Úprava podzemních vod ODKYSELOVÁNÍ

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Úprava podzemních vod ODKYSELOVÁNÍ"

Kryštof Konečný
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Úprava podzemních vod ODKYSELOVÁNÍ 1

2 Způsoby úpravy podzemních vod Neutralizace = odkyselování = stabilizace vody odstranění CO 2 a úprava vody do vápenato-uhličitanové rovnováhy Odstranění plynných složek z vody (Rn, H 2 S) Odstranění Fe a Mn Odstranění NH 4 iontů Odstraňování NO 3 iontů Odstraňování těžkých kovů a Be Odstraňování specifických organických látek 2

3 Složení a vlastnosti podzemních vod Podzemní vody většinou mineralizovanější než vody povrchové. Kolísání fyzikálně chemických parametrů je nevýznamné. Stálá teplota (s výjimkou vod infiltrovaných). Neobsahují kyslík nebo jen velmi malé množství, vyšší obsah oxidu uhličitého, někdy výskyt radonu. Koncentrace organických látek běžně velmi malá. Žádný nebo malý obsah organismů, jiný charakter než v povrchových vodách. Chemické složení závisí na horninovém prostředí, které je s podzemní vodou v kontaktu. 3

4 Geneze, jakost vod a ovlivňující procesy: 1. vyluhování minerálních a organických složek z půd, 2. rozpouštění částečně rozpustných hornin, 3. vylučování nerozpustných sraženin ze složek přítomných ve vodě, 4. adsorpce a desorpce již rozpuštěných složek na částicích půdy a hornin a výměna iontů, 5. aerobní a anaerobní odbourávání organických látek, 6. míchání vod různého původu, obvykle spojené s průběhem chemických reakcí (i smíšené vodní zdroje) Vzájemné ovlivňování fyzikálních procesů a chemických dějů. 4

5 Složení a vlastnosti povrchových vod Povrchové vody většinou nižší mineralizace než u podzemních vod. Kolísání fyzikálně chemických parametrů často značné (roční období, antropogenní činnost apod.). Proměnlivá teplota. Větší obsah kyslíku, s výjimkou velmi znečištěných vod, malý obsah oxidu uhličitého, různé zastoupení forem CO 2. Vyšší koncentrace organických látek, charakter závisí na původu vody. Větší počet mikroorganismů, biologické složení rozmanitější. Chemické složení prvky většinou v oxidované formě, kovy většinou v kalech a sedimentech (v hydratované formě). 5

6 Povrchové vody jako životní prostředí pro organismy bakterie, viry, řasy či vyšší organismy. Mikrobiologické a biologické osídlení a fyzikálně chemické složení vody. Organismy katarobní žijící v čistých vodách Organismy saprobní žijící ve vodách s různým stupněm znečištění: polysaprobní velmi znečištěné vody, mezosaprobní (α, β) čistší vody, oligosaprobní nejméně znečištěné vody. 6

7 Neutralizace - odkyselování vody- stabilizace Největší význam agresivní oxid uhličitý a kyslík, které se bezprostředně účastní koroze. Odkyselování úzce souvisí se zvýšením obsahu Ca, Mg a HCO - 3 iontů. Cílem dosažení ph kolem 7. Neutralizace je nezbytná i z hygienických důvodů. Agresivní voda rozpouští z potrubí olovo, měď a zinek. 7

8 Neutralizace - odkyselování vody- stabilizace Neutralizace se provádí obvykle na konci technologické linky, při současném odželezování a odmanganování může být účelné zařazení i na začátku. Způsoby odkyselování: a) mechanické (provzdušňováním) b) chemické odkyselovacími hmotami (v tuhé fázi), alkalizačními prostředky (v kapalné fázi). 8

9 Vápenato-uhličitanová rovnováha CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca HCO 3 - CaCO 3 = Ca 2+ + CO 3 2- TNV Hodnocení jakosti vody dopravované potrubím - výpočet agresivních účinků (inkrustujících vlastností) vody Tillmans (1912), Langelier (1936), Ryznar(1944) 9

10 Ukazatel TNV ocel, litina azbestocement, beton přesycení CaCO 3 (mmol/l) 0,1 0,1 agresivní CO 2 (mmol/l) 0,11 0,11 KNK 4,5 (mmol/l) min. 0,8 - Ca 2+ (mmol/l) min. 0,5 min. 0,5 ph - min. 6,7 tlumivá kapacita F (mmol/l) min. 0,1 Is min. ISG * min. ISG * rozpuštěný kyslík (mg/l) min. 5,0 min. 5,0 sírany (mmol/l) - max. 2,6 ISG je mezní hodnota Is zjištěná ze vztahu Is = f(f) 10

11 Odkyselování vody dva způsoby: Mechanické - jedná se pouze o odstranění agresivního CO 2 provzdušňováním, při kterém nedochází ke změnám koncentrace iontů Ca 2+ a Mg 2+. Chemické - jsou doprovázeny změnou koncentrace Ca 2+, ev. Mg 2+. Jsou vhodné zejména pro vody s nízkou koncentrací těchto iontů. Při odkyselování vod současně probíhá odželezování a částečně i odmanganování vod. 11

12 Stabilizace vody Langelierův saturační index Is = ph phs phs = log Ks/K2 log c(ca 2+ ) log c(hco 3- ) Chyba!!!!! Is ± 0,25 rovnovážný stav Is < 0 agresivní vlastnosti Is > 0 tvorba úsad aktuální koncentrace = rovnovážné c(ca 2+ ); c(hco 3- ) 12

13 Langelierův saturační index phs = log Ks/K2 log c(ca 2+ ) log c(hco 3- ) Odvození z: K K S [ H ][ CO [ HCO3 ] [ Ca ] ][ CO ] Přesnější výpočet: phs = log Ks/K2 + 2,5 I log c(ca 2+ ) log c(hco 3- ) I = 2, c RL 13

14 RIs = 2 phs - ph RIs ~ 7 Ryznarův index stability RIs < 6 RIs > 8 výrazněji inkrustující vlastnosti výrazněji agresivní vlastnosti Výpočet agresivního CO 2 k vápenci Lehmann-Reuss A = G U G z tabulky odpovídá hodnotě S = V + uhličitanový CO 2 V = volný CO 2 uhličitanový CO 2 = 22 KNK 4,5 14

15 oxid uhličitý Mechanické procesy odstraňování CO 2 dc/dt = k*a(c c r ) hydrogenuhličitany 15

16 Kaskády 16

17 Sprchové růžice 17

18 Stripovací věž, skrápěné kolony 18

19 Provzdušňovací zařízení odvzdušnění tryska 19

20 Chemické procesy odstraňování CO 2 odkyselovacími hmotami (v tuhé fázi), alkalizačními prostředky (v kapalné fázi). Hmoty: mramor, magno, dolomit, fermago, semidol, dekarbolit, vápno, uhličitan nebo hydroxid sodný vhodné zejména u vod s nízkou koncentrací vápníku a hořčíku filtrační rychlosti 2 16 m/h 20

21 Filtrace přes odkyselovací hmoty CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca HCO 3 - MgCO 3 + CO 2 + H 2 O = Mg HCO 3 - MgO + 2 CO 2 + H 2 O = Mg HCO 3 - Vzrůstá koncentrace hydrogenuhličitanů z CO 2 10 mg/l vznikne HCO 3-21,4mg/l 21

22 oxid uhličitý Filtrace přes mramor, PVD aj. H 2 CO 3 + CaCO 3 = Ca(HCO 3 ) 2 1 mmol/l 2 mmol/l 25 y = - 0,5 x + a hydrogenuhličitany 22

23 Chemické odkyselení mokré dávkování vápna oxid uhličitý 2 H 2 CO 3 + Ca(OH) 2 = Ca(HCO 3 ) H 2 O 1 mmol/l 1 mmol/l 25 y = - x + b hydrogenuhličitany 23

24 oxid uhličitý Vápenato-uhličitanová rovnováha Evoluční čáry (1) y = - 0,5 x + a (2) y = - x + b (3) y = k x (čáry ph) K 1 [ H ][ HCO [ H CO ] ] hydrogenyhličitany 24

25 oxid uhličitý Vápenato-uhličitanová rovnováha hydrogenuhličitany 25

26 Neutralizace Dekarbonace - Remineralizace Neutralizace provádí se v případech, kdy voda obsahuje vyšší koncentrace CO 2 a je třeba neutralizací snížit její agresivitu. Dekarbonizace snížení obsahu hydrogenuhličitanů ve vodě snížení rizika tvorby inkrustů v síti a u konečného spotřebitele. Remineralizace zvýšení koncentrace vhodných minerálních látek ve vodě zlepšení její kvality a vlastností pro spotřebitele u vod málo mineralizovaných. Všechny tyto procesy zušlechťování vody. Operace, které nejsou nezbytně nutné, ale zlepšují jakost pitné vody jak pro konečného spotřebitele (chuť, tvrdost ), tak i pro provozovatele (snížení rizik v síti). 26

Podobné dokumenty

Úprava podzemních vod

Úprava podzemních vod 1 Způsoby úpravy podzemních vod Neutralizace = odkyselování = stabilizace vody odstranění CO 2 a úprava vody do vápenato-uhličitanové rovnováhy Odstranění plynných složek z vody (Rn,