Odkwaszanie wody.doc

UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ I ŚRODOWISKA

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA

ZAKŁAD SIECI I INSTALACJI SANITARNYCH

SPRAWOZDANIE NR 4

ODKWASZANIE WODY.

Aleksandra Grzyb

Joanna Kubicka

Eryk Jaworski

Radosław Wiekiera

Marek Goraj

  Grupa 35 A

I.                   Część teoretyczna.

1. Odkwaszanie.

Odkwaszanie wody polega na usunięciu z niej agresywnego dwutlenku węgla nadającego wodzie charakter agresywny. Jest ono zwykle niezbędne w układach uzdatniania wód podziemnych i infiltracyjnych zawierających agresywny dwutlenek węgla. Proces odkwaszania wód jest stosowany jako pierwszy w układzie technologicznym.

Z wód powierzchniowych usuwany jest agresywny dwutlenek węgla, powstający podczas koagulacji jako produkt reakcji mocnych kwasów (pochodzących z hydrolizy koagulantów) z naturalna zasadowością wody.

Odkwaszanie można prowadzić metodami fizycznymi i chemicznymi, przy czym chemiczne wiązanie agresywnego dwutlenku węgla stanowi uzupełnieni metod fizycznych przy oczyszczaniu wód podziemnych i infiltracyjnych, zaś w układach oczyszczania wód powierzchniowych jest stosowane najczęściej jako jedyny sposób.

2. Metody fizyczne.

Istota procesu polega na przejściu CO2 obecnego wodzie do powietrza, w wyniku kontaktu tych dwóch mediów, co uzyskuje się w urządzeniach ciśnieniowych lub otwartych. Tlen oraz azot przechodzą z powietrza do wody, zaś dwutlenek węgla przechodzi z wody do powietrza, gdy jego stężenie w oczyszczanej wodzie jest większe od stężenia równowagowego.

O skuteczności wymiany gazów decydują:

·         temperatura,

·         zasolenie wody,

·         rodzaj i stężenie (ciśnienie cząstkowe) wymienianych gazów,

·         wielkość powierzchni międzyfazowej układu woda-powietrze (stopień rozdeszczenia wody w strumieniu powietrza),

·         czas kontaktu wody z powietrzem,

·         wartość stałej Henry’ego,

·         sposób napowietrzania wody.

Im większe są:

·         wartość stałej Henry’ego dla danego gazu,

·         zasolenie,

·         temperatura,

·         stopień rozdeszczenia wody,

·         czas kontaktu,

·         różnica stężeń (lub ciśnień cząstkowych) gazu w wodzie i powietrzu,

tym łatwiejsze jest usunięcie tego gazu z wody.

Zasadowość wody decyduje o sposobie jej napowietrzania w celu odkwaszania, a więc rodzaju urządzeń do napowietrzania.

3. Metody chemiczne.

Chemiczne metody wiązania agresywnego dwutlenku węgla stosuje się, gdy wcześniej nie stosowano metod fizycznych, lub gdy ich skuteczność była niewystarczająca, a także jeżeli ilość agresywnego dwutlenku węgla w wodzie jest mała.

Do chemicznego wiązania CO2 stosuje się najczęściej wapno palone lub hydratyzowane, które wiąże dwutlenek węgla wg reakcji:

CaO + H2O + 2CO2 ÛCa(HCO3)2

Wapno palone jest bardziej reaktywne od hydratyzowanego, ale bardziej kłopotliwe w przygotowaniu roztworu mleka wapiennego.

W pewnych przypadkach zamiast wapna do wody można dawkować sodę kalcynowaną Na2CO3 lub wodorotlenek sodu NaOH, które wiążą dwutlenek węgla wg reakcji:

Na2CO3 + 2H2O + CO2 Û 2NaHCO3 + H2O

NaOH + CO2 Û NaHCO3

Zastosowanie NaOH niesie ze sobą niebezpieczeństwo przealkalizowania wody w miejscu dodania NaOH i wytrącania wodorotlenku magnezowego (przy pH >11). Z tego względu musi on być dawkowany przed filtrami.

Na2CO3 i NaOH najczęściej dawkuje się jako 5¸10% wodne roztwory.

4. Filtracja przez złoże z masy dofiltr.

Związanie CO2 agresywnego można uzyskać również, stosując filtrację wody przez złoże filtracyjne z masy dofiltr oraz grysiku marmurowego.

Masa dofiltr otrzymywana jest w procesie częściowej dekarbonizacji dolomitu w odpowiedniej temperaturze. Temperatura i inne warunki prażenia dolomitu powinny być takie, aby łatwo rozpuszczalny węglan magnezowy przeszedł w trudno rozpuszczalny tlenek magnezowy wg reakcji:

Ca ۰ Mg(CO3)2 MgO ۰ CaCO3 + CO2

Natomiast węglan wapnia pozostał w stanie niezmienionym. Tak przygotowany dofiltr reaguje z dwutlenkiem węgla zgodnie z reakcjami:

MgO + 2CO2 + H2O ® Mg(HCO3)2

CaCO3 + CO2 + H2O ® Ca(HCO3)2

W wyniku przebiegających reakcji zwiększa się zasadowość i twardość wody.

Czas kontaktu wody ze złożem z masy dofiltr i grysiku marmurowego w zależności od zawartości agresywnego dwutlenku węgla w wodzie przedstawia poniższa tabela.

Złoża z masy dofiltr mogą być stosowane do wiązania agresywnego dwutlenku węgla pozostałego po napowietrzaniu, jak i powstałego wyniku koagulacji. Zaletą stosowania tej metody, poza odkwaszaniem, jest wzbogacenie oczyszczonej wody w wapń, a głównie magnez – pierwiastki korzystne dla zdrowia.

5. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem uzdatniania wód miękkich i kwaśnych.

II.               Część praktyczna.

1.      Oznaczanie odczynu.

Odczyn został oznaczony za pomocą pH-metru dla wody przed filtracją oraz w jej trakcie (dla prędkości filtracji 20, 10, 5 m/s)

Wyniki zestawiono w tabeli.