1 / 24

VAS- ÉS MANGÁNTALANÍTÁS

VAS- ÉS MANGÁNTALANÍTÁS. Vas Határérték: Magyar: 0,2 – 0,3 mg/L EU: 0,2 mg/L Előfordulás: Talajvíz Védett rétegvíz Partiszűrésű víz A reduktív jelleg miatt a vízben jól oldódó vas(II) vegyületek (Fe 2+ ) dominanciája érvényesül

mirra
Télécharger la présentation

VAS- ÉS MANGÁNTALANÍTÁS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. VAS- ÉS MANGÁNTALANÍTÁS

  2. Vas • Határérték: • Magyar: 0,2 – 0,3 mg/L • EU: 0,2 mg/L • Előfordulás: • Talajvíz • Védett rétegvíz • Partiszűrésű víz • A reduktív jelleg miatt a vízben jól oldódó vas(II) vegyületek • (Fe2+) dominanciája érvényesül • Az eltávolításhoz (folyadék-szilárd fázisszétválasztás) vízben • rosszul oldódó vas(III)-vegyületekké kell átalakítani

  3. A vas és mangán nem okoznak az ivóvízben egészségügyi kockázatot • Eltávolításuk elsősorban esztétikai okokból szükséges • Másodlagos hatásuk azonban nem hanyagolható el • Vas- és mangán vegyületek kicsapódása a hálózatban, fajlagos felület növekedése • A nagy fajlagos felületen mikroorganizmusok megtelepedhetnek • Vas- és mangán vegyületek leszakadása a csővezeték faláról • Fokozott, határértéket is meghaladó vas- és mangán eltávolításra vonatkozó törekvések

  4. Alapvető folyamatok, melyekből a technológia összerakható: • Oxidáció • Kémiai kicsapatás • Szilárd-folyadék fázisszétválasztás • Két kritikus folyamat: • Oldott-szilárd átmenet hatékonysága (kémiai kicsapás, melyet az oxidáció vált ki) • Szilárd folyadék fázisszétválasztás hatékonysága Mindkét kritikus folyamatnak megfelelő hatékonysággal kell megvalósulnia a jó hatásfokú vas- mangán eltávolításhoz. Bármelyik folyamatban bekövetkező rendellenesség az eltávolítási hatásfokot csökkenti.

  5. Oxidáció • A redox-potenciál szerepe • A Fe2+/Fe3+ rendszer redox-potenciálja: +0,77 V • Néhány oxidálószer redox-potenciálja: • Vízben oldott oxigén (semleges közegben): +0,815 V • Vízben oldott oxigén (savas közegben): +1,229 V • Ózon (lúgos közegben): +1,24 V • Ózon (semleges közegben): +2,07 V • Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg) +1,49 V

  6. Mangán • Határérték: • Magyar: 0,05 – 0,1 mg/L • EU: 0,05 mg/L • Vas és mangán együtt: 0,3 mg/L (csak a magyar szabványban!) • Előfordulás: • Talajvíz • Védett rétegvíz • Partiszűrésű víz • A reduktív jelleg miatt a vízben jól oldódó mangán(II) vegyületek • (Mn2+) dominanciája érvényesül • Az eltávolításhoz (folyadék-szilárd fázisszétválasztás) vízben • rosszul oldódó mangán(IV)-vegyületekké kell átalakítani

  7. Alapvető folyamatok, melyekből a technológia összerakható: • Oxidáció • Kémiai kicsapatás • Szilárd-folyadék fázisszétválasztás

  8. Oxidáció • Az Mn2+/Mn4+ rendszer redox-potenciálja: +1,51 V • Az Mn2+/MnO2 rendszer redox-potenciálja: +1,28 V • Néhány oxidálószer redox-potenciálja: • Vízben oldott oxigén (semleges közegben): +0,815 V • Vízben oldott oxigén (savas közegben): +1,229 V • Ózon (lúgos közegben): +1,24 V • Ózon (semleges közegben): +2,07 V • Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg): +1,49 V • Kálium-permanganát (savas közeg): +1,69 V • Kálium-permanganát (lúgos közeg): +1,85 V • Hidrogén-peroxid: +2,14 V

  9. Oxidáció • Az Mn2+/Mn4+ rendszer redox-potenciálja: +1,51 V • Az Mn2+/MnO2 rendszer redox-potenciálja: +1,28 V • Néhány oxidálószer redox-potenciálja: • Vízben oldott oxigén (semleges közegben): +0,815 V • Vízben oldott oxigén (savas közegben): +1,229 V • Ózon (lúgos közegben): +1,24 V • Ózon (semleges közegben): +2,07 V • Hipo-klórossav (HOCl – semleges-savas közeg): +1,49 V • Kálium-permanganát (savas közeg): +1,69 V • Kálium-permanganát (lúgos közeg): +1,85 V • Hidrogén-peroxid: +2,14 V

  10. Fe2+ + 2H2O  Fe(OH)2 + 2H+ HCO3- + H+  H2CO3 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2  4Fe(OH)3 3Fe(OH)2 + O3 3 Fe(OH)3

  11. Mn2+ + 2H2O Mn(OH)2 + 2H+ 3Mn(OH)2 + 3H2O + O3  3 Mn(OH)4 Mn(OH)4  MnO(OH)2 + H2O MnO(OH)2  MnO2 + H2O

  12. E H2 Redox-potenciál – pH diagram és a különböző oxidációs állapotú és oldékonyságú vas vegyületek előfordulása HEM (1961) nyomán [Volf] 1,2 A víz oxidációja 2H2O – 4e- 4H+ + O2 oxigén fejlődés 100 10 1 0,1 Fe3+ oldhatósága 0,01 1 Fe3+ FeOH+ 0,8 Fe(OH)2+ EH2 = 1,23 – 0,059 pH 0,6 Fe(OH)3 Fe2+ 0,4 0,2 0 EH2 = 0,83 + 0,059(14 – pH) -0,2 100 -0,4 10 1 0,1 Fe2+ oldhatósága [ppm] A víz redukciója 2H2O + 2e- H2 + 2OH- hidrogén fejlődés 0,01 -0,6 Fe(OH)2 -0,8 pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

  13. A különböző redox-potenciál értékek miatt a vas(II)- és a mangán(II)-vegyületek eltérő oxidálószereket igényelnek • Gazdaságossági megfontolások: az erősebb oxidálószerek drágábbak!!! • Ha vas(II)- és mangán(II)-vegyületek egyszerre vannak jelen a vízben (és ez az esetek döntő többségében így van!!) erős oxidálószert alkalmazva először a vas(II)-vegyületek oxidálására kerül sor, és ha ezek elfogytak akkor oxidálódnak mangán (II)-komponensek. • Célszerű először a vas(II)-vegyületeket az olcsóbb oxidálószerrel oxidálni, majd ha ez a folyamat befejeződött az erősebbel a mangán (II)-komponenseket

  14. Az alkalmazásra kerülő vastalanítási technológia függ a kezelendő vízben található vasvegyületek koncentrációjától • A vízben oldott oxigénnel történő oxidáció hatékonysága függ a levegőztetés idejétől és intenzitásától (a vízbe belépő oxigén mennyiségétől) • Az alkalmazásra kerülő szilárd-folyadék fázisszétválasztási technológia (egylépcsős, vagy többlépcsös) szintén a tisztítandó víz vastartalmának függvénye

  15. Praktikus okokból a következő osztályozást célszerű figyelembe venni: • 0,2 mg/L < Fe2+ < 0,5 mg/L • 0,5 mg/L < Fe2+ < 2,0 mg/L • 2,0 mg/L < Fe2+ < 5,0 mg/L • Fe2+ > 5,0 mg/L

  16. Fe2+ < 0,5 mg/L egyszerű oxidáció (olcsó oxidálószerrel), egylépéses szilárd-folyadék fázisszétválasztás (nyitott, vagy zárt gyorsszűrő) az oxidáció megfelelő hatékonysággal és elegendően rövid idő alatt megvalósítható vízben oldott oxigénnel a fázisszétválasztást biztosító gyorsszűrő egységben megfelelő szűrőméretezés esetén a ciklusidő nem rövidebb 24 óránál

  17. 0,5 mg/L < Fe2+ < 2,0 mg/L az oxidáció a vízben oldott oxigén hatására lényegesen lassabban valósul meg. vagy erősebb oxidálószer alkalmazására, vagy hosszabb reakció időre van szükség a hosszabb reakcióidő biztosításához külön oxidációs egységet kell kialakítani erősebb oxidálószer alkalmazása esetén nem szükséges a különálló oxidációs egység létrehozása, a homokszűrő előtt történő oxidálószer adagolás (és annak megfelelő elkeverése) biztosítja a gyors oxidációt szilárd-folyadék fázisszétválasztás megfelelő hatékonysággal biztosítható a gyors homokszűrőben a ciklusidő megközelíti vagy eléri a 24 órát, extra öblítővíz igény nem lép fel

  18. 2,0 mg/L < Fe2+ < 5,0 mg/L a szükséges hatékonyságú oxidáció csak erős oxidálószer(ek) alkalmazásával biztosítható a megfelelő hatékonyságú oxidációhoz külön oxidációs egység kialakítása szükséges a szilárd-folyadék fázisszétválasztás megfelelő hatékonysággal megvalósítható gyors homokszűrőben, de a ciklusidő 12-24 óra között változik a rövid ciklusidő miatt a szűrő-öblítővíz igény elérheti, sőt meghaladhatja a tisztított víz 10%-át a ciklusidő növelése érdekében célszerű kétrétegű gyors homokszűrőt alkalmazni, mely lehet elválasztott terű, illetve egyterű

  19. Fe2+ > 5,0 mg/L a hatékony oxidáció csak erős oxidálószer alkalmazásával érhető el a hatékony oxidációhoz elegendően hosszú reakcióidő szükséges külön oxidációs egység kialakítását célszerű biztosítani a hatékony szilárd-folyadék fázisszétválasztáshoz kétlépcsős eljárás szükséges első fázisszétválasztási egységként célszerű ülepítő, vagy flotáló műtárgyat kialakítani a második fázisszétválasztó egység a hagyományos (vagy kétrétegű) szűrő fenti kialakítással biztosítható az elfogadhatóan hosszú ciklusidő és a viszonylag kis szűrő-öblítővíz igény

  20. nyers víz zagyvíz szűrő réteg támréteg szűrt víz öblítő víz levegő befúvás

  21. szűrőkavics

  22. Mangán(II)-vegyületek oxidálása a vízben oldott oxigénnel (bedolgozott szűrő) • Bár a vízben oldott oxigén redox-potenciálja lényegesen kisebb, mint a Mn2+/Mn4+ rendszeré, megfelelő katalizátor jelenlétében a Mn2+ ionok oxidálását a vízben oldott oxigén is képes megvalósítani • A szűrőkavics felületén kialakuló MnO2 réteg megfelelő módon katalizálja a Mn2+ ionok oxidálását • A mangán-dioxid réteg kialakítása KMnO4 oldat adagolásával biztosítható • A katalizátor réteget időnként KMnO4 oldat adagolásával regenerálni, erősíteni kell • Ez a megoldás a 0,5 mg/L-nél kisebb Mn2+ koncentrációval rendelkezővizekben alkalmazható • Kereskedelmi forgalomban: mangán-zöld homok, BIRM homok

  23. Mangán(II)-vegyületek oxidálása erős oxidálószerekkel • Klór Bár a klór redox-potenciálja hasonló a Mn2+/Mn4+ rendszeréhez, elegendő reakció-idő biztosításával megfelelő oxidáció biztosítható. Külön oxidációs reaktor beiktatása az oxidáció hatékonyságát javítja. A klór 0,5 mg/L-nél kisebb és nagyobb Mn2+ koncentrációk esetén egyaránt alkalmazható. • KMnO4 oldat Megfelelő oxidációs hatékonyság csak 9,0-nél nagyobb pH értékek esetén jelenik meg. Ezen a nagy pH értéken azonban jelentős kalcium-karbonát kiválásra számíthatunk a szűrőkavics felületén. Ez a jelenség nagy mértékben rontja a szűrés hatékonyságát.

  24. Ózon Az ózon –nagy redox-potenciálja miatt – hatékony és gyors oxidációt biztosit a 0,5 mg/l-nél kisebb és nagyobb kezdeti Mn2+ koncentrációk esetén egyaránt. Különálló oxidációs egység alkalmazása az oxidáció hatékonyságát javítja. Fázisszétválasztó egységként hagyományos homokszűrőt célszerű alkalmazni. • Hidrogén-peroxid Nagy redox-potenciálja miatt hatékony és gyors oxidációt valósít meg mind 0,5 mg/l-nél kisebb, mind 0,5 mg/l-nél nagyobb kezdeti Mn2+ koncentrációk mellett. Különálló oxidációs egység alkalmazása célszerű. A hagyományos homokszűrő alkalmazása megfelelő fázisszétválasztást biztosít.

More Related