Vízellátás és szennyvízkezelés
Dr. Török Sándor (2011)
Szent István Egyetem
A víz ízét és szagát rontó anyagok lehetnek szerves és szervetlen eredetűek.
Szerves anyagok:
az elhalt növények,
a rothadó falevelek és
az elhalt planktonok.
Szervetlen anyagok:
a kloridion → sós ízt,
a szulfátion → keserű ízt,
a nitrátion → édeskés ízt,
a vas- és mangánion → fémes ízt és
a kénhidrogén → záptojás szagot ad a víznek.
Az íz- és szagártalmak kiküszöbölése történhet:
sómentesítéssel → a kloridion és nitrátion,
lágyítással → a szulfátion,
Fe- és Mn-talanítással → a vas- és mangánion, valamint
erőteljes levegőztetéssel → a kénhidrogén távolítható el.
Az oxidáció során alkalmazhatunk:
klór-dioxidot,
ózont és
kálium- permanganátot.
Az adszorpciós eljárás során oldott anyagok és gázok tartós megkötődése valósul meg szilárd felületen.
A leghatékonyabb adszorbens az említett feladat szempontjából a megfelelő módon előkezelt aktívszén, amely por vagy granulátum formájában kerülhet alkalmazásra. A jó minőségű aktívszén fajlagos felülete 1000 - 1200 m2/g. Az aktívszén csak korlátozottan szelektív adszorbens. Alkalmazásával elsősorban az egészségre ártalmas szerves mikroszennyezők eltávolítását kívánjuk megvalósítani.
Az aktívszén előállítása történhet faszénből, lignitkokszból és kőszénből (napjainkban).
Az aktívszén por adagolása történhet:
derítés előtt,
szűrés előtt, vagy
mindkét helyen.
Az adszorpció során (a fázisszétválasztással ellentétben) oldott állapotú anyagok vízből történő eltávolítására kerül sor. Az oldott állapotú anyag átalakítására viszont nem kerül sor. A granulált aktívszenet tartalmazó adszorber kialakítása és részben működtetése sok szempontból hasonlít a homokszűrőhöz, azonban működési mechanizmusa és az általa eltávolítandó anyagok jellege alapvetően eltér attól. Ezért alapvetően helytelen és félrevezető az aktívszén adszorbereket aktívszén szűrőknek nevezni.
Az aktívszén adszorbereken a derített és szűrt vizet vezetjük át, ahol:
a szűrőréteg vastagsága: 1...3 m,
a szemcseméret: 0,5...1,7 mm,
a szűrési sebesség: 3...7 mm/s és
a tartózkodási idő: 5...15 perc.
Az aktívszén granulátum adszorpciós képessége 4...6 hónap elteltével jelentősen csökken (kimerül). A „kimerült” aktívszenet izzítással gyakorlatilag teljesértékűen regenerálni lehet, kb. 900 °C hőmérsékleten.
Az aktívszén kiváló táptalaj a mikroorganizmusok számára, ezért célszerű a vizet előzetesen klórozni (a fölös klór szintén megkötésre kerül).
Az adszorpciós eljárásoknak speciális esete az ioncserés adszorpció. Egyes ásványok a kristályrács meghatározott pontjain könnyen mobilizálható (Na+ és K+) ionokat tartalmaznak, amelyek pl. Ca2+ és Mg2+ ionokra cserélhetők ki.
A természetes alapú ioncserélők mellett megjelentek a mesterséges ioncserélők (műgyanták), amelyek nem csak kationokat, hanem anionokat (pl. nitrát ionokat) is képesek kicserélni. Az ioncserélő műgyanták lényegesen könnyebben kezelhetők, nagyobb kapacitással rendelkeznek, regenerálásuk egyszerűbben megvalósítható, mint a természetes ioncserélőké.
Összefoglalás
A víztisztításnak, a felhasználási céltól függően más és más követelményeket kell kielégíteni. A kívánt minőségű víz előállítására fizikai (mechanikai) és kémiai műveletek sorozata áll rendelkezésre. A vízkezelés során, a víz nem megy keresztül minden műveleten, hanem a tisztítás csak a szükséges lépésekre korlátozódik.
Ebben a fejezetben tanultakat nagyon jól foglalja össze és mutatja be a víztisztítás általános folyamatábrája (45. ábra).
45. ábra: A víztisztítás általános folyamatábrája. (Forrás: http://kemtech.net/tkurzus/06_viz/06main.htm#09)
Önellenőrző kérdések
Milyen módszerrel lehetséges a vas(II)- és mangán(II)ion eltávolítása?
Ismertesse az oxidációval történő „vastalanítás” reakcióegyenletét!
Rajzolja le és ismertesse a vastalanítást levegőbekeveréssel!
Hogyan valósítható meg a mangán(II) oxidációja mangán(IV)-é?
Rajzolja le és ismertesse a „Fermasicc” vas- és mangántalanítót!
Sorolja fel a vízlágyítás eljárásait!
Ismertesse a meszes vízlágyítás reakcióegyenleteit!
Rajzolja le és ismertesse a meszes vízlágyítás folyamatábráját!
Ismertesse és jellemezze a meszes-szódás vízlágyítást!
Ismertesse és jellemezze a vízlágyítást trisóval!
Ismertesse és jellemezze a vízlágyítást ioncserével!
Rajzolja le és ismertesse az ionmentes víz előállításának folyamatábráját!
Milyen arzénmentesítési technológiákat ismerünk?
Ismertesse és jellemezze a VITUKI – VÍZGÉPTERV által kidolgozott arzénmentesítési technológiát!
Sorolja fel az arzéneltávolításra alkalmazható adszorbenseket!
Csoportosítsa és jellemezze a membrántechnológiákat!
Ismertesse és jellemezze az ozmózis és a fordított ozmózis fogalmát!
Ismertesse a fordított ozmózis előnyeit és hátrányait!
Csoportosítsa és jellemezze a víz ízét és szagát rontó anyagokat!
Ismertesse és jellemezze az adszorpciós eljárásokat!
Ismertesse a víztisztítás általános folyamatábráját!