EJF Építőmérnöki Szak (BSC) Települési vízgazdálkodás I.

5.előadás

Felületi szűrők, ülepítés, derítés

Dittrich Ernő

egyetemi adjunktus PTE PMMK Környezetmérnöki Tanszék Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039. [email protected]

1

Víztisztítás alapelve

2

     

Gerebek, rácsok

Ivóvíztisztításban: gereb, szennyvíztisztításban: rács Ivóvíztisztításban felszíni vízkivételeknél alkalmazzák Durva méretű szennyeződések eltávolítására szolgál (pl. ágak, levelek, széna, stb..) Durva gereb: résszélesség 20 30 mm Finom gereb: résszélesség: 1,5 – 15 mm Szennyvíztisztítási technológiák tárgyalásakor részletesen tárgyaljuk 3

   

Szitaszűrés

Alapelv: szűrés vékony szitaanyagon keresztül történő Célja az ülepítő vagy derítő terhelésének csökkentése Makro szita szűrés: szitaszövet nyílásmérete 0,3-2,5 mm. Mikro szita szűrés: szitaszövet nyílásmérete 23-65 mm.

µm. Finom szuszpendált anyagok, élő mikroszervezetek, planktonok eltávolítására alkalmas. Alkalmazása. Felszíni vízkivétel esetén jellemző. Szitafonal átmérő: 0,02-0,05 4

Makro szita szűrés I. - működésük elve

Nyitott (gravitációs rendszer) és zárt kivitelű szitaszűrők (nyomás alatti rendszer): 5

   

Makro szita szűrés II.

Hidraulikai méretezés alapelve: szabad átfolyási felületre vonatkoztatott átfolyási sebességre történő méretezés [0,3-2 mm: 0,04-0,3 m/s; 2-5 mm: 0,3-0,5 m/s]

F sz



v



Q k



z

Fsz [m2]: szükséges szűrőfelület k=k 1 *k 2 [ ]: szabad keresztmetszeti tényező (k 1 =0,35-0,6 a szűrőszövet szabad keresztmetszeti tényezővel; k 2 =0,3-0,6 az alátámasztó szerkezet szabad keresztmetszeti tényezője) z [ ]: a szita víz alatti felületének és teljes felületének hányadosa 6

Mikro szita szűrés:

   Méretezés tapasztalati úton A szitaszöveten kialakuló filmszerű bevonat miatt egyre finomabb szemcséket képes kiszűrni, közben az ellenállása folyamatosan nő Technikai adatok:  Dob átmérő: 1,5-3 m    Dob hossz: 2-5 m Forgási sebesség: 30-50 m/perc Öblítővíz mennyiség: 1,5 5% (magas!) 7

    

Ülepítés I.

Csak a derítés megértéséhez szükséges alapfogalmakat vesszük. Az ülepítőket részletesen a szennyvíztisztításnál tárgyaljuk.

Tisztítási feladat: különálló részecskék (0,1 mm felett) és vagy összeállt pelyhek (0,1 mm alatt) kiülepítése Különálló szemcsék állandósult ülepedési sebessége a lamináris ülepedési törvényből számítható:

v ü



d

2  ( 

sz

18    

f

) 

g

Ahol: η [Pas]: dinamikai viszkozitás; g=9,81 m/s 2 ;  sz [kg/m 3 ]: ülepítendő szemcse sűrűsége;  f [kg/m 3 ]: folyadék sűrűsége A méretezés alapelve: az ülepedési idő kisebb kell hogy legyen mint a szemcse tartózkodási ideje a műtárgyban: 

ü

  8

Ülepítés II.

9

Ülepítés III.

 Pelyhesedő lebegőanyagok ülepedése: a pehelyméret változás miatt az ülepedési sebesség nem állandó → Az ülepedési időt kísérleti úton kell meghatározni!

10

Derítés I.

   Célja: a 0,1 mm-nél kisebb átmérőjű részecskék és oldott anyagok egy részének eltávolítása (pl. szervetlen és szerves kolloidok, mikro-szennyezők, prekurzorok, zavarosságot vagy színt okozó anyagok stb..) Derítés alapelve: pelyhesítő szer bekeverése és kolloid destabilizáció (koaguláció) → pelyhesítés (flokkuláció) → a keletkező pelyhek fázisszétválasztása (ülepítés és/vagy szűrés).

Pelyhesítés során a kolloidális részecskék makro pelyhek be tömörülnek, így már fázisszétválasztással kiválaszthatóak a vízből.

11

Derítés II. – Zeta-potenciál

   Kolloidok stabilitása: pelyhesedéssel szembeni ellenálló képesség. Stabil kolloidok (hónapok alatt is csak kismértékben pelyhesednek) pl. proteinek, keményítők, detergensek. Instabil kolloidok agyagásványok, mikroorganizmusok. A derítés célja az instabil kolloidok leválasztása .

pl. fém oxidok, Vizes szuszpenzióban a kolloidok felülete negatív töltésű, mivel felületi energiájuk révén főleg negatív töltésű ionokat (anionokat) adszorbeálnak. A negatív töltésű kolloid felület így csak pozitív töltésű ionok (kationok) vonzására képes. A kolloidok taszítják egymást.

Zeta potenciál [mV] értelmezése: (pl. ásványi anyagok -13 mV, algák -8 mV) 12

Derítés III. – kolloidok destabilizálása

  A koaguláció feltétele: a kolloidok közötti taszító erő minimális szintje. Cél a 0 mV Zeta potenciál elérése → a van der Waals erők és a kémiai kötőerők az uralkodóak Erre a célra kémiai derítőszereket használunk 13

 

Derítés IV. – koaguláció derítőszerekkel

Leggyakrabban használt derítőszerek: alumínium-szulfát [Al 2 (SO 4 ) 3 ], vas(II)szulfát [FeSO4] , alumínium-klorid [AlCl 3 ], vas(III)klorid [FeCl 3 ] Az összetett kémiai folyamatok révén a ++ vagy +++ töltésű fém ionból, semleges töltésű fém-hidroxid [Al(H 2 O) 3 (OH) 3 keletkezik. Közbenső hidrolízis termékek az ún. fém-hidroxid-komplexek keletkeznek pozitív töltéssel. Ezek destabilizálják a negatív felületi töltésű kolloidokat. 14

Derítés V.- derítés folyamata

15

Derítés VI.- pelyhesítők

16

Derítés VII.- derítők

17

Felhasznált irodalom

    

Dr. Chovanecz Tibor:

Az ipari víz előkészítése.

Könyvkiadó, Budapest, 1979.

Műszaki Dr. Benedek Pál, Valló Sándor: Víztisztítás-

szennyvíztisztítás zsebkönyv

. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1990.

Dr. Öllős Géza: Vízellátás - Csatornázás I. Kiadó, Budapest, 1995.

Műegyetemi Bozóky-Szeszich-Kovács-Illés: Vízellátás és Csatornázás

tervezési segédlet.

Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1999.

Illés-Kelemen-Öllős: Ipari Vízgazdálkodás . Vízdok nyomda, Budapest, 1983.

18

Köszönöm a figyelmet!

19