12. Urządzenia do fizyczno - chemicznego uzdatniania wody i oczyszczania ścieków.

WODA

Procesy fizyczno - chemiczne:

• koagulacja,

• wymiana jonowa,

• dezynfekcja za pomocą ultradźwięków i promieni UV,

• demineralizacja wody za pomocą elektrodializy,

Koagulacja jest procesem powszechnie stosowanym w oczyszczaniu większości wód powierzchniowych, rzadziej infiltracyjnych i podziemnych. Jest to metoda oczyszczania wód zawierających koloidy oraz zawiesiny trudno opadające. Proces stosuje się w celu zmniejszenia mętności i barwy, spowodowanych przez zawiesiny oraz bardzo drobne cząsteczki.

Proces koagulacji wody odbywa się w:

• zbiornikach zarobowych i roztworowych,

• dawkownikach,

• mieszalnikach,

• komorach reakcji,

• klarownikach

Zbiorniki zarobowe służą do przygotowania stężonego roztworu reagentu ( do rozpuszczenia reagentów). W zbiornikach roztworowych przygotowuje się roboczy roztwór reagentu ( o stężeniu pozwalającym na bezpośrednie wprowadzenie roztworu do uzdatnianej wody). Najprostszy zbiornik zarobowy składa się z kadzi drewnianej i dwóch zbiorników roztworowych, również drewnianych. Do zbiornika zarobowego ładuje się koagulant doprowadza się wodę w celu rozpuszczenia go. Takie rozwiązanie może występować tylko na małych stacjach.

Dawkowniki są urządzeniami dodającymi reagenty do wody w ilości niezbędnej dla optymalnego przebiegu jej uzdatniania. W tym celu stosuje się pompy dawkujące, których wydajność może być zmieniana w granicach od 0 do 100%. Najczęściej stosowane są pompy:

- nurnikowe ( najczęściej stosowane )

- przeponowe ( membranowe )

- harmonijkowe ( miechowe )

- perystaltyczne ( pulsujące, przeponowe).

Mieszalniki ( komory szybkiego mieszania) służą do szybkiego i dokładnego wymieszania roztworu koagulantu z uzdatnianą wodą.

Zależnie od metody mieszania dzielą się na :

- hydrauliczne ( mieszanie następuje bez stosowania dodatkowych bodźców zewnętrznych )

- mechaniczne ( stosowane są mieszadła mechaniczne)

- cyrkulacyjne ( z użyciem pompy)

- pneumatyczne ( przepuszczanie pęcherzyków gazu przez ciecz)

Przykładem mieszalnika hydraulicznego jest m. labiryntowy. Składa się on z koryta przegrodzonego wewnątrz przegrodami ustawionymi pod kątem 45 ° do bocznych ścian mieszacza. Uzdatniania woda wraz z dodanym koagulantem przepływa między przegrodami z prędkością v= 0,8 - 1,0, co powoduje odpowiednie wzburzenie jej ruchu.

Komory reakcji ( flokulacji ) służą do powolnego mieszania wody, w celu stworzenia optymalnych warunków do stworzenia kłaczków.

Wyróżnić można komory

hydrauliczne

- korytarzowe, z poziomym ruchem wody

- z wirowym ruchem wody

- z ruchem wodoskrętnym ( podobnym do śrubowego)

mechaniczne - mieszanie odbywa się za pomocą mieszadeł mechanicznych o osi poziomej lub pionowej

Klarowniki z zawieszonym osadem służą do wstępnego oczyszczania skoagulowanej wody, którą przepuszcza się przez warstwę uprzednio utworzonego zawieszonego osadu ( osad pełni rolę pewnego rodzaju filtru). Urządzenia te wykorzystują proces koagulacji kontaktowej, który odbywa się na powierzchni cząstek zawieszonego osadu.

Klarownik składa się ze strefy zawieszonego osadu, strefy sklarowanej wody oraz zagęszczacza osadu. Do zbiornika od dołu rurociągami perforowanymi dopływa woda i przepływa pionowo ku górze przez warstwę zawieszonego osadu do strefy nadosadowej skąd jest odprowadzana przewodami. Ilość osadu rośnie a jego nadmiar spływa przez przelewy do zagęszczacza osadu, z którego jest usuwany okresowo w zależności od potrzeb.

Wyróżniamy klarowniki:

- o jednostajnym przepływie

- pulsującym przepływie

- falującym przepływie

- z komorą mieszania ( akcelatory)

Oprócz wymienionych urządzeń podstawowych każda stacja koagulacji powinna być wyposażona w urządzenia pomocnicze, takie jak:

• składy koagulantów i środków wspomagających,

• urządzenia do kruszenia koagulantu,

• urządzenia do unieszkodliwiania osadów pokoagulacyjnych.

Dezynfekcja wody polega na niszczeniu bakterii i organizmów chorobotwórczych za pomocą czynników powodujących zmiany mechaniczne struktury komórek.

Metody fizyczne:

• napromieniowanie promieniami UV (źródłem promieniowania UV są elektryczne lampy kwarcowe, rtęciowo - kwarcowe, argonowo - rtęciowe),

• promieniowanie powierzchniowe,

• promieniowanie podpowierzchniowe

• ultradźwięki (źródłem ultradźwięków może być działanie piezoelektrycznych płytek kwarcowych pod wpływem prądu zmiennego bądź generator elektroenergetyczny),

• promienie ultraczerwone,

• substancje radioaktywne o bardzo krótkim czasie połowicznego rozpadu.

Metody chemiczne:

• dawkowanie silnych utleniaczy (chlor i jego związki, ozon, jod, brom), - utlenienie plazmy komórek mikroorganizmów, które giną.

• dodawanie do wody jonów metali ciężkich.

Do chlorowania wody służą urządzenia:

• chlorownia kontenerowa,

• chlorownia przewoźna,

• neutralizator chloru.

Demineralizacja wody za pomocą elektrodializy.

Elektrodializa jest to dyfuzja elektrolitów przez porowata przeponę przy udziale prądu elektrycznego.

ŚCIEKI

1. Dezynfekcja

- metody fizyczne ( pasteryzacji, promienie UV )

- metody chemiczne ( chloratory, ozonatory)

2. Neutralizacja

Służą do zobojętniania ścieków przemysłowych przed odprowadzeniem ich do odbiornika lub do kanalizacji. Proces ten może odbywać się poprzez:

- zmieszanie ścieków kwaśnych ze ściekami zasadowymi lub odwrotnie

- dodanie do ścieków specjalnie dawkowanych odczynników ( mleko wapniaka, dolomit, kwas siarkowy)

- zobojętnianie ścieków kwaśnych w czasie ich przepływu przez złoża wypełnione materiałem zasadowym

3. Koagulacja

Polega na dodawaniu do wody koagulantu. Klasyczna instalacja wymaga zastosowania:

- komór mieszania

- komór reakcji

- komór flokulacji

- osadników

Dąży się do zastąpienia układu klasycznego urządzeniami wysokosprawnymi tworząc jednostki wielofunkcyjne. Rozwiązania konstrukcyjne urządzeń są podobne do urządzeń stosowanych przy uzdatnianiu wody. Proces stosuje się np. do chemicznego usuwania fosforu.

---