Koagulering av vatten hänvisar till de preliminära fysikaliska och kemiska metoderna för dess rening. Kärnan i processen ligger i utvidgningen och utfällningen av mekaniska föroreningar eller emulgerade ämnen. Denna teknik används i moderna avlopps- och vattenreningsverk.
Physical foundations
Koagulering av vatten, eller med andra ord dess klarning, är en process där små partiklar i suspension kombineras till större konglomerat. Genom att utföra denna procedur kan du ta bort fint dispergerade föroreningar från vätskan under dess ytterligare sedimentering, filtrering eller flotation.
För att partiklarna ska "hålla ihop" är det nödvändigt att övervinna krafterna av ömsesidig repulsion mellan dem, som säkerställer stabiliteten hos den kolloidala lösningen. Oftast har föroreningar en svag negativ laddning. Därför, för att rena vatten genom koagulering, introduceras ämnen med motsatta laddningar. Som ett resultat blir partiklar av suspensioner elektriskt neutrala, förlorar sina ömsesidiga avstötningskrafter och börjar hålla ihop och faller sedan ut.i sedimentet.
Använt material
2 typer av kemiska reagenser används som koagulanter: oorganiska och organiska. Av den första gruppen ämnen äro de vanligaste s alter av aluminium, järn och blandningar därav; titan, magnesium och zinks alter. Den andra gruppen inkluderar polyelektrolyter (melamin-formaldehyd, epiklorhydrindimetylamin, polyklordiallyldimetyl-ammonium).
I industriella förhållanden koaguleras avloppsvatten oftast med aluminium- och järns alter:
- Aluminiumklorid AlCl3∙6H2O;
- järnklorid FeCl3∙6H2O;
- Alsulfat 2O;
- järnsulfat FeSO4 7H2O;
- natriumaluminat NaAl(OH)4 och andra.
Koagulanter bildar flingor med en stor specifik yta, vilket säkerställer deras goda adsorptionsförmåga. Valet av den optimala typen av ämne och dess dos görs i laboratorieförhållanden, med hänsyn till egenskaperna hos vätskan i behandlingsobjektet. För klarning av naturliga vatten ligger koncentrationen av koagulanter vanligtvis i intervallet 25-80 mg/l.
Praktiskt taget alla dessa reagenser tillhör den 3:e eller 4:e faroklassen. Därför måste de områden där de används vara i isolerade rum eller fristående byggnader.
Destination
Koaguleringsprocessen används både i vattenreningssystem och för rengöring av industriella ochhushållsavloppsvatten. Denna teknik hjälper till att minska mängden skadliga föroreningar:
- järn och mangan - upp till 80 %;
- syntetiska ytaktiva ämnen - med 30-100 %;
- bly, krom - med 30 %;
- petroleumprodukter – med 10–90 %;
- koppar och nickel - med 50 %;
- organiska föroreningar - med 50–65 %;
- radioaktiva ämnen - med 70–90 % (förutom svåravlägsna jod, barium och strontium; deras koncentration kan bara minskas med en tredjedel);
- bekämpningsmedel - med 10–90%.
Vattenrening genom koagulering följt av sedimentering gör det möjligt att minska innehållet av bakterier och virus i det med 1-2 storleksordningar och koncentrationen av de enklaste mikroorganismerna - med 2-3 storleksordningar. Tekniken är effektiv mot följande patogener:
- Coxsackievirus;
- enterovirus;
- hepatit A-virus;
- E. coli och dess bakteriofager;
- giardiacystor.
Nyckelfaktorer
Hastigheten och effektiviteten av vattenkoagulering beror på flera förhållanden:
- Finhetsgrad och koncentration av föroreningar. Ökad grumlighet kräver högre doser av koagulant.
- Miljöns surhet. Rening av vätskor mättade med humus- och fulvinsyror sker bättre vid lägre pH-värden. Med normal vattenklarning är processen mer aktiv vid förhöjt pH. För att öka alkaliniteten tillsätt lime, soda, kaustiksoda.
- Jonisk komposition. Vid låg koncentrationblandning av elektrolyter reduceras effektiviteten av vattenkoagulering.
- Närvaro av organiska föreningar.
- Temperatur. Med dess minskning minskar hastigheten för kemiska reaktioner. Det optimala läget är att värma upp till 30-40 ° С.
Teknologisk process
Det finns två huvudsakliga koaguleringsmetoder som används i avloppsreningsverk:
- I ledig volym. För detta används blandare och flockningskammare.
- Kontaktbelysning. Ett koaguleringsmedel tillsätts först till vattnet, och sedan passeras det genom ett lager av granulerat material.
Den sista metoden för vattenkoagulering är den mest använda på grund av följande fördelar:
- Hög rengöringshastighet.
- Mindre doser av koagulanter.
- Ingen stark påverkan av temperaturfaktorn.
- Du behöver inte alkalisera vätska.
Den tekniska processen för rening av avloppsvatten genom koagulering inkluderar tre huvudsteg:
- Reagensdosering och blandning med vatten. Koaguleringsmedel införs i vätskan i form av 10-17% lösningar eller suspensioner. Blandning i behållare utförs mekaniskt eller genom luftning med tryckluft.
- Flockbildning i speciella kammare (kontakt, tunnskikt, ejektion eller recirkulation).
- Bosätter sig i sedimenteringstankar.
Sedimentering av avloppsvatten är effektivare med en tvåstegsmetod, när den först utförs utan koaguleringsmedel och sedan efter behandling med kemikalierreagenser.
Traditionella krandesigner
Införandet av koaguleringslösningen i det behandlade vattnet görs med olika typer av blandare:
- Tubular. Statiska element i form av koner, membran, skruvar installeras inuti tryckrörledningen. Reagens tillförs genom en venturi.
- Hydraulisk: cloisonne, perforerad, vortex, bricka. Blandning sker på grund av skapandet av ett turbulent flöde av vatten som passerar längs skiljeväggarna, genom hål, ett lager av suspenderat koagulerande sediment eller en insats i form av en bricka (membran) med ett hål.
- Mekanisk (blad och propeller).
Kombination med flotation
Rening av avloppsvatten genom koagulering är svårt att kontrollera processen på grund av den ständiga förändringen i vätskans kvalitet. För att stabilisera detta fenomen används flotation - separation av suspenderade partiklar i form av skum. Tillsammans med koaguleringsmedel införs flockningsmedel i det renade vattnet. De minskar vätbarheten hos suspensioner och förbättrar vidhäftningen av de senare med luftbubblor. Gasmättnad utförs vid flotationsanläggningar.
Denna teknik används ofta för koagulering av vatten som är förorenat med produkter från följande industrier:
- raffineringsindustrin;
- produktion av konstgjorda fibrer;
- massa- och papper-, läder- och kemisk industri;
- mekanik;
- produktionmat.
3 typer av flockningsmedel används:
- av naturligt ursprung (stärkelse, hydrolyserad foderjäst, bagasse);
- syntet (polyakrylamid, VA-2, VA-3);
- oorganiskt (natriumsilikat, kiseldioxid).
Dessa substanser gör det möjligt att minska den erforderliga dosen av koaguleringsmedel, förkorta rengöringstiden och öka graden av flingavsättning. Tillsatsen av polyakrylamid även i mycket små mängder (0,5-2,0 mg/kg) tynger avsevärt de sedimenterande flingorna, vilket ökar hastigheten för vattenstigningen i klarare av vertikal typ.
Metoder för processintensivering
Förbättring av vattenkoaguleringsprocessen utförs i flera riktningar:
- Ändra bearbetningsläge (fraktionell, separat, intermittent koagulering).
- Reglering av vattnets surhet.
- Användning av mineralopacifierare, vars partiklar spelar rollen som ytterligare centra för bildning av konglomerat, sorptionsmaterial (lera, klinoptilolit, saponit).
- Kombinerad bearbetning. Kombination av koagulering med magnetisering av vatten, applicering av ett elektriskt fält, exponering för ultraljud.
- Med en blandning av järn(III)klorid och aluminiumsulfat.
- Användningen av mekanisk omrörning, som minskar dosen av koaguleringsmedel med 30-50 % och förbättrar rengöringskvaliteten.
- Introduktion av oxidationsmedel (klor och ozon).