Rozdelenie odpadových vôd Čistenie odpadových vôd

Παρουσίαση με θέμα: "Rozdelenie odpadových vôd Čistenie odpadových vôd"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Rozdelenie odpadových vôd Čistenie odpadových vôd

2 Komunálne OV Splaškové odpadové vody obsahujú prevažne organické látky biologicky ľahko rozložiteľné, a preto hodnoty BSK vystihujú do určitej miery celkové organické znečistenie splaškových vôd. BSK5 je pri spotrebe 150 l/obyvateľa za deň cca 300 mg/l. Už sedimentáciou klesne BSK5 asi o jednu tretinu a pomer BSK5/CHSK je asi 1/2. Z biologického hľadiska sú splaškové vody závažné tým, že môžu prenášať patogénne mikróby. V 1 ml sa nachádzajú milióny až desiatky miliónov baktérii, kvasiniek, vírusov, hub a prvokov.

3 Priemyselné OV Priemyslové odpadové vody vznikajú pri výrobe a spracovaní najrôznejších výrobkov a materiálov, podľa toho ich delíme na vody: prevažne anorganicky znečistené; prevažne organicky znečistené; prechodné typy, ktoré sú najčastejšie Vždy sa však prihliada k obsahu toxických látok Chemické zlúčeniny, spôsobujúce prevažne organické znečistenie OV možno podľa ich povahy rozdeliť do 4 skupín: • látky netoxické a biologicky rozložiteľné (sacharidy, bielkoviny, norm. alifatické kyseliny a ich niektoré deriváty); • látky netoxické a biologicky ťažko rozložiteľné (alifatické zlúčeniny rozvetvené, organické farbiva); • látky toxické a biologicky rozložiteľné (fenoly, organofosforové insekticídy); • látky toxické a biologicky ťažko rozložiteľné (chlórované uhľovodíky, dinitrofenoly, niektoré kation aktívne tenzidy).

4 Priemysel spracovania ropy
Suspendované ropné látky sa odstraňujú v deemulgátoroch rôznych typov a funkcie, Voľna fáza sa odstraňuje rôzne konštruovanými nornými stenami. Pre odstránenie rozpúšťaného, hoci malého množstva, sa používa napr. adsorpcia alebo biologický spôsob.

5 Ťažba a spracovanie rádioaktívnych materiálov
Nebezpečnosť vôd z ťažby a úpravy uránových rúd spočíva hlavne v tom, že obsahujú izotopy s veľmi dlhým polčasom rozpadu (226Ra rokov na olovo 210Pb a to sa rozpadá 22,3 rokov atd.). Podľa spôsobu ťažby a spracovania sa k týmto latkám pridávajú ešte ďalšie ako zbytky kyselín a rôzne anorganické rozpustné soli. všetky používané metódy dekontaminácie sú založené na chemickej či fyzikálne – chemickej koncentrácii rádioaktívnych izotopov a ich následnej separácii. Z najčastejšie používaných procesov dnes prevláda odparovanie, zrážanie a výmena iónov ai.

6 Odstraňovanie znečistenia
Znečistenie je možné odstraňovať viacerými technologickými postupmi, buď samostatnými, alebo na seba nadväzujúcimi, čím sa dosiahne požadovaná kvalita vypúšťaných odpadových vôd do recipientu. Odstránenie znečisťujúcich látok jednotlivými procesmi alebo ich kombináciou sa hodnotí pomocou čistiaceho účinku. Čistiaci účinok je pomer úbytku koncentrácie znečisťujúcej látky dosiahnutý procesom alebo kombináciou procesov ku koncentrácii danej látky v prítoku odpadovej vody. Vyjadruje sa v %. Meradlo znečistenia odpadových vôd je parameter BSK5 - biochemická spotreba kyslíka po 5 dňoch – je to množstvo kyslíka spotrebovaného mikroorganizmami na biochemický rozklad organických látok obsiahnutých vo vode počas piatich dní pri stanovených podmienkach. Tento kvantitatívny parameter udáva znečistenie vôd hlavne organickými látkami. Čím je hodnota v mg/l vyššia, tým vyššie je znečistenie. Priemerné znečistenie vôd zo žúmp podľa parametra BSK5 je 1000mg/l (reálne merania ukazujú, že tieto hodnoty môžu byť od 200 do mg/l, podľa toho, či ide o „hustý“, alebo „riedky“ odpad. Metóda slúži k nepriamemu stanoveniu organických látok, ktoré podliehajú biochemickému rozkladu pri aerobných podmienkach. Chemická spotreba kyslíka (CHSK) je množstvo kyslíka spotrebovaného na chemickú oxidáciu všetkých organických látok v OV za presne stanovených podmienok. Je mierou celkového obsahu organických látok vo vode.

7

8 U vzoriek, kde sa očakáva vyššie znečistenie, je vhodné použiť tzv
U vzoriek, kde sa očakáva vyššie znečistenie, je vhodné použiť tzv. zrieďovaciu metódu. Podľa intenzity znečistenia sa do odmerného valce použije 500 – 10ml vzorky, s rastúcou koncentráciou organických látok klesá množstvo vzorky. Doplňuje sa zrieďovacou vodou do 1 litra pri teplote 20°C 5 dní. Sondou sa stanoví obsah rozpusteného kyslíka nultý a piaty deň. Zrieďovacia voda sa pripravuje pridaním 1ml príslušných chemikálií do 1 litra destilovanej vody nasýtenej vzdušným kyslíkom. Účelom tohto zriedenia je, aby v prípade stanovenia extrémne znečistených vôd bol vo vzorke dostatok kyslíka na aerobný rozklad. V prípade stanovenia BSK5 u vzoriek s nízkou koncentráciou organických látok nie je treba vzorku riediť vôbec. Výsledná hodnota sa obvykle udáva v mg/l .

9 Legislatíva Smernica pre členov EÚ - priebežne zabezpečovať primerané čistenie odpadových vôd vo všetkých aglomeráciách, ktoré majú vybudovanú stokovú sieť, do konca roka 2010 zabezpečiť odvádzanie odpadových vôd a ich čistenie vrátane odstraňovania nutrientov vo všetkých aglomeráciách nad EO do konca roka 2015 zabezpečiť odvádzanie a plné biologické čistenie odpadových vôd v aglomeráciách nad 2000 EO Vodný zákon 384/2009 Z.z. Zákon o vodovodoch a kanalizáciách 442/2002 Z.z. Zákon č. 7/2010 Z.z. o ochrane pred povodňami, a iné

10 Odpadová voda Odpadová voda je definovaná ako voda použitá mimo vodného zdroja, ktorej vlastnosti boli zmenené ľudskou činnosťou a voda z atmosferických zrážok. Zákon (384/2009Z.z.) o vodách stanovuje, že ten, kto vypúšťa odpadové vody, je povinný zabezpečiť ich zneškodnenie. Odpadové vody od obyvateľstva, z hygienických zariadení, niektorých služieb ako sú napr. reštaurácie, kuchyne, hotely, nemocnice a podobne, nazývame odpadovými vodami splaškové, resp. komunálné. V prípade miest, kde časť odpadových vôd pochádza z priemyslu, dopravy, služieb a podobne, hovoríme o mestských odpadových vodách. Čistiarne odpadových vôd sú objekty a zariadenia slúžiace na čistenie odpadových vôd s mechanickým a biologickým stupňom čistenia, prípadne s tzv. tretím stupňom čistenia, t. j. s dočisťovaním. Za čistiarne sa nepovažujú zariadenia pre hrubé predčisťovanie odpadových vôd (česlá, lapače piesku, lapače olejov a podobne), septiky, žumpy a jednoduché zariadenia, ktoré nie sú pravidelne sledované a obsluhované.

11 zlepšenie akosti povrchových vôd
Medzi, v súčasnosti najdôležitejšie spôsoby zlepšenia akosti povrchových vôd patrí čistenie odpadových vôd. Je to technologický proces, ktorý sa realizuje v čistiarní odpadových vôd (vodohospodárskom objekte) - zariadení, v ktorom sa zneškodňujú a čistia odpadové vody a zneškodňujú, likvidujú, prípadne využívajú produkty vzniknuté v priebehu čistenia. Podľa charakteru odpadových vôd rozoznávame čistiareň komunálnych (mestských), priemyselných, poľnohospodárskych a iných odpadových vôd. Hlavným produktom, ktorý vzniká pri čistení odpadových vôd je : vyčistená voda, vedľajšími sú kal a plyn.

12 V čistiarní odpadových vôd sú zvyčajne inštalované dve technologické linky:
linka zneškodňovania odpadových vôd, linka zneškodňovania kalu – kalové hospodárstvo (Strojné odvodnenie kalu zníži prevádzkové náklady spojené s vývozom kalu. ) Technologická linka zneškodňovania odpadových vôd predstavuje vlastné čistenie a v súčasnosti ju vytvárajú nasledujúce procesy: - Vyrovnanie množstva a akosti, mechanické procesy hrubá filtrácia sedimentácia flotácia - Fyzikálno-chemické a chemické čistenie - Biologické čisteninie aktivácia biofiltrácia -Dočisťovanie biologicky čistených odpadových vôd, resp. dezinfekcia

13 Základné procesy úpravy a čistenia odpadových vôd

14 Čistenie odpadových vôd
môže byť rozdelené podľa požiadaviek na úroveň čistenia odpadových vôd alebo podľa základných metód (technológií) znečistenie je možné odstraňovať viacerými technologickými postupmi, čím sa dosiahne požadovaná kvalita vypúšťaných odpadových vôd do recipientu. Technologické procesy čistenia a úpravy odpadových vôd sa principiálne delia do týchto základných skupín mechanické, fyzikálno-chemické a chemické, biologické procesy

15 ČOV- zariadenia Pretože každá priemyselná a poľnohospodárska odpadová voda má svoje špecifické zloženie nejestvujú stabilné všeobecne platné technologické linky pre tieto odpadové vody. V súčasnosti najviac prevláda mechanicko-biologické čistenie s anaerobnou stabilizáciou kalu. Ak je čistiaci účinok mechanicko-biologického čistenia nedostatočný, rozširuje sa technologická linka o ďaľšie procesy a takúto aplikáciu označujeme ako tretí stupeň čistenia, resp. terciálne čistenie. Väčšina priemyselných odpadových vôd sa vyznačuje zmenou akosti a množstva v závislosti od času. Vyrovnanie množstva - zdržaním vo vyrovnávacích nádržiach akosti - v egalizačných nádržiach,  ktoré sú základným predpokladom optimalizácie celého čistiaceho procesu, redukcie účinku havarijných stavov a stabilného čistiaceho účinku

16 Prvý stupeň ČOV Vyrovnanie množstva a akosti
Pri čistení odpadových vôd vyrovnanie množstva a akosti tvorí podstatnú časť technologickej linky, je prvým stupňom mechanickej časti čistiarne odpadových vôd. Na vyrovnanie množstva sa používajú vyrovnávacie nádrže, na vyrovnanie akosti odpadových vôd sa používajú egalizačné nádrže. Vyrovnanie zaťaženia vody zrovnomerňuje nasledovné operácie.

17

18 Mechanické procesy Cedenie a mikrocedenie - najjednoduchší proces separácie látok zo suspenzie, pričom suspendované látky sa zachytávajú na hrabliciach, alebo sitách, ktorých otvory sú menšie ako odstraňované látky Filtrácia Sedimentácia

19 Hrubá filtrácia (cedenie)
Odstraňujú sa najväčšie plávajúce nečistoty. Je to najjednoduchší proces separácie látok zo suspenzie, pričom sa tieto nečistoty zachytávajú na česlách, hrabliciach, alebo sitách, ktorých otvory sú menšie ako odstraňované látky. Zachytené nečistoty nazývame zhrabkami.

20 Strojne stierané hrablice
ručne alebo strojne stierané, slúžia na zachytávanie hrubých nečistôt z odpadovej vody a sú spravidla umiestnené na začiatku technologického toku čistenia.

21 Filtrácia

22 Filtrácia Filtrácia je druh separácie určitých látok z vody pri prietoku cez filtračnú vrstvu. Filtračná vrstva je pórovité prostredie, ktoré vytvára zrnitý materiál alebo filtračnú vrstvu Najčastejším filtračným materiálom je kremenný piesok s výškou vrstvy 40 až 50 cm .

23 Pomalá filtrácia je charakteristická biologickou blanou, ktorá sa vytvára z aeróbnych mikroorganizmov v hornej cm vrstve filtračného materiálu. Filtrácia a separácia suspendovaných látok je podmienená biologickými, fyzikálnymi a chemickými procesmi. (Trvá 1-3 mesiace)

24 Rýchlofiltrácia je druh filtrácie koncentrovaných suspenzií, pričom suspenzie sa zachytávajú v celej vrstve zrnitého materiálu, ktorá sa postupne zanáša. Zanesená vrstva sa regeneruje tak, že prúdom vody privádzanej zdola sa filtračný materiál expanduje a zachytené suspendované látky sa odplavia. Rýchlofiltrácia je cyklický proces, pozostávajú z dvoch cyklov - vlastná rýchlofiltrácia a pranie. Hlavné faktory umožňujúce zachytenie suspenzie na povrchu zŕn a v póroch náplne sú merná hmotnosť častíc a molekulové adhezívne sily pôsobiace na povrchu zrna. (50x rýchlejšia ako pomalá)

25 Filtrácia vysoko koncentrovaných suspenzií cez filtračné pletivo sa najčastejšie používa na odvodňovanie kalov. Separácia suspendovaných látok z vody sa uskutočňuje na filtračnom pletive. plošná objemová filtrácia

26 Sedimentácia Patrí k najrozšírenejším separačným procesom tuhých častíc. Tuhé častice sa oddeľujú pod vplyvom gravitácie. Keďže sedimentácia jemných častíc by trvala veľmi dlho, v praxi sa tento stupeň používa len na separáciu častíc, ktorých sedimentačná rýchlosť je vyše m.s-1. Separácia suspendovaných látok sedimentáciou prebieha v lapačoch štrku a piesku, v sedimentačných nádržiach a v štrbinových nádržiach.

27 Z hľadiska sedimentácie je dôležitý charakter a koncentrácia suspenzie – rýchlosť usadzovania.

28 Lapač piesku zachytáva sedimentovateľné nerozpustné látky a umiestňuje sa pred čerpaciu stanicu, respektíve pred biologickú časť čistenia odpadovej vody. Lapač tuku zabezpečuje zachytávanie vyzrážaného a vyflotovaného tuku z odpadovej vody Lapače tuku je doporučené umiestniť už pri zdroji znečistenie (napr. na výtoku odpadovej vody z veľkokapacitných kuchýň), resp. pred biologickú časť ČOV.

29 4-lamelová usadzovacia nádrž

30 sedimentácia

31 Sedimentačné nádrže - rozdelenie
Podľa akosti suspendovaných látok sú usadzovacie nádrže v ČOV dvojakého druhu : -   primárne usadzovacie nádrže (odstránenie suspendovaných látok z odpadových   vôd pred ich biologickým čistením), zachytáva plávajúce a sedimentovateľné nerozpustné látky z odpadovej vody a môže nahradiť lapač tuku a lapač piesku. -      sekundárne usadzovacie nádrže (odstránenie kalových častí vznikajúcich pri   biologickom čistení). Zároveň sa využíva aj ako kalojem prebytočného kalu z biologickej časti ČOV. Umiestňuje sa pred biologickou časťou ČOV. a)      Podľa druhu kalu: -         nádrže na zrnitý kal, -         nádrže na vločkovitý kal. b)      Podľa spôsobu prevádzky: -         nádrže s diskontinuálnou prevádzkou, -         nádrže s kontinuálnou prevádzkou. c)      Podľa smeru prietoku vody: -         horizontálne nádrže, -         vertikálne nádrže. d)      Podľa konštrukcie: -         axiálne – pozdĺžne (obdĺžnikový pôdorys), -         radiálne - kruhové.

32 Sedimentácia - rozdelenie
Separácia tuhých častíc vzniká vplyvom gravitácie. Rozlišujeme: jednoduchá sedimentácia, rušená sedimentácia, zahusťovanie. Pri jednoduchej sedimentácii si častice zachovávajú individuálny charakter. Rušená sedimentácia vzniká pri objemovej koncentrácii častíc nad 0,5%, čo sa prejavuje v zmene sedimentačnej rýchlosti častíc a vzájomným ovplyvňovaním (rušením) pádu častíc. Ďalším zvyšovaním koncentrácie suspenzia prechádza z rušenej sedimentácie do zahusťovania. Pri tomto druhu sedimentácie častice strácajú svoj individuálny charakter, suspenzia klesá ako pórovitá vrstva, z ktorej sa vytláča kvapalina. Medzi klesajúcou vrstvou častíc /kalu/ a kvapalinou sa vytvára zreteľné rozhranie.

33 Flotácia Flotácia nachádza uplatnenie najmä v priemysle, kde sú značne znečistené odpadové vody obsahujúce flotujúce látky (napr. tuky), používa sa hlavne v závodoch na spracovanie olejov a tukov pred vlastným biologickým čistením na čistenie veľmi znečistených odpadových vôd, napr. bitúnky a i.

34 Flotácia Je to mechanický proces, pri ktorom sa z odpadovej vody odstraňujú znečisťujúce látky ľahšie ako voda, napr. oleje a tuky, ale aj veľmi jemné ťažšie častice. Odpadová voda sa prebubláva (čo najjemnejšími vzduchovými bublinkami; niekedy sa pridávajú aj flotáciu podporujúce látky), pričom znečisťujúce látky sa vynášajú na hladinu, odkiaľ sa odstraňujú zhrabovačom.

35 Flotácia - v technológii vody môžeme flotáciu definovať aj ako fyzikálno-chemický proces separácie látok z vody, pričom tieto sú rôznymi spôsobmi vynášané na hladinu, z ktorej sa odstraňujú. Z hľadiska použiteľnosti a podstaty procesu rozoznávame flotáciou: prirodzenú, bublinkovú, biologickú, chemickú, elektroflotáciu a iónovú flotáciu.

36 Flotácia .

37 Fyzikálno – chemické a chemické procesy
Adsorpcia Princíp: Ak uvedieme roztok (znečistenú vodu) do styku s inými tuhými látkami s veľkým povrchom pozorujeme, že koncentrácia roztoku sa zmenší. Tento jav sa nazýva adsorpcia. Patrí medzi progresívne procesy v technológii vody. Ako adsorbent sa používa aktívne uhlie - práškové i granulované, nové typy adsorbentov na podklade polymérov. Sily, ktoré viažu adsorbát na povrch adsorbentu môžu byť rôzneho charakteru, podľa toho adsorbciu delíme na: fyzikálnu, podmienenú fyzikálnymi silami, chemickú, ktorá je charakteristická pevnejšiou väzbou. Odstraňuje sa ňou najmä ropné znečištenie

38 Adsorbcia patrí medzi progresívne procesy v technológii vody

39 Absorbcia Používa na napr. na odstraňovanie dusíkatých látok z odpadových vôd. Čpavková voda je pre priame použiti napr. hnojenie nevhodná pretože sa do nej absorbuje oxid uhličitý (napr. z bioplynu). Z absorpcie vystupuje OV ako kvapalná fáza - koncentrovaný roztok technického uhličitanu amonného a bioplyn so sníženým obsahom CO2. Častejšie sa tento proces využíva ako biologická absorbcia, napríklad na odstraňovanie zápachu vody, viď biologické procesy.

40 Čírenie Slúži na koaguláciu (zhlukovanie rozptýlených dispergovaných) častíc do väčších celkov, ktoré je potom možné mechanickým spôsobom odstrániť. Proces koagulácie pozostáva z 2 hlavných fáz: perikinetická - rýchle zmiešanie OV s čiridlom, trvá veľmi krátko, výsledkom sú mikrovločky - 5 μm, - ortokinetická - pomalé miešanie, trvá minút a výsledkom sú vločky veľkosti 0,5 - 0,6 mm. Na rýchlosť narastania vločiek má vplyv aj teplota: o C - vločkovanie dobré, pri teplote menej ako 10oC vločky sú malé a zle filtrovateľné. rýchlosť narastania vločiek a ich filtrovateľnosť môžeme priaznivo ovplyvniť prídavkom pomocných koagulačných činidiel zvyšujúcich vplyv primárneho koagulantu. Aglomeráciou malých častíc sa vločky zväčšujú, čo je to výhodné pri usadzovaní a pri odvodňovaní kalu

41 Schéma číriča 1 – prívodové potrubie, 2 – vločkovací priestor, 3 – dávkovanie zrážadiel, 4 – lopatky čerpadla, 5 – rozdeľovací priestor, 6 – číriaci priestor, 7 – upravená voda, 8 – odtok, 9 – zahusťovací priestor, 10 – kalové potrubie, 11 – vypúšťanie.

42 Extrakcia Extrakcia je difúzny proces, pri ktorej sa vody, z ktorej treba oddeliť nejakú zložku uvedie do styku s inou kvapalinou - rozpúšťadlom (extrahovadlom), kde sa oddelená zložka lepšie rozpúšťa ako ostatné zložky upravenej prípadne čistenej vody. Extrakcia sa pri čistení odpadových vôd požíva na odstránenie niektorých toxických látok, alebo na získanie dôležitých surovín z niektorých priemyselných odpadových vôd. Extrakcia je proces pomerne ekonomicky nákladný. Najjednoduchším typom extrakčného zariadenia je valcovitá nádoba s miešadlom (extraktor), do ktorej sa privedie odpadová voda a extrahovadlo, zmes sa dokonale premieša a nechá sa v tej istej alebo separátnej nádobe usadiť, čím sa oddelí extrakt a rafinát. Viacnásobná extrakcia si vyžaduje dve nádoby miešač a usadzovač. Zrážanie -Zrážaním sa zlúčeniny rozpustné vo vode vyzrážajú ako málo rozpustné zrazeniny, ktoré sa môžu odstraňovať usadzovaním, filtráciou, odstredením alebo flotáciou. Pri ČOV sa použ. adsorpčné zrážanie, pri ktorom vytvorené vločkové zrazeniny adsorpciou alebo spoluzrážaním zadržujú látky, ktoré sa majú odstrániť. Proces zrážania sa realizuje diskontinuálne alebo kontinuálne. Vznikajúci kal, ktorý má vysoký obsah vody sa zahusťuje, odvodňuje (kalolismi, vákuofiltrami) a následne zneškodňuje. Destilácia a rektifikácia používa sa na odsoľovanie vôd a na odstraňovanie znečisťujúcich látok v odpadových vodách. Používa sa pri čistení odpadových vôd chemického a petro-chemického priemyslu a pri výrobe buničiny. Vypudené zložky sa spaľujú alebo zachytia na ďalšie použitie .

43 ionex - pórovitosť ovplyvňuje rýchlosť difúzie iónov)
Iónová výmena – schopnosť niektorých látok vymeniť ióny z vlastných molekúl za ióny z roztokov, ktoré cez ne pretekajú kolónovým (dynamickým) spôsobom, roztok preteká kolónou naplnenou zrnitým ionexom Ionexy sú nerozpustné vysokomolekulové látky, obsahujúce ionizovateľné skupiny. Chemickým zložením môžu byť anorganické alebo organické, prirodzené alebo synteticky pripravené , podľa funkčnej schopnosti ich rozdeľuje na vymieňače katiónov - katexy a vymieňače aniónov – anexy, rozm.tvaru- guľky, drvina, vlákna, rúrky, membrány a i. ionex - pórovitosť ovplyvňuje rýchlosť difúzie iónov) Pracovný cyklus ionexu pozostáva zo štyroch operácií: Sorpčná fáza - v tejto fáze sa uskutočňuje vlastná iónová výmena Pranie ionexu - slúži na skyprenie vrstvy Regenerácia - elúcia zachytených iónov a súčasne opätovné prevedenie ionaxu do pracovnej formy, pomocou regeneračného činidla Vymývanie - premývanie kolóny s vodou, čím sa odstraňuje regeneračné činidlo

44 Membránové separačné procesy
Separačný účinok (tab.) sa zakladá na rozličnom mechanizme elementárnych dejov, ako sú filtrácia na úrovni molekúl (ultrafiltrácia, obrátená osmóza), rozpúštanie, alebo reakcia jednej zložky separovanej zmesi v membráne, ktorá potom difunduje membránou do druhej fázy, priťahovanie a odpudzovanie niektorých zložiek membránou (elektordialýza). Používajú sa predovšetkým na odsoľovanie vody, ako aj na čistenie niektorých odpadových vôd a na úpravu vody.

45 Membránový separačný proces
Charakteristika bežných membránových separačných postupov Membránový separačný proces Hnacia sila - tok Osmóza rozdiel koncentrácií rozpúšťadla Obrátená osmóza rozdiel tlakov rozpúšťadla Ultarfiltrácia rozdiel tlakov Elektroosmóza EMN (elektromotorické napätie) rozpúšťadla Dialýza rozdiel koncentrácií rozpustenej látky Elektrodialýza EMN iónov elektrolytu

46 Membránové separčné procesy
Obrátená osmóza - prenikanie molekúl rozpúšťadla cez polopriepustnú (semipermeabilnú) blanu do roztoku sa nazýva osmóza - pri obrátenej osmóze sa používajú najmä polopriepustné membrány z acetátu celulózy a z aromatických polyamidov Ultafiltrácia - Filtrácia cez membrány s priemerom pórov na úrovni molekúl makromolekulových látok (nm) priebeh ultrafiltrácie sa urýchľuje rozdielom tlakov,ktorý nepresahuje 0,5 MPa Elektrodialýza - sa používa tak na odsoľovanie vody, ako aj na získania koncentrovaných soľných roztokov z morskej vody - pri spracovaní kvapalných rádioaktívnych odpadov, pri regenerácii a čistení rôznych odpadových roztokov, pri čistení odpadových vôd obsahujúcich zlúčeniny chrómu, pri čistení sulfitových lúhov apod.

47 Princíp osmózy je zreteľný pri sústave spojených nádob predelených v spodnej časti polopriepustnou membránou. Táto membrána vďaka svojej konštrukcii prepúšťa iba molekuly vody z dôvodu ich malých rozmerov. Ak je v sústave spojených nádob čistá voda, hladiny budú v rovnakej výške. Ak pridáme do jedného valca nečistoty, voda nám začne pretekať zo strany čistej vody do strany vody s nečistotami. Vznikne nám rozdiel hladín h, ktorý je dôsledkom prirodzeného javu nazývaného Osmotický tlak  je v rovnováhe z hydrostatickým tlakom vodného stÍpca o výške h. Osmotický tlak je daný súčinom plynovej konštanty R, absolútnej teploty T a molárnej koncentrácie c. Pri pôsobení tlakom na strane znečistenej vody, zmení sa smer toku vody pričom polopriepustná membrána zabráni prenikaniu väčšiny nečistôt a prepustí iba molekuly vody. Tento proces sa nazýva reverzná osmóza Polopriepustné membrány zaznamenali v posledných desaťročiach výrazné zlepšenia. Pri uplatnení nových syntetických materiálov polopriepustných membrán preukazujú dlhú životnosť a efektívnosť pri odstraňovaní nečistôt.

48 Reverzná – obrátená osmóza

49

50 Účinnosť obrátenej osmózy sa charakterizuje:
- výťažnosťou vody, definovanou ako podiel množstva upravenej vody k celkovému množstvu surovej vody privádzanej do zariadenia. Je určená rýchlosťou toku vody membránou, ktorá závisí od použitého pracovného tlaku a od pórovitosti membrány. Za optimálnu sa pokladá 75% výťažnosť vody, - mierou zadržania soli zo surovej vody, ktorá je určená tokom soli membránou. Tento tok nezávisí od použitého prevádzkového tlaku a zväčšuje sa s koncentráciou roztoku. Zadržanie solí, v závislosti od druhu iónov je v rozmedzí 90 až 99%.

51 Základnou súčasťou zariadenia na obrátenú osmózu je modul
Základnou súčasťou zariadenia na obrátenú osmózu je modul. V moduloch je umiestnený maximálny počet membrán do minimálneho priestoru tak, aby membrány mohli byť vystavené tlaku niekoľko MPa. So zvyšovaním počtu modulov možno ľubovoľne meniť kapacitu zariadenia. Modul môže byt tvorený plochými membránami (platňami) upevnenými na rám, dvoma špirálovito stočenými plochými membránami, medzi ktorými je pórovitý nosič (špirálový modul), membránou uloženou na vnútornom povrchu pórovitej rúrky, do ktorej sa zavádza surová voda a čistá voda sa odvádza otvormi na povrchu (tubulárny modul), alebo veľkým počtom dutých vlákien zaliatych do pórovitej látky (surová voda sa zavádza dovnútra vlákien a ich stenami prechádza vyčistená voda.) Prvé tri moduly sú zväčša vyhotovené z acetátu celulózy a posledný z polyamidu.

52 Reverzná osmóza nevznikajú nijaké chemické zmeny,
tento proces možno použiť aj na získanie cenných látok z odpadových vôd.

53 Ultafiltrácia Ultrafiltrácia je to filtrácia cez membrány s priemerom pórov vniekoľko nm. Je to tiež filtrácia na úrovni makromolekúl. Priebeh ultrafiltrácie sa urýchľuje rozdielom tlakov. Tento tlakový rozdiel možno vytvoriť odsávaním pod filtrom (vákuová filtrácia, alebo pôsobením vonkajšieho tlaku na filtrovaný roztok (tlaková filtrácia). Použitý pracovný tlak nepresahuje 0,5 MPa.

54 ULTRAFILTRÁCIA Používa sa pri oddelení dispergovaných pevných častíc v koloidných roztokoch. Princíp

55 Ultafiltrácia veľkosť otvoru pri ultrafiltrácii 0,0002mm
veľkosť baktérie 0,0005 ÷ 0,001mm Obr. Ultra jemná keramická filtrácia

56 ULTRAFILTRÁCIA Čistená odpadová voda prúdi pod tlakom vysokou rýchlosťou (až 6m/s ) nad povrchom polopriepustnej membrány . Účinkom tlakového gradientu sa pritom zo separovanej kvapaliny cez membránu oddeľujú voda a v nej rozpustené nízkomolekulárne látky. Túto frakciu nazývame permeát. Naopak ultrafiltračná polopriepustná membrána zadržiava nerozpustené , emulgované a rozpustené vysokomolekulárne látky. Následkom oddeľovania permeátu sa nad membránou postupne zvyšuje koncentrácia membránou zadržiavaných látok. Túto frakciu so zvýšeným obsahom membránou zadržiavaných látok nazývame koncentrát (retentát).

57 Elektrodialýza Vplyvom koncentračného gradientu na obidvoch stranách polopriepustnej membrány prechádzajú cez ňu zložky, ktorých molekuly sú menšie, ako je priemer pórov membráne. Tento separačný proces sa nazýva dialýza. Používa sa na oddelenie solí od väčších koloidných častíc, alebo na vzájomnú separáciu organických látok, ktoré sa od seba líšia relatívnou molekulovou hmotnosťou. Ak umiestnime do roztokov oddelených membránou opačne nabité inertné elektródy, možno zavedením elektrického prúdu urýchliť dialýzu iónových alebo elektricky nabitých zlúčenín. Hnacou silou pri elektrodialýze je elektrické pole vložené na membránový systém.

58 Pre elektrodialýzu sa používajú ionovo selektívne ionexové membrány
Pre elektrodialýzu sa používajú ionovo selektívne ionexové membrány. Vlastná konštrukcia zariadenia je veľmi jednoduchá. Medzi dvoma elektródami sú striedavo umiestnené katexové a anexové membrány, ktoré oddeľujú odsoľovacie cely od ciel koncentračných. V odsoľovacích celách sa slaná voda zriedi a v susedných koncentračných sa zasa koncentruje. Z odsoľovacích ciel sa odoberá odsolená voda, z koncentračných ciel roztok s vysokou slanosťou. V praxi používané zariadenia obsahujú až niekoľko sto ciel. Používa sa na: odsoľovanie alebo na získavanie koncentrovaných soľných roztokov. pri spracovaní kvapalných rádioaktívnych odpadov, pri regenerácii a čistení rôznych odpadových roztokov, pri čistení odpadových vôd obsahujúcich zlúčeniny chrómu, pri čistení sulfitových lúhov apod.

59 Elektrodialýza -

60 Neutralizácia - je často používaný proces v technológii vody, používa sa pri úprave vôd (odkysľovanie a pri čistení priemyselných odpadových vôd. Neutralizáciou sa upravuje pH hodnota kyslých alebo zásaditých odpadových vôd. Možno ju uskutočniť: vypúšťaním kyslých odpadových vôd do rieky kde sa kyselinami neutralizujú hydrogéuhličitanmi prítomnými vo vode zmiešaním kyslých a zásaditých odpadových vôd v rámci jedného závodu a dodatočnou úpravou pH výsledných vôd už len malými dávkami neutralizačných činidiel filtráciou kyslých odpadových vôd cez filtračnú náplň vápenca alebo dolomitu vhodnej zrnitosti

61 Radiačno-chemické procesy – využívajú sa v technológii vody, najmä na základe deštrukčných a bionegatívnych účinkov vysoko-energetického žiarenia na vodné systémy. Účinok vysoko-energetického žiarenia na vodné roztoky (odpadové vody) je zvyčajne nepriamy. Rozpustená látky sa zväčša redukuje alebo oxiduje. Voda sa pritom najprv účinkom žiarenia rozloží na radikály a molekulové produkty (H2O2 a H2), ktoré až potom reagujú s molekulami rozpustenej látky a vyvolávajú príslušné zmeny. Bionegatívne účinky vysoko-energetického žiarenia- gama žiariče, urýchľovače elektrónov, UV žiariče - možno využiť na hygienické zabezpečenie pitnej vody, dezinfekciu odpadových vôd príp. sterilizáciu čistiarenských kalov.

62 Elektrochemické procesy - pri čistení odpadových vôd veľmi znečistených a toxických, pomocou jednosmerného elektrického prúdu možno oddeliť a skoagulovať koloidné látky vo forme dobe sedimentujúcich vločiek - medzi železnými a hliníkovými elektródami. Po zapojení jednosmerného prúdu vznikajúce ióny železe (hliníka) pôsobia ako koagulanty (elektrokoagulácia). Po vyvločkovaní sa odpadová voda odvádza sa do usadzovacích nádrží, kde zotrváva asi hodinu. Elektrokoagulácia sa využíva na čistenie veľmi znečistených odpadových vôd, napr. z výroby buničiny, papiera, drevospracujúceho priemyslu, z jatiek, konzervární, pri odpadových vodách s obsahom tukov, mazív a olejov.V niektorých prípadoch sa používa - elektroflotačná metóda. Dve elektródy sa nachádzajú v nádrži s vodnou suspenziou. Po zapojení jednosmerného prúdu vzniká vodík a kyslík vo forme jemných bubliniek, ktoré vynášajú na povrch odstraňované látky.

63 Odplynovanie     Vo vode, ktorá je v styku so vzduchom sú rozpustené plyny – kyslík, dusík a oxid uhličitý. Kyslík a oxid uhličitý treba pre niektoré použitia odstraňovať, lebo pôsobia korozívne, dusík je neškodný. Odplynovanie je preto jedno z najúčinnejších protikoróznych opatrení. Vodu možno odplyniť termicky a chemicky. Termické odplynenie-intenzívny styk s vyhrievacou parou. Na tento účel sa voda rozdelí na malé kvapôčky a z padajúcich kvapiek sa vplyvom zdola vystupujúcej vyhriatej pary odstránia rozpustené plyny. chemicky - dávkovaním vhodných chemikálií možno i zostatkové množstvá kyslíka úplne odstrániť-hydrazín - nevýhodou je vysoká cena a nedostupnosť hydrazínu.