Wykład I.doc

Egzamin zerowy 25.01

Konsultacje: czwartek 10-12 p. 4 Katedra Inżynierii Sanitarnej i Wodnej bud. 3.1

I problemy uzdatniania wody

II problemy oczyszczania ścieków

Technologia wody i ścieków jest dyscypliną nauki, która uczy metod i sposobów uzdatniania wód naturalnych na potrzeby bytowo-gospodarcze. Zajmuje się jednocześnie oczyszczaniem wód użytych (ścieków) w taki sposób, aby można je było odprowadzić z powrotem do środowiska.

Unieszkodliwianie osadów powstających w trakcie uzdatniania wody i oczyszczania ścieków.

Woda występująca w środowisku wykorzystywana jest przez człowieka, w różnych dziedzinach jego życia od zaspokajania pragnienia do wykorzystywania jej w różnych gałęziach przemysłowych. Wykorzystujemy ją także jako źródło energii i drogi transportu. To intensywne korzystanie z wody oraz jej zdolność do rozpuszczania różnych substancji powoduje, że obecnie w środowisku woda nie występuje w stanie czystym. Jest ona w mniejszym lub większym stopniu zanieczyszczona, co czyni ją nieprzydatną do bezpiecznego użycia. Zachodzi konieczność odpowiedniego uzdatniania wody w zależności od dalszego jej przeznaczenia.

Wody naturalne:

- wody opadowe - skroplona para wodna opadająca na powierzchnię Ziemi albo w postaci cieczy (deszcz), stałej (śnieg, lód - grad);

- wody powierzchniowe

Wody opadowe uważane były za najczystsze. Znajdował się w nich azot z wyładowań atmosferycznych. Dzięki działalności człowieka już takie nie są. Niosą ze sobą zanieczyszczenia, które pobierają z atmosfery. Te zanieczyszczenia są charakterystyczne dla obszarów, nad którymi powstają. Istnieje duża migracja zanieczyszczeń, która powoduje, że nawet nad terenami wiecznych lodów w wodach opadowych występują zanieczyszczenia: pyły przemysłowe czy nawet pozostałości pestycydów.

Zanieczyszczenia dla wód opadowych są to:

- różnego rodzaju pyły

- pochodzenia roślinnego i pyłki

- pochodzenia zwierzęcego i roztocza i inne organizmy

- w postaci jonowej, czego efektem mogą być kwaśne deszcze

Dodatkowo wody opadowe ulegają zanieczyszczeniu w trakcie kontaktu z powierzchniami, na które spadają. Zmywają one zanieczyszczenia z powierzchni jezdni, z dachów budynków, a na terenach rolniczych z powierzchni roślin.

Z punktu widzenia technologicznego wody są problemem, ponieważ powodują przenoszenie zanieczyszczeń do wód powierzchniowych i wód podpowierzchniowych płycej zalegających.

Problemem jest odprowadzanie takich wód:

- do rzek (odbiornika) – zanieczyszczenie wód odbiornika

- do oczyszczalni – nadmierne obciążenie oczyszczalni → duże ilości wód małego zanieczyszczenia, rozcieńczenie ścieków

Rozwiązania:

1. Możemy wody opadowe zacząć zbierać i wykorzystywać w gospodarstwach domowych i zakładach przemysłowych, wszędzie tam gdzie niewymagana jest woda o jakości wody pitnej.

2. Zbieranie wody opadowej w specjalnych zbiornikach, w których będzie ulegała procesom samooczyszczania (wyposażona w odolejacze) i taką wodę po pewnym okresie możemy wykorzystywać do nawadniania terenów zielonych.

3. Rozdzielanie wód opadowych (woda o dużym zanieczyszczeniu do oczyszczalni, reszta do rzeki skutkiem będzie mniejsze obciążenie oczyszczalni i brak zahamowania procesów samooczyszczania w rzece).

Wody powierzchniowe – bardzo duże zróżnicowanie, zaliczamy do nich wody rzeczne, oceanów, jeziorne lub ze zbiorników retencyjnych. Mogą być zasilane przez wody opadowe i podziemne (podpowierzchniowe). Skład wód powierzchniowych jest niejednolity, zależy od ilości wód zasilających, od klimatu i charakterystyki terenu, na którym się znajdują.

Na jakość mają wpływ organizmy żywe występujące w tych wodach, są to organizmy zwierzęce i roślinne. Oddziaływanie organizmów roślinnych zależne jest od pory roku, wpływ ludzi (np. wlewanie pestycydów). Zanieczyszczenia pochodzące z procesów wymywania tzw. domieszki zaliczamy do nich związki żelaza (II i III), możemy znaleźć domieszki wapnia i magnezu, sodu i potasu (kationy); węglany i kwaśne węglany, siarczany, chlorki (aniony) także inne, które to związki mineralne powodują pogorszenie jakości wody, barwa, mętność, charakterystyczny smak. Dwutlenek węgla, siarkowodór mogą powodować cechy agresywne, ale są to zanieczyszczenia, które jesteśmy w stanie usunąć.

Zanieczyszczenia organiczne (są groźniejsze):

Związki organiczne pochodzenia naturalnego (roślinnego lub zwierzęcego), które w wodach naturalnych ulegają procesowi rozkładu – samooczyszczanie wód, efektem jest zakwitanie, co prowadzi do eutrofizacji – proces degradacji zbiornika wodnego, który może spowodować całkowite zanieczyszczenie zbiornika.

Wody naturalne, w których występuje proces eutrofizacji charakteryzuje się podwyższoną zawartością ilości związków azotu i fosforu, posiadają wysoką barwę i mętność, nieprzyjemny zapach i są to wody bardzo trudne do procesu uzdatniania.

Zanieczyszczenia organiczne wprowadzone przez działalność człowieka:

- związki organiczne wielopierścieniowe (substancje powierzchniowo czynne, detergenty, chlorowane fenole czy dioksyny, substancje ropopochodne)

Powodują one pobieranie tlenu z wód naturalnych, przez co niszczą organizmy żywe występujące w wodach powierzchniowych np. śnięcie ryb. Dodatkowo mogą powodować powstawanie substancji rakotwórczych w procesie uzdatniania wody (usuwanie skomplikowane i drogie).

Zjawisko wtórnego zanieczyszczenia wód – na dnie zbiornika, w których zbierają się osady denne dochodzi w nich do zatrzymywania zanieczyszczeń (związki organiczne: pestycydy, związki nieorganiczne: metale ciężkie); nie ulegają rozkładowi tylko kumulacji, powstają substancje jeszcze bardziej szkodliwe niż substancje wyjściowe, mogą ponownie uwolnić się do wody powierzchniowej po pewnym czasie.

Wody podziemne (podpowierzchniowe, głębinowe)– zalegają na różnych głębokościach, w trakcie przebywania w środowisku glebowym ulegają różnym procesom podczyszczania, do których zaliczamy proces sorpcji, wymiany jonowej oraz proces oczyszczania biologicznego. Efektywność podczyszczania uzależniona jest od charakterystyki materiału glebowego, przez który woda przelatuje, filtruje (porowatość gruntu, typ i ładunek jonów, typ mikroorganizmów w danym środowisku glebowym i rodzaju zanieczyszczeń).

Wody lepszej jakości znajdują się pod nieprzepuszczalną warstwą glebowo – skalną, która zapewnia ochronę wód przed zanieczyszczeniem z zewnątrz. Zanieczyszczenia charakterystyczne dla wód podziemnych pobieranych do uzdatniania:

- występuje żelazo (II) i mangan

- zanieczyszczenia w postaci jonowej (wapń i magnez) oraz sód (powoduje występowanie zjawiska zasadowości alkalicznej – połączenie sodu z kwaśnymi węglanami) i potas (powoduje twardość wód głębinowych - wapń i magnez)

- w formie związków azotu – nie w formie organicznej występuje azot amonowy; powoduje problemy w trakcie uzdatniania wody, bo hamuje proces odżelaziania, odmanganiania, może doprowadzić do powstania osadu pochodzenia biologicznego w instalacjach, którymi będziemy przesyłać wodę.

- azotyny i azotany nie występują w wodach głębinowych obecność sposób naturalny, ich obecność świadczy o zanieczyszczeniu wód głębinowych!

- węglany powodujące twardość węglanową mogą też występować

- siarczany i chlorki (powodujące twardość niewęglanową)

Brak zanieczyszczeń organicznych, pochodzenia naturalnego chyba, że spowodujemy zanieczyszczenia tych wód.

Zanieczyszczenia wód warstw IV-rzędowych z zanieczyszczeniami pochodzącymi z nieprawidłowego składowania osadów ściekowych i przemysłowych z oczyszczalni.

- gazy: dwutlenek węgla pochodzący z procesów wulkanicznych nadaje on wodzie właściwości korozyjne oraz przyspiesza ługowanie zanieczyszczeń pochodzenia jonowego (siarkowodór, tlen rozpuszczony w małych ilościach charakterystyczny dla wód powierzchniowych)

Wymagania stawiane wodzie na cele bytowo-gospodarcze:

- odpowiedni skład określony przez rozporządzenia (u nas przepisy unijne), wody podzielone na V klas (woda z klas I-III nadaje się do uzdatniania na cele bytowo-gospodarcze).

Dobór odpowiedniego procesu uzdatniania:

1.      Musimy poznać wodę, którą będziemy uzdatniać, poznać jej skład chemiczny.

2.      Dobór odpowiedniej technologii (wybieranie technologii sprawdzonej, nowoczesnej, dającej dobre efekty uzdatniania wody) w trakcie uzdatniania powstają produkty uboczne, osady, które trzeba zagospodarować.

3.      Odpowiednia kolejność wykorzystywanych procesów żeby nie spowodować wtórnego zanieczyszczenia wody.