H CO - BOFFE.COM

Några räkneexempel ! 

Kalk-Kolsyra-lut-krita-Soda. 

Kalciumhydroxid-kalciumkarbonat-Koldixid-natriumhydroxid-natriumkarbonat. 

© Vatten & Miljöteknik AB 

2005

Reaktioner vid dricksvattenberedning 

Vid fällning och alkalisering 

Aluminiumtillsats 

A l ( S O ) * 1 8 H O + 6 * H C O − > 2 A l ( O H ) + 6 * C O + 1 2 * H O 

2 4 3 2 3 3 2 2 

Skattning av erf dosering av aluminium(-sulfat) kan göras med sambandet (Ur Chalmers kompendium Processteknik, 1997) 

Me 3+ =(Färgtal+Turbiditet+50)*10 -3 mmol/l (empiriskt samband) 

Kalktillsats 

Ca OH H CO Ca HCO H O 

⎯⎯→ 2+ 

( ) + 2* + 2* + 2* 

2 2 3 ←⎯⎯ 

3 2 

Luttillsats (natriumhydroxid) 

+ − 

NaOH + H CO − > Na + HCO + H O 

2 3 3 2 

Sodatillsats (natriumkarbonat) 

+ 

Na CO + H CO − > Na + 2* HCO 

2 3 2 3 3 

Kritatillsats (kalciumkarbonat, kalksten) 

2+ 

− 

CaCO + H CO − > Ca + 2* HCO 

3 2 3 3 

Koldioxidtillsats (CO 2) 

CO + H O < − > H CO 

2 2 2 3 


2005 

pH-värdet höjs, alkaliniteten ökar beroende på halten 

kolsyra före doseringen och kalciumhalten ökar 

pH-värdet höjs, alkaliniteten ökar till en grad beroende på 

halten kolsyra före doseringen och natriumhalten ökar 

pH-värdet höjs, alkaliniteten ökar beroende på dels 

halten kolsyra före doseringen och dels tillsatsen. 

Natriumhalten ökar och halten oorganiskt kol ökar 

pH-värdet höjs, alkaliniteten ökar beroende på dels 

halten kolsyra före doseringen och dels tillsatsen. 

kalciumhalten öka och halten oorganiskt kol ökar 

pH-värdet sjunker, alkaliniteten är konstant och halten 

oorganiskt kol ökar

Några molvikter - bra att känna till 

Mv (Ca(OH) 2 ) = 74,1 gram 

Mv (NaOH) = 40 gram 

Mv (Na 2 CO 3 ) = 106 gram 

Mv (CaCO 3) = 100,1 gram 

Mv (HCO 3 ) = 61 gram 

Mv (H 2 CO 3 ) = 62 gram 

Mv (CO 2 ) = 44 gram 


2005 

Mv (Ca) = 40,1 gram 

Mv (Na) = 23 gram 

Mv (O) = 16 gram 

Mv (C) = 12 gram 

Mv (H)= 1 gram

Metodens begränsning 

Metoden är hämtad ur Chalmers kompendium för Processteknik. 


2005

Beräkna rätt dosering 

+ 

H = k 

1 * 

H C O 

H C O 

2 3 

1. Vi börjar ALLTID med att beräkna halten kolsyra i vattnet som är vår 

3 

utgångspunkt, i normalfallet råvattnet 

H 

2 CO 

2. Vi skriver om formeln så att vi får halten kolsyra på ena sidan av likhetstecknet 

H CO 

2 3 

= 

H * HCO 

k1 


2005 

3 

3 

− 

+ −

; 

H 

2 

CO 

3 

k1 = 10 -6,5 (En konstant som är beroende av temperatur och salthalt) 

= 10 -7,3 (pH-värdet = 7,3) 

HCO 3 - = 32 mg HCO3 - /l (Alkalinitet uttryckt som vätekarbonat per liter) 

och 61 är molvikten för vätekarbonat 

−7, 

3 

10 * 

= 

10 

−6, 

5 

32 

61 

H = = 0,0831 mmol/l vilket motsvarar 0,0831 * 62 = 5,15 mg/l 

2 3 CO 

H + 


2005 


2 3 

H * HCO3 

= 

k1 

+ −

OBSERVERA ! Samtliga beräkningar avser 100 %-ig vara !! 

Beräkna kolsyran i eget råvatten ! 


2005

Nu är utgångspunkten för vidare beräkning klar genom att vi vet råvattnets kolsyrahalt (beräknad) och vätekarbonat 

(från analys). Värden för tillsatser kan sättas in i formeln med följande samband, 

( ) 

( ) 

H CO Al Ca OH NaOH CaCO Na CO CO 

+ 

H = k1* 

HCO Al Ca OH NaOH CaCO NaCO 

2 + 3* 3 

3+ 

− 2* − 2 − − 3 2 + 3 2 

− 3* 3 

3+ 

+ 2* + 2 + 2* + 2* 

3 3 

Mera ”populärt” kan sambandet skrivas, 

= 

Kolsyra i råvatten 6* Aluminiumsulfatdos Släcktkalkdos Lutdos Kritados Sodados Koldioxiddos 

+ − 2* 

− − − + 

62 666 74,1 40,0 100,1 106 44 

61 

− 

666 

+ 2* 

74,1 

+ 

tdos Kritados Sodados 

+ 2* + 2* 

40,0 100,1 106 

− pH −6,5 

10 10 * 

Vätekarbonat i råvatten 6*Aluminiumsulfatdos Släcktkalkdos Lu 

Samtliga doseringar uttrycks som gram/m 3 (= mg/l) 


2005

Råvattnets sammansättning 

(i efterföljande exempel) 

pH-värde = 6,1 

Vätekarbonat = 7 mg HCO 3 - /l 

Kemisk syreförbrukning, CODMn = 6 mg O 2 /l 

Kalcium = 8 mg Ca 2+ /l (OBS ! Ej totalhårdhet) 

Färg = 22 mg Pt/l 

Kolsyra = 17,9 mg H 2 CO 3 /l 

Mikrosil Kemisk 

fällning 

Sandfilter Kolfilter Lågreservoar 


2005

Grundexempel 

Ett vattenverk skall byggas med en process som innebär: 

1. Koldioxid tillsätts med 36 gram/m 3 före fällningen för att höja den slutliga alkaliniteten till en 

acceptabel nivå. 

2. Kemisk fällning med aluminiumsulfat (ALG) 30 gram/m 3 och 

3. Kalk skall användas för pH-justering vid fällning 

Hur mycket kalk åtgår i föralkaliseringen för att nå ett pH-värde = 6,2 ? 

Kalk-Ca(OH) 2 ? gram/m 3 

Mikrosil Kemisk 

fällning 

CO 2 36 gram/m 3 och 30 gram Al 2 (SO4) 3/ m 3 



2005

Steg 1. Vi börjar med att beräkna råvattnets innehåll av kolsyra 

Vi känner till sambandet, 

Och ”stuvar” om formeln så att vi 

löser ut kolsyran, 

Placerar siffrorna från 

råvattenanalysen på rätt plats, 


2005 


+ H CO 

H = k1* HCO 

2 3 


H = 0,288 mmol/l eller 0,288 * 62 = 17,9 mg /l 

2 3 CO 

HCO 

2 3 

2 3 


= 

k1 

= 

3 

− 

+ − 

−6,1 

10 * 

61 

10 

2 3 −6,5 

7

Vi använder sambandet, 

= 

Vi vet att vattnet skall har ett- 

• pH-värde i fällningen = 6,2 och att 

• 36 gram Koldioxid CO 2 /m 3 doseras och 

• 30 gram Aluminiumsulfat/m 3 doseras samt att 

• vi vet råvattnets sammansättning (kolsyrahalt, vätekarbonathalt och pH-värde) 

Uppgiften är: Vilken kalkdosering erfordras för att nå pH-värde=6,2 ? 

Kolsyra i råvatten 6*Aluminiumsulfatdos kalkdos Lutdos Kritados Sodados Koldioxiddos 

+ − 2* − − − + 

62 666 74,1 40,0 100,1 106 44 

61 

− 

666 

+ 2* 

74,1 

+ 

40,0 

+ 2* 

ritados Sodados 

+ 2* 

100,1 106 

− pH −6,5 

10 10 * 

Vätekarbonat i råvatten 6*Aluminiumsulfatdos kalkdos Lutdos K 

och placerar siffrorna på rätt plats, 

−6,2 −6,5 

10 10 * 

= 

17,9 6*30 kalkdos 36 

+ − 2* + 

62 666 74,1 44 

7 6*30 kalkdos 

− + 2* 

61 666 74,1 

kalkdos 

1,377 − 2* 

74,1 

1,995 = 

kalkdos 

2* − 

0,155 

74,1 


2005 

−6,2 

10 74,1 

10 

−6,5 

kalkdos 

0,289 + 0,270 − 2* + 0,818 

= 

kalkdos 

0,115 − 0,270 + 2* 

74,1

1,995*(0,027* kalkdos − 0,155) = 1,377 −0,027* 

kalkdos 

0,0539* kalkdos − 0,309 = 1,377 − 0,027* kalkdos 

0,0539* kalkdos 1,686 0,027* kalkdos 

= − 

kalkdos kalkdos kalkdos 

1,686 

kalkdos = = 

20,8 

0,0809 

Det åtgår 20,8 gram Ca(OH) 2 /m 3 för att justera pH-värdet till 6,2. 


2005

För att slutalkalisera vattnet till pH-värde = 8,0 använder vi släckt kalk (Ca(OH) 2 ). 

Vilken dosering av kalk krävs efter fällningen krävs för att nå pH-värde 8,0 ? 

Koldioxid 36 gram/m 3 Aluminiumsulfat 30 gram/m 3 

Kalk-Ca(OH) 2 20,8 gram/m 3 

Kemisk 

fällning 



2005 

Kalk-Ca(OH) 2 …….. gram/m 3 

Vi fortsätter att räkna på samma formel genom att sätta in värden på samtliga kända doseringar och lägga 

till bråket för den kalkdosering vi söker. 

= 

−8,0 −6,5 

10 10 * 

17,9 6*30 20,8 kalkdos slutlig_kalkdos 36 

+ − 2* − 2* − 2* 

+ 

62 666 74,1 74,1 74,1 44 

7 6*30 20,8 kalkdos slutlig_kalkdos 

− + 2* + 2* + 

2* 

61 666 74,1 74,1 74,1 

pH-värde = 8,0

= 

−8,0 −6,5 

10 10 * 

17,9 6*30 20,8 slutlig_kalkdos 36 

+ − 2* − 2* 

+ 

62 666 74,1 74,1 44 

7 6*30 20,8 slutlig_kalkdos 

− + 2* + 2* 

61 666 74,1 74,1 

− 8 ,0 

10 74,1 

10 

− 6 ,5 

slutlig _kalkdos 

0 ,2 89 + 0, 270 − 0, 561 − 2 * + 0, 8 1 8 

= * 

slutlig _kalkdos 

0 ,1 15 − 0,2 7 0 + 0, 561 + 2 * 

74,1 

0,013 + 0,000837 * slutlig_kalkdos - 0,816 = −0,027* 

slutlig _ kalkdos 

0,803 

slutlig_kalkdos = = 

28,8 

0,0279 

För slutalkalisering åtgår 28,8 gram kalk/m 3 i den sista doseringspunkten 


2005

Vi har problem med kalkvattenberedningen och vi har haft några klagomål på grumligt vatten i ett 

närliggande bostadsområde. Vi beslutar oss för att byta från kalk till lut för att slutjustera pH-värdet 

till = 8,0. (Vi har också en ”onödigt” hög kalciumhalt, ca 35 mg/l) 

Hur mycket lut (natriumhydroxid) krävs för att vattnet efter fällningen skall nå pH-värde 8,0 ? 

Jo, vi behöver bara ersätta kalkbråken med motsvarande för lut, alltså 

−8 ,0 −6 

,5 

10 10 * 

= 

lutdos 

0,815 − 

0,032 = 40 

lutdos 

0,406 + 

40 

17,9 6 * 30 20,8 lutdos 36 

+ − 2 * − + 

62 666 74,1 40 44 

7 6*30 20,8 lutdos 

− + 2 * + 

61 666 74,1 40 

lutdos lutdos 

0,032*(0,406 + ) = 0,815 − 

40 40 


2005

lutdos lutdos 

0,032*(0,406 + ) = 0,815 − 

40 40 

0,802 

lutdos = => 

31,1 

0,0258 

Det åtgår 31,1 gram lut/m 3 för att nå ett pH-värde på 8,0. 

Man kan alternativt räkna om kalkdosen direkt till lut om målet för konstant pHvärde 

är detsamma vilket innebär att för varje gram kalk som ska ersättas med 

lut åtgår det 1,08 gram lut doseras med andra ord 28,8 * 1,08 = 31,1 gram 

NaOH/m 3 . (Se reaktionsformel) 


2005

Eller varför inte istället för lut använda soda (natriumkarbonat) ? 

Hur mycket soda skulle åtgå för att justera vattnet efter kolfiltren till pH-värde = 8,0 

som ersättare till kalk/lut ? 

= 

Kolsyra i råvatten 6*Aluminiumsulfatdos kalkdos Lutdos Kritados Sodados Koldioxiddos 

+ − 2* − − − + 

62 666 74,1 40,0 100,1 106 44 

61 

− 

666 

+ 2* 

74,1 

+ 

40,0 

+ 2* 

ritados Sodados 

+ 2* 

100,1 106 

− pH −6,5 

10 10 * 

Vätekarbonat i råvatten 6*Aluminiumsulfatdos kalkdos Lutdos K 

= 

− 8 ,0 − 6 ,5 

1 0 1 0 * 

0,8030 

Sodados = => 80, 2 

0,0100 

1 7 ,9 

+ 

6 2 

6 * 3 0 2 0 ,8 S o d a d o s 

− 2 * − + 

6 6 6 7 4 ,1 1 0 6 

3 6 

4 4 

7 6 * 3 0 2 0 ,8 S o d a d o s 

− + 2 * + 2 * 

6 1 6 6 6 7 4 ,1 1 0 6 

Det åtgår 80,2 gram Soda/m 3 för att nå ett pH-värde på 8,0. 


2005

Vilken ”möjlig” alkalinitet kan vi uppnå i vattnet efter, 

a) lut ? resp. efter 

b) sodatillsatsen ? 

pH-värdet är i båda fallen 8,0 – 8,2 

Vid lutdosering 

• Kolsyra i råvattnet = 

• Vätekarbonat i råvattnet = 

•Tillsatt mängd kol från CO 2 

Summa oorganiskt kol = 

”Möjlig” alkalinitet 1,222 * 61 = 

= 

0,289 mmol/l 

0,818 mmol/l 

1,222 mmol/l 

75 mg HCO 3/l 


2005 

Vid Sodadosering 

• Kolsyra i råvattnet = 

• Vätekarbonat i råvattnet = 

• Tillsatt mängd kol från CO 2 

• Tillsatt mängd kol från soda = 

Summa oorganiskt kol = 

”Möjlig” alkalinitet 1,979 x 61 = 

= 

0,289 mmol/l 

0,115 mmol/l 0,115 mmol/l 

Är detta bra ? Något vi bör fundera på ? 

0,818 mmol/l 

0,757 mmol/l 

1,979 mmol/l 

121 mg HCO 3 /l

Om vi vill öka alkaliniteten ?! 

Vad har vi för möjligheter ? 

* Öka koldioxiddosering och pH-justera med lut eller kalk 

* Sodadosering (Natriumkarbonat, NaCO 3) 

* Krita (Kalciumkarbonat, NaCO 3) 

* Vätekarbonatdosering (Natriumvätekarbonat, NaHCO 3) 

Om vi ökar aluminiumsulfatdosen, vad innebär det för 

a) vattnets pH-värde, 

b) kolsyra och 

c) alkalinitet ? 


2005

Oorganiskt kol (kolsyra i råvatten, vätekarbonat i råvatten och tillsatt mängd kol i någon form) utgör den dominerande 

delen av alkaliniteten d v s att summan av halten vätekarbonat, kolsyra samt tillförd koldioxid utgör alkalinitet vid pHvärde 

= ca 8 vilket också är begränsningen för metoden. Vi använder förenklingen för att bestämma vilka doseringar 

som kan användas för att nå en bestämd alkalinitet eller för att kontrollera vilken alkalinitet en beräknad dosering ger. 

Vi säger därför förenklat att, 

mmol/l mmol/l 

Summan av halterna H CO + HCO utgör alkalinitet vid pH-värdet ca 8,0-8,2. 

2 3 3 

Kolsyra + Vätekarbonat i råvattnet 

Vi har beslutat att höja alkaliniteten till ca 60 mg HCO 3 /l med genom att använda koldioxid och hålla ett konstant pH-värde som tidigare 

eftersom vi vill förebygga korrosion på nätet 

Vi har ett dricksvatten idag med följande innehåll, pH-värde = 8,1 

Alkalinitet = 15 mg HCO 3 /l 

Vi beräknar kolsyrahalten nuvarande dricksvatten (som tidigare) 

Total mängd oorganiskt kol = 0,006 +15/61 = 0,25 


För att nå en alkalinitet på 60 mg HCO- 3 /l innebär att nivån av oorganiskt kol behöver ökas från nuvarande nivå 

på 0,25 till 60/61=0,98 mmol/l. Vi behöver alltså tillsätta 0,98 – 0,25 = 0,73 mmol/l => 0,73 * 44 = 32 gram 

koldioxid. 

2 3 


2005 


= 

k1 

+ − 

Fristående exempel ! 

=> 0,006 mmol kolsyra/l

Hur stor andel av de tillsatta 

kemikalierna kommer till 

användning ? 

VI BERÄKNAR 

UTBYTET ! 


2005

Beräkna utbytet av koldioxiddoseringen 

Vi doserar CO 2 20 gram/m 3 => 20/44 => 0,455 mmol/l 

Vilket utbyte har vi vad gäller koldioxiddosering ? 

• Kolsyra i råvattnet (beräknas) = 0,289 mmol/l 

• Vätekarbonat i råvattnet (se analysresultat 10 mg HCO - 

3 /l /61) = 0,164 mmol/l 

Totalt oorganiskt kol i råvatten = 0,453 mmol/l 

Tillsatt mängd oorganiskt kol från CO 2 20 gram/m 3 /44 = 0,455 mmol/l 

• Kolsyra i dricksvatten (beräknas) = 0,009 mmol/l 

• Vätekarbonat i dricksvattnet (se analysresultat 50 mg HCO - 

3 /l /61) = 0,820 mmol/l 

Totalt oorganiskt kol i dricksvattnet = 0,829 mmol/l 

Utbytet = (0,829-0,453)/0,455 * 100 = 81 % 


2005 

Fristående 

exempel 

Bra eller dåligt ??

Beräkna utbytet av kalkdoseringen (kalciumhydroxid) 

• Produkten vi köper innehåller 91 % av aktiv beståndsdel dvs Ca(OH) 2 

• Vi doserar 30 gram kalk dvs 30 *0.91= 27,3 gram Ca(OH) 2 /m 3 

• Av 100 % kalciumhydroxid utgör kalcium 54,1%. 

• Vi tillför alltså 0,541 * 27,3 = 14,8 gram Kalcium /m 3 (mg Ca /l). 

• Råvattnet innehåller 5,0 mg Ca/l 

• Dricksvattnet innehåller 18,0 mg Ca/l. 

• Ökningen är 18 - 5 mg Ca/l = 13 mg Ca/l som skulle varit 14,8 om vi hade 

haft 100 % utbyte 

Utbytet = 13/14,8*100 = 88 % 


2005 

Fristående 

exempel 


Beräkna utbytet av kritadoseringen (kalciumkarbonat) 

• Produkten vi köper innehåller 95 % av aktiv beståndsdel dvs CaCO 3 

• Vi doserar 10 gram kalk dvs 10 *0.95 = 9,5 gram CaCO 3/m 3 

• Av 100 %-ig kalciumkarbonat utgör kalcium 40%. 

• Vi tillför alltså 0,40 * 9,7 = 3,9 gram Kalcium /m 3 (mg Ca /l). 

• Råvattnet innehåller 5,0 mg Ca/l 

• Dricksvattnet innehåller 8,4 mg Ca/l. 

• Ökningen är 8,4 – 5,0 mg Ca/l = 3,4 mg Ca/l som skulle varit 3,9 om vi hade 

haft 100 % utbyte 

Utbytet = 3,4/3,9*100 = 87 % 


2005 

Fristående 

exempel 


Några tumregler vid alkalisering 

För att neutralisera 1 gram CO 2 åtgår cirka 

1 gram NaOH 

2,5 gram Na 2 CO 3 

1 gram Ca(OH) 2 

1,5 gram alkalisk massa 

Vid dosering av 1 gram CaCO 3 /m 3 

ökar kalciumhalten med 0,4 mg Ca/l 

och tillför 0,12 gram oorganiskt kol 

vilket motsvarar 0,44 gram CO 2 . 


2005

…..flera tumregler vid alkalisering 

Vid dosering av 1 gram Ca(OH) 2 /m 3 

ökar kalciumhalten med 0,5 mg Ca 2+ /l 

(inget oorganiskt kol tillförs) 

Vid dosering av 1 gram Na 2 CO 3 /m 3 

ökar natriumhalten med 0,4 mg Na/l 

och 0,11 gram oorganiskt kol tillförs 

vilket motsvarar 0,40 gram CO 2 . 


2005

H CO - BOFFE.COM

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?