JAK SE DĚLÁ PITNÁ VODAJAK SE DĚLÁ PITNÁ VODA

Ústav pro hydrodynamiku AV ČRPod Paťankou 5

Praha 6166 12

www.ih.cas.cz

Tel.: 233 109 068 E-mail: pivo@ih.cas.cz

Martin Pivokonský

voda v mořích: 1 348 000 000 km3 (97,40 %)

voda vázaná v ledovcích: 27 820 000 km3 (2,01 %)

podzemní voda a půdní vlhkost: 8 062 000 km3 (0,58 %)

voda v řekách a jezerech: 225 000 km3 (0,02 %)

voda v atmosféře: 13 000 km3 (0,001 %)

CELKEM: 1 384 120 000 km3 (100 %)z toho sladká voda: 36 020 000 km3 (2,60 %)

Bilance vody na ZemiBilance vody na Zemi

odstraňování nežádoucích příměsí z vody, zušlechťování vody, hygienické zabezpečení

úprava povrchové vody - odstraňování koloidních disperzí a makromolekulárních organických látek

úprava podzemní vody – odstraňování oxidu uhličitého, železa, manganu, radioaktivního radonu atd.

Úprava vodyÚprava vody

Fyzikální – adsorpce, desorpce, sedimentace, filtrace

Chemické – srážení, oxidace, hydrolýza

Fyzikálně chemické – chemisorpce, membránové procesy atd.

Hydraulické – míchání suspenze, zahušťování a separace suspenze

Biologické a mikrobiologické – odstraňování dusíkatých látek, odstraňování železa a manganu, pomalá (anglická) filtrace

Úpravárenské procesyÚpravárenské procesy

Úprava povrchových vodÚprava povrchových vod

Upravovaná voda je disperzní systém, který obsahuje částice příměsí rozdílného charakteru a s různým stupněm disperzity. Cílem úpravy na vodu pitnou je co možná největší snížení obsahu těchto příměsí.

Příměsi ve vodách: minerální příměsi (hlinitokřemičitany, amorfní oxid křemičitý) organické příměsi (huminové látky, polysacharidy, proteiny) biologický materiál (především řasy, sinice, bakterie a viry)

Disperzní soustavy hrubě disperzní (suspenze, emulze a pěny) -  částic 10-6 m koloidně disperzní (koloidy) -  částic mezi 10-6 až 10-8 m analyticky disperzní (roztoky) - částic 10-8 m

Částice ve voděČástice ve vodě

U-V

1 nm 1 m 1 mm

Vis. Infra-redX-rays

Atoms

Molecules Molecules

Macro-

VirusesAlgae

Protozoa

Bacteria

Clays Silt Sand

Colloidal Suspended

Reverse osmosis Microfiltration D.A.F

Depth filtrations

Sedimentation

Nanofiltration

Ultrafiltration

Částice ve voděČástice ve vodě

Hydrofobní koloidy Hydrofilní koloidy

tvorba kineticky nestálých agregátů:

destabilizace kineticky stálých částic příměsí - vliv především chemických faktorů (velikost adhezních sil)

agregace destabilizovaných částic v kineticky nestálé agregáty - vliv fyzikálních faktorů (velikost tečných sil)

separace agregátů

sedimentace filtrace flotace

Konvenční (chemická) úprava Konvenční (chemická) úprava vodyvody

Schéma dvoustupňové technologie Schéma dvoustupňové technologie úpravy vodyúpravy vody

Destabilizační činidla:síran železnatý FeSO4 . 7H2Ochlorid železitý FeCl3 . 6H2Ochlorsíran železitý FeClSO4

síran hlinitý Al2(SO4)3 . 18H2Osíran železitý Fe2(SO4)3 . 9H2Ohlinitan sodný NaAlO2

polyaluminium chlorid PAC (neutralizovaný AlCl3)

soli kovů ve vodě disociují a hydrolyzují za tvorby hydroxokomplexů - polymerace

Fe3+ + 3H2O monohydroxokomplexy polyhydroxokomplexy Fe(OH)3 + 3H+

Destabilizace znečišťujících příměsíDestabilizace znečišťujících příměsí

Stabilní částice Destabilizované částice

Vločkovité agregáty Morfologicky stabilizované vločkovité agregáty

destabilizace

(sekundy)

transporta agregace částic

(minuty až hodiny)

rozbíjení a restrukturalizace

Agregace destabilizovaných částicAgregace destabilizovaných částic

Morfologické vlastnosti agregátů (velikost, tvar, hustota) jsou podmíněny poměrem tečných a adhezních sil a ovlivňují jejich následnou separaci

Dělení agregátů:

neagregovaný podíl - 10-6 m

primární částice - = 10-6 – 10-4 m

mikročástice - = 10-4 – 10-3 m

makročástice - 10-3 m

Agregace destabilizovaných částicAgregace destabilizovaných částic

5 mm

Separace suspenzeSeparace suspenze

Schéma čiřičeSchéma čiřiče

A – fáze filtrace

B – fáze praní

1 – odvod filtrátu, přívod prací vody

2 – přívod vody na filtraci, odběr prací vody

3 – přívod tlakového vzduchu

Schéma filtruSchéma filtru

Princip pískové filtracePrincip pískové filtrace

Hygienické zabezpečení vodyHygienické zabezpečení vody

Hygienické zabezpečení vodyHygienické zabezpečení vody Fyzikálně-chemické: teplo, UV záření, oligodynamické působení iontů

těžkých kovů Chemické: chlor a jeho sloučeniny, ozón, další oxidační činidla

Chlorace vodyChlorace vody

Dávkování chlornanu sodného nebo koncentrované chlorové vody

Cl2 + H2O = HClO + HCl

Množství chloru u spotřebitele: 0,05 – 0,3 mg/l

Za přítomnosti NOM (huminové látky, metabolické produkty sinic a řas) ve vodě vznikají: trihalogenmethany (THM) – CHX3 (X – atom chloru nebo bromu): chloroform, bromoform, ale i směsné: dibromchlormethan a bromdichlormethan halogen deriváty kyseliny octové (HAA)

Chloraminace vodyChloraminace vody

NH3 + Cl2 = NH2Cl + HClNH3 + 2Cl2 = NHCl2 + 2HCl

- chloraminy se vyrábějí přímo v upravované vodě dávkováním chloru a amonných iontů

Oxid chloričitýOxid chloričitý

- nepůsobí chloračně (nevznikají THM), má pouze oxidační účinky- velmi silné baktericidní činidlo

Ozonizace vodyOzonizace vody

- nejsilnější oxidační činidlo, působí na bakterie i viry - vyrábí se v ozonizátorech ze suchého vzduchu nebo kyslíku působením el. výboje- reakcí s organickými látkami mohou vznikat organické peroxidy- reakcí s bromidy vznikají bromičnany

„Pijte vodu, pijte pitnou vodu a nepijte …“