profil

Zanieczyszczenia powietrza i sposoby ich usuwania, zanieczyszczenia wody i sposoby ich usuwania

poleca 82% 755 głosów

Treść
Obrazy
Wideo
Komentarze

ZANIECZYSZCZANIE POWIETRZA

Powietrze – mieszanina gazów tworząca atmosferę ziemską; składa się z azotu (ok. 78%), tlenu (ok. 21%), gazów szlachetnych, dwutlenku węglu, pary wodnej i innych. Skroplone powietrze służy do otrzymywania tlenu i azotu.

Prócz stałych składników powietrza, czasem występują inne substancje, które mogą być groźne dla organizmów żywych, jeśli ich zawartość w powietrzu jest zbyt wysoka. Takie substancje uważa się za zanieczyszczenia. Najbardziej znane substancje, sprawiające zagrożenia to dwutlenek azotu i siarki oraz tlenku węgla. Źródła zanieczyszczeń powietrza dzielą się na dwa rodzaje: naturalne i wytworzone przez człowieka.

Naturalne źródła zanieczyszczeń powietrza to:
a) wielkie pożary lasów
b) wybuchy wulkanów
c) wyładowania atmosferyczne
d) procesy gnicia obumarłych roślin i zwierząt
e) korozje

Źródła zanieczyszczeń powietrza wytworzone przez człowiek to:
a) piece w elektrociepłowniach, hutach
b) ulatniające się dymy z kominów fabryki
c) silniki samochodów
d) różnorodne procesy chemiczne odbywające się przy pomocy człowieka w przyrodzie


Zanieczyszczenia powietrza, wszystkie substancje gazowe, stałe lub ciekłe, znajdujące się w powietrzu w ilościach większych niż ich średnie zawartości. Są to zarówno substancje naturalne (np. pyłki roślin, pyły wulkaniczne), jak też powstające w wyniku działalności człowieka (gazy spalinowe, pyły przemysłowe). Ogólnie zanieczyszczenia powietrza dzieli się na pyłowe i gazowe.


Światowa Organizacja Zdrowia (World Health Organization) definiuje powietrze zanieczyszczone jako takie, którego skład chemiczny może ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, roślin i zwierząt, a także na inne elementy środowiska (wody, gleby). Zanieczyszczenia powietrza są najbardziej niebezpieczne ze wszystkich zanieczyszczeń, gdyż są najbardziej mobilne i mogą skazić na dużych obszarach praktycznie wszystkie elementy środowiska. Najczęściej spotykane zanieczyszczenia powietrza w terenach zurbanizowanych to: tlenki azotu (NOx), dwutlenek siarki (SO2), tlenek węgla (CO), węglowodory (HC), ozon troposferyczny (O3), pył zawieszony i opadający - ich głównymi dostarczycielami są przemysł energetyczny i motoryzacja.


Zanieczyszczenia powietrza są wchłaniane przez ludzi głównie w trakcie oddychania. Przyczyniają się do powstawania schorzeń układu oddechowego (dychawica oskrzelowa, rozedma płuc, zapalenie oskrzeli), a także zaburzeń reprodukcji i alergii. W środowisku kulturowym człowieka zanieczyszczenia powietrza powodują korozję metali i materiałów budowlanych. Działają niekorzystnie również na świat roślinny, zaburzając procesy fotosyntezy, transpiracji i oddychania. Wtórnie skażają wody i gleby. W skali globalnej mają wpływ na zmiany klimatyczne.

Freony

Freony, pochodne chlorowcowe węglowodorów nasyconych, zawierające w cząsteczce jednocześnie atomy fluoru i chloru, niekiedy także bromu, np. dichlorodifluorometan CCl2F2 (F-12), dichlorotetrafluoroetan C2C2F4 (F-114). Niższe freony mają dużą prężność pary w niskich temperaturach i duże ciepło parowania, są bezwonne lub mają zapach eteru, pozbawione barwy, nietrujące i niepalne, nie powodują korozji metali, są łatwe do skroplenia, odznaczają się małym napięciem powierzchniowym i lepkością. Niższe freony można otrzymać w reakcji tetrachlorometanu z fluorowodorem. Wyższe freony wykorzystywane są jako smary i oleje izolacyjne.

Gazowe freony były szeroko stosowane w urządzeniach chłodniczych oraz jako propelenty w rozpylaczach kosmetycznych i gaśnicach. Obecnie są wycofywane ze względu na niszczące działanie wywierane przez nie na warstwę ozonową (dziura ozonowa) w stratosferze, gdzie pod wpływem promieniowania UV o długościach fal w zakresie 190-220 nm freony ulegają fotolizie, prowadzącej do uwolnienia atomów chloru, które reagują dalej zgodnie ze schematem: Cl + O3? ClO + O2. ClO + O? Cl +O2. Stężenie freonów w dolnej stratosferze dochodzi do 5 ppb i ma tendencję wzrostową.

Kwaśne deszcze

Kwaśne deszcze, deszcze zawierające zaabsorbowane w kroplach wody dwutlenek siarki, tlenki azotu oraz ich produkty reakcji w atmosferze: rozcieńczone roztwory kwasów siarki, głównie kwasu siarkawego (siarkowego(IV) wg nowej nomenklatury) oraz najbardziej szkodliwego kwasu siarkowego (inaczej siarkowego(VI)) a także kwasu azotowego (inaczej azotowego(V)). Powstają nad obszarami, gdzie atmosfera jest zanieczyszczana długotrwałą emisją dwutlenku siarki i tlenków azotu (ze źródeł naturalnych, jak czynne wulkany, albo sztucznych, jak spaliny z dużych elektrowni i elektrociepłowni zasilanych zasiarczonym - tzn. zawierającym siarkę i jej związki - paliwem, zazwyczaj węglem kamiennym lub brunatnym). Czasami opady (kwaśnego deszczu, a także kwaśnego śniegu) trafiają na obszary bardzo odległe od źródeł zanieczyszczeń atmosfery, dlatego przeciwdziałanie kwaśnym deszczom stanowi problem międzynarodowy. Kwaśne deszcze działają niszcząco na florę i faunę, są przyczyną wielu chorób układu oddechowego, znacznie przyspieszają korozję konstrukcji metalowych (np. elementów budynków, samochodów) oraz zabytków (np. nie odporność wielu gatunków kamieni budowlanych na kwaśne deszcze). Zapobieganie polega na budowaniu instalacji wyłapujących tlenki siarki i azotu ze spalin emitowanych do atmosfery (odsiarczanie gazu) oraz rezygnacji z paliw o znacznym stopniu zasiarczenia.

SPOSOBY USUWANIA ZANIEC ZYSZCZEŃ POWIETRZA
Oczyszczanie powietrza - typowe urządzenia. Proces ten jest opłacalny tylko w dużych kotłowniach. Urządzenia do odpylania spalin dzielą się na suche i mokre. Najczęściej potykanymi urządzeniami do oczyszczania powietrza są: cyklony, filtry olejowe działkowe, filtry mokre (scrubbery) i filtry elektrostatyczne.

Cyklony
Cyklony są urządzeniami działającymi na sucho, na zasadzie siły odśrodkowej, przy prędkościach w cyklonie 15 - 20 m/s ; sprawność odpylania w cyklonach zwykłych może wynosić do 70% a dla drobnych pyłów nie przekracza 50%. W cyklonach zwykłych oczyszcza się najczęściej powietrze zawierające np. wióry drewniane. Cyklony wielokrotne, które składają się z szeregu małych cyklonów w skutek zwiększenia prędkości przepływu powietrza osiągają sprawność do 90%.

Filtry olejowe działkowe
Filtry te mają kształt blaszanych skrzynek o wymiarach 500x500mm. Przednia i tylna część skrzynki pokryta jest siatką drucianą o oczkach około 10x10mm a w środku znajdują się pierścienie porcelanowe lub metalowe wióry. Całość zanurza się w oleju a następnie po ocieknięciu umieszcza się filtr w kanale przez, który dopływa zanieczyszczone powietrze. Zanieczyszczenia zostają zatrzymane na metalowych wiórach lub pierścieniach porcelanowych. Filtr ten trzeba jednak co jakiś czas płukać w gorącym roztworze sody i ponownie zanurzyć go w oleju. Jedna tego typu skrzynka służy do oczyszczenia 1000 - 1200m3 powietrza.

Filtry mokre (scrubbery)
Filtry mokre (scrubbery) - łączą w sobie działanie sił odśrodkowych i filtrów tkaninowych ; zanieczyszczenia są wypłukiwane z filtrów w postaci szlamu, a sprawność urządzenia wynos nawet ok. 80 - 90 % ; ze względu na zużycie energii i wody są obecnie rzadko stosowane ;
Filtry elektrostatyczne
Filtry elektrostatyczne (elektrofiltry) posiadają bardzo dużą sprawność rzędu 99% , ale są kosztowne i nadają się do stosowania w dużych ciepłowniach ; zasada działania elektrofiltru polega na wytworzeniu przez elektrodę połączoną ze źródłem prądu stałego pola elektrycznego, przez które przepływają zanieczyszczone spaliny ; większość cząstek zanieczyszczeń w spalinach jonizuje się ujemnie i dąży do elektrody dodatniej , której oddaje ładunek i wytrąca się.

ZANIECZYSZCZENIA WODY

Ok. 97% wody na Ziemi to morza i oceany, które pokrywają 3/4 powierzchni Błękitnej Planety. Pozostałe 3% to woda słodka, z której większość uwięziona jest w czapach lodowcowych. Dla potrzeb człowieka pozostaje dostępne zaledwie 0.03% zasobów wodnych Ziemi, czyli rzeki, jeziora i wody gruntowe. Nie ma wątpliwości, ze woda słodka naszej planety jest konsumowana w sposób rozrzutny, zwłaszcza w rolnictwie, odpowiedzialnym za 70% całego jej zużycia.

Główne źródła zanieczyszczenia rzek to:
ścieki miejskie, przemysłowe i pochodzenia rolniczego. Rolnicy stosują coraz więcej nawozów azotowych, wskutek czego wody odpływające z silosów mogą mięć zabójcze właściwości. Zanieczyszczenia przedostające się do wody z powietrza i gleby zamieniają się w kwas azotowy i woda staje się kwaśna. Niszczone są w ten sposób znajdujące się w niej mikroorganizmy. Wodę zanieczyszczają rozpuszczalniki przemysłowe, środki owadobójcze, pestycydy i zanieczyszczenia nieorganiczne, głównie zaś: chlorki, azbest, rtęć, wapno, arsen, bar, metale ciężkie i azotan. W wodach znajdują się również zanieczyszczenia radioaktywne (stront-90, pluton, rad) i zanieczyszczenia biologiczne (bakterie, wirusy, grzyby, pasożyty).
Tymczasem woda to jedyny środek niezbędny do życia.
Wszelkie zanieczyszczenia wód powodują najpierw choroby, a następnie śmierć organizmów żywych. Zanieczyszczone wody powodują choroby roślin lądowych. Związki szkodliwe zmagazynowane w roślinach dostają się do organizmów zwierząt i ludzi. A jak to się odbija na człowieku? On także cierpi na tym, gdy jeziora i rzeki, niegdyś kipiące życiem, umierają z powodu zakwaszenia. Co więcej naukowcy norwescy na podstawie badań doszli do wniosku, ze wskutek wzrostu kwasowości zarówno woda z jezior, jak i z gleby rozpuszcza aluminium. Stwarza to poważne niebezpieczeństwo dla zdrowia, zauważono bowiem wyraźny związek pomiędzy wyższą umieralnością a zwiększeniem zawartości aluminium w wodzie. Nieustający niepokój budzi tez możliwość istnienia zależności miedzy aluminium a choroba Alzheimera i innymi dolegliwościami podeszłego wieku.
Jeżeli ludzkość nie powstrzyma zanieczyszczenia wód, to zniszczy florę i faunę Ziemi, a w konsekwencji również życie.

Także czystość wody jest niewątpliwie problemem w skali światowej. W krajach rozwiniętych nie wchodzi już w rachubę nie tylko picie wody bezpośrednio z rzek, ale i jakość wody z kranu często budzi wątpliwości skażenie rzek i wód gruntowych, z których człowiek czerpie wodę pitna stale rośnie. Woda ta, do której zresztą spływają ścieki, jest oczywiście oczyszczana, ale najbardziej zaawansowane technologie nie zdołają wyeliminować wszystkich zanieczyszczeń. W dodatku ścieki pochodzące z przemysłu, rolnictwa i gospodarstw domowych coraz bardziej pogarszają stan wód. Ren, najważniejsza rzeka Europy, zbiornik wody pitnej dla 20 mln osób, jest równocześnie jedna z najbardziej zanieczyszczonych na świecie: rocznie wprowadza się do niej około 10 tys. ton najróżniejszych substancji chemicznych. Różne gałęzie przemysłu, szczególnie chemiczny, hutniczy i metalurgiczny powodują przedostawanie się do wody wielu produktów toksycznych: metali ciężkich, arsenu, cyjanków.
Wodę zatruwają także niektóre praktyki stosowane w rolnictwie.
Nawozy sztuczne i pestycydy, jak również gnojowica z chlewni, wprowadzają do niej azotany. A azotany, same w sobie nie szkodliwe, przechodząc w azotyny wywołują methemoglobinemie, sinice, na którą narażone są szczególnie niemowlęta. Podobnie jak fosforany z proszków do prania tak i azotany powodują tez zjawisko eutrofizacji, to znaczy gwałtowny rozwój alg i roślin wodnych, zapychających urządzenia zasilające w wodę i nadających jej przykry smak.

Rodzaje zanieczyszczeń wód i ich źródła
Substancje chemiczne zanieczyszczające wody powierzchniowe i podziemne pochodzą z bardzo wielu źródeł i obszarów. Są to źródła naturalne i wynikające z działalności człowieka.

Źródła naturalne to np.:
a) fragmenty skał i gruntu
b) szczątki organizmów

Źródła wynikające z działalności człowieka to:
a) ścieki z gospodarstw domowych (fekalia, środki piorące, myjące i czyszczące)
b) ścieki przemysłowe i inne
c) odcieki ze składowisk śmieci, odpadów
d) emisje gazów i pyłów do atmosfery
e) nawozy mineralne, wapnowanie gleb
f) resztki pasz, odchody zwierząt
g) środki ochrony roślin

Zanieczyszczenia przemysłowe
Zakłady przemysłowe wpuszczają do wody ścieki, w których znajdują się surowce, półfabrykaty, różne substancje trujące. Ścieki przemysłowe to pojęcie bardzo ogólne. Mogą one mieć różny charakter: inne są ścieki z zakładów przemysłu ciężkiego, inne z fabryk chemicznych, jeszcze inne z zakładów spożywczych. Ścieki chemiczne i ścieki przemysłu ciężkiego zawierają często sole metali ciężkich, które nawet w niewielkich koncentracjach są trujące dla organizmów.
Wody zanieczyszczone są także substancjami organicznymi pochodzącymi z rafinerii ropy naftowej, z procesów destylacji smoły, z wytwórni tworzyw sztucznych, mas plastycznych i barwników.
Do ścieków przemysłu spożywczego zaliczamy odpady z mleczarni, browarów, cukrowni, przetwórni mięsnych i rybnych. Ścieki te powodują głównie silne deficyty tlenowe w ekosystemach wodnych.
Innym rodzajem zanieczyszczeń przemysłowych to zanieczyszczenia powstające na skutek działalności elektrociepłowni. Obiekty te wpuszczają do wód naturalnych wodę o wyższej temperaturze. Zrzuty wód podgrzanych podnoszą temperaturę wody o kilka stopni. W wyniku czego następuje wyraźne przyspieszenie procesów biologicznych, częściej i dłużej występują zakwity planktonu roślinnego, bujnie rozwijają się rośliny wyższe oraz gwałtownie przebiegają procesy gnilne.

Zanieczyszczenia komunalne
Zanieczyszczenia te pochodzą z miast i osiedli, związane są z rozwojem sieci kanalizacyjnej. Ścieki komunalne zwiększają w wodach ilość rozkładającej się substancji organicznej, następuje silne zużycie tlenu, powstają warunki uniemożliwiające życie wielu organizmom. Ścieki komunalne zawierają także bakterie chorobotwórcze oraz środki zmydlające - detergenty.

Zanieczyszczenia rolnicze
Intensyfikacja i rozwój rolnictwa, a także jego chemizacja w dużym stopniu wpływa na eutrofizację wód. Eutrofizacją nazywamy wzrost żyzności spowodowany zwiększoną koncentracją soli mineralnych (szczególnie tzw. biogenów: fosforu, azotu, węgla) i następujące wskutek tego środowiskowe i biologiczne zmiany jakości wód. Biogeny dopływające do zbiornika wywołują:
masowy rozwój glonów fitoplanktonowych, glonów nitkowatych, czasem roślin nasiennych, znaczne wahania dobowe koncentracji tlenu, a nawet jego okresowe braki, w skrajnych przypadkach obejmujące nawet całą masę wody, wydzielanie przy deficytach tlenowych siarkowodoru, zmiany w składzie gatunkowym biocenoz wodnych, możliwość zatrucia toksynami wydzielanymi przez niektóre masowo występujące glony, czy produkty rozkładu materii organicznej. Na jakość wód oddziałują bezpośrednio: nawożenie pól, zabiegi melioracyjne i przeciwerozyjne . Nawożenie pól coraz większymi ilościami nawozów mineralnych zwiększa wyraźnie stężenie soli pokarmowych w wodach. Związki wapnia i azotu, jak również boru, manganu, miedzi i cynku, są łatwo ługowane z gleb. Związki fosforu i potasu dostają się do wody m.in. wskutek erozji gleb i spływu powierzchniowego.
Jednym z ubocznych skutków intensywnych zabiegów uprawowych jest także zanieczyszczenie wód przez chemiczne środki ochrony roślin, owado-, grzybo- i chwastobójcze, tzw. pestycydy, spływające z otaczających pól, ogrodów i sadów. Pestycydy mogą gromadzić się w znacznych ilościach w ciałach wielu organizmów, stanowiąc zarówno dla nich, jak i dla spożywających je pośrednio ludzi, niebezpieczeństwo. Obecnie związki trudno rozkładalne powoli wycofywane są z powszechnego użycia, do zwalczania szkodników stosuje się związki rozkładające się szybko i szybko tracące swoje własności toksyczne.
Zanieczyszczenia mogą mieć różny charakter i w różny sposób oddziaływać na ekosystemy wodne. Ogólnie dzielimy je na dwie zasadnicze grupy:
do pierwszej zaliczamy substancje organiczne, ulegające łatwo procesom rozkładu, pochodzące przede wszystkim ze ścieków komunalnych i niektórych przemysłowych, drugą grupę stanowią ścieki chemiczne, przemysłowe, często toksyczne, wytwarzane przez człowieka i obce środowisku wodnemu. Są one na ogół trudno rozkładalne i mogą pozostawać w wodzie albo na dnie zbiornika w stanie nierozłożonym przez długi czas, a w pewnych przypadkach w ogóle nie podlegające procesowi samooczyszczania .

Zanieczyszczenia pochodzące z obu źródeł mogą dostawać się do wód powierzchniowych i podziemnych jako:
a) zanieczyszczenia punktowe – wprowadzane w jednoznacznie określonym miejscu
b) zanieczyszczenia obszarowe i rozproszone – wprowadzane z obszaru całej zlewni

Do zanieczyszczeń punktowych zaliczamy:
a) ścieki odprowadzane wylotami kanalizacyjnymi z terenów miasta i wsi
b) ścieki odprowadzane ze skanalizowanych zakładów przemysłowych oraz innych obiektów
c) wody z systemów melioracyjnych odprowadzane w określonych miejscach do rzek lub zbiorników wodnych
d) emisje gazów z przemysłu, energetyki i transportu

Zanieczyszczenia obszarowe to:
a) wszelkie spływy powierzchniowe i wody przesiąkające do wód z terenów rolnych, leśnych, nieużytków i innych terenów nie skanalizowanych

Są to zanieczyszczenia, które znajdują się w zlewni lub są do niej doprowadzane poprzez opady atmosferyczne, czy też w wyniku określonego użytkowania terenu zlewni. Zanieczyszczenia obszarowe pochodzą przede wszystkim ze źródeł naturalnych, z rolnictwa, leśnictwa oraz osadnictwa i rekreacji zlokalizowanej na terenach nie kanalizowanych, z dzikich składowisk śmieci.


Szkodliwy wpływ gospodarki człowieka na ekosystemy

Konsumpcja wody rośnie nie tylko ze względu na przyrost populacji ludzkiej, ale także rozwój rolnictwa (rolnictwo zużywa 87% całej konsumowanej wody), przemysłu oraz rosnące zużycie wody w urządzeniach sanitarnych.

Zanieczyszczenie ekosystemów wodnych przez człowieka wynika z ogromnego zapotrzebowania na wodę (czystą) w skutek silnego i szybkiego rozwoju gospodarki. Wszelka działalność człowieka współczesnego wymaga wody, zużywa ją i zanieczyszcza. Niemal wszystkie zanieczyszczenia atmosfery i gleb wskutek spływów powierzchniowych trafiają ostatecznie do wód powierzchniowych, powodując w nich różnorodne, zwykle niekorzystne zmiany.
Zanieczyszczenia wód dzielimy na:

SPOSOBY OCZYSZCZANIA WODY


Wymagania stawiane wodzie dla potrzeb ludzi i przemysłu:
Woda do picia i celów gospodarczych jest rygorystycznie oceniana przez przepisy prawne, których celem jest troska o ludzkie zdrowie i warunki sanitarne. W Polsce obowiązuje w tym względzie Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej. Jakość wody pod względem przydatności do spożycia kontrolują Terenowe Stacje Sanitarno-Epidemiologiczne. Stały przyrost ludności, rozwój gospodarki, przemysłu i rolnictwa wymaga coraz większej ilości czystej wody. Uzdatnienie wody dla tych celów wymaga najczęściej: klarowania i filtrowania, usuwania związków żelaza i manganu, zmiękczanie - czasami, poprawianie smaku i odkażanie.
Woda dla przemysłu spożywczego powinna spełniać warunki stawiane wodą pitnym. Niektóre działy przemysłu spożywczego stawiają wodzie specjalne wymagania, należą do nich: browary, producenci lodu, fabryki celulozy, sztucznego jedwabiu, przemysłu włókienniczego. Nawet woda dla celów budowlanych nie powinna zawierać agresywnych związków tzn. jej chemiczny skład nie powinien sprzyjać korozji materiałów budowlanych.

Filtrowanie i oczyszczenie wody - przegląd metod
Filtrowanie jest najważniejszym procesem mającym na celu uzdatnianie wody i często stanowi ostatni jego etap. Filtrowanie polega na przepuszczeniu wody przez warstwę porowatego materiału co powoduje zatrzymanie cząstek zanieczyszczeń. Najczęściej spotykanymi materiałami do tego celu są żwiry i czyste piaski o określonym uziarnieniu. Materiał używany do filtrowania musi mieć dobrą odporność mechaniczną na działanie przepływającej wody przez dany filtr oraz powinien wykazywać odporność chemiczną tzn. nie może reagować ze składnikami wody. Procesy zachodzące podczas filtrowania mają charakter złożony.

Odolejanie wody
Ten proces stosujemy gdy woda do zasilania kotłów jest zanieczyszczona olejami lub tłuszczami. Osad, który zawiera oleje lub tłuszcze w ilości 100-150mg/kg 1000 krotnie zmniejsza przewodność cieplną części metalowych. Spotykane metody odolejania to: metoda mechaniczna, metoda koagulacji i metoda elektrolityczna.

Metoda mechaniczna
Proces ten polega na przepuszczaniu wody przez tzw. odoliwiacze np. zbiorniki wypełnione koksem, wełną drzewną lub aktywnym węglem. Oczyszczanie na węglu aktywnym pozwala w temperaturze 50-80°C zmniejszyć zaoliwienie wody do 0,3-1mg/l.
Metoda koagulacji
Metoda ta polega na stosowaniu koagulantów w temperaturze powyżej 50°C takich jak Al2(SO4)3, FeSO4. Można je stosować gdyż zawiesiny olejów w wodzie (emulsje) mają charakter koloidalny. Powstające wodorotlenki Al(OH)3 i Fe(OH)3 usuwają wszystkie koloidy w ciągu 1 - 2 godzin.


Metoda elektrolityczna
Metoda ta pozwala na obniżenie zawartości oleju do 0,5mg/l. Stosuje się tutaj elektrody zasilane niskim napięciem, które zanurzone są w wodzie z dodatkiem soli. Przepływający prąd niszczy emulsje, koloidalne cząstki pobierają ładunki i koagulują się.

Dezynfekcja wody
Dezynfekcja to inaczej odkażanie wody. Proces ten ma na celu usunięcie bakterii chorobotwórczych, będących często źródłem chorób i epidemii. Całkowite odkażenie wody gwarantują metody chemiczne i fizyczne.

Dezynfekcja chemiczna
Polega ona na wprowadzeniu do wody substancji chemicznych, które likwidują bakterie. Większość poglądów wskazuje na to, że środki chemiczne przenikają do wnętrza komórek bakterii i powodują zaburzenia w ich procesach enzymatycznych. Metody chemiczne sprowadzają się do stosowania środków silnie utleniających. Dobrym przykładem takiego procesu jest często spotykane chlorowanie wody. Jak już wspomniałem chlor i niektóre jego związki po wprowadzeniu do wody działają silnie utleniająco i bakteriobójczo. Chlor w wodzie surowej podlega następującym przemianom:
a) ulega hydrolizie
b) łączy się z niektórymi związkami obecnymi w wodzie (amoniak i związki organiczne azotu)
c) działa bakteriobójczo, przy czym proces ten jest o wiele dłuższy niż wyżej wymienione przemiany.


Zapotrzebowanie chloru określa się najmniejszą ilością wolnego chloru wyrażoną w mg/l Cl2, która dodana do 1 litra wody w temperaturze 20°C po pół godzinnym kontakcie z wodą daje 0,1mg/l pozostałego chloru. Zapotrzebowanie to pokrywa się praktycznie z zapotrzebowaniem do dezynfekcji.

Poniżej znajduje się poglądowy schemat chloratora.

1)butla z chlorem, 2)zawór butli, 3)stojak, 4)filtr, 5)manometr wysokiego ciśnienia, 6)zawór iglicowy,
7)przyrząd pomiarowy, 8)zawór zwrotny, 9)zawór odpowietrzający, 10)dysza chlorowa, 11)dysza wodna, 12)reaktor, 13)przewód ssący inżektora, 14)inżektor, 15)membranowy reduktor ciśnienia, 16)automatyczny wyłącznik, 17)manometr niskiego ciśnienia, 19)talerzyk

Dezynfekcja fizyczna
Spośród fizycznych metod dezynfekcji wody najpopularniejsze są następujące sposoby jej odkażania:
a) metoda przez ogrzewanie - polega na podniesieniu temperatury wody przez czas około 10 minut do temperatury co najmniej 70°C. Tą metodę można stosować dla niewielkiej ilości wody ze względu na to iż metoda posiada duże zapotrzebowanie na energię cieplną,
b) metoda filtrowania specjalnego - polega na przepuszczeniu odkażanej wody przez filtr np. ceramiczny, którego pory są mniejsze od rozmiaru bakterii. Ta metoda powoduje jednak zatrzymanie wszystkich związków, potrzebnych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka i konieczne jest odpowiednie wzbogacenie przez pierwiastki tejże wody dla celów pitnych,
c) metoda napromieniowywania - polega na naświetlaniu wody promieniami ultrafioletowymi o długości fali 2500 - 2800 angstremów. Promienie te powodują zmiany w strukturze komórki bakterii i zakłócenie ich procesów a to prowadzi do ich likwidacji.

Zmiękczanie wody - usuwanie twardości wody
Zmiękczanie wody polega na usunięciu jonów wapnia i magnezu, które powodują jej twardość. Twardość wody możemy podzielić na dwa rodzaje i zależy ona od rodzaju anionów z którymi połączone są te dwa metale:
a) twardość trwała - występuje wówczas kiedy wapń jest związany z anionami Cl-, SO42- , NO3-. Usuwa się ją przez tzw. demineralizację w wymieniaczach jonowych. Wymieniacze jonowe to związki organiczne, najczęściej żywice o bardzo skomplikowanej budowie. Zawierają one mało ruchliwy kation np. potasowy K+ lub sodowy Na+ (kationity). Może być to też mało ruchliwy anion np. wodorotlenowy OH- (anionity)
b) twardość przemijająca (węglanowa) HCO3 - woda posiadająca tą cechę posiada takie związki jak Ca(HCO3)2 i MG(HCO3)2. Metoda usunięcia tej twardości przemijającej sprowadza się do zagotowania wody co obrazuje poniższa reakcja. Jest to metoda termiczna usuwania twardości wody Ca(HCO3)2 (R) CaCO3 - kamień kotłowy.

Na poniższym rysunku znajduje się poglądowy schemat urządzenia służącego do termicznego zmiękczania wody.

Destylacja
Destylacja jest idealnym procesem w zmiękczaniu wody, gdyż pozbawia ją wszystkich soli. Metoda ta jednak jest bardzo kosztowna ze względu na bardzo zapotrzebowanie energii cieplnej. Jedynie w technice cieplnej wykorzystuje się kondensanty czyli skropliny pary wodnej z urządzeń grzejnych. Po odgazowaniu i odolejeniu kondensanty wody świeżej zwraca się do do ktłów.

Odżelazianie wody
Związki żelaza w wodzie mogą pochodzić z różnych źródeł m.in.: z gruntu, z zanieczyszczeń ściekami, z korozji żelaznych zbiorników i przewodów. Są one początkowo przezroczyste jednakże po zagotowaniu i zetknięciu się z powietrzem mętnieją od wytrąconego osadu Fe(OH)3. Mają one szereg ujemnych cech np.: nieprzyjemny zapach i żelazisty smak, osadzają szlam w rurociągach i innych instalacjach, pozostawiają palmy na pranych tkaninach itp. Oprócz tego wody żelaziste sprzyjają rozwoju bakterii żelazistych w instalacjach, na powierzchni zbiorników wodnych. W rurach metalowych, przez które przepływa woda o małej zawartości tlenu, bakterie te znajdują sprzyjające środowisko dla ich rozwoju i wytwarzają rdzę, która powoduje zatykanie instalacji.


Napowietrzanie i filtrowanie - odżelaziacze otwarte
Metoda ta stosowana jest dla wód wgłębnych, nie zawierających tlenu. W wodach tych żelazo występuje w postaci wytrąconej jako Fe(HCO3)2, który w czasie napowietrzania ulega hydrolizie i utlenia się.
Fe(HCO3)2+2H2O (R) Fe(OH)2+2H2O+2CO2
Dzięki temu, że CO2 tworzy się w procesie hydrolizy uchodzi on do atmosfery. Proces ten może przebiegać praktycznie do końca. W czasie napowietrzania tlen rozpuszcza się w wodzie i utlenia Fe(II) do Fe(III):
2Fe(OH)2+1/2O2+H2O (R) 2Fe(OH)3

Najczęściej spotykanymi sposobami odżelaziania wody przez napowietrzanie stanowią następujące metody: a) przez rozdeszczowanie, b) przez rozpylenie za pomocą dysz, c) przez wtłaczanie powietrza pod ciśnieniem do wody zanieczyszczonej.
Odżelazianie za pomocą koagulacji
Metodę tą stosuje zasadniczo dla wód powierzchniowych, w których żelazo Fe może występować w postaci związków koloidowych lub bardzo drobnych zawiesin albo w postaci kloidowych związków organicznych np.: związki humusowe, które trudniej się utleniają i często tworzą koloidy ochronne. Do najczęściej stosowanych koagulantów należą: Al2(SO4)3, Fe(SO4)3, FeCl3 przy czym pH powinno być utrzymane w zakresie 5,7 - 7,5.

Podoba się? Tak Nie

Czas czytania: 23 minuty

Rozkład materiału