Κεφάλαιο 1 ο 1.Τεχνολογία-2.Πόσιμο νερό Πόσιμο νερό ορίζεται το νερό που προορίζεται για ανθρώπινη κατανάλωση.αυτό μπορεί να είναι στην φυσική του κατάσταση είτε να προέρχεται από επεξεργασία ανεξάρτητα από την προέλευση του και από τα εάν παρέχεται από δίκτυο διανομής,βυτίο ή συσκευασμένο σε φιάλες και δοχεία.επιπλέον είναι και το νερό που χρησιμοποιείται στις βιομηχανίες τροφίμων. Σε μια γενική ανάλυση νερού πραγματοποιούνται κάποιοι προσδιορισμοί που αφορούν στην ποιότητα του με την μέτρηση συγκεκριμένων παραμέτρων.αυτοί οι προσδιορισμοί είναι η διαύγεια,η οσμή,η γεύση,το ph,η ηλεκτρική αγωγιμότητα,η σκληρότητα,η ομάδα ανιόντων(χλωρίου,ανθρακικών,θειικών,νιτρικών,νιτρωδών),η ομάδα κατιόντων(ασβεστίου,μαγνησίου,νατρίου,καλίου,σιδήρου,αμμωνίου),πυρ υτικό οξύ,ελεύθερο χλώριο,φθοριούχα,κυανιούχα,ελεύθερη αμμωνία,λιπαρές ύλες,cod,bod.οι παράμετροι διακρίνονται σε μικροβιολογικές και χημικές.παρακάτω παρατίθενται οι πίνακες με τις προτεινόμενες τιμές. Παράμετρος Παραμετρική τιμή (αριθμός/ml) E.coli 0/250 ml Εντεροκοκκοι 0/250 ml Pseudomonas aeruginosa 0/250 ml Αριθμός αποικιών σε 22 C 100/ml Αριθμός αποικιών σε 37 C 20/ml Πίνακας 1:Μικροβιολογικές παράμετροι Παράμετρος Ακρυλαμίδιο Αντιμώνιο Αρσενικό Βενζόλιο Βενζο-α-πυρένιο Βόριο Βρωμικά Κάδμιο Χρώμιο Χαλκός Κυανιούχα 1,2-διχλωροαιθάνιο Επιχλωρυδρίνη Παραμετρική τιμή 0,1μg/l 5 μg/l 1 μg/l 0,01 μg/l 1mg/l 5 μg/l 50 μg/l 2 mg/l 50 μg/l 3 μg/l 0,1 μg/l
Φθοριούχα Μόλυβδος Υδράργυρος Νικέλιο Νιτρικά Νιτρώδη Παρασιτοκτόνα Σύνολο παρασιτοκτόνων Πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες Σελήνιο Τετραχλωροαιθένιο και τριχλωραιθένιο Ολικά τριαλογονομεθάνια Βινυλοχλωρίδιο Πίνακας 2:Χημικές παράμετροι 1,5 mg/l 1 μg/l 20 μg/l 50 mg/l 0,5 mg/l 0,1 μg/l 0,5 μg/l 0,1 μg/l 100 μg/l 0,5 μg/l Εκτός από τις μικροβιολογικές και χημικές παραμέτρους μπορούν να εξεταστούν και κάποιες ενδεικτικές παράμετροι.ακολουθεί ο σχετικός πίνακας. Παράμετρος Παραμετρική τιμή Αργίλιο 200 μg/l Αμμώνιο 0,5 mg/l Χρώμα Αποδεκτό από τους καταναλωτές Αγωγιμότητα 2500μS/cm στους 20 C Συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου 6,5<pH<9,5 Σίδηρος 200 μg/l Μαγγάνιο 50 μg/l Οσμή Αποδεκτή από τους καταναλωτές Οξειδωσιμότητα 5 mg/l Ο2 Θειικά 250 mg/l Νάτριο 200 mg/l Γεύση Αποδεκτή από τους καταναλωτές Αριθμός αποικιών σε 22 C και Ανευ ασυνήθους μεταβολής 37 C Κολοβακτηριοειδή 0/100 ml Ολικός οργανικός άνθρακας Ανευ ασυνήθους μεταβολής Θολότητα Αποδεκτή από τους καταναλωτές
Τρίτιο Ολική ενδεικτική δόση Πίνακας 3:Ενδεικτικές παράμετροι 100 becquerel/l 0,1mSv/έτος Τέλος,σημαντικό ρόλο παίζει και η δειγματοληψία καθώς και η συχνότητα αυτής.ακολουθεί ένας ενδεικτικός πίνακας με τον προβλεπόμενο αριθμό των δειγμάτων σε συνάρτηση με τον όγκο του νερού που διανέμεται. Όγκος διανεμόμενου ή Αριθμός δειγμάτων ετησίως παραγόμενου νερού ημερησίως σε μια ζώνη παροχής σε m3 <100 1 101-500 4 501-1000 6 1001-2000 9 Πίνακας 4:Συχνότητα δειγματοληψίας Ως σκληρότητα του νερού ορίζεται η έκφραση της ολικής συγκέντρωσης των ιόντων ασβεστίου και μαγνησίου στο νερό συνήθως με τη μορφή όξινων ανθρακικών αλάτων εκφράζεται με: παροδική: είναι τα διαλυτά όξινα ανθρακικά άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου,τα οποία με βρασμό του νερού μετατρέπονται σε δυσδιάλυτα ανθρακικά άλατα που αποβάλλονται σαν ιζήματα μόνιμη: είναι τα παραμένοντα άλατα του ασβεστίου και του μαγνησίου που δεν απομακρύνονται με βρασμό ολική: είναι το άθροισμα της παροδικής και μόνιμης σκληρότητας Βαθμοί σκληρότητας γαλλικοί βαθμοί: ποσότητα CaCO3 1 F= 10mg CaCO 3 σε 1l H2O γερμανικοί βαθμοί : ποσότηταcao 1 D= 10mg CaO σε 1l H2O αμερικανικοί ή αγγλικοί βαθμοί: περιεκτικότητα σε CaCO 3 1ppm= 1mg CaCO 3 σε 1l H2O Η μεταξύ τους σχέση είναι: 1 D=1,79 F=17,9 ppm CaCO 3
Μια σημαντική κατεργασία του πόσιμου νερού είναι η χλωρίωση.είναι ο συνηθέστερος τρόπος απολύμανσης του νερού.εισάγεται στο νερό στοιχειακό χλώριο σαν ισχυρό οξειδωτικό,σχηματίζεται υποχλωριωδες οξυ (ΗClΟ) και σκοτώνει τα βακτήρια.το χλώριο οξειδώνει όχι μόνο τα βακτήρια αλλά και τις οργανικές ενώσεις που δεν ανήκουν σε ζωντανούς οργανισμούς.γιαυτό τον λόγο πρέπει να υπάρχει πάντα μια μικρή περίσσεια χλωρίου.η μεγάλη περίσσεια πρέπει οπωσδήποτε να αποφεύγεται γιατί το χλώριο είναι ισχυρό δηλητήριο.κατά την χλωρίωση προβλήματα δημιουργούνται από την παρουσία στο νερό υψηλών συγκεντρώσεων αμμωνίας η οποία αντιδρά με το χλώριο,το δεσμεύει και σχηματίζει τις χλωραμίνες.ενα σημαντικό μειονέκτημα είναι η παραγωγή οργανοχλωριωμένων ενώσεων,ορισμένες από τις οποίες είναι τοξικές. 3.Νερό βιομηχανίας-κατεργασίες-αποσκληρύνσεις-χλωρίωση- Ρητίνες ιοντοεναλλαγής Τέσσερις μπορεί να είναι οι χρήσεις του νερού στη χημική βιομηχανία: α) νερό για νερό θέρμανσης ή για ατμοπαραγωγή,β) νερό για τις ανάγκες ψύξης,γ) νερό για την διάλυση και απομάκρυνση ανεπιθύμητων συστατικών από τις α ύλες,δ) νερό που ενσωματώνεται στο τελικό προϊόν (π.χ. αναψυκτικά).το νερό αυτό για να είναι κατάλληλο για χρήση πρέπει να υποστεί κάποιες κατεργασίες όπως αποσκληρύνσεις ή χλωρίωση. Χλωρίωση Για την χλωρίωση του νερού στην βιομηχανία χρησιμοποιούνται διάφορα οξειδωτικά μέσα όπως : 1. αέριο χλώριο: καταστρέφει διάφορους παθογόνους μικροοργανισμούς και με την διάλυση του στο νερό σχηματίζεται το υποχλωριώδες οξύ 2. υποχλωριώδη άλατα: διίστανται στο νερό και δίνουν υποχλωριώδες οξύ 3. διοξείδιο του χλωρίου : οξειδώνει πολλές οργανικές και θειούχες ενώσεις και χρησιμοποιείται σε συστήματα που περιέχουν αμμωνία επειδή δεν αντιδρά με αυτήν 4. χλωραμίνες: έχουν μικροβιοκτόνες δράσεις,δρουν πιο αργά από το υπολειμματικό χλώριο αλλά είναι αποτελεσματικότερες σε μεγαλύτερες τιμές ph
Αποσκλήρυνση Η ελάττωση της σκληρότητας και των όξινων ανθρακικών του νερού για περιορισμένες απαιτήσεις επιτυγχάνεται συνήθως με ιοντοεναλλακτικές ρητίνες ή αντίστροφη ώσμωση.για μεγάλες όμως παροχές είναι ιδιαίτερα ανταγωνιστική και η απομάκρυνση των ιόντων με χημική ιζηματοποίηση.η ελάττωση της συγκέντρωσης μαγνησίου επιτυγχάνεται μόνο διαμέσου της αύξησης της τιμής του ph.η καταβύθιση του ασβεστίου σε μορφή ανθρακικού ασβεστίου περιγράφεται από τη χημική εξίσωση Ca 2+ - + HCO 3 + OH - CaCO 3 (s) + H 2 O η οποία περιγράφει επίσης και την καταβύθιση των όξινων ανθρακικών.τα εναπομείναντα στο διάλυμα ασβέστιο και ανθρακικά εξαρτώνται από το ph,την θερμοκρασία και την ιονική ισχύ του διαλύματος. Ρητίνες ιοντοεναλλαγής Η ιοντοεναλλαγή είναι μια φυσικοχημική διεργασία κατά την οποία επιτυγχάνεται μεταφορά ιόντων από ένα αδιάλυτο στερεό σε μια υγρή φάση ή αντίστροφα.το αδιάλυτο στερεό διαθέτει ευκίνητα ανιόντα ή κατιόντα ικανά για αντιστρεπτή και στοιχειομετρική εναλλαγή με ιόντα ίδιου φορτίου από το διάλυμα ενός ηλεκτρολύτη,με το οποίο έρχεται σε επαφή.σαν στερεό μπορεί να χρησιμοποιηθούν ζεόλιθοι ή συνθετικές ρητίνες.η πλειοψηφία των ρητινών παρασκευάζεται με συμπολυμερισμό στυρενίου και διβινυλοβενζολίου.η κύρια βάση που παράγεται με πολυμερισμό είναι συνήθως πολυστυρένιο ενώ το διβινυλοβενζόλιο χρησιμοποιείται ως συνδετικό πλέγμα μεταξύ των αλυσίδων του πολυμερούς εξασφαλίζοντας τη σκληρότητα και την διαλυτότητα τους.η απομάκρυνση της σκληρότητας του νερού γίνεται με τη χρήση ισχυρά κατιονικών ρητινών σε κύκλο νατρίου,όπου κατά τη διαδικασία αποσκλήρυνσης η ρητίνη δεσμεύει το ασβέστιο και το μαγνήσιο του νερού τροφοδοσίας εναλλάσσοντάς τα με νάτριο.η διεργασία αποσκλήρυνσης περιγράφεται από τις αντιδράσεις 2RNa + Mg 2+ (R)2Mg + 2Na + 2RNa + Ca 2+ (R)2Ca + 2Na + Το πλεονέκτημα της μεθόδου είναι ότι παραλαμβάνεται καθαρό νερό σε σύντομο χρονικό διάστημα και με σχετικά χαμηλό κόστος καθώς οι ρητίνες μπορούν να αναγεννηθούν.
4.Νερό για χημική βιομηχανία-προδιαγραφές Το νερό στην χημική βιομηχανία έχει ποικίλες χρήσεις.μπορεί να χρησιμοποιείται σαν πρώτη υλη στην παραγωγή (φάρμακα,καλλυντικά.αναψυκτικά) ή σαν μέσο λειτουργίας βοηθητικού εξοπλισμού όπως νερό ψύξης ή θέρμανσης.όταν το νερό χρησιμοποιείται απευθείας στην παρασκευή του προϊόντος πρέπει να πληρεί τις προδιαγραφές του πόσιμου νερού. Όταν η χρήση του αφορά τον βοηθητικό εξοπλισμό επίσης πρέπει να πληρούνται προδιαγραφές,οι οποίες όμως καθορίζονται από τη συγκεκριμένη διεργασία. 5.Απόβλητα-Λύματα Το πόσιμο νερό μετά από την χρήση του μετατρέπεται σε υγρά απόβλητα.αυτά περιέχουν διάφορους τύπους ρύπων που βρίσκονται σε αιωρούμενη ή κολλοειδή ή διαλυτή μορφή.επειδή οι ρυπαντικές ουσίες εγκυμονούν κινδύνους για τους φυσικούς αποδέκτες τα υγρά απόβλητα πρέπει να υποβάλλονται πριν από τη διάθεση τους σε κατάλληλη επεξεργασία ώστε να αμβλύνονται οι επιπτώσεις τους.ως υγρά βιομηχανικά απόβλητα ορίζονται τα υγρά απόβλητα τα οποία συλλέγονται από βιοτεχνικές και εμπορικές δραστηριότητες καθώς και από βιομηχανικές μονάδες.αστικά λύματα είναι το σύνολο των υγρών αποβλήτων που προέρχονται από τις κατοικίες και τα δημόσια κτίρια και των βιομηχανικών αποβλήτων.για να γίνει σωστή επεξεργασία των λυμάτων και η ποιότητα της επεξεργασμένης εκροής να είναι η αναμενόμενη πρέπει να γνωρίζουμε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά τους.αυτά διακρίνονται σε φυσικά όπως ολικά στερεά,αιωρούμενα στερεά,θολότητα,χρώμα,οσμή,θερμοκρασία σε χημικά όπως υδατάνθρακες,πρωτεΐνες,λίπη και έλαια,χημικά απαιτούμενο οξυγόνο,ολικός οργανικός άνθρακας,θρεπτικά συστατικά,διάφορα κατιόντα και ανιόντα,υδρόθειο,βαρέα μέταλλα,ιχνοστοιχεία σε βιοχημικά όπως βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο 5 ημερών και τέλος σε μικροβιολογικά όπως βακτήρια,ιοί,πρωτόζωα,κολοβακτηρίδια.ως βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο (BOD) ορίζεται η ποσότητα του οξυγόνου που απαιτείται για την βιοχημική οξείδωση των οργανικών συστατικών ενός αποβλήτου από μικροοργανισμούς σε αερόβιες συνθήκες. Ως χημικά απαιτούμενο οξυγόνο (COD) ορίζεται η ποσότητα του οξυγόνου που απαιτείται για την οξείδωση των οργανικών συστατικών ενός αποβλήτου. 6.Χημικός και βιολογικός καθαρισμός- Προδιαγραφές Τριτοβάθμια επεξεργασία θεωρείται, όταν λαμβάνει χώρα μία από τις παρακάτω διεργασίες ως ξεχωριστή μονάδα επεξεργασίας: απομάκρυνση
αζώτου, φωσφόρου (βιολογική ή/και χημική) και παθογόνων (υπεριώδης ακτινοβολία, αμμόφιλτρα και άλλα). Ο βιολογικός ή δευτεροβάθμιος καθαρισμός είναι ένα από τα στάδια της κατεργασίας υγρών αποβλήτων.η βιοχημική διεργασία επιτυγχάνει την μετατροπή του διαλυτού υλικού με τη βοήθεια μικροοργανισμών και θρεπτικών συστατικών παρουσία οξυγόνου και την παράλληλη παραγωγή αιωρούμενου υλικού το οποίο αντιστοιχεί σε μικροβιακή ανάπτυξη.το διαλυτό οργανικό υλικό μετατρέπεται κατά ένα ποσοστό σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό και κατά ένα άλλο σε βιομάζα.οι μέθοδοι που έχουν αναπτυχτεί είναι πολλές όπως ενεργός ιλύς,βιολογική αφαίρεση θρεπτικών συστατικών,αερόβια και αναερόβια χώνευση,αντιδραστήρες με περιστρεφόμενο μέσο επαφής,αντιδραστήρες ρευστοποιημένης κλίνης,αναερόβια φίλτρα.όμως,κυριότερες είναι η διεργασία ενεργού ιλύος και η μέθοδος του βιολογικού φίλτρου.