvénye

0,2 mg/L < Fe2+ < 0,5 mg/L 0,5 mg/L < Fe2+ < 2,0 mg/L Praktikus okokból a következő osztályozást célszerű figyelembe venni: 0,2 mg/L < Fe2+ < 0,5 mg/L 0,5 mg/L < Fe2+ < 2,0 mg/L 2,0 mg/L < Fe2+ < 5,0 mg/L Fe2+ > 5,0 mg/L

Fe2+ < 0,5 mg/L Egyszerű oxidáció (olcsó oxidálószerrel), egylépéses szilárd-folyadék fázisszétválasztás (nyitott, vagy zárt gyorsszűrő) Az oxidáció megfelelő hatékonysággal és elegendően rövid idő alatt megvalósítható vízben oldott oxigénnel a fázisszétválasztást biztosító gyorsszűrő egységben Megfelelő szűrőméretezés esetén a ciklusidő nem rövidebb 24 óránál

0,5 mg/L < Fe2+ < 2,0 mg/L Az oxidáció a vízben oldott oxigén hatására lényegesen lassabban valósul meg. Vagy erősebb oxidálószer alkalmazására, vagy hosszabb reakcióidőre van szükség A hosszabb reakcióidő biztosításához külön oxidációs egységet kell kialakítani Erősebb oxidálószer alkalmazása esetén nem szükséges a különálló oxidációs egység létrehozása, a homokszűrő előtt történő oxidálószer adagolás (és annak megfelelő elkeverése) biztosítja a gyors oxidációt Szilárd-folyadék fázisszétválasztás megfelelő hatékonysággal biztosítható a gyors homokszűrőben A ciklusidő megközelíti vagy eléri a 24 órát, extra öblítővíz igény nem lép fel

2,0 mg/L < Fe2+ < 5,0 mg/L A szükséges hatékonyságú oxidáció csak erős oxidálószer(ek) alkalmazásával biztosítható A megfelelő hatékonyságú oxidációhoz külön oxidációs egység kialakítása szükséges A szilárd-folyadék fázisszétválasztás megfelelő hatékonysággal megvalósítható gyors homokszűrőben, de a ciklusidő 12-24 óra között változik A rövid ciklusidő miatt a szűrő-öblítővíz igény elérheti, sőt meghaladhatja a tisztított víz 10%-át A ciklusidő növelése érdekében célszerű kétrétegű gyors homokszűrőt alkalmazni, mely lehet elválasztott terű, illetve egyterű

Fe2+ > 5,0 mg/L A hatékony oxidáció csak erős oxidálószer alkalmazásával érhető el A hatékony oxidációhoz elegendően hosszú reakcióidő szükséges Külön oxidációs egység kialakítását célszerű biztosítani A hatékony szilárd-folyadék fázisszétválasztáshoz kétlépcsős eljárás szükséges Első fázisszétválasztási egységként célszerű ülepítő, vagy flotáló műtárgyat kialakítani A második fázisszétválasztó egység a hagyományos (vagy kétrétegű) szűrő A fenti kialakítással biztosítható az elfogadhatóan hosszú ciklusidő és a viszonylag kis szűrő-öblítővíz igény

nyers víz zagyvíz öblítő víz szűrt víz szűrő réteg támréteg levegő befúvás szűrt víz

Mangán(II)-vegyületek oxidálása a vízben oldott oxigénnel (bedolgozott szűrő) Bár a vízben oldott oxigén redox-potenciálja lényegesen kisebb, mint a Mn2+/Mn4+ rendszeré, megfelelő katalizátor jelenlétében a Mn2+ ionok oxidálását a vízben oldott oxigén is képes megvalósítani A szűrőkavics felületén kialakuló MnO2 réteg megfelelő módon katalizálja a Mn2+ ionok oxidálását A mangán-dioxid réteg kialakítása KMnO4 oldat adagolásával biztosítható A katalizátor réteget időnként KMnO4 oldat adagolásával regenerálni, erősíteni kell Ez a megoldás a 0,5 mg/L-nél kisebb Mn2+ koncentrációval rendelkező vizekben alkalmazható Kereskedelmi forgalomban: mangán-zöld homok, BIRM homok

Mangán(II)-vegyületek oxidálása erős oxidálószerekkel Klór Bár a klór redox-potenciálja hasonló a Mn2+/Mn4+ rendszeréhez, elegendő reakció-idő biztosításával megfelelő oxidáció biztosítható. Külön oxidációs reaktor beiktatása az oxidáció hatékonyságát javítja. A klór 0,5 mg/L-nél kisebb és nagyobb Mn2+ koncentrációk esetén egyaránt alkalmazható. KMnO4 oldat Megfelelő oxidációs hatékonyság csak 9,0-nél nagyobb pH értékek esetén jelenik meg. Ezen a nagy pH értéken azonban jelentős kalcium-karbonát kiválásra számíthatunk a szűrőkavics felületén. Ez a jelenség nagy mértékben rontja a szűrés hatékonyságát. Előkísérletek jelentősége! Bizonyos esetekben a klór nem biztos, hogy elég hatékony, ugyanakkor a kálium-permanganát kellő hatásfokkal oxidálja a mangánt.

Ózon Az ózon –nagy redox-potenciálja miatt – hatékony és gyors oxidációt biztosit a 0,5 mg/l-nél kisebb és nagyobb kezdeti Mn2+ koncentrációk esetén egyaránt. Különálló oxidációs egység alkalmazása az oxidáció hatékonyságát javítja. Fázisszétválasztó egységként hagyományos homokszűrőt célszerű alkalmazni. Hidrogén-peroxid Nagy redox-potenciálja miatt hatékony és gyors oxidációt valósít meg mind 0,5 mg/l-nél kisebb, mind 0,5 mg/l-nél nagyobb kezdeti Mn2+ koncentrációk mellett. Különálló oxidációs egység alkalmazása célszerű. A hagyományos homokszűrő alkalmazása megfelelő fázisszétválasztást biztosít.