Koagulacija vode: princip djelovanja, svrha primjene

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 17:48

Koagulacija vode odnosi se na preliminarne fizikalne i kemijske metode njezina pročišćavanja. Bit procesa je u povećanju i taloženju mehaničkih nečistoća ili emulgiranih tvari. Ova tehnologija se koristi u modernim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda i vode.

Fizički temelji

Koagulacija vode, ili drugim riječima njeno bistrenje, je proces u kojem se male čestice u suspenziji spajaju u veće konglomerate. Provođenje ovog postupka omogućuje vam uklanjanje fino raspršenih nečistoća iz tekućine tijekom njenog daljnjeg taloženja, filtriranja ili flotacije.

Da bi se čestice "zalijepile" potrebno je prevladati sile međusobnog odbijanja između njih koje osiguravaju stabilnost koloidne otopine. Najčešće nečistoće imaju slab negativni naboj. Stoga se za pročišćavanje vode koagulacijom uvode tvari suprotnih naboja. Kao rezultat toga, čestice suspenzija postaju električno neutralne, gube međusobne sile odbijanja i počinju se lijepiti, a zatim ispadaju.u sedimentu.

Upotrijebljeni materijali

2 vrste kemijskih reagensa koriste se kao koagulansi: anorganski i organski. Od prve skupine tvari najčešće su soli aluminija, željeza i njihove smjese; soli titana, magnezija i cinka. Druga skupina uključuje polielektrolite (melamin-formaldehid, epiklorohidrindimetilamin, poliklorodialildimetil-amonij).

U industrijskim uvjetima, otpadne vode najčešće se koaguliraju s aluminijevim i željeznim solima:

• Aluminij klorid AlCl₃∙6H_2O;
• feri klorid FeCl₃∙6H_2O;
• Al sulfat 2_O;
• željezni sulfat FeSO₄ 7H_2O;
• natrijev aluminat NaAl(OH)_{4 i drugi.}

Koagulansi tvore pahuljice s velikom specifičnom površinom, što osigurava njihov dobar kapacitet adsorpcije. Izbor optimalne vrste tvari i njezine doze vrši se u laboratorijskim uvjetima, uzimajući u obzir svojstva tekućine objekta tretmana. Za bistrenje prirodnih voda, koncentracija koagulanata obično je u rasponu od 25-80 mg/l.

Praktično svi ovi reagensi pripadaju 3. ili 4. klasi opasnosti. Stoga, područja u kojima se koriste moraju biti u izoliranim prostorijama ili zasebnim zgradama.

Odredište

Proces koagulacije koristi se kako u sustavima za pročišćavanje vode, tako i za čišćenje industrijskih iotpadne vode iz kućanstva. Ova tehnologija pomaže smanjiti količinu štetnih nečistoća:

• željezo i mangan - do 80%;
• sintetski surfaktanti - za 30-100%;
• olovo, krom - za 30%;
• naftni proizvodi – za 10-90%;
• bakar i nikal - za 50%;
• organsko onečišćenje - za 50-65%;
• radioaktivne tvari - za 70-90% (osim teško odstranjivog joda, barija i stroncija; njihova koncentracija može se smanjiti samo za trećinu);
• pesticidi - za 10-90%.

Pročišćavanje vode koagulacijom praćeno taloženjem omogućuje smanjenje sadržaja bakterija i virusa u njoj za 1-2 reda veličine, a koncentracija najjednostavnijih mikroorganizama - za 2-3 reda veličine. Tehnologija je učinkovita protiv sljedećih patogena:

• Coxsackievirus;
• enterovirusi;
• virus hepatitisa A;
• E. coli i njeni bakteriofagi;
• giardijske ciste.

Ključni čimbenici

Brzina i učinkovitost koagulacije vode ovise o nekoliko uvjeta:

• Stupanj finoće i koncentracije nečistoća. Povećana zamućenost zahtijeva veće doze koagulanta.
• Kiselost okoline. Pročišćavanje tekućina zasićenih huminskim i fulvičnim kiselinama bolje se odvija pri nižim pH vrijednostima. Uz normalno bistrenje vode, proces je aktivniji pri povišenom pH. Za povećanje alkalnosti dodajte vapno, sodu, kaustičnu sodu.
• Ionski sastav. Pri niskoj koncentracijimješavina elektrolita, učinkovitost koagulacije vode je smanjena.
• Prisutnost organskih spojeva.
• Temperatura. S njegovim smanjenjem, brzina kemijskih reakcija se smanjuje. Optimalni način rada je zagrijavanje do 30-40 ° C.

Tehnološki proces

Postoje 2 glavne metode koagulacije koje se koriste u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda:

• U slobodnom volumenu. Za to se koriste miješalice i flokulacijske komore.
• Osvetljenje kontakta. U vodu se prvo dodaje koagulant, a zatim se propušta kroz sloj zrnatih materijala.

Posljednja metoda koagulacije vode je najšire korištena zbog sljedećih prednosti:

• Velika brzina čišćenja.
• Manje doze koagulanata.
• Nema snažnog utjecaja temperaturnog faktora.
• Nema potrebe za alkaliziranjem tekućine.

Tehnološki proces pročišćavanja otpadnih voda koagulacijom uključuje 3 glavne faze:

1. Doziranje reagensa i miješanje s vodom. Koagulansi se unose u tekućinu u obliku 10-17% otopina ili suspenzija. Miješanje u posudama vrši se mehanički ili prozračivanjem komprimiranim zrakom.
2. Floc formiranje u posebnim komorama (kontakt, tankoslojni, izbacivanje ili recirkulacija).
3. Stavljanje u taložnim tankovima.

Taloženje otpadnih voda učinkovitije je dvofaznom metodom, kada se prvo provodi bez koagulansa, a zatim nakon kemijske obradereagensi.

Tradicionalni dizajn slavina

Uvođenje otopine koagulansa u pročišćenu vodu provodi se pomoću raznih vrsta miješalica:

• Cjevasti. Statički elementi u obliku čunjeva, dijafragme, vijaka ugrađuju se unutar tlačnog cjevovoda. Reagens se isporučuje preko venturijeve cijevi.
• Hidraulika: preklopna, perforirana, vortex, podloška. Do miješanja dolazi zbog stvaranja turbulentnog toka vode koja prolazi duž pregrada, kroz rupe, sloj suspendiranog koagulirajućeg sedimenta ili umetka u obliku podloške (dijafragme) s rupom.
• mehanička (lopatica i propeler).

Kombinacija s plutanjem

Pročišćavanje otpadnih voda koagulacijom je teško kontrolirati proces zbog stalne promjene kvalitete tekućine. Za stabilizaciju ovog fenomena koristi se flotacija - odvajanje suspendiranih čestica u obliku pjene. Zajedno s koagulansima, flokulanti se unose u pročišćenu vodu. Smanjuju vlaženje suspenzija i poboljšavaju prianjanje potonjih s mjehurićima zraka. Zasićenje plinom se provodi u flotacijskim postrojenjima.

Ova tehnika se široko koristi za koagulaciju vode kontaminirane proizvodima sljedećih industrija:

• prerađivačka industrija;
• proizvodnja umjetnih vlakana;
• pulpa i papirna, kožna i kemijska industrija;
• strojarstvo;
• proizvodnjahrana.

koriste se 3 vrste flokulanata:

• prirodnog porijekla (škrob, hidrolizirani stočni kvasac, bagasse);
• sintetički (poliakrilamid, VA-2, VA-3);
• anorganski (natrijev silikat, silicij dioksid).

Ove tvari omogućuju smanjenje potrebne doze koagulanata, skraćuju trajanje čišćenja i povećavaju brzinu taloženja pahuljica. Dodavanje poliakrilamida čak i u vrlo malim količinama (0,5-2,0 mg/kg) značajno otežava ljuspice koje se talože, što povećava brzinu porasta vode u vertikalnim taložnicima.

Metode intenziviranja procesa

Poboljšanje procesa koagulacije vode provodi se u nekoliko smjerova:

1. Promijenite način obrade (frakcijska, odvojena, povremena koagulacija).
2. Regulacija kiselosti vode.
3. Upotreba mineralnih zamračivača, čije čestice igraju ulogu dodatnih centara za stvaranje konglomerata, sorpcijskih materijala (glina, klinoptilolit, saponit).
4. Kombinirana obrada. Kombinacija koagulacije s magnetizacijom vode, primjenom električnog polja, izlaganjem ultrazvuku.
5. Upotreba mješavine željeznog klorida i aluminijevog sulfata.
6. Primjena mehaničke agitacije koja smanjuje dozu koagulanata za 30-50% i poboljšava kvalitetu čišćenja.
7. Uvođenje oksidansa (klora i ozona).