O DNOWA W ODY
W YKŁAD 2
Dost pno wody na wiecie dzisiaj
w nadmiarze planowanie niedobór brak kryzys
Dost pno wody w 2020 po uwzgl dnieniu przyrostu ludno ci i rozwoju cywilizacyjnego
Zasoby wodne
1600 m3/M·rok w Polsce
4600 m3/M·rok rednio w krajach europejskich 7300 m3/M·rok rednia wiatowa
Zu ycie wody w Polsce ok. 44% obj to ci rocznego odpływu w roku suchym.
ródła cieków:
- Miasta - 2 km3/rok - Przemysł nie korzystaj cy z kanalizacji miejskiej - 0.9 km3/rok - Wie i rolnictwo - ok. 1 km3/rok
Ilo cieków przemysłowych i komunalnych odprowadzanych do wód powierzchniowych
w Polsce w roku 2002
0,2 cieki nieoczyszczone
0,6 z podwy szonym usuwaniem zwi zków
biogenicznych
0,7 biologiczne
0,1 chemiczne
0,9 w tym: mechaniczne
2,3 cieki wymagaj ce oczyszczenia
1,4 komunalne
6,7 w tym wody chłodnicze
7,6 Przemysłowe
9,0 km3 Ogółem
0 1 2 3 4
1980 1990 1995 2000 2002
km3
oczy szczanie z podwy szony m usuwaniem biogenów oczy szczanie biologiczne
oczy szczanie chemiczne oczy szczanie mechaniczne
cieki poddawane oczyszczaniu w latach 1980-2002
0 1 2 3 4 5
km3
1970 1975 1980 1985 1990 1991 1992 1993 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 cieki przem ysłow e i kom unalne w ym agaj ce oczyszczania
odprow adzane do w ód pow ierzchniow ych w latach 1970-2001
cieki nieoczyszczone
cieki oczyszczone z podw y szonym usuw aniem biogenów cieki oczyszczone biologicznie
cieki oczyszczone chemicznie cieki oczyszczone mechanicznie
Liczba i rodzaj oczyszczalni cieków w Polsce 2001
1 546 2 558
Ogółem
39 488
Z podwy szonym usuwaniem biogenów
826 1 922
Biologiczne
135 15
Chemiczne
546 133
Mechaniczne
Przemysłowe Komunalne
Rodzaj oczyszczalni
ródła: „Ochrona rodowiska” 2002, informacje i opracowania statystyczne GUS
Informacje dotycz ce obszarów rolniczych w Polsce
Ludno 14,6 mln mieszka ców
cieki 1 km3/rok System kanalizacyjny 8,5 %
cieki oczyszczane 2,8 % Lokalne systemy oczyszczaj ce lub szamba 41,5 %
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
ludno korzystajaca z oczyszczalni, %
ludno miast ludno w si
Ludno miast i wsi korzystaj ca z oczyszczalni cieków w Polsce.
0 20 40 60 80
Dolno l skie Kujawsko-pomorskie Lubelskie Lubuskie Łódzkie Małopolskie Mazowieckie Opolskie Podkarpackie Podlaskie Pomorskie l skie wi tokrzyskie Warmi sko-mazurskie Wielkopolskie Zachodniopomorskie
cieki nieoczyszczone, hm3
Nieoczyszczone cieki przemysłowe i komunalne odprowadzane do wód powierzchniowych lub ziemi według województw w 2002 r.
W 5 krajach UE ponad 80% mieszka ców wsi jest
podł czonych do kanalizacji i centralnych oczyszczalni.
W innych krajach znacznie poni ej 80% miesza ców a w kilku krajach dominuj wył cznie oczyszczalnie
mechanicznie.
Pojawiaj si opinie, e zcentralizowane oczyszczanie cieków zwi zane jest mimo wszystko z ingerencj w rodowisko, m.in. z powodu:
- Prowadzenia długich przewodów kanalizacyjnych, które prowadz relatywnie niewielkie ilo ci cieków,
- Transport lokalnie powstaj cych cieków do du ych szybko płyn cych cieków usytuowanych daleko od miejsca powstawania tych cieków,
- Problem osadów ciekowych powstaj cych w centralnych oczyszczalniach.
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000
1968 - 70 1971 - 73 1974 - 77 1978 - 83 1984 - 88 1989 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
długo klasyf ikow anych rzek, km
I klasa czysto ci w ód II klasa III klasa w ody nie odpow iadaj ce normom
Jako wód płyn cych kontrolowanych wg kryterium fizyczno-chemicznego w latach 1968- 2002.
cz hydrofobowa
cz hydrofilowa
Schemat struktury SPC
Mechanizm działania SPC przy praniu
CH3 CH3 CH3 H
CH3 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 – C SO3– Na+ CH3
CH 3 – (CH 2 ) 9 – CH – CH 2 – CH 3
SO 3 – Na +
CH2 – O – C O
R CH2 – OH
CH2 – O – C O + 3NaOH = 3 R – COONa + CH2 – OH
R CH2 – OH
CH2 – O – C O
tłuszcz + NaOH = mydło R + gliceryna
Odnowa Wody - definicja
Zespółjednostkowych procesów fizyczno-
chemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu wtórnego u ycia wody (głównie w
przemy le), lub ochrony zbiorników wodnych przed zanieczyszczeniem (głównie
eutrofizacj ).
A. Kowal: „Odnowa Wody”, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1996.
Odnowa Wody - definicja
Zespółjednostkowych procesów fizyczno-
chemicznych oczyszczania cieków stosowany w celu przywrócenia wodzie wła ciwo ci
spełniaj cych normy niezb dne dla jej ponownego uzycia
A. Kowal: „Odnowa Wody”, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1996.
Co oznacza okreslenie?
- zespół procesów - ‘przywrócenie’
- ‘normy’
Wykres Sankey’a
Czy odnowa wody jest nam na pewno potrzebna?
Cele odnowy Wody
— wielokrotne u ycie wody (zasoby, ceny)
— ochrona wód powierzchniowych
Zu ycie Wody w Polsce
Przeznaczenie Zu ycie w latach (hm3)
1988 1993 1996
Przemysł 9220 8140 8320 Gosp. komunalna 2590 1395 1425 R i L 1540 1395 1425
hm3 = ?
Zasoby vs Zu ycie
1. Nierównomierne rozmieszczenie przestrzenne 2. Nierównomierny spływ
3. Nieodpowiednia jako
Odnowa wody – działania technologiczne zmierzaj ce do doczyszczenia cieków w celu
a) ich wtórnego u ycia (przemysł– przemysł, miasto – przemysł, miasto – rolnictwo)
b) ochrony przed zanieczyszczaniem wód powierzchniowych (eutrofizacja,
mikrobiologia)
Zasoby dyspozycyjne- zasoby naturalne
Q (m3/d)
k1 k2 k3 k4 k5 t(lata)
Zapotrzebowanie na wod
Zasoby dyspozycyjne-Z1 Zasoby naturalne
Zasoby dyspozycyjne-Z2 Zasoby dyspozycyjne-Z Zasoby dyspozycyjne-Z4
Odnowa wody
Sposoby gospodarki wodno-sciekowej
1. przepływowy
2. szeregowy
3. obiegowy
4. kombinowany
Rodzaje cieków
— przemysłowe
— bytowo-gospodarcze miejskie
Rodzaje / stopnie oczyszczania
— mechaniczne / 1°
— biologiczne / 2°
— biologiczne wysokoefektywne, / 3°
inne / 3° (odnowa wody)
organicznenie- detrytus
Skład cieków
cieki surowe
0,5 µµµµm
Rozpuszczone Zawiesina
organizmy organiczne
s. biogen.
m. ci kie zasolenie aniony ..
.
saprobowe chorobo- twórcze całkowite
(ChZT, RWO) labilne (BZT5) ekstrakt eter
mikro-zaniecz.
(WWA, PCB ...) aminokwasy, cukry
Jony metali ci kich
1. Zale no wzrostu od st enia
wzrost
st enie w wodzie metale zb dne (Hg, Cd, Pb)
metale niezb dne (Zn, Cu, Co, ...)
2. Nie ma biomagnifikacji za wyj tkiem metaloidów (Hg, As, Sn)
Zanieczyszczenia organiczne (µµµµ-zanieczyszczenia)
— rodzaje
DDT, PCB, WWA, pestycydy, detergenty
— wpływ na wzrost
Zawarto Wzrost
Zanieczyszczenia organiczne (µµµµ-zanieczyszczenia) (c.d.)
— biomagnifikacja
zawarto
glony
zoopl.
ryby
foki
Wody odnowione – gdzie trafiaj ?
Przemysł chłodzenie, transport, technologia (?)
Rolnictwo nawadnianie
G. komun. zraszanie terenów, wzbogacanie zasobów wód podziemnych
Stopie oczyszczenia
— wymogi technologiczne
— sie przesyłowa
— jako wody odbiornika
Wska niki jako ci wody
— fizyczne (temperatura)
— mikrobiologiczne
— chemiczne (zw. biogeniczne, POP’s – RZO)
Warto ci dopuszczalne wybranych wska ników zanieczyszcze
Miano Coli l/100cm3
Jednost. Dopuszczalne warto ci
Wska nik Rol Chło Hod Wod
W. chemiczne
Metale µµµµg/l S. pozos. mg/l Detergenty mg/l
Nog mg/l
Pog mg/l
Zawiesina mg/l Biologiczne
Fizyczne
Temperat. °C
0,1 0,01 1
500 2000 700
0 2 1
5 0,5 20
201,5
103 106 0
∆∆∆∆ 5
Woda dla przemysłu
Sucha pozostało Cl- Fe i Mn Zawiesina Barwa Metale ci kie Detergenty
50 - 2500 mg/dm3 50 - 1000
0 - 1 5 - 100 0 - 100 brak brak
WWA Ołów Kadm Nog Pog BZT5 ChZT
Detergenty Eks. eterowy M. coli
Barwa M tno Zawiesina Wska nik
zanieczyszczenia Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz.
g/m3 mg/dm3 mg/dm3
mg/dm3
mg/dm3 L/100 cm3
g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3
0,0 1 5 0 0,06 0 3 0 0,02 0,1 0,001 0,03 0,0
400 100 120
108 2500
100 800 300 15 70
0,7 0,5 10
50 45 75 105
5 0,1 60 25 10 35
0,005 0,085 1
Charakterystyka cieków miejskich
WWA Ołów Kadm Nog Pog BZT5 ChZT
Detergenty Eks. eterowy Indeks coli Barwa
M tno Zawiesina Wska nik
zanieczyszczenia Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz.
g/m3 mg/dm3 mg/dm3
mg/dm3
mg/dm3 L/100 cm3
g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3
0,0 1 5 0 0,06 0 3 0 0,02 0,1 0,001 0,03 0,0
400 100 120
108 2500
100 800 300 15 70
0,7 0,5 10
50 45 75 105
5 0,1 60 25 12 45
0,005 0,085 1
Charakterystyka cieków miejskich
Wodypowierzch
III kl.
50
natural na
104 15 1,0 100
12 0,4 15
0,1 0,05
2
Zasolenie
Przyrost soli nieorganicznych w ciekach miejskich:
— 20 g N+
— 20 g Ca2+
— 60 g Na+
— 10 g K+
— 10 g Mg2+
— 60 g Cl-
— 30 g SO42-
— 40 g CO32- 300 g/m3
Ładunek metali doprowadzany do cieków
Metal Ładunek St enie
g/1000 M doba mg/dm3
Cd 2 0,004
Cr 10 0,020
Cu 50 0,1
Zn 100 0,2
Zwi zki biogeniczne
Wybrane zagadnienia
— produkcja pierwotna
— eutrofizacja
— iloraz N i P
ródła zwi zków biogenicznych w wodach powierzchniowych
— spływ powierzchniowy
— detergenty
— cieki
Układy technologiczne (urz dze )
.m. BO W R S F A J O D w.o.
BO - oczyszczanie biologiczne
cieki miejskie - .m.
K - koagulacja
K
W - odp dzanie amoniaku R - rekarbonizacja
S - sedymentacja
F - filtracja A - adsorpcja
J - wymiana jonowa O - odsalanie
D - dezynfekacja
wody odnowione - w.o.
WWA Ołów Kadm Nog Pog BZT5 ChZT
Detergenty Eks. eterowy M. coli
Barwa M tno Zawiesina Wska nik
zanieczyszczenia Jednostka W.wod. c.miej. c. m.b.ocz.
g/m3 mg/dm3 mg/dm3
mg/dm3
mg/dm3 L/100 cm3
g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3 g/m3
0,0 1 5 0 0,06 0 3 0 0,02 0,1 0,001 0,03 0,0
400 100 120
108 2500
100 800 300 15 70
0,7 0,5 10
50 45 75 105
5 0,1 60 25 10 35
0,005 0,085 1
Charakterystyka cieków miejskich
Proces jednostkowy
200
ChZT m tno
12 70
zw.rozp. L/100m3 gr/m3 Miano
coli
Odwrócona osmoza
Wska nik zanieczyszczenia(mg/l)
BZT5 P N
Koszt
cieki B.O.
Koagulacja CaO Filtracja
Klinoptylolit (J) Adsorpcja
Dezynfekcja (Cl2)
30 5 1,5 1,5 0,5 0,0 0,0
700 55 40 35 35 6 6 1
130 65
4 2 2 2 0,5 0,0
10 1,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
40 20 20 2 2 2 0,5
550 500 500 500 500 500 600 100
109 107 103 102 102 102 0 0
— 25 10 5 20 20 5 50
Efektywno i koszt procesów jednostkowych
w III stopniu oczyszczania cieków miejskich
Koszty inwestycyjne (zł, wyd. 40.000 m3/dob ) Osad czynny
CaO
Filtracja
Chlorowanie Sorpcja Caktyw
Wymiana jonowa Odwrócona osmoza
20.000.000 10.000.000 5.000.000 700.000 7.500.000 8.500.000 25.000.000
Zagadnienia
1. Definicja
2. Sposoby gospodarki wodno- ciekowej 3. Wykres Sankey’a
4. Zu ycie wody w Polosce 5. Zasoby, a zu ycie
6. Wska niki jako ci wody/ cieków 7. Skład i charakterystyka cieków
8. Procesy jednostkowe w odnowie wody-przeznaczenie, efektywno i układy 9. Koszt odnowy wody
