VÍZTISZTÍTÁS, ÜZEMELTETÉS

Átírás

1 VÍZTISZTÍTÁS, ÜZEMELTETÉS Vas és Mangán eltávolítása (2. feladat) SZIE Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar KLING ZOLTÁN Gödöllő, /2012. tanév 2. félév

2 Célszerű tisztítástechnológia választás Alapvető követelmények Betartani az ivóvízre vonatkozó szabvány előírásait Létesítési és üzemeltetési szempontból is gazdaságos megoldást kell keresni. Figyelembe kell venni! Az egyes szennyezések eltávolításának lépései nem függetlenek egymástól. Egy műtárgy több célt is szolgálhat. (pl. CO 2 eltávolítás és oxigénbevitel). Tisztítás során egyes eltávolítandó anyagok koncentrációja növekedhet, vagy újabb eltávolítandó anyagok jelentkezhetnek. (pl. CO 2 szabadul fel) Több technológiai elem lehet alkalmas az előírt vízminőség eléréséhez. A vízminőség ismerete nem elegendő a célszerű technológia kiválasztásához. Fontos a telep nagyságának az ismerete is. A technológia berendezés választásnál a technológiai, hidraulikai és szerkezeti szempontokat is figyelembe kell venni.

3 Célszerű tisztítástechnológia választás Feltételek: A kezelendő vízben csak az éghető gáz (metán), az agresszív CO 2, a vas és a mangán koncentrációja haladja meg az ivóvízre megengedett értéket. A vas és a mangán hidrogénkarbonáthoz kötött. A víz ph értéke nagyobb 6,8-nál. A víz keménysége nagyobb 80 CaO mg/m 3 (8 nkfok). A hazai gyakorlatban előforduló mélységi vizek jelentős része megfelel a felsorolt feltételeknek.

4 Célszerű tisztítástechnológia választás Kiválasztás szempontjai (egyszerűsített módszer alkalmazása esetén): Döntési sémák segítenek (alkalmazhatóság, jó áttekinthetőség) A döntési sémák csak azokban a kérdésekben adnak eligazítást, amelyekben kialakult a tervezési gyakorlat. Az egyedi mérlegelés alapján kell dönteni: Nyitott levegőztetés esetén a levegőztető típusát illetően. Nyitott szűrő esetén a szűrő típus (állandó, változó) választásánál. Nyitott levegőztetés ill. gázmentesítés igénye esetén a telepen belüli átemelés ill. a gravitációs vízvezetés alkalmazása között.

5 Célszerű tisztítástechnológia egyszerűsített kiválasztása

6 Célszerű tisztítástechnológia egyszerűsített kiválasztása

7 Választható technológiák és elemeik (Vas és mangán) Korábbi határértékek: Vas 0,2 mg/l Mangán 0,1 mg/l Cseppfolyós határérték- Fe+Mn 0,3 mg/l Jelenleg érvényes határértékek: Vas 0,2 mg/l Mangán - 0,05 mg/l

8 Választható technológiák és elemeik (Vas és mangán eltávolítása) Vas és mangán eltávolítása először oxidálni kell ezeket a komponenseket. Miért kell eltávolítanunk a vasat és a mangánt? Zavarosság, szag, szín, kellemetlen íz. Hálózatban problémákat okozhat a vasiszap lerakódása. Hogyan tudjuk eltávolítani? 1. lépés: oxidáció Mn(II) Mn(IV) Fe(II) Fe(III) 2. lépés: szilárd/folyadék fázisszétválasztás

9 Választható technológiák és elemeik (Vastalanítás) A felszín alatti vizekben az oldott vas mindig redukált (Fe(II)) jól oldódó alakban van jelen. Az eltávolítás alapja az Fe(II) oxidálása rosszul oldódó Fe(II) vegyületté (rendszerint Fe(0H) 3 ) és a keletkezett szilárd fázis elválasztása. Az oxidáció és a fázisszétválasztás egymástól általában nem független: vízműveink zöménél a szűrőben is tart még A két kritikus részfolyamat tehát az oxidáció, és a fázisszétválasztás. Az oxidációnál fontos szempont a folyamat sebessége (reakciókinetika), mert lassú folyamat esetén pl. a vas kiválása csak lassan, kisebb v. nagyobb részben a vízműtelep elhagyása után, a hálózatban fog végbemenni.

10 Választható technológiák és elemeik (Vastalanítás) Oxidáció Oxidálószerként elegendő a levegő oxigénje, a megfelelő reakciósebesség érdekében a koncentráció fontos.(jó hatásfokú vastalanításnál a fázisszétválasztás után is mérhető oldott oxigén.). A levegő alkalmazásának előnye, hogy nem kényes a pontos adagolásra (a többlet levegőztetésből származó oxigén csak ritkán okoz zavart a vízműben, ill. a hálózatban), és nincs vegyszer beszerzéssel, tárolással, kezeléssel kapcsolatos költség. Hátrány azonban, hogy a levegővel együtt még gondos szűrés esetén is mikrobiológiai szennyezést visz a vízbe, közvetlen, vagy közvetett energiaigény jelent, és a nyomás alatti levegőztetésnél az olajszennyezés ellen is védekezni kell. Oxidálószerként a levegő oxigénjén kívül más oxidálószerek is alkalmazhatók, ill. hatnak. Pl. adagolható KMnO 4, és ha a kutaknál, nyersvíz medencénél klórt adagolunk, megkezdődik a vas oxidációja. Egyes esetekben ózont alkalmaznak.

11 Választható technológiák és elemeik (Vastalanítás) Oxidáció Hidrogén-karbonáthoz kötött vasnál az oxidáció során CO 2 szabadul fel. A hazai gyakorlat kb. 2 g/m 3 vastartalomig ezt az agresszivitás növekedést nem szokta külön figyelembe venni. Nagyobb vastartalmaknál (különösen akkor, ha nem akarunk levegőztetni, és így nem tud a felszabaduló CO 2 spontán távozni) a figyelembevétel nem hanyagolható el.

12 Választható technológiák és elemeik (Vastalanítás) Fázisszétválasztás Az oxidáció során keletkező szilárd, de keletkezésekor kolloid méretű vas(lll)-hidroxid visszatartására elsősorban mélységi szűrők alkalmasak. Kedvező esetben a szűrőszemcséken kialakuló vas(ill)- hidroxid réteg aktív, azaz katalizálja (gyorsítja) az oldott vas oxidációját, és a csapadék rögzülését. Az aktív réteg a hagyományos kvarchomok tölteten hosszabb idő, néhány hét (esetleg hónap) alatt alakul ki. A szűrőtöltet anyaga a kvarchomokon kívül lehet más is, lehet pl. különböző márkanév alatt kapható magnéziumoxid tartalmú anyagot a kvarchomokkal keverni (I. savtalanításnál is), ill. speciális aktív, ill. aktivizált töltetet alkalmazni. Az aktív töltetek az oxidáció sebességét növelik, és így a szűrési sebesség is növelhető.

13 Választható technológiák és elemeik (Vastalanítás) Fázisszétválasztás Nagyobb, kb 3 g/m 3 feletti Fe koncentrációk esetén a szokásos szűrési sebességgel üzemelő gyorsszűrök ciklusideje lecsökken és a fokozódó öblítési és öblítővíz igény miatt üzemük gazdaságtalanná válik. Kis, és közepes, maximum néhány ezer m 3 /d kapacitású vízműveknél ilyenkor a szűrő túlméretezése, a szűrési sebesség csökkentése, vagy sorba kapcsolt, különböző szemcseméretű töltettel üzemeltetett szűrök alkalmazása lehet a gazdaságos megoldás. Nagyobb és közepes vízműveknél (kb m 3 /nap feletti kapacitásnál) ilyen esetekben szóba jöhet az oxidáció utáni derítés, és az azt követő szűrés akkor is, ha a derítőre, és az abban megvalósuló hosszú tartózkodási időre egyébként nem lenne szükség. A választás a változó gazdasági feltételektől is függ.

14 Választható technológiák és elemeik (Mangántalanítás) A felszín alatti vizekben az oldott mangán a vashoz hasonlóan mindig redukált (Mn(II)) jól oldódó alakban van jelen. Az eltávolítás alapja a Mn(II) oxidálása rosszul oldódó, oxidált mangánt tartalmazó hidroxidokká, és az így keletkezett szilárd fázis elválasztása. Az oxidáció és a fázisszétválasztás egymástól általában nem független. A mangán a vasnál nehezebben oxidálható, és a gyakorlatban vagy katalitikus, azaz un. bedolgozott, vagy aktív anyagú szűrőben megy végbe az oxidáció (vízműveink zöménél ez a megoldás), vagy erőteljes oxidálószert (pl. KMnO 4, ózon), vagy az erőteljes oxidálószer alkalmazása mellett is bedolgoz(ód)ott szűrön is tart még az oxidáció. A két kritikus részfolyamat tehát az oxidáció, és a fázisszétválasztás, amely a mangántalanításnál szorosan összetartozik. Az oxidációnál fontos szempont a folyamat sebessége (reakciókinetika), mert lassú folyamat esetén pl. a mangán kiválása csak lassan, kisebb v. nagyobb részben a vízműtelep elhagyása után, a hálózatban fog végbemenni.

15 Választható technológiák és elemeik (Mangántalanítás) Oxidáció Oxidálószerként mangántalanításnál az útmutató által rögzített kedvező vízminőségeknél is csak akkor elegendő a levegő oxigénje, ha katalitikus (bedolgozott, vagy aktív anyagú) szűrőt alkalmazunk. Oxidálószerként a levegő oxigénjén kívül, ill. azzal együttesen más oxidálószerek is célszerűen alkalmazhatók. Elsősorban a KMnO 4 adagolása célszerű, mert kedvező, regeneráló hatása van a szűrön kialakított v. kialakult katalitikus rétegre. Egyes esetekben ózont alkalmaznak. A vegyszeres oxidáció alapvető előnye, hogy fokozza a mangán eltávolítás hatásfokát és biztonságát, a rendszer zártan alakítható ki, és ezzel a mikrobiológiai szennyezéseknek is elejét vehetjük. Hidrogén-karbonáthoz kötött mangánnál az oxidáció során CO 2 szabadul fel. A hazai gyakorlat kb. 2 g/m 3, azaz a gyakorlatban szokásos maximális mangántartalomig ezt az agresszivitás növekedést nem szokta külön figyelembe venni.

16 Választható technológiák és elemeik (Mangántalanítás) Fázisszétválasztás Az oxidáció során keletkező szilárd, de keletkezésekor kolloid méretű (de a kikötött vízminőség esetén nem kolloid jellegű) mangán(iv)-hidroxid visszatartására elsősorban mélységi szűrők alkalmasak. A szűrőszemcséken kialakuló barnakő (MnO 2 ) réteg aktív, azaz katalizálja (gyorsítja) a mangán oxidációját, és a csapadék rögzülését. Az aktív réteg a hagyományos kvarchomok tölteten vegyszeres bedolgozás eredményeként, vagy csak hosszabb idő, néhány hónap alatt, alakul ki, és a túlzottan intenzív öblítés e folyamatot akadályozhatja. A szűrőtöltet anyaga a kvarchomokon kívül lehet más is, lehet pl. különböző márkanév alatt kapható speciális aktív, ill. aktivizált töltetet alkalmazni. Az aktív töltetek az oxidáció sebességét növelik, és így a szűrési sebesség is növelhető Magnéziumoxid tartalmú anyagot a kvarchomokkal a bedolgozott szűrőben nem célszerű keverni.

17 Választható technológiák és elemeik Az egyszerűsített módszer alkalmazhatósága esetén a kiindulási szempontok: ha az éghető gáz koncentrációja meghaladja a megengedettet, akkor az első lépés gázmentesítés. A kifejezetten erre a célra kifejlesztett un. gázmentesítőkön kívül erre a célra a gázmentesítés követelményeinél megfelelően méretezett és kialakított, alapvetően CO 2 eltávolításra kialakult berendezések is megfelelnek, gázmentesítés után további levegőztetésre nincs szükség, mert e berendezések rendszerint kellő biztonsággal megfelelnek a savtalanításhoz, ill. a hidrogén-karbonáthoz kötött vas és/vagy mangán oxidációjához szükséges levegőztetéshez, nyitott levegőztetésre elsősorban nagyobb, kb. 20 g/m 3 (gazdaságossági, tehát nem fix határ) feletti agresszív CO 2 esetén van szükség. Nagyobb, kb. 6 g/m 3 feletti vastartalomnál a felszabaduló CO 2 is indokolja a nyitott levegőztetést, nyomásalatti (zárt) levegőztetés célszerű, ha nincs szükség intenzív savtalanításra, és a levegőztetést zárt szűrők követik,

18 Választható technológiák és elemeik Derítő alkalmazása nagyobb vastartalom és nagyobb kapacitás esetén célszerű (gazdaságossági, tehát nem fix határok). Kb m 3 /d kapacitás alatt csak kivételesen nagy, kb. 10 g/m 3 vastartalom felett jöhet szóba; 5000 és m 3 /d között kb. 6 g/m 3 tekinthető határnak. Még nagyobb kapacitás esetén már 3-4 g/m 3 -tői gazdaságos lehet. Derítő előtt nyitott levegőztetés alkalmazása célszerű. Bedolgozott szűrőréteg szükséges, ha a mangán kiválása a vassal együtt nem várható. (Tapasztalatok szerint 3 g/m 3 feletti együttes vas és mangántartalomnál, iii. ha a vas/mangán koncentráció arány kisebb 5-nél). Bedolgozott mangántalanító szűrő előtt az agresszív CO 2 fermagot is tartalmazó előszűrővel, vagy nyitott levegőztetéssel távolítandó el, mert a bedolgozott rétegbe fermagó nem keverhető. Előszűrőt célszerűen csak zárt szűrőknél alkalmazhatunk. Derítés után előszűrős mangántalanító szűrőt általában nem alkalmazunk.

19 Választható technológiák és elemeik Nagyobb vastartalom (kb. 3-6 g/m 3 ) és m 3 /d alatti kapacitás esetén csak vastalanításhoz is indokolt lehet előszűrős szűrők alkalmazása, ha így nyomás alatti rendszer kialakítása válik lehetővé. Álló, zárt szűrőket alkalmazunk kb m 3 /d kapacitásig, továbbá akkor, ha előszűrős szűrőkre van szükség. Az 5000 m 3 /d alatti telepek szűrőinek elhelyezése csarnokban, a nagyobbaké félig szabadtéren gazdaságos. Zárt, fekvő szűrők kb m 3 /d kapacitásnál gazdaságosak. Ha előszűrő szükséges, a fekvő szűrők sorba kapcsolása a lehetséges megoldás. Nyitott szűrőket nagyobb kapacitású telepeken tervezünk. Kb. 20 g/m 3 feletti agr.c0 2, vagy derítést is indokoló vastartalom mellett már kb m 3 /d-től, egyéb esetekben csak kb m 3 /d felett célszerűek lehetnek.

20 További szempontok A tisztító telepen belüli vízvezetéssel kapcsolatosan figyelembe veendő: beruházási, és üzemeltetési szempontból is általában a nyomás alatti rendszer a legkedvezőbb. Ha nincs kizáró ok, erre törekszünk, nyitott technológiai elemet (gázmentesítő, mechanikai levegőztető, derítő, nyitott szűrő) tartalmazó technológia esetén üzemeltetési szempontból kedvezőbb a gravitációs vízvezetés, de megvalósítása egyes esetekben számottevően növelheti az építési költségeket, nyitott szűrők esetén általában gravitációs vízvezetést tervezünk, a gázmentesítőket a tűz és robbanásveszély miatt a vonatkozó előírásoknak megfelelően kell elhelyezni. Fertőtlenítési lehetőséget (klórozás) minden esetben biztosítani kell. A szűrőöblítés során keletkező vas- és mangániszapos víz elhelyezése ill. kezelését is meg kell oldanunk. (A vas és mangántalanítási technológiától az iszap kezelése azonban függetlennek tekinthető. A hazai gyakorlatban e célra elsősorban a szakaszos ülepítés jöhet szóba.)

21 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (1) FERMASICC technológia

22 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (2) Jellegzetes, nyomásalatti levegőztetéssel és zárt szűrőkkel megoldott vastalanító

23 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (3) Vas és mangántalanítás nyomás alatti levegőztetést és bedolgozott mangántalanító réteget is tartalmazó előszűrős szűrő alkalmazásával

24 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (4) Gázmentesítést követő átemelés után alkalmazott álló, zárt szűrőkkel megoldott technológia vázlata

25 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (5) Technológia gázmentesítés után szintén zárt, nyomásalatti szűrőket tartalmaz, de a közbenső átemelés helyett gravitációs megoldással.

26 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (6) Nyitott, szórórózsás levegőztetést, közbenső átemelést, és álló, zárt szűrőket alkalmazó technológia. Különállóan elhelyezett levegőztetés esetén ez a technológia gázmentesítésre is alkalmas.

27 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (7) Nagyobb kapacitású, nyitott levegőztetéssel, és állandó szintű nyitott gyorsszűrőkkel tervezett sav-, és vastalanító. A megoldás a gravitációs vízvezetés jellegzetes példája. (Megjegyezés, hogy a szűrő szintszabályozását végző tolózár utáni szakaszon elhelyezett levegőbeszívó csonk a szűrők egymásra hatásának, ill. a medence szint visszahatásának kizárása érdekében szükséges. Helyettesíthető más megoldással is, lehet pl. a medencébe a vizet a túlfolyó szint felett bevezetni. )

28 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (8) Sav- és vastalanítás nyitott, szórórózsás levegőztetéssel és változó szintű nyitott gyorsszűrő alkalmazásával

29 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (9) Forgókefés berendezéssel megvalósított nyitott levegőztetés és zárt, fekvő gyorsszűrök alkalmazása, ugyancsak gravitációs, közbenső átemelés nélküli kialakítással.

30 Egyszerűsített tisztítástechnológiai vázlatok (10) Nagy vastartalmú víz nagyobb kapacitású telepen történő kezelésére alkalmas tisztítástechnológia vázlata

31 Az egyes technológiai elemek méretezése és technológiai kialakítása. GÁZMENTESÍTÉS Gázbevitel, gázeltávolítás célja: ivóvíz fizikai és vagy kémiai sajátosságainak közvetett vagy közvetlen javítása. Ez történhet bizonyos anyagok eltávolításával (deszorpció) vagy bizonyos anyagok bevitelével (abszorpció). Leggyakrabb gázbeviteli eljárás víztisztításban a levegőztetés. Levegőztetéssel eltávolítható anyagok: Ízt és szagot produkáló anyagok (pl. hidrogén szulfid), illékony szerves vegyületek Ammónia eltávolítása (magas ph-n, szennyvíztisztításban) Korróziót okozó anyagok (CO 2, H 2 S) Robbanásveszély okozó anyagok eltávolítása (metán) Levegőztetéssel a vízbe vihető anyagok: Oxigén bevitel (íz és szaghatás csökkentés, hidrogén-karbonát kötésű vas- és mangán-vegyületek oxidálása, H 2 S vagy szerves vegyületek oxidálása, stb ) CO 2 vízbe juttatása (H 2 S eltávolítás elősegítése, lágyított vizek rekarbonálása)

32 CO 2 előfordulási formái A CO 2 előfordulási formái vízben: Disszociálatlan állapotban, szénsavként: H 2 CO 3 Szabad szén-dioxidként: CO 2 Hidrogén karbonát ionként: HCO 3 - Karbonát ionként: CO 2-3 A különböző CO 2 -előfordulási formák aránya a ph-tól függ A CO 2 -előfordulási formák között dinamikus egyensúly áll fenn. A karbonát hidrogén-karbonát egyensúly fenntartásához szükséges szabad széndioxid mennyiséget nevezzük egyensúlyi széndioxidnak. Az egyensúlyi széndioxid mennyiség feletti CO 2 mennyiséget agresszív CO 2 -nek nevezzük. Az agresszív CO 2 eltávolítást más néven savtalanításnak is szokták nevezni.

33 GÁZMENTESÍTÉS A gázmentesítés a tisztítástechnológia legelső fokozata: addig, amíg a gáz határérték feletti koncentrációban tartalmaz éghető gázt, minden, a vízzel érintkező légtér fokozottan robbanásveszélyesnek tekintendő, és ennek megfelelően (költségesen) alakítandó ki, a tisztítástechnológiák zöménél (vastalanítás, stb.) előnyös a kezdeti oxigénbevitel és járulékos CO 2 eltávolítás. Feladataink: a megfelelő típus kiválasztása, a kiválasztott típus beillesztése a víztisztító-mű tisztítástechnológiai és hidraulikai rendszerébe.

34 GÁZMENTESÍTÉS VLV típusú gázmentesítő

35 GÁZMENTESÍTÉS GM típusú gázmentesítő

36 GÁZMENTESÍTÉS GMK típusú gázmentesítő

37 GÁZMENTESÍTÉS Gázmentesítők típus és méretválasztéka Típus Vízterhelés l/perc Gázterhelés max. NL/m 3 (+) Szükséges nyomómagasság (++) m.v.o. VLV kb 30 GM GM GM GM GM GM GM GM GM GM GMK kb. 9 (+) NL/m 3 = 1 m 3 vízben lévő gáz normál állapotra (++) a maximális vízterhelésnél

38 GÁZMENTESÍTÉS Hidraulikai szempontból a bemutatott gázmentesítőkre a nyomás alatti vízbevezetés, és a gravitációs vízelvezetés jellemző. A gázmentesítők beillesztése a tisztítástechnológiai folyamatba: a gázmentesítőt a további technológiai elemek által igényelt maximális nyomómagasságnál magasabbra helyezzük és gravitációs vízvezetést alkalmazunk, a terepszint közelében elhelyezett gázmentesítő után közbenső átemelővel továbbítjuk a vizet a szűrőkre.

39 Nyitott (mechanikai) levegőztetők Valamennyi típusra vonatkozik: a víztisztító telepen belüli közbenső átemelés elkerülése, továbbá a talajközeli levegő nagyobb szennyezettsége miatt igyekszünk a levegőztetőket a víztisztító-mű valamelyik épületének felső szintjén elhelyezni, a levegőztetők alaprajzi elrendezését a befogadó épület szerkezeti megoldásával és egyéb funkcióival gondosan össze kell hangolni, a vízből kivált CO 2 -t a szellőztető levegővel, folyamatosan el kell távolítani.

40 Nyitott (mechanikai) levegőztetők A választás főbb szempontjai: A szórórózsás levegőztetők az egyszerű kivitelezhetőség mellett nagy helyigényűek, és érzékenyek a vízből kiváló anyagokra, így nagyobb vastartalmú, kemény víz esetén alkalmazásuk nem célszerű, Ütközőtárcsás levegőztetőnél fokozott figyelmet igényel a vízelosztás jó megoldása. Előny a szabad nyílások nagyobb mérete, és ebből eredően a mérsékeltebb eltömődési hajlam. Forgókefés berendezésnél előny a kisebb helyigény, és a kifejezetten jó szabályozhatóság; hátrány a gépészeti berendezés karbantartási igénye. A függőleges tengelyű levegőztetők csak kivételes esetekben lehetnek célszerűek elektromos energia igényük miatt.

41 Levegőztetés szórórózsákkal ill. ütközőtányérokkal Levegőztetés szórórózsákkal

42 Levegőztetés szórórózsákkal ill. ütközőtányérokkal Levegőztetés ütközőtárcsákkal

43 Levegőztetés szórórózsákkal Felületi terhelésre méretezzük. Az adott vízre vonatkozó kísérleti eredmények hiányában 4-6, intenzív gépi szellőzés esetén max. 10 m/h terhelés vehető alapul. A hatásfok függvénye az egy szóróelemre jutó terhelésnek, ezért a vízhozam változásokat (részterhelés), a működtetett egységek számának változtatásával követni kell. A méretezés és szerkezeti kialakítás: egy szórórózsához 1-1,5 m 2 alapterület tartozik, a szórórózsák nyílásai 2-3 {nagyobb vastartalomnál 4) mm-re választandók, a furatok egymástól mért távolsága 6-12 mm, a sebesség az egyes furatokban 3,5-4,5 m/s. és így az egyes szórórózsákon fellépő nyomómagasság veszteség kb. 0,25-0,35 m.v.o., az egyes szórórózsák egyenletes, kb. 10%-on belüli terhelése az elosztóvezeték méretezésének alapja, részterhelésnél az egyes elosztóvezetékekre jutó terhelés változását célszerű 20% alá korlátozni.

44 Levegőztetés szórórózsákkal (Méretezés) Q = m 3 /d; felületi terhelés 5 m/h A szórórózsás levegőztető teljesítménye 0,116 m 3 /s (részterhelésként vegyünk figyelembe 0,04 m 3 /s-t ill. 0,07 m 3 /s-t) A szükséges alapterület meghatározása 5m/h felületi terhelés esetén: A 3 m ( 0, ) = s = 83, 33m m 5 h 2 84m 2

45 Levegőztetés szórórózsákkal (Méretezés) A szükséges szórórózsák száma, ha egy db szórórózsához 1 m 2 tartozik: 84m n = = 84db 2 1m Egy szórórózsára jutó terhelés: 3 2 m 0, s m q = = 0, = 1, 38 84db s l s

46 Levegőztetés szórórózsákkal (Méretezés) A furatok száma egy db szórórózsán d = 3 mm (A f = 7,07 mm 2 ) v = 4 m/s sebességet alapulvéve. 3 m q s n 0, f = = = 48, 79db 49db m v A [ m ] , f s

47 Levegőztetés szórórózsákkal (Méretezés) Szerkezeti vázlat

48 Levegőztetés szórórózsákkal (Méretezés) Két-két elosztóvezetékre tervezünk tolózárat, ez elegendő részterhelések követéséhez. 0,04 m 3 /s esetén 2x2 elosztóvezetéken a közel névleges terhelés adódik (1,43 l/s) 0,07 m 3 /s esetén 2x3 vagy 2x4 elosztóvezeték üzemel (1,67 l/s (+20%) és 1,25 l/s (-10%)) Három helyen vezetjük el a vizet a levegőztetőből.

49 Levegőztetés szórórózsákkal (Méretezés) 1. Nyitott levegőztető szórórózsákkal 2. Vízzár 3. Szívómedence 4. Átemelő-szivattyú Szellőző 11. Túlfolyó 12. Leürítő

50 Levegőztetés ütközőtárcsás szórófejekkel A megoldás lényegi elemei, az ütközőtárcsás szórófej és az önszabályozó vízelosztás A méretezés és a szerkezeti kialakítás legfontosabb szempontjai: egy szórófejhez tartozó alapterület kb. 1 m 2, a szórófej felső síkjára vonatkoztatott nyomómagasság igény a névleges terhelésnél kb. 0,2-0,3 m.v.o., részterhelésnél az egyes elosztóvezetékekre jutó terhelés változását célszerű 20% alá korlátozni. vízelosztásra elosztóvezetékes, ill. önszabályozó megoldás alkalmazható. Méretezésnél az adott vízzel végzett technológiai kísérleti eredmények hiányában tapasztalati adatokból indulhatunk ki.

51 Levegőztetés ütközőtárcsás szórófejekkel Ütközőtárcsás szórófej Önszabályzó vízelosztás

52 Levegőztetés ütközőtárcsás szórófejekkel (Méretezés) Egy ütközőtárcsás szórófejhez tartozó alapterület: Az ütközőtárcsás levegőztető teljesítménye 0,093 m 3 /s (Q = 8000 m 3 /d) Felületi terhelés: 5 m/h A szükséges szórófejek száma, ha egy db szórófejhez 1 m 2 tartozik: A szükséges szórófejek száma: 3 A sz = 1, 0m m ( 0, ) A = s = 66, 96m m 5 h 2 67m n = = 67db 2 1m m 2 Egy szórórózsára jutó terhelés: 3 m 0, s m q = = 0, = 1, 38 67db s l s

53 Levegőztetés ütközőtárcsás szórófejekkel Szerkezeti kialakítás

54 Levegőztetés ütközőtárcsás szórófejekkel 1. Nyitott levegőztető ütközőtányérokkal 2. Vízzár 9. Szellőzők

55 Nyomás alatti levegőztetés Az adagolandó beszívott levegő mennyiségét a kezelt víz 6-10%- ában vesszük fel. Szempontok: a kompresszort szakaszosan üzemeltetjük, és a szünetekben a levegőtartály biztosítja a szükséges levegőmennyiséget, kompresszorok szokásosan óránként 2 bekapcsolásra, és max. 0,5 óra folyamatos, ill. 50% relatív üzemidőre vehetők igénybe (géptípustól függő adatok), garantáltan olajmentes levegőt szállító kompresszoroknál egyszerűsíthető a levegő előkészítése, elmaradhat pl. a levegő intenzív hűtése és az olajleválasztás, a levegőtartály a maximális és minimális üzemi nyomás (pl. 0,6 MPa és 0.25 MPa) között tároz. Izoterm állapotváltozást feltételezve a levegőtartály méreteit a gyártmányként kapható edényfenék méretekhez igazodva határozzuk meg (Táblázat), levegő bekeverőként hegesztett Venturi-cső alkalmazása célszerű, amelyet m/s toroksebességre méretezünk.

56 Nyomás alatti levegőztetés

57 Derítők vastalanításhoz Derítés csak kivételesen, a 3 g/m 3 vastartalmat meghaladó vizeknél, és csak nagy kapacitások esetén jöhet szóba. Feladatuk ekkor a szűrők lebegőanyag terhelésének csökkentése. A szokásos ezer m 3 /nap telep kapacitások esetén kotró nélküli, függőleges átfolyású derítőket alkalmazhatunk. Méretezési alapadatok: felületi terhelés maximum 0,8 mm/s (csőköteges derítő esetén), tartózkodási idő minimum 1h.

58 Derítők vastalanításhoz A feladat során alkalmazható típusok: Candy típusú derítő vázlatrajza

59 Derítők vastalanításhoz Korridor típusú derítő vázlatrajza

60 Gyorsszűrők Az előírásoknak megfelelő szűrtvízminőség elérésén kívül a szűrők gazdaságos üzeme is követelmény. Ezen belül fontos szempont: a szűrési ciklus célszerű időtartama, amelyet egyrészt a szűrtvízminőség romlásának kezdete (az un. áttörés), illetve a szűrőn fellépő nyomómagasság veszteség növekedés (eltömődés) korlátoz. A jelenlegi gyakorlat a 24 és a 48 órás ciklust részesíti előnyben, mert ezeknél a szűrőöblítések a mérsékelt vízigényű éjszakai órákra koncentrálhatok. Rövidebb ciklusidők nagyon jelentősen növelik az öblítővíz és az energia felhasználást, és ezért gazdasági okból kerülendők. Hosszabb ciklusidők esetén a szűrőbeli nemkívánatos, nehezen kézben tartható mikrobiológiai folyamatok jelentkezését kockáztatjuk.

61 Gyorsszűrők A technológiai méretezés feladatai: az alkalmazandó szűrőanyag megadása: Szűrőanyagként a vas és mangántalanító szűrőkben gondosan mosott és osztályozott kvarchomokot (SiO 2 96%) használunk. Amennyiben a víz agresszív CO 2 -t is tartalmaz, azt a vastalanító szűrő anyagához kevert MgO tartalmú anyaggal (pl. FERMAGO) köthetjük meg. A szűrési folyamat jellemzőinek meghatározása: a szűrési sebesség, szűrőréteg vastagsága A szűrési sebesség és a szűrőréteg vastagsága egymással és a szűrendő víz vastartalmával, valamint a megengedett maximális nyomómagasság veszteséggel is összefüggésben határozandó meg. A szűrők adatainak és fő méreteinek megadása: darabszám, geometriai adat, szűrőrétegük vastagsága, támréteg vastagsága A szűrők üzeméhez szükséges egyéb berendezések jellemzőinek megadása: öblítőszivattyú, Kompresszor. A mangántalanító réteg bedolgozásához szükséges oldó tartály és keringető szivattyú jellemzőinek megadása.

62 Gyorsszűrők Méretezés kiindulási adatai (nyomás alatti zárt szűrők adataiból kiindulva) Vastartalom [g/m 3 ] Szűrési sebesség [m/h] Rétegvastagság [m] 0-2 7,5 1, ,4 Vas- és mangán tartalom [g/m 3 ] Szűrési sebesség m/h] Rétegvastagság előszűrőben [m] Rétegvastagság szűrőben [m] 0-1 7,5 1,8 1, ,7 1, ,5 1,3

63 Gyorsszűrők Ha a szűrőket gravitációs rendszerben alkalmazzuk, a rendszerint kisebb nyomáskülönbség miatt csökkenteni kell a szűrési sebességet a táblázat adataihoz képest. Ilyenkor a szűrőréteg vastagsága is arányosan csökkentendő. Amennyiben a szűrendő víz vastartalma nem haladja meg a 4 g/m 3 -t, 4 m.v.o. megengedett nyomómagasság veszteség esetén a táblázatban szereplő szűrési sebességek kb. 80 %-át, 2 m.v.o. nyomómagasság veszteség (nyitott szűrő) mellett kb. 60 %-át vehetjük figyelembe. A szűrőréteg vastagságát azonban soha sem csökkentjük 1 m alá.

64 Gyorsszűrők A szükséges szűrőfelület: Szempontok: A = szüks legalább 2 szűrőt alkalmazunk, hogy az öblítés, ill. az egyik szűrő karbantartása idején se kelljen a víztermelést szüneteltetni, a nagyobb egységek 1 m 2 szűrőfelületre vonatkoztatott költsége kisebb, zárt szűrőknél csak a szabványos edényfenék méretekkel egyező átmérők választhatók, nyitott szűrőknél kevésbé kötöttek a méretek, de célszerű a gyakorlatban kialakult és típusnak tekinthető 54 vagy 30 m 2 szűrőfelületű egységek alkalmazása. A szűrési sebesség tényleges értéke: v sz Q v sz Q = A sz, alk

65 Gyorsszűrők Vastalanító szűrők szűrőrétegébe keverendő FERMAGO mennyisége: a megfelelő hatékonysághoz szükséges mennyiség és a két pótlás közötti idő (általában 6 hónap) alatt feloldódó mennyiség (1g agresszív CO 2 1,15 g FERMAGO-t old fel) összegeként számítható. A számításnál értelemszerűen a szűrendő víz agr. CO 2 koncentrációját kell alapul venni. 1 m 3 FERMAGO tömege 1800 kg, és ezt figyelembe véve adódik a szűrőrétegen belül a FERMAGO és a kvarchomok szükséges aránya. (A számított értéket a gyakorlatban egyszerűen megvalósítható arányra kerekítjük.)

66 Gyorsszűrők 1 m 3 /h vízhozamhoz szükséges FERMAGO mennyiség (kg): Vastartalom [g/m 3 ] Agresszív CO 2 a szűrendő vízben (g/m 3 ) > felett

67 Gyorsszűrők Gyorszűrők FERMAGO méretezésére számítási példa: Szűrendő vízre vonatkozó adatok: Fe =1,5 g/m 3 ; CO 2 =15 g/m 3 Megelőző számítás alapján: a szűrőréteg vastagság 1,4 m; a tényleges szűrési sebesség 6,1 m/s. A szükséges FERMAGO mennyiség a táblázat alapján: 1m 3 /h vízhozamhoz 250 kg

68 Gyorsszűrők 1 m 2 felülethez 6,1 m/h szűrési sebességnél a szükséges FERMAGO mennyiség: 6 hónap alatt ( =4320 h) az 1 m 2 felületen átszűrt víz mennyisége: Az ebben lévő összes agresszív CO 2 : Amely által feloldott fermago: Fermago = 6,1 250 = 1525 kg ,1 = m = g = 395 kg 395 1,15 = 455 kg

69 Gyorsszűrők 1 m 2 felületre szükséges FERMAGO: Ennek a térfogata: = 1980 kg 1980/1800 = 1,1 m 3 Az 1,4 rétegvastagsághoz 1,1 m 3 FERMAGO és 0,3 m 3 kvarchomok szükséges. A szükséges keverési arány 0,3:1,1 azaz 1:3,67. Kerekített keverési arány kvarchomok:fermago = 1:4

70 Gyorsszűrők öblítése Vegyes, vízzel és levegővel végzett öblítést alkalmazunk! Mindig szűrt vízzel öblítünk! Vas és mangántalanító szűrők öblítésének intenzitása és az öblítési időtartamok: Öblítővíz: 15 m 3 /m 2 h, összesen 20 percig Öblítőlevegő: 60 m 3 /m 2 h, összesen 10 percig

71 Gyorsszűrők öblítése Egyszerre mindig csak egy szűrőt öblítünk, így a szivattyú és a kompresszor hozama egy szűrő öblítéséhez választandó. Az öblítőszivattyú szükséges nyomásának meghatározásához a nyomásviszonyok alapján dönthetünk. Az öblítőkompresszort 0,5-1 bar maximális nyomásigény figyelembevételével szokás megválasztani. Ennek megfelelően forgódugattyús légsűrítők (un. Roots fúvók) alkalmazandók. A víz visszajutását a visszacsapó szelepen kívül még az öblítőlevegő vezeték célszerű kiképzésével is akadályozzuk. A levegőt szállító csővezetékeket 15 m/s sebesség alapulvételével méretezzük.

72 Gyorsszűrők öblítése Nyomásviszonyok öblítésnél

73 Gyorsszűrők öblítése Öblítőlevegő vezeték kialakítása

74 Zárt gyorsszűrők A mindig acélszerkezetű, álló vagy fekvő kivitelű egyszerű és a csak álló megoldásban kialakítható előszűrős szűrők alkalmazhatók. A támréteg vastagsága rendszerint 20 cm, szemcsemérete a szűrőanyag szemcseméretének 4-5-szöröse. A zárt szűrőket egymás mellett, 4 db-ig egy, azon felül két sorban helyezzük el. Az egyes szűrők a szűrőházban (és azon belül rendszerint csőpincében) végighúzódó csővezetékekhez leágazó vezetékekkel csatlakoznak. A szűrőrétegen belüli levegő ill, gázkiválás kizárása érdekében a nyomásvonalnak mindig a szűrőréteg felett kell lenni. Ezt a szűrtvíz gyűjtővezetékbe épített, bukóként működő un. állványcsővel érhetjük el.

75 Zárt gyorsszűrők

76 Zárt gyorsszűrők

77 Zárt gyorsszűrők

78 Zárt gyorsszűrők kiválasztása

79 Nyitott gyorsszűrők Nyitott gyorsszűrőket általában nagyobb kapacitású telepekre tervezünk. A nyitott gyorsszűrők kialakításának főbb szempontjai: a még gazdaságosan alkalmazható szivattyú és kompresszor típusokkal max. 54 m szűrőfelület öblíthető, az eddigi kísérletek szerint az öblítővíz elvezető vályúk közötti távolság max. 3,8 m lehet. az állandó szintű szűrök szerkezeti magassága kisebb lehet, mint a változó szintű szűrőké, de a szűrőrétegbeli szívás kialakulása itt sem engedhető meg, állandó sebességű üzemeltetéshez a szűrendő vizet az egyes szűrők között bukókkal kell szétosztani. A szűrők max. üzemi vízszintjénél sem léphet fel visszahatás a vízelosztó bukóknál. A nyitott gyorsszűrőket zárt térben, nagyobb telepeknél külön épületben (szűrőházban) kell elhelyezni. Vízszintjüket a gravitációs vízvezetés miatt rendszerint több méterrel a terepszint felett kell felvennünk.

80 Nyitott gyorsszűrők

81 Nyitott gyorsszűrők

82 Mangántalanító szűrők bedolgozása Bedolgozás során a szűrőréteget váltakozva mangán(ll)-klorid és kálium-permanganát oldattal kezeljük. Regeneráláskor csak KMn0 4 oldatot alkalmazunk. A bedolgozáshoz és a regeneráláshoz szükséges vegyszer oldó és keringető rendszer részei: oldótartály, szivattyú, csővezetékek, szerelvények.

83 Mangántalanító szűrők bedolgozása Vegyszer oldó és forgató berendezés

84 Mangántalanító szűrők bedolgozása A technológiai méretezés alapadatai: az egyes szűröket egyenként (egymás után) dolgozzuk be, III, regeneráljuk, a szűrőanyag térfogatára vonatkoztatott vegyszerszükséglet 1,5 kg/m 3, az oldótartályban figyelembe veendő koncentráció 3-5 %, az oldatot keringetni kell a szűrőn (óránként 1,5-2 forgatás), a forgatási teljesítmény számításakor a szűrőfenék alatti tér és a csővezetékek térfogatát is figyelembe kell venni.

85 Fertőtlenítés Klórgáz A cseppfolyós klórt acél palackokban (50 kg) vagy hordókban (500 vagy 1000 kg) hozzák forgalomba. A palackok ill. hordók tárolására szigorú biztonságtechnikai előírások vonatkoznak. Klór elvételhez pl. csak szabadtérről nyíló ajtajú, terepszint feletti, gépi úton is szellőztethető, fűtött helység felel meg. A fűtést a cseppfolyós klór gázzá alakulásához szükséges párolgási hő biztosítása ( lefagyás" elkerülése) teszi szükségessé. Ugyancsak a párolgási hő utánpótlása miatt korlátozott az egy palackból ill. hordóból kivehető klórmennyiség (g/h). Kisebb vízműveknél nátrium-hipoklorit (hypo) adagolása szokásos. A rendkívüli esetekre is számítva kb. 1 g/m 3 maximális klórigény alapulvételével tervezünk. Jelenleg szinte kizárólagosan ADVANCE típusú klórozókat alkalmazunk.

86 Fertőtlenítés