környezettechnika 4. témacsoport

Környezettechnika4. témacsoport

Tankönyv I.

http://tp1957.atw.hu/kt04.ppt1.10.4 fejezet 87-89. o.

1.11 fejezet 89-129. o.

1.12 fejezet 129-135. o.

13. C

Tartalom

Membránszűrés

– fordított ozmózis

Semlegesítés, pH-beállítás

Redukció, oxidáció

Hidrolízis

Derítés

Termikus eljárások

– égetés

– hőbontás, pirolízis

Kicsapatás

Ioncsere

2

1.10.4 Membránszűrés

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

oldat vagy kolloid oldat kezelése vékony, kis pórusméretű hártyákon.

az összetevő elválasztása, töményítése.

az összetevő lehet értékes vagy szennyező, ártalmas.

hártyán való átnyomás.

ultraszűrés (10–2…10–6 mm, M = 300…2000000, p = 1…15 bar)fordított ozmózis (10–6…10–7 mm, p = 15…100 bar) alkalmazásával. Ld. következő oldalak.

Pl. víz oldott anyagainak eltávolítására, oldott anyag mentes víz előállítására.

3

1.10.4.1 Az ozmózis jelensége (ismétlés)

hígabb oldat

töményebb oldat

töményedik hígul

csökken a szint

emelkedik a szint

kiegyenlítődés indul meg

Δh

h2h1

p1 = h1·1·g p2 = h2·2·g

féligáteresztő hártya

Az ozmózisnyomás: = c·R·T

a hidrosztatikai nyomások

Sejthártyák, bőr, stb.4

1.10.4.1 A fordított ozmózis (RO)Az ozmózis jelensége, a fordított ozmózis elve

A membrán cellulóz-acetátból vagy poliamidból készülhet, érzékeny mechanikai és biológiai lerakódásokra, vegyszerek-re, ezért a víz előkezelést igényel.Esetenként a kapott víz sem felel meg a kívánt célnak, emiatt utókezelés lehet szükséges.

Dr. Pátzay György: Víz1 (internetről)5

Egyszerű, kis felületű membránkészülék elvi felépítése

Dr. Pátzay György: Víz1 (internetről)

1.10.4.1 fordított ozmózis

nyersvíz (N) koncentrátum (K)

permeátum (P)víz áramlás membrán

visszatartott részecskék

Teljes anyagmérleg:N = P + K

Részleges anyagmérleg:N·c(N) = P·c(P) + K·c(K)6

Tekercselt, nagy felületű membránkészülék elvi felépítése

Dr. Pátzay György: Víz1 (internetről)

1.10.4.1 fordított ozmózis

7

1.10.4.1 Fordított ozmózis – számolási feladatEgy „RO”-víz készítő üzem 36 bar nyomással dolgozik. Az óránkénti termelés 600 ℓ. Az előtisztított (szűrt) víz kiindulási koncentrációja 0,025 mol/dm3, a permeátumé 0,001 mol/dm3, a koncentrátumé 0,125 mol/dm3. Az üzem napi 8 órában működik.

a) Hány m3 a napi „RO”-víz termelés?

b) Hány kWh a napi energia fogyasztás?W = p·V

c) Hány W a teljesítmény-szükséglet?

d) Hány m3/h a vízfogyasztás?N·0,025 = 0,6·0,001 + (N–0,6)·0,125

e) Hány m3/h a koncentrátum térfogatárama?

f) Hány m3/(m2·h) a felületi terhelés?

600 W

0,744 m3/h

0,144 m3/h

4,8 m3

W = 3,6·106 Pa·4,8 m3 = 4,8 kWh17280000 J =

8

1.11.1 Semlegesítés, pH-beállítás

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

savas vagy lúgos oldat pH-jának 7-re, illetve a szükséges értékre állítása.

a szükséges körülmény (pH) megteremtése.

a savas – lúgos kémhatás a környezetre ártalmas, egyes folyamatok megfelelő pH-tartományt igényelnek.

megfelelő mennyiségű savas vagy lúgos anyaggal való összekeverés.

semlegesítő, illetve pH-beállító szerek (pl. savak, lúgok) használatával, megfelelő berendezésben. Ld. következő oldalak.

Pl. ipari savas – lúgos szennyvíz kezelése, pH beállítás csapadék képzéshez.

9

1.11.1 Semlegesítés, pH-beállítás

Semlegesítő: savas szenny-vizek semlegesítése

Ca(OH)2 víz

10

1.11.1. Semlegesítés – számolási feladatEgy semlegesítő berendezésbe óránként 3,6 m3 pH = 2,6 szennyvíz folyik be. A szennyezés erős savtól származik. A semlegesítést 50 g/dm3-es CaO tartalmú mésztejjel végzik. Az üzem napi 8 órában működik. A CaO-hoz képest 2,5-szeres mennyiségű szárított mésziszap képződik.

a) Hány g CaO kell 1 m3 szennyvízhez?

b) Hány dm3 az óránkénti mésztej fogyasztás?

c) Hány kg a napi CaO szükséglet?

d) Hány m3/nap a kezelt szennyvíz?

e) Hány kg a heti szárított mésziszap mennyiség?

CaO + 2 H3O+ → Ca2+ + 3 H2O

c(H3O+) = 10-2,6 mol/dm3n(H3O+) = 2,51 mol

2,02 kg

28,8 m3/nap

35,4 kg

70,3 g

5,06 dm3

11

1.11.1. Semlegesítés – számolási feladatEgy semlegesítő berendezésbe óránként 1,8 m3 pH = 10,6 szennyvíz folyik be. A szennyezés erős lúgtól származik. A semlegesítést 49 g/dm3-es H2SO4 tartalmú kénsav oldattal végzik. Az üzem napi 8 órában működik. A H2SO4-hoz képest 1,5-szeres mennyiségű szárított gipsziszap képződik.

a) Hány g H2SO4 kell 1 m3 szennyvízhez?

b) Hány dm3 az óránkénti kénsav oldat fogyasztás?

c) Hány kg a napi H2SO4 szükséglet?

d) Hány m3/nap a kezelt szennyvíz?

e) Hány kg a heti szárított gipsziszap mennyiség?

H2SO4 + 2 OH– → SO42– + 2 H2O

c(H3O+) = 10-10,6 mol/dm3 = 2,51·10-11 mol/dm3 n(OH–) = 0,716 mol

c(OH–) = 3,98·10-4 mol/dm3

0,281 kg

14,4 m3/nap

2,95 kg

19,5 g

0,716 dm3

12

1.11.3.2 Redukció

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

vegyületek olyan reakciója, amelynek során az anyag redukálódik.

az összetevő átalakítása.

Az egyik, hogy mérgező anyagokból kevésbé mérgező vagy ártalmatlan vegyületekhez jussunk (pl. NOx → N2, Cr+6 →Cr3+).A másik, hogy a nem kívánatos anyagot (pl. oxigén a kazántápvízben) eltávolítsuk.

Redukálószerekkel (H2, CO, SO2, N2H4) való reakcióval.

kevert reaktor, medence, égő (láng vagy katalitikus). Ld. következő oldalak.

Pl. a nitrogén-oxidok, króm(VI)-vegyületek, oldott oxigén. 13

1.11.3.2 Redukció

Néhány példa

NO redukciója:

2 NO + 4 H2 → N2 + 2 H2O

6 NO + 4 NH3 → 5 N2 + 6 H2O *

2 NO + 2 CO → CO2 + N2 *

Oxigén-mentesítés:

O2 + N2H4 → N2 + 2 H2O

Króm(VI) redukció:

2 Cr+6 + 3 SO2 + 18 H2O → 2 Cr3+ + 3 SO42– + 12 H3O+

14

NH3

H2O

N2

NOx

NOx

1.11.3.2 Redukció

levegő ventilátor

tisztítan- dó gáz

katalizátorkatalitikus reaktor

tisztított gáz

ammónia tartály

meleg levegő

ammónia gőzammónia és levegő elegye

NOx

NOx

NH3

H2O

15

1.11.3.1 Oxidáció

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

vegyületek olyan reakciója, amelynek során az anyag oxidálódik.

az összetevő átalakítása.

Az egyik, hogy mérgező anyagokból kevésbé mérgező vagy ártalmatlan vegyületekhez jussunk (pl. CN–).A másik, hogy a további átalakításra alkalmas anyagot nyerjünk (pl. Fe2+), esetleg kórokozókat pusztítsunk (pl. klór, ózon a fertőtlenítésben).

O2-nel, ózonnal (O3), klórral való reakcióval.

kevert reaktor, medence. Ld. következő oldalak.

Pl. a cianidok, szén-monoxid, szénhidrogének.

16

1.11.3.1 Oxidáció

17

1.11.3.1 Oxidáció

18

1.11.3.1 Oxidáció

19

Barótfi István: Környezettechnika (internet)

1.11.3.1 Oxidáció

20

1.11.3.1 Oxidáció

klórpalack

klóradagoló

érzékelő

szivattyú

nyersvíz

klórosvíz bevezetés

szabályozó

fertőtle-nített víz

mintavevő

szűrő

21

1.11.3.1 Oxidáció – számolási feladatEgy ivóvíz fertőtlenítő medencében a vizet klórgázzal fertőtlenítik. A termelés Q = 20 m3/h. A víz fertőtleníté-séhez 15 mg/dm3 klór használódik el. A fertőtlenített víz maradék klór koncentrációja B = 2 mg/dm3. Az üzem folyamatos munkarendben működik. Tartózkodási idő a medencében t = 30 perc. Vízmélység h = 1 m.

a) Hány m3 a napi ivóvíz termelés?

b) Hány kg a napi klór szükséglet?

c) Mennyi időre elég a palack 11 kg-ja?

d) Hány m3-es legyen a medence?

e) Mekkora legyen a medence felülete?

f) Mennyi a medence felületi terhelése?

kb. 32 óra

10 m3

10 m2

480 m3

8,16 kg

2 m3/(m2·h)22

1.11.2 Hidrolízis

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

vegyületek olyan reakciója, amelynek során víz hatására legalább két új vegyület keletkezik.

az összetevő átalakítása.

Az egyik, hogy mérgező anyagokból kevésbé mérgező vagy ártalmatlan vegyületekhez jussunk.A másik, hogy vízzel hevesen, esetleg robbanás-szerűen reagáló anyagok reakcióját ellenőrzött körül-mények között végezzük.

vízzel, esetleg savval vagy lúggal való reakcióval.

kevert reaktorban.

Pl. a cianidok, cianátok, halogenidek, fém-alkoholátok, karbidok, hidridek, alkálifémek, szulfidok eredménye-sen kezelhetők.

23

1.11.2 Hidrolízis

Néhány példa

Vas(III)-ionok hidrolízise:

Fe3+ + 6 H2O Fe(OH)3 + 3 H3O+

Klórgáz reakciója vízzel:

Cℓ2 + 2 H2O HCℓ + HOCℓ

Észterek hidrolízise (lúggal elszappanosítás):

R-COOR’ + H2O R-COOH + R’-OH

R-COOR’ + NaOH → R-COONa + R’-OH

szappan

Keményítő vagy cellulóz hidrolízise:

(C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6

derítés

fertőtlenítés

biodiesel gyártás

szappangyártás

bioetanol gyártás

24

1.11.5 Derítés

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

vegyszerrel elősegített tisztítás, segédművelet-ként ülepítés vagy szűrés szükséges.

A nem ülepedő lebegő anyagok eltávolítása.

Azért, hogy kristálytiszta legyen a (ivó- vagy ipari) víz.

A kolloiddal ellentétes töltésű csapadékot adunk a vízhez, vagy állítunk elő benne.

Hidrolizáló fémsók (Al, Fe) vagy szerves elektrolit. Berendezés: derítő (ld. következő oldalak)

Részfolyamatok: bekeverés, pelyhesítés, ülepítés

pl. ivó- vagy ipari víz.

Hol találkoztunk már derítéssel (labor)?Mire használják az élelmiszeriparban? 25

1.11.5 Derítés

Derített

Iszap

víz

Derítő medence

26

1.11.5 Derítés

Derítő medence

iszapelvezetés

pelyhesítő tér

keverőtér

derített víz

ülepítő tér

nyersvíz

iszapiszapkotró

derítőszer

lebegőiszapfelhő

27

1.11.4 Termikus eljárások

Fogalma: hőhatást, melegítést alkalmazó eljárások összefoglaló neve.Két fő típusa van (az előzőekben megismert szárításon kívül)Égetés

– oxigén, levegő jelenlétében,– égési folyamatok, hőfejlődés– termékei: légnemű (füstgáz), szilárd (hamu, salak).

Hőbontás, pirolízis– oxigén, levegő jelenléte nélkül,– bomlási folyamatok, hőelnyelés– termékei: légnemű (pirogáz), folyékony (olaj vagy

kátrányszerű), szilárd (koksz vagy salak jellegű).

28

1.11.4.1 Égetés

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

oxigén, levegő jelenlétében végrehajtott termikus eljárás.

(1) az éghető anyag hőjének kinyerése,(2) veszélyes anyag (hulladék) ártalmatlanítása.

(1) energia-termelés, ill. (2) környezetvédelem.

Az anyagot megfelelő hőmérsékletre előmelegítik, levegő jelenlétében meggyújtják, elégetik.

égető berendezések, kemencék (ld. következő oldalak)

pl. kommunális és veszélyes hulladék.

29

1.11.4.1 Égetés

Égető berendezések

Rostélyos: a kiégett anyag (hamu, salak átesik rajta)

– sík

– ferde

– lépcsős

– mozgó

– forgó (henger)

Rostély nélküli

– forgódobos kemence

– fluidizációs kemence

30

1.11.4.1 Égetés Forgódobos kemence

1. adagológarat szilárd anyag számára; 2. hidraulikus adagolómű; 3. csigás adagoló iszapok számára; 4. a kemence fejrésze; 5. kifalazott forgódobos kemence; 6. utóégető tér; 7. folyékony hulladék égetése; 8. nedves rendszerű salakkihordó; 9. hajtómű

31

1.11.4.1 Égetés

A forgódobos kemence hőmérsékleti szakaszai 32

1.11.4.1 Égetés

Forgó (henger)rostélyos kemence

33

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

olyan folyamat, amely során egy összetevőből rosszul oldódó anyagot (csapadékot) képezünk.

(1) az összetevő elválasztása, kinyerése,(2) veszélyes anyag ártalmatlanítása.

zavaró összetevő, ill. környezetvédelem.

Az anyagot megfelelő vegyszer oldatával reagáltat-ják, a csapadékot ülepítik v. szűrik.

Kevert reaktor (ld. következő oldalak)

pl. ivóvíz, ipari víz – lágyítás;szennyvíz – foszfát, nehézfémek eltávolítása.

34

1.11.6 Vízkeménység, lágyítás

Fogalma: a víznek az a tulajdonsága, hogy– nem habzik benne a szappan,– lassabban fő meg benne a rizs, a bab, stb.Oka: a vízben oldott Ca2+ és Mg2+ ionok.Fajtái:– karbonát keménység, Kk (régi nevén változó keménység, Vk),– nemkarbonát keménység, Nkk (régi nevén állandó keménység, Ák).Összes keménység = karbonát keménység + nemkarbonát keménységMértékegységei:

mmol/dm3,mg CaO/dm3,német keménységi fok (nkº).

1 nkº = 10 mg CaO/dm3-rel egyenértékű Ca2+ és Mg2+ ion.

1 mmol/dm3 = 56 mg CaO/dm3

M(CaO) = 56 g/mol

35

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzésA meszes vízlágyítás folyamataiA karbonát-keménység lágyítása:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2 H2O

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + MgCO3 + 2H2OA magnézium-keménység lágyítása:

MgCO3 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCO3

MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4

MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2A szabad (agresszív) szén-dioxid megkötése:

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2OAz alkáli-karbonátok és -hidrogén-karbonátok átalakítása:

2 NaHCO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + Na2CO3 + 2 H2O

Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2 NaOH

13. H

36

1. vízelosztó 2. mészoltó 3. mésztejadagoló 4. mésztelítő 5. reaktor 6. szűrő Dr. Pátzay György: Víz1 (internetről) Víztisztítás – mészvizes vízlágyítás

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés

37

nyersvíz bevezetés

lágyított víz

mésziszap

mésztej mészvíz

Dr. Pátzay György: Víz1 (internetről)

1. mészhidrát tartály 2. elszívó vezeték 3. mésztejkeverő 4. vákuumszivattyú5. mésztejadagoló 6. nyersvíz bevezetés 7. reaktor 8. szűrő

Ipari víz készítése – mésztejes vízlágyítás

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés

38

Fülöp Tamás: A Föld vízkészlete (02viz.ppt, internet)

Ipari víz készítése – mésztejes gyorslágyító reaktor

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés

39

Mika László Tamás: aviz.pdf (internet)

Ipari víz készítése – meszes – szódás vízlágyítás

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés

40

A szóda lágyítja a mésszel nem reagáló vegyületeket

(kalcium – nemkarbonát keménység):

CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaCl

A szóda és a mész feleslege egymással is reagál (kausztifikálás):

Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaOH

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés

41

A foszfátos (trisós, alkáli-foszfátos) vízlágyítás folyamatai:

3 Ca(HCO3)2 + 2 Na3PO4 = Ca3(PO4)2+ 6 NaHCO3

3 Mg(HCO3)2 + 2 Na3PO4 = Mg3(PO4)2+ 6 NaHCO3

3 CaSO4 + 2 Na3PO4 = Ca3(PO4)2+ 3 Na2SO4

3 MgCl2 + 2 Na3PO4 = Mg3(PO4)2+ 6 NaCl

A változó keménységből keletkező NaHCO3 kiküszöbölésére (termikus) előlágyítás után alkalmazzák. A víz keménysége a kalcium- és magnézium foszfátok kis oldhatósága miatt 0,1-0,15 nk°-ra csökkenthető (a meszes – szódás eljáráshoz képest lágyabb vizet eredményez).

Mika László Tamás: aviz.pdf (internet)

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés

42

Vízlágyító üzemben 400 ℓ/h kapacitással napi 7,5 órában meszes előlágyítást alkalmaznak. A víz magnézium-keménysége 2 nkº, karbonát-keménysége 6 nkº, szén-dioxid „keménysége” 2 nkº. A felhasznált CaO tömegének háromszorosa keletkezik szárított mésziszapból.

a) Hány m3 a napi termelés?

b) Hány kg CaO kell 1 m3 vízhez?

c) Hány kg a napi CaO felhasználás?

d) Hány kg a heti mésziszap képződés?

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés – számolási feladat

3 m3

0,1 kg

0,3 kg

6,3 kg

43

Egy víz Ca2+ ion tartalma 90 mg/dm3, összes keménysége 16 nkº, lúgossága 3 mmol/dm3.

a) Számolja ki a hiányzó mennyiségeket, és egészítse ki a következő táblázatot!

b) Hány kg 5 w%-os mésztej kell 1 m3, azelőbbieknek megfelelő víz előlágyításához?

Ca(HCO3)2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2O + 2 CO2

1.11.6 Keménység – számolási feladat

  L Ök Kk Nkk Ca2+ Mg2+ HCO3–

mmol/ℓ 3

mg CaO/ℓ – –

nkº – 16 –

mg/ℓ – – – – 902,36 kg

44

A január – februári környezettechnika órák

2012. 01. 04. Sz 3. témazáró dolgozat 2012. 01. 05. Cs Membránszűrés: fordított ozmózis 2012. 01. 11. Sz Félévi osztályzatok

Semlegesítés, pH-beállítás, redukció Oxidáció

2012. 01. 12. Cs Hidrolízis, derítés 2012. 01. 18. Sz Termikus eljárások: égetés 2012. 01. 25. Sz Kicsapatás 2012. 01. 26. Cs Kicsapatás

ellenőrző kérdések kiadása 2012. 02. 01. Sz Ioncsere 2012. 02. 02. Cs 4. témazáró dolgozat2012. 02. 08. Sz Új tananyag: a vizek jellemzői (FKB)

13. C

45

1.11.7 Ioncsere

Fogalma:

Célja:

Miért?

Hogyan?

Mivel?

Mire?

(vízben) oldott ionok cseréje más ionokra.

(1) az ionok eltávolítása (a víz kell),(2) az ionok kinyerése (az ionok kellenek).

(1) zavaró vagy mérgező anyag, (2) kell az anyag.

Az anyagot megfelelő anyaggal (ioncserélő) érintkeztetik.

Ioncserélő oszlopok: kation- és anioncserélő, kevert ágyas ioncserélő (ld. következő oldalak)

pl. ioncserélt víz előállítása (kazán), nehézfémek eltávolítása, kis koncentrációjú anyag töményítése, kinyerése, elválasztása.

46

Ioncserélő anyagok: olyan szilárd anyagok, amelyek ion-jaikat képesek a velük érintkező folyékony fázis (víz) ionjaira kicserélni.

Ioncserélő anyagok a természetben is vannak (pl. a talajban egyes agyagásványok és a humusz).

Ioncserélő műgyanták: olyan műanyagok, amelyeknek a felületén savas vagy bázisos csoportokat alakítottak ki.A kationokat H+ ionra, az anionokat OH– ionra cseréli.

Ezek lényegében szilárd, vízben nem oldódó savként vagy bázisként viselkednek. Ugyanúgy, mint más savak, bázisok, ezek is lehetnek erősek vagy gyengék.

Az erős ioncserélők minden iont lecserélnek, a gyengék szelektívek.

1.11.7 Ioncsere

47

szennyvíz

1.11.7 Ioncsere

Két ütem:

1. ütem: ioncsere

2. ütem: regeneráláskation-cserélő

savvalanion-cserélő

lúggal

előkezelt víz

CO2 + levegő

kation- cserélő

anion- cserélő

ioncserélt vízlevegő

regene-ráló sav

regene-ráló lúg

48

A kationcserélő gyantát elhagyó víz pH-ja 2,4. Hány mmol/dm3, ill. nk° volt az ionmentesített víz keménysége, ha csak a kalcium- és magnéziumionok cserélődtek ki a gyantán?A kationcserélésnél a Ca2+ és Mg2+ ionokat H+ ionra cserélik. Egy mol kétértékű Ca és Mg ion megkötéséből 2 mol H-ion szabadul fel.pH = -lg c(H3O+) = 2,4 c(H3O+) = 10-2,4 =c(H3O+) = 2·{c(Ca2+) + c(Mg2+)} = 2·ÖkÖk =M(CaO) = 56 g/mol 1 mmol/dm3 = ? mg CaO/dm3 1,99 · 56 = 111,44 mg CaO/dm3.Mivel 10 mg CaO = 1 nk°, ez megfelel nk°-nak.

1.11.7 Ioncsere – számítási feladat

0,00398 mol/dm3 = 3,98 mmol/dm3

3,98 mmol/dm3/2 = 1,99 mmol/dm3

56

11,1449

Környezettechnika – 2. félév – házi feladat 1. Egy „RO”-víz készítő üzem óránként 1600 ℓ vizet állít elő.

Az előtisztított (szűrt) víz kiindulási oldott anyag koncentrációja 0,020 mol/dm3, a permeátumé 0,001 mol/dm3, a koncentrátumé 0,140 mol/dm3 Hány m3/h a vízfogyasztás?

2. 1 m3 pH = 2,4 szennyvíz semlegesítéséhez hány g CaO szükséges?

3. Egy ivóvíz fertőtlenítő medencében a vizet klórgázzal fertőtlenítik. A termelés Q = 15 m3/h. A víz fertőtlenítéséhez 18 mg/dm3 klór használódik el. A fertőtlenített víz maradék klór koncentrációja B = 2 mg/dm3. Hány kg a napi (24 h) klór szükséglet?

Kiadás: 13. H 2010. 02. 01. 13. K 2010. 02. 02.

Beadás: 13. H 2010. 02. 19. 13. K 2010. 02. 16. 50

Környezettechnika – 2. félév – házi feladat 4. Vízlágyító üzemben 600 ℓ/h kapacitással napi 8 órában

meszes előlágyítást alkalmaznak. A víz magnézium-keménysége 2 nkº, karbonát-keménysége 6 nkº, szén-dioxid „keménysége” 2 nkº. Hány kg CaO kell 1 m3 vízhez?

5. A kationcserélő gyantán kimerülésig 15 m3 12,6 nkº keménységű vizet vezettek át. Mennyi az ioncserélőről jövő víz pH-ja?

Kiadás: 13. H 2010. 02. 15. H 13. K 2010. 02. 16. K

Beadás: 13. H 2010. 02. 26. P 13. K 2010. 02. 25. Cs

51

VÉGEa 4. témacsoportnak.

ISMÉTLÉSkövetkezik

2010. 02. 11-én

azutánTÉMAZÁRÓ DOLGOZAT

2010. 02. 15-én.52

1.10.4.1 Fordított ozmózis – számolási feladatEgy „RO”-víz készítő üzem 54 bar nyomással dolgozik. Az óránkénti termelés 1000 ℓ. Az előtisztított (szűrt) víz kiindulási koncentrációja 0,02 mol/dm3, a permeátumé 0,001 mol/dm3, a koncentrátumé 0,10 mol/dm3. Az üzem napi 15 órában működik.

a) Hány m3 a napi „RO”-víz termelés?

b) Hány kWh a napi energia fogyasztás?W = p·V

c) Hány W a teljesítmény-szükséglet?

d) Hány m3/h a vízfogyasztás?N·0,02 = 1·0,001 + (N–1)·0,10

e) Hány m3/h a koncentrátum térfogatárama?

1500 W

1,238 m3/h

0,238 m3/h

15 m3

W = 5,4·106 Pa·15 m3 = 22,5 kWh81000000 J =

53

1.11.3.1 Oxidáció – számolási feladatEgy cianidos technológiával dolgozó aranybányában a szennyvíz mennyiség Q = 360 m3/nap. A víz cianid (CN–) tartalma 20 mg/dm3. A szennyvíz ártalmatlanítását Hypo (NaOCl) oldattal végzik (50 g/dm3 klórtartalom). Az ártalmatlanítás napi 8 órában történik. Tartózkodási idő a medencében t = 40 perc. Vízmélység h = 0,5 m.

a) Hány m3 az óránkénti tisztítás?

b) Hány dm3 a napi Hypo szükséglet?

c) Mennyi időre elég a raklap 480 dm3-e?

d) Hány m3-es legyen a medence?

e) Mekkora legyen a medence felülete?

f) Mennyi a medence felületi terhelése?

CN– + 2 NaOH + Cl2 → OCN– + 2 NaCl + H2O

kb. 9,7 óra

30 m3

60 m2

45 m3

393 dm3

0,75 m/h

54

A kationcserélő gyantán kimerülésig 25 m3 8,7 nkº keménységű vizet vezettek át.

a) Hány mol/m3 a víz keménysége?

b) Mennyi a műgyantán átfolyó víz pH-ja?

c) Hány mol (Ca+Mg)-ot távolított el összesena műgyanta?

d) Hány dm3 5 mol/dm3 koncentrációjú HCl kella regeneráláshoz 10 % felesleggel?

e) Hány mol/kg (egyértékű ion) a gyantakapacitása, ha tömege 5 kg?

Emlékeztető: 1 mol Ca2+ vagy Mg2+ hány mol H3O+-nak felel meg?

1.11.7 Ioncsere – számítási feladat

1,55 mol/m3

pH = 2,51

n = 38,75 mol

17,05 dm3

15,5 mol/kg

55

1.11.1 Semlegesítés, pH-beállítás

Semlegesítő: savas szenny-vizek semlegesítése

?

?

?

?

?

? ?

? ?

Részek, anyagáramok

56

??

??

?

?

1.11.3.2 Redukció

?

Részek, anyagáramok

57

1.11.3.1 Oxidáció

?

?

?

?

?

?

??

??

Részek, anyagáramok

58

klórpalack

klóradagoló

érzékelő

szivattyú

nyersvíz

klórosvíz bevezetés

szabályozó

fertőtle-nített víz

mintavevő

szűrő

iszapelvezetés

pelyhesítő tér

keverőtér

derített víz

ülepítő tér

nyersvíz

iszapiszapkotró

derítőszer

lebegőiszapfelhő

1.11.5 Derítés

59

?

?

?

??

??

??

? Részek, anyagáramok

?

Dr. Pátzay György: Víz1 (internetről)

Ipari víz készítése – mésztejes vízlágyítás

1.11.6 Kicsapatás, csapadékképzés

??

?

?

?

?

?

?

?

60

szennyvíz

1.11.7 Ioncsere

Két ütem:

1. ütem: ioncsere

2. ütem: regeneráláskation-cserélő

savvalanion-cserélő

lúggal

előkezelt víz

CO2 + levegő

kation- cserélő

anion- cserélő

ioncserélt vízlevegő

regene-ráló sav

regene-ráló lúg

61

?

1.11.7 Ioncsere?

? ?

?

? ??

?

Részek, anyagáramok

62

1.11.1 Semlegesítés, pH-beállítás

63

A B

C

D

1

2

3

E 4

1.11.1 Semlegesítés, pH-beállítás

64