O DNOWA W ODY
W YKŁAD 4
K OAGULACJA CIEKÓW 2
Koagulacja wapnem
H2O
INNE N, P zawiesiny
zapach nadmierny ChZT
pestycydy barwa i m tno mikrofauna
wirusy bakterie
elazo, metale
twardo CH4; H2S
cieki
cieki
Metody -chemiczne -biologiczne
Elektrokoagulacja
KOAGULACJA WAPNEM
Wprowadzenie
• LLP (pH 9,5 - 10,5) - str canie chemiczne
• HLP (pH 10,5 - 11,5) - str canie chemiczne/koagulacja Mg(OH)2
Wapno
CaCO3 CaO + CO2↑
wapno palone temp.
CaO + H2O Ca(OH)2 wapno gaszone
Ca(OH)2 - 10% zawiesina w wodzie (mleko wapienne) Ca(OH)2 - 1% roztwór (woda wapienna)
Wapno dolomitowe
Ca(OH)2 / Mg(OH)2 60 % / 40 %
2.5. Reakcje chemiczne (c.d.)
— odwracalne (ogólne)
aA + bB cC + dD
v
s= k
1[A]
a[B]
bv
p= k
2[C]
c[D]
dv
s= v
p[ ] [ ]
[ ] [ ]
a bd c
2 1
B A
D K C
k
k = =
2.5. Reakcje chemiczne (c.d.)
— odwracalne (rozpuszczanie) A
aB
b(s)aA
b++ bB
a-[ ] [ ]
[
a b]
s b - a ab
B A
B K = A +
[ ] [ ] A
b aB
a- bIR
K ≡ =
+zwykle lg IR lg IR
Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- Al(OH)3 Al3+ + 3OH- Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH- CaCO3 Ca2+ + CO32-
-38 -33 -14 - 8
CHEMIZM KOAGULACJI WAPNEM
• LLP
• HLP
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓ + Ca(HCO3)2
Mg(CO3)2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 ↓ + CaCO3 ↓
CHEMIZM KOAGULACJI WAPNEM
300
200
100
10,0 10,5 11,0 11,5
Rozp CaCO3
(g/m3)
298 °K 273 °K
pH
Procesy towarzysz ce
organicznenie- detrytus
Skład cieków
Próbka cieków
0,5 µµµµm
Rozpuszczone Zawiesina
organizmy organiczne
s. biogen.
m. ci kie j.główne aniony
bakterie bezkr gow.
całkowite
(ChZT, RWO) kwasy humusowe ekstrakt eter
mikro-zaniecz.
(WWA, PCB ...) aminokwasy, cukry rozp.gazy
kr gowce
LLP/HLP. PROCESY TOWARZYSZ CE
DEFOSFATACJA
a) ortofosforany (całkowite usuni cie) - 50-60% P w ciekach
3PO33- + 5Ca(OH)2 = Ca5OH(PO4)3↓ + 9OH-
2PO43- + 3Ca(OH)2 = Ca3(PO4)3 + 6OH-
KLAROWANIE (przyspieszone opadanie zawiesin)
0,5 1 m tno
wzgl.
9 5 10 5 11
du azasadowo
m.z.d.ortof. mała zasadowo
mało ortofosforanów
pH 9,5 - 10
γγγγ CaCO3 = 2,5 g/cm3
pH
LLP/HLP. PROCESY TOWARZYSZ CE
USUWANIE ZW. ORGANICZNYCH
Redukcja w wyniku sorpcji
a) 50% OWO
b) 60% E Ch z w gla aktywnego c) 35% E A z w gla aktywnego
b) — zw. hydrofobowe c) — zw. hydrofilowe
LLP/HLP. PROCESY TOWARZYSZ CE
USUWANIE ZW. NIEORGANICZNYCH
— Mn, Fe, Zn, Cu, Cd, Ni, Pb, Co
— pozostaje < 0,1 g/m3 ( < 20% )
— mechanizm: wodorotlenki metali, współstr canie
Co(OH)2 IR = 10-15
LLP/HLP. PROCESY TOWARZYSZ CE
REKARBONIZACJA
HLPLLP nasycony roztwór Ca(OH)2
-3 Ca(OH)
10
IR
2= IR
CaCO3= 10
-8— dodatek nadmiaru CO2 a) proces dwustopniowy
b) proces jednostopniowy
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2
Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2
URZ DZENIA DO KOAGULACJI WAPNEM
— zasady oblicze dawki- jak dla wody
— do wiadczalne ustalenie dawki
— urz dzenia z osadem zawieszonym
Schemat klarownika z zawieszonym osadem Schemat klarownika z zawieszonym osadem
I III I
II II
2
1 3 1
Schemat klarownika korytowego z osadem Schemat klarownika korytowego z osadem
zawieszonym
zawieszonym – – przekr przekr ó ó j pionowy j pionowy
2 5 2
9 7
1 1
8
B B
Klarownik cylindryczny z zawieszonym osadem Klarownik cylindryczny z zawieszonym osadem
1 2 8
10 7 6 4
4 3
5
9
Mieszacze hydrauliczne
a) z poziomym przepływem wody;
1- dopływ wody,
2- dopływ koagulantu, 3- odpływ zawiesiny,
4- odpływ wody przelewowej, 5- przegrody perforowane,
b) z wirowym przepływem wody (wodoskr tne) 1- dopływ wody
2- dopływ koagulantu 3- odpływ
Koagulacja obj to ciowa
Koagulacja obi to ciowa- sposoby mieszania
- hydrauliczne (a, b) - mechaniczne (c)
a)
c)
Schemat zbiornika zarobowo-roztworowego do przygotowywania roztworu koagulantu 1- koagulant w bryłach, 5- spust,
2- ruszt drewniany, 6- zbiornik zarobowy, 3- spr one powietrze, 7- zbiornik roztworowy 4- roztwór roboczy
Przygotowanie roztworów koagulantów i flokulantów
Schemat klarownika z osadem
zawieszonym; I-strefa zawieszonego osadu, II-strefa wody sklarowanej, III-zag szczacz;
1- dopływ wody 2- odpływ wody
3- odprowadzenie osadu
Koagulacja strefowa
Osad-koagulant Osad-koagulant
Zag szczony
osad-koagulant
wózek dopr. wody
zsyp cz.stał
koryto
zsyp cz.nierozp.
nap d
Zbiornik do gaszenia wapna Wytwarzanie ‘wapna’
Sprawno koagulacji wapnem
2.3. St enia substancji
biogenicznych w ciekach
Nog Pog (
mg/dm3)
— cieki miejskie surowe 80 14
— .m.s. po II st. 45 11 oczyszczania (o.cz.)
— po III st. ocz.(str.chem) 40 2(1,5)
— + filtr 30 0,3
— + klinoptylolit 4 0,3
.m.s. po wysoko- 12 1,2 efektywnych biologicznych
metodach usuwania
substancji biogenicznych
—
Proces jednostkowy
200
ChZT m tno
12 70
zw.rozp. L/100cm3 gr/m3 Index
coli
Odwrócona osmoza
Wska nik zanieczyszczenia(mg/l)
BZT5 P N
Koszt
ciek 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
cieki miejskie
2.4. Schemat oczyszczania (II + III stopie )
cieki surowe
cieki oczyszczone
BZT5 NogN NH4+ Pog
350 80 45 14
270 70 40 13
30 45
—11
25 40
—2
20 30 0,3—
O O
O O.Cz. K F D
SPRAWNO KOAGULACJI WAPNEM W OSADNIKACH KONTAKTOWYCH
Wska nik St enie (g/m3)
dopływ odpływ Redukcja
%
BZT5
rozp 15 5 54
zaw 24 4 80
ogółem 39 9 73
ChZT
rozp 44 31 26
zaw 44 4 91
ogółem 88 35 58
Pogólny
rozp 10 0,0 > 99
zaw 1 0,7 68
ogółem 11 0,7 94
SPRAWNO KOAGULACJI WAPNEM W OSADNIKACH KONTAKTOWYCH (c.d.)
Wska nik St enie (g/m3)
dopływ odpływ Redukcja
%
PO43- rozp 8,8 0,0 > 99
zaw 1,9 0,6 73
ogółem 10,6 0,7 94
Zawiesina org 33 6 79
ogółem 38 38 0
Barwa 33 11 66
Zasadowo 185 250 —
pH 7,2 11,0 —
ZNACZENIE FILTRACJI
Wska nik St enie g/m3
dopływ odpływ
Redukcja
%
Fosfor ogólny rozpuszcz
0,65 0,05 (70) - 94 0,45 0,01 (60) - 98
ChZT 23 15 (20) - 45
BZT5 9 5 40 - (70)
Zawiesiny 15 0 100
µµµµ-filtracja ?
Koagulacja wapnem-zagadnienia 1. LLP/HLP
2. Chemizm LLP/HLP
3. Redukcja zanieczyszcze
4. Urz dzenia do koagulacji strefowej 5. Rola filtracji
Elektrokoagulacja
