Woda

Woda!!!
Rodzaje zanieczyszczeń wód:
Zanieczyszczenie środowiska występuje wtedy gdy następuje zakłócenie równowagi ekosystemowej, to znaczy gdy wystąpi z biocenozy przynajmniej jeden gatunek. Biocenoza jest to zespół roślin, zwierząt i drobnoustrojów ukształtowany pod wpływem warunków ekologicznych.
Rodzaje zanieczyszczeń: fizyczne, chemiczne i biologiczne.
Fizyczne:
Przeważnie jest to promieniowanie i zmiany termiczne
Biologiczne skutki promieniowania:
W przypadku wybuchu jądrowego (największego zagrożenia) izotopy promieniotwórcze przedostają się do środowiska, zwłaszcza do troposfery. Izotopy te następnie pojawiają się w postaci opadu radioaktywnego, co z kolei w sposób niekontrolowany skaża glebę, wodę, roślinność, zwierzęta i ludzi.
Źródłami promieniowania wytworzonymi przez człowieka są:
-reaktory jądrowe
-produkcja i dystrybucja izotopów
-odpady radioaktywne i inne
Chemiczne i Biologiczne:
Związki chemiczne są najczęstszym rodzajem zanieczyszczenia środowiska naturalnego.
Ich źródłami jest:
-spalanie paliw stałych i płynnych w procesach produkcyjnych w różnych gałęziach przemysłu, w trakcie działalności rolniczej oraz w gospodarstwach domowych.
Emitowane są w postaci:
-pyłów, gazów do atmosfery, są odprowadzane wraz ze ściekami w postaci związków rozpuszczonych lub zawiesin i kierowane do wód powierzchniowych.
Wody powierzchniowe są zanieczyszczone ściekami, wodami odpadowymi spłukującymi z powierzchni gleby, dróg, ulic i placów różnego rodzaju substancje, a także odpadami pyłów i dyfuzją gazów.
Ścieki i spływy:
Ścieki i spływy są odprowadzane do odbiornika, którym jest jezioro lub rzeka. Nazywamy je zanieczyszczeniami punktowymi. Ścieki zawierają dużo zawiesin, koloidów i związków rozpuszczonych. Występują w nich w dużych ilościach bakterie, wirusy, pasożyty, grzyby.
Rodzaje ścieków:
-bytowo-gospodarcze
-miejskie
-przemysłowe
Jeżeli do wody dostają się ścieki przemysłowe wtedy dostarczana jest ogromna ilość toksycznych związków.
Ich działanie w odbiorniku jest bardzo negatywne.
Wpływ na stopień zanieczyszczenia wód powierzchniowych ma oprócz tego powietrze atmosferyczne. Zachodzi wymiana gazów, dotyczy ona przede wszystkim tlenu i dwutlenku węgla.
Gdy woda ma w sobie za mało tlenu wtedy tlen dyfunduje z powietrza do wody.
Zanieczyszczenia biologiczne:
Takim zanieczyszczeniem nazywamy wprowadzenie do wody zarazków chorobotwórczych, wirusów, bakterii.
Głównym ich źródłem są ścieki bytowo-gospodarcze.
W tych ściekach zawsze zawarte są bakterie sprzyjające pojawieniu się chorób zakaźnych. Bardzo dużym zagrożeniem dla wód są katastrofy tankowców, które doprowadzają do skażenia ogromnych obszarów wód przybrzeżnych. Tysiące ptaków morskich padło w wyniku pozlepiania ich piór czarną, niezmywalną mazią. O wiele bardziej jest szkodliwy proces czyszczenia tankowców w morzach. W wyniku tego przedostają się tony ropy naftowej.
Niefrasobliwość ludzi doprowadza każdego dnia do niszczenia naszej planety i dlatego niezwykle cenną jest wiedza, którą możemy uzyskać ucząc się o skutkach tej działalności.

Twarda woda:
Typ Zawartość soli mineralnych Problemy dla domu Zagrożenie zdrowia ludzkiego
Woda twarda Wysokie stężenia minerałów takich jak: miedź, wapń, żelazo, magnez. Niska zawartość sodu Metaliczny smak wody. Barwienie porcelany i prania. Większe zużycie detergentów Zwiększone prawdopodobieństwo wystąpienia kamieni nerkowych

Woda o wysokiej zawartości soli mineralnych nazywana jest wodą twardą. Twarda woda ma wpływ na gospodarkę ludzką i zdrowie. Pranie w twardej wodzie wymaga użycia większych ilości detergentów i energii. U ludzi pijących twardą wodę stwierdzono częstsze występowanie kamieni nerkowych. Twardość wody surowej nazywa się twardością ogólną. Twardość wywołana przez wodorowęglany wapnia i magnezu nazywa się twardością węglanową. Twardość wywołana przez chlorki i siarczany wapnia i magnezu nazywa się twardością niewęglanową.
Twardość węglanową można usunąć przez zagotowanie wody. Podczas gotowania wody wodorowęglany przechodzą w znacznie trudniej rozpuszczalne węglany, które osadzają się na ścianach naczynia w postaci tzw. kamienia kotłowego:
Ca(HCO3)2 ® CaCO3 Ż + CO2 + H2O
Twardość przemijająca jest spowodowana obecnością wodorowęglanów. Twardość przemijająca to taka, którą można usunąć bez gotowania wody, wprowadzając do niej roztwór zasadowy (w celu przeprowadzenia HCO3- w CO32-) np. NaOH, Na2CO3, Ca(OH)2
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 →2CaCO3↓ + 2H2O
Gdy woda twarda zawiera również wodorowęglan magnezu, wówczas oprócz CaCO3 strąca się osad wodorotlenku magnezu, który jest trudniej rozpuszczalny niż węglan magnezu MgCO3:
Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2→2CaCO3 ↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O

Sposoby uzdatniania wody:
Uzdatnianie wody dla potrzeb jednego lub kilku gospodarstw domowych a nawet małych osiedli (zespołów) mieszkaniowych nie nastręcza większych problemów technicznych. Wielkość i rodzaj

zastosowanych urządzeń zależny jest od rodzaju usuwanych zanieczyszczeń oraz koniecznej wydajności urządzeń. Większość procesów uzdatniania wody przeprowadza się w instalacjach, których głównym elementem są urządzenia wyglądające jak filtry. Prowadzi się w nich jednak różne procesy technologiczne, które zależne są od rodzaju wypełnienia.
– Usuwanie zanieczyszczeń mechanicznych – filtry.
– Zmniejszanie zawartości żelaza i manganu – odżelaziacze (utleniające lub katalityczne).
– Zmniejszanie twardości – zmiękczanie.
– Usuwanie zanieczyszczeń rozpuszczonych z zastosowaniem wymienników jonitowych lub odwróconej osmozy.
– Dezynfekcja – promienie UV.
– Wzbogacanie zdemineralizowanej wody w mikroelementy potrzebne do prawidłowego funkcjonowania organizmu.
Rozpatrując kryterium wydajności, instalacje mogą być:
– małe, najczęściej filtry mechaniczne z tworzyw lub węgla aktywnego montowane na wylewce lub wolnostojące,
– średnie – montowane pod zlewozmywakiem obsługujące tylko baterię zlewozmywakową lub baterię dodatkową; mogą to być tylko filtry mechaniczne lub dodatkowo wyposażone w układ odwróconej osmozy,
– duże – montowane na rurociągu doprowadzającym wodę do całego budynku; mogą składać się z urządzeń pozwalających na pełne uzdatnianie wody z dezynfekcją za pomocą promieni UV,
– przemysłowe – montowane w specjalnych, wydzielonych pomieszczeniach, dostosowane do zaopatrzenia większych zespołów mieszkaniowych lub obiektów przemysłowych o specjalnym przeznaczeniu.

Oczyszczanie ścieków:
Ścieki są to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe ciała stałe odprowadzane za pomocą rurociągów do odbiorników naturalnych jakimi mogą być zbiorniki lub cieki wodne, doły gnilne itp. W postaci ścieków odprowadza się odpadowe substancje przemysłowe oraz odpady żywnościowe i fekalia z miejskich i osiedlowych gospodarstw domowych. Ze względu na dużą szkodliwość biologiczną ścieków, zarówno komunalnych jak i przemysłowych, przed odprowadzeniem do odbiornika powinno się poddawać je oczyszczeniu w oczyszczalniach. W Polsce, mimo dużego postępu w tej dziedzinie, nie wszystkie ścieki poddawane są procesowi oczyszczania, co doprowadziło do zatrucia większości naturalnych cieków wodnych, czyniąc z nich na niektórych odcinkach martwe, pozaklasowe kanały ściekowe. W chwili obecnej coraz większa liczba zakładów chemicznych zmuszana jest do racjonalizacji gospodarki wodą, polegającej przede wszystkim na stosowaniu zamkniętych obiegów wody, co powoduje stosowanie nowych, skutecznych metod oczyszczania własnych ścieków, tak by mogły się stać one źródłem wody wykorzystywanej w celach przemysłowych.
Klasyfikacja ścieków:
Ścieki przemysłowe powstają w trakcie procesów technologicznych wielu rodzajów przemysłu. Aby ocenić ich szkodliwość trzeba znać nie tylko skład ich ogólnego odpływu z całego zakładu przemysłowego, lecz także skład strumieni wypływających z poszczególnych działów produkcji. Istotnym parametrem jest ilość ścieków przypadająca na jednostkę produktu wytwarzanego w danym dziale lub zakładzie. Znajomość parametrów ilościowych i jakościowych ścieków pozwala na oszacowanie koniecznego stopnia oczyszczenia, przy którym ich odprowadzenie do naturalnego odbiornika nie spowoduje pogorszenia klasy czystości wody. Sytuacją pożądaną jest uzyskanie lepszej czystości ścieków niż czystość wody w odbiorniku. Z drugiej strony rachunek ekonomiczny określa optimum, które należy przyjąć, aby nie powiększać nadmiernie kosztów własnych zakładu i cenę produktu uczynić konkurencyjną w stosunku do cen światowych. Problem ścieków występuje szczególnie ostro w koksowniach, zakładach petrochemicznych, garbarniach, celulozowniach, mleczarniach i cukrowniach. Ich nieoczyszczone ścieki stanowią duże zagrożenie dla odbiorników naturalnych. Do najczęściej występujących organicznych składników ścieków zalicza się: białka, węglowodany, tłuszcze, oleje, żywice, barwniki, fenole, produkty naftowe, detergenty, pestycydy itp. Składnikami nieorganicznymi są zasady, kwasy nieorganiczne, metale ciężkie (ołów, miedź, rtęć, cynk, kadm, chrom),a także arsen, chlor, siarkowodór, jony siarczanowe, chlorkowe, azotanowe, fosforanowe, węglanowe, amonowe itd. Różnorodne związki organiczne i nieorganiczne nadają ściekom określone cechy fizyczne takie jak mętność, barwa, zapach, zawiesiny. Pienienie się ścieków jest spowodowane występowaniem w nich substancji powierzchniowo czynnych, powodujących zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody. Należą do nich detergenty, mydła i saponiny. Ścieki przemysłowe na ogół nie stanowią zagrożenia sanitarno-epidemiologicznego, gdyż nie zawierają bakterii chorobotwórczych. Wyjątkiem są ścieki z zakładów przemysłu spożywczego, garbarni i zakładów utylizacji odpadów. Mogą one zawierać chorobotwórcze drobnoustroje w różnych postaciach (wegetatywnej i zarodnikowej) i jako takie powinny być poddawane procesom dezynfekcji.
Określenie stopnia zanieczyszczeń ścieków:
Parametrem określającym ilość zanieczyszczeń w ściekach jest tzw. biochemiczne zapotrzebowanie tlenu - BZT. Jest to ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie zużyta przez bakterie aerobowe (tlenowe) (mg/dm3) w ciągu określonego czasu. Ponieważ ok. 50% zanieczyszczeń zostaje utlenione przez bakterie w ciągu 3 dni, a po ok. 20 dniach proces jest zwykle zakończony, przyjmuje się czas 5 dni jako reprezentatywny do wyznaczenia charakterystyki biochemicznego zapotrzebowania tlenu. BZT5 oznacza się metodą rozcieńczeń lub metodami manometrycznymi.
W celu kontroli procesu oczyszczania ścieków parametr BZT5 oznacza się na wlocie i wylocie z oczyszczalni. Metoda manometryczna polega na pomiarze zmiany ciśnienia w szczelnie zamkniętym naczyniu pomiarowym (butelce). Biologiczna redukcja tlenu prowadzi do zmniejszenia ciśnienia powietrza zgromadzonego nad próbką ścieków. W konwencjonalnych manometrycznych systemach pomiarowych używano manometrów rtęciowych. Rtęć, a w szczególności jej pary są substancjami trującymi. W celu eliminacji tego zagrożenia opracowano alternatywne metody pomiarowe.
Metody oczyszczania ścieków:
W procesach oczyszczania ścieków stosuje się metody mechaniczne, chemiczne, biologiczne, mieszane i dezynfekcję. W zależności od rodzaju ścieków proces oczyszczania powinien być tak pomyślany, aby przy minimalnym nakładzie kosztów uzyskiwać najwyższy możliwy stopień oczyszczenia. W tym celu stosuje się jedną lub kilka z wymienionych metod oczyszczania.
Metody mechaniczne:
Polegają one na usunięciu grubszych zawiesin organicznych i mineralnych oraz ciał pływających. Usuwa się je za pomocą krat, sit, piaskowników, tłuszczowników oraz osadników różnego typu. Kraty i sita są mechanicznymi przegrodami ustawionymi na drodze spływu ścieków. Osadzające się na nich zanieczyszczenia, zwane skratkami, usuwa się okresowo ręcznie lub mechanicznie. Następnie poddaje się je procesom kompostowania lub po rozdrobnieniu w dezintegratorach zawraca się do obiegu. Kraty zatrzymują grubsze frakcje zanieczyszczeń, sita - drobniejsze (ok. 5 mm). Drobniejsze frakcje nadają się do przeróbki w komorach fermentacyjnych lub biotermicznych. Produktem jest tzw. biogaz oraz przefermentowany osad, nadający się do użycia jako nawóz.





Piaskowniki zatrzymują cięższe zanieczyszczenia ziarniste takie jak piasek, muły węglowe itp. Ziarna tych frakcji charakteryzują się dużym stopniem twardości. Nieoddzielenie ich powodowałoby szybkie zużycie urządzeń mechanicznych takich jak pompy, zawory itp. pracujących w przepompowniach. Piaskowniki płaskie mają kształt rynien o długości kilku metrów, w których zanieczyszczenia osadzają się na dnie wskutek działania siły ciężkości podczas przepływu ścieków z niewielką (9...12 m/min) prędkością.. Wadą piaskowników płaskich jest fakt zajmowania przez nie dużej powierzchni użytkowej. Tej wady pozbawione są piaskowniki wirowe, działające na zasadzie hydrocyklonów Zbudowane są w postaci pionowej rury, do której w górnej części wtłaczane są ścieki na kierunku stycznej do ścianki rury. Nadaje to im szybki ruch wirowy. Siła odśrodkowa odrzuca cięższe zanieczyszczenia ku ściankom, po powierzchni których opadają do zbiornika zlokalizowanego u dołu urządzenia. Odpiaszczone ścieki opuszczają urządzenie umocowaną współśrodkowo rurą odlotową.Tłuszczowniki są to przepływowe osadniki

Rys 1a. Tłuszczownik jednokomorowy (w celu powiększenia kliknij myszą na obrazku) służące do oddzielania zanieczyszczeń o gęstościach mniejszych od wody, co powoduje, że unoszą się na jej powierzchni. Tłuszczowniki mają postać basenu flotacyjnego. Ścieki przepływają przez basen ze zmniejszoną prędkością umożliwiającą wypłynięcie tłuszczu na powierzchnię cieczy. W celu ułatwienia wypływu wytwarza się w cieczy pęcherzyki powietrza, wdmuchując sprężone powietrze przez otwory w pobliżu dna tłuszczownika. Pęcherzyki powietrza unosząc się ku powierzchni porywają cząstki tłuszczu. Warstwa tłuszczów lub olejów zgarniana jest systemem przelewów lub czerpaków. Osadniki służą do usuwania ze ścieków zanieczyszczeń łatwo opadających. Oczyszczanie ścieków odbywa się wsposób ciągły z wykorzystaniem sił grawitacyjnych. Prędkość liniowa ścieków powinna wynosić do 0,01 m/s, przekrój strumienia ścieków powinien byś przeto odpowiednio duży w porównaniu z rurociągiem transportującym ścieki.. W osadnikach można oddzielić cząstki stałe o średnicy ponad 0,03 mm. Ścieki oczyszczone w osadnikach mają wyraźnie zredukowaną wartość parametru BZT5. W osadnikach Imhoffa (dwukomorowych) poza rozdzieleniem osadów od ścieków następuje fermentacja z wydzieleniem metanu i dwutlenku węgla. Otrzymany w ten sposób gaz może służyć do celów opałowych (metan 65...70%. CO2 25...30%). Czas oraz intensywność fermentacji zależą od temperatury. W temperaturze 10...15 st. C całkowity rozkład osadu następuje po 2...4 miesiącach. Osadniki te redukują BZT5 o ok. 40%, a zawiesiny o ok. 70%
Chemiczne :
Do oczyszczania ścieków przemysłowych zawierających chemiczne związki organiczne, metale ciężkie itp. stosuje się metody fizyko-chemiczne jak i chemiczne. Zalicza się do nich koagulację, neutralizację, ekstrakcję, sorpcję, elektrolizę i destylację. W zależności od składu ścieków można prowadzić oczyszczanie jedną lub kilkoma z podanych metod.
Koagulacja. Procesy koagulacji ścieków są podobne do zachodzących podczas oczyszczania wody Polegają na łączeniu cząstek koloidowych w większe zespoły, w wyniku czego wytrąca się osad w postaci zwartego koagulatu. Czynnikiem powodującym koagulację może być dodatek elektrolitu, dodatek koloidu o przeciwnym znaku ładunku elektrycznego do ładunku cząstek koloidowych, dehydratacja zolu, odparowanie lub wymrażanie ośrodka dyspersyjnego, a także czasami ogrzewanie lub wytrząsanie zolu. Ciekawą grupą związków stosowanych jako koagulanty są polielektrolity. Należą do nich np. kopolimery kwasu akrylowego i jego pochodnych. W łańcuchu tego polimeru mogą występować boczne grupy jonotwórcze, takie jak -COOH, -COO-Me+, -NH2, -NR2, lub NR3+X-. Ich budowa powoduje powstawanie zespołu zjawisk elektrostatycznych na granicy cząsteczka - roztwór prowadzących do koagulacji cząstek koloidalnych i wytrącenia ich w postaci osadu. Dokładniejszy opis mechanizmu koagulacji można znaleźć w podręcznikach chemii fizycznej.
W procesie koagulacji uzyskuje się znaczny efekt oczyszczenia (redukcja BZT5 do 85% i zawiesin do 90%). Powstaje tu jednak duża ilość osadów. Metodę stosuje się najczęściej do oczyszczania ścieków przemysłu włókienniczego, garbarskiego i chemicznego.
Neutralizacja. Polega na zobojętnianiu ścieków o odczynie alkalicznym lub kwaśnym substancjami o odczynie przeciwnym. Do zobojętniania ścieków alkalicznych można używać kwaśnych gazów spalinowych, powstających np. z paliw zasiarczonych i zawierających dwutlenek węgla, tlenki siarki i azotu. Do neutralizacji ścieków kwaśnych używa się mleka wapiennego lub gazów odpadowych zawierających amoniak. Neutralizację można prowadzić następującymi metodami:
- mieszaniem ścieków kwaśnych z alkalicznymi, - dodawaniem odpowiednich odczynników,
- przepuszczaniem ścieków kwaśnych przez złoża sporządzone np. z kamienia wapiennego i innych skał o podobnym odczynie (np. dolomitów).