Upload
nguyenthuan
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Metody chemiczne oczyszczania ścieków
4. Koagulacja i nawapnianie ścieków – powyŜej 50oC
Koagulanty: chlorki i siarczany Ŝelazowe i Ŝelazawe, siarczan glinu oraz wapno ( węglan wapnia, tlenek wapnia, wodę wapienną)
Al2(SO4)3⋅18H2O + 6H2O → 2 Al(OH)3↓↓↓↓ + 3H2SO4 + 18H2O
FeCl3⋅6H2O + 3H2O → Fe(OH)3↓↓↓↓ + 3HCl + 6H2O
Oczyszczanie ścieków – I stopieńChemiczne
1
5. Usuwanie fosforanów.
Fosfor moŜna usuwać w róŜnych miejscach ciągu
technologicznego oczyszczalni ścieków:
� wstępne w osadniku,
� równoczesne – z biologicznym oczyszczaniem,
� wtórne – po biologicznym oczyszczaniu.
Sole glinu, Ŝelaza i wapnia powodują tworzenie i wytrącanie
praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów.
Oczyszczanie ścieków – I stopieńChemiczne
2
Al2(SO4)3⋅18H2O + 2PO43- → 2 AlPO4↓↓↓↓ + 3SO4
2- + 18H2O
FeCl3⋅6H2O +2PO43- → FePO4↓↓↓↓ + 3Cl- + 6H2O
2Ca(OH)2 +HPO42- → Ca2HPO4(OH)2 ↓↓↓↓ + 2OH-
Oczyszczanie ścieków – I stopieńChemiczne
3
7. Zobojętnianie ścieków
ścieki kwaśne zobojętnia się:
- mieszając z zasadowymi ściekami
- neutralizując je chemikaliami
- przepuszczając przez złoŜa zasadowe, filtry wypełnione np.CaCO3,
MgO lub dolomitem
- wpuszczając je do stawów aeracyjnych z moŜliwością
kilkudniowego przetrzymania
- rozcieńczając je wodą rzeczną o odczynie lekko zasadowym lub
nawet obojętnym.
ścieki o odczynie zasadowym:
- przez przepuszczanie przez nie gazów spalinowych
- przez neutralizację kwasami
- przez przesączenie ich przez filtr gruntowy
Oczyszczanie ścieków – I stopieńChemiczne
4
Oczyszczanie ścieków – II i III stopieńBiologiczne
Biologiczne oczyszczanie ścieków w środowisku wodnym:
We wszystkich metodach biologicznego oczyszczania ścieków zachodzą następujące procesy:
1. rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3
2. nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocąmikroorganizmów ( bakterii) do azotynów, a następnie do azotanów,
3. denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu cząsteczkowego N2
5
1.Rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3
Równanie bezpośredniego utleniania
[CH2O] + O2 ���� CO2 + H2O
[CH2O] jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych
[NH2CH2OH] + O2 ���� CO2 + H2O + NH3
Oczyszczanie ścieków – II stopieńBiologiczne
6
Cd. 1
Równanie syntezy nowych komórek (asymilacji)
6[CH2O] + NH3 + O2 →→→→ C5H7O2N + CO2 + 4H2Ogdzie (C5H7O2N) statystyczny ustalony, zastępczy wzór chemiczny dla mikroorganizmów
Utlenianie syntezowanej substancji komórkowej:
C5H7O2N + 5O2 →→→→ 5CO2 + 2H2O + NH3
Oczyszczanie ścieków – II stopieńBiologiczne
7
2.Nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą bakterii
Nitrosomonas do azotynów, a następnie za pomocą bakterii
Nitrobacter do azotanów
NH3 + 2O2 →→→→ HNO3 + H2O
Oczyszczanie ścieków – II stopieńBiologiczne
8
3.Denitryfikacja - usuwanie azotanów ze ścieków za
pomocą mikroorganizmów. Przykładowy przebieg
denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu
następujące równanie:
4HNO3 + 5[CH2O] ���� 2N2 + 5CO2 + 7H2O
Oczyszczanie ścieków – III stopieńBiologiczne
9
Układ oczyszczania ścieków z wydzieloną komorą denitryfikacji po komorze napowietrzania (komorze aeracji)
Oczyszczanie ścieków – II i III stopieńBiologiczne
10
Biologiczne oczyszczanie ścieków zachodzi w:
1. komorach napowietrzania z osadem czynnym,
2. na złoŜach biologicznych,
3. w glebie
4. stawach biologicznych (stabilizacyjnych, napowietrzanych, rybnych).
Mikroorganizmy, stosowane w oczyszczaniu ścieków mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego.
Oczyszczanie ścieków – II stopieńBiologiczne
11
Schemat stopnia oczyszczania biologicznego w komorach napowietrzania z osadem czynnym.
1. Komory napowietrzania z osadem czynnym
Oczyszczanie ścieków – II stopieńBiologiczne
12
2. Oczyszczanie ścieków na złoŜach biologicznych
ZłoŜa biologiczne są zbiornikami wypełnionymi luźno ułoŜonym materiałem ziarnistym i porowatym.
Rodzaje wypełnień: naturalne – materiał pobrany z dna rzek,kruszywa- ŜuŜel, koks, kamienie. Sztuczne: kształtki z polistyrenu, PCW, poliamidu itp..
NajwaŜniejszą warstwą w złoŜu jest błona biologiczna.
Oczyszczanie ścieków – II stopieńBiologiczne
13
4. Uszczelnione zbiorniki z roślinnością pływającą.
Oczyszczalnie hydrobotaniczneUrządzenia techniczne, które wykorzystują rośliny bagienne i pływające do oczyszczania ścieków.
Oczyszczanie ścieków – II stopieńBiologiczne
16
Dezynfekcja• Celem dezynfekcji jest zniszczenie Ŝywych i przetrwalnikowych form organizmów patogennych oraz zabezpieczenie wody przed wtórnym rozwojem organizmów Ŝywych, głównie bakterii.• Dezynfekcja jest najczęściej stosowana na końcu układuoczyszczania.
Fizyczne metody dezynfekcji wody• Gotowanie i pasteryzacja wody• Promieniowanie ultrafioletowe• Ultradźwięki
Chemiczne metody dezynfekcji wody• Chlorowanie (chlor, podchloryn sodowy, dwutlenek chloru,chloroaminy)• Ozonowanie• Dezynfekcja bromem lub jodem
Oczyszczanie ściekówDezynfekcja
17
Oczyszczanie ścieków – IV stopieńOdnowa wody
Zanieczyszczenia refrakcyjne są to zanieczyszczenia chemiczne, które nie podlegają bądź podlegają jedynie w minimalnym stopniu rozkładowi biologicznemu za pośrednictwem mikroorganizmów:
•substancje mineralne takie jak metale cięŜkie
•niektóre substancje powierzchniowo czynne – szczególnie kationowe
•środki owadobójcze (insektycydy) głownie z grupy związków chloroorganicznych (np.: DDT)
•pestycydy
•wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (np.: benzopiren)
•aminy aromatyczne (np.: aminonaftalen, aminostilben)
•nitrozoaminy (np.:nitrozodimetyloamina - NDMA)
•polichlorowane dwufenyle (PCB)
•dioksyny
•substancje promieniotwórcze
18
Przez odnowę wody naleŜy rozumieć zespół procesów i metod oczyszczania ścieków w takim stopniu, Ŝe mogą być one ponownie uŜyte jako wody do picia i potrzeb gospodarczych albo nadają im cechy wód naturalnych.
Stosowane są następujące procesy jednostkowe:
1. destylacja,
2. utlenianie chemiczne,
3. adsorpcja,
4. procesy membranowe
filtracja, mikrofiltracja i ultrafiltracja,
elektrodializa,
odwrócona osmoza,
5. wymiana jonowa.
Oczyszczanie ścieków – IV stopieńOdnowa wody
19
2. Utlenianie środkami chemicznymi
Do utleniania chemicznego stosuje się głównie chlor, wapno chlorowane, podchloryny i dwutlenek chloru, madmanganian potasu, woda utleniona oraz ozon.
Oczyszczanie ściekówOdnowa wody
20
3. Adsorpcja
Jako sorbentów uŜywa się najczęściej popiołów lotnych, szlaki, torfu, węgla, koksu i rudy darniowej, węgla aktywnego, Ŝelu krzemionkowego, sorbentów syntetycznych.
Rodzaje zanieczyszczeń usuwane w procesie adsorpcji• Rozpuszczalniki aromatyczne• Chlorowane związki aromatyczne• Fenol i chlorofenole• WWA• Pestycydy• Chlorowane niearomatyczne• Węglowodory o duŜej masie cząsteczkowej
Oczyszczanie ściekówOdnowa wody
21
Siłą napędową w większości procesów membranowych jest róŜnica:
Ciśnień (odwrócona osmoza)
StęŜeń (mikrofiltracja, ultrafiltracja)
Potencjału elektrycznego (elektrodializa).
W procesie elektrodializy siłą napędową jest róŜnica potencjału elektrycznego po obu stronach membrany, przez którą transportowane są jony z roztworu o stęŜeniu mniejszym do roztworu o stęŜeniu większym.
4. Procesy membranowe
Oczyszczanie ściekówOdnowa wody
22
Oczyszczanie ściekówOdnowa wody
5. Wymiana jonowa
1. woda surowa2. wymiennik sodowy3. woda zmiękczona
24
Osady ściekowe
Przeróbka osadów ściekowych:
1) częściowe odwodnienie (zagęszczanie)
2) stabilizacja osadów:
metody biologiczne: tlenowa stabilizacja lub fermentacja metanowa
metody chemiczne
3) ponowne odwodnienie (suszenie)a) grawitacyjnie, np. na poletkach lub lagunach osadowychb) mechanicznie, np. za pomocą pras lub wirówek.
4) utylizacja osadu:- spalanie- wykorzystanie w rolnictwie- na wysypisko śmieci
26
Oczyszczanie biogazuodsiarczanie
Biologiczne2H2S + O2 � 2S + 2H2
Chemiczne- Na złoŜach zasadowych tlenków Ŝelaza np.: złoŜa rudy darniowej
Fe2O3 + 3H2S � Fe2S3 +3H2ORegeneracja
Fe2S3 + 1,5O2 � Fe2O3 + 3S
Adsorpcja – węgiel aktywny
2H2S + O2 � 2S + 2H2O
Regeneracja – przemywanie CS2 lub N2 w temp. 500oC
29