Koagulacija vode: načelo delovanja, namen uporabe

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 17:55

Koagulacija vode se nanaša na predhodne fizikalne in kemične metode njenega čiščenja. Bistvo postopka je v povečanju in obarjanju mehanskih nečistoč ali emulgiranih snovi. Ta tehnologija se uporablja v sodobnih napravah za čiščenje odpadne vode in vode.

fizični temelji

Koagulacija vode ali z drugimi besedami njeno bistrenje je proces, pri katerem se majhni delci v suspenziji združijo v večje konglomerate. Izvajanje tega postopka vam omogoča, da odstranite fino razpršene nečistoče iz tekočine med njenim nadaljnjim usedanjem, filtriranjem ali flotacijo.

Da se delci "lepijo skupaj", je treba premagati sile medsebojnega odbijanja med njimi, ki zagotavljajo stabilnost koloidne raztopine. Najpogosteje imajo nečistoče šibek negativni naboj. Zato se za čiščenje vode s koagulacijo uvedejo snovi z nasprotnimi naboji. Posledično delci suspenzij postanejo električno nevtralni, izgubijo medsebojne odbojne sile in se začnejo lepiti skupaj, nato pa izpadajo.v usedlini.

uporabljeni materiali

2 vrsti kemičnih reagentov se uporabljata kot koagulanti: anorganski in organski. Iz prve skupine snovi so najpogostejše soli aluminija, železa in njihove zmesi; soli titana, magnezija in cinka. V drugo skupino spadajo polielektroliti (melamin-formaldehid, epiklorohidrindimetilamin, poliklorodialildimetil-amonij).

V industrijskih razmerah se odpadna voda najpogosteje koagulira z aluminijevimi in železovimi solmi:

• Aluminijev klorid AlCl₃∙6H_2O;
• železov klorid FeCl₃∙6H_2O;
• Al sulfat 2_O;
• železov sulfat FeSO₄ 7H_2O;
• natrijev aluminat NaAl(OH)_{4 in drugi.}

Koagulanti tvorijo kosmiče z veliko specifično površino, kar zagotavlja njihovo dobro adsorpcijsko sposobnost. Izbira optimalne vrste snovi in njenega odmerka se izvede v laboratorijskih pogojih ob upoštevanju lastnosti tekočine predmeta obdelave. Za bistrenje naravnih voda je koncentracija koagulantov običajno v območju 25-80 mg/l.

Praktično vsi ti reagenti spadajo v 3. ali 4. razred nevarnosti. Zato morajo biti območja, kjer se uporabljajo, v izoliranih prostorih ali samostojnih zgradbah.

Destinacija

Proces koagulacije se uporablja tako v sistemih za čiščenje vode kot za čiščenje industrijskih ingospodinjske odpadne vode. Ta tehnologija pomaga zmanjšati količino škodljivih nečistoč:

• železo in mangan - do 80%;
• sintetične površinsko aktivne snovi - za 30-100%;
• svinec, krom - za 30%;
• naftni proizvodi – za 10-90%;
• baker in nikelj - za 50%;
• organsko onesnaževanje - za 50-65%;
• radioaktivne snovi - za 70-90% (razen težko odstranljivih joda, barija in stroncija; njihova koncentracija se lahko zmanjša le za tretjino);
• pesticidi - za 10-90%.

Čiščenje vode s koagulacijo, ki ji sledi sedimentacija, omogoča zmanjšanje vsebnosti bakterij in virusov v njej za 1-2 reda velikosti, koncentracijo najpreprostejših mikroorganizmov pa za 2-3 velikosti. Tehnologija je učinkovita proti naslednjim patogenom:

• Coxsackievirus;
• enterovirusi;
• virus hepatitisa A;
• E. coli in njeni bakteriofagi;
• giardia ciste.

Ključni dejavniki

Hitrost in učinkovitost koagulacije vode sta odvisni od več pogojev:

• Stopnja finosti in koncentracije nečistoč. Povečana motnost zahteva večje odmerke koagulanta.
• Zakisanost okolja. Čiščenje tekočin, nasičenih s huminskimi in fulvičnimi kislinami, poteka bolje pri nižjih pH vrednostih. Pri normalnem čiščenju vode je postopek bolj aktiven pri povišanem pH. Za povečanje alkalnosti dodajte apno, sodo, kavstično sodo.
• Ionska sestava. Pri nizki koncentracijimešanica elektrolitov se zmanjša učinkovitost koagulacije vode.
• Prisotnost organskih spojin.
• Temperatura. Z njegovim zmanjšanjem se hitrost kemičnih reakcij zmanjša. Optimalni način je segrevanje do 30-40 ° С.

Tehnološki proces

V čistilnih napravah se uporabljata 2 glavni metodi koagulacije:

• V prostem obsegu. Za to se uporabljajo mešalniki in flokulacijske komore.
• Osvetlitev kontakta. Vodi se najprej doda koagulant, nato pa se spusti skozi plast zrnatih materialov.

Zadnja metoda koagulacije vode je najbolj razširjena zaradi naslednjih prednosti:

• Visoka hitrost čiščenja.
• Manjši odmerki koagulantov.
• Ni močnega vpliva temperaturnega faktorja.
• Ni treba alkalizirati tekočine.

Tehnološki proces čiščenja odpadne vode s koagulacijo vključuje 3 glavne stopnje:

1. Doziranje reagenta in mešanje z vodo. Koagulante vnašamo v tekočino v obliki 10-17% raztopin ali suspenzij. Mešanje v posodah se izvaja mehansko ali z zračenjem s stisnjenim zrakom.
2. Nastajanje kosmičev v posebnih komorah (kontaktne, tankoslojne, izmetne ali recirkulacijske).
3. Naselitev v usedlinskih rezervoarjih.

Sedimentacija odpadne vode je učinkovitejša z dvostopenjskim načinom, ko se najprej izvede brez koagulantov, nato pa po obdelavi s kemikalijoreagenti.

Tradicionalni dizajn pip

Vnos koagulantne raztopine v obdelano vodo se izvaja z različnimi vrstami mešalnikov:

• Cevasti. V tlačnem cevovodu so nameščeni statični elementi v obliki stožcev, membran, vijakov. Reagent se dobavlja preko venturijeve cevi.
• Hidravlika: kloisonne, perforirana, vortex, podložka. Mešanje nastane zaradi ustvarjanja turbulentnega toka vode, ki poteka vzdolž predelnih sten, skozi luknje, plast suspendirane koagulacijske usedline ali vložek v obliki podložke (diafragme) z luknjo.
• mehanski (rezilo in propeler).

Kombinacija s flotacijo

Čiščenje odpadne vode s koagulacijo je težko nadzorovati zaradi nenehnega spreminjanja kakovosti tekočine. Za stabilizacijo tega pojava se uporablja flotacija - ločevanje suspendiranih delcev v obliki pene. Skupaj s koagulanti se v prečiščeno vodo vnesejo flokulanti. Zmanjšajo omočljivost suspenzij in izboljšajo oprijem slednjih z zračnimi mehurčki. Nasičenje s plinom se izvaja v flotacijskih napravah.

Ta tehnika se pogosto uporablja za koagulacijo vode, onesnažene s proizvodi naslednjih industrij:

• industrija rafiniranja;
• proizvodnja umetnih vlaken;
• celulozne in papirne, usnjarske in kemične industrije;
• strojništvo;
• proizvodnjahrana.

uporabljajo se 3 vrste flokulantov:

• naravnega izvora (škrob, hidroliziran krmni kvas, bagasa);
• sintetični (poliakrilamid, VA-2, VA-3);
• anorganski (natrijev silikat, silicijev dioksid).

Te snovi omogočajo zmanjšanje zahtevanega odmerka koagulantov, skrajšajo trajanje čiščenja in povečajo hitrost usedanja kosmičev. Dodatek poliakrilamida tudi v zelo majhnih količinah (0,5-2,0 mg/kg) znatno obteži usedajoče se kosmiče, kar poveča hitrost dviga vode v navpičnih čistilnikih.

Metode intenziviranja procesa

Izboljšanje procesa koagulacije vode poteka v več smereh:

1. Spremenite način obdelave (frakcijsko, ločeno, občasno koagulacija).
2. Uravnavanje kislosti vode.
3. Uporaba mineralnih motil, katerih delci igrajo vlogo dodatnih centrov za tvorbo konglomeratov, sorpcijskih materialov (glina, klinoptilolit, saponit).
4. Kombinirana obdelava. Kombinacija koagulacije z magnetizacijo vode, uporaba električnega polja, izpostavljenost ultrazvoku.
5. Uporaba mešanice železovega klorida in aluminijevega sulfata.
6. Uporaba mehanskega mešanja, ki zmanjša odmerek koagulantov za 30-50% in izboljša kakovost čiščenja.
7. Uvedba oksidantov (klor in ozon).