Voda

základní

podmínka života -

60 % zemského povrchunejdůležitější

surovina všech průmyslových odvětví

•

rozpouštědlo•

ochlazování, ohřev

(l, g)

zdroje vody:

•

podzemní

voda (prameny, studny)•

povrchová

voda (řeky, rybníky, moře)

•

srážková

voda (déšť, sníh, rosa, jinovatka)-

část vypaří

-

část vsákne (pórovitost podloží)-

část steče

typy přírodních vod srážková

voda

pramenitá

voda minerální

voda

mořská

voda

Voda –

tvrdost vody

tvrdost vody:

obsah solí

s větším oxidačním stupněm než

1 [mmol.l-1]

karbonátová

tvrdost vody

- Ca(HCO3

)2

, Mg(HCO3

)2

- ohřevem se odstraní

OHCOCaCOHCOCa 22323

OHCOMgCOHCOMg 22323 nekarbonátová

tvrdost

- ostatní sole

(sírany chloridy, dusičnany, křemičitany Ca a Mg)

celková

tvrdost

- součet karbonátové

a nekarbonátové

tvrdosti

druh vody celková

tvrdostměkká

do 1 mmol.l-1

průměrně

tvrdá

1 -

1,5 mmol.l-1

tvrdá

1,5 -

3 mmol.l-1

velmi tvrdá

nad 3 mmol.l-1

Voda –

kategorie

pitná

voda:

příjemná

chuť, teplota 8 –

12 °C, tvrdost 1,5 –

2,2 mmol.l-1

ukazatele jakosti -

mikrobiologické

a biologické

ukazatele-

fyzikální

a chemické

ukazatele

užitková

voda:

voda používaná

k jiným účelům než

k pití-

napájecí

voda pro parní

kotle

-

voda na chlazení-

pro technologický proces

–

v závislosti na typu technologie

potravinářský průmysl –

blíží

se kvalitě

pitné

vody (měkká

voda)textilní

průmysl –

měkká

voda, nízká

koncentrace solí

papírenský průmysl

– velmi měkká

voda odpadní

voda:

splaškováprůmyslováměstská

znečištění

vody:CHSK –

celkové

znečištění

(hlavně

org. látky)

BSK5

– spotřeba rozp. kyslíkuBSK5

≤

CHSK

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy

fyzikální

a fyzikálněchemické

sedimentace, filtrace, flotace, adsorpce, extrakce, iontová

výměna, membránové

procesy, odplyňování

a destilace

chemické

procesy

srážení, oxidace, redukci a spalování

biologické

procesy

aerobní, anaerobní

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

sedimentace

nejrozšířenější

separační

proces v

technologii vody charakter částic

zrnitá

suspenze vločkovitá

suspenze

koncentrace suspenze sedimentace jednoduchá sedimentace rušená zahušťování

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

sedimentace

Sedimentační

nebo usazovací

nádrž

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

sedimentace

Separace štěrku/písku odstranění

písku ze

srážkové

vody

lapáky písku -

součást ČOV zpracovávající

srážkovou vodu horizontální

průtok cca 0,3 m/s

Typy:

kanálový lapákkruhový lapák

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

filtrace

Čtyři druhy filtrace:

1.

Filtrace čistých kapalin přes vrstvu zrnitého materiálu(adsorpční

materiál).

2.

Filtrace čistých kapalin přes vrstvu zrnitého stlačitelného materiálu s

objemovými a iontovými změnami (ionexové

filtry).

3.

Filtrace málo koncentrovaných suspenzí

přes vrstvu zrnitého materiálu(úprava vod a dočišťování

biologicky vyčištěných odpadních vod).

4.

Filtrace vysoce koncentrovaných suspenzí

přes filtrační

pletivo(tkaninu) (filtrační

koláč; odvodňování

kalu).

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

filtrace

Typy filtrů pískový filtr rotační

podtlakový filtr (náplavová

filtrace)

membránový filtr pásový filtrační

lis

Výhody: vysoká

separační

účinnost

provoz při velkém rozsahu

různých podmínek

Nevýhody:

pískové

filtry se mohou ucpávat

a zanášet

průnik může způsobit dodatečné

znečištění

odpadních vod

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

filtrace

Pískový filtr

Tlakový filtr

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

filtrace

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

filtrace

1 –

rám kalolisu2 –

deska kalolisu

3 –

filtrační

přepážka4 –

filtrační

koláč

5 –

vstup suspenze6 –

výstup filtrátu

7 –

vstup promývací

kapaliny8 –

výstup promývací

kapaliny

kaolis

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

filtrace

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

filtrace

Rotační

vakuový filtr1 –

nádrž

na suspenzi2 –

míchadlo

3 –

filtrační

buben s

filtrační

přepážkou4 –

přepážky filtračního bubnu

5 –

odvod filtrátu6 –

odvod promývací

vody

7 –

přívod promývací

vody8 –

přívod stlačeného vzduchu

9 –

seškrabávací

nůž

Rotační

bubnový filtr

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

filtrace

Pásový filtrační

lis

Pásový filtr

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

flotace

pevné

nebo kapalné

částice zachycovány vzduchovými bublinami plovoucí

částice se hromadí

na hladině

odstranění

pomocí

stíracího zařízení

Schéma klasického uspořádání

flotace

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

flotace

Schéma flotace se současným odstraněním sedimentovaného kalu

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

flotace

Použití: částice mají

špatné

sedimentační

vlastnosti

velmi malý rozdíl mezi měrnou hmotností

nerozpuštěných látek

a měrnou hmotností

odpadních vod prostorové

omezení

odstranění

olejů

a mazacích tuků

Výhody:

menší

objem, nižší

investiční

náklady

než

u sedimentace

účinnost odstranění

se nemění

se

změnami průtoku vysoká

separační

účinnost

vyšší

obsah sušiny než

u sedimentace Nevýhody:

může docházet k ucpávání

ventilů vyšší

provozní

náklady než

u sedimentace

účin

nost

ods

traněn

íčás

tic (%

)postupná

rychlost (m/h)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

adsorpce

přenos rozpustných látek z

fáze odpadních vod na povrch adsorbentu vyčerpáný

adsorbent

nahrazen čerstvým

vyčerpáný

adsorbent

rekuperace, spalování

adsorbent forma specifický povrch [m2/g]

objem pórů [cm3/g]sypná

hmotnost [g/l]

aktivní

uhlí zrněné 500-1000 0,3-0,8 300-550práškové 600-1500 0,3-1,0

hnědouhelný koks

zrněný, práškový

200-250 <0,1 kolem 500

g-oxid hlinitý zrněný, práškový

300-350 0,4-0,5 700-800

adsorpční pryskyřice

zrněné 400-1500 poréznost35-65 obj.%

650-700

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

adsorpce

Proces adsorpce:

míchání, obvykle pro šaržové

čištění perkolace (prokapávání) při kontinuálním čištění dvě

kolony s

fixním ložem adsorbentu

(střídavě

pro adsorpci a propírání)

proces s pulsujícím ložem nebo pohyblivým ložemodpadní

voda a adsorbent

prochází

kolonou vzájemně

v

protisměru

granulované

aktivní

uhlí:

odstraňování

organických znečišťujících látek(toxicita, zápach, barva)

zbytková

množství

anorganických znečišťujících látek(sloučeniny dusíku, sulfidy a těžké

kovy)

rekuperace termální

reaktivací

Adsorbenty:

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

adsorpce

práškové

aktivní

uhlí: pro stejné

znečišťující

látky jako granulované

aktivní

uhlí

dávkuje se do čištěných odpadních vod ve formě

uhelného kalu obvykle se nerekuperuje

součástí

kalu určeného pro likvidaci

hnědouhelný koks: používá

se jako granulované

aktivní

uhlí

nízkou účinnost používá

se ve větších množstvích

aktivovaný oxid hlinitý: adsorpce hydrofilních látek (např. fluoridy a fosfáty) znečištění

organickými látkami tepelná

rekuperace (cca 750 °C)

znečištění

anorganickými látkami chemická

rekuperace

Adsorbenty:

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

adsorpce

adsorpční

pryskyřice: odstranění

hydrofobních, hydrofilních a organických znečišťujících látek

snadnější

rekuperace organických sloučenin časem bobtnají

přijímají

organické

sloučeniny

rekuperace chemickými rozpouštědly

zeolity: odstranění

amoniaku nebo těžkých kovů

(např. kadmia)

rekuperacevymýváním roztokem chloridu sodného s

hydroxidem sodným

vymývání

vápnem

Adsorbenty:

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

extrakce

přenos rozpustných znečišťujících látek z

odpadních vod do rozpouštědla

Vlastnosti rozpouštědel: nízká

rozpustnost a mísitelnost s

vodou (ropa, toluen, pentan a hexan)

větší

kapacita rozpuštění

znečišťujících látek, než

ve vodě snadná

separace rozpouštědla a odpadní

vody (např. velký rozdíl hustot)

snadná

separace znečišťujících látek (např. desilace

-

nízké

výparné

teplo) nízká

toxicita

tepelná

stabilita

Používaná

zařízení: směšovací

a sedimentační

kontaktory

sítové

kolony náplňové

kolony

sprchové

věže rotační

diskové

kontaktory

odstředivé

kontaktory

(malý rozdíl

měrných hmotností)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

extrakce

1 -

vstup těžší

kapaliny2 -

výstup těžší

kapaliny

3 -

vstup lehčí

kapaliny4 -

výstup lehčí

kapaliny

Extrakční

kolona s

mechanickým mícháním

1 -

vstup těžší

kapaliny2 -

výstup těžší

kapaliny

3 -

vstup lehčí

kapaliny4 -

výstup lehčí

kapaliny

Patrová

extrakční

kolona s děrovanými síty

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

extrakce

1 -

vstup těžší

kapaliny2 -

výstup těžší

kapaliny

3 -

vstup lehčí

kapaliny4 -

výstup lehčí

kapaliny

5 -

rozhraníSprchová

extrakční

kolona

1 -

vstup těžší

kapaliny2 -

výstup těžší

kapaliny

3 -

vstup lehčí

kapaliny4 -

výstup lehčí

kapaliny

5 -

děrovaný plech ve tvaru spirály

Odstředivý extraktor s

vodorovným bubnem

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

extrakce

Použití:

pro předčištění

před jednotkami adsorpce a biologického čištění široká

paleta organických znečišťujících látek a komplexů

kovů

dostupné

vhodné

rozpouštědlo dostatečně

vysoká

koncentrace znečišťujících

odstranění

fenolu recyklace kovů, např. zinku recyklace látek z

matečného louhu

odstranění

esterů

kyseliny fosforečné odstranění

chlórovaných aromatických látek

předčištění

koncentrovaných aromatických sulfonových kyselin

Pozn.: vodní

fáze odpadních vod se obvykle musí

zbavit zbytků

rozpuštěnéhoextrakčního rozpouštědla (stripování, adsorpce)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy - iontová

výměna

měnič

iontů

(nesprávný termín iontoměnič) vysokomolekulární

látka s dostatečnou pórovitostí

základní

skelet na povrchu nese náboj praxi většinou syntetické

vysokomolekulární

organické

látky

nejčastěji na bázi styrenu, polyakrylátu, fenolformaldehydových

pryskyřic

Ionex

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

iontová

výměna

měnič

kationtů

- odstranění

kationtů

z vodného roztoku funkční

skupina katexu má

záporný náboj

protiiont

kladný náboj nejčastějšími protionty

jsou

H+

-

katex v H cyklu Na+

-

katex v Na cyklu

Katex

Anex

měnič

aniontů

-

odstranění

aniontů

z vodného roztoku funkční

skupina anexu

má

kladný náboj

protiiont

záporný náboj nejčastějšími protionty

OH-

-

anex

v OH cyklu Cl-

- anex v Cl cyklu

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

iontová

výměna

kolony s nepohyblivou vrstvou ionexu směsné

lože

kolony s ionexovou

vrstvou ve vznosu kontinuální

ionexová

kolona

Typy ionexových

stanic

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

iontová

výměna

Použití

ionexů

změkčování

vody ionexem

se odstraňují

ionty Ca2+

a Mg2+

katexy v sodíkovém cyklu solnost roztoku zachována –

Ca2+

a Mg2+ nahrazeny sodnými ionty

deionizace

vody slabě

kyselý katex v H-cyklu -

vymění

všechny kationty

za ním slabě

bazický anex

v OH-cyklu -

vymění

většinu aniontů

demineralizace vody zařazením silně

bazického anexu

v OH-cyklu za kolonu pro

výrobu deionizované

vody odstranění

zbytků

aniontů

a oxidu křemičitého

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

iontová

výměna

Použití

ionexů

-

pokračování

dekarbonizace vody odstranění

hydrogenuhličitanových

aniontů

kyselý katex v H-cyklu silně

bazický anex

v Cl-formě

(neutrální

dekarbonizace)

odstranění

dusičňanů bazický anex regenerační

roztok po promývání

velké

množství

dusičnanů

(likvidace obvykle elektrolýzou –

oxid dusičitý)

selektivní

odstraňování

těžkých kovů komplexotvorné

ionexy.

dříve skupinu -SH nebo -S-S-H reakcí

s vícemocným kovem vznikl pevný komplex

(nelze regenerovat spalování) dnes skupiny, které

s kovem vytváří přes atom kyslíku

nebo dusíku koordinační

vazbu

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

iontová

výměna

Použití

ionexů

-

pokračování

odstranění

amoniakálního dusíku používají

především zeolity

dobrou afinita k jednomocným kationtům nízké

náklady

malá

kapacita nelze regenerovat

odstraňování

aniontů

těžkých kovů bazický anex

v Cl-cyklu

v zachyceném aniontu

drahý kov ionex

se spálí

a kov se oddělí

regenerace rhodanidem

draselným KSCN(roztoku se kov získá

elektrolýzou)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

membránové

procesy

nová

a ekonomicky výhodná

metoda membránové

separace podle hnací

síly procesu

tlaková: mikrofiltrace, nanofiltrace, reverzní

osmóza,difuzní: dialýza,elektrodifuzní: elektrodialýza

technologie úpravy a čištění

vody elektrodialýza reverzní

osmóza

ultrafiltrace

Pozn.: U membránových procesů

důležitá

předúprava

vody (úprava pH, filtrace), aby se zabránilo vzniku sraženin v

zařízeních a na membránách

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

destilace (rektifikace)

separace znečišťujících látek z odpadních vod přeměnou na parní

fáziobohacená

parní

fáze se zkondenzuje

provoz při podtlaku snížená

teplota varu možná

separace citlivých látekkolony s

patry nebo s náplní

ohřev obvykle přímým vstřikováním páry zabránění

lokálnímu přehřátípoužití

omezené

často integrováno do procesurekuperace surovin (produktú) z matečných louhů

technika čištění

odpadních vodrekuperaci rozpouštědel po extrakci z

odpadních vod

čištění

olejových emulzípředčištění

odstraňující

hlavní

obsah znečišťujících látek

z

toku odpadních vodrekuperace organických látek z

pracích louhů

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

odpařování

odpařování

odpadních vod destilace, kde těkavou látkou je voda zbytek musí

se likvidovat

cil odpařování snížení

objemu odpadních vod

zvýšení

koncentrace matečných výluhů

Typy odpařovacích zařízení:

odparky s

přirozenou cirkulací materiály tepelně

necitlivé

vertikální

odparky s

krátkým potrubím pro nekorozivní

nebo nekrystalizující

výluhy

odparky s

padajícím filmem výroba průmyslových hnojiv koncentrování

močoviny, kyseliny fosforečné, dusičnanu amonného

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

odpařování

Odparka s

přirozenou cirkulací(vynesená

topná

plocha)

Odparky s

krátkými trubkami(centrální

roura, košový typ)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

odpařování

Použití:

koncentrace matečných výluhů

a výluhů

z

praní

plynů recyklace cenných látek

odpařování

a krystalizace pevné

látky odstranění

z

odpadních vod

rekuperace předčištění

zkoncentrování

odpadních vod

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

stripování

odpadní

voda v kontaktu se silným proudem plynu přenos těkavých znečišťujících látek z

vodní

fáze do fáze plynné

odstranění

znečišťující

látek ze

stripovacího plynu používané

plyny

vzduch s ohřevem

nebo bez ohřevu stripovací

kolony

pára pro méně

těkavé

a méně

citlivé

sloučeniny

ekonomicky nevýhodné

Vyvařovací

zařízení: plněná

věžová

vyvařovací

kolona

stripovací

nádrž

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

stripování

Zařízení

stripovací

linky:

záchytné

nádrže na odpadní

vodu předčišťovací

nádrže pro úpravu pH

stripovací

kolona (protiproud) předehřívače nátoku

rekuperace tepla z

kondenzátoru

vyvařovací

páry kondenzátor

chlazení

vzduchem nebo vodou následná

zařízení

pro čištění

plynů

Použití

(separace): chlorovaných uhlovodíků organická

rozpouštědla

amoniak (pH

>9,5) sulfan

(pH

2-3)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

stripování

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

separace olejů

Princip: gravitační

separace volného oleje s

použitím separačního zařízení

rozrážení

emulzí

s

použitím rozrážecích

chemikálií

soli polyvalentních kovů

–

kamenec, chlorid hlinitý, chlorid železnatý, síran železnatý

minerální

kyseliny –

kyselina sírová, kyselina chlorovodíková, kyselina dusičná

adsorbenty

–

práškový kaolín, vápno organické

polymery –

polyaminy, polyakryláty

následná

separace oleje –

koagulace, flotace vzduchem

Pozn.:

odstranění

oleje, mazacích tuků, které

jsou lehčí

než

vodní

fáze z

odpadních vod (rafinérie a petrochemické

provozy)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

separace olejů

gravitační

separaci volného oleje s

použitím separačního zařízenírozrážení

emulzí

s

použitím rozrážecích

chemikálií

soli polyvalentních kovů–

kamenec, chlorid hlinitý, chlorid

železnatý, síran železnatýminerální

kyseliny

–

kyselina sírová, kyselinachlorovodíková, kyselina dusičná

adsorbenty–

práškový kaolín, vápno

organické

polymery–

polyaminy, polyakryláty

následná

separace oleje (koagulace, flokulace, flotace)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

separace olejů

Separátor Amerického petrolejářského institutu (API -American Petroleum

Institute

)

otevřená

obdélníková

nádrž lopatkové

stírací

zařízení

(kal do jímky, olej do stíracího zařízení)

schopen zachytit velké

olejové

skvrny

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

separace olejů

Odlučovač

s

vlnitými deskami

Odlučovač

s

vlnitými deskami (CPI -

Corrugated Plate Interceptor)vlnité

desky umístěny protiproudně

stěrač

olejenení

vhodný k

zachycování

velkých olejových skvrn

dobrá

separační

účinnost

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

srážení

vytvoření

částic následná

separace (sedimentací, flotací

vzduchem, filtrace)

Zařízení: stíraná

směšovací

nádrž

sedimentační

nádrž nádrže pro skladování

chemických činidel

Používané

chemikálie: vápno těžké

kovy

dolomit těžké

kovy hydroxid sodný těžké

kovy

soda těžké

kovy soli vápníku sírany a fluoridy sirník sodný pro rtuť

Flokulanty: železité

a železnaté

soli

síran hlinitý polymery

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy -

srážení

Limity a omezení

použití: pH

optimální

rozsah pH

pro těžké

kovy, fosfáty a fluoridy je 9-12 při použití

sulfidů

vniká

v

kyselých podmínkách sulfan

komplexotvorné

látky mohou bránit srážení

těžkých kovů, např. mědi, niklu

Výhody:vápno

zabraňuje zvyšování

obsahu solí

v

odpadních vodách

zlepšení

sedimentace kalu

nízké

náklady sulfid sodný

snížení

objemu kalu

snížení

spotřeby chemikálií

Nevýhody:vápno

zvýšení

objemu kalu následkem přebytečného hydroxidu vápenatého

problémy s

údržbou

sulfid sodný

tvorba sirovodíku při okyselenísměsi v

důsledku poruchy

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

chemická

oxidace

přeměna znečišťujících látek chemickými oxidačními činidly chlórchlornan sodný nebo vápenatýoxid chloričitýozón (s nebo bez UV záření)peroxid vodíku / UV zářeníperoxid vodíku / soli železa

na méně

škodlivé

a snadno biologicky odbouratelné

Příklady znečišťujících látek: oleje a mazací

tuky

fenoly polycyklické

aromatické

uhlovodíky

organické

halogenidy barviva pesticidy

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

chemická

oxidace

Oxidace vzduchem za mokra:

reakce s

kyslíkem ve vodní

fázičasto za přítomnosti katalyzátorů

vysoký tlak a teplota reakční

produkty v

závislosti na složení

odpadních vod

oxid uhelnatý z

obsažených organických látekoxid uhličitý z

obsažených organických látek

voda z

obsažených organických látekdusík z

hydrazinu

nebo z

amoniaku (přítomen katalyzátor)

dusík z dusíkatých organických sloučenin (přítomen katalyzátor)dusičnany z

dusitanů

a dusíkatých organických sloučenin

chlorovodík z

organických chloridůfosfáty ze sloučenin, obsahujících fosfor

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

chemická

oxidace

Proces nízkotlaké

oxidace horkým vzduchem

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

chemický rozklad

Chemická

redukce:

přeměna znečišťujících látek chemickými redukčními činidly oxid siřičitýhydrosiřičitan

sodný

síran železnatýsulfid sodnýmočovina

reaktor kontinuálně

promíchávaná

nádrž znečišťující

látky anorganické

sloučeniny

chrom(VI), redukovaný na chrom(III)chlór nebo chlornan, redukované

na chlorid

peroxid vodíku, redukovaný na vodu a kyslík

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

chemický rozklad

Chemická

hydrolýza:

destruktivní

technologie organické

a anorganické

složky reagují

s

vodou

obvykle při běžném tlaku a teplotě příklady znečišťujících látek

organické

halogenidypesticidyorganické

kyanidy

organické

sulfidyorganofosfátyesteryamidy

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

spalovaní

oxidace organických a anorganických znečišťujících látek v

odpadních vodách vzduchem za současného odpaření

vody

atmosférický tlak teplota 730 až

1200 °C

reakční

produkty oxid uhličitý voda anorganické

sloučeniny (oxidy dusíku, oxidy síry,

halogenidy

vodíku, fosfáty, sloučeniny těžkých kovů) samo-udržitelné

spalování

organická

zátěž

dostatečná

energetická

podpora odpaření

a ohřev vody (CHSK >50 g/l)

používaná

zařízení spalovací

komora

fluidní

spalovací

pec běžná

spalovna s

dodatečným přívodem odpadních vod

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

spalovaní

Použití:

vodní

zbytky z

výroby barviv vodní

zbytky z

výroby pryže, s

extrémně

velkým obsahem síry

vodní

extrakty z

výroby pesticidů vodní

zbytky z

výroby polyesterů

Výkon zařízení:

průtok 2 až

30 m3/h obsah CHSK

50 až

100 g/l

nižší

koncentrace doplňkové

palivo

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

rozkladu rozpuštěných organických látek pomocí

mikroorganismů organický dusík a fosfor na amoniak resp. na fosfáty biologická

odbouratelnost

toku odpadních vod

BSK/CHSK5

<0,2

téměř

neodbouratelná

odpadní

voda BSK/CHSK5

0,2-0,4 dobře až

středně

odbouratelná

BSK/CHSK5

>0,4

dobře odbouratelná

Typy metabolických procesů:

aerobní

procesy, využívající

rozpuštěného kyslíku anaerobní

procesy, bez přístupu kyslíku

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

parametr anaerobní aerobníRozpuštěný kyslík (DO) [mg/l] 0 >0

Spotřeba energie nízká vysoká

Tvorba kalu nízká vysoká

Citlivost na toxické

látky vysoká nízká

Účinnost odstranění

CHSK <85 % a >85 %

Účinnost odstranění

dusíku 0 0

Použitelnost pro předčištění ano ano

Použitelnost pro koncové

čištění ne ano

Parametry jednotlivých procesů

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Rozlišení

mikroorganismů

dle vztahu ke kyslíkuaerobní

mikroorganismy -k životu potřebují

kyslík

anaerobní

mikroorganismyfakultativně

anaerobní

mikroorganismy -

schopny života s i bez kyslíku

dle metabolismuheterotrofní

organismy

vyžadují

pro svůj život organický zdroj uhlíku autotrofní

organismy

nepotřebují

organické

sloučeniny využívají

anorganické

látky

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy ▬ růst mikroorganismů

růstová

křivka

I. lagová

fázerůstová

rychlost mikroorganismů

je nulová

II. fáze zrychleného růstu (exponenciální)mikroorganismy využívají

substrát, růst zrychluje k

maximu

III. exponenciální

fáze růstupři dostatku substrátu -

růst konstantní

maximální

rychlostí,

IV. fáze zpomaleného růsturůst omezován nedostatkem potravy, rychlost růstu klesá

V. stacionární

fázesubstrát vyčerpán, rychlost růstu nulová

VI. fáze poklesumikroorganismy počínají

odumírat, rozkládají

se,množství

se snižuje

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy ▬ růst mikroorganismů

růstová

křivka

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy ▬ růst mikroorganismů

dostatek organických látek podléhajících aerobnímu rozkladu dostatečně

dlouhou dobu adaptované

mikroorganismy

nepřítomnost toxických látek dostatek rozpuštěného kyslíku pH

bez extrémních hodnot a bez náhlých změn

teplota v rozmezí

5 až

35 °C nesmí

být extrémní

koncentrace rozpuštěných anorganických solí

poměr mezi BSK5 : N : P nejméně

100 : 5 : 1

Vstupní

parametry

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Typy aerobních metod

a)

Přirozené

čištění

závlahami

půdní

filtrace

čištění

v

nádržích (mělká

nádrž

s dlouhou dobou zdržení)

b)

Umělé

biologické

filtry

čištění

aktivovaným kalem

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Biologické

filtry nádrže vyplněné

kusovým materiálem

štěrk, vápenec, struska (velikost zrna v průměru 5 -

10 cm) umělé

hmoty (desky mřížovitého tvaru, bloky s definovanou velikostí

otvorů)

zkrápěn mechanicky předčištěnou odpadní

vodou výška filtrační

vrstvy 1,5 –

4 m

po určité

době

se na náplni vytvoří

povlak mikroorganismů

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Biologické

filtry

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Biologické

disky

kotouče z plastických hmot na pomalu se otáčející

hřídeli při otáčení

cca polovina ponořena do odpadní

vody

na povrchu kotoučů

vytvořen biologický povlak za biologickými disky zařazena dosazovací

nádrž

oddělení

uvolněného biologického povlaku z disků

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Čištění

aktivovaným kalem

nejběžnější

technika čištění

biologicky odbouratelných odpadních vod mikroorganismy suspendovány v

odpadní

vodě

směs je mechanicky provzdušňována směs s

aktivovaným kalem odváděna potrubím do separačního zařízení

kal recyklován zpět do aerační

nádrže

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Aktivační

nádrže odpadní

voda směšována s tzv. aktivovaným kalem

provzdušňování

odpadní

vody v nádrži biochemické

pochody

tvorba nové

biomasy sorpční

pochody

adsorpce koloidních a některých rozpuštěných látekna vločkách aktivovaného kalu

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Aktivační

nádrže -

provzdušňování

stlačený vzduch hrubobublinná

aerace

středněbublinná

aerace jemněbublinná

aerace

děrované

trubky

provzdušňovací

elementy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Aktivační

nádrže -

oxygenační

kapacita

experimentálně kyslík, které

zařízení

dodá

do jednotkového objemu nádrže za jednotku

času při počáteční

nulové

koncentraci rozpuštěného kyslíku -

kg/m3.d

Druh aerace Oxygenační

kapacita (kg/m3.d)pneumatická

hrubobublinná 1

pneumatická

středněbublinná 3pneumatická

jemněbublinná 6

mechanická 3hydropneumatická 2

Voda –

základní

procesy

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Aktivační

nádrže –

parametry aktivace

Doba zdržení

(h) -

objem nádrže dělený hodinovým přítokem odpadní

vody. Objemové

zatížení

(kg/m3.d)–

množství

BSK5

nebo CHSK přivededo 1 m3 nádrže za den

Zatížení

kalu

(kg/kg.d) –

množství

BSK5 nebo CHSK přivedenéna 1 kg sušiny kalu (celkové

nebo organické) v nádrži za den

Stáří kalu (d) -

podíl váhy sušiny kalu v nádrži a váhy sušiny odebíranéza den jako přebytečný kal

Kalový index

KI (ml/g) -

objem, který zaujímá

1 g sušiny po půlhodinovésedimentaci. Je mírou usazovací

schopnosti kalu

Koncentrace kalu (g/l) -

koncentrace sušiny aktivovaného kalu se pohybuje řádově

v jednotkách g/l

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Aktivační

nádrže –

klasická

aktivace

doba zdržení

odpadní

vody v aktivaci cca 6 -

8 hodin objemovém zatížení

v BSK5

0,5 -

0,8 kg/m3.d čistící

účinek bývá

nad 90 % BSK5

regenerace kalu -

samostatně

provzdušňovaná

nádrž

s vratným kalem

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Aktivační

nádrže –

dvoustupňová

aktivace

pro extrémní

koncentrace znečištění

v přítoku první

stupeň

aktivace odstraňuje znečištění

nedostatečně

celkově

je odtok dostatečně

vyčištěn

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Aerobní

biologické

procesy

Aktivační

nádrže –

věžová

aktivace delší

doba kontaktu plynu s odpadní

vodou

šetří

prostor potřebný pro stavbu čistírny technicky, stavebně

a provozně

náročné

technologické

řešení

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

biomasa22org COOC dekarbonizace

4org NHH4Ndeaminace

342org POO2P

anorganický N a P

- působí

jako hnojivo -

růst řas -

úbytek kyslíku-

odumírání

řas -

jedovaté

org. látky (eutrofizace)

odstranění

Norg

-

biochemická

přeměna na N2

H2OHNOO2NH 2324

nitrifikační

část

(současně

dekarbonizace,deaminace

a přívod vzduchu)2223org N2OH2CO5NO4H4C5

denitrifikační

část

(bez přívodu vzduchu)

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Biologická

denitrifikace

jednokalový

systém -

směsná

kultura zajišťuje odstraněníorganických látek a současně

nitrifikaci a denitrifikaci

1 –

denitrifikační

nádrž2 –

nitrifikační

nádrž3 –

dosazovací

nádrž

• aerační

nádrž

zajišťuje nitrifikaci amoniakálního dusíku na dusičnanový• vzniklé

dusičnany jsou převáděny recyklem

do první

denitrifikační

nádrže

• denitrifikační

nádrž

pracuje v bezkyslíkovém režimu, potřebný uhlík jedodáván jako BSK5

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Biologické

odstranění

dusíku a fosforu

1 -

denitrifikační

nádrž2 -

nitrifikační

nádrž

3 -

anaerobní

proces4 -

usazovací

nádrž

5 -

vyhnívací

nádrž

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Anaerobní

biologické

čištění

t = 30 –

60 °C

pH

= 6,5 –

7,5

nižší

produkce biomasy

Nevýhodamalá

reakční

rychlost

citlivost metanogenních bakterií

organické

látky v odtoku

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Anaerobní

biologické

čištění

Použití:předčištění

odpadních vod s

vysokou organickou zátěží

(>2 g/l)

Výhody:

Nevýhody:

nízká

spotřeba energie v

porovnání

s

aerobním procesem poměrně

malé

množství

kalu z čiření

(v porovnání

s

aerobním procesem) v přítomnosti síranů

nebo organických sloučenin síry

sloučeniny těžkých kovů

se přeměňují

na sirníky a sráží

se

vysoká

citlivost na přítomnost toxických látek velmi pomalý náběh procesu výkonnost nedostačuje pro konečný stupeň čištění

Voda –

základní

procesy

Technologické

procesy –

biologické

procesy

Anaerobní

biologické

čištění

1 -

anaerobní

reaktor2 -

anaerobní

rektor (nemíchaný)

3 -

vakuový odplyňovač4 -

usazovací

nádrž

5 -

plynojem6 -

odplynění

provzdušňováním

Úprava vody

Mechanické

postupy• odstranění

tuhých látek a plynů

Chemické

postupy• změna chemického složení

vody zjednodušení

dalších úprav

• přímé

odstranění

nežádoucích látek• zajištění

zdravotní

nezávadnosti

Biologické

postupy• využití

činnosti různých živých mikroorganismů

– bakterií

Návrh a technické

řešení

úpraven vody

požadovaný výkon a doba provozu úpravny vlastnosti upravované

vody

požadavky na kvalitu upravované

vody podle jednotlivých spotřebitelů náklady na úpravu vody

Úprava vody

Předčištění

vody

mechanické

odstranění

hrubých nečistot v

místě

odběru odstranění

plovoucích látek

česle, síta odstranění

hrubých suspendovaných látek

lapáky písku, usazovací

nádrže podzemní

vody předčištění

nevyžadují

Úprava vody

Odstraňování

suspendovaných látek

odstranění

suspendovaných usaditelných

částic obvykle anorganického původu odstranění

sedimentací

–

odstranění

80 –

90 %

usazovací

nádrže odstranění

suspendovaných neusaditelných

částic

filtrace

(plošná

nebo objemová) číření

(chemická

úprava vody)

Úprava vody

Odstraňování

suspendovaných látek

Čiření

odstranění

jemných nesedimentujících koloidních částic vločkový mrak

23423342 CO6OHAl2CaSO3HCOCa3SOAl

232233 CO6OHFe2CaCl3HCOCa3FeCl2

při malé

alkalitě

vody se přidává

soda, nebo hydroxid vápenatý

2342232342 CO3OHAl2SONa3OH3CONa3SOAl

342342 OHAl2CaSO3OHCa3SOAl

síran hlinitý

chlorid železitý

síran železitý

23423342 CO6OHFe2CaSO3HCOCa3SOFe alkalita vody se zvyšuje pomocí

hydroxidu vápenatého

Úprava vody

Odstraňování

suspendovaných látek

Čiření

Reaktor s vločkovým mrakem

1 -

těleso reaktoru2 -

kulisy

Úprava vody

Odstraňování

nežádoucích látek

Podzemní

vody železo, mangan oxid křemičitý agresivní

oxid uhličitý

vápník, hořčík

Úprava vody

Odstraňování

nežádoucích látek

Odkyselováníodstranění

agresivního oxidu uhličitého

korozivní

účinky na kovové

a betonové

konstrukce

hygienické

důvody

rozpouštěníí

Fe, Cu, Zn

a Pb

z vodovodního potrubí

sekundární

příčina různých zdravotních potíží

Mechanický způsob odstranění

oxidu uhličitého provzdušňováním

rozstřik vody do vzduchu vháněním vzduchu do vody

Chemický způsob odstranění

oxidu uhličitého průtokem vody přes odkyselovací

hmoty

mramor, dolomit zařízení

▬ otevřené

rychlofiltry, popř. tlakové

filtry

Úprava vody

Odstraňování

nežádoucích látekOdželezování

a odmanganování

železo: provzdušněním vody

232223 CO8OHFe4OOH2HCOFe4

mangan:

těžší

odstranění

než

u železa

provzdušňování

-

u vod obsahující

větší

množství

CO2

242223 CO2OHMnO21OHHCOMn

manganové

filtry

-

nasycení

písku manganistanem draselným

2224 O3OHMnO4KOH4OH6KMnO4

- odstranění

Mn 232223 CO2OHMn2OHOHMnOHCOMn

43224 CaSO4)OH(Fe4)OH(Ca4OFeSO4

Úprava vody

Odstraňování

nežádoucích látekOdstraňování

anorganického a organického mikroznečištění

Anorganické

mikroznečištěnítěžké

kovy (arzen, olovo, nikl, rtuť, kadmium, chrom, stříbro, zinek)

odstranění alkalické

čiřením

sorpce na aktivním uhlí sorpce na měničích iontů

Organické

mikroznečištěnítenzidy, pesticidy, ropa a ropné

látky, fenoly, chlorované

uhlovodíky

odstranění adsorpce na aktivním uhlí oxidace ozónem, manganistanem draselným, oxidem chloričitým

Úprava vody

Hygienické

zabezpečení

vody

Chlorace nejrozšířenější

způsob

–

nebezpečí předávkováníúčinná

látka

-

chlor, kyslík

HClOHClOHCl 22 OHClHClO

22223 CO2OH2CaClHCl2HCOCa

dávkování

chloru: 0,2 mg.l-1

–

1,0 mg.l-1

obsah volného aktivního chloru v pitné

vodě

u spotřebitelev rozmezí

0,1 -

0,3 mg.l-1

Úprava vody

Hygienické

zabezpečení

vody

Ozonizace vodyvelmi účinná, nehrozí

předávkování, ničí i viry

probublávání

obohaceného vzduchu ozonem vrstvou vodypříprava ozonu

-

v ozonizátorech -

el. vývoj v čistém suchém vzduchu

-

energeticky náročné

Úprava vody

–

užitková

voda

Napájecí

voda pro parní

kotle:

odstranění

mechanických nečistotzměkčení

vody

- termicky

(zahřátím

na teplotu 105 °C)

-

dekarbonizace vápnem

( pro nízkotlaké

kotle)

-

chemickým srážením Ca2+, Mg2+

-

pomocí

iontoměničů

(cykl

H+

a OH-)

zbytková

tvrdost

OHCOCaCOHCOCa 22323

OHCOMgCOHCOMg 22323

OH2CaCO2OHCaHCOCa 23223

Na2CaCOCONaCa 3322

Na2MgCOCONaMg 3322

Na6POCaPONa2Ca3 243432

Úprava vody

–

užitková

voda

Napájecí

voda pro parní

kotle:

odstranění

oxidu křemičitého (pouze u tlaků

nad 4,8 MPa)-

pomocí

vloček Fe(OH)3

, nebo Mg(OH)2

odplynění

vody-

pomocí

vakua

-

pomocí

tlaku (teplota cca 110 °C, tlak 1 MPa)- chemické

(pro vysokotlaké

kotle,

zbytky kyslíku hydrazínem)

22242 NOH2OHN

Úprava vody

–

užitková

voda

Chladící

voda:

odstranění

mechanických nečistot

dekarbonizace Ca(OH)2

(viz měkčení

vody)

očkování

fosfáty

(zabraňuje vyloučení

CaCO3

)

příprava v závislosti na typu technologie

potravinářský průmysl –

měkká

voda, blíží

se kvalitě

pitné

vodytextilní

průmysl –

měkká

voda, nízká

koncentrace solípapírenský průmysl

–

velmi měkká

voda

Technologická

voda

Úprava vody

–

odpadní

voda

voda splašková

-

voda z domácností, živočišné

velkovýrobyvoda průmyslová

–

odpadní

vody z různých typů

provozů

způsoby čištění

-

mechanické

(česle, lapače, usazováky, hydrocyklony)- chemické (neutralizace, srážení, extrakce)- biologické (rozklad organických látek)

samočištění

vody

-

schopnost povrchové

vody zbavit se nečistot(sycení

kyslíkem, neutralizační

reakce, biochemické

děje)

chemická

spotřeba kyslíku (CHSK)-

množství

kyslíku potřebného k oxidaci organických látek při použití

silného oxidačního činidla (KMnO4

, K2

Cr2

O7

)

biologická

spotřeba kyslíku (BSK5

)-

rozdíl v obsahu kyslíku ve vodě

v mg.l-1

v okamžiku odběrua za 5 dní

BSK5

CHSK

Úprava vody

–

odpadní

voda -

čistírna

1 –

česle2 -

lapač

písku

3 -

lapač

tuků4 -

radiální

usazovák

5 -

aktivační

nádrž6 -

usazovací

nádrž

7 -

vyhnívací

nádrž

Schéma kanalizační

čistírny odpadních splaškových vods aktivační

nádrží

Úprava vody

–

odpadní

voda -

čistírna

Úprava vody

Zpracování

kalů

v ČOV

Anaerobní

proces kaly z primárních usazovacích nádrží přebytečný aktivovaný kal

Produkty procesukalový plyn

(bioplyn)

cca 65 –

75 % CH4

, 25 –

35 % CO2

a malá

množství

H2

energetický význam -

výhřevnost 21 000 –

30 000 kJ/m3

vyhřívání

metanizačních

nádrží vytápění

objektů čistírny

výrobě

elektrického proudu stabilizovaný kal

skládkování, nebo kompostováníkalová

voda

BSK5

od 500 -

2000 mg/l vracet zpět do čistírny (aerobní

čištění)

Úprava vody

Zpracování

kalů

v ČOV

Technologické

uzlea)

zahušťování

kalu

b)

vyhnívací

nádržec)

odvodnění

kalu

Úprava vody

Zpracování

kalů

v ČOV

Technologické

uzlea)

zahušťování

kalu

b)

vyhnívací

nádržec)

odvodnění

kalu

zvýšení

koncentraci obsahu tuhých částic (2-3x) bezprostředně

po separaci kalu (menší

hydraulické

zatížení)

gravitační

zahušťování

(usazovací

nádrž) odstředivé

zahuštění

sítopásové

lisy

Úprava vody

Zpracování

kalů

v ČOV

Technologické

uzlea)

zahušťování

kalu

b)

vyhnívací

nádržec)

odvodnění

kalu

Úprava vody

Zpracování

kalů

v ČOV

Technologické

uzlea)

zahušťování

kalu

b)

vyhnívací

nádržec)

odvodnění

kalu

odstředivka kalolis odkaliště