HYDROCLEANIT
w Hydrocleanicie węglan wapnia oraz tlenek magnezu decydują o wysokiej aktywności chemicznej złoża
w stosunku do zanieczyszczeń występujących w wodzie. Hydrocleanit ma postać granulatu, który
jest stosowany jako warstwy materiału filtracyjnego w złożu filtrów otwartych i ciśnieniowych.
Zastosowanie Hydrocleanitu nie wymaga żadnych dodatkowych urządzeń. Hydrocleanit zastępuje
środkowe warstwy złóż filtracyjnych.
ODŻELAZIANIE
Odżelazianie wody jest procesem niezbędnym w uzdatnianiu i oczyszczaniu wód podziemnych
i infiltracyjnych oraz rzadziej wód powierzchniowych. Żelazo, w zależności od zawartości w wodzie
substancji organicznych, tlenu oraz dwutlenku węgla, może występować w wodzie w formie rozpuszczonej,
koloidalnej lub jako zawiesina. Najczęstszą formą występowania żelaza są związki rozpuszczalne żelaza
dwuwartościowego Fe(II). Metody usuwania z wody żelaza polegają na przeprowadzeniu żelaza Fe(II) na
wyższy stopień utlenienia Fe(III), na którym żelazo tworzy Fe(OH)3 trudnorozpuszczalny w wodzie,
a następnie sedymentacji i filtracji. Ze względu na mogący występować w wodzie siarczan żelaza oraz
agresywny CO2, wymagana jest operacja alkalizacji wody, poprzez dodatek wapna, węglanu lub wodorotlenku
sodu. Hydroliza związków żelaza najskuteczniej zachodzi bowiem przy pH nie większym od 8,0.
Przy pH>10 następuje wzrost rozpuszczalności Fe(OH)3, spowodowany przechodzeniem wodorotlenku
żelaza w anion Fe(OH)-4.
O efektywności usuwania żelaza decydują następujące parametry wody: pH, stężenie wolnego dwutlenku węgla
i tlenu rozpuszczonego oraz zasadowość wody. Czynniki przeszkadzające w procesie odżelaziania wody,
to występowanie zredukowanych substancji organicznych, azotu amonowego, metanu oraz siarkowodoru.
Skuteczną metodą odżelaziania jest stosowanie filtracji wody surowej przez złoże Hydrocleanit.
Filtracja wody surowej przez złoże Hydrocleanit powoduje:
- alkalizację wody: wzrost twardości i zasadowości wody spowodowany jest wiązaniem agresywnego dwutlenku
węgla i kwaśnych produktów reakcji i wytworzeniem wodorowęglanów wapnia i magnezu
- napowietrzenie wody: skuteczne wiązanie agresywnego dwutlenku węgla napowietrza wodę w układach ciśnieniowych.
Wskazane jest jednak dodatkowe napowietrzanie wody w celu otrzymania wymaganej ilości tlenu rozpuszczonego:
dla pH 6-8 potrzebne jest 0,5-0,9 mg O2/ 1 mg Fe (II).
Utlenienie żelaza Fe(II) do Fe(III) z wytworzeniem Fe(OH)3. Zastosowanie złoża Hydrocleanit z jednoczesnym
napowietrzaniem wody eliminuje konieczność stosowania chemicznych utleniaczy żelaza takich jak chlor, ozon czy
nadmanganian potasu. Zastosowanie złoża Hydrocleanit eliminuje konieczność przeprowadzania procesu sedymentacji
przed filtracją- kłaczki Fe(OH)3 zostają zatrzymane w złożu Hydrocleanit i są z niego wymywane w trakcie cyklicznych
płukań złoża. Warunek: stężenie żelaza w oczyszczanej wodzie jest mniejsze lub równe 10 g Fe/m3.
Wpracowane złoże Hydrocleanit (pokryte tlenkami żelaza i manganu) pozwala na skuteczne odżelazianie wody przy
pH 6,8. Pokrywające złoże tlenki manganu działają jako utleniacz w stosunku do Fe(II).
Filtracja przez złoże Hydrocleanit pozwala destabilizować barwne kompleksy utworzone na bazie substancji humusowych
i żelaza.W wyniku filtracji następują reakcje zanieczyszczeń organicznych ze składnikami złoża: wapniem i magnezem.
Istotnym parametrem jest stosunek Ca/ Mg w oczyszczanej wodzie: jeśli jest mniejszy od 4,4 to zanieczyszczenia
przyłączają wapń, a w uzdatnianej wodzie następuje wzrost stężenia magnezu. Gdy Ca/ Mg > 4,4 wówczas zanieczyszczenia
reagują z magnezem, co wpływa na wzrost wapnia w filtrowanej wodzie.
ODMANGANIANIE
Istotą procesu odmanganiania wody jest utlenienie Mn(II) do Mn(IV) i wytrąceniu manganu w postaci MnO2*xH2O.
Utlenienie manganu uzyskuje się z reguły poprzez napowietrzanie wody oraz dozowanie do wody silnych utleniaczy
(nadmanganianu potasu, chloru, ozonu), gdyż obecny w wodzie tlen po jej napowietrzaniu często występuje w zbyt
małych ilościach i uniemożliwia pełne utlenienie manganu.
Oczyszczaną wodę po procesie utleniania należy filtrować najlepiej przez złoża wpracowane, a następnie poddać
procesowi dezynfekcji. Istotnym parametrem w procesie usuwania manganu jest pH wody, które dla reakcji utleniania
manganu tlenem wynosi 9,5. Proces odmanganiania wody zachodzi skutecznie podczas filtracji uzdatnianej wody na
złożu Hydrocleanit z jednoczesnym napowietrzaniem wody.
Filtracja wody na złożu Hydrocleanit powoduje wzrost zasadowości wody, która decyduje o skuteczności procesu
odmanganiania wody. W trakcie filtracji następuje usuwanie kwaśnych produktów reakcji (np. agresywnego CO2,H2SO4),
któremu towarzyszy napowietrzanie wody (w układach ciśnieniowych). Złoże filtracyjne Hydrocleanit w kontakcie
z oczyszczaną wodą, zawierającą jony manganu, aktywizuje się poprzez pokrywanie ziaren dwutlenkiem manganu
- katalizatorem reakcji utleniania. Tak wpracowane złoże powoduje utlenianie manganu dwuwartościowego do
trójwartościowego (Mn2O3) oraz czterowartościowego (Mn3O4(OH)2). Wytrącona powłoka MnO2*H2O katalizuje
utlenianie kolejnych ilości Mn(II),
dopływających na złoże Hydrocleanit z oczyszczaną wodą. Usuwanie manganu podczas filtracji na złożu wparowanym
zachodzi przy pH>6,8. Filtracja przez złoże Hydrocleanit eliminuje konieczność stosowania substancji chemicznych,
będących utleniaczami manganu.
ODKWASZANIE
Proces odkwaszania wody ma na celu usunięcia z wody agresywnego dwutlenku węgla, który nadaje wodzie kwaśny
odczyn. Odkwaszanie wody jest konieczne w przypadku wód podziemnych oraz infiltracyjnych. Zabieg można realizować
poprzez metody fizyczne lub chemiczne.
Metody fizyczne polegają na napowietrzaniu wody, uzyskiwanemu w urządzeniach ciśnieniowych lub otwartych,
tzw. areatorach, wyposażonych w mieszacze powietrza z wodą. Metody chemiczne polegają na dawkowaniu do wody
wapna palonego lub hydratyzowanego, niekiedy sody kalcynowanej albo wodorotlenku sodu. W metodzie chemicznej
niezbędne jest wyposażenie instalacji w kłopotliwe urządzenia, np. do przygotowania i dawkowania wapna.
Prostym i ekonomicznym rozwiązaniem jest zastosowanie filtracji wody surowej przez złoże Hydrocleanit.
Zawarty w złożu tlenek magnezowy oraz węglan wapnia reagują z agresywnym dwutlenkiem węgla z
wytworzeniem wodorowęglanu magnezu oraz wodorowęglanu wapnia według reakcji:
MgO + 2CO2 + H2O = Mg(HCO3)2
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.
W wyniku reakcji następuje zwiększenie zasadowości oraz twardości wody. Przyrost twardości ogólnej zależy od
czasu kontaktu wody ze złożem Hydrocleanit. Im jest dłuższy, typ większy przyrost twardości ogólnej:
- dla prędkości 5m/h przyrost wynosi 0,085 st.tw. / mg CO2
- dla prędkości 15m/h przyrost wynosi 0,057 st.tw./ mg CO2.
Stosowanie zbyt małych prędkości filtracji wody może powodować wzrost pH>8,3 i wytrącanie w złożu węglanu
wapnia. Wzrost zasadowości wody zależy od ilości związanego CO2 i wynosi około: 1,13 g CaCO3/ 1 g CO2.
W wyniku wiązania agresywnego CO2 następuje zużycie złoża Hydrocleanit, które wynosi 1,30 g Hydrocleanit
/ 1 g CO2.
Złoże Hydrocleanit ze względu na właściwości fizyczne i chemiczne ma szerokie zastosowanie w procesach
uzdatniania i oczyszczania wód powierzchniowych, podziemnych, wód miękkich i kwaśnych oraz kwaśnych
ścieków. Do głównych procesów w których stosowany jest Hydrocleanit należą: odkwaszanie , odżelazianie,
odmanganianie wody oraz sorpcja zanieczyszczeń organicznych. Ponadto procesom uzdatniania wody
towarzyszy wzbogacenie wody w wapń i magnez.