Települési vízgazdálkodás I. 7.előadás

1. EJF Építőmérnöki Szak (BSC) Települési vízgazdálkodás I.7.előadás Gázmentesítés, savtalanítás, vas- és mangántalanítás Dittrich Ernő egyetemi adjunktus PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039. dittrich@witch.pmmf.hu

2. Gázbevitel, gázeltávolítás Gázbevitel, gázeltávolítás célja: ivóvíz fizikai és vagy kémiai sajátosságainak közvetett vagy közvetlen javítása. Ez történhet bizonyos anyagok eltávolításával (deszorpció) vagy bizonyos anyagok bevitelével (abszorpció). Leggyakrabb gázbeviteli eljárás víztisztításban a levegőztetés. Levegőztetéssel eltávolítható anyagok: • Ízt és szagot produkáló anyagok (pl. hidrogén szulfid), illékony szerves vegyületek • Ammónia eltávolítása (magas pH-n , szennyvíztisztításban) • Korróziót okozó anyagok (CO2, H2S) • Robbanásveszély okozó anyagok eltávolítása (metán) Levegőztetéssel a vízbe vihető anyagok: • Oxigén bevitel (íz és szaghatás csökkentés, hidrogén-karbonát kötésű vas- és mangán-vegyületek oxidálása, H2S vagy szerves vegyületek oxidálása, stb…) • CO2 vízbe juttatása (H2S eltávolítás elősegítése, lágyított vizek rekarbonálása)

3. Gáz abszorpció-deszorpció Kettős film elmélet: Pg: gáz parciális nyomása ng: gáz molekulák mennyisége nf: folyadékba oldódott molekulák mennyisége Cg: abszorbeált anyag koncentrációja

4. Abszorpció-deszorpció egyenletei • Abszorpció alapegyenlete: • Deszorpció alapegyenlete: • Ahol: KL[1/s]: levegőztetési állandó,KLa[m/s]: bővített anyagátadási tényező, t [s]: levegőztetési időtartam, F [m2]: levegőztetési felület, V [m3]: levegőztetett víz térfogata, C0 [kg/m3]: kezdeti koncentráció t=0 időpillanatban, Cs: telítettségi koncentráció, Ct: koncentráció a t időpillanatban.

5. Gáztalanító berendezések működési elve

6. Fizikai gáztalanító eljárások I. – Kaszkádos levegőztetés

7. Fizikai gáztalanító eljárások II. – Permeteztetés

8. Fizikai gáztalanító eljárások III.

9. Agresszív CO2-eltávolítás I. (savtalanítás) • A CO2 előfordulási formái vízben: • Disszociálatlan állapotban, szénsavként: H2CO3 • Szabad szén-dioxidként: CO2 • Hidrogén karbonát ionként: HCO3- • Karbonát ionként: CO32- • A disszociáció egyenletei: • Disszociációs egyenletek (tömeghatás-törvénye):

10. Agresszív CO2-eltávolítás II. • A disszociációs egyenletekből következik, hogy a különböző CO2-előfordulásoi formák aránya a pH-tól függ • A CO2-előfordulásoi formák között dinamikus egyensúly áll fenn. A karbonát – hidrogén-karbonát egyensúly fenntartásához szükséges szabad széndioxid mennyiséget nevezzük egyensúlyi széndioxidnak. • Az egyensúlyi széndioxid mennyiség feletti CO2 mennyiséget agresszív CO2-nek nevezzük. • Az agresszív CO2 eltávolítástmás néven savtalanításnak is szokták nevezni.

11. Agresszív CO2-eltávolítás III. Az agresszív CO2 a vízben lévő szilárd CaCO3-al reakcióba lép és oldja azt. Amennyiben CO2-hiány lép fel a vízben a Kalcium-hidrokarbonát CO32- és CO2-ra bomlik: Az agresszív CO2 jelenléte a vízben csőhálózatok korrózióját okozza. Az agresszív CO2 eltávolítási módjai: - fizikai gáztalanító eljárásokkal (lásd. előzőekben) (ha a karbonárkeménység 6 nk°-nál nagyobb) - kémiai eljárással - vegyszer adagolással - szűrési eljárással

12. Agresszív CO2-eltávolítás IV. • Vegyszeradagolás elve: cél vagy a pH emelése, vagy közvetlenül Ca2+ illetve CO32- ionok bevitelével a víz stabilizálása • Leggyakrabban adagolt vegyszerek: • Mésztej (Ca(OH)2) • Kalcium-oxid (CaO) • Szóda (Na2CO3) • Nátronlúg • Szűrési eljárás elve: A szűrőanyag feloldódik a vízben, ez idézi elő az agresszív CO2 semlegesítését. • Alkalmazott szűrőanyagok: Márvány (CaCO3), Dolomit (MgCO3), Fermago (MgO)

13. Vas- és mangántalanítás I. • Vas és Mn-vegyületek eltávolításának okai: • A víz fogyasztási élményét rontja (szín, szag) • A vezetékhálózatban lerakódik • A fölös klór egy részét megköti • Elősegíti a csőfalak korrózióját • Elősegíti a csőfalakon a lerakódások kialakulását illetve vastagodását • Ipari víznél ronthatja a gyártott termék minőségét • Ioncserénél illetve hűtőtornyoknál kellemetlen a jelenléte • A vas és a mangán háromféle kötésben fordul elő oldott állapotban: • Hidrogén-karbonát kötés (Fe(HCO3)2 • Szulfát kötés (FeSO4) • Szerves kötés

14. Vas- és mangántalanítás II. Vas- és mangántalanítás alapelve: • Vas oxidációjának célja: oldatban lévő Fe++ vegyületek szilárd Fe+++ vegyületekké oxidálása (pl. Fe(OH)3 ) • Mangán oxidációjának célja: Jól oldódó Mn++ vegyületek oxidálása mangán-hidroxiddá. • A mangán oxidációja jóval nehezebben zajlik le, ezért általában katalitikus töltet alkalmazása és erős oxidálószer szükséges a megfelelő eltávolítási hatékonyság eléréséhez. • Hidrogén-karbonáthoz kötött vas és mangán oxidálása esetén CO2 szabadul fel! Ez okozhatja a víz pH-jának eltolódását savas irányba.

15. Vas- és mangántalanítás III. • A vas illetve a mangán oxidáció után gyorsszűréssel (szűrési sebesség 4-8 m/h) vagy derítéssel távolítható el. • A szűrés vagy derítés előtt az oxidáció biztosítható: • Oxigén bevitellel • Klóros oxidációval • Ózonos oxidációval • KMnO4-es oxidációval (max. 3%-os vizes oldattal) • A Mn-eltávolítás hatásfokának javítása érdekében a szűrő felületen barnakő (MnO2) bedolgozódását segítik elő vagy mangán-hidroxiddal bevont szűrőkavics alkalmazása is gyakori. Ezek az aktivált töltetek katalizálják a mangán oxidációját.

16. Felhasznált irodalom • Mészáros Gábor: Felszín alatti vizek tisztítása. EJF, Baja 1998. • Dr. Chovanecz Tibor:Az ipari víz előkészítése. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1979. • Dr. Benedek Pál, Valló Sándor:Víztisztítás- szennyvíztisztítás zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1990. • Dr. Öllős Géza:Vízellátás - Csatornázás I. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1995. • Bozóky-Szeszich-Kovács-Illés:Vízellátás és Csatornázás tervezési segédlet. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1999. • Illés-Kelemen-Öllős:Ipari Vízgazdálkodás. Vízdok nyomda, Budapest, 1983.

17. Köszönöm a megtisztelő figyelmet!