Ugrás a tartalomhoz

Vízellátás és szennyvízkezelés

Dr. Török Sándor (2011)

Szent István Egyetem

5. fejezet - A vízkezelés alapműveletei (I.)

5. fejezet - A vízkezelés alapműveletei (I.)

Bevezető

Ennek a tanulási egységnek célja, hogy megismerjük:

  • a gáz-folyadék fázisszétválasztás,

  • a durva szűrés és

  • az ülepítés technológiáját, valamint berendezéseit.

A tanulási egység követelményei:

  • ismertetni kell tudni a levegőztetés, a durva szűrés és az ülepítés technológiáját,

  • rajzolni kell tudni a gépészeti megoldásokat, valamint a műtárgyakat,

  • ismertetni kell tudni a Stokes-féle ülepedési sebesség levezetését és

  • méretezni kell tudni egy hosszanti áramlású, folyamatos átfolyású ülepítőt.

5.1. Gáz-folyadék fázisszétválasztás

A magyarországi (főleg Tiszántúli) mélységi vizek gyakran magas metán (CH4), illetve agresszív szén-dioxid (CO2) tartalommal rendelkeznek.

Veszélyes helyzetek alakultak ki, amikor a „gázos” kutak vízét zárt csőhálózatokba, víztornyokba és a fogyasztók készülékeibe vezették. A metán kiválása következtében súlyos baleseteket okozó robbanások is előfordultak.

Ha a levegőben a metán keveréke:

  • < 5,3 tf % (nem gyújtható meg, nem robban),

  • > 14 tf % (meggyújtható és ég, de nem robban),

  • 5,3...14 tf % (felrobban!).

Ezért amennyiben a vízben metán található, a vízkezelés első lépése (a robbanásveszély miatt) a gáztalanítás kell, hogy legyen. A metán eltávolítása fizikai úton (levegőztetéssel) történik.

A vízben általában mindig jelenlévő kálcium- és magnézium-hidrogén-karbonátok az ugyancsak jelenlévő szén-dioxiddal egyensúlyban vannak. Ha a szén-dioxid mennyisége az egyensúlyi koncentrációnál kisebb, akkor kálcium- ill. magnézium-karbonát válik ki, ha pedig nagyobb, akkor a víz erősen korrózív tulajdonságúvá válik (Vodnár J., 2001).

Amennyiben tehát az egyensúlyhoz szükséges mennyiségen túl található CO2 a vízben, azt agresszív szén-dioxidnak nevezzük, aminek eltávolítása korrózív tulajdonsága miatt szükséges. A vízben található agresszív széndioxidot kémiai vagy fizikai (levegőztetéssel) úton lehet eltávolítani az ivóvízből.

Levegőztetés

Cél, hogy a lehető legnagyobb felületen tudjon a víz és a levegő egymással érintkezni. A művelet a következő eljárásokkal valósítható meg:

  • A víz apró cseppekre porlasztásával (13. ábra).

  • Levegőnek a vízbe fúvásával.

  • A víz és a levegő mechanikus összekeverésével.

13. ábra: Szóró rózsás levegőztetés

Levegőnek a vízbe fúvásához sűrített levegőt használunk, amely nyomásfokozattól függően a következő berendezésekkel állítható elő:

  • 0...0,008 bar: axiál ventilátor,

  • 0,008...0,08 bar: radiál ventilátor,

  • 0,08...1,0 bar: fúvók, rotációs és vízgyűrűs kompresszorok,

  • 1,0...10(15) bar: dugattyús kompresszorok.

Agresszív szén-dioxid eltávolítása kémiai úton

Ha a vizet 1-5 cm-es márvány darabokkal töltött tornyon csörgedeztetik át, akkor a következő vegyi folyamat játszódik le:

CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2

Ha a CO2-tartalmú vizet oltott mésszel kezeljük, akkor az alábbi vegyi folyamatok szolgálják a CO2 eltávolítását ill. átalakítását:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

2 Ca(OH)2 + 2 CO2 ↔ 2 Ca(HCO2)2

Ez a módszer megköveteli, hogy az oltott meszet jól meghatározott mennyiségben használják, különben az első reakció lesz az uralkodó, amely CaCO3 csapadékot eredményez, ezt pedig ülepítéssel és szűréssel lehetne csak eltávolítani, ami drágítja a víz tisztítását.

Szokták még használni ugyanerre a célra a félig égetett dolomitot vagy magno-masszát, ami kálcium-karbonát és magnézium-oxid keveréke. A lejátszódó vegyi folyamat ilyenkor a következő:

MgO + CaCO3 + 3 CO2 + 2 H2O = Ca(HCO3)2 + Mg(HCO3)2

Magyarországon pl. FERMAGO néven ismert MgO tartalmú anyagot szoktak a szűrőhomokhoz keverni.