Pitná, užitková a odpadní voda – Chemická technologie

 

   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  COpříliš 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






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: