Коагулирование и сооружения для коагуляции

1. Процесс коагуляции

Для укрупнения мелкодисперсных и коллоидных частиц для повышения скорости их осаждения и способности задерживаться пористым фильтрующими материалам применяют коагулирование.

Наиболее часто применяют в качестве коагулянтов соли алюминия и железа: Al­_­2­(SO₄)₃ 18H₂O - глинозем, Fe₂(SO₄)₃, Fe₂SO₄ 7H₂O_, FeCl₂ 6H₂O, FeCl₃

Соли алюминия и железа вступают в реакцию гидролиза с образованием рыхлых частиц гидроксида и , которые адсорбируют и захватывают из воды вещества, придающие ей цветность и мутность, бактерии и др. виды загрязнений.

Al­_­2­(SO₄)₃+6H₂O= 2Al(OH)₃ +3SO₄ +6H

FeCl₃+3H₂O=Fe(OH)₃ +3H +3Cl

В результате реакции гидролиза выделяются свободные ионы H , которые снижают естественную щелочность воды и препятствуют коагуляции.

Ионы H взаимодействуют с ионами

Если приводит к снижению рН, то воду подщелачивают путем введения извести, соды или гидроокиси Na для связывания H

Дозу щелочи, обеспечивающую нормальное протекание гидролиза и резервную остаточную щелочность находят из уравнения:

для CaO

для Na₂CO₃

1 мг-экв извести 28у.е.; соды – 53у.е.

Д_К –доза коагулянта

Щ – щелочность исходной воды, равная карбонатной жесткости

Для цветных вод доза коагулянта рассчитывается приблизительно по формуле:

При одновременном содержании ВВ и Ц принимают большую дозу коагулянта, при наличии грубодисперсных примесей – меньшую.

На процесс коагуляции большое влияние оказывают качество природной воды, меняющиеся в течение года (количество и размеры ВВ), окисляемость, солевой состав, рН, t.

При значительной окисляемости

Для различных коагулянтов определены оpt рН, для мутных вод – высокая рН, для цветных

Высокие температуры способствуют ускорению коагулирования.

Для Днепровской воды выведена зависимость дозы коагулянта Al­_­2­(SO₄)₃ в пересчете на Al₂O₃

Для р. Москвы в период весеннего паводка

в период осеннего паводка

Предварительный расчет позволяет прогнозировать расход коагулянта в определенные периоды года и обеспечивать бесперебойную работу ОС.

Для интенсификации процесса коагуляции рекомендуется применять дополнительно флокулянты (ПАА и активированную кремниевую кислоту)

Дозы зависят от качества воды, места ввода, режима работы ОС.

Для ориентировочных расчетов дозу ПАА

- при введении его перед отстойниками и осветлителями принимают 0,2-1,5 мг/л

- при введении перед фильтрами – 0,05-0,1 мг/л в II ступенчатой схеме

- при введении перед контактными фильтрами – 0,2-0,6 мг/л в I ступенчатой схеме

Для ускорения коагуляции и осветления вводят Cl (по активному Cl) до 10 мг/л.

При наличии органических веществ (фенолов) вводят озон 1-3 мг/л для поверхностных источников и 0,75-1 мг/л для подземных.

При хлорировании с аммонизацией аммиак или его соли вводят в количестве 20-25% (в пересчете на NH₃) от дозы хлора.

Запахи и привкусы удаляют введением порошкообразного высоко-диспергированного активированного угля, дозу которого принимают в зависимости от степени загрязненности воды.

 

Установки, связанные с процессом коагулирования включают сооружения для подготовки и дозирования реагентов – реагентное хозяйство; для смешения осветленной воды с реагентами – смесители, для хлопьеобразования – камеры хлопьеобразования.

 

 

Контактная коагуляция

КК называется процесс прилипания микроскопических частиц примесей воды к микроскопическим частицам сорбента или поверхности зернистого материала под действием молекулярных сил притяжения.

Сближение частичек происходит за счет броуновских сил в результате перемешивания или направленного действия мелких частичек относительно крупных.

Особенности протекания процесса КК.

1. На процесс КК не влияют Т и Щ.

2. Чем выше концентрация крупных частиц взвеси по отношению к мелким тем интенсивнее процесс прилипания мелких частиц к крупным за счет снижения устойчивости мелких частиц в результате чего повышается скорость и полнота извлечения ВВ из раствора.

 

Эти особенности широко используются в разработке технологии или последовательности процесса коагулирования:

1. Дробное коагулирование

2. Прерывистое коагулирование

3. Рециркуляция осадка

При осветлении воды в контактных осветлителях и фильтрах, в осветлителях со слоем взвешенной контактной среды эффект контактной коагуляции наблюдается особенно ярко.

Коагуляция в слое зернистых материалов протекает полнее и с большей скоростью чем в свободном объеме.

Оптимальную дозу коагулянта при дозировании его перед фильтрами устанавливают на основании кривой контактной коагуляции

 

 

Оптимальная доза принимается на 5-10% выше дозы оптимальной по графику.

 

При проведении коагуляции в слое зернистой загрузки отпадает необходимость в камерах хлопьеобразования, отстойниках и осветлителях.

При прохождении окрашенных природных вод через массу осадка гидроксида с не полностью использованной адсорбционной емкостью улучшается осветление воды.

 

Вывод: применение контактной коагуляции позволяет сократить объем очистных сооружений, улучшить работу фильтров и снизить расход реагентов.