Környezetvédelmi műveletek és technológiák 4. EA. Víz fertőtlenítése Bodáné Kendrovics Rita Óbudai Egyetem RKK KMI 2010
FERTŐTLENÍTÉS = DEZINFEKCIÓ Cél: a vízben lévő kórokozó baktériumok eltávolítása. Cl2 + H2O = H+ + Cl- + HOCl HOCl = H+ + OClpH 6-7 – hipoklórossav, pH 7,5 felett hipoklorition
KLÓRMEGKÖTŐ KÉPESSÉG – az a klórmennyiség, melyet a vízben lévő anyagok a fertőtlenítésre előírt idő alatt megkötnek. Legjelentősebb klórmegkötő : NH4+ NH4+ + Cl2 → NH2Cl + HCl + H+ NH2Cl + Cl2 → NH Cl2 + HCl NH Cl2 + Cl2 → NCl3 + HCl INAKTIVITÁS: NH2Cl + NH Cl2 → N2 + 3HCl
Fertőtlenítés hatékonysága: A maradék klór koncentráció és a behatási idő szorzata Mennyiség függ: víz hőmérséklete, víz összetétele , vmint ÁNTSZ állásfoglalása Behatási idő: ½ - 1 óra Pl.: Csepel beadagolt klór mennyisége 0,5 mg/l hálózatra: 0,4 mg/l, NH4+: 0,06 mg/l, tisztítás után: 0,04 mg/l
• THM – trihalometán vegyületek: kloroform (CHCl3) diklórbróm-metán (CHCl2Br) dibróm-klór metán (CHClBr2) Határérték: 50 μg/l. • •
Klór-fenolok AOX (Adsorbable Organic Halogenids - Adszorbeálható Halogénezett Szerves Vegyületek)
A klór alkalmazásának feltételei: • 0,5 mg/l, vagy kisebb ammónium ion koncentráció • Lehetőleg 3,5 mg/l-nél kisebb KOIps értékkel jellemezhető szerves anyag tartalom • 1 μg/l-nél kisebb fenol, vagy fenol-származék koncentráció
EGYÉB FERTŐTLENÍTŐK • Nátrium- hipoklorit(NaOCl) • Klór-dioxid(ClO2) • Kálium-permanganát(KMnO4)
UV FERTŐTLENÍTÉS
• • • •
klór UV Ózon Egyéb
1997 87% 10% 1% 2%
2005 55% 30% 2% 13%
ULTRAIBOLYA SUGÁRZÁS – rövidhullámú elektromágneses sugárzás • UV – A 315-400 nm • UV – B 280-315 nm • UV – C 200-280 nm HATÁSAI: • Baktericid /Downes 1877/ • Pigmentképző • Bőrpír, bőrvörösséget kiváltó • Kötőhártyagyulladást kiváltó • Rákkeltő
Mesterséges előállítás ívfénnyel higanygőzlámpában, kvarclámpában HATÉKONYSÁG : /Bonni egyetem és WEDECO/ • Legalább 400 J/m2 dózisban FOTOREAKTIVÁCIÓ: újraépítés ELŐNYÖK: • Hatékonyabb fertőtlenítés • Kis helyigény, rövid behatási idő • Utókezelést nem igényel • Vegyszermentes • Alacsony üzemeltetési és karbantartási díj • Teljesen automatikus
Hátrányok: Dózis pontos meghatározása – túl nagy energia sem jó, melléktermékek képződnek pl. nitrit Min. igényelt UV energia ivóvíznél: 16 000 µWs/cm2 (baktériumonként eltérő az energiaszint) Protozoon parazita szervezetek, cysták elpusztítása UV sugárzással nem lehetséges – felszíni vizek tisztításához kevésbé ajánlható Bővebben lásd.: Vízmű Panoráma XIV évfolyam 2006/4. szám Az UV sugárzás felhasználása az ivóvízellátásban Dr. Öllős Géza prof. cikke
DÓZIS FÜGG: • Kisugárzástól [mW/cm2] • Expozíciós idő [s] Paraméterek: • Coliformszám • Lebegőanyagtartalom • UV fény áteresztő képesség • KOI és BOI IGÉNYEL: • Tiszta, lebegőanyagmentes vizet
FERTŐTLENÍTÉS ÓZONNAL Előállítása: • Levegőből 12-24 g/m3 • Tiszta oxigénből 24-60 g/m3 3O2 + E = 2O3 O3 = O2 + ,O’
ELŐNY: • sima oxigénnél nagyobb mértékben oldódik a vízben ALKALMAZHATÓ: • Cianidok • Fenolok • Szerves halogén és kénvegyületek • A legtöbb szerves vegyület teljesen oxidálható CO2, H2O, és N-re
Az ózon fiziológiai hatásai: • 0,1 ppm értékelési határ • 1ppm ingerlő hatás, köhögés • 2-3 ppm köhögés, fejfájás, szédülés • 5-10 ppm erős köhögés, álmosság, pulzusszám nő • 20-100 ppm eszméletvesztés, erős fejfájás • 100 ppm felett tüdővérzés, halál
Különböző fertőtlenítő anyagok hatásának összehasonlítása
Membrántechnológia a víztisztításban Membrán: szelektív gát, különböző anyagok szétválasztása Keresztirányú, nyomás elvén működő elválasztások
• Mikroszűrés: 0,1–1 μm - baktériumok, flokkulált anyagok, összes szuszpendált anyag • Ultraszűrés: 0,01-0,1μm /20 – 1000Å (=0,1μm)/ -kolloidok,fehérjék, mikrobiológiai szennyeződések, nagyméretű szerves molekulák. • Nanoszűrés:0,001-0,01μm /1(10Å) -10 nanométer/– oldott sók, szerves molekulák, színanyagok stb. • Reverzozmózis: 0,1-1 nm /10-3 μm alatti részecskék eltávolítása – ultratiszta víz
OZMÓZIS ÉS FORDÍTOTT OZMÓZIS (RO-Reverse Osmosis) OZMÓZIS: szemipermeabilis membránon történő diffúzió a koncentráció kiegyenlítődés elvén
Egyensúlyi állapotban az ozmózisnyomás: π= c*R*T [bar] ahol: c: oldat koncentrációja [mol/dm3] R: egyetemes gázállandó [J/mol*K] T: abszolút hőmérséklet [K] Fordított ozmózis – p hidrosztatikai nyomással megfordítjuk az ozmózis irányát, az oldószer az oldatból a hártyán átáramlik.
MEMBRÁN ANYAGA: • Cellulózacetát • Poliamid • kerámia MÉRETEI: • 0,1 – 0,5 µm vastagság /RO • 0,01 – 0,001 µm pórusátmérő /RO MODULFAJTÁK: • Lap • Spirál/RO • Cső /RO • Kapilláris
Lapmembrán
Spirál membrán
CSŐMODUL FELÉPÍTÉSE ÉS MŰKÖDÉSE
AZ RO membránokon áthaladó előkezelt, ám még mindig nagy sótartalmú víz kettéválik permeátumra és koncentrátumra. A permeátum ( sótlan víz ) a membránokon átjutva szabad kifolyással távozik, .míg a koncentrátum ( tömény oldat ) a szennyvízbe jut.
