ELABORATELABORAT

Tema: Tema: Prečišćavanje rudničke vode od Prečišćavanje rudničke vode od suspendovanih čestica, jona bakra i gvožđa suspendovanih čestica, jona bakra i gvožđa

PredmetPredmet: : Otpadne vodeOtpadne vode

Profesor:Profesor: Studenti:Studenti: dr Velizar Stankovićdr Velizar Stanković Milica Todorović 327/06 Milica Todorović 327/06 Dragana Medić 154/06Dragana Medić 154/06

Sanja Kukić 122/06Sanja Kukić 122/06

Zadatak za izradu elaborata iz predmeta Zadatak za izradu elaborata iz predmeta Otpadne vodeOtpadne vode

Na površinskom kopu rudnika bakra Na površinskom kopu rudnika bakra Majdanpek ,, Severni revir” došlo je do Majdanpek ,, Severni revir” došlo je do akumuliranja voda iz prirodnih izvora i voda od akumuliranja voda iz prirodnih izvora i voda od atmosferskih padavina. Da bi se sprečilo dalje povećanje atmosferskih padavina. Da bi se sprečilo dalje povećanje zapremine vode u rudniku, potrebno je pristupiti njenom zapremine vode u rudniku, potrebno je pristupiti njenom ispumpavanju i tretmanu, radi bezbednog ispuštanja u ispumpavanju i tretmanu, radi bezbednog ispuštanja u vodotok.vodotok.

Sastav otpadne vode rudnika bakra Majdanpek koja mora da se Sastav otpadne vode rudnika bakra Majdanpek koja mora da se prečisti je:prečisti je:

• Količina vode Količina vode 500 000 m 500 000 m33 • pH vode pH vode 3,2 3,2 • Sadržaj bakra Sadržaj bakra 0,15 g/dm0,15 g/dm33 • Sadržaj gvožđa Sadržaj gvožđa 0,4 g/dm 0,4 g/dm33 • Suspendovane čestice Suspendovane čestice 0,25 g/dm0,25 g/dm33, , • Gustina čestica 2 800 kg/mGustina čestica 2 800 kg/m33 • Kapacitet postrojenja po prerađenoj vodi je 15mKapacitet postrojenja po prerađenoj vodi je 15m33/h/h

Otpadnim vodama se nazivaju sve one vode koje izlaze Otpadnim vodama se nazivaju sve one vode koje izlaze iz industrijskih postrojenja, rudničkih postrojenja, iz industrijskih postrojenja, rudničkih postrojenja, komunalnih postrojenja i koje nose u sebi rastvorne, ili komunalnih postrojenja i koje nose u sebi rastvorne, ili suspendovane, kontaminante koji mogu da zagade suspendovane, kontaminante koji mogu da zagade površinske ili podzemne vodne resurse.površinske ili podzemne vodne resurse.

Otpadne vode se prečišćavaju fizičkim, hemijskim i Otpadne vode se prečišćavaju fizičkim, hemijskim i biološkim metodama, do kvaliteta za recirkulaciju ili biološkim metodama, do kvaliteta za recirkulaciju ili ispuštanje u prirodni vodotok. Zakonski određene ispuštanje u prirodni vodotok. Zakonski određene granice pH vrednosti za otpadne vode koje se ispuštaju granice pH vrednosti za otpadne vode koje se ispuštaju u prirodne vodotokove su od 6,5 do 7,5.u prirodne vodotokove su od 6,5 do 7,5.

Čvrsti zagađivači, izdvojeni u toku obrade otpadne vode, Čvrsti zagađivači, izdvojeni u toku obrade otpadne vode, prikupljaju se u obliku koncentrovanih suspenzija – prikupljaju se u obliku koncentrovanih suspenzija – otpadnih muljeva. Obrada i konačno odlaganje ovih otpadnih muljeva. Obrada i konačno odlaganje ovih muljeva je danas jedan od najsloženijih problema u muljeva je danas jedan od najsloženijih problema u obradi otpadnih voda. obradi otpadnih voda.

Proces neutralizacije i precipitacijeProces neutralizacije i precipitacije NeutralizacijaNeutralizacija je reakcija kiselina sa bazama pri kojoj je reakcija kiselina sa bazama pri kojoj

nastaju soli i voda. nastaju soli i voda. Proces neutralizacije se svodi na sjedinjavanje HProces neutralizacije se svodi na sjedinjavanje H++ i OH i OH- -

jona u molekule vode.jona u molekule vode.

HH++ + OH + OH-- ↔ ↔HH22OO

PrecipitacijaPrecipitacija predstavlja dodavanje hemikalija u predstavlja dodavanje hemikalija u otpadnu vodu, koje imaju zadatak da omoguće taloženje otpadnu vodu, koje imaju zadatak da omoguće taloženje nekih slabo taložljivih materija. nekih slabo taložljivih materija.

Ovaj proces može biti veoma efikasan. Na ovaj način se Ovaj proces može biti veoma efikasan. Na ovaj način se iz otpadne vode može ukloniti 80 – 90% suspendovanih iz otpadne vode može ukloniti 80 – 90% suspendovanih materija.materija.

Materijalni bilansMaterijalni bilans Kapacitet postrojenja po preređenoj vodi na godišnjem nivou bio bi:Kapacitet postrojenja po preređenoj vodi na godišnjem nivou bio bi:

15m15m33/h=15*24=360m/h=15*24=360m33/dan=360*330=118800m/dan=360*330=118800m33/god≈120000 m/god≈120000 m33/god/god

Početne koncentracije CuPočetne koncentracije Cu2+2+, Fe, Fe3+3+, H, H22SOSO44 i suspendovanih čestica i suspendovanih čestica • CuCu2+2+: 0,15*120000 = 18000kg/god = 18t/god: 0,15*120000 = 18000kg/god = 18t/god• FeFe3+3+: 0,40*120000 = 48000kg/god = 48t/god: 0,40*120000 = 48000kg/god = 48t/god• Suspendovane čestice : Suspendovane čestice : 0,25*120000 = 30000kg/god = 30t/god0,25*120000 = 30000kg/god = 30t/god

pH = 3,2 = - log [ H+ ]pH = 3,2 = - log [ H+ ] CCHH++ = 10 = 10-3,2-3,2= 0,00063g/l= 0,00063g/l

2H2H++ + SO + SO442-2- → H → H22SOSO44

2mol H2mol H++ : 1mol H : 1mol H22SOSO44 = C = CHH++ : C : CHH22SOSO44

C C HH22SOSO44 = 3,15 * 10 = 3,15 * 10-4-4g/dmg/dm33

• HH22SOSO44: 3,15 * 10: 3,15 * 10-4-4 *120000 = 37,8kg/god *120000 = 37,8kg/god

Količina SOKoličina SO442-2-

Količina SOKoličina SO442-2- koja je vezana za Cu koja je vezana za Cu2+ 2+ u CuSOu CuSO44

M(CuM(Cu2+2+) : M(SO) : M(SO4422--) = m) = mCuCu2+2+ : m : mSOSO44

22--

63,55 : 96 = 18000 : X63,55 : 96 = 18000 : X11

XX11 = 27191,18kg/god = 27191,18kg/god

mmCuSOCuSO44 = m = mCuCu2+2+ + m + mSOSO4422-- = 18000 + 27191 = 45191kg/god = 18000 + 27191 = 45191kg/god

Količina SOKoličina SO442-2- koja je vezana za Fe koja je vezana za Fe3+ 3+ u Feu Fe22(SO(SO44))33

2M(Fe2M(Fe3+3+) : 3M(SO) : 3M(SO4422--) = m) = mFeFe3+3+ : m : mSOSO44

22--

2*55,85 : 3*96=48000:X2*55,85 : 3*96=48000:X22

XX22 = 123760 kg/god = 123760 kg/god

mmFeFe22(SO(SO44))33 = m = mFeFe3+3+ + m + mSOSO4422-- =48000 + 123760 = 171760kg/god =48000 + 123760 = 171760kg/god

Ukupna količina SOUkupna količina SO442-2-

∑ ∑ mmSOSO442-2- = X = X11 + X + X22 = 27191 + 123760 = 150951kg/god ≈ 151t/god = 27191 + 123760 = 150951kg/god ≈ 151t/god

Potrebna količina Potrebna količina Ca(OH)Ca(OH)22

Količina Ca(OH)Količina Ca(OH)22 koja je potrebna za neutralizaciju H koja je potrebna za neutralizaciju H22SOSO44

HH22SOSO44 + Ca(OH) + Ca(OH)22 = CaSO = CaSO44 * 2H * 2H22OO

M(HM(H22SOSO44) : M(Ca(OH)) : M(Ca(OH)22) = m) = mHH22SOSO44 : m: mCa(OH)Ca(OH)22

98 : 74 = 37,8 : X98 : 74 = 37,8 : X33

XX33 = 28,54kg/god = 28,54kg/god 100% Ca(OH)100% Ca(OH)22

Količina Ca(OH)Količina Ca(OH)22 koja je potrebna za precipitaciju CuSO koja je potrebna za precipitaciju CuSO44

CuSOCuSO44 + Ca(OH) + Ca(OH)22 + 2H + 2H22O = Cu(OH)O = Cu(OH)22 + CaSO + CaSO44 * 2H * 2H22OO

M(CuSOM(CuSO44) : M(Ca(OH)) : M(Ca(OH)22) = m) = mCuSOCuSO44 : m : mCa(OH)Ca(OH)22

159,5 : 74 = 45191 : X159,5 : 74 = 45191 : X44

XX44 = 20966kg/god 100% Ca(OH) = 20966kg/god 100% Ca(OH)22

Količina Ca(OH)Količina Ca(OH)22 koja je potrebna precipitaciju Fe koja je potrebna precipitaciju Fe22( SO( SO44))3 3

FeFe22(SO(SO44))33 + 3Ca(OH) + 3Ca(OH)22 + 2H + 2H22O → 2Fe(OH)O → 2Fe(OH)33 + 3CaSO + 3CaSO44 * 2H * 2H22OO

M(FeM(Fe22( SO( SO44))33) : 3M(Ca(OH)) : 3M(Ca(OH)22) = m) = mFeFe22(SO(SO44))33 : m : mCa(OH)Ca(OH)22

400 : 3 * 74 = 171760 : X400 : 3 * 74 = 171760 : X55

XX55 = 95327kg/god Ca(OH) = 95327kg/god Ca(OH)22

Ukupna količina Ca(OH)Ukupna količina Ca(OH)22 koja je potrebna za proces neutralizacije i koja je potrebna za proces neutralizacije i

precipitacijeprecipitacije

∑ ∑ mmCa(OH)2Ca(OH)2 = X = X33 + X + X44 + X + X55 = 28,54 + 20966 +95327 = 116322kg/god ≈ = 28,54 + 20966 +95327 = 116322kg/god ≈

≈ ≈ 116t/god116t/god

Hidroksidi koji se dobijaju u obliku Hidroksidi koji se dobijaju u obliku Cu(OH)Cu(OH)22 i Fe(OH) i Fe(OH)33

Količina Cu(OH)Količina Cu(OH)22 koja se dobija precipitacijom CuSO koja se dobija precipitacijom CuSO44

CuSOCuSO44 + Ca(OH) + Ca(OH)22 + + 2H2H22O → Cu(OH)O → Cu(OH)22 + CaSO + CaSO44 * 2H * 2H22OO

M(CuM(Cu2+2+) : M(Cu(OH)) : M(Cu(OH)22) = m) = mCuCu2+2+ : m : mCu(OH)Cu(OH)22

63,55 : 97,5 = 18000 : X63,55 : 97,5 = 18000 : X66

XX66 = 27616 kg/god ≈ 28t/god = 27616 kg/god ≈ 28t/god

Količina Fe(OH)Količina Fe(OH)33 koja se dobija precipitacijom Fe koja se dobija precipitacijom Fe22(SO(SO44))33

FeFe22(SO(SO44))33 + 3Ca(OH) + 3Ca(OH)22 + 2H + 2H22O → 2Fe(OH)O → 2Fe(OH)33 + 3CaSO + 3CaSO44 * 2H * 2H22OO

2M(Fe2M(Fe3+3+) : 2M(Fe(OH)) : 2M(Fe(OH)33) = m) = mFeFe3+3+: m: mFe(OH)Fe(OH)33

111,7 : 214 = 48000 : X111,7 : 214 = 48000 : X77

XX77= 91961kg/god ≈ 92t/god= 91961kg/god ≈ 92t/god

Dobijene količine CaSODobijene količine CaSO44 *2H *2H22OO

Količina CaSOKoličina CaSO44 * 2H * 2H22O O (gipsa)(gipsa) koja se dobija neutralizacijom H koja se dobija neutralizacijom H22SOSO44

HH22SOSO44 + Ca(OH) + Ca(OH)22 = CaSO = CaSO44 * 2H * 2H22OO

M(HM(H22SOSO44) : M(CaSO) : M(CaSO44* 2H* 2H22O) = mO) = mHH22SOSO44 : m : mCaSOCaSO44 * * 2H2H22OO

98 : 172 = 37,8 : X98 : 172 = 37,8 : X88

XX88= 66,34kg/god ≈ 0,066t/god= 66,34kg/god ≈ 0,066t/god

Količina CaSOKoličina CaSO44 * 2H * 2H22O O (gipsa) (gipsa) koja je dobijena precipitacijom CuSO koja je dobijena precipitacijom CuSO44

CuSOCuSO44 + Ca(OH) + Ca(OH)22 + 2H + 2H22O = CuSOO = CuSO44 + CaSO + CaSO44 * 2H * 2H22OO

M(CuSOM(CuSO44) : M(CaSO) : M(CaSO44 * 2H * 2H22O) = mO) = mCuSOCuSO44 : m: mCaSOCaSO44 * 2H * 2H22O O

63,55 : 172 = 18000 : X63,55 : 172 = 18000 : X99

XX99 = 48717kg/god ≈ 49t/god = 48717kg/god ≈ 49t/god

Količina CaSOKoličina CaSO44 * 2H * 2H22O (gipsa) koja je dobijena precipitacijom FeO (gipsa) koja je dobijena precipitacijom Fe22(SO(SO44))33

FeFe22(SO(SO44))33 + 3Ca(OH) + 3Ca(OH)22 + 2H + 2H22O → 2Fe(OH)O → 2Fe(OH)33 + 3CaSO + 3CaSO44 * 2H * 2H22OO

2M(Fe) : 3M(CaSO2M(Fe) : 3M(CaSO44 * 2H * 2H22O) = mO) = mFeFe : m : mCaSOCaSO44 * 2H * 2H22OO

2 * 55,85 : 3 * 172 = 48000 : X2 * 55,85 : 3 * 172 = 48000 : X1010

XX1010 = 221737kg/god ≈ 222t/god = 221737kg/god ≈ 222t/god

Ukupna količina CaSOUkupna količina CaSO44 * 2H * 2H22O dobijena neutralizacijom i precipitacijomO dobijena neutralizacijom i precipitacijom

∑ ∑ mmCaSOCaSO44 * 2H * 2H22OO = X = X88 + X + X99 + X + X1010 = 66,34 + 48717 = 66,34 + 48717 + + 221737 = 270521kg/god ≈ 221737 = 270521kg/god ≈

270t/god270t/god

Potrebna količina vode koja ulazi u Potrebna količina vode koja ulazi u hemijsku reakcijuhemijsku reakciju

Količina HKoličina H22O koja učestvuje u reakciji precitacije CuSOO koja učestvuje u reakciji precitacije CuSO44

CuSOCuSO44 + Ca(OH) + Ca(OH)22 + 2H + 2H22O = CuSOO = CuSO44 + CaSO + CaSO44 * 2H * 2H22OO

22M(HM(H22O) : M(CaSOO) : M(CaSO44* 2H* 2H22O) = mO) = mHH22OO: m: mCaSOCaSO44 * * 2H2H22OO

2 * 18 : 172 = X2 * 18 : 172 = X1111 : 48717 : 48717 XX1111 = 10197kg/god = 10197kg/god

Količina HKoličina H22O koja učestvuje u reakciji precipitacije FeO koja učestvuje u reakciji precipitacije Fe22(SO(SO44))33

FeFe22(SO(SO44))33 + 3Ca(OH) + 3Ca(OH)22 + 2H + 2H22O → 2Fe(OH)O → 2Fe(OH)33 + 3CaSO + 3CaSO44 * 2H * 2H22OO

22M(HM(H22O) : 3M(CaSOO) : 3M(CaSO44* 2H* 2H22O) = mO) = mHH22OO: m: mCaSOCaSO44 * 2H * 2H22OO

2 * 18 : 2 * 18 : 33*172 = X*172 = X1212 : 221737 : 221737 XX1212 = 46410kg/god = 46410kg/god

Ukupna količina HUkupna količina H22O koja je učestvovala u reakciji precipitacijeO koja je učestvovala u reakciji precipitacije

∑ ∑ mmHH22OO = 10197 + 46410 = 56607kg/god = 10197 + 46410 = 56607kg/god

Materijalni bilansMaterijalni bilans

UlaUlaz :z : t/godt/god Izlaz :Izlaz : t/godt/god

CuCu2+2+ 1818 Cu(OH)Cu(OH)22 27,627,6

FeFe3+3+ 4848 Fe(OH)Fe(OH)33 9292

HH22SOSO44 151151 CaSOCaSO44 * 2H * 2H22OO 270270

Ca(OH)Ca(OH)22 116,3116,3 Sus.česSus.čes 3030

Sus.česSus.čes 3030

HH22OO 56,656,6

∑∑ 420420 ∑∑ 420420

Blok šema postrojenjaBlok šema postrojenja

Površina zgušnjivačaPovršina zgušnjivača

Otpadna voda dospeva u zgušnjivač radi Otpadna voda dospeva u zgušnjivač radi razdvajanja čvrste faze, sadržane u suspenziji, razdvajanja čvrste faze, sadržane u suspenziji, od tečne. od tečne.

Izbistrena tečnost se odvodi periferno, prelivom. Izbistrena tečnost se odvodi periferno, prelivom. Ugušćena suspenzija se odvodi sa dna Ugušćena suspenzija se odvodi sa dna zgušnjivača crpnom pumpom.zgušnjivača crpnom pumpom.

Izračunavanje neophodnih veličina radi određivanja površine taložnika GGoo = Q· = Q·ρ = 15mρ = 15m33/h /h ·· 1000kg/m 1000kg/m33 = 15000kg/h = 15000kg/h ρ ρ H2OH2O = 1000kg/m = 1000kg/m33

ddpp = 5= 5m = 5 * 10m = 5 * 10-6-6mm

pp = 2800kg/m = 2800kg/m33

tt = 20 = 20 C C = 1· 10 = 1· 10-3-3 Pa·s Pa·s

uuoo=0,000025=2,5·10=0,000025=2,5·10-5-5m/s=0,09m/hm/s=0,09m/h

AAtt = 200m= 200m22

Dimenzije taložnikaDimenzije taložnika

AAt t = Q= Qss/u/uoo

Q = 15mQ = 15m33/h /h

uuoo = 0,09m/h = 0,09m/h

AAtt = Q = Qss/u/uoo = 15/0,09 = 166,6 ≈ 170m = 15/0,09 = 166,6 ≈ 170m22

AAtt = L · B = 170m = L · B = 170m22

B = 5mB = 5m

L = 170/5 = 34mL = 170/5 = 34m

Dimenzije taložnikaDimenzije taložnika

Vreme koje je potrebno da se rezervoar Vreme koje je potrebno da se rezervoar napuni otpadnom vodom napuni otpadnom vodom

V = Q · V = Q ·

= V= VHH22OO/Q/QHH22OO = 255m = 255m33/15m/15m33/h= 17h/h= 17h

Vreme koje treba da protekne da bismo Vreme koje treba da protekne da bismo pristupili pražnjenju rezervoarapristupili pražnjenju rezervoara

= V= Vmuljamulja / Q / Q muljamulja = 25,5m = 25,5m33/0,008m/0,008m33/h = /h = 3187h 3187h

= 3187 / 24 = 133 dana= 3187 / 24 = 133 dana

Tehnološka šemaTehnološka šema

Spisak pomoćne i osnovne oprema za Spisak pomoćne i osnovne oprema za proces neutralizacije i precipitacijeproces neutralizacije i precipitacije

Osnovna oprema:Osnovna oprema:• Rezervoari (R-1, R-2 i R-3), Rezervoari (R-1, R-2 i R-3), • Pumpe (P-1, P-2 i P-3),Pumpe (P-1, P-2 i P-3),• Reaktor za neutralizaciju (E), Reaktor za neutralizaciju (E), • Taložnik (T).Taložnik (T).

Pomoćna oprema:Pomoćna oprema: • Elktro-motori,Elktro-motori,• Mešalice (M).Mešalice (M).

Proračun protokaProračun protoka Protok industrijske vode na ulazu u proces:Protok industrijske vode na ulazu u proces:• 15m15m33/h/h

Proračun protoka na časovnom nivou za svaku komponentu u Proračun protoka na časovnom nivou za svaku komponentu u procesu za prečišćavanje otpadne industrijske vode:procesu za prečišćavanje otpadne industrijske vode:

Ulaz:Ulaz:• CuCu2+2+ : 18t/god / 7920h = 0,002t/h : 18t/god / 7920h = 0,002t/h• FeFe3+3+ : 48t/god / 7920h = 0,006t/h : 48t/god / 7920h = 0,006t/h• HH22SOSO44 : 151,037t/god / 7920 = 0,019t/h : 151,037t/god / 7920 = 0,019t/h• Ca(OH)Ca(OH)22 : 116,321t/god / 7920 = 0.015t/h : 116,321t/god / 7920 = 0.015t/h• HH22O : 56,606t/god / 7920 = 0,008t/hO : 56,606t/god / 7920 = 0,008t/h Izlaz:Izlaz:• Cu(OH)Cu(OH)22 : 27,616t/god / 7920 = 0,003t/h : 27,616t/god / 7920 = 0,003t/h• Fe(OH)Fe(OH)33 : 91,960t/god / 7920 = 0.012t/h : 91,960t/god / 7920 = 0.012t/h• CaSOCaSO44*2H*2H22O : 270,520t/god / 7920 = 0,034t/hO : 270,520t/god / 7920 = 0,034t/h

Hvala na pažnji!