Koagulácia vody: princíp účinku, účel aplikácie

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-02 17:55

Koagulácia vody označuje predbežné fyzikálne a chemické metódy jej čistenia. Podstata procesu spočíva v zväčšení a vyzrážaní mechanických nečistôt alebo emulgovaných látok. Táto technológia sa používa v moderných čističkách odpadových vôd a vôd.

Fyzické základy

Koagulácia vody, alebo inak povedané jej čírenie, je proces, pri ktorom sa malé častice v suspenzii spájajú do väčších konglomerátov. Vykonanie tohto postupu vám umožní odstrániť jemne rozptýlené nečistoty z kvapaliny počas jej ďalšieho usadzovania, filtrovania alebo flotácie.

Aby sa častice „zlepili“, je potrebné prekonať sily vzájomného odpudzovania medzi nimi, ktoré zabezpečujú stabilitu koloidného roztoku. Nečistoty majú najčastejšie slabý záporný náboj. Preto sa na čistenie vody koaguláciou zavádzajú látky s opačným nábojom. V dôsledku toho sa častice suspenzií stanú elektricky neutrálnymi, stratia svoje vzájomné odpudivé sily a začnú sa zlepovať a potom vypadávajú.v sedimente.

Použité materiály

2 typy chemických činidiel sa používajú ako koagulanty: anorganické a organické. Z prvej skupiny látok sú najrozšírenejšie soli hliníka, železa a ich zmesi; soli titánu, horčíka a zinku. Do druhej skupiny patria polyelektrolyty (melamín-formaldehyd, epichlórhydríndimetylamín, polychlórdiallyldimetylamónium).

V priemyselných podmienkach sa odpadová voda najčastejšie koaguluje soľami hliníka a železa:

Chlorid hlinitý AlCl₃∙6H_2O;

chlorid železitý FeCl₃∙6H_2O;
Al sulfát 2_O;

síran železitý FeSO₄ 7H_2O;

hlinitan sodný NaAl(OH)_{4 a ďalšie.}

Koagulanty tvoria vločky s veľkým špecifickým povrchom, čo zabezpečuje ich dobrú adsorpčnú kapacitu. Výber optimálneho typu látky a jej dávky sa vykonáva v laboratórnych podmienkach s prihliadnutím na vlastnosti kvapaliny upravovaného objektu. Pre čírenie prírodných vôd je koncentrácia koagulantov zvyčajne v rozmedzí 25-80 mg/l.

Prakticky všetky tieto činidlá patria do 3. alebo 4. triedy nebezpečnosti. Preto sa oblasti, kde sa používajú, musia nachádzať v izolovaných miestnostiach alebo samostatných budovách.

Destination

Proces koagulácie sa používa ako v systémoch na úpravu vody, tak aj na čistenie priemyselných aodpadová voda z domácností. Táto technológia pomáha znižovať množstvo škodlivých nečistôt:

železo a mangán – až 80 %;
syntetické povrchovo aktívne látky - o 30-100%;
olovo, chróm - o 30 %;
ropné produkty – o 10-90 %;
meď a nikel – o 50 %;
organické znečistenie – o 50 – 65 %;
rádioaktívne látky - o 70-90% (okrem ťažko odstrániteľného jódu, bária a stroncia; ich koncentráciu možno znížiť len o tretinu);
pesticídy – o 10 – 90 %.

Čistenie vody koaguláciou a následnou sedimentáciou umožňuje znížiť obsah baktérií a vírusov v nej o 1-2 rády a koncentráciu najjednoduchších mikroorganizmov - o 2-3 rády. Táto technológia je účinná proti nasledujúcim patogénom:

Coxsackievirus;
enteroviruses;
vírus hepatitídy A;
E. coli a jej bakteriofágy;
giardické cysty.

Kľúčové faktory

Rýchlosť a účinnosť koagulácie vody závisí od niekoľkých podmienok:

Stupeň jemnosti a koncentrácie nečistôt. Zvýšený zákal vyžaduje vyššie dávky koagulantu.
Kyslosť prostredia. Čistenie tekutín nasýtených humínovými a fulvovými kyselinami prebieha lepšie pri nižších hodnotách pH. Pri normálnom čírení vody je proces aktívnejší pri zvýšenom pH. Na zvýšenie zásaditosti pridajte vápno, sódu, lúh sodný.
Iónové zloženie. Pri nízkej koncentráciizmes elektrolytov, účinnosť koagulácie vody je znížená.
Prítomnosť organických zlúčenín.
Teplota. S jeho poklesom klesá rýchlosť chemických reakcií. Optimálny režim je ohrev na 30-40 ° С.

Technologický proces

V čistiarňach odpadových vôd sa používajú 2 hlavné metódy koagulácie:

V bezplatnom objeme. Na tento účel sa používajú mixéry a flokulačné komory.
Zosvetlenie kontaktov. Do vody sa najskôr pridá koagulant a potom sa nechá prejsť vrstvou zrnitých materiálov.

Posledná metóda koagulácie vody je najpoužívanejšia vďaka nasledujúcim výhodám:

Vysoká rýchlosť čistenia.
Menšie dávky koagulantov.
Žiadny silný vplyv teplotného faktora.
Nie je potrebné alkalizovať tekutinu.

Technologický proces čistenia odpadových vôd koaguláciou zahŕňa 3 hlavné etapy:

Dávkovanie činidla a miešanie s vodou. Koagulanty sa zavádzajú do kvapaliny vo forme 10-17% roztokov alebo suspenzií. Miešanie v nádobách sa vykonáva mechanicky alebo prevzdušňovaním stlačeným vzduchom.
Tvorba vločiek v špeciálnych komorách (kontaktná, tenkovrstvová, ejekčná alebo recirkulačná).
Usadzovanie v usadzovacích nádržiach.

Usadzovanie odpadových vôd je efektívnejšie pri dvojstupňovej metóde, kedy sa najskôr vykonáva bez koagulantov a potom po úprave chemickými látkamičinidlá.

Tradičný dizajn faucetov

Zavedenie koagulačného roztoku do upravenej vody sa vykonáva pomocou rôznych typov mixérov:

Trubkový. Vo vnútri tlakového potrubia sú inštalované statické prvky vo forme kužeľov, membrán, skrutiek. Činidlo sa dodáva cez Venturiho trubicu.
Hydraulické: cloisonne, perforované, vortex, podložka. K miešaniu dochádza v dôsledku vytvárania turbulentného prúdu vody prechádzajúceho pozdĺž prepážok, cez otvory, vrstvu suspendovaného koagulačného sedimentu alebo vložku vo forme podložky (membrány) s otvorom.
Mechanické (čepeľ a vrtuľa).

Kombinácia s flotáciou

Čistenie odpadových vôd koaguláciou je náročné na riadenie procesu kvôli neustálej zmene kvality kvapaliny. Na stabilizáciu tohto javu sa používa flotácia - oddeľovanie suspendovaných častíc vo forme peny. Spolu s koagulantmi sa do čistenej vody zavádzajú flokulanty. Znižujú zmáčavosť suspenzií a zlepšujú priľnavosť suspenzií k vzduchovým bublinám. Sýtenie plynom sa vykonáva vo flotačných zariadeniach.

Táto technika sa široko používa na koaguláciu vody kontaminovanej produktmi z nasledujúcich priemyselných odvetví:

rafinérsky priemysel;
výroba umelých vlákien;
celulózový a papierenský, kožiarsky a chemický priemysel;
strojárstvo;
produkciajedlo.

Používajú sa 3 typy flokulantov:

prírodného pôvodu (škrob, hydrolyzované kŕmne kvasnice, bagasa);
syntetické (polyakrylamid, VA-2, VA-3);
anorganické (kremičitan sodný, oxid kremičitý).

Tieto látky umožňujú znížiť potrebnú dávku koagulantov, skrátiť dobu čistenia a zvýšiť rýchlosť usadzovania vločiek. Pridanie polyakrylamidu aj vo veľmi malých množstvách (0,5 – 2,0 mg/kg) výrazne zaťažuje usadzujúce sa vločky, čo zvyšuje rýchlosť stúpania vody v čističoch vertikálneho typu.

Metódy intenzifikácie procesu

Zlepšenie procesu zrážania vody prebieha v niekoľkých smeroch:

Zmeňte režim spracovania (zlomková, oddelená, prerušovaná koagulácia).
Regulácia kyslosti vody.
Použitie minerálnych kaliacich činidiel, ktorých častice zohrávajú úlohu prídavných centier pre tvorbu konglomerátov, sorpčných materiálov (íl, klinoptilolit, saponit).
Kombinované spracovanie. Kombinácia koagulácie s magnetizáciou vody, aplikácia elektrického poľa, vystavenie ultrazvuku.
Používanie zmesi chloridu železitého a síranu hlinitého.
Použitie mechanického miešania, ktoré znižuje dávku koagulantov o 30-50% a zlepšuje kvalitu čistenia.
Zavedenie oxidačných činidiel (chlór a ozón).