SZILÁRD/FOLYADÉK FÁZISSZÉTVÁLASZTÁSI TECHNOLÓGIÁK GÁZTALANÍTÁS HOMOKSZŰRÉS TECHNOLÓGIAI SOROK

SZILÁRD/FOLYADÉK FÁZISSZÉTVÁLASZTÁSI TECHNOLÓGIÁK

SZILÁRD/FOLYADÉK FÁZISSZÉTVÁLASZTÁSI TECHNOLÓGIÁK

Rács és szitaszűrő A rács a nagyobb átmérőjű, nagyobb térfogatú,úszó tárgyak visszatartását hivatott elvégezni. A különféle nagy felületű vékony tárgyak (fóliák) valamint a falevelek víztől való elválasztását nagyon jó hatásfokkal valósítják meg a szitaszűrők. HEFOP 3.3.1.

GEREB

MIKROSZITA SZŰRŐ

MIKROSZITA SZŰRÉS

Szitaszűrők A makroszita szűrő szitaelemének nyílásmérete 0,3-2,5 mm. Az ilyen méretű makroszita bizonyos szuszpendált anyagokat, úszó vagy félig úszó anyagokat, állati vagy növényi hulladékokat, rovarokat, ágat, füvet, stb. tart vissza. A mikroszita szűrő nyílásmérete a 23-65 μm tartományba esik. Az ilyen méretű szitával a nagyon finom szuszpendált anyagok (pl. planktonok) távolíthatók el HEFOP 3.3.1.

Homokfogók A homokfogó feladata a vízkezelés szempontjából nagy sűrűségűnek tekinthető szemcsék kiülepítése a vízből. Ezek a szemcsék (a kolloid rendszerekkel ellentétben) technológiai szempontból elfogadható időtartamon belül képesek kiülepedni a vízből. HEFOP 3.3.1.

ÜLEPÍTŐ

ÜLEPÍTŐK MÉRETEZÉSE Q  vízhozam V  a műtárgy térfogata tartózkodási idő  t = V / Q S  a műtárgy alapterülete ω0  ülepedési sebesség t = H0 / ω0 V = H0*S = Q*t ω0 = H0 / t = Q / S Ha az ülepedési sebesség kisebb, mint ω0 (pl. ω1), akkor a pehely nem tud t idő leülepedni A méretezés alapja: a felületi terhelés, ami a vízhozam és a keresztmetszeti terület hányadosa; feltételezzük, hogy az ülepítendő részecskénk ülepedési sebessége ennél nagyobb.

HOSSZANTI ÁTFOLYÁSÚ ÜLEPÍTŐ

KÖR ALAPRAJZÚ ÜLEPÍTŐ

LEBEGŐ ISZAPFELHŐS ÜLEPÍTŐ

LEBEGŐ ISZAPFELHŐS ÜLEPÍTŐ A lebegő iszapfüggönyt tartalmazó derítők kör keresztmetszetü ülepítők, melyekben a víz áramlása lentről felfelé történik. Működésének lényege, hogy a pelyhek aggregálódása következtében olyan vastagságú iszapfelhő alakul ki, amelynek a sűrűsége már elég nagy ahhoz, hogy a felfelé tartó vízárammal együtt ne ússzon fel, és ne folyjon el az ülepítőből, azonban az iszapfelhő mennyiségét úgy kell szabályozni, hogy az ne is ülepedhessen le az ülepítő aljára. A műtárgy aljáról fefelé haladó pelyhek ehhez a lebegő iszapfelhőhöz kapcsolódnak. HEFOP 3.3.1.

LEBEGŐ ISZAPFELHŐS ÜLEPÍTŐ A lebegő iszapfüggönyt tartalmazó derítők működését tehát nagy mértékben befolyásolják a műtárgyban lejátszódó hidraulikai folyamatok. A viszonylag vastag iszapfelhő (1-1,5 m) kialakítása és stabilizálása, fenntartása csak megfelelő felületi terhelés mellett valósítható meg. HEFOP 3.3.1.

Az optimálisnál kisebb vízsebességek az iszapfelhő vékonyodását, elfogyását, a nagyobbak pedig a pelyhek iszapfüggönyből történő felúszását, az ülepített vízben való megjelenését eredményezik. A stabil iszapfelhő nagy jelentőséggel rendelkezik a lebegőanyagok visszatartása szempontjából: a nem kellő mértékben flokkulált pelyhek a viszonylag sűrű iszapfelhőben kapcsolódnak az ott tartózkodó nagyobb pelyhekhez. A lebegő iszapfüggöny lényegében „megszűri”az áthaladó vizet, visszatartja a lebegőanyagok jelentős részét. HEFOP 3.3.1.

CSŐKÖTEGES ÜLEPÍTŐ

CSŐKÖTEGES ÜLEPÍTŐ Az ülepítők teljesítményének növelésére lamellákat, csőkötegeket lehet alkalmazni A függőleges átfolyású ülepítők felső harmadába beépített lamellák alapvetően megváltoztatták a műtárgy hidraulikai viszonyait A lamellák a víz mozgási irányát a normálisnak tekintett függőlegestől eltérítik, így azonos áramlási sebesség mellett a víz függőleges irányú sebesség-komponense lényegesen kisebb lesz mint kényszeráramlás nélkül. HEFOP 3.3.1.

CSŐKÖTEGES ÜLEPÍTŐ A lamellák között áramló vízben a lebegőanyagokra (így a pelyhekbe ágyazott lebegőanyagokra is) ható felhajtó erő is kisebb, tehát a szilárd anyagok ülepedése is nagyobb hatásfokú lesz A lamellákon és a csőkötegek falán lecsúszó pelyhek nagy részének további mozgására az ülepedés jellemző a nem-kényszeráramlású víztérben Tehát az ülepítés lebegőanyag eltávolító képessége lényegesen növelhető csőkötegek, vagy lamellák beépítésével a derítőbe, ami lehetőséget ad a derítők kapacitásának növelésére HEFOP 3.3.1.

FLOTÁLÁS

A finom lebegőanyag eltávolítása A felszíni vizek lebegőanyagainak jelentős része kisebb méretekkel („átmérő”-vel) rendelkezik, mint a homokszűrő szemcséi között kialakuló csatornák átmérői, továbbá a méretük nem elegendő ahhoz, hogy leülepedjenek (kolloid rendszerek). Ezek a lebegőanyag részecskék csak nagyon gyenge hatásfokkal távolíthatók el ülepítéssel / a homokszűrőben. A „finom” (kolloid, kvázi-kolloid mérettartományba tartozó) részecskék eltávolítását, vagy a szilárd-folyadék fázisszétválasztás számára történő alkalmasságuk megteremtését a finom fázisszétválasztási fokozat (homokszűrés) előtt kell megvalósítani, erre szolgál a koaguláció HEFOP 3.3.1.

A finom lebegőanyag eltávolítása Megfelelő koagulációval a vízben szuszpendált, illetve emulgeált részecskék alkalmassá válnak arra, hogy szilárd-folyadék fázisszétválasztási eljárásokkal elkülönítsük azokat a víztől. A fázisszétválasztás hatékonysága megfelelő flokkulációval jelentős mértékben növelhető. A fázisszétválasztás utolsó lépése a szemcsés közegben lejátszódó szűrés. A szűrést a körülményektől függően megelőzheti egy durvább fázisszétválasztási eljárás, pl. ülepítés vagy flotálás, melynek az a feladata, hogy a szűrőre lehetőleg 5 - 10 mg/L-nél kisebb lebegőanyag koncentrációval rendelkező víz kerüljön. HEFOP 3.3.1.

MÉLYÉPTERV típusú derítő (forrás: Öllős, 1987)

Gáz-folyadék fázisszétválasztás

Gázok eltávolítása fizikai úton A gázok vízben történő oldódását a Henry-törvény írja le: cv = pg * H Ahol cv a vízben oldott gáz koncentrációja, pg a gáz parciális nyomása, H a Henry-tényező. A parciális nyomás az a nyomásérték, amit az adott gáz akkor fejtene ki, ha a légtérben más gázok nem lennének jelen. (Ez az egyenlet csak fizikai oldódás esetén teljesül, amennyiben az adott gáz reakcióba lép a vízzel, akkor a Henry-törvény már nem tudja leírni a folyamatokat.)

Gázok az ivóvízben Ivóvízben előforduló gázok: metán  robbanásveszély agr.CO2  korrózió H2S  kellemetlen szag Forrás (képek): Fazekas Z., Alföldvíz

Gázok eltávolítása fizikai úton Amennyiben tehát a vízben nagy mennyiségű oldott gáz van jelen, kilevegőztetéssel jelentős része eltávolítható a vízből A cél az, hogy minél nagyobb folyadék-levegő határfelületet biztosítsunk, és a levegőből kioldódott gázokat elvezessük Ilyen levegőztető eljárások a kaszkádos, szórórózsás és ütközőtányéros levegőztetők, valamint gázmentesítő berendezések Az ilyen, ún. nyitott rendszereknél két folyamat játszódik le párhuzamosan: egyrészt a vízben oldott gázok eltávoznak a vízből, másrészt jelentős mennyiségű oxigén oldódik a vízbe (ezáltal pl. a vas levegő általi oxidációja is megvalósul) A fizikai módszerek alkalmasak a metán gáz és kén-hidrogén eltávolítására, továbbá az agresszív CO2 eltávolítására részben (a maradó agresszív CO2-t kémiai úton kell eltávolítani)

Gáztalanítók üzemeltetésének gyakorlati kérdései Forrás: Fazekas Z., Alföldvíz

Gázmentesítő GM típusú Forrás: Mészáros

Gáztalanítók üzemeltetésének gyakorlati kérdései Forrás: Fazekas Z., Alföldvíz

Gáztalanítók üzemeltetésének gyakorlati kérdései Rasching gyűrűs kaszkád 1 – 3 cm átmérőjű és hosszúságú, 2 – 3 mm falvastagságú műanyag és porcelán csődarabok Forrás: Öllős

Gáztalanítók üzemeltetésének gyakorlati kérdései Forrás: Fazekas Z., Alföldvíz

Gáztalanítók üzemeltetésének gyakorlati kérdései Forrás: Fazekas Z., Alföldvíz

Gáztalanítók üzemeltetésének gyakorlati kérdései Forrás: Fazekas Z., Alföldvíz

Gáztalanítók üzemeltetésének gyakorlati kérdései Forrás: Fazekas Z., Alföldvíz

Gáztalanítók üzemeltetésének gyakorlati kérdései Forrás: Fazekas Z., Alföldvíz

METANULL berendezés Forrás: Lugosi és mtsai, Basics és mtsai

Gáz eltávolítása levegőztetéssel Forrás: Mészáros

Gáz eltávolítása levegőztetéssel Forrás: Mészáros

Kaszkádos levegőztetés Állványcsöves kaszkád Kaszkádos levegőztetés Bukósoros kaszkád Lépcsős kaszkád

Agresszív szén-dioxid eltávolítása kémiai úton

A kémiai módszerekkel végzett szén-dioxidmentesítés alapját a CO2-nak kálcium- és magnéziumkarbonáttal és - oxidokkal való reakciói képezik. A kémiai reakciók egyrészt lejátszódhatnak valamilyen anyag (pl. mésztej) kezelendő vízhez történő adagolásával, vagy valamilyen CaCO3 vagy MgO tartalmú anyagon történő átszűréssel Ha a CO2 tartalmú vizet 1-5 cm-es márvány darabokkal töltött tornyon csörgedeztetik át, akkor a következő reakció játszódik le: CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2 Ha a CO2-tartalmú vizet oltott mésszel kezeljük, akkor az alábbi reakciók szolgálják a CO2 eltávolítását ill. átalakítását: Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + 2 CO2  Ca(HCO3)2

MgO + CaCO3 + 3 CO2 + 2 H2O  Ca(HCO3)2 + Mg(HCO3)2 Szokták még használni ugyanerre a célra a félig égetett dolomitot vagy magno-masszát, ami kálcium-karbonát és magnézium-oxid keveréke. A lejátszódó reakció ilyenkor a következő: MgO + CaCO3 + 3 CO2 + 2 H2O  Ca(HCO3)2 + Mg(HCO3)2 Magyarországon pl. FERMAGO néven ismert MgO tartalmú anyagot (zsugorodásig égetett magnezit kvarchomokkal keverve) szoktak a szűrőhomokhoz keverni. A szűrőre kerülő víz széndioxid tartalmának a függvényében kell meghatározni a kvarchomok : fermago keverési arányt. A víz agresszív szén-dioxid tartalma a szűrőtölteten áthaladva reagál a magnézium-oxiddal, lényegében feloldja azt, miközben a víz agresszív szén-dioxid tartalma csökken További kezelési lehetőség: szóda (Na2CO3) adagolása

Szűrés szemcsés közegen keresztül

Szűrés nyitott szűrők zárt szűrők

Gravitációs rendszer Nyomás alatti rendszer

A szűrőgyertya működése (forrás: http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-0019_Vizellatas_es_szennyvizkezeles/ch06s02.html)

Nyomás (mint vízoszlopmagasság) eloszlása homogén, egyrétegű, lefelé szűrő gyorsszűrő rétegben (forrás: Öllős, 1987)

Nyitott szűrők

Változó szintű szűrő Forrás: Öllős

Állandó szintű szűrő Forrás: Öllős

Technológiai sorok

Fermasicc technológia Forrás: Mészáros

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

gázmentesítés Fe eltávolítás tározás Fe oxidáció Forrás: Mészáros

Szűrő mangán eltávolítására Fe eltávolítás Fe oxidáció Mn oxidáció Mn eltávolítás tározás Szűrő mangán eltávolítására Bedolgozott szűrőréteg (MnCl2 és KMnO4 oldattal kezelt szűrő  MnO2 réteg katalizálja a mangán oxidációját a levegő oxigénje által) Forrás: Mészáros

Vastalanítás változó felvízszintű nyitott szűrővel Forrás: Mészáros

Vastalanítás állandó felvízszintű nyitott szűrővel Forrás: Mészáros

Tisztítástechnológia magas vastartalom (Fe > 5 mg/L) és nagy vízhozam esetén (nyitott szűrők) KMnO4 Fe oxidáció tározás gázmentesítés Fe eltávolítás Forrás: Mészáros

Fe oxidáció tározás Fe eltávolítás gázmentesítés KMnO4 Fe oxidáció tározás gázmentesítés Fe eltávolítás Forrás: Mészáros, Öllős