výtah z přednášek

ch a psychrofilních bakterií, fekální znečištění-enterokoci,Escherichia coli), biologické,fyzikální,chemické a organoleptické
-pro pitné vody jsou stanoveny limity počtu živých živočichů (MH=0/1 ml) a všech organizmů i mrtvých (MH=50/1 ml)-prvoci,řasy
-minerální látky: pozitivní na chuť, optimální obsah solí 200-500 mg/l,pozor na dusičnany (zadušení)
-těžké kovy: toxické Hg,As,Cd,Pb
-organoleptické vlastnosti: chuť (Zn,Fe,Mn),pach (H2S,fenoly,chlor),barva,zákal,teplota
-veškeré látky: BSK5 10-20 mg/l, < 10 mg/l = výborný výsledek, CHSKCr:BSK5 = 3:1 až 5:1
-nerozpuštěné látky: únik mikrovloček biologického kalu, 20 nedokonalá separace, obsah v NL:N cca 5%, P cca 1%, rozpuštěné: obsah živin N a P
16. Formy oxidu uhličitého ve vodách
-původ: z atmosféry,magmatická exhalace,rozpouštění minerálů,mikrobiální rozklad org. hmoty, respirace organizmů, uhličitanový systém = CO2, HCO3-, CO32-
-určuje: pH, tlumivou kapacitu, agresivitu/inkrustační účinky, procesy úpravy vody
-formy výskytu: CO2 * nH2O = (méně než 1%) H2CO3 = volná kyselina uhličitá
-kyselina uhličitá disociuje do dvou stupňů: 1. H2CO3 = H+ + HCO3- 2. HCO3- = H+ + CO32-
-iontové formy oxidu uhličitého: H2CO3, CO32-
-výskyt: tekoucí povrchové (jednotky mg/l), prosté podzemní (jednotky-desítky mg/l), minerální (stovky-tisíce mg/l), stojaté povrchové vody→stratifikace, horní vrstvy→vyčerpání CO2, spodní vrstvy (koncentrace 20-30 mg/l)
-fotosyntéza: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
-bakteriální rozklad org. látek: org. látky + O2 →CO2 + H2O
-význam: pitná- HCO3- podmiňují chuť, doporučeno>0,8 mmol/l, dopravovaná- korozivní látka, přírodní- zdroj C pro litotrofní organizmy, tlumivý účinek
-hydrogenuhličitany: přírodní vody- málo mineralizované (převládající anion) x silně mineralizované (za sírany, respektive chloridy), prosté podzemní a povrchové vody
-poměr mezi formami lze stanovit z neutralizační křivky kyseliny uhličité (závislost pH na přídavku silné zásady NaOH), přídavkem OH se pH zvyšuje, přidáním H+ se snižuje
17. Neutralizační kapacita
-definice: kyselinová (zásadová) NK = látkové množství kyseliny (zásady) potřebné k dosažení požadovaného pH (mmol/l) vztažené k 1 l vody
-vody s uhličitanovým tlumivým systémem: KNK4,5 – c(HCO3- ), ZNK8,3 – c(CO2)
-zjistíme ji z neutralizační křivky, má dva inflexní body- pH=4,5 a 8,3, titrujeme,abychom získali požadovanou hodnotu pH
-pH 4,5=kyseliny, pH 8,3=zásady

18. Vápenato-uhličitanová rovnováha
a) VU rovnováha: CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2
-uhličitan vápenatý CaCO3 se v přírodě vyskytuje ve formě vápence, ve vodě málo rozpustný, v přítomnosti CO2 se rozpustnost zvyšuje
-plocha nad křivkou zobrazuje stav,kdy při styku vody s CaCO3 dochází k rozpuštění uhličitanu, volný oxid uhličitý reaguje s CaCO3→CO2 agresivní vůči betonu, diference mezi celkovým volným CO2 a rovnovážným CO2→oxid uhličitý agresivní vůči železu
-inkrustující voda→vylučování CaCO3
b) agresivita: stanoví se Heyerovou zkouškou- přídavek CaCO3 do zkoušené vody a stanovení koncentrace HCO3 před a po přídavku
c) Langelierův index: Is=(pH)p- (pH)s, rozdíl pH původního vzorku vody a pHs (pHs - saturační pH, odpovídá koncentraci H2CO3 v rovnováze s reálnou koncentrací HCO3), korozivní účinek
-Is>0 pokles pH→inkrustující voda, Is 50mV- oxidace org. hmoty a NH3 – přítomnost O2, b) anoxické- -50 až 50mV – oxidace org. hmoty a redukce NO3- a NO2- -nepřítomnost O2, přítomnost NO3 a NO2, c) anaerobní –
< -50mV – rozklad org. hmoty na CH4 a CO2, redukce SO42- - nepřítomnost O2, NO3 i NO2
-při použití argentchloridové elektrody přepočet + 200 mV
-růstová rychlost: dX/dt = μ*X, μ-specifická růstová rychlost (konstanta), X-koncentrace mikroorg. v čase t, koncentrace=počet jedinců nebo hmotnost sušiny v objemové jednotce, tg-generační doba= doba potřebná k rozmnožení jedinců na dvojnásobek, tg = ln 2/μ = 0,69/μ
-závislost μ na koncentraci substrátu: Mondova rovnice μ= μmax*(S/Ks+S), S-koncentrace substrátu,
μmax- max rychlost růstu, Ks-saturační konstanta (μ = μmax/2)
24. Koloběh uhlíku v přírodě
25. Koloběh dusíku v přírodě
Okruh 2-vodárenství a úprava technologických vod
26. Mechanické způsoby odkyselování vody
-oxid uhličitý je ve vyšší koncentraci příčinou agresivity vody, metody odstranění CO2 z vody
Provzdušňováním: vyhánění plynného CO2, vhodné pro koncentrace CO2 5-7 mg/l a středně tvrdé vody, nedochází ke zvýšení koncentrace Ca+Mg→výhodné u tvrdých vod, možné vylučování Fe(OH)3
-1.rozprašování tryskami→drobné kapičky rozprašované tryskami,horizontálně nebo vertikálně, uvolněné plyny se odsávají, 2.skrápění a sprchování→ pro větší tvrdost a menší obsah Fe, voda protéká děrovanými síty a dopadá z výše 2-3m na porézní materiál(koks) nebo dlaždice,na něm se tříští a aeruje, 3.aerační kolony s přívodem vzduchu→protiproudově, 4.vhánění vzduchu do vody→ provzdušňovací věže-válcové nádrže,na děrovaném mezidně uložena vrstva prstenců z porcelánu,sem přitéká voda a proti ní se vede silný proud vzduchu
27. Chemické způsoby odkyselování vody
- reakce CO2 s některými látkami, při odkyselení narůstá tvrdost vody
-1.postup v koloně→u nerozpustných látek,otevřené nebo uzavřené kolony plněné materiálem reagujícím s CO2,pro malé zdroje, nevýhoda:nestejnoměrné odkyselení, výhoda:rychlejší reakce, nejčastěji mramor CaCO3 (zrna 4mm, ne příliš tvrdý, reakční doba závisí na jakosti mramoru,složení vody a teplotě, doba kontaktu 30-60 min,výška náplně 2-3m) a částečně pálený dolomit CaCO3*MgO
reakce: CaCO3 + H2CO3 ↔ Ca(HCO3)2
-2.dávkování chemikálií→přesné dávky podle obsahu CO2,výhody: rychlost,libovolný stupeň odkyselení, nejčastěji hydroxid vápenatý ve formě vápenného mléka Ca(OH)2,
reakce: Ca(OH)2 + 2 CO2 = Ca(HCO3)2, přebytek vápna: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3
-u měkkých a středně tvrdých vod, odstranění Fe a Mn
28. Odželezování vod
a) oxidační proces: principem je oxidace FeII na FeIII a následná hydrolýza železité soli na hydroxid železitý (odstraní se filtrací), k oxidaci použít vzdušný kyslík nebo oxidační látka
-1.vzdušným kyslíkem→aerací se vyžene CO2, zvýší se pH 7-8, podmínky pro oxidaci: Fe(II) →Fe(III),pro hydrolýzu: Fe(III) →Fe(OH)3 + H+, provedení: rozprašování vody+filtrace, vhánění vzduchu do vody+filtrace; vzniká-li při hydrolýze oxid uhličitý,odstraní se provzdušněním→zvýšení pH (vhodné podmínky pro vyloučení železa ve formě Fe(OH)3), vznik silné kyseliny→nutno přidat Ca(OH)2, otevřené odželežovače→jako koagulační nádrž,za nimi pískové filtry,výhoda: odolnost vůči přetížení,průběžné odstranění uvolněného CO2,větší účinnost, nevýhoda: prostorová náročnost,investiční náklady, uzavřené odželezovače→ocelové nádrže,v horní části provzdušňování,ve spodní části filtrační vrstva, vzduch vháněn kompresorem, odváděn odvzdušňovacím ventilem, filtrační vrstva tvořena křemičitým pískem,musí být dostatečně vysoká
-2.účinnějším oxidovadlem→nejčastěji chlor nebo ozon,Fe vázáno do komplexů s org. látkami,ty jsou působením chloru rozkládány,dávka chloru se řídí hodnotou CHSK nebo barvy
-3.vzdušným kyslíkem v přítomnosti želez. bakterií: podmínky- koncentrace O2 0,2-0,5 mg/l, pH>6,3,výhoda: tvorba dobře separovatelné suspenze, zapracování procesu 1-10 dnů
b) odželezování na iontoměničích: při odstraňování železa na katexu se pracuje v H+ nebo Na+ cyklu
29. Způsoby odmanganování vody
a) oxidační postupy: oxidace Mn2+ sloučenin na hydratované oxidy a hydroxidy vyšších oxidačních stupňů a současná hydrolýza→ MnO2, MnO(OH)
-1.vzdušným kyslíkem+autokatalýzou→ oxidace: 2 Mn2+ + O2 + 2 H2O = 2 MnO2 + 4 H+, bez katalyzátoru proces vyžaduje vysoké pH (>9,5) provedení: manganové filtry→pískové filtry s povrchem pokrytým produkty oxidace Mn(II), urychlení zapracování (působení KMnO4), oxidace probíhá i v neutrálním prostředí, rovnice: 3 Mn2+ + 2 MnO4 + 2 H2O = 5 MnO2 + 4 H+
-vhodná je i směs písku a sraženiny MnO2, aerace před filtrací se provádí pro zvýšení pH (vyhání CO2), produkty oxidace se zachycují na filtru a tvoří kompaktní vrstvu, koagulační prostor není nutný,
-2.oxidace ozonem→nutné dávky v oxidačním ekvivalentu, pro odstranění Mn v org. komplexech-čiření, ozonizace nevhodná→produkty rozkladu se obtížně koagulují
-3.vzdušným kyslíkem za součinnosti Mn bakterií→ bakterie využívají oxidační reakci k získání energie, proces je realizován na pískovém filtru
-4.jinými oxidovadly→ manganistan draselný KMnO4, při sezónních výkyvech v povrchové vodě
b) na iontoměničích: používá se u obtížného odmanganování, vhodný je manganový permutit (na svém povrchu má vrstvu oxidů manganu), připraví se působením roztoku MnCl2 na sodíkový permutit, aktivace se provádí manganistanem draselným
30. Stabilita koloidních disperzí
-disperzní soustava=min 2 druhy hmoty,jeden rozptýlen ve formě drobných částic, koloidní disperze= částice 1nm-1μm, v procesu koagulace se tvoří makromolekuly,které se pak spojují a zvětšují
-stabilizační mechanizmy: elektrická dvojvrstva, hydratační obal (humnové látky –COOH,-OH skupiny→stejný náboj částic, neshlukují se
-náboje koloidních částic: +: Al(OH)3 a Fe(OH)3 srážené z Fe3+ solí, -: Al(OH)3 srážené z AlO2-,jílové částice,huminové látky, na povrchu koloidních částic hydroxidů vzniklých hydrolýzou se adsorbují Fe3+ nebo Al3+ ionty, udělají kladný elektrický náboj, ten brání spojení → tato vrstva se nazývá vnitřní a přitahuje z roztoku částice nabité opačnými náboji, ty vytvářejí vnější vrstvu, všechny ionty ulpívají na koloidní částici a s ní se pohybují→ adsorpční vrstva, ionty z vnější vrstvy pevně nevázané se nepohybují s kapalinou→difuzní vrstva
-elektrická dvojvrstva: vzniká buď adsorpcí iontů při vzniku hydrofobní koloidní částice nebo disociací vysokomolekulárních látek, jádro=krystalek kol. rozměrů,agregát krystalků, útvar opačně nabitých vrstev, na rozhraní mezi adsorpční a difuzní vrstvou vzniká potenciálový rozdíl (potenciál zeta ζ), pohybuje se v rozmezí 50-100 mV, základní kritérium stability koloidu (nad 40 mV-stálá částice,pod 30 mV-pomalá koagulace), ζ=0→izoelektrický bod
31. Destabilizace koloidních solů
-pro čištění vody koagulací je důležité přivést koloidní disperzi k agregaci do větších částic,které lze oddělit od vody sedimentací nebo filtrací (zbavení částic povrchového náboje)
-metody: 1.vliv pH - nedisociovaná forma,tenčí hydratační obal, kyselé látky-okyselení,alkalické-alkalizace, 2.srážení – sraženina není stabilizována hydratačním obalem, 3.pomocí hydrofilních koloidů - polymerní makromolekuly obklopeny molekulami vody,org. flokulanty, při kontaktu se částice solu adsorbují na molekuly polymeru→destabilizace disperze a následná koagulace, 4.pomocí elektrolytů - mechanizmus čistě elektrostatický, přídavek elektrolytů snižuje absolutní hodnotu potenciálu zeta, zeta>0 anionty, zeta 10 minut, při 20°C > 5 minut, rozkládá huminové látky,barviva,fenoly, ničí i viry
-nevýhody: nestálost, výroba v místě využití, energetická náročnost,malá rozpustnost
b) fyzikální: UV zářením – je škodlivé,účinek spočívá v působení na disperzní systém protoplazmy mikroorganizmů (změna struktury a následné usmrcení), zdrojem jsou rtuťové křemenné lampy kolem nichž proudí voda, nejúčinnější je krátkovlnné záření o vln. délce 260 nm, doba ozařování několik min
-výhody: nevnáší se cizorodé látky,odpadá manipulace s chemikáliemi, nevýhody: účinek dezinfekce není trvalý, krátká životnost ozařovacích lamp (2000 h),vysoké nároky na energii (300W na 750l/h)
48. Oligodynamické metody dezinfekce vody
-ionty některých kovů (stříbro a měď) mají schopnost ničit mikroorganizmy = dochází k blokování enzymů vlivem iontů Ag+ nebo Cu+, dlouhá doba kontaktu 3-6 hod, vhodné pro dezinfekci nepříliš kontaminovaných vod, imisní limit pro Cu v povrchových vodách je 30 μg/l
-dle způsobu aplikace: a) kontaktní katadynace – upravovaná voda se dostává do styku s elementárním rozptýleným stříbrem na keramickém filtru, koncentrace Ag je velice nízká,ale dostačující, b) elektrokatadynace – ionty Ag jsou uvolňovány do vody ze stříbrné anody elektrolytickým procesem, c) oligodynamické přípravky – sloučeniny stříbra málo rozpustné AgCl→10 g/m3, vhodné k nárazové dezinfekci malých zdrojů (studní), Sagen
-pro potlačení růstu řas se dříve používala modrá skalice (síran měďnatý)
49. Vápník a hořčík ve vodách, změkčování chem. postupy
-koncentrace vápníku a hořčíku určují tvrdost vody, mýdla s nimi tvoří nerozpustné soli
-tvrdost v pitné vodě: (Ca+Mg) 0,9-5 mmol/l,Ca > 30 mg/l, Mg > 10 mg/l
-vyjádření tvrdosti v německých stupních: °N=c(Ca+Mg)*56/10, Mr(CaO)=56 → 1 mmol/l (Ca+Mg) = 5,6 °N, a)celková: c(Ca+Mg) mmol/l, b)přechodná-lze odstranit varem, c)stálá-odečtu od sebe
-změkčování vody = snižování koncentrace Ca+Mg (úprava chladících,napájecích a kotelních vod)
-princip: tvorba málo rozpustných nebo komplexních sloučenin Ca a Mg
-změkčování: 1. vápnem a sodou – zvýšení pH→převedení forem oxidu uhličitého na uhličitany a srážení CaCO3, při pH 11 srážení Mg(OH)2, reakce: CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O, parametry provozu: reakční doba za tepla 1-2 hod, za chladu 3-6 hod, zbytková koncentrace Ca+Mg za tepla 0,15-0,25 mmol/l, za chladu 0,5 mmol/l, Spiraktor, 2.NaOH a sodou – stejný princip, alkalizační činidlo NaOH, reakce: CO2 + 2 NaOH = CO3 + 2 Na + H2O, 3. fosforečnany –omezení→eutrofizace, reakce: 3 Ca2+ + 2 PO43- = Ca3(PO4)2 ( místo Ca můžu dát i Mg), zbytková koncentrace za horka 0,03 mmol/l, za chladu 0,1 mmol/l, použití: interní úprava vod (dávkování do kotle),sraženina zůstává v kalové suspenzi, 4.komplexony= org. látky,které tvoří s Ca,Mg i těžkými kovy tzv. cheláty, prin