Коагулация на водата: принцип на действие, цел на приложение

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 17:41

Коагулацията на водата се отнася до предварителните физични и химични методи за нейното пречистване. Същността на процеса се крие в разширяването и утаяването на механични примеси или емулгирани вещества. Тази технология се използва в съвременните пречиствателни станции за отпадъчни води и води.

Физически основи

Коагулацията на водата или с други думи нейното избистряне е процес, при който малките частици в суспензия се комбинират в по-големи конгломерати. Извършването на тази процедура ви позволява да премахнете фино диспергирани примеси от течността по време на нейното по-нататъшно утаяване, филтриране или флотация.

За да се "слепят" частиците е необходимо да се преодолеят силите на взаимното отблъскване помежду им, които осигуряват стабилността на колоидния разтвор. Най-често примесите имат слаб отрицателен заряд. Следователно, за пречистване на водата чрез коагулация, се въвеждат вещества с противоположни заряди. В резултат на това частиците от суспензии стават електрически неутрални, губят силите си на взаимно отблъскване и започват да се слепват, след което падат.в утайката.

Използвани материали

2 вида химически реагенти се използват като коагуланти: неорганични и органични. От първата група вещества най-разпространени са соли на алуминий, желязо и техни смеси; титаниеви, магнезиеви и цинкови соли. Втората група включва полиелектролити (меламин-формалдехид, епихлорхидриндиметиламин, полихлородиалилдиметил-амоний).

В промишлени условия отпадъчните води най-често се коагулират с алуминиеви и железни соли:

• Алуминиев хлорид AlCl₃∙6H_2O;
• ферихлорид FeCl₃∙6H_2O;
• Ал сулфат 2_O;
• железен сулфат FeSO₄ 7H_2O;
• натриев алуминат NaAl(OH)_{4 и други.}

Коагулантите образуват люспи с голяма специфична повърхност, което осигурява добрата им адсорбционна способност. Изборът на оптималния вид вещество и неговата доза се извършва в лабораторни условия, като се вземат предвид свойствата на течността на обекта на третиране. За избистряне на естествени води концентрацията на коагуланти обикновено е в диапазона от 25-80 mg/l.

Практически всички тези реагенти принадлежат към 3-ти или 4-ти клас на опасност. Следователно зоните, където се използват, трябва да бъдат в изолирани помещения или самостоятелни сгради.

Дестинация

Процесът на коагулация се използва както в системи за пречистване на вода, така и за почистване на промишлени ибитови отпадъчни води. Тази технология помага за намаляване на количеството вредни примеси:

• желязо и манган - до 80%;
• синтетични повърхностно активни вещества - с 30-100%;
• олово, хром - с 30%;
• нефтопродукти – с 10-90%;
• мед и никел - с 50%;
• органично замърсяване - с 50-65%;
• радиоактивни вещества - със 70-90% (с изключение на трудноотстраними йод, барий и стронций; концентрацията им може да бъде намалена само с една трета);
• пестициди - с 10-90%.

Пречистването на водата чрез коагулация, последвано от утаяване, позволява да се намали съдържанието на бактерии и вируси в нея с 1-2 порядъка, а концентрацията на най-простите микроорганизми - с 2-3 порядъка. Технологията е ефективна срещу следните патогени:

• Coxsackievirus;
• ентеровируси;
• вирус на хепатит А;
• E. coli и нейните бактериофаги;
• гиардиални кисти.

Ключови фактори

Скоростта и ефективността на коагулацията на водата зависят от няколко условия:

• Степен на финост и концентрация на примеси. Повишената мътност изисква по-високи дози коагулант.
• Киселинност на околната среда. Пречистването на течности, наситени с хуминови и фулвокиселини, става по-добре при по-ниски стойности на pH. При нормално избистряне на водата процесът е по-активен при повишено pH. За да увеличите алкалността, добавете вар, сода, сода каустик.
• Йонен състав. При ниска концентрациясмес от електролити, ефективността на коагулацията на водата е намалена.
• Наличие на органични съединения.
• Температура. С намаляването му скоростта на химичните реакции намалява. Оптималният режим е нагряване до 30-40 ° С.

Технологичен процес

Има 2 основни метода на коагулация, използвани в пречиствателните станции:

• В свободен обем. За това се използват смесители и флокулационни камери.
• Контактно изсветляване. Първо се добавя коагулант към водата и след това се прекарва през слой от гранулирани материали.

Последният метод за коагулация на водата е най-широко използван поради следните предимства:

• Висока скорост на почистване.
• По-малки дози коагуланти.
• Няма силно влияние на температурния фактор.
• Няма нужда от алкализиране на течност.

Технологичният процес на пречистване на отпадъчни води чрез коагулация включва 3 основни етапа:

1. Дозиране на реагенти и смесване с вода. Коагулантите се въвеждат в течността под формата на 10-17% разтвори или суспензии. Смесването в контейнери се извършва механично или чрез аериране със сгъстен въздух.
2. Образуване на флокули в специални камери (контактни, тънкослойни, изхвърляне или рециркулация).
3. Утаяване в утаителни резервоари.

Утаяването на отпадъчни води е по-ефективно при двуетапен метод, когато първо се извършва без коагуланти, а след това след третиране с химикалреагенти.

Традиционен дизайн на кран

Въвеждането на разтвора на коагуланта в третираната вода се извършва с помощта на различни видове миксери:

• Тръбна. Вътре в напорния тръбопровод се монтират статични елементи под формата на конуси, диафрагми, винтове. Реагентът се доставя през тръба на Вентури.
• Хидравлична: преградна, перфорирана, вихрова, шайба. Смесването се получава поради създаването на турбулентен поток вода, преминаващ покрай преградите, през отвори, слой от суспендирана коагулираща утайка или вложка под формата на шайба (диафрагма) с отвор.
• Механични (острие и витло).

Комбинация с флотация

Пречистването на отпадъчни води чрез коагулация е трудно да се контролира процеса поради постоянната промяна в качеството на течността. За стабилизиране на това явление се използва флотация - отделяне на суспендирани частици под формата на пяна. Заедно с коагулантите в пречистената вода се въвеждат флокуланти. Те намаляват омокряемостта на суспензиите и подобряват адхезията на последните с въздушни мехурчета. Газонасищането се извършва във флотационни инсталации.

Тази техника се използва широко за коагулация на вода, замърсена с продукти от следните индустрии:

• рафинираща индустрия;
• производство на изкуствени влакна;
• целулоза и хартиена, кожена и химическа промишленост;
• машиностроене;
• производствохрана.

Използват се 3 вида флокуланти:

• от естествен произход (нишесте, хидролизирани фуражни дрожди, бакас);
• синтетичен (полиакриламид, VA-2, VA-3);
• неорганичен (натриев силикат, силициев диоксид).

Тези вещества позволяват да се намали необходимата доза коагуланти, да се съкрати продължителността на почистването и да се увеличи скоростта на утаяване на люспите. Добавянето на полиакриламид дори в много малки количества (0,5-2,0 mg/kg) значително утежнява утаените люспи, което увеличава скоростта на нарастване на водата във вертикалните избистрители.

Методи за интензификация на процеса

Подобряването на процеса на коагулация на водата се извършва в няколко посоки:

1. Променете режима на обработка (фракционна, отделна, периодична коагулация).
2. Регулиране на киселинността на водата.
3. Използване на минерални замъгляващи средства, чиито частици играят ролята на допълнителни центрове за образуване на конгломерати, сорбционни материали (глина, клиноптилолит, сапонит).
4. Комбинирана обработка. Комбинация от коагулация с магнетизиране на вода, прилагане на електрическо поле, излагане на ултразвук.
5. Използване на смес от железен хлорид и алуминиев сулфат.
6. Използване на механично разбъркване, което намалява дозата на коагуланти с 30-50% и подобрява качеството на почистване.
7. Въвеждане на окислители (хлор и озон).