Otázka: Pitná, užitková a odpadní voda
Předmět: Chemická technologie
Přidal(a): Jana Zubatá
Pitná voda
Podmínky:
- Hygienicky nezávadné
- Teplota okolo 12-14°C – studená
- Tvrdost cca 3 mmol.l-1
Zdroje pitné vody:
-podzemní
- nejkvalitnější
- stačí průměrné 5-10m nezávadné zeminy
- omezené množství
-povrchové
- řeky,jezera (Želivka)
- nutno upravovat
Výroba pitné vody:
1) Odstranění mechanických nečistot ( postupně od největších)
2) Odstranění mikroorganismů (dezinfekce)
Česle:
-mříže umístěné napříč toku → zachycuje plovoucí nečistoty(větve,papír)
Průtočny usazovák:
-potrubí , které se postupně rozšiřuje
-klesá rychlost proudění → nejtěžší ečistoty ( písek, hlína)
Dorrův usazovák:
-kruhová nádrž, má šikmé dno( zkloněné) → usazují na dně
-vyčerpaná voda nahoře (okraj) → přepadem se odlévá ven
Odstraňování tuků a olejů:
-nádrž ,kterou probublává vzduch
-bublinky vzduchu unáší tukové kapičky ke hladině, kde se odebírají
Pískový filtr:
-nádrž s děravým dnem (3 druhy vrstvy písku)
-kalová vrstva zachycuje části mikroorganismů
-zrání filtru- čas kdy se tvoří vrstvička( není zatím zfiltrováno)
-zastaví se → když průtok vody klesne předem danou mez
-seškrábne vrstvu a propláchnout(proti poudu ze spoda čistou vodou)
-v otvorech jsou svíčky- škvírami prochází (ještě se může čistit zachytí se)
Čiření vody (koagulace, vločkování):
-předpoklad- nečistoty nesou záporný náboj
-přidá se látka obsahující kladný náboj
-dojde k vybití nábojů a ke shlukování (koagulaci) částic ( vznik vloček)
-vločky se shlukují v tzv. Vločkový mrak , který sedimentuje (usazování)
-voda se přivádí z dola proti usazovacímu mraku
Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2SO4 hydrolýza (opak neutralizace)
-štěpení na ionty- disociace Al(OH)3 → Al(OH)2 + + OH–
-Al(OH)2 + dihydroxohlinitý kationt
-volná kyselina sírová se neutralizuje přítomnou tvrdostí
-nakonec se provede filtrace k zachycení skřížených el. Vloček- pískový filtr s 1 vrstvou písku
-v tomto okruhu je voda zabvena veškerých mechanických nečistot a následuje odstranění mikroorganismů( dezinfekce)
Dezinfekce vod:
-odstranění mikroorganismů
a) Chlorování
-působením chloru na vodu
Cl2 + H2O → HClO + HCl ( vzniká roztok kys. Chlorové ve vodě a plyn)
HClO → HCl + O (aktivní kyslík) ničí mikroorganismy
Zhodnocení :
-doba působení 30min. (nejdelsí ze všech)
-nejlevnejší způsob
-nemělo by se používat v prům. oblasti kde voda obsahuje stopová množství org. látek (chlorderiváty) které ovlivňují senzorické vlastnosti vody( chuť,vůně)
jiné zdroje chloru:
-chlorové vápnotechnické Ca(ClO)2
-obecně chlornany-rovněž uvolňují akt. kyslík (Savo) NaClO
-Chloramin NH2Cl
b) Ozonizace
-působením O3 na vodu
O3 → O + O2
→ mikroorganismy hubí akt. kyslík
-nepoužívá se čistý ozon, ale tzv. Ozonizovaný vzduch(10% ozonu)
-vyrábí se působením el. výboje na vzduch → stačí 10min.
-neovlivňuje senzorické vlastnosti vody
-dražší
c) UV-záření
-zdrojem je rtuťová výbojka 360nm (nano 10-9 )
Zhodnocení:
-půspbí okamžitě
-max. vrstva vody 30cm
-extrémně čistá voda (nečistota by mohla odstínit mikroorganismus)
d) Oligodynamie kovů
-schopnost veškerých těžkých kovů (Ag) ničit mikroorganismy (dlouhodobě)
-mechanismus není zcela objasněn
-předpokládá se , že Ag+ uvolňuje akt. kyslík
Užitková voda
-voda sloužící určitým potřebám
-není to voda pitná ani voda odpadní
-v některých případech může být i kvalitnější než voda pitná (ve farmacii,analytice)
-v chemickém průmyslu má největší význam voda chladící a napájecí pro parní kotle(výroba páry)
Chladící voda:
-teplonosné médium
-použití v chemickém průmyslu, elektrárnách,aj.
-chladí se v tzv. chladících věžích
-věž parabolického tvaru, v dolní části průduchy na vzduch, dole mřížoví potom stéká voda, část vody se vzduchem vypaří
-na vypaření je třeba teplo a to si vezme z vody
-ochlazená voda má vyšší koncentraci solí je tvrdší, ředí se
Napájecí voda pro parní kotle:
-slouží k výrobě páry(hlavní zdroj tepla v průmyslu)- potrubí
-vyrábí se v parních kotlích
-největší problém – tvorba kotelního kamene(KK)
2HCO3 – → CO3 2- + H2O
Usazuje se uvnitř trubek:
- -snižuje průtok
- – snižuje převod tepla- nutno dodávat více energie
- -větší tepelná zátěž výměníku
-neobsahuje pouze uhličitany
-do KK se tzv. Zapékají další složky z vody:
- uhlík – z olejů(čerpadel,..)
- -křemík – z přítomných křemičitanů
- -aj.
-nutno zabránit tvorbě KK – odstraněním solí z vody – změkčováním
Změkčování vody:
-odstranění solí z vody
-odstranění všech solí-demineralizace
-odstranění všech iontů-deionizace
-v praxi se využívají 3 způsoby změkčování:
- 1,dekarbonizace
- 2,srážením
- 3,pomocí iontoměničů
1)Dekarbonizace :
-odstranění pomocí HCO3 –
a) vápnem-způsob
CaO + HCO3 – → CaCO3 + OH–
b) varem
2HCO3 – → CO3 2- + CO2 + H2O
-tlak,150°C
-náročné na energii
2)Srážením:
-rozpuštěné soli se převedou na nerozpustné , které následně sedimentují
-kationty se odstraňují pomocí CO3 2- (Na2CO3)
Ca 2+ (Mg2+ ) + CO3 2- → CaCO3(MgCO3)
-anionty se odstraňují pomocí Ca 2+ (Mg2+ ) (vápenatých a hořečnatých iontů)
SiO3 2- + Ca 2+ (Mg2+ ) → CaSiO3(MgSiO3)
-někdy možno použít hexametafosforečnan sodný (NaPO3)6
3) Iontoměniči:
-látky,které na sebe vážou ionty vody a nahrazují je ionty,které ve vodě nevadí
-vyznačují se velkým povrchem (pórovité)
-Rozdělení
1) katexy: vyměňují kationty
- ve vodíkovém cyklu – ionty vyměňují za H+
v sodíkovém cyklu– ionty vyměňují za Na+
2)Anexy: vyměňují anionty
- silně zásadité – vyměňují ionty slabých kyselin (SiO32-) za OH–
- slabě zásadité – vyměňují ionty silných kyselin (SO42-) za OH–
-Po vyčerpání je nutno ionex regenerovat
-vyčerpán je v okamžiku , kdy tvrdost vody na výstupu z ionexu překročí požadovanou hodnotu
Reakce:
a) Katexy ve vodíkovém cyklu
2M-H + Ca2+ → M2Ca + 2H+ // M-měnič
regenerace (5%HCl -10%HCl)
M2Ca + 2HCl → 2M-H + CaCl2
b) v sodíkovém cyklu
2M-Na + Ca 2+ → M2Ca + 2Na+
regenerace (5%-10% NaCl)
Mg2Ca + 2NaCl → 2M-Na + CaCl2
-Mezi katexovou a anexovou jednotkou se provádí odplynování
Odplynování:
-odstranění rozpuštěných plynů(CO2 , O2)
-samostatný CO2 příliš nevadí, ale v kombinaci s kyslíkem roste několikanásobně jeho korozivost
Odpadní voda
-voda,která se po použití vypouští do povrchových toků
a) Městské (splaškové,fekální, jim podobné vody ze zemědělství nebo potravinářských závodů)
-podobné složení → stejné čištění
b) Průmyslové
-specifické složení odpovídající charak. výroby → individualní čištění
-každá fabryka má svou čističku odp. Vod
-Důsledky zamoření povrchových toků :
-likvidace života
-zhoršování živ. Prostředí
-znemožnění rybolovu
-nemožné použité připravy pitné vody
-zvýšená koroze vodních děl(elektrárny)
Samočištění:
-schopnost povrchové vody zbavovat se nečistot
-složitý proces
Způsoby:
-sedimentace(usazování)
-chem. Reakce → neutralizace, srážení
-fyzikálněchemické děje → koagulace( vločkování)
-sycení vody kyslíkem
-biochemické děje- aerobní odbourávání organických látek působením mikroorganismů ( vznikají anorganické a nerozpustné kalové látky)
Kvalita odpadních vod:
1) zkouška BSK-5, BSK5
→ biologická spotřeba kyslíku za 5 dní
-vzorek → obohatí se kyslíkem a zjistíme počáteční konc. C1 v mg O2 /l → 5dní
→ aerobní → obohatí se kyslíkem a zjistíme počáteční konc. C1 v mg O2 /l → zase po 5 dnech počet konc. O2 C2
C1 – C2 = BSK5
→ čím voda špinavější tím BSK5 větší
2)zkouška CHSK
→ chemická spotřeba kyslíku
-stanovuje se titrací chemickým oxidovadlem ( dichrom draselný, manganistan)
Městská čistírna odpadních vod
- 1,Česle- zachycení hrubých nečistot
- 2, Usazovák písku
- 3,Aktivační nádrže – množení mikroorganismů , provzdušňování
- 4, Dosazovací nádrže – dorův usazovák
- 5, Výpust vody do řeky
- 6, Vyhnívací nádrž – kde mikroorganismu vzniká bioplyn (CH4) → k pohonu turbín → el. Proud
- 7, Kal po vyhnití se odvodňuje , vylisovaný kal → zemědělci
