Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek

Az előadások a következő témára: "Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek"— Előadás másolata:

1 Környezetvédelmi számítások környezetvédőknek
2/14. H 1/13. K Környezetvédelmi számítások 1.

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

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

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

5 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).

6 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

7 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.

8 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.

9 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?)

10 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

11 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!).

12 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

13 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.

14 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: C12H22O 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.

15 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:

16 Porkamra méretezés Működési vázlat
Méretezés: Tálcákkal (lemezekkel): Hatásfok: Forrás:

17 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

18 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

19 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 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? = 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? m3/h*24 h/nap = m3/nap * 8·10–5 kg = 14,4 kg Hány kg liszt hiányzik, és hova lehetett? 3,4 kg

20 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? év A számítás alapjául a következő reakció-egyenletet használhatjuk: CaCO3 + 2 H3O+ → Ca H2O + CO2