Gospodarka wodno-ściekowa, Notatki z Gospodarka odpadami

Pobierz Gospodarka wodno-ściekowa i więcej Notatki w PDF z Gospodarka odpadami tylko na Docsity! I WYKŁAD HISTORIA ENERGETYKI • Pierwsze elektrownie przemysłowe XIX w Przed II WOJNIE SWIATOWEJ OBECNIE Moc działających elektrowni ok. 400 MW ponad 50 tys. MW Przeciętne miesięczne zużycie u prywatnego odbiorcy wynosiło w 1918 roku ok. 5 kWh dziś to ok. 160 kWh Roczne zużycie per capita 38 kWh produkcja elektryczności 0,6 TWh. ok. 167-175 TWh Energia ze spalania wegla 100% 70% • Moc elektrowni wzrasta na przestrzeni wraz z zużyciem energii • Źródla energii elektrycznej w polsce: − Węgiel kamienny 46% − Węgiel brunatny 24% − Gaz ziemny 10% − Wiatr 16% − Biomasa/biogaz 8% − Woda słońce 3% − Inne • Od 2010-2017 wzrosła produkcja z: − węgla brunatnego (z 49 do 52 TWh) − gazu (z 5 do 9 TWh) − odnawialnych źródeł energii (z 9 do 24 TWh) • Największy odbiorca energii elektrycznej: (globalnie) przemysl 43% i oswietlenie 19% • W Polsce przemysl 17% i 27 inni odbiorcy • zużycia energii w gospodarstwie domowym: − Ogrzewanie 65% − Ogrzewanie wody 16% • Do 2031 − zapotrzebowanie wzrosnie do 200 TWh • Do 2050 − Wzrost udzialu OZE i energia jądrowa • Polska jest zalezna od importu zagranicznego w 30% Do 2030 Do 2050 II WYKŁAD OZE • Polska na tle europy: − W Polsce przeważający udział węgla kamiennego i węgla brunatnego − W europie przeważa udział atomu i wiatru wody wiatru • OZE W POLSCE : Wiatr 42% Fotowoltaika 45% Reszta jakis maly % • Największe elektrownie wiatrowe w Polsce − Elektrownia Wiatrowa Margonin 120 MW − Elektrownia Wiatrowa Lotnisko (Kopaniewo w woj. pomorskim) 90 MW − Farma Wiatrowa Karścino-Mołtowo 90 MW − Farma wiatrowa w gminie Kisielice 76,5 MW − Farma wiatrowa w gminie Korsze 70 MW • Największe farmy fotowoltaiczne w Polsce: − Przykona (k. Kalisza; 2023; 220 GWh rocznie), − Zwartowo (woj. pomorskie; 2022, 204MW) − Jaworzno, (grudzień 2020, 5000 MWh/rok) − Czernikowo k. Torunia (2015, 3500 MWh/rok; na zdjęciu poniżej, 10) − Bierutów (2018, 2170 MWh/rok − spadek plonów w rolnictwie, − wzrost zagrożenia pożarowego w leśnictwie. • Systemy chłodzenia elektrowni W układzie zamkniętym- chłodnie kominowe – raz pobrana woda jest przepompowywana i chłodzona w chłodni kominowej, po czym znów wraca do obiegu w elektrowni Przyklad: Elektrownie Bełchatów, Opole i Turów – pracują w tzw. zamkniętym obiegu chłodzenia, co daje gwarancję stabilnego działania i niezakłóconych dostaw energii Elektrownie z otwartym obiegiem chłodzenia sytuowane w pobliżu rzek lub zbiorników wodnych posiadających wystarczające zasoby. Woda w obiegach chłodzenia otwartych: − nie jest zanieczyszczana chemicznie, − nie są do niej wprowadzane osady. − Wzrasta temperatura w rzece------------> skutki: niższy poziom wody, • mniejszy przepływ, • wzrost temperatury wody w rzece lub w zbiorniku • Typy elektrowni wodnych: − zaporowe − szczytowo-pompowe − przepływowe − pływowe − małe elektrownie wodne (o mocy poniżej 5 MW • Niekorzystny wpływ elektrowni wodnych na środowisko: Zbiorniki zaporowe: − gromadzenie osadów dennych, w których zachodzą beztlenowe przemiany materii organicznej; skutek: emisja metanu i ditlenku węgla − Zmiany warunków tlenowych (znacznie słabsze natlenienie wód zbiornika w porównaniu z rzeką) − Fragmentacja rzek, czyli przerwanie ciągłości ekologicznej: uniemożliwienie migracji ryb i innych organizmów, wymieranie Buduje sie na to przepławki(komorowe, szczelinowe deflektorowe) DUZO W PREZENTACJI O TYM IV WYKŁAD OCZYSZCZANIE WODY • Najczęściej usuwanie zanieczyszczenia: - Zanieczyszczenia zawieszone i koloidalne powodujące mętność i barwę, - Substancje organiczne pochodzenia naturalnego i antropogenicznego - Substancje powodujące smak i zapach wody, - Związki żelaza, manganu oraz metali ciężkich, - Azot amonowy i azotanowy, - Związki powodujące twardość wody (wapń i magnez) i zasolenie, - Toksyny sinicowe - Gazy rozpuszczone (agresywny dwutlenek węgla, siarkowodór, metan), - Zanieczyszczenia mikrobiologiczne • Sposoby oczyszczania wody (chyba) sedymentacja, filtracja, koagulacja, utlenianie Rzadziej stosowane: mikrofiltracja lub ultrafiltracja • Usuwanie mętności- sedymentacja, - filtracja, • Odbarwianie- koagulacja, sedymentacja, filtracja, • Usuwanie rozpuszczonych substancji organicznych- sorpcja – utlenianie • Usunięcie smaku i zapachu wody: sorpcja, - utlenianie, • Odżelazianie- - napowietrzanie i filtracja • Odmanganianie- np. - napowietrzanie i filtracja prze złoże katalityczne, • (usunięcie agresywnego CO2)- napowietrzanie otwarte, - wiązanie chemiczne, • Zmiękczanie wody- - wymiana jonowa, - procesy membranowe (nanofiltracja, odwrócona osmoza) - strącanie chemiczne, sedymentacja, filtracja Sprawdzic czy cisnieniowe procesyy membranowe to te rzeczy odpowiedzi • Dezynfekcja- - Chlorowanie, - Dozowanie dwutlenku chloru, - Ozonowanie, - Promienie UV • Sedymentacja - Sedymentacja to proces opadania zawiesiny (substancji nierozpuszczonych) w wodzie pod wpływem siły grawitacji. − Sedymentacji ulegają zawiesiny o gęstości większej niż gęstość wody. − Sedymentacja pozwala usunąć zawiesiny obecne w wodzie, zarówno zawiesiny naturalnie występującej w wodzie (nie oczyszczonej), jak i zawiesiny uzyskanej podczas koagulacji lub strącania chemicznego. − Proces polega na powolnym i długotrwałym (często wielogodzinnym) przepływie wody w dużych zbiornikach (tzw. osadnikach), podczas którego zawiesiny opadają na dno osadnika. • Filtracja - Filtracja polega na przepuszczeniu wody przez ośrodek porowaty (najczęściej warstwę piasku lub drobnego żwiru) zgromadzony w filtrach w postaci złóż filtracyjnych. - Filtracja pozwala usunąć z wody nawet najdrobniejsze zawiesiny, zarówno zawiesiny naturalnie występującej w wodzie (nie oczyszczonej), jak i zawiesiny uzyskanej podczas koagulacji lub strącania chemicznego - Filtracja jest najczęściej stosowana po wcześniejszych procesach oczyszczania wody (np. koagulacja, strącanie chemiczne, sedymentacja, napowietrzanie wody) • Napowietrzanie -Stosowane jest głównie w uzdatnianiu wód podziemnych - usuwa z wody gazy rozpuszczone (CO2 , H2S, CH4 i inne powodujące smak i zapach) - zwiększa zawartość tlenu, - zwiększa odczyn (pH) wody (przez usunięcie CO2 ), - częściowo usuwa z wody lotne związki organiczne • Wymiana jonowa - Wymiana jonowa polega na przepuszczeniu wody przez warstwę jonitu (kationitu bądź anionitu) podczas którego następuję wymiana jonów między wodą a jonitem (niepożądane jony zawarte w wodzie są zatrzymywane a w ich miejsce są wprowadzane inne nieszkodliwe jony) - Stosowana jest do usuwania z wody mineralnych substancji rozpuszczonych. - W zależności od rodzaju żywic jonowymiennych, wymieniane są kationy lub aniony na jony ruchliwe grup funkcyjnych jonitów. - Wymianę kationów zapewniają kationity, zaś anionów — anionity. - Zastosowanie właściwego układu kationitów i anionitów zapewnia demineralizację wody. • Utlenianie - Polega na dozowaniu do wody silnych utleniaczy i utlenieniu niepożądanych zanieczyszczeń - Utleniaczami najczęściej stosowanymi w technologii wody są: chlor, ozon, dwutlenek chloru i nadmanganian potasu. - Stosowane jest w celu: usuwania związków barwnych oraz powodujących smak i zapach wody; - Utleniania organicznych związków refrakcyjnych i innych, trudnych do usunięcia w pozostałych procesach jednostkowych; - Wspomagania flokulacji; utleniania żelaza, manganu i koloidów ochronnych; - Dezynfekcji oraz obezwładniania glonów. • Strącanie chemiczne - polega na dozowaniu do wody reagentów w celu przekształcenia niepożądanych rozpuszczonych związków w związki nierozpuszczalne w wodzie - zmniejszeniu twardości węglanowej, - niszczeniu mikroorganizmów, - usuwaniu substancji biogennych, - oraz eliminacji właściwości korozyjnych wody. • Zmniejszenie twardości węglanowej uzyskuje się przez: - -zamianę twardości węglanowej na niewęglanową, - dekarbonizację wapnem, - wymianę jonową • Zmniejszenie twardości węglanowej uzyskuje sie przez: - szczepienie kwasem - dekarbonizacja wapnem - wymiana jonowa !!!!!!!!!!!!!!!!!!! • W gospodarce wodnej kotłów parowych wyróżnia się następujące rodzaje wód: woda surowa woda kotłowa woda zasilająca woda dodatkowa kondensat destylat odmuliny • Uzdatnianie wody do celów kotłowych 1.wstępnie oczyszczonych wód naturalnych, odolejanie kondensatu 2.usuwanie : gazów , twardosci w i nw, zanieczysczenia od korozji • Zmiękczanie wody - metody strąceniowe, - metoda termiczna usuwania twardości węglanowej, - metody jonitowe, - metody membranowe, WYKLAD 7 WYMIANA JONOWA • Wymiana jonowa jest procesem polegającym na wymianie jonów między roztworem wodnym a stałym materiałem - jonitem wykorzystuje się w usuwaniu z wody niepożądanych składników, występujących w wodzie w postaci rozpuszczonych soli ulegających dysocjacji elektrolitycznej (rozpadowi na jony), Zjawisko wymiany jonowej występuje w niektórych naturalnych ciałach stałych, takich jak uwodnione glinokrzemiany litowców, dolomity, ligniny, torf, węgiel brunatny itp. Zdolność wymiany jonów posiadają także różnorodne substancje jonowymienne zwane jonitami, otrzymane na drodze syntezy chemicznej. • Jonity − ciała stałe, nierozpuszczalne w wodzie, co jest warunkiem ich zastosowań technologicznych. − zbudowane są z szkieletu przestrzennego i gr. Funkcyjnych − składają się z: - jonów stałych i ruchomych − Jonity wymieniające kationy nazywają się kationitami, jonity wymieniające aniony – anionitami. − stosowane są do zmiękczania i demineralizacji wody. − Proces wymiany jonowej ma charakter odwracalny WYKLAD 8 PROCESY MEMBRANOWE • Proces mikrofiltracji znajduje zastosowanie w: − oczyszczaniu wody lub ścieków − klarowaniu (np. w produkcji soków i napojów), − sterylizacji (np. w procesie spożywczym, fermentacyjnym) − separacji emulsji olejowych, − separacji koloidalnych tlenków i wodorotlenków metali, • Proces ultrafiltracji znajduje zastosowanie w: - przemyśle mleczarskim - przemyśle spożywczym , - metalurgii - przemyśle tekstylnym - przemyśle farmaceutycznym - ochronie środowiska • Przykłady zastosowania procesu nanofiltracji − sterylizacja i zmiękczanie wód procesowych i pitnych − usuwanie zanieczyszczeń ze ścieków z przemysłu tekstylnego i celulozowego − - odzyskiwanie laktozy i protein z serwatki z jednoczesnym − - odzyskiwanie środków powierzchniowo-czynnych, − - uzdatnianie wód powierzchniowych i podziemnych. • Do najważniejszych zastosowań procesu odwróconej osmozy należą: - zmiękczanie wody, - odsalanie wody morskiej i wód słonawych, - przygotowanie wody ultraczystej, - zatężanie zawierających CaSO4 wód kopalnianych, - zatężanie popłuczyn masy celulozowej, - zatężanie wód ze składowisk odpadów stałych, - odzyskiwanie kwasu fosforowego, - zatężanie ścieków zawierających rozpuszczalniki, - zatężanie ługu posiarczynowego, • Zalety technik membranowych − Niskie zużycie energii, wynikające z uniknięcia przejść międzyfazowych, − Brak konieczności dodawania chemikaliow tzn. brak odpadowych strumieni, − Łatwe powiększenie skali technologicznej (system modułowy), − Prowadzenie separacji w sposób ciągły, − Możliwość łatwego łączenia procesów membranowych z innymi procesami jednostkowymi (procesy hybrydowe) − Możliwość poprawiania własności separacyjnych membran w trakcie eksploatacji systemu, − Prowadzenie separacji w łagodnych warunkach środowiskowych, m.in. temperatura otoczenia • Wady stosowania procesów membranowych − Fouling (blokowanie membran), − Polaryzacja stężeniowa − Scaling − Adsorpcja − Deformacja porów − Uszkodzenia membran WYKLAD 8 • Rodzje sciekow ścieki komunalne, przemysłowe , bytowe • 1. Odprowadzanie do wód lub do ziemi − uwarunkowane jest znalezieniem odpowiedniego odbiornika (Ustawa PW) − wymaga uzyskania pozwolenia wodno-prawnego • 2. Odprowadzanie do zewnętrznych urządzeń kanalizacyjnych − wymaga zawarcia umowy z eksploatatorem tych urządzeń − wymaga uzyskania pozwolenia wodno-prawnego, jeżeli ścieki te zawierają substancje szczególnie szkodliwe dla środowiska wodnego − straty związane z chłodzeniem wody (naparowanie, rozbryzgiwanie i unoszenie przez wiatr); straty powstające podczas uzdatniania wody; − ubytek wody podczas oczyszczania ścieków; − straty wody na nieszczelnościach sieci wodociągowej i kanalizacyjnej; − straty związane z koniecznością odświeżania wodyw obiegu Do głównych zalet modelu zamkniętego należy zaliczyć: − możliwość zastosowania w przypadku małych zasobów dyspozycyjnych wody w środowisku; − niewielki wpływ lub całkowity brak negatywnego oddziaływania zakładu na odbiornik ścieków; − niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne ujęcia, stacji uzdatniania i instalacji przesyłu czystej wody; − niskie wymagania odnoście niezawodności układu dostarczającego wodę czystą z ujęcia Wady: − wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne instalacji wodno- kanalizacyjnej, obejmującej zbiorniki pośrednie wody ciepłej i ochłodzonej, chłodnie, oczyszczalnie wody obiegowej; − stosunkowo wysoka emisja do atmosfery wody w urządzeniach chłodzących. Kryterium wyboru jest ochrona środowiska naturalnego w odniesieniu do ograniczenia zużycia zasobów wodnych i obniżenia emisji ścieków do odbiornika • MODEL KOMBINOWANY W zakładach takich występują jednocześnie obiegi otwarte i zamknięte, często połączone w układach szeregowych. Metoda ta jest najczęściej stosowana w dużych zakładach przemysłowych.