1 ZASTOSOWANIE UTLENIANIA CHEMICZNEGO ODŻELAZIANIE I ODMANGANIANIE WODYW OCZYSZCZANIU WODY, ODŻELAZIANIE I ODMANGANIANIE WODY KONSPEKT podstawy fizykochemiczne utleniania zastosowanie utleniania chemicznego w oczyszczaniu wody uboczne produkty utleniania chemicznego (UPU) usuwanie żelaza z wody usuwanie manganu z wody usuwanie żelaza i manganu z wody

2 Utlenianie chemiczne

3 Utlenianie chemiczne

4 Efekt reakcji utleniania

5

6 miara zdolności utleniających i redukujących substancji w wodzieUtlenianie chemiczne potencjał redoks miara zdolności utleniających i redukujących substancji w wodzie pomiar– elektroda wodorowa (platynowa) potencjał Eo = 0V potencjały normalne c=1mol

7 UTLENIACZE Reakcje utleniania Eo HClO + H+ + 2e Cl- + H2O 1,49V Cl2 + 2e  2Cl- 1,36V O3 + 2H+ + 2e  O2 +2H2O 2,07V O3 + H2O + 2e  O2 +2O- 1,24V H2O2 + 2H+ + 2e  2H2O 1,78V O2 + 4H+ + 4e  2H2O 1,23V MnO H+ + 3e  MnO2 +2H2O 1,68V

8 powietrze (O2), Cl2, ClO2, chloraminy, O3, H2O2, KMnO4, UVZWIĄZKI UTLENIANE W WODZIE Reakcje utleniania Eo Br- + H2O  HBrO + 2H+ + 2e -1,33V Fe2+ Fe3+ + e - 0,77V H2S  S + 2H+ + 2e -0,14V C6H12O6 + 6H2O  6CO2 + 24H+ + 24e -0,20V STOSOWANE UTLENIACZE powietrze (O2), Cl2, ClO2, chloraminy, O3, H2O2, KMnO4, UV

9 EFEKTYWNOŚĆ UTLENIACZYL.p. Zanieczyszczenie pow. Cl2 ClO2 O3 KMnO4 1. Fe + + + + + + 2. Mn 3. Barwa 4. Zapach i smak +, - 5. NH3 6. Materia organiczna 7. Substancje redukujące 8. Dezynfekcja (+)

10 ZASTOSOWANIE UTLENIACZY W RÓŻNYCH ETAPACHUZDATNIANIA WODY L.p. Etap uzdatniania pow. Cl2 O3 ClO2 Chlor- aminy 1. utlenianie wstępne + (+) + + 2. utlenianie pośrednie - 3. utlenianie końcowe 4. dezynfekcja 5. dezynfekcja końcowa

11 POWIETRZE woda ziemia ogień powietrze

12 POWIETRZE c. cząst. 28,9 g/mol tw = 192oC Gaz ilość w % Azot 78,09Tlen 20,95 CO2 0,03 Inne gazy 0,93 c. cząst. 28,9 g/mol tw = 192oC

13 rozp. O2 = 10 mg/l POWIETRZE napowietrzanie (CO2 , odkwaszanie),(-) H2S, NH3, Fe, Mn, Rn rozp. O2 = 10 mg/l 4Fe2+ + O2 + 10H2O  4 Fe(OH)3 + 8H+ 2Mn2+ + O2 + 2H2O  2 MnO2 + 4H+ CO2(-) pH wyrównanie ciśnienia CO2, H2O N2, O2

14 1m/h 8 –10 m/h 10–12 m/h SPOSOBY NAPOWIETRZANIA WODY – AREATORYrozdeszczowanie rozpylanie za pomocą dysz wtłaczanie powietrza pod ciśnieniem ociekacze 1m/h 8 –10 m/h 10–12 m/h

15 Aeracja wody surowej Napowietrzanie wody surowej mające na celu dostarczenie tlenu niezbędnego do procesu utleniania odbywa się w 2 aeratorach kaskadowych typu "Aluminium Cascade Aerator" o wydajności 500 m3/d. Powietrze do aeratora doprowadzone jest z zewnątrz budynku w ilości 300 m3/h po uprzedniej dezynfekcji promieniami UV. W celu wyizolowania procesu napowietrzania zrealizowano hermetyzację układu poprzez montaż ścian z przezroczystych płyt poliwęglanowych. Zbiorniki kontaktowe Zadaniem zbiorników kontaktowych jest zapewnienie kontaktu wody surowej z powietrzem do pełnego nasycenia tlenem. Pojemność czynna komór kontaktowych wynosi 500 m3 i zapewnia kontakt wody z powietrzem w czasie jednej godziny. Stacja wodociągowa "Sławinek"

16 podział reakcji chloru w wodzieDezynfekcja związkami chloru utleniacz wstępny i dezynfekant cwycz = 0,01g/m3 clet = 2,9g/m3 dobrze rozpuszczalny w wodzie Cl2, HClO, ClO-, (NaClO) c = f(pH) podział reakcji chloru w wodzie reakcje z nieorganicznymi reduktorami : Cl- - Cl2 reakcje ze zw. org. : chloroform, kwas chlorooctowy i poch. utlenianie bromków dezynfekcja wody w sieci; pozostały chlor ogólny chlor wolny chlor związany Cl2, HClO > > chloraminy org. i norg

17 Reakcje zachodzące podczas utleniania związkami chloru2Fe2+ + ClO- + 2H+  2Fe3+ + Cl- + H2O 2Mn2+ + ClO- + H2O  2MnO2 + Cl- + 2H+ H2S + 4ClO-  2SO Cl- + 2H+ NH3 + HClO  NH2Cl + H2O NH2Cl + HClO  NHCl2 + H2O NHCl2 + HClO  NCl3 + H2O NH2Cl + 3Cl2  N2O + N2 + 10HCl

18 toksyczne, mutagenne, kancerogenneProdukty uboczne: toksyczne, mutagenne, kancerogenne Miara: całkowity chlor organiczny nielotne 70-80% lotne % THM trihalometany związki org. + X ( Cl, I, Br, F) pH  - [THM]  napowietrzanie, adsorpcja na GWA i PWA Mutagenność – genotoksyczność, badania na bakteriach MX chloro-4-(dichlorometylo)-5-hydroksy-2 furanon ng/l lista WHO

19 CHLORATORY ciśnieniowe (1-2 atm) i próżniowe ( p< p atmos.)0,4-0,8 g ClO2/m3 Chlorator służy do odkażania wód pitnych w małych wodociągach i basenach, przeważnie systemu hydroforowego. Chlorator ten dezynfekuje wodę za pomocą roztworu podchloru sodowego, rozcieńczonego w wodzie maksymalnie do 3% stężenia chloru. maksymalna wydajność 18 dm3/h  maksymalne ciśnienie 0,6 MPa

20 A B 2ClO2 + H2O HClO3 + HClO2 większa efektywnośćmniejsza reakcja ze zw. org. nie reaguje z NH3 spowalnia wtórny rozwój bakterii CHLORAMINY B A SO2N.NaCl CH3

21 KMnO4 utlenia Fe2+, Mn2+, S2-, CN-, fenolezapobiega wzrostowi fitoplanktonu łatwy do stosowania wspomaga koagulację 2KMnO4 +10FeSO4 + 8H2SO4  5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O Mn7+ + 5e  Mn 2 2Fe2+ -2e  2Fe 5

22 ozon

23 ozon tw = -112,3oC 1: 500 000 rozp. 1g/l O3  O2 + O dawka 1-3mg/lO3 > Cl2 aktywność i cena dawka 1-3mg/l

24 Utlenianie za pomocą ozonuO O O O R1 -C=C-  -C - C-  C=O R2

25 Ozonowanie polega na przepuszczaniu przez wodę powietrza nasyconego ozonem O3 (tlenem trójatomowym). Ozon wytwarzany jest w specjalnych urządzeniach zwanych ozonatorami (generatorami ozonu). Produkcja ozonu oparta jest na zasadzie cichego, elektrycznego wyładowania w zmiennym polu wysokiego napięcia, które oddziałuje na strumień czystego, suchego tlenu lub powietrza z otoczenia. Stacja ozonowania wody składa się z urządzeń do wytwarzania ozonu (ozonatorów) oraz zbiorników kontaktowych służących do wprowadzania ozonu do dezynfekowanej wody. Mieszanie ozonu z dezynfekowaną wodą odbywa się w zbiorniku absorbcyjnym (absorberze). Jako podstawową powszechnie obowiązującą zasadę przyjęto następujące wymaganie: aby uzyskać najwyższy stopień dezynfekcji wody pitnej, stężenie ozonu resztkowego w ilości 0,4 mg/dm3 musi być utrzymywane przez okres 4 minut.

26 Ozon jest wytwarzany droga wyładowań elektrycznych w gazach zawierających tlen.Dla efektywnego wytwarzania ozonu produkuje się zblokowane wytwornice ozonu EFFIZON.

27 Mn Mn(II) – Mn(IV) napow. + nawap. + filtrowaniefiltrowanie (piroluzyt, piasek kwarcowy) filtrowanie na jonitach koagulacja

28 FORMY ŻELAZA W WODZIE żelazo całkowite żelazo III żelazo IIskompleksowane wolne kompleksy norg krzemiany fosforany kompleksy organicz. z kwasami huminowymi fulwowymi Fe(OH)3 i inne osady żelazo w formie rozpuszczonej i koloidalnej nie zatrzymuje się na filtrach osad FeS FeCO3 rozp. Fe2+ FeOH+ osady zawierające żelazo zatrzymuje się na filtrach

29 Fe w związkach nieorganicznychODŻELAZIANIE I ODMANGANIANIE WODY koagulacja, sedymentacja, filtracja napowietrzanie, utlenianie Fe w związkach nieorganicznych hydroliza Fe(II)–Fe(III)–Fe(OH)3–koagulacja-sedymentacja Fe w związkach organicznych intensywne utlenianie intensywne zakwaszenie koagulacja Al lub wapnem (objętościowa) Fe < 0,1 – 0,2 mg/l metody biologiczne katalizator w postaci bakterii - ekceptor elektronów

30                              Istota odżelaziania wody polega na utlenianiu jonów Fe (II) do Fe (III) i usuwaniu wytrąconych związków Fe(OH)3 z oczyszczonej wody w procesie sedymentacji i filtracji. Proces hydrolizy nieorganicznych związków żelaza a następnie utlenianie jonów Fe (II) do Fe (III) przebiegają łatwiej niż hydroliza związków manganu i utlenianie jonów Mn (II) do Mn (IV). O stosowanej metodzie usuwania żelaza z wody decyduje forma jego występowania w wodzie surowej. Jeżeli żelazo występuje jako Fe(HCO3)2 to stosuje się najprostszy układ uzdatniania wody napowietrzenie - sedymentacja (przy znacznych ilościach Fe(OH)3) odżelazianie (filtracja pospieszna) - dezynfekcja.

31 Odżelaziacz i odmanganiacz seria ERF 77/13Odżelaziacz i odmanganiacz seria ERF 77/13. Zbiornik ciśnieniowy mieszczący 56 l złoża. -Zbiornik 13x54 cale. Złoże Greensand oraz podsypka kwarcowa. Złoże Greensand - katalityczne regenerowane  nadmanganianem potasu w ilości 3g/litr złoża. Greensand jest złożem o wysokiej skuteczności działania. Odżelazianie i odmanganianie wymaga odczynu wody powyżej 7,5. Złoże Greensand usuwa  żelazo,mangan,barwę,mętność, siarkowodór już przy odczynach 6,5. Zbiornik na nadmanganian potasu połączony z głowicą. Gwarancje do 10 lat

32 OSŁONA. Zapewnia ochronę zaworu kontrolnego. NIEWRAŻLIWY NA WSTRZĄSY, WYKONANY Z LITEGO MOSIĄDZU, NAPĘDZANY SILNIKIEM ZAWÓR TŁOCZKOWY. PRZEŁĄCZNIK "GUST". W razie potrzeby zapewnia dodatkową ilość filtrowanej wody. OSŁONA. Zapewnia ochronę zaworu kontrolnego. GRUBA IZOLACJA. Zapobiega skraplaniu się pary na ściankach zbiornika. WZMOCNIONY, LAMINOWANY ZBIORNIK. ZŁOŻE MacCLEAN. Ma zdolność zbierania żelaza, manganu i podwyższa pH wody. DYSTRYBUTOR I KOLEKTOR. PODŁOŻE KWARCOWE. Zapewnia dodatkową filtrację i umożliwia właściwe czyszczenie złoża. PODSTAWA. Samo dopasowująca się do pochyłości podłoża. P. H. U. EREM® s. c.

33 Filtr odżelaziający

34

35 Mam dosyć