KONDICIONIRANJE VODA

1. KONDICIONIRANJE VODA

2. Kondicioniranje (prečišćavanje) vode za piće Kondicioniranje vode najčešće obuhvaća: • uklanjanje iz vode lebdećih tvari (smanjenje mutnoće) • uklanjanje iz vode tvari koje prouzrokuju njenu obojenost • uklanjanje iz vode otopljenih plinova (degazacija) i ukupnih soli (desalinizacija) • uništavanje u vodi patogenih mikroorganizama (dezinfekcija) • dodavanje elemenata koji vodi nedostaju

3. Kondicioniranje vode obavlja se u cilju poboljšanja fizičkih, hemijskih i bakterioloških osobina vode. Metode prečišćavanja vode su: Taloženje Koagulacija, aeracija, uklanjanje željeza i mangana Omekšavanje Filtracija Redukcija boje, mirisa , ukusa Dezinfekcija, fluorizacija

4. Proces kondicioniranja može biti dopunjen i usložen specijalnim fazama, npr. uklanjanje soli željeza (deferizacija), mangana (demnaganizacija) ili uklanjanje masti i ulja. -Poboljšanje kvalitete vode provodi se u objektima s pripadajućim uređajima za kondicioniranje vode.

5. Taloženje • Ovim načinom se vrši separacija susupendiranih tvari iz vode pomoću gravitacije. • Objekti u kojima se provodi ovaj postupak zovu se taložnice. • Brzina taloženja ovisi od veličine, specifične težine, čestica i od viskoziteta tekućine. • U hladnoj vodi proces taloženja se odvija sporije, a vrijeme taloženja ovisi od dubine, vrste i hidrauličnog opterećenja taložnika.

6. Koagulacija • Kombinacijom taloženja i koagulacije, koje se provodi dodavanjem koagulanata, uklanajaju se organska i anorganska mutnoća, boja, suspendirane čestice, bakterije, tvari koje proizvode miris i ukus u vodi. • Od koagulacionih sredstava dodaju se aluminij sulfat, ferosulfat, ferisulfat, bakarsulfat itd.

7. Primjenjeni koagulanti dadani vodi, otpuštaju pozitivno nabijene ione, koji neutraliziraju negativne naboje mehaničkih koloidnih čestica, stvarajući flokule koje rastu aglomeracijom i apsorpcijom, jer i dalje imaju pozitivan naboj. • Na ovaj način se dobar dio bakterija sedimentira, taloži. • Sam postupak dodavanja koagulanata mora biti praćen jakim mješanjem vode.

8. Taložnici mogu biti, • - otvoreni i • - zatvoreni, • a ovisno o pravcu kretanja vode mogu biti; • - horizontalni (sa retencionim • vremenom 3-6 sati) • - vertikalni (sa retencionim • vremenom 1-1,5 sat) • - radijalni i laminarni.

9. Aeracija Primjenom aeracije postiže se ; • Popravljanje okusa i mirisa vode • Smanjenje korodivnosti • Obogaćivanje vode kisikom • Uklanjanje iz vode otopljenih plinova (degazacija), H2S, CO2, CH4, fenola • Oksidiranje tvari u vodi • Rashlađivanje vode

10. Deferizacija i demanganizacija • Željezo i mangan se ubrajaju u petnaest najrasprostranjenijih elemenata u zemljinoj kori. • 4,7 % željeza (Fe) • 0,06 % mangana (Mn)

11. Željezo u vodu dospijeva slijedećim putevima: • iz tla redukcijom – feri spojevi (Fe(III)) prelaze u fero spojeve (Fe(II)). • iz mineralnih naslaga – neposrednim otapanjem pod utjecajem CO2i drugih kiselina u vodi. • iz željeznih cijevi – uslijed korozivnog djelovanja kiselina u vodi. • iz organskih tvari - kompleksirano željezo

12. Povećana koncentracija željeza, Fe u vodi ne predstavlja zdravstveni, već organoleptički problem. • Uzrokuje pojavu smeđih mrlja na sanitarijama i tkanini. • Uzrokuje gorak okus vode (po tinti) >0,3mg/L. • Taloži se u vodovodnim cijevima, omogućuje rast željeznih bakterija uz razvijanje neugodnog mirisa - sužava se profil cijevi.

13. Podzemne vode mogu sadržavati visoke koncentracije željeza. U podzemnim vodama željezo je otopljeno(Fe(II)) u reakciji s kisikom željezo oksidira (Fe(III)) i voda se zamuti (0,3 mg/L).

14. Povećane koncentracije željeza u podzemnim vodamačesto prate i povećane koncentracije mangana vodi. Negativni učinci pojave Mn u vodi: -Povećane konc. Mn su štetne za zdravlje ljudi (neurološke smetnje >2 mg/L) - Neugodan okus vode (0,5 mg/L) -Pojava tamnih mrlja na sanitarijama i tkaninama. -Taloži se u vodovodnim cijevima u vidu crnog filma, omogućuje rast mikroorganizama u vodovodnimcijevima- sužuje se profil cijevi.

15. Maksimalno dozvoljena koncentracija neke tvari u vodi za piće određena je važećim Pravilnikom o zdravstvenoj ispravnosti vode za piće. • Željezo 200 µg/L • Mangan 50 µg/L

16. Vode sa povećanom koncentracijom Fe i Mn nisu pogodne za piće, kao ni za upotrebu u tehnološkim procesima (tekstilna, kožna, papirna, prehrambena industrija). • Tehnologije uklanjanja Fe i Mn iz vode najčešće uključuje: • Oksidaciju, • Filtraciju ili • Biološku redukciju

17. Vrstu deferizacije vode određuje koncentracija i oblik željeza u vodi. • Željezo u vodi može biti prisutno u obliku; • Fe(HCO3)2 – bikarbonata (najčešće) • FeSO4 – sulfata • organski vezano (na huminske kiseline)

18. Dvije su osnovne faze deferizacije vode: 1. oksidacija otopljenog Fe(II) u teško topive oksihidrate Fe(III) 2. filtracija nastalih flokula Fe(III)-oksihidrata

19. Osnova tehnološkog postupka uklanjanja Fe i Mn je OKSIDACIJA.

20. 1 mg kisika (3,5 mL zraka) 0oC i 1 Bar: 7,0 mg željeza 1,5 mg mangana ili 0,143 g O2/L/ g Fe što odgovara oko ½ litre zraka. U praksi se računa da je stvarana potrošnja zraka 5 Litara zraka /L vode / 1 g Fe.

21. Najzančajniji parametar: • pH • konc. Fe(II) • za 90% oksidaciju Fe pri pH 6,9 potrebno je 40 min. • za 90% oksidaciju Fe pri pH 7,2 potrebno je • 10 min. • Ispod pH = 5 oksidacija zrakom nemoguća!

22. Oksidacija mangana zrakom se izrazito sporo odvija! • reakcija se značajno ubrzava iznad pH = 9 • za 90% oksidaciju Mn pri pH = 9,5 potrebno je 60 min. • - rješenje je upotreba jakih hemijskih oksidanasa, klor, klordioksid, kalijev permanganat, ozon.

23. OKSIDACIJA Fe(II) u Fe(III) pri čemu nastaju teško topivi oksihidrati se najčešće provodi postupkom AERACIJE: • propuhivanjem vode sa zrakom • raspršivanjem vode u struji zraka

24. Ciljevi AERACIJE • povećanje količine o topljenog kisika u vodi • smanjivanje okusa i mirisa vode uslijed • otopljenih plinova • smanjenje količine CO2 u vodi (korozivnost i pH • vode) • - oksidacija Fe i Mn • - uklanjanje nekih organskih sastojaka

25. Najčešći postupci aeracije • slobodan pad • aeratorski tornjevi • prskanje (spray) • ubrizgavanje i površinska aeracija • Važno je osigurati veliku dodirnu plohu zrak-voda i brzo protjecanje vode preko dodirne plohe.

26. Aeracija se može provoditi na nekoliko načina; • Protjecanjem vode preko kaskada, stepenica • Protjecanjem preko slojeva uglja(koksa,drobljenog kamena) • Izlaganjem atmosferi, u slučaju otvorenih rezervoara • Puhanjem zraka kroz vodu • Miješanjem zraka i vode pod pritiskom • Miješanjem vode mehaničkim mješalicama

27. Aeracija je najefikasnija kada je pravac kretanja zraka odozdo na gore, tj. suprotan pravcu padanja vode. Ako se poslije aeracije žele ukloniti zračni mjehurići potrebno je vodu propustiti kroz bazen u kom će se zadržati 15 minuta do 2 sata. Laboratorijska kontrola procesa aeracije provodi se određivanjem; koncentracije otopljenog kisika, CO2, vrijednosti pH vode, redoks potencijala.

28. PRIRODNA AERACIJA KASKADNA AERACIJA – aeratori uz slobodan pad -najjednostavniji, djeluju na principu slobodnog pada vode -jednostavni za održavanje -izrađuju se od lijevanog željeza, armiranog betona ili stakla -uklanjaju 50-60 % CO2 iz vode -najbolji učinak se postiže kod prskanja vode.

29. AERACIJSKI TORNJEVI

30. AERACIJSKI TORNJEVI • - Napravljeni od vetikalnih čeličnih, plastičnih ili betonskih valjaka ispunjenih koksom ili šljunkom, do 6 m visine. • Ispuna tornja se obnavlja svakih nekoliko • godina. • -efikasno uklanjaju CO2, hidrogen-sulfate i • hlapive ugljikovodike.

31. AERACIJA RASPRŠIVANJEM gravitacijska aeracija raspršivanjem - voda se raspršuje u fine mlazove i kapi pomoću mlaznica.

32. TLAČNI AERATORI tlačna aeracija raspršivanjem Rade na principu ubrizgavanja sirove vode u komprimirane komore ili se zrak injektira u cjevovod. -Nedostatak: ne uklanja neposredno CO2.

33. Shema pješčanih filtara s mješačem Mješač propuhuje vodu sa zrakom uz primjenu tlaka - željezo se oksidira i nastali talog Fe(OH)3 se taloži na pješčanom filtru. - nastali Fe(OH)3 djeluje autokatalitički – pospješuje stvaranje novih molekula Fe(OH)3.

34. Shema pješčanih filtara s oksidatorom - primjenjuje se kod većih koncentracija željeza u vodi. - oksidator je ispunjen koksom ili Rashing-ovim prstenovima u koji ulazi voda već obogaćena zrakom (mješač) gdje se taloži značajan dio Fe(OH)3 pa se pješčani filtri manje opterećuju - oksidator osigurava intenzivno miješanje vode i zraka - visina filtracijskog pijeska 1,5 – 2 m

35. Mangan u vodi može biti prisutan u obliku: • Mn(HCO3)2 – bikarbonata (najčešće) • MnSO4– sulfata • organski vezano (na huminske kiseline) • oksidacija zrakom moguća je samo iznad • pH = 9 (dodatak NaOH ili vapna).

36. Uklanjanje mangana • -Nastali talog MnO2 djeluje AUTOKATALITIČKI na oksidaciju preostalogu vodiotopljenog mangana, tese često primjenjuje piroluzit kao filtracijski materijal ili “manganov zeleni pijesak” • Kod piješčanih filtra autokatalitičko djelovanje se • postiže miješanjem kvarcnog pijeska sa 2-3% ot. • KMnO4 (smjesa treba stajati 2-3 dana). • Oksidacija mangana se značajno poboljšava doziranjem jakog hemijskog oksidansa- KMnO4.

37. Shematski prikaz obrade vode sa “manganovim zelenim pijeskom”

38. Shematski prikaz obrade vode uklanjanjem željeza