Bemutatkozás, végzettség, munkahelyek, szakmai gyakorlat NÉVJEGY

-1-

ELİADÁS VÁZLAT I. Általános rész Bemutatkozás, végzettség, munkahelyek, szakmai gyakorlat NÉVJEGY. A vízrıl általában, van:

Földünkön 1,6 x 1018 tonna azaz m3 víz

- Felszíni (folyók, tavak, tengerek) - Felszínalatti vizek (talaj és védett rétegvizek) -jég és a légkör pára tartalma - kémiailag kötött víz (kızetek, ásványok) Az édesvíz a teljes vízmennyiség 0,5 %-a. A víz maga kiváló oldószer. A környezettel érintkezve sókat és gázokat old. A vízben oldott sók ionokra bomlanak „disszociálnak". A víz sőrősége rendhagyó: a + 4°C-os víz sőrősége a legnagyobb (halak), a jégé és a 4 °C-nál hid egebb vízé is kisebb. A sók oldhatósága a hımérséklet növekedésével jobb, gázoké rosszabb (kiforralás) lesz. kationok és anionok, az elnevezés eredete, a disszociált sók oldata -> elektrolit, az ionok vezetik az áramot. Az oldott anyag és a vezetıképesség. Vízanalízis lap Legfontosabb összetevık: KOIps, pH, leb.any., vez.kép. lúgosság, keménység. KOI és KMn04 közötti különbség.

-2-

Felszíni vizek Forrásokból fakadnak és zömmel emberi tevékenység következtében szennyezıdnek, a felszíni vizek ion összetevıire az oxigén jelenléte folytán oxidatív miliı jellemzı, az elemek oxidált formában vannak jelen. Jellemzı szennyezıdései: Ipari, mezıgazdasági és kommunális azaz mesterséges eredetőek. Hasznosítás: kinyerés vízkivételi mővekkel, majd a szennyezıdés jellegének megfelelı tisztítás után kommunális és ipari célokra. A parti szőréső kutak vize - a kavicságyon áthaladva - jó minıségő, részben reduktív jellegő. A felszíni vizekkel azonos szennyezıdésekkel bír az felszínalatti vízadó réteg a talajvíz is. A szennyezıdés kommunális, ipari és/vagy mezıgazdasági. PÉLDA az szennyezésre -> Lehel - Elektrolux, Jászberény.

elsı oka: ipari

Felszínalatti vizek Geológiai korokból származnak, az oxigén hiánya miatt reduktív miliı a jellemzı. A kızetrepedésekben tárolódnak. Minden szennyezıdés elemeire bomlott és redukált formában van jelen. A kationok alacsonyabb vegyértékkel, pl. vas, mangán, a nem fémes elemek hidrogénhez kötve: N = NH4, H2S, CH4, C02 (kivétel), (Fosszilis bomlás eredménye). A védett rétegvizek agyag rétegekkel vannak egymástól elkülönítve. Utánpótlás jóformán nincs. Néha geológiai ablakokon. Ezáltal felülrıl jut le víz és szennyezıdik, a leáramlás természetes „sebessége" ~ cm/év. Megszívás hatásra ez ~ méter/év nagyságrendő is lehet. Ivóvíz célra hasznosítható készlet 50-500 m között. Geotermikus gradiens 33 m/°C a kontinenseken, de a vulkáni tevékenység miatt a föld bizonyos pontjain (Izland) így Magyarországon is, a gradiens -18 m/°C. Mélység i vizeink melegek, a meleg víz több sót és természetes eredető szennyezıdést old ki. Vas, mangán, metán, ammónium, arzén, kénhidrogén, humin anyagok, stb. „természetes" eredető szennyezıdések.

-3-

Hasznosítás:: Kitermelés sekély és mélyfúrású kutakkal. Ásott és fúrt kutak. Mélyebb vízrétegek vizeit kis átmérıjő átmérıjő fúrt kutakkal termelik ki. Pozitív és negatív kutak, rétegnyomás. Kutak jellemzıi: i: talp talp-mélység, szőrızés, zés, nyugalmi vízszint, kompresszorozás célja, Kiemelhetı Kiemelhet max. vízmennyiség, üzemi vízhozam és üzemi vízszint, búvárszivattyú telepítés mélysége. Kútfej kiképzés. Vízkészlet hasznosítási díj. Nagy-mélységi mélységi vizek 5-700 5 m-tıl lefelé egyre melegebbek (pl. Hódmezıvásárhelyy 2000 m-es m kút 96°- os vízhımérséklet). ımérséklet). A termál víz sok oldott anyaga folytán sokszor sokszor gyógy-hatású, gyógy (jód, bróm, fluor, meta-bórsav, bórsav, meta-kovasav) meta kovasav) ezért gyógyászati hasznosítása fontos. A gyógyhatás, balneológiai tapasztalatok alapján az összetevık összetev koncentrációjához ntrációjához van kötve. Magyarország gazdag gyógyhatású termálvizekben: Hévíz, Harkány, Hajdúszoboszló, Gyula, Zalakaros, Bükfürdı, Parád, stb. Ha csak hıtartalma tartalma van akkor hévízrıl hévízr l beszélünk, hévizek: főtési célú hasznosítás. A hıtartalmában h tartalmában szegényített vizet - mivel egyébként jó minıségő min - vissza kell préselni egy felsıbb bb rétegbe, nagy nyomással. A vizek feihasznáiása során aikaimazandó tisztítás technológiát a kívánt cél által meghatározott minıségi min követelmények szerint kell megválasztani. Más vízminıséget éget igényel az ivóvíz, a hőtıvíz, h az elektronika-, elektronika a gyógyszeripar vagy a konzervkonzerv ill. a papír-,, stb. ipar. Az ipari víz minı ıségi igénye gyakran szigorúbb bb mint az ivóvízé.. Pl.: SANYO Dorog; Schmidt éss Bender Optika. A vizek természetes szetes összetevıi: Ca, Mg, Na, K, ill. Cl, S04, HC03, Si02, Oldott szerves anyag. Felszínalatti nalatti vizek term szetes természetes eredet eredető szennyezıdései sei (az igények ill. a vízkezel zkezelés szempontjából):: vas, mangán, mang NH4, humin-savak, savak, H2S, CH4, As, túlzott keménys nység.

-4-

Felszíni ni vizek ipari, kommunális kommun eredető szennyezıd dései: Nitrát, olajszármazékok, kok, növényvédı n szerek, mőtrágyá ák, nehézfémek, mek, ipari hulladék, hullad lebegıanyag (hordalék), mikroorganizmusok, stb. A rendelkezésre álló felszíni felsz vagy felszínalatti nalatti vizek kommunális kommun ill. ipari célú hasznosítása hasznos során a „szennyezıdéseket" seket" el kell távolítani, mert: - veszélyesek (robbanás, metán) n) - mérgezıek m (As, N02, NO3) - esztétikailag vagy íz, szag miatt nem kívánatosak. k A természetes szetes ill. mesterséges mesters szennyezıdések sek eltávolítására elt különbözı kémiai éss fizikai módszerek szolgálnak. -Koaguláció (KICSAPATÁS) (KICSAPAT negatív felületi tölt ltéső kolloid részek, (éss oldott anyagok); (-15-20 ( 20 mV Zeta potenciál) potenci áttöltése pozitívv ionokkal (Al, Fe-sók) Fe tömörödésre, aggregálódásra késztet sztetés. Derítıszerek: aluszulfát, ferro- éss ferri-szulfát ferri (PREFLOC), ferri-klorid, klorid, BOPAC. Vegyszer bekeverés bekever lényege! Fordulatszá ám szerepe, bekeverés ideje: néhány bekever ny perc. Puffer hatás hat - mlúgossá ág szerepe. -Flokkuláció (PELYHESÍTÉS) (PELYHES közel zel semleges t töltéső lebegırészek szek ütköztetéses pehely növel velése. Pehelystabilíítás növelés, segéd-derítıszerek: szerek: kationos, nemionos, anionos anyagok. Lassú Lassú keverés! - 10 - 20 perc. - Fázis szétválasztás a legnagyobb fejezet. Módozatai: dozatai: ülep lepítés = gravitáció hatására kiüleped lepedés a fajsúly külö önbség miatt. Megvalósítása: sa: nagyságrendi nagys

-5-

áramlási sebesség csökkentés, (-» 0,5 - 1 mm/sec) Dunaferr ülepítıje ! Mőtárgyai: Dortmundi és Dorr ülepítık, Graever reaktor. Terhelés növelés 75°-os ferde lemezek (Kary) = -»1,5 - 2,5 mm/sec. Tartózkodási idı. Jól mőködı ülepítı -> < 10 mg/l lebegı anyag az ülepített, elfolyó vízben. Szőrés szilárd részecskék visszatartása szemcsés szőrıközegen. A szőrés a lebegıanyag szemcsefelülethez történı szállításából és a felületen való rögzítésébıl tevıdik össze. A szállítás összetett folyamat eredménye, a szemcsék közötti térben: - szita hatás, - ülepítés, - befogás, - hidrodinamika, - tehetetlenség, inercia. A felületre kötıdés: molekuláris NI. Van der Walls erıkkel, derítıszerek hatására molekula hidak. A szőrési folyamatokat befolyásoló tényezık: - a lebegıanyag:

részecske-mérete, alakja,

méreteloszlása. - a víz mint hordozó közeg: hımérséklete, viszkozitása, áramlási sebessége. - a szőrıanyag: szemcseméret-eloszlása, osztályozottsága, alakja, egyenlıtlensége, rétegvastagsága, hézagtényezıje. Szőrıanyagok fajtái, követelmények az anyagokkal szemben: oldhatatlanság, kopásállóság, nedvesíthetıség, Szőrı anyagok. Az osztályozás szerepe, szemeloszlás. A szemcsék közötti hézag szolgál a lebegıanyag tarozására. A hézag-tényezı nagysága: anyag, alak és

-6-

szemeloszlás függı, de nem függ a szemcsemérettıl. Elméletileg: 0,476 - 0,259 között változik, az elrendezés szabályosságától függıen, azonos szemcsék esetén is. Gyakorlatban 0,37 - 0,43 között (37 - 43 %) Egyöntetőségi együttható (uniformitás) u = döo/dio 1 - 2 között elfogadható, (azonos szemcsék esetén = 1) Éles az osztályozás, akkor ha a névleges szemcseméretnél kisebb ill. nagyobb szemcsék mennyisége 10 %-nál kevesebb. A szőrés mérıszáma a szőrési sebesség: vsz = Q (m3/h) / F (m2) = m/h A szőrés gyakorlata A szőrık felosztása: Sebesség alapján: - lassuszőrık 0,2 - 0,4 m/h - gyorsszőrık 5 - 1 5 m/h - nagysebességő szőrık 20 - 60 m/h Az áramlás iránya szerint:

Felépítés szerint Típus szerint

- felülrıl lefelé - alulról felfelé - kétirányú szőrık - radiális szőrık - nyitott szőrık (gravitációs) - zárt szőrık (nyomás) - szemcsés szőrık (mélységi) - lepény v. ráiszapoló (felületi) - (mikro-)dobszőrık (felületi) - ultraszőrık (membrán).

A szőrık kialakítása, szőrtvíz győjtés: szőrıfenék-szőrıgyertyák, Hl., drének. A réseltség szerepe, általában 2-3 %, a nagyobb réseltség elınyösebb. A szőrıréteg vastagsága. A lebegıanyag elhelyezkedése a szőrırétegben. Egy rétegő szőrık. Kapacitás növelés - többrétegő szőrık elınye. Michau diagram. Az egymásra rétegezhetı szőrıanyagok kiválasztása: fajsúly (Ap > 0,7) és szemcse-méret arány (~ 2). A szőrık bedolgozása, elıszőrlet, a réteg fokozatos eltömıdése,

-7-

a szőrı áttörése, áttörés elıtt visszamosatás. A lebegıanyag leválás: Mintz és íves Mintz: lerakódik, a növekvı áramlási sebesség leszakítja és lejjebb szállítja és ahol van hely és emiatt kisebb a sebesség ott lerakja. íves: lerakódik, de nem szakad le és nem is válik ki több a sebesség miatt, csak lejjebb ahol van hely és emiatt kisebb a sebesség. A szőrési ciklus vége: - Q, a hozam semmilyen módon nem biztosítható, - AP, elértük az elıre meghatározott nyomás veszteséget, - Ce, a szőrlet lebegıanyag tartalma megnövekedett (áttört) A szőrıréteg „regenerálása" visszamosatás. Cél a gazdaságosság: kevés vízzel - jó hatékonyságot (a szőrt víz drága). Ellenáramú vizes és levegıs mosatás, réteg expanzió ~ 20 %. Vízveszteség (zagyvíz) ~ 7 - 10 % (cél ennek vissza szorítása). A jó visszamosatás után az induló tiszta ágy nyomásvesztesége 0,2 - 0,4 bar. Egy jó módszer és lényege: 1./ réteg lazítás levegıvel (-60 m/h), ( - 2 - 5 perc), 2.1 víz-levegı együttes mosatás (+ - 20 m/h víz) (~ 10 -15 p) 3./ csak vizes mosatás (20 - 30 m/h) (-10 perc) (célja: - réteg vissza rendezés, - légbuborék kihajtás). A mosatás ideje a szőrı méretétıl függ: 20 - 30 perc). Utána elıszőrlet 10-20 percig (mobilizált, de ki nem mosott lebegıanyag eltávolítása csatornára, bedolgozás) Egyéb szőrési megoldások:

Fekvı szőrık, Folyamatos üzemő szőrık, (Cirko-jet), Aquafil. Keretes szőrıprés (szőrıvászon) Dobszőrık, mikroszőrık, Ultraszőrık, Nanoszőrık (membrán technika), 0,5 - 42 m3/h teljesítm.

-8-

Ráiszapoló szőrık, Ráíszapoló szőrık: szőrıréteg kialakítása finomszemcsés FELÜLETI Szőrés (lisztszerő) anyagból egy KO acél szitavászon támasztó felületen (min.90 µm) alapréteg 0,5 - 1 kg/m2 (-1-2 mm) Anyagok (indifferens): Perlit, kovaföld vagy cellulóz rost Szőrési módok: - csak elıréteggel, - elıréteg és folyamatos adagolás.

Cél: lineárisan emelkedı nyomás- veszteség. Segédanyag adagolás súly vagy lepénytérfogat alapján. Anyag fajsúly. Elınyei: kis helyigény, nagy teljesítmény, a szőrlet kiváló minıségő, fényesre szőrt víz, rendkívül kis öblítıvíz veszteség, alacsony beruházási költség, relatíve nagy üzemköltség. Az elszennyezıdött szőrıanyag nem használható fel újra, költség és elhelyezési gond. Felhasználás: sör, bor és üdítıital gyártás. Más lebegıanyag elválasztási módszerek: Flotáció - légbefúvással felúsztatás és lefölözés, - expandáltatás Centrifugálás (a gép forog) „szőrıcentrifuga" Hidrociklon (a folyadék forog) Folyadékra: kis átmérı, centrifugális belépés

Aktívszén adszorpció (helytelenül: szőrés) kialakítása (lásd szőrık) méretezése, tartózkodási idı, a visszaöblítés igénye (a megtelepülı baktériumok miatt klóros vízzel), a szén kapacitása (10e - 100e), élettartama, gyakoribb szénfajták (Chemviron, Norit, Silcarbon). Alapanyagok = faszén, kókuszhéj, feketekıszén. A jó szén aktív felülete 1000-1200 m2/g. Vízhıfok növekedésével -> deszorpció, megkötött anyag leválása Feladata: oldott szerves anyagok és klórozott szénhidrogének (THM) íz, szín, szag megkötése. Egyéb hatás: deklórozás, kióraminok megbontása (lásd: ammónia mentesítés) Fertıtlenítés Miért az utolsó lépcsı (különbözıség a

-9-

sterilizálástól), cél a mikro-organizmusok számának meghatározott határok között tartása. Klór->pH függés (7-»8= 1x->10x) Fertıtlenítı szerek:

- klórgáz., (savanyít) - hipó, (lúgosít) behatási idı (~ 20 perc), - CI02) lényeg: a maradék kimutathatósága. Ammónium jelenléte ! aktív oxigénnel: - H2O2, Ezek maradéka nem kimutatható - Ózon, ezüst és H202 -> - SANOSíL Ag ionok bakteriosztatikus hatása. Vegyszer nélküli módszer: - UV besugárzás: 254 nm Kvarcsugárzók elhelyezése, élettartama, intenzitás: 30 mWs/cm2, mennyiségi terhelhetıség (alul igen, túl nem) TISZTÍTÁS TECHNOLÓGIÁK a komponensek szerint A természetes vagy ipari/mezıgazdasági szennyezıdések eltávolításának módszerei, berendezései. 201/2001 Korm. Rend. Lebegıanyag eltávolítás -» (Oka esztétikai, baktériumok rátelepedhetnek -> gátlás a fertıtlenítésben) Tipikus példa: koaguláció, flokkuláció, ülepítés, szőrés. Vas-mangántalanítás -» Nem káros. (Lásd a vashiány -> betegség) Az eltávolítás oka elsısorban esztétikai, határérték az ivóvízben, vasbaktériumok a hálózatban -» másodlagos korrózió és vízminıség romlás, ipari felhasználás (papíripar, mosodák), további kezelések során (ioncsere és RO) kedvezıtlen. A vizek 30 %-ában csak vas mangán nélkül, (0,4 - 1 mg/l) 65 %-ában sok vas kevés mangán, (1,5-2,5; ~ 0,2) 5 % sok mangán (0,5 - 1 mg/l) vas alig. Elıfordulás általában hidrogén-karbonáthoz kötve. A vas könnyen oxidálható (~ 5 % levegı), a víz savanyodik a szénsavtól -> képlet: Fe(HC03)2 -» Fe(OH)3 + C02 + H20 Ez a mangánnak kedvezıtlen > lúgadagolás és/vagy KMn04, Fermágó (nálunk már nincs, Lengyelországból). A mangán nehezen oxidálható, katalitikus töltet vagy lúg, erélyes

- 10 -

oxidálószer. (pH vasnak nem kedvez.) kötve, nehéz megbontani (KMn04).

A délalföldön huminsavhoz

Oxidáló szerek: Oxigénen kívül, KMnp4, ózon, hipó, H202, klórgáz, Birm töltetnél óvatosan! Levegıztetés módja: légbefúvás, permetezés, forgó kefe, porlasztó fúvóka, Katalitikus töltet: Mn02 alapú: BIRM, Aquamandix, Filox, Pirolox, Fermanex, MTM, Glaukonitos zöldhomok, stb. Néha KMnO^adagolás (is) kell Mn02 mesterségesen is létrehozható a homok felületén: KMn04 és MnCI2 oldatokkal, felváltva és recirkuláltatva -> csillogó fekete bevonat Vas eltávolítás ~ 3 mg/l-ig egy lépcsıben, e fölött két lépcsıben: oxidáció-ülepítés-szőrés. Az eltávolítás lehet: Szárazszőrés: FERMASICC m Fe O(OH) forma, Nedves, elárasztott szőrı: Fem(OH)3 forma. Fermasicc -> elvileg nem kell visszamosatni (vagy ritkán) csak töltet csere. 1 m3 töltet 20 kg vas és 5 kg mangánt köt meg. Legfeljebb 2,5 mg/l vasra és 1,2 mg/l mangánra jó. E fölött idıszakosan öblíteni kell. Nedves -^ Pl: FERMASTIL, elve, periodikusan vissza kell mosatni. A FERMASTIL lényege, iker oszlop (BIRM, kis sőrőségő, mosatás csak vízzel) A mangántalanítás során, ha nincs katalitikus töltet szakaszos vagy folyamatos KMn04 adagolás kell. Nagy mangán tartalomnál > 0,5 mg/l, a katalitikus töltet esetén is adagolni kell. Ha a pH alacsony (< 7,0) a lúgadagolás is segíti a mangán eltávolítást a magasabb pH-val. pH = 8,5 felett a vasnak kedvezıtlen.

A töltet eltömıdés és visszamosatás, mint a szőrıknél. A vas-mangániszap kavicságyon vízteleníthetı. Tapasztalat: a vashidroxid pelyhek adszorbeálják az arzenát ionokat, ez az u.n. kooprecipitáció (együttes kicsapatás). Arzén esetén a vasiszap veszélyes hulladék. Arzén eltávolítás Geológiai eredető. (Kızetekbıl, üledékbıl) M.o.-i elıfordulása elsısorban délkeleti megyékben. Az elıfordulási koncentráció: 30 - 150 µg/l. A reduktív miliı miatt zömmel arzenit ionok. Arzenit'" és arzenátv ionok. Az

- 11 -

eltávolítás oka egészségügyi kockázat. Az arzenit 60 x mérgezıbb, a szervezetben akkumulálódik. Csak az V. értékő adszorbeálódik jól a vashidroxidon. Fel kell oxidálni. Vas-ionokkal együttes elıfordulás esetén koprecipitáció, ha nincs vas a vízben adagolni kell. Egy egység arzén eltávolításához ~ 50 x-es vasion mennyiség kell. A vashidroxiddal együtt kiszőrhetı. Az arzénes vasiszap veszélyes hulladék!! Tárolás speciális hulladék-lerakó helyen. Az iszap nedvesség tartalmának csökkentése nehéz, jó módszer -> "üvegház" -» ~ 10 % nedvesség tartalomra szárad. ivóvíz határérték: 0,05 mg/l volt; (Az ember szervezete naponta 100 fj.g As-t tolerál) EU határérték: 0,01 mg/l. 20 jag a napi 2 üt. ivóvízbıl a többi a táplálkozási szokásokból halételek - adódnak (Uniós álláspont). Magyar javaslat: 2 x 30 u.g a vízbıl és 40 fig a más jellegő táplálékból. Vas adagolással ~ 20 jig/l a reálisan elérhetı érték. Új módszer: adszorpció speciális vas-(100x jobb), illetve alumínium-hidroxid granulátumon, (és állítólag számos más fémoxidon is) feloxidálás nélkül is kitőnıen megköthetı, hátránya: nem regenerálható és drága További módszerek mind a vas-oxíd-hidroxidon való megkötésen alapulnak Veszprémi egyetem: speciális töltet -> regenerálás bonyolult és körülményes. Holland módszer, vasoxidos töltet ->Makó Membrán technológiai módszerrel (sótalanítás) eltávolítható. Ammónia mentesítés A fosszilis bomlásokból származik. Jelenléte az emberi fogyasztásra nem káros, de gátolja a klóralapú fertıtlenítıszerek hatás kifejtését -> ~ 3-5 perc alatt klóraminok keletkeznek (uszoda szag). Ezek fertıtlenítı hatása 2 nagyságrenddel kisebb, mint a szabad aktívklóré. Eltávolítási módszerek; - pH emelés pH = 10 felett a lúg kiszorítja sóiból és gáz

- 12 -

alakjában levegıvel kiőzhetı (légszennyezés) vissza kell savanyítani, nehézkes, sótartalom nı. - Megkötés zeoliton (Mordenit és klinoptilolit) eredeti vagy Na-al aktivált zeoliton természetes ioncsere. A mádi zeoliton 3g/kg kötıdik meg. Regenerálás -» NaCI-al ~ 50 % hatásfok. Vagy: 10 -20 g/l-es aktívklórtartalmú hipóval, a Br-ionok katalizálják N2 gázzá. A fölös klór kimosása vízigényes. - Nitrifikáló baktériumokkal kis vagy közepes sebességő homokszőrés esetén, spontán folyamat, oxigéndús közegben (N02) N03 keletkezik. Nehezen tervezhetı és kockázatos (egyéb bacík miatt) - Törésponti klórozás A legelterjedtebb, és kedvezıtlen mellékhatásai ellenére is a leginkább alkalmazott módszer, mert az ammóniát teljesen képes eltávvolítani. Nagy klórigény, elvileg 7,3 mól Cl/ mól NH4, de gyakorlatban 8-10 x -es, ha sok szervesanyag és vas-mangán is jelen van úgy 1012 x-es mennyiség kell. Mono-, di- és végül triklóramin képzıdik és klórozott szénhidrogének (THM). Klóraminok megbontása granulált aktív szénen. A THM is megkötıdik, de ezek törnek át leghamarabb. Az aktívszén további szerepei: lásd ott (4 féle). Nitrát mentesítés Eredete mezıgazdasági és/vagy kommunális. A felszínalatti elsı vízadó rétegben a talajvízben (ill. felszíni-vizekben) Csecsemıkre (0-3 éves) életveszélyes -> methemoglobönémia. (A nitrát a bélflórában mérgezı nitritté alakul, ami az oxigénnél jobban kötıdik a vér hemoglobinjához, fulladásos halál) 3 év felett kialakul a belsı védelem. A nitrát minden sója kiválóan oldódik, nincs csapadékos kiszőrhetı formája, nem forralható ki és a fertıtlenítés sem segít. Eltávolítás fizikai és kémiai módszerekkel: - loncsere anioncserélı gyantán megköthetı, elég rossz hatásfokkal, szulfát leszorítja, Cl vagy HCO3 formájú gyanta. Magas Cl ion tartalomnál nem alkalmazható. Nitrát szelektív gyanta -> RÖHM & Haas

- 13 -

IMAC HP 555 típus. - Ózonos oxidáció Br~ katalizálással N03 -> N2 (a szegedi egyetem módszere) - Membrán szeparáció fordított ozmózis elvén sótalanítva -»visszasózva. Huminanyagok eltávolítása Geológiai eredető, a pannontenger feltöltıdése során bekerült szerves anyag fajtákból. Elıfordulása a délalföldön, pl: Szarvas. Teabarna szín, esztétikailag kedvezıtlen és a fertıtlenítést zavarja -^ klórozott származékai keletkeznek -> kedvezıtlen ízhatás, THM-ek rákkeltık. Eltávolítás -> granulált aktívszénen való átvezetés -» derítıszerekkel részben kicsaphatok és kiszőrhetık. Kimutatása KMn04 méréssel (savas, lúgos, semleges)

íz és szag anyagok

Lehet természetes eredető és emberi szennyezés hatására. Természetes eredetőek: Humusz és növényi részek biológiai bomlásából, Vizekben élı minkroorganizmusok algák, baktériumok, gombák, fitoplanktonok metabolit termékei. Eredmény: fıid, doh, iszap, hal-szag. Az emberi tevékenység hatása: kommunális és ipari szennyvizek, gyom és rovarirtó, növényvédı szerek bemosódása a vizekbe. Eltávolítása: levegıztetéssel -> Balatonnál régebben, - Aktívszénen átvezetve, - Lassú szőrés biológiai lebontó képessége, - Kémiai oxidáció: Ózon, KMn04, (CIO2) esetleg együttes alkalmazások.

Gáztalanítás Eltávolítandó gázok: C02, CH4, H2S, és 02 Az oxigén kivételével a felszínalatti vizekben, geológiai eredetőek és a fosszilis bomlásból származnak. Az oxigén csak felszíni vizekben fordul elı (a levegıbıl).

- 14 -

Az eltávolítás igénye:

- C02 -» korrózió (külön fejezet, savtalanítás) CH4 -» robbanást okozhat < 5 % nem ég, nem robban, 5 15 % között robban, > 15 % csak ég. H2S -»levegı 02-ével + biológiai hatásra ~> H2S04 > korrózió. Oxigén -> elsısorban főtési és gızkazán rendszerekben okoz korróziót.

Eltávolítás. Fizikai módszerekkei (Henry törvény, oldott fázis és a felette lévı parciális nyomás aránya, megoszlás) - Permetezés, légbefúvás -> lényeg kiőzés, - forgókefés levegıztetés, - vákuumos elszívás --> CH4, - Kiforralás —> 02 (TGT) tartózkodási idı, hımérséklet / nyomás, Ellenáramú gız-víz bevezetés Felsı gızkivezetés. Kémiai módszerek: KMn04-es oxidáció —> H2S 02 > redukáló szer adagolás: N2H4 oxigénnel -^>víz és N2 Na2S03-^ Na2S04) Mn-só katalizálássai Savtalanítás csak a széndioxidra vonatkozik. Mész - szénsav egyensúly,

a

szervetlen kémia egyik legfontosabb egyenlete:

Ca(HC03)2 <—> CaC03 + H20 + CQ21 (járulékos C02) A járulékos feletti C02, agreszív. Összes C02 - ...

- 15 -

Szabad C02

Kötött C02

■

Agresszív Mészre

Járulékos , , Fémre

Kötött, CO3

Félig kötött, HCO3 (2 HC03-»C03+C02+ H20)

pH függés ! C02 formációk a pH függvényében. Vízkıkiváiás már 40 °C-nál kezd ıdik. Az iparban, háztartásban is gond. C02 megkötése:

Márvány, Dolomit, Fermágó, MEGA gyöngy (MgO) tölteten átáramoltatás. 4-10 perc tartózkodási idı—> ~ 4 mg/l 60 perc ~ 0,0 mg/l Nagy beruházás igény. A beoldódás miatt a vízkeménység (változó része) megnövekszik. Lásd mész-szénsav egyensúly egyenlet! NaOH adagolás gyors módszer, de drága. Na2C03, Ca(OH)2 olcsó, de lassú. További módszer: hideg gáztalanítás, ellenáramú ievegıztetés, légbefúvás. Keménység eltávolítás „lágyítás" Eltávolítását indokolja az iparban és a háztartásokban jelentkezı vízkı-kiválás. NEM minden válik ki. Okozzák: kalcium és magnézium sók. Definíciók, mértékegységek, levezetések: Az Sl szerint a koncentráció:

mol/m3 = mmol/liter

Az egyenérték vagy ekv i vaj ens: mól/vegyérték -^ val; ekv. mól/vegyérték/m3 -> val/m3 -»mval/liter Na+ - Cl"

->

Ca2+ - Cl" - Cl"

tehát: 2 Na = 1 Ca

Pl. a CaO mólsúlya: 56 (g), a Ca vegyértéke: 2, Az egyenérték súly: 56 / 2 = 28 (g) A mólkoncentráció: (1 mól) 56 g / m3 = 56 mg/l / 2 = 28 mg/lit A 28 mg/l -

- 16 -

g/m3- kifejezés „egyenérték koncentráció"= mval, (val) Mivel 28 mg = 1 mval, azaz 28 mg/l = 1 mval/lit vagy 1 mekv/lit. A keménység kifejezhetı mval/lit-ben is. A keménység régebbi mértéke a keménységi fok (német, francia, angol). Ma CaO mg/l. A definíció szerint: 1 nk° = 10 mg CaO / lit. (28 mg CaO/l = 1 mval/l, lásd elıbb) Tehát: 1 mval /1 = 2,8 nk° 1fr° = 10 mg CaC0 3/lit 1 ak° = 10 mgCaC0 3 / 700 ml Átszámítás: nk° = 100/56 x fr° = 1,79 x fr° További fogalmak: m-lúgosság = metilorange lúgosság 0,1 n HCI oldattal titrálható HC03 és OH ion-mennyiség. Ha az ÖK-n túl az m-lúgosság magas —► nagy kiválás várható. p-lúgosság = phenolphtalein lúgosság 0,1 n HCI oldattal titrálható OH ionmennyiség (csak pH = 8,3 felett) Szabad 0O2 tartalom: 0,1 n NaOH oldattal titrálva (negatív pszám - negatív m-szám) = mg/l CO2 Összes keménység: változó keménység + állandó keménység Mi micsoda t ?Vízkı típusok: karbonátos, szulfátos, szilikátos. Az Ivóvízben javasolt összes keménység tartomány: 5-35 nk° Régi kémiai módszerek (általában ipari): meszes lágvítás Ca(HC03)2 + Ca(OH)2 = 2 CaC031+ 2 H20 Csak a változó keménységet távolítja el. Ez a karbonát mentesítés. Egyben részleges sótalanítás is, mert csökken az összes só tartalom is. Alkalmazása: magas változó keménység (szikes vizek) esetén indokolt. Nem 100 %-os a folyamat, de Ma is alkalmazott módszer -> elılágyítás, a mész olcsósága miatt. Szódás eljárás: csak akkor érdekes ha magas az állandó keménység, változó alig van, (ritka eset): CaCI2 + Na2C03 = CaC03 + 2 NaCI

- 17 -

A fenti két módszer kombinációja a mész-szódás eljárás Itt a vegyszer feleslegek végül egymással is reagálnak: Ca(OH)2 + Na2C03 = CaC03 + 2 NaOH Trisós eljárás: Na3P04 reagál az állandó és változó keménységet okozó kalcium-magnéziummal -> oldhatatlan csapadék, de drága. iszap-szerő, nem képez lerakódást. Egyes esetekben ma is -^ foszfát adagolás. Korszerőbb eljárás az ioncsere módszere. Az ioncserélı mőgyanta: sztrirol-divinil benzol kopolimer, - 1 mmes gyöngyformára alakítva, utólag funkciós csoportok bevitele. Külön kation-cserélı és anion-cserélı gyanták vannak különbözı funkciós csoportokkal. Kation-cserélık: H, ill. Na forma (erısen savas típus) Anion-cserélık: OH, Cl vagy C03 forma (erısen bázikus) Egyéb fajták: gyengén savas karakter KCO, csak a HCO3 sókat bontja, (a kimerítés elején Cl, S04 is). Gyengén bázikus karakter az erıs, ásványi savak sóit bontja, ionjait Cl, S04; N03köti meg. Alapreakciók: (R = Resin = gyanta - angol neve) 2 R - H + CaCI2 = R2=Ca + 2 HCI (R - Na esetén NaCI) R - OH + HCI = R - Cl + H20 „Ellen-ionok": a R-Na a gyantaforma akkor lágyításról beszélünk. Ha R-H ill. ROH akkor sótalanításról. R-CI esetén -> pl. szulfátmentesítés. Kötési sorrend: Azonos érték esetén is kötési erı-sorrend, egy és többértékő ionok kötıdése. Gyanta kapacitás: A gyanta csereképes ellenionjainak a gyanta tömeg-egységére vonatkoztatott mennyisége: val / liter. Hasznos és teljes kapacitás

Kationcserélınél:

1 - 1,4 val/l

Anioncserélınél:

~ 0,6 vai/l

- 18 -

Ágyvastagság, kimentési sebesség (10-40 m/h). Az ioncserés eljárások megvalósítása: 1. A láqyítás során csak a Ca és Mg ionok cserélıdnek Na -ra. A víz sótartalma pH értéke nem változik, (a vas-ionok gyanta mérgek). Tévhit -> a lágyvíz nem korrozív (oxigén korrózió). Az ioncsere egyensúlyra vezetı folyamat: ionkiegyenlítıdés. Hosszabb állás után „elıszőrlet" (2 ÁT víz) elvezetése szükséges. Regenerálás NaCI oldattal (10 %). Méretezés a sóoldás ideje figyelembevételével, min. 4 órás ciklus idı. Regenerálás miatt szakaszos eljárás. Ikeroszloppal folyamatossá tehetı. 2. Láqyítás és karbonátmentesítés: kationcsere R-Na, majd anioncsere R-CI, a kezelt víz erısen NaCI-os. Sótartalom nem csökken. Regenerálás mindkét oszlopnál NaCI-al. 3. Részleges sótalanítás magas HC03 tartalom esetén. Az eredeti eljárásban KCO gyantát alkalmaznak és hideggáztalanítót. A hazai gyakorlat: KS-H gyanta-hideggáztalanító-KS-Na gyanta. Az elsı oszlop kimerülését ellenırizni kell (kimerülése esetén a második oszlop csak lágyít) ! A sótartalom a karbonát keménység arányában jelentısen csökken! Gyakorlati megoldások: Egyáramos: lásd elıbb, Részáramos: KS-H és KS-Na párhuzamosan, utána keverve és hideggáztalanítás. 4.

Teljes sótalanítás KS-H és AD-OH, gyakorlatilag sómentes víz. Alap-sótalanításnak is nevezik.

A víz oldott sótartalommal arányos vezetıképessége: - 1 |iS/cm Elvileg alkalmazható hideggáztalanító is További megoldások:

- 19 -

Karbonátos sótalanítás: KS-H és AD-CO3 gyanta forrna. Utána hideggáztalanító szükséges. A „kimerült" gyanta regenerálása és lépései: lazítás, sóoldat (sav, iil. lúg) átvezetés (2 - 4 m/h), kiszorító mosatás, gyorsmosatás (üzemi kimentési sebesség), sóoldóba víz visszatöltés, üzembe állás. Regenerálási vegyszer felesleg szükségessége. A gyanta szemcseméret hatása a regenerálásra és a vegyszer feleslegre. A kezelt víz minısége és a regenerálás módja. Ellenáram és egyenáram, ionszivárgás jelensége. A regenerálás vegyszerei: 10 %-os NaCI 10%-osHCI 4 %-os NaOH Hulladékvíz kezelés (hígítás, semlegesítés). Az alapsótalanítóknál általában azonos a kation-anion gyanta mennyisége. Regenerálásnál elıször a kation oszlop, majd ezen átvezetett nyersvízzel az anion oszlop. Ekkor a kationgyanta már kezd kimerülni, ezzel ellensúlyozódik a nagy kapacitásbeli különbség. Berendezések:

egyoszlopos (szakaszos vízszolgáltatás) Ikeroszlopos (folyamatos vízszolgáltatás)

(loncsere változatok a víz minısége függvényében:

- Magas klorid és szulfát esetén: KS-H -> WBA-OH -> Hg -> AD-OH - Nagy sótartalom esetén: KS-H -> WBA-OH -> Hg -> KS-H -> AD-OH - Nagy változó keménység esetén: KCO-H -> Hg -> KS-H -> AD-OH

- 20 -

További ioncserés sótalanítási módszer: Kevert-ágyas sótalanítás

KSH és AD-OH

Elvileg végtelen számú kation-anioncsere, a vízminıség jellemzıen < 0,5 jaS/cm egy lépcsıben. Hátrány: - alacsony kapacitás (0,3 val/lit) és - külön regeneráló állomás kell, mert csak szétválasztva lehet regenerálni, savval-lúggal. (A kimerült gyanta színre és sőrőségre különbözik, szétválasztható) Nagytisztaságú vízigény esetén az alapsótalanítást kevertágyas ioncsere követi, esetleg sorosan kötve két oszlop. Vezérlése:

lágyítóknál régebben

kézi üzem szelepekkel, „karácsonyfa" napjainkban automata vezérlı fejekkel: FLECK, SIATA, ECO-WATER - Idı vezérlés, (naponta - hetente) - mennyiség vezérlés, (X m3 után) - CHRIST kombinált fej, mennyiség kiértékelés a kapacitáshoz. Figyelem: szilárd só az oidóban, nélküle is lefut a reg. Sótalanítóknál

vezetıképesség méréssel

Kevertágyas oszlopoknál

vez.kép. mérıs fej, LED kijelzés

A desztilláció is sótalanítási módszer.

Membrán technika, UF, Nano és RO berendezések, sótalanítás. Bevezetıként: A szőrési eljárások osztályozása: Láthatóság, méret-megnevezés; méret, molekulasúly, különbözı részecskék méretei, szőrési

- 21 -

eljárások felosztása, megnevezése. Osmos -> görögül: nyomás, szóból ered. Az OZMÓZIS- jelenségét Nollet francia fizikus fedezte fel (1748), tudományosan Pfeffer német botanikus kezdte vizsgálni és mérési módszert kifejleszteni (1877), ozmométer. Az OZMÓZIS jelenség lényege a koncentráció kiegyenlítıdésre törekvés. Hajtó erı: a különbözı koncentrációk miatt fellépı kémiai potenciál különbség a két oldal oldata között. A féligáteresztı (latinul szemipermeábilis) hártyán csak az oldószer molekulák (víz) jutnak át. A híg oldatból oldószer (víz) vándorol át a hártyán a tömény oldat felé, azt hígítani igyekszik. Változnak a folyadék szintek, kialakul egy hidrosztatikai nyomás különbség. Ez fokozatosan nı addig, amíg a kialakuló hidrosztatikai nyomás hatására idıegység alatt azonos oldószer mennyiség áramlik oda és vissza is, azaz mindkét irányba. Ekkor beáll egy dinamikus egyensúly, melynél a hidrosztatikai nyomás különbség a két oldat ozmózis nyomásának különbsége. Ha az egyik oldalon sótalan víz van, akkor: az egyensúlyi hidrosztatikai nyomás különbség az adott sóoldat OZMÓZIS nyomása.

Az Ozmózis nyomás nagysága koncentráció függı, i 1 gmói súiyú gáz (6 x 1023 db molekula = Avogadro szám) 22,41 üt térfogaton, (0°C-on és 760 Hgmm nyomáson) 1 bar ozmózis nyomású; 1 lit térfogatban 22,41 bar nyomású. A gázok és folyadékok közötti szoros azonosság miatt 44 g C02 22,41 i vízben 1 bar nyomású és 1 I. vízben 22, 41 bar nyomású)/1

Oldott sók esetében a sókoncentrációvai nı az ozmózis nyomás. Az ozmózisnál nagyobb nyomás a tömény oldat oldalára -» fordított ozmózis (Reverse Osmose) „kvázi" sótalan víz nyerhetı, ami ipari eljárássá fejleszthetı. Az így nyert sótalanvíz permeátum - oldott sótartalommal arányos vezetıképessége: ~ 5 - 15 |uS/cm. Membrán anyagok:

Természetes: állati bél; sejt fal. Mesterséges: cellofán, Ipari: régen -» Poliszulfon, majd Cellulóz-acetát

- 22 -

késıbb Poliamid ma: vékony-film Kompozit membrán. Különbözı célokra különbözı membrán típusok: „TW"; BW; SW. Ivóvíz, Brakkvizek (közepesen sós-víz) Legfontosabb mérıszámok, jellemzı paraméterek: Kihozatal (50 - 80 %), Sóvisszatartás (97 - 98%), minıség ellenırzés: vezetıképesség mérés, A termék -> permeátum, a hulladék a koncentrátum. De lehet fordítva is -» besőrítés. Környezetkímélı eljárás: a koncentrátum az eredetileg jelen volt sókat betöményedve tartalmazza, de egymáshoz viszonyítva változatlan arányban. Oldott ionok visszatartása. Hatékonysága egy nagyságrenddel rosszabb, mint az ioncserés teljes sótalanításé, vezetıképessége: - 10>S/cm.

A membrán felépítése: az effektív membrán Mikropórusos poliszulfon hordozó réteg, Poliészter támasztó szövet Cél: minél nagyobb áteresztı felületnek, minél kisebb térben való elhelyezése. Régen síkmembránok, ma spirál tekercselt. Egy membrán egység -> modul. Mérete: átmérı szerint: 2; 4; (6) és 8 coll. Megvalósítás, mőködés: A modulok sokszorozhatok, a teljesítmény korlátlanul növelhetı. (1 db 900 mm-es 8"-os membrán ~ 1,2 - 1,4 m3 sótalanvíz termelésére képes pl. ivóvízbıl) Teljesítmény alig változtatható. Üzeme: mőködik, vagy nem. Teljesen automatikus üzem, gyakorlatilag folyamatos víztermelés. A mőködtetı nyomás kezdetben 60 - 80 bar, ma 8 - 15 bar A nyomás fokozása rontja a permeátum minıséget, sóáttörés. Koncentráció polarizáció: Só koncentráció növekedés a membrán felületénél, nagyobb a sótöménység, helyileg nı az ozmózis nyomás - még nagyobb nyomás lenne

- 23 -

szükséges. Növelni kell az áramlási sebességet, hogy tömény sóoldatot elszállítsa. A kezelhetı víz minısége Ca, Mg, Sr, Ba, vas, mangán, aktívklór és lebegıanyag mentes víz vezethetı csak a membránra! Mész szénsav egyensúly ->• C02 átmegy a membránon emiatt a membránon vízkıkiválás lenne -> Scalinq (lásd mész-szénsav egyensúly) Megelızés: vízminıség vizsgálat, eltömödési index -> SDI Teljesítmény csökkenés -> elkerülése antiscaling vegyszer Kiválás gátlás: lágyítás (nem gazdaságos), savadagolás, ill. poliakrilát adagolás. A lágyítás értelmetlen, nem gazdaságos

eljárás ez esetben, mert a sótartalom nem változik. Csak Eü felhasználás esetén alkalmazzák antiscalíng helyett. Biológiai eltömödés Bio - Fooling A baktériumok visszamaradnak a koncentrátum oldalon, de átnıhetnek a membránon is. Teljesítmény csökkenés. (Pseudomonas aeruginosa -> LURDY-ház) Vízhımérséklet szerepe. Névleges teljesítmény: 15-°C-on Viszkozitás miatt alacsonyabb vízhıfokon csökken a teljesítmény, magasabb hıfokon növekszik a névlegeshez képest. Maximális vízhıfok 30 °C. A permeátum minısége: A kis molekula mérető gázok átmennek. A C02 miatt pH savas: 5 - 6,5 . A vez. kép: 5 - 1 5 fiS/cm. Ennek jó része a szénsav és egyértékő ionok. Amaradék sótartalom: 2 -8 mg/l. Nagy kiindulási sókoncentráció esetén rosszabb permeátum minıség. Maradék keménység: ~ 0,2 - 0,4 nk° A membránok élettartama 5 - 6 év, az igénybevételtıl függıen, rendszeres vegyszeres mosatás szükséges. Membrán tisztítás: EDTA, citromsav, fertıtlenítés: formaldehiddel is. Nagy membrángyártók: Néhány monopol cég: DOW -> FILMTEC OSMONICS Hydronautics ROPUR, (Zenon) Kutatási irányok:

-

- 24 -

alacsonyabb mőködtetı nyomás, - jobb sóvisszatartás. Károsító ágensek: Aktívklór tartalom (max 0,05 mg/l) Deklórozás szükséges (aktívszén vagy redukálószer kell, a membrán élete során - 5-6 év - max. 1 g klór.) szerves oldószerek, oxidálószerek, mikroorganizmusok. Romlik a permeátum minıség.

Gyakorlati megvalósítás: - párhuzamos, egy lépcsıs berendezések - soros kapcsolások, kétlépcsıs berendezések, - Egy és két fokozatú berendezések, permeátumot kezeli tovább, (közbülsı lúgadagolás) Kiváló vízminıség. - Álló és fekvı nyomócsövek,

A membrántechnika egyéb módozatai A már tárgyalt ultra szőrés, minden lebegı anyagot leválaszt, periodikus tisztításra szorul, pl. levegıvel, lásd ZENON, A CHRIST -nél belülrıl kifelé levegıvel. Új fejlesztés a nano szőrés, lényege: nagyobb pórusmérető membrán mint az RO-nál, Egyértékő ionok (Na, K) áteresztése, Kisebb mőködtetı nyomás: 4 - 7 bar A termelt víz vezetıképessége: - 100 fiS/cm Az ultra és nano szőrés jelenleg kissé drágább, mint az RO. Az RO az élet egyre nagyobb területein hódít: Alkalmazásuk: nemcsak tengerhajózás során ivóvíz ellátás, de Mővese állomások, Kazánházi pótvíz kezelés, Különbözı nagytisztaságú víz elıállítás, ipari: élelmiszer- mikroelektronikai-, gyógyszer-gyártási területen Ivóvízellátás: részáramú RO sótalanítás és kezeletlen víz hozzákeverése, vagy teljes sótalanítás és visszasózás.

- 25 -

Nagytisztaságú víz kezelés SEPTRON USP 24 vízminıség Lágyító-RO-elektrodializáló egy berendezésben.