wskaźniki chemiczne
advertisement
Bilans wody Woda w przyrodzie Wody pokrywają 71% powierzchni naszego globu. Woda na Ziemi Wody słone – 98% Wody słodkie 2% w postaci lodu 97% w postaci ciekłej 2% w postaci pary 1% Bilans wody Czystość wody: a) wskaźniki fizyczne - temperatura, barwa, zapach, mętność, smak; b) wskaźniki chemiczne - odczyn pH, utlenialność, BZT5 biochemiczne pięciodobowe zużycie tlenu, chemiczne zużycie tlenu, twardość, zasadowość oraz zawartości: związków azotu, chlorków, siarczanów, żelaza, manganu, fluoru, gazów rozpuszczonych w wodzie, pierwiastków śladowych, substancji trujących oraz sucha pozostałość i strata po prażeniu; c) wskaźniki biologiczne - zawartość bakterii w objętości próbki wody. Klasyfikacja wód powierzchniowych 27 listopada 2002r. Rozporządzenie ministra środowiska. „Ustala się trzy kategorie jakości wody: 1) kategoria A1 - woda wymagająca prostego uzdatniania fizycznego, w szczególności filtracji oraz dezynfekcji; 2) kategoria A2 - woda wymagająca typowego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególności utleniania wstępnego, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, dezynfekcji (chlorowania końcowego) 3) kategoria A3 - woda wymagająca wysokosprawnego uzdatniania fizycznego i chemicznego, w szczególności utleniania, koagulacji, flokulacji, dekantacji, filtracji, adsorpcji na węglu aktywnym, dezynfekcji (ozonowania i chlorowania końcowego).” Ocena stopnia zanieczyszczeń Klasyfikacja wód powierzchniowych (Dz. U. Nr 32, poz.284, 16 marca 2004r. rozporządzenie ministra środowiska) - klasa I — wody o bardzo dobrej jakości: uzdatnianie sposobem właściwym dla kategorii A1, - klasa II — wody dobrej jakości: uzdatnianie sposobem właściwym dla kategorii A2, - klasa III — wody zadowalającej jakości: uzdatnianie sposobem właściwym dla kategorii A2, - klasa IV — wody niezadowalającej jakości: uzdatnianie sposobem właściwym dla kategorii A3, - klasa V — wody złej jakości Zużycie wód naturalnych 16% 19% 10% 71% 84% wody powierzchniowe wody podziemne Pobór wody na potrzeby gospodarki i ludności produkcja i energetyka rolnictwo i leśnictwo wodociągi Zużycie wody na cele Zanieczyszczenia wód Zanieczyszczeniami wód nazywamy wszelkie substancje chemiczne oraz mikroorganizmy, które występują w wodach naturalnych, nie będąc ich naturalnymi składnikami lub będąc, nimi - występują w zwiększonych ilościach. Zanieczyszczenia wód - podział Ze względu na pochodzenie •naturalne •sztuczne biologiczne chemiczne Zanieczyszczenia wód - podział Według kryterium trwałości zanieczyszczenia wód dzielimy na: • rozkładalne •nierozkładalne •trwałe Zanieczyszczenia wód Rozróżnia się następujące rodzaje zanieczyszczeń wód naturalnych: - fizyczne - chemiczne - bakteriologiczne - termiczne - substancjami radioaktywnymi Ocena stopnia zanieczyszczeń Zanieczyszczenia wód ze względu na działanie na organizmy można podzielić na: •bezpośrednio szkodliwe •pośrednio szkodliwe Skutki zanieczyszczenia wód Wszelkie zanieczyszczenia wód powodują •Choroby organizmów roślinnych i zwierzęcych •Śmierć organizmów żywych •Eutrofizację jezior POWSTAWANIE ŚCIEKÓW Ścieki to mieszanina zużytej wody oraz różnego rodzaju substancji płynnych, stałych, gazowych, radioaktywnych oraz ciepła usuwanych z terenów miast i zakładów przemysłowych. Ścieki w ogólnej swej masie zawierają przede wszystkim wodę, której ilość dochodzi nawet do 99,9%. Same więc zanieczyszczenia stanowią w istocie niewielki procent ścieków. ŚCIEKI W zależności od pochodzenia rozróżnia się ścieki: • miejskie i bytowo-gospodarcze • rolnicze • radioaktywne • przemysłowe: a) ścieki technologiczne (podprocesowe) b) wody chłodnicze c) ścieki kopalniane (wody dołowe najczęściej silnie zasolone do 150g NaCl /litr) Ocena stopnia zanieczyszczeń Przemysł nawozów sztucznych paliwowoenergetyczny metalurgiczny chemiczny celulozowopapierniczny spożywczy Zawartość ścieków azotany, węglany, siarczany, siarkowodór, fenol detergenty, ropa i ropopochodne, smary związki metali ciężkich (Pb, Hg, Cr) kwasy, zasady, mało tlenu chlorki sodu i wapnia, węglan wapnia związki organiczne, kwas np. mlekowy, mało tlenu tekstylny, garbarski związki organiczne, barwniki, fenole, metale ciężkie, mało tlenu elektrownie ciepło kopalnie sole mineralne ŚCIEKI ścieki przemysłowe i komunalne [2005r] km3 % ogółem 8,98 100 wody chłodnicze 6,86 76 wody wymagające oczyszczania 2,12 24 w tym oczyszczone 1,93 91 nieoczyszczone 0,19 9 Oczyszczanie ścieków Oczyszczanie ścieków - jest to usuwanie ze ścieków zawartych w nich zanieczyszczeń w celu zminimalizowania ich szkodliwego oddziaływania na wody powierzchniowe lub grunty. Zespół urządzeń i obiektów służących do oczyszczania ścieków nosi nazwę oczyszczalni ścieków. Oczyszczanie ścieków Stosuje się cztery stopnie oczyszczania ścieków: I. Oczyszczanie mechaniczne i chemiczne II. Oczyszczanie biologiczne (złoża biologiczne, komory osadu czynnego oraz komory fermentacyjne. III. Usuwanie związków biogennych (azotu i fosforu) IV. Proces odnowy wody Przeróbka i unieszkodliwianie osadów ściekowych Oczyszczanie ścieków Mechaniczne 1.Wydzielanie ciał stałych (kraty, sita) 2. Usuwanie zawiesin opadających -piaskowniki -Osadniki wstępne Schemat osadnika o przepływie poziomym Oczyszczanie ścieków Mechaniczne 2. Usuwanie zawiesin opadających – osadnik o przepływie pionowym Oczyszczanie ścieków Mechaniczne 3. Odtłuszczanie ścieków Oczyszczanie ścieków Chemiczne Metody chemiczne oczyszczania ścieków 1. Koagulacja i nawapnianie ścieków – powyżej 50oC Koagulanty: chlorki i siarczany żelazowe i żelazawe, siarczan glinu oraz wapno ( węglan wapnia, tlenek wapnia, wodę wapienną) Oczyszczanie ścieków Chemiczne Koagulacja Al2(SO4)318H2O + 6H2O 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18H2O FeCl36H2O + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl + 6H2O Oczyszczanie ścieków Chemiczne 2. Usuwanie fosforanów. Fosfor można usuwać w różnych miejscach ciągu technologicznego oczyszczalni ścieków: wstępne w osadniku, równoczesne – z biologicznym oczyszczaniem, wtórne – po biologicznym oczyszczaniu. Sole glinu, żelaza i wapnia powodują tworzenie i wytrącanie praktycznie nierozpuszczalnych fosforanów. Oczyszczanie ścieków Chemiczne Al2(SO4)318H2O + 2PO43- 2 AlPO4 + 3SO42- + 18H2O Al2(SO4)318H2O + 6H2O 2 Al(OH)3 + 3H2SO4 + 18H2O FeCl36H2O +2PO43- FePO4 + 3Cl- + 6H2O FeCl36H2O + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl + 6H2O 2Ca(OH)2 2Ca2+ + 4OH2Ca2+ +HPO42- + 4OH- CaHPO4(OH)2 + 2OHCaHPO4(OH)2 + 2Ca2+ +HPO42- Ca10(PO4)6(OH)2 + 6H2O Oczyszczanie ścieków Chemiczne 3. Zobojętnianie ścieków przemysłowych ścieki kwaśne zobojętnia się: - mieszając ścieki kwaśne z zasadowymi - neutralizując je chemikaliami - przepuszczając przez złoża zasadowe, filtry wypełnione np.CaCO3MgO lub dolomit prażony w temperaturze około 450 st. - wpuszczając je do stawów aeracyjnych z możliwością 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 – II i III stopień Biologiczne 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 pomocą mikroorganizmów ( bakterii) do azotynów, a następnie do azotanów, 3. denitryfikacja, czyli przemiana azotanów do postaci azotu cząsteczkowego N2 Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Rozkład substancji organicznych do CO2, H2O i NH3 Równanie bezpośredniego utleniania CxHyOz jest zastępczą formułą zanieczyszczeń organicznych, a E1 to efekt energetyczny reakcji Równanie syntezy nowych komórek (asymilacji) gdzie (C5H7O2N)n- statystyczny ustalony , zastępczy wzór chemiczny dla mikroorganizmów Oczyszczanie ścieków – II stopień Biologiczne Utlenienie uprzednio syntezowanej substancji komórkowej Nitryfikacja, czyli utlenienie NH3 za pomocą bakterii Nitrosomonas do azotynów, a następnie za pomocą bakterii Nitrobacter do azotanów NH 1,5O NO 2H H O 4 2 2 2 NO 0,5O NO 2 2 3 Oczyszczanie ścieków – III stopień Biologiczne Denitryfikacja - usuwanie azotanów ze ścieków za pomocą mikroorganizmów. Przykładowy przebieg denitryfikacji przedstawia w wielkim uproszczeniu następujące równanie: 4NO3- + 5[CH2O] + 4H+ 2N2 + 5CO2 + 7H2O Oczyszczanie ścieków Biologiczne Mikroorganizmy, stosowane w oczyszczaniu ścieków mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego. Biologiczne oczyszczanie ścieków zachodzi w: komorach napowietrzania z osadem czynnym, na złożach biologicznych, glebie stawach biologicznych (stabilizacyjnych, napowietrzanych, rybnych). Oczyszczanie ścieków Biologiczne Schemat stopnia oczyszczania biologicznego w komorach napowietrzania z osadem czynnym. Oczyszczanie ścieków Biologiczne Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych Złoża biologiczne są zbiornikami wypełnionymi luźno ułożonym materiałem ziarnistym i porowatym. Rodzaje wypełnień: naturalne – materiał pobrany z dna rzek,kruszywa- żużel, koks, kamienie. Sztuczne: kształtki z polistyrenu, PCW, poliamidu itp.. Najważniejszą warstwą w złożu jest błona biologiczna. Oczyszczanie ścieków Biologiczne Oczyszczanie ścieków Biologiczne Układ oczyszczania ścieków z wydzieloną komorą denitryfikacji po komorze nitryfikacji (komorze aeracji) Oczyszczanie ścieków Biologiczne Biologiczne oczyszczanie ścieków w glebie: Filtry gruntowe Pola nawadniane Schemat oczyszczalni ścieków
