Koagulace vody: princip účinku, účel použití

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-02 17:43

Koagulace vody označuje předběžné fyzikální a chemické metody jejího čištění. Podstata procesu spočívá ve zvětšení a vysrážení mechanických nečistot nebo emulgovaných látek. Tato technologie se používá v moderních čistírnách odpadních vod a vodáren.

Fyzické základy

Koagulace vody, nebo jinými slovy její čiření, je proces, při kterém se malé částice v suspenzi spojují do větších konglomerátů. Provedení tohoto postupu vám umožní odstranit jemně rozptýlené nečistoty z kapaliny během jejího dalšího usazování, filtrování nebo flotace.

Aby se částice „slepily“, je nutné překonat síly vzájemného odpuzování mezi nimi, které zajišťují stabilitu koloidního roztoku. Nečistoty mají nejčastěji slabý záporný náboj. Proto se k čištění vody koagulací zavádějí látky s opačným nábojem. V důsledku toho se částice suspenzí stávají elektricky neutrálními, ztrácejí své vzájemné odpudivé síly a začínají se slepovat a následně vypadávat.v sedimentu.

Použité materiály

2 typy chemických činidel se používají jako koagulanty: anorganické a organické. Z první skupiny látek jsou nejčastější soli hliníku, železa a jejich směsi; soli titanu, hořčíku a zinku. Do druhé skupiny patří polyelektrolyty (melamin-formaldehyd, epichlorhydrindimethylamin, polychlordiallyldimethyl-amonium).

V průmyslových podmínkách se odpadní voda nejčastěji koaguluje pomocí solí hliníku a železa:

Chlorid hlinitý AlCl₃∙6H_2O;

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

síran železnatý FeSO₄ 7H_2O;

hlinitan sodný NaAl(OH)_{4 a další.}

Koagulanty tvoří vločky s velkým specifickým povrchem, což zajišťuje jejich dobrou adsorpční kapacitu. Volba optimálního typu látky a její dávky se provádí v laboratorních podmínkách s přihlédnutím k vlastnostem kapaliny upravovaného objektu. Pro čiření přírodních vod je koncentrace koagulantů obvykle v rozmezí 25-80 mg/l.

Prakticky všechna tato činidla patří do 3. nebo 4. třídy nebezpečnosti. Oblasti, kde se používají, proto musí být v izolovaných místnostech nebo samostatných budovách.

Destination

Proces koagulace se používá jak v systémech úpravy vody, tak k čištění průmyslových adomovní odpadní vody. Tato technologie pomáhá snižovat množství škodlivých nečistot:

železo a mangan – až 80 %;
syntetické povrchově aktivní látky – o 30–100 %;
olovo, chrom - o 30 %;
ropné produkty – o 10–90 %;
měď a nikl – o 50 %;
organické znečištění – o 50–65 %;
radioaktivní látky - o 70-90 % (s výjimkou obtížně odstranitelného jódu, barya a stroncia; jejich koncentraci lze snížit pouze o třetinu);
pesticidy – o 10–90 %.

Čištění vody koagulací s následnou sedimentací umožňuje snížit obsah bakterií a virů v ní o 1-2 řády a koncentraci nejjednodušších mikroorganismů - o 2-3 řády. Technologie je účinná proti následujícím patogenům:

Coxsackievirus;
enteroviry;
virus hepatitidy A;
E. coli a její bakteriofágy;
giardické cysty.

Klíčové faktory

Rychlost a účinnost koagulace vody závisí na několika podmínkách:

Stupeň jemnosti a koncentrace nečistot. Zvýšený zákal vyžaduje vyšší dávky koagulantu.
Kyselost prostředí. Čištění kapalin nasycených huminovými a fulvokyselinami probíhá lépe při nižších hodnotách pH. Při normálním čiření vody je proces aktivnější při zvýšeném pH. Pro zvýšení alkality přidejte vápno, sodu, louh.
Iontové složení. Při nízké koncentracisměs elektrolytů, účinnost koagulace vody je snížena.
Přítomnost organických sloučenin.
Teplota. S jeho poklesem klesá rychlost chemických reakcí. Optimální režim je ohřev na 30-40 ° С.

Technologický proces

V čistírnách odpadních vod se používají 2 hlavní metody koagulace:

V bezplatném objemu. K tomu se používají mísiče a flokulační komory.
Kontaktní zesvětlení. Do vody se nejprve přidá koagulant a poté se nechá projít vrstvou zrnitých materiálů.

Poslední metoda koagulace vody je nejrozšířenější díky následujícím výhodám:

Vysoká rychlost čištění.
Menší dávky koagulantů.
Žádný silný vliv teplotního faktoru.
Není potřeba alkalizovat tekutinu.

Technologický proces čištění odpadních vod koagulací zahrnuje 3 hlavní fáze:

Dávkování činidla a míchání s vodou. Koagulanty se zavádějí do kapaliny ve formě 10-17% roztoků nebo suspenzí. Míchání v nádobách se provádí mechanicky nebo provzdušňováním stlačeným vzduchem.
Tvorba vloček ve speciálních komorách (kontaktní, tenkovrstvá, ejekční nebo recirkulační).
Usazování v usazovacích nádržích.

Usazování odpadních vod je účinnější při dvoustupňové metodě, kdy se nejprve provádí bez koagulantů a poté po úpravě chemickýmčinidla.

Tradiční design faucetu

Zavádění koagulačního roztoku do upravované vody se provádí pomocí různých typů míchadel:

Trubkový. Uvnitř tlakového potrubí jsou instalovány statické prvky ve formě kuželů, membrán, šroubů. Činidlo se dodává přes Venturiho trubici.
Hydraulické: cloisonne, perforované, vortex, podložka. K míchání dochází v důsledku vytvoření turbulentního proudění vody procházející podél přepážek, skrz otvory, vrstvou suspendovaného koagulačního sedimentu nebo vložkou ve formě podložky (membrány) s otvorem.
Mechanické (lopatka a vrtule).

Kombinace s flotací

Čištění odpadních vod koagulací je obtížné řídit proces kvůli neustálým změnám v kvalitě kapaliny. Ke stabilizaci tohoto jevu se používá flotace - separace suspendovaných částic ve formě pěny. Spolu s koagulanty se do čištěné vody zavádějí flokulanty. Snižují smáčivost suspenzí a zlepšují adhezi suspenzí se vzduchovými bublinami. Nasycení plynem se provádí ve flotačních závodech.

Tato technika je široce používána pro koagulaci vody kontaminované produkty z následujících průmyslových odvětví:

rafinérský průmysl;
výroba umělých vláken;
celulózový a papírenský, kožedělný a chemický průmysl;
strojní inženýrství;
produkcejídlo.

Používají se 3 typy flokulantů:

přírodního původu (škrob, hydrolyzované krmné kvasnice, bagasa);
syntetické (polyakrylamid, VA-2, VA-3);
anorganické (křemičitan sodný, oxid křemičitý).

Tyto látky umožňují snížit potřebnou dávku koagulantů, zkrátit dobu čištění a zvýšit rychlost usazování vloček. Přídavek polyakrylamidu i ve velmi malých množstvích (0,5-2,0 mg/kg) významně zatěžuje usazující se vločky, což zvyšuje rychlost vzlínání vody v čističích vertikálního typu.

Metody intenzifikace procesu

Zlepšení procesu koagulace vody se provádí v několika směrech:

Změňte režim zpracování (frakční, oddělená, přerušovaná koagulace).
Regulace kyselosti vody.
Použití minerálních kalidel, jejichž částice hrají roli dalších center pro tvorbu konglomerátů, sorpčních materiálů (jíl, klinoptilolit, saponit).
Kombinované zpracování. Kombinace koagulace s magnetizací vody, aplikace elektrického pole, vystavení ultrazvuku.
Použití směsi chloridu železitého a síranu hlinitého.
Použití mechanického míchání, které snižuje dávku koagulantů o 30-50% a zlepšuje kvalitu čištění.
Zavedení oxidačních činidel (chlór a ozón).