Otsonointiprosessin desinfiointitehon optimointi talousveden ...

More documents

Recommendations

Info

64 Tutkimuksessa määritettiin raakavedestä useita pintavesissä mahdollisesti esiintyviä mikrobeja: E. coli, koliformiset bakteerit, Clostridium perfringens, Giardia, Cryptosporidium, Salmonella, kampylobakteerit ja norovirus. Määritykset tehtiin kahdesta näytteestä, joista toinen haettiin Asikkalan vedenottamolta ja toinen otettiin Pitkäkoskelta. Näytteet otettiin käyttämättömiin kymmenen litran muovikanistereihin ja näytteenottossa käytettiin muutenkin aiemmin käyttämättömiä, puhtaita välineitä. Kummankin näytteen tilavuus oli noin 80 litraa. Näytteet otettiin raakaveden lämpötilan ollessa noin 10 astetta, Asikkalasta 14.8.2012 ja Pitkäkoskelta 16.8.2012. E. coli ja koliformiset bakteerit analysoitiin Colilert Quanti Tray-menetelmällä. Clostridium perfringens määritettiin litrasta raakavettä Sosiaali- ja terveysministeriön asetuksessa STM 461/2000 kuvatulla menetelmällä. Giardia ja Cryptosporidium määritettiin suodattamalla 30 litraa näytevettä ja erottamalla kystat Dynabeads GC-combomenetelmällä. Salmonella määriteltiin standardin ISO 19250:2010 mukaisella menetelmällä 5 litrasta näytevettä ja kampylobakteerit standardin ISO17995:2005 mukaisella menetelmällä niin ikään 5 litrasta näytevettä. Norovirusanalyysi tehtiin RT-PCRmenetelmällä (polymeraasiketjureaktio) 4 litrasta näytevettä. Analyysit tehtiin MetropoliLabissa Viikissä, lukuun ottamatta norovirusanalyysiä joka tehtiin Helsingin yliopiston Elintarvikehygienian ja ympäristöterveyden osastolla. 4.5 Täyden mittakaavan otsonoinnin mallinnus Veden virtausta, syöttökaasun liukenemista ja sekoittumista Pitkäkosken ja Vanhankaupungin otsonointiprosesseissa tutkittiin virtauslaskennan (CFD) avulla. Otsoni mallinnettiin inerttinä skalaarina, joka siirtyi kaasufaasista nestefaasiin. Suurin osa simuloinneista toteutettiin vakiotilan ratkaisuina. Täydessä mittakaavassa on hyvin hankalaa tehdä merkkiainekokeita, joten viipymäaikajakauman selvittämiseksi tehtiin myös aikariippuvia simulointeja. Virtausmallinnuksen teki Pasi Moilanen Process Flow Ltd Oy:stä. Simulointien pohjana olivat laitosten otsonoinnin kontaktialtaiden ja niiden jälkeisten kanavien geometriatiedot (kuvat 3.3 ja 3.4). Menetelmän etuna on se, että se perustuu suoraan perusfysiikkaan (aine- ja liikemäärätaseisiin), eikä käytä semiempiriisiä korrelaatoita. Virtausmallinnus mahdollistaa paikallisten vaihteluiden ja epäideaalisen sekoittumisen tarkastelun, mikä on selkeä parannus ylesesti mitoituksessa käytettyyn tulppavirtaus- ja ideaalisekoitusolettamiin. (Moilanen 2012b) Simulointien reunaehdot on esitetty taulukossa 4.4.
65 Taulukko 4.4 Vakiotilan simulointien lähtötiedot. Kuplakoko 3 mm Syöttökaasun otsonipitoisuus 10 %;150 g/Nm 3 Osonia liukenee veteen 80 % Otsonin tasapainopitoisuus (1 bar) 850 mg/l Otsoniannos 0,7 g/m 3 Kaasun minimisyöttö 0,5 Nm 3 /h/diffuusori VK, minimisyöttö/linja 11 Nm 3 /h PK, minimisyöttö/linja 18 Nm 3 /h Veden lämpötila 12 °C Minimivirtaama 2000 m 3 /h Maksimivirtaama 9000 m 3 /h Simulointeja tehtiin molemmille laitoksille eri virtaamilla tapauksissa joissa käytetään yhtä tai kahta otsonointilinjaa. Vanhassakaupungissa tutkittiin linjaa, jonka virtaama on rajoitettu 4500 kuutioon tunnissa. Aikariippuvat mallinnukset tehtiin molemmilla laitoksilla maksimivirtaamalla 9000 m 3 /h kahta linjaa käyttäen. Tarkasteltavaksi lämpötilaksi valittiin veden maksimilämpötila 12 °C, sillä otsonin liukoisuus veteen pienenee lämpötilan noustessa. Otsonin tasapainoliukoisuus 12-asteiseen veteen on 0,85 kgO 3 /m 3 (Morris 1988). Pitkäkoskella ja Vanhassakaupungissa syötetty otsonimäärä on kuitenkin niin pieni tasapainopitoisuuteen verrattuna, että simuloinneissa ei saavutettu saturaatiota missään vaiheessa ja aineensiirtoa rajoitti ainoastaan kaasu-nestetasapaino (Moilanen 2012b). Virtausmallinnuksessa vesi oletettiin jatkuvaksi, vakiolämpötilaiseksi ja kokoonpuristumattomaksi nesteeksi. Kaasufaasi puolestaan koostuu pyöreistä samankokoisista kaasukuplista. Otsonin oletettiin hakeutuvan tasapainoon kaasun ja nesteen välillä, mutta olevan muuten inertti merkkiaine. Otsonin kemiallisia reaktioita vesifaasissa ei siis mallinnettu. Vakiotilan simuloinneista saadaan tuloksena keskiarvoistettu virtaus ja pitoisuuskenttä, ja aikariippuvista simuloinneista kaasun viipymäaikajakauma. (Moilanen 2012) Aineensiirtonopeutta mallinnettiin Higbien penetraatioteorialla yksittäiselle kaasukuplalle isotrooppisessa turbulenssissa. Aineensiirtopinta-ala määritettiin kuplakoon ja kaasuosuuden perusteella. Kuplakoko määrää kuplan nousunopeuden ja sitä kautta kaasukuplan kontaktiajan veden kanssa, eli ajan jossa liukeneminen kaasufaasista nestefaasiin tapahtuu. Kontaktiaikaan vaikuttaa myös veden virtaama kaasukuplaa vastaan, sillä vesi painaa kaasukuplia alaspäin. (Moilanen 2012)
Page 1 and 2:
JOHANNA CASTRÉN OTSONOINTIPROSESSI
Page 3 and 4:
iii ABSTRACT TAMPERE UNIVERSITY OF
Page 5 and 6:
v SISÄLLYS 1 Johdanto ............
Page 7 and 8:
vii TERMIT JA NIIDEN MÄÄRITELMÄT
Page 9 and 10:
1 1 JOHDANTO 1.1 Tutkimuksen tausta
Page 11 and 12:
3 3 2 KIRJALLISUUS 2.1 Otsonin kemi
Page 13 and 14:
5 − d[O 3 ] dt = k ′ [O 3 ] 1 ,
Page 15 and 16:
7 Kuva 2.6 Lämpötilan vaikutus ot
Page 17 and 18:
9 Epäorgaaniset yhdisteet voivat r
Page 19 and 20:
11 Kuva 2.8 Radikaaliketjureaktion
Page 21 and 22: 13 reina, joten reaktioissa saattaa
Page 23 and 24: 15 − dN dt = k 1N, (17) josta saa
Page 25 and 26: 17 Edellä esitetyissä malleissa o
Page 27 and 28: 19 CT-arvot eivät ole aivan yksise
Page 29 and 30: 21 2.2.5 Otsonin vaikutus eri taudi
Page 31 and 32: 23 viruksiin että DNA-viruksiin on
Page 33 and 34: 25 Kuva 2.12 Lämpötilan vaikutus
Page 35 and 36: 27 Taulukko 2.5 Inaktivaatioteho C.
Page 37 and 38: 29 Moolivirtaus eli aineensiirtovuo
Page 39 and 40: 31 Kuva 2.15 Eri tekijöiden vaikut
Page 41 and 42: 33 Kuva 2.17 Otsonikontaktorin eri
Page 43 and 44: 35 2.4.2 Epäorgaanisten yhdisteide
Page 45 and 46: 37 3 TALOUSVEDEN VALMISTUSPROSESSI
Page 47 and 48: 39 asutusalueilta. Ravinne- ja bakt
Page 49 and 50: Saostus, hiutalointi ja laskeutus E
Page 51 and 52: 43 silla vain muutamasta näytteest
Page 53 and 54: 45 1990-luvulla veden laatu verkost
Page 55 and 56: 47 Kuva 3.3 Vanhankaupungin otsonoi
Page 57 and 58: 49 0,5-0,6 mg/l otsonijäännöksen
Page 59 and 60: 51 ja. Pitkäkosken hiekkasuodatetu
Page 61 and 62: 53 Kuva 3.7 Raakaveden, hiekkasuoda
Page 63 and 64: vettä pH:n säätökemikaalina. Ko
Page 65 and 66: 57 jotka käsittävät koko virtaam
Page 67 and 68: 59 imuputkeen jälkiviipymäaltaan
Page 69 and 70: 61 toisuus oli tasolla 10 4 pmy/ml.
Page 71: 63 lassa 7 vuorokauden ajan, jonka
Page 75 and 76: 67 5.2 Merkkiainekokeiden tulokset
Page 77 and 78: 69 Kuvassa 5.3 on esitetty kontakti
Page 79 and 80: 71 sonointitornista otetun näyttee
Page 81 and 82: 73 sonijäännös ennen koetta oli
Page 83 and 84: 75 tiin jo huomattavasti pienemmäl
Page 85 and 86: 77 Desinfiointitehon arviointia han
Page 87 and 88: 79 Taulukossa 5.10 on esitetty linj
Page 89 and 90: 81 Vastaavat kuvaajat kontaktialtai
Page 91 and 92: 83 vastaa todellisuutta. Todennäk
Page 93 and 94: 85 todennäköistä, että suurin o
Page 95 and 96: 87 6 JOHTOPÄÄTÖKSET JA JATKOTUTK
Page 97 and 98: 89 otsonipitoisuutta voi olla tarpe
Page 99 and 100: 91 Farooq, S., Akhlaque, S. 1983. C
Page 101 and 102: 93 LeChevallier M.W., Au, K. (eds.)
Page 103 and 104: 95 Sivaganesan. M., Marinas, B.J. 2
Page 105 and 106: 97 Zhou, H., Smith, D.W. 2000. Ozon
Page 107 and 108: 99 3. torni (mgF/l) 21 0,182 0,055
Page 109 and 110: 101 välisäiliö (mgF/l) 33 0,017
Page 111 and 112: 103 LIITE 2: DESINFIOINTIKOKEIDEN T
Page 113 and 114: 105 LIITE 3: VEDEN LAATU DESINFIOIN
show all

Otsonointiprosessin desinfiointitehon optimointi talousveden ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?