Ποιοτικά Χαρακτηριστικά και Επεξεργασία Νερού

Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού

Το μάθημα περιέχει 4 εννοιολογικές ενότητες: Στο πρώτο μέρος αναλύονται τα ποιοτικά – φυσικά, χημικά και μικροβιολογικά - χαρακτηριστικά του νερού και η επίδρασή τους στην υγεία, ώστε να γίνει καλύτερα κατανοητός ο σχεδιασμός των διεργασιών που απαιτούνται για τη μεταβολή τους, ώστε να πληρούνται οι απαιτήσεις χρήσης του είτε ως πόσιμο, είτε για άρδευση, είτε για οποιαδήποτε βιομηχανική εφαρμογή. Στο τέλος του πρώτου μέρους αναλύεται η στρατηγική επιλογής και σχεδιασμού των διεργασιών επεξεργασίας του νερού. Στο δεύτερο μέρος αναλύονται οι διεργασίες που αφορούν στην απομάκρυνση αιωρούμενων στερεών, ξεκινώντας από τις διεργασίες αποσταθεροποίησης της διασποράς (κροκίδωση – συσσωμάτωση), και συνεχίζοντας με τις διεργασίες διαχωρισμού που είναι η καθίζηση και η διήθηση. Στο μέρος αυτό αναλύεται επίσης και η απολύμανση, τόσο ως διεργασία καταστροφής των παθογόνων μικροοργανισμών για διασφάλισης της υγείας, όσο και ως διεργασία τροποποίησης του επιφανειακού φορτίου της διασποράς (προ - απολύμανση) για την βελτίωση της απόδοσης της διεργασίας διαχωρισμού αιωρούμενων σωματιδίων. Στο τρίτο μέρος αναλύονται οι διεργασίες διαχωρισμού διαλυτών συστατικών από το νερό, στις οποίες περιλαμβάνονται, η αντίστροφη όσμωση, η ιοντοεναλλαγή, η χημική και βιολογική ιζηματοποίηση, η προσρόφηση και air stripping. Στην τέταρτη ενότητα παρουσιάζοντα τα προβλήματα του νερού σε σχέση με την επαφή του με τον μηχανολογικό εξοπλισμό και αναλύονται οι τρόποι αντιμετώπισης των επικαθήσεων και την διάβρωση.

1. Εισαγωγή: (Διάρκεια 4 ώρες) • Υδάτινοι πόροι – Υδρολογικός κύκλος. • Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του νερού: Δομή και ιδιότητες του νερού, ανόργανα, οργανικά και αισθητικά χαρακτηριστικά του νερού. Φυσική ραδιενέργεια. • Στοιχεία μικροβιολογίας. Είδη μικροοργανισμών που απαντούν στο νερό, παράγοντες που τους επηρεάζουν, μέθοδοι προσδιορισμού, μικροοργανισμοί δείκτες, μικροβιο¬λογικός έλεγχος του νερού. • Υδρολογικός κύκλος • Στρατηγική στο σχεδιασμός εγκαταστάσεων επεξεργασίας νερού. 2. Διεργασίες διαχωρισμού αιωρούμενων σωματιδίων (Διάρκεια 4 ώρες) • Κροκίδωση – Συσσωμάτωση: Συστήματα διασποράς στο νερό - Μηχανισμοί αποσταθεροποίησης – κροκιδωτικά - Σχεδιασμός της διεργασίας. • Καθίζηση – Επίπλευση: Αρχή των διεργασιών - Θεωρία καθίζησης – Είδη δεξα¬μενών καθίζησης – Παράγοντες που επηρεάζουν την καθίζηση – Θεωρία επί¬πλευσης - Σχεδιασμός των διεργασιών – Ανάλυσης κόστους. • Διήθηση χώρου: Χαρακτηριστικά σωματιδίων που απομακρύνονται με διήθηση - Διήθηση χώρου – Χαρακτηριστικά διηθητικών μέσων – Υδραυλικά χαρακτηριστικά κλινών διήθησης – Μέθοδοι αντίστροφης πλύσης – Κλειστά φίλτρα πίεσης – Ανοιχτά φίλτρα διήθησης με βαρύτητα – Διήθηση σε κλίνες ενεργού άνθρακα. 3. Σχεδιασμός διεργασίας διαχωρισμού αιωρούμενων σωματιδίων (Διάρκεια 4 ώρες) • Διαστασιολόγηση δεξαμενής κροκίδωσης – συσσωμάτωσης. Υπολογισμός εξο¬πλισμού τροφοδοσίας θρομβωτικών. Διαστασιολόγηση αναμικτήρα με βάση τον υπολογισμό της ισχύος ανάμιξης και της επιθυμητής βαθμίδας ανάμιξης. • Υπολογισμός καθίζησης ορθογώνιας διατομής για καθίζηση διακεκριμένων σωματιδίων. Υπολογισμός καθίζησης με κεκλιμένες επιφάνειες. • Σχεδιασμός κλίνης άμμου για τη διήθηση πόσιμου νερού. • Διεξαγωγή εργαστηριακού πειράματος κροκίδωσης – συσσωμάτωσης – διή¬θησης σε κλίνη άμμου με ταυτόχρονη μέτρηση της κατανομής μεγέθους των σωματιδίων με μετρητή λέιζερ για την αξιολόγηση της διεργασίας. 4. Διεργασίες απολύμανσης (Διάρκεια 4 ώρες) • Μηχανισμοί απολύμανσης - Παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα – Κινητική- Ανάλυση κόστους. • Είδη απολυμαντικών: NaOCl, ClO2, O3, Σχε¬διασμός της διεργασίας, καταστροφή περίσσειας απολυμαντικών. • Οργανικά απολυμαντικά. • Απολύμανση με χρήση της υπεριώδους ακτινοβολίας – Σχεδιασμός της διεργασίας. 5. Επικαθήσεις – Διάβρωση (Διάρκεια 4 ώρες) • Επικαθίσεις: Κατηγορίες - Στάδια δημιουργίας, Σχηματισμός ανθρακικού ασβεστίου- αντιμετώπιση, επικαθήσεις λεβήτων – αντιμετώπιση, Χαρακτηρισμός επικαθήσεων. • Διάβρωση: Θεωρία – Είδη και κινητική της διάβρωσης - Ιδιότητες του νερού που την επηρεάζουν, αντιμετώπιση. Αντοχή διαφόρων μετάλλων και κραμάτων στη διάβρωση από το νερό. Δείκτες αξιολόγησης – πρόβλεψης της διάβρωσης, Μέτρηση της διάβρωσης. Διάβρωση σιδήρου από θερμό νερό και ατμός – ατμολέβητες. Διαβρωτικότητα θαλασσινού νερού. 6. Διαχωρισμός συστατικών με χημική ιζηματοποίηση (Διάρκεια 4 ώρες) • Χημεία της ιζηματοποίησης, εξάρτηση της διαλυτότητας από τη θερμοκρασία και την τιμή pH. • Αξιοποίηση της ιζηματοποίησης στην απομάκρυνση σιδήρου, ασβεστίου, μαγνησίου, όξινων ανθρακικών, θειούχων και άλλων βαρέων μετάλλων από το νερό – Σχεδιασμός διεργασιών – εφαρμογές. • Υπολογισμός διαλυτότητας ανθρακικού ασβεστίου και του υδροξειδίου του μα¬γνησίου σε σχέση με το pΗ και τη θερμοκρασία. Υπολογισμός της διαφοράς δια¬λυτότητας των υδροξειδίων δισθενούς και τρισθενούς σιδήρου. Επεξήγηση του αποτελέσματος που επιτυγχάνεται με ιζηματοποίηση. 7. Επεξεργασία νερού με μεμβράνες (Διάρκεια 4 ώρες) • Μικροδιήθηση • Υπερδιήθηση • Νανοδιήθηση • Αντίστροφη όσμωση • Είδη και δομή μεμβρανών, μηχανισμός διαχωρισμού, μαθηματική περιγραφή διεργασίας. Έμφραξη μεμβρανών – μηχανισμοί - έλεγχος εμφράξεων – καθαρισμός μεμβρανών. 8. Επιλεγμένες διεργασίες επεξεργασίας νερού (Ι) (Διάρκεια 4 ώρες) Ιοντοεναλλαγή: Χημική δομή ρητινών – τύποι ρητινών – μηχανισμός λειτουργίας. Φυσικές ιδιότητες – Ιοντοεναλλακτική ικανότητα – συντελεστής εκλεκτικότητας. • Σχεδιασμός κλινών ιοντοεναλλαγής – αποσκλήρυνση – απιονισμός – απαλκαλίωση • Σχεδιασμός διεργασίας αποσκλήρυνσης. Ενεργός άνθρακας: Δομή ενεργού άνθρακα – μηχανισμοί προσρόφησης – κινητική προσρόφησης, ισόθερμες προσρόφησης, σχεδιασμός διεργασιών προσρόφησης. Απομάκρυνση χλωρίου και όζοντος. Αναγέννηση – αντικατάσταση ενεργού άνθρακα. 9. Επιλεγμένες διεργασίες επεξεργασίας νερού (Ι) (Διάρκεια 4 ώρες) • Απομάκρυνση σιδήρου μαγγανίου: Προέλευση - σχεδιασμός χημικής και βιολογικής διεργασίας απομάκρυνσης σιδήρου μαγγανίου • Βιολογική οξείδωση αμμωνίας. Προέλευση- σχεδιασμός διεργασίας – διαστασιολόγηση μηχανολογικός εξοπλισμός. • Οζονισμός νερού: Υπολογισμός απολυμαντικού παράγοντα – σχεδιασμός διεργασίας – μηχανισμός σχηματισμού και έλεγχος βρωμικών. 10. Επιλεγμένες διεργασίες επεξεργασίας νερού (ΙΙΙ) (Διάρκεια 4 ώρες) • Εξασθενές χρώμιο: Προέλευση, επιπτώσεις στην υγεία, διασπορά στην ελληνική επικράτεια. Τρόποι απομάκρυνσης σχεδιασμός διεργασίας – αξιολόγηση – συμπεράσματα από τη λειτουργία εγκαταστάσεων πλήρους κλίμακας. • Αρσενικό. Προέλευση, επιπτώσεις στην υγεία, διασπορά στην ελληνική επικράτεια. Μορφές αρσενικού και τοξικότητα. Τρόποι απομάκρυνσης σχεδιασμός διεργασίας – αξιολόγηση – συμπεράσματα από τη λειτουργία εγκαταστάσεων πλήρους κλίμακας. 11. Εργαστήριο διαχωρισμού αιωρούμενων σωματιδίων με διήθηση χώρου και επιφανείας 12. Εργαστήριο απομάκρυνση ρυπαντών με προσρόφηση – σχεδιασμός διεργασίας.

21-10-2012