Установки для коагуляции воды



Процесс очистки сточной воды коагуляцией

Вещества, находящиеся в растворах в мелкодисперсном и эмульгированном состоянии, удалять сложно. Инородные частицы имеют очень маленькие размеры, окружены большим количеством молекул воды, частично прикреплены к ним.

Выделить такие вещества позволяют методы, основанные на использовании законов физической химии, одним из которых является коагуляция. Процесс изменяет межмолекулярные связи в системе, способствует укрупнению частиц примесей, отделению их от растворителя.

Принцип метода и его применение

фото 478-25

В сточных водах имеются как коллоидные частицы, размеры которых не превышают 0,1 мкм, так и мелкодисперсные структуры с диаметром до 10 мкм, а также более крупные образования.

Последние компоненты легко удаляются механической очисткой. Мелкие крупицы грязи имеют определенный заряд, окружены гидратной рубашкой, стабилизирующей взвешенное состояние, поэтому удалять их нелегко.

При коагуляции заряд молекул насильственно изменяют добавлением легко ионизирующихся соединений — коагулянтов.

Слипанию подлежат как однородные частицы, тогда процесс называется гомокоагуляцией, так и разнохарактерные молекулы, в этом случае явление называется гетерокоагуляцией.

Укрупнение примесных соединений вызывается добавлением коагулянтов, стимулируется одним из следующих способов:

  • перемешиванием;
  • тепловым воздействием:
  • влиянием внешнего силового поля.

фото 478-17

В повсеместной практике для очистки сточных вод, основанной на коагуляции, применяют перемешивание компонентов гетерогенной системы.

Это наименее затратный, достаточно эффективный вариант обеспечения слипания загрязняющих частиц.

Коагуляция проводится в свободном пространстве специальных камер, предназначенных для образования хлопьев, либо контактным образом в зернистой массе специальных наполнителей, например песка.

Интенсивность слипания частиц зависит от:

  • их вида;
  • строения;
  • концентрации;
  • количества других разнохарактерных примесей;
  • электролитов в сточной воде;
  • значения ее рН.

В некоторых случаях образование рыхлых хлопьевидных осадков происходит под действием флокулянтов. Модификация коагуляции, при исполнении которой применяются такие реагенты, называется флокуляцией.

Как основной метод коагуляции, так и его разновидности применяются для очистки стоков в:

  • химической;
  • фармацевтической;
  • целлюлозно-бумажной;
  • пищевой;
  • текстильной промышленности.

Как это происходит?

В составе очистных комплексов существует отдельное подразделение, которое называют реагентным хозяйством. Коагулянты могут храниться в полностью растворенном виде или в форме твердого концентрата, помещенного в насыщенный раствор.

фото 478-18

Резервуары размещены в помещении или около него в накрытом состоянии. Растворы готовят заранее путем перемешивания сжатым воздухом, мешалками, имеющими лопастную или пропеллерную форму.

Массовая доля коагулянтов в растворе может достигать 10 %, флокулянтов – 1 %. Обработку сточных вод реагентами проводят в специальных резервуарах (смесителях), которые делают со следующими конструктивными особенностями:

  • перегородками;
  • дырками;
  • шайбами;
  • пропеллерными мешалками;
  • лопастями.

Проходная способность участков, через которые подается смесь сточных вод с реагентами, рассчитывается таким образом, что бы поток перемещался со скоростью 1 м/с, поступал в следующий отсек не более чем за 2 минуты.

фото 478-21

Главная стадия очистки – формирование хлопьеобразных агрегатов осуществляется в камерах со следующими конструкционными решениями:

  • водоворотами;
  • перегородками;
  • вихрями;
  • механическими мешалками.

Водоворотные камеры имеют вид цилиндра, в которой сверху подается вращающийся поток сточных вод с коагулянтом.

Внизу расположена конструкция для уменьшения вращения раствора, который пребывает в емкости на протяжении 20 минут.

Камеры с перегородками имеют вертикальные или горизонтальные коридоры, по которым перемещается водный поток. Жидкости перемешиваются на поворотах, их количество достигает 8 штук.

В первом коридоре скорость потока равна 0,3 м/с, в последнем она уменьшается в 3 раза. Ширина коридорных протоков не бывает меньше 0,7 м, длина варьируется, зависит от размеров отстойника. Время пребывания очистных вод в камере может достигать получаса.

В вихревой камере, имеющей вид расширяющегося к верху конуса, вода подается в нижнюю часть со скоростью, достигающей 1,2 м/с, в верхнем слое, там где поток выпускают из камеры, его скорость достигает 5 м/с. Продолжительность пребывания растворов в емкости составляет 10 мин.

После формирования хлопьев приступают к их удалению, в результате которого сточные воды осветляются. Процесс проводят в отстойниках горизонтального, вертикального или радиального вида.

фото 478-22

Образовавшийся шлам отсасывают естественным или принудительным образом. Понятно, что второй вариант уплотняет осадок эффективнее.

В целом метод коагуляции приводит к ощутимому удалению примесей, находящихся в мелкодисперсном или эмульгированном виде.

Многостадийность процесса, необходимость постоянного контроля концентраций добавочных реагентов, интенсивности перемешивания и хлопьеобразования не позволяет считать метод очистки простым и легким в исполнении.

Дополнительные виды

Помимо традиционной схемы проведения очистки посредством коагуляции, в которой к сточным водам добавляют коагулирующие реагенты, существуют другие модификации метода.

Электрокоагуляция

Вещество, инициирующее слипание примесных частиц, может быть получено электролизом, Метод, основанный на пропускании тока через загрязненные воды, называется электрокоагуляцией.

Главное требование к технологии заключается в том, что используемый анод должен быть сделан из алюминия или железа. В этом случае при электролизе в раствор переходят катионы металлов, которые с водой образуют гидроксиды, способные вызвать агрегирование.

фото 478-20

В первую очередь электрокоагуляция применяется для очистки вод, загрязненных:

  • масляными,
  • жировыми,
  • нефтяными,
  • хроматными,
  • фосфатными примесями.

Достоинства электролитической технологии очистки заключаются в том, что установка имеет компактный вид, в приготовлении рабочих растворов нет необходимости. Ограничения в применении данного методы вызваны большими затратами электроэнергии и металлических электродов, которые быстро расходуются.

Флокуляция

В некоторых ситуациях процесс слипания частиц грязи идет недостаточно эффективно и быстро, что приводит к необходимости прибегать к флокуляции.

Увеличивают размеры слипающихся частиц,упрощают их последующее отделение флокулянты — вещества, которые хорошо растворяются в воде, перераспределяя при этом заряды на поверхности дисперсных крупиц.

фото 478-23

В качестве флокулирующих добавок применяют:

  • крахмалы белковые гидролизаты из дрожжей;
  • порошки из водорослей; мезгу картофеля;
  • жмых или вещества синтетической природы; например полиакриламиды;
  • активные формы кремниевой кислоты.

Флокулянты сокращают потребность в коагулянтах, ускоряют процесс слипания. Они могут применяться параллельно с веществами коагулирующего действия или самостоятельно в концентрации, достигающей 1 % при объеме порции 2 мг/л.

В случае, если функцию флокулянтов выполняют побочные продукты каких-либо производств, экономическая эффективность процесса несоизмеримо увеличивается.

Коагулянты

Коагулирующее действие на примеси в сточных водах оказывают, прежде всего:

  • сульфаты;
  • хлориды алюминия;
  • железа в разных валентностях;
  • оксихлорид алюминия;
  • натриевая соль алюминиевой кислоты.
  • глины;
  • производственные отходы с алюминиевыми или железными компонентами;
  • оксидом кремния.

Часто для увеличения щелочности среды, способствующей склеиванию частиц, в раствор добавляют гидроксиды натрия или калия, соду, известь.

Видео по теме

Предлагаем посмотреть видео с наглядным изображением очистки воды методом коагуляции:

Заключение

Коагуляция в традиционном или модифицированном исполнении – это эффективный способ очистки сточных вод от примесей, находящихся в мелкодисперсном или эмульгированном состоянии.

Затраты на реализацию метода невелики, они могут существенно уменьшаться при использовании недорогих реагентов, а в лучшем случае – отходов или побочных продуктов производств.

Источник

Что такое коагуляция воды

Вода, используемая для хозяйственно-питьевых целей, должна соответствовать требованиям действующих санитарных правил. Качество воды характеризуется органолептическими показателями: отсутствием окраски, мутности, привкуса, запахов, вредных минеральных и органических взвесей.

Для придания воде потребительских качеств с возможностью применения в питьевом водоснабжении применяют многоступенчатую очистку, включающую разные методы водоподготовки, одним из которых является метод коагуляции воды.

Коагуляция как метод очистки воды

Водоподготовка включает в себя комплекс мероприятий по очистке поверхностных, грунтовых вод от грубых и мелких примесей, взвешенных и коллоидных соединений, обесцвечиванию с помощью коагулянтов. Коагулирование воды ускоряет осаждение и фильтрование примесей в водном растворе.

Давайте разберем, для чего применяется коагуляция воды?

В водной дисперсионной системе взвешенные вещества в основном имеют одноименные заряды. Это обусловливает их стабильность за счет сил отталкивания между молекулами. Коагуляцией называется укрупнение коллоидов в дисперсионной среде посредством их соединения в агломераты. Это становится возможным при добавлении специальных реагентов — коагулянтов. Реагенты для коагуляции воды увеличивают концентрацию ионов в диффузном слое, способствуют его уменьшению и приведению мицеллы (коллоидной частицы с диффузным слоем вокруг нее) в изоэлектрическую форму. В таком состоянии гидрозоля коллоиды имеют нулевой заряд, а значит, нет препятствий к их сближению и формированию агломератов. Завершается процесс коагулирования отделением укрупненных частиц от жидкой фазы осаждением. Коагуляция для очистки воды обеспечивает эффективное выпадение примесей в осадок.

Читайте также:  После установки пластины держится температура

Виды коагуляторов для очистки воды

В современной практике для нарушения агрегативной устойчивости коллоидных примесей применяют:

  • неорганические коагулянты;
  • органические полиэлектролиты или флокулянты.

Чаще всего в качестве неорганических коагулянтов применяют соли слабых оснований и сильных кислот: сульфат Al2(SO4)3, хлорид AlCl3, оксихлорид Al2(OH)nCl6-n алюминия, сульфаты и хлориды железа (II) и (III), алюминат натрия NaAlO2. Их смеси в разных процентных соотношениях нарушают устойчивость коллоидного раствора, используя принцип катионного обмена. Эффективность коагуляции воды повышается при росте валентности катиона.

Процесс коагуляции частиц в воде протекает с образованием гидроксидов железа и алюминия. Неорганические коагулянты отлично растворяются в воде, безопасны, продаются по невысокой цене. Находясь в растворе, меняют его электропроводимость и показатель рН. Правильно подобранный состав уменьшает жесткость воды.

Применение смеси коагулянтов существенно уменьшает расход реагентов. Компоненты можно вводить последовательно или в виде смеси. В первом случае легче подбирать оптимальное соотношение реагентов, во втором — проводить дозирование.
Органические флокулянты интенсифицируют коагуляцию. Это линейные полимеры с формой макромолекул в виде цепочек. Они бывают природные, органического происхождения и синтетические. Природные флокулянты — это белковые дрожжи, жмыхи, крахмал. К органическим относят:

  • анионный полиакриламид (ПАА) и его сополимеры с разными функциональными группами;
  • катионные — могут использоваться самостоятельно без предварительного введения коагулянтов (ВПК-402).

В качестве неорганического флокулянта применяют силикат натрия Na2SiO3, активированный до кремниевой кислоты и ее нерастворимых солей.

Применение флокулянтов в качестве самостоятельных коагулирующих агентов имеет ряд преимуществ:

  • меньшее количество образуемого осадка;
  • обеспечивают стабилизацию растворов при значительно меньших количествах реагента;
  • работают в большом диапазоне рН;
  • увеличивают скорость разделения жидкой и твердой фаз;
  • не меняют рН получаемого раствора;
  • не минерализуют очищаемый раствор ионами металлов.

Тонкости метода коагуляции для очистки воды

Схема очистки воды с помощью процесса коагуляции проходит три этапа:

  1. выбор и введение в раствор коагулянтов;
  2. поддержание оптимальных условий температуры, рН, перемешивания для полноты протекания реакций;
  3. отстаивание, фильтрация через фильтры механической очистки.

Аморфные и кристаллические частицы примесей в природных водах в коллоидном состоянии имеют одноименные заряды с устойчивостью в растворе за счет отталкивающих сил. Они имеют достаточную адсорбционную емкость, что и используется при коагуляции воды. Методы очищения воды направлены на нарушение этой устойчивости и уменьшение заряда частиц до минимальных показателей. Этого добиваются введением коагулянтов, которые изменяют равновесие дисперсионной системы, образуют коллоиды, поверхность которых сорбирует примеси.

При растворении коагулянтов происходит реакция гидролиза. Ионы металлов, взаимодействуя с гидроксид-ионами (ОН-), образующимися при диссоциации воды, выпадают в осадок в виде практически нерастворимых гидроксидов. В воде концентрируется избыток водород-ионов (Н + ), и дисперсионная среда характеризуется кислой реакцией.

Men + + nH2O ↔ Me(OH)n + nH +

Глубина протекания реакции гидролиза имеет важное значение для обеспечения качества получаемой воды: присутствие ионов Al 3+ в воде, предназначенной для питьевого водоснабжения, недопустимо. Для полной реакции гидролиза необходимо постоянно выводить из реакционной среды получаемые Fe(OH)3 и Al(OH)3 и связывать ионы Н + в недиссоциирующие соединения. Гидролитическую реакцию можно ускорить повышением рН, разбавлением коагулянта, увеличением температуры.

Скорость и полноту гидролиза коагулянтов обеспечивает определенный щелочной запас водной среды (наличие гидрокарбонат-ионов HCO 3– , которые связывают ионы Н + ). Буферная система HCO 3– — Н2СО3 имеет рН ≈ 7 и нивелирует изменение рН воды при гидролитическом распаде коагулянтов. Когда в воде содержится недостаточное число HCO 3– , щелочную реакцию водного раствора повышают введением водной суспензии Ca(OH)2 или раствора кальциевой соды Na2CO3. Карбонат натрия можно применять только для подготовки технической воды.

Контактная коагуляция воды — что это такое

Контактная коагуляция протекает на поверхности зернистого материала или макрочастицах сорбента. Микрочастицы коллоидов сближаются с ними в результате перемешивания и броуновского движения. Вандерваальсово притяжение вызывает прилипание и удерживает мелкие частицы на поверхности крупных.

Контактная коагуляция имеет ряд особенностей и приобрела важное значение в технологии водоподготовки. Чем выше концентрация макрочастиц гидроксидов железа и алюминия в дисперсном растворе, тем ярче проявляются эти особенности.

  • На скорость контактной коагуляции практически не оказывают влияние температурный режим и рН раствора.
  • Большая интенсивность и полнота извлечения.
  • Меньшая устойчивость микрочастиц в отношении коагулирования на поверхности крупных.
  • Коагуляция воды в слое зернистых фильтров протекает с большей интенсивностью и скоростью, чем при обычной коагуляции в свободном объеме.

Процесс слипания микро- и макрочастиц, значительно различающихся по размеру, во взвеси с различной степенью дисперсности имеет особенное значение при осветлении воды в осветлителях со слоем взвешенной контактной среды.

Формирование агломератов вокруг частиц гидроксидов, собиравших примеси с образованием хлопьев, происходит в фильтрующем слое за счет прилипания коагулирующих частичек к зернам фильтрующего вещества.

При проведении коагуляции в слое зернистой загрузки пропадает необходимость хлопьеобразования в камерах, осаждения и осветления растворов в отстойниках. Осветлители показывают лучшие показатели с высокой производительностью при избавлении от мутности воды в отличие от отстойников.

Взвешенная контактная среда в осветлителях формируется из Al(OH)3 или Fe(OH)3 и представляет собой фильтрующий материал, который ускоряет очищение водных растворов от взвешенных примесей. При пропускании мутной воды через осадок гидроксидов с остаточной адсорбционной емкостью, улучшается ее обесцвечивание. Использование осветлителей значительно сокращает площадь очистных сооружений, улучшает работу фильтров, существенно снижает расход реагентов.

Влияние на эффективность и интенсивность процесса коагуляции в воде

Для увеличения эффективности очистки воды предусмотрено создание оптимальных условий для интенсификации процесса осаждения гидроксидов алюминия и железа и ускорения протекания коагуляции.

  1. Количество и состав коагулянтов. С увеличением доли гидролизующейся соли скорость образования хлопьев и выпадения в осадок Al(OH)3 или Fe(OH)3 возрастает.
  2. Температурный режим и перемешивание раствора. Эти параметры должны находиться в равновесии, так как повышение температуры увеличивает вязкость раствора и уменьшает скорость движения частиц. Оптимальной считается стабильно поддерживаемая в автоматическом режиме температура 20 — 25°С при интенсивном перемешивании. Колебание температуры приводит к замутнению воды, его показатель должен быть в пределах ±1°С. При низких температурах ускорение коагуляции воды и укрупнение хлопьев может достигаться путем удлинения времени перемешивания.
  3. Поддержание оптимального уровня рН. Максимальное осаждение гидроксида алюминия происходит при уровне водородного показателя 6,0 – 6,5, удаление гуматов происходит при рН 5,5 — 6,5, когда они переходят в труднорастворимые и хорошо коагулируемые гуминовые кислоты. Соединения железа полнее выпадают в осадок при значениях рН 6,5 — 7,5. Для каждого источника необходимую величину рН устанавливают экспериментально с учетом состава воды.
  4. При высокой щелочности природной воды проводят подкисление коагулянта концентрированной серной кислотой.
  5. Применение вспомогательных веществ. Предварительное введение в водный раствор окислителей повышает эффективность коагуляции. Хлор, озон оказывают разрушающее действие на гидрофильные органические соединения, стабилизирующие частицы примесей, создавая необходимые условия для коагуляции. Этот эффект особенно проявляется при очистке вод с повышенной цветностью.
  6. Введение флокулянтов через 3-5 минут после добавления коагулянтов ускоряет агломерацию.
  7. Сокращение времени коагуляции достигается добавлением замутнителей. Частицы размером до 3 мкм ускоряют процесс хлопьеобразования на 30-50%. В качестве искусственных замутнителей применяют порошкообразный активированный уголь или глинистую взвесь.
  8. Ускорить процесс формирования хлопьев и сэкономить 25-30% коагулянта можно введением шламов — промывной воды фильтров и осадка отстойников. Рекомендуется начинать с введения 5-25% промывной воды от объема исходной, а затем добавлять коагулянт.
  9. Интенсифицировать коагуляцию можно воздействием электрического, магнитного полей, ультразвуком, ионизирующим излучением.
Читайте также:  Как использовать файрвол для установки фотошопа

Осветление и коагуляция воды

Водоподготовка — это сложный многоэтапный процесс, объединяющий много методов очистки в зависимости от природы загрязнителей. Коагуляция при водоподготовке — это важная составная часть этого процесса. С ее помощью из воды удаляют взвешенные примеси, коллоидные, полимерные соединения, детергенты, способные в разных условиях изменять дисперсионную устойчивость, бактериальные и бактериологические загрязнения. При этом устраняется цветность воды, дезактивируются патогенные микроорганизмы. Для эффективного очищения воды сегодня необходимо использовать специальное комплексное оборудование с автоматизированными станциями приготовления, дозирования флокулянтов и коагулянтов (флоакуляция и коагуляция воды), поддерживающими оптимальные условия для осуществления эффективной подготовки воды к питьевому и хозяйственному потреблению.

Источник

Коагуляция воды: принцип воздействия, цель применения

Коагуляция воды относится к предварительным физико-химическим способам ее очистки. Сущность процесса заключается в укрупнении и осаждении механических примесей или эмульгированных веществ. Эта технология используется на современных станциях очистки сточных вод и водоподготовки.

Физические основы

Осветление воды

Коагуляция воды, или по-другому ее осветление, – это процесс, при котором происходит объединение мелких частиц, находящихся во взвешенном состоянии, в более крупные конгломераты. Проведение данной процедуры позволяет удалить тонкодисперсные примеси из жидкости при дальнейшем ее отстаивании, фильтровании или флотации.

Для того чтобы частицы «слиплись», необходимо преодолеть силы взаимного отталкивания между ними, которые обеспечивают стабильность коллоидного раствора. Чаще всего примеси обладают слабым отрицательным зарядом. Поэтому для очистки воды коагуляцией вводят вещества, имеющие разноименный заряд. В результате частицы взвесей становятся электрически нейтральными, лишаются сил взаимного отталкивания и начинают слипаться, а затем выпадают в осадок.

Используемые материалы

Химические вещества

В качестве коагулянтов применяют 2 вида химических реагентов: неорганические и органические. Из первой группы веществ наиболее распространены соли алюминия, железа, их смеси; соли титана, магния и цинка. Ко второй группе относят полиэлектролиты (меламинформальдегидные, эпихлоргидриндиметиламиновые, полихлордиаллилдиметил-аммонийные).

В промышленных условиях коагуляция сточных вод производится чаще всего с помощью солей алюминия и железа:

  • хлористый алюминий AlCl3∙6H2O;
  • хлорид железа FeCl3∙6H2O;
  • сернокислый алюминий Al2(SO4)3·18H2O;
  • сульфат железа FeSO4·7Н2O;
  • алюминат натрия NaAl(OH)4 и другие.

Коагулянты образуют хлопья, имеющие большую удельную площадь поверхности, что обеспечивает их хорошую адсорбционную способность. Выбор оптимального вида вещества и его дозы производится в лабораторных условиях с учетом свойств жидкости объекта очистки. Для осветления природных вод концентрация коагулянтов обычно находится в пределах 25-80 мг/л.

Практически все эти реагенты относятся к 3 или 4 классу опасности. Поэтому участки, на которых они применяются, должны быть в изолированных помещениях или отдельно стоящих зданиях.

Назначение

Очистка воды

Процесс коагуляции применяется как в системах водоподготовки, так и для очистки промышленных и бытовых сточных вод. Эта технология помогает добиться уменьшения количества вредных примесей:

  • железо и марганец – до 80 %;
  • синтетические ПАВ – на 30-100 %;
  • свинец, хром – на 30 %;
  • нефтепродукты – на 10-90 %;
  • медь и никель – на 50 %;
  • органические загрязнения – на 50-65 %;
  • радиоактивные вещества – на 70-90 % (кроме трудноудаляемого йода, бария и стронция; их концентрацию удается сократить только на треть);
  • пестициды – на 10-90 %.

Очистка воды методом коагуляции с последующим отстаиванием позволяет снизить в ней содержание бактерий и вирусов на 1-2 порядка, а концентрацию простейших микроорганизмов – на 2-3 порядка. Технология эффективна в отношении следующих болезнетворных микробов:

  • вирус Коксаки;
  • энтеровирусы;
  • вирус гепатита А;
  • кишечная палочка и ее бактериофаги;
  • цисты лямблий.

Основные факторы

Факторы, влияющие на коагуляцию воды

Скорость и эффективность коагуляции воды зависят от нескольких условий:

    и концентрация примесей. Повышенная мутность требует введения более высоких доз коагулянта. Очистка жидкостей, насыщенных гуминовыми и фульфовыми кислотами, лучше происходит при более низких значениях водородного показателя. При обычном осветлении воды процесс идет более активно при повышенном pH. Для увеличения щелочности добавляют известь, соду, едкий натр.
  • Ионный состав. При малой концентрации смеси электролитов эффективность коагуляции воды снижается.
  • Наличие органических соединений.
  • Температура. При ее снижении уменьшается скорость химических реакций. Оптимальным режимом является подогрев до 30-40 °С.

Технологический процесс

Очистные сооружения

Существует 2 основных метода коагуляции, применяемых на водоочистных сооружениях:

  • В свободном объеме. Для этого используют смесители и камеры хлопьеобразования.
  • Контактное осветление. Предварительно в воду добавляют коагулянт, а затем пропускают ее через слой зернистых материалов.

Последний способ коагуляции воды получил наибольшее распространение ввиду следующих преимуществ:

  • Высокая скорость очистки.
  • Меньшие дозы коагулирующих веществ.
  • Отсутствие сильного влияния температурного фактора.
  • Нет необходимости в подщелачивании жидкости.

Технологический процесс очистки сточных вод коагуляцией включает 3 основных этапа:

  1. Дозирование реагента и его смешивание с водой. Коагулянты вводят в жидкость в виде 10-17 % растворов или суспензий. Перемешивание в емкостях осуществляется механическим способом или путем аэрации сжатым воздухом.
  2. Хлопьеобразование в специальных камерах (контактных, тонкослойных, эжекционных или рециркуляционных).
  3. Осаждение в отстойниках.

Отстаивание сточных вод эффективнее при двухступенчатом способе, когда вначале оно проводится без коагулянтов, а затем – после обработки химическими реагентами.

Традиционные конструкции смесителей

Перегородчатый смеситель

Введение раствора коагулянтов в обрабатываемую воду производится с помощью различных типов смесителей:

  • Трубчатые. Внутри напорного трубопровода устанавливают статические элементы в виде конусов, диафрагм, винтов. Реагент подается через трубку Вентури.
  • Гидравлические: перегородчатые, дырчатые, вихревые, шайбовые. Перемешивание происходит за счет создания турбулентного потока воды, проходящего вдоль перегородок, через отверстия, слой взвешенного коагулирующего осадка или вставку в виде шайбы (диафрагмы) с отверстием.
  • Механические (лопастные и пропеллерные).

Совмещение с флотацией

Очистка промышленных сточных вод

Очистка сточных вод коагуляцией сопряжена с трудностями в регулировании технологического процесса из-за постоянного изменения качества жидкости. Для стабилизации этого явления применяют флотацию – отделение взвешенных частиц в виде пены. Вместе с коагулянтами в очищаемую воду вводят флокулянты. Они снижают смачиваемость взвесей и улучшают слипание последних с пузырьками воздуха. Насыщение газом производят на флотационных установках.

Такую методику широко используют для коагуляции воды, загрязненной продуктами следующих производств:

  • нефтеперерабатывающая промышленность;
  • производство искусственного волокна;
  • целлюлозно-бумажная, кожевенная и химическая промышленность;
  • машиностроение;
  • производство пищевых продуктов.

Применяют флокулянты 3 типов:

  • природного происхождения (крахмал, гидролизные кормовые дрожжи, жмых);
  • синтетические (полиакриламид, ВА-2, ВА-3);
  • неорганические (силикат натрия, диоксид кремния).

Эти вещества позволяют уменьшить необходимую дозу коагулянтов, сократить длительность очистки, увеличить скорость осаждения хлопьев. Добавление полиакриламида даже в очень малых количествах (0,5-2,0 мг/кг) значительно утяжеляет осаждаемые хлопья, что увеличивает скорость подъема воды в осветлителях вертикального типа.

Источник

Особенности коагуляции воды

Особенности коагуляции воды выделяют эту методику среди других типов очищения. Необходимо четко понимать, с какой целью проводится коагулирование, и в каких случаях применяется метод. Если принято решение использовать именно его, следует правильно подбирать коагулянты для очистки сточной и питьевой воды.

Достоинства и недостатки

Коагуляция воды — это метод ее очистки, основанный на «принуждении» загрязнений выпадать в осадок. Чтобы добиться такого эффекта, необходимо спровоцировать:

  • свертывание;
  • слипание;
  • образование сгустков из всех вредных и опасных веществ.

Частицы укрупняются до того момента, пока появившиеся хлопья не начинают оседать. Подобное решение позволяет справиться даже с микроскопическими частичками, которые даже многоуровневая система фильтрования «не берет» или «берет» с большим трудом. Эффективность коагуляции весьма велика. При этом подобный метод не влечет сколько-то значительных расходов. Он применим практически в любых условиях и ситуациях.

Даже столь сложный объект, как сточные воды, неплохо коагулируется.

Самые плотные и устойчивые загрязнения уничтожаются таким методом. Однако у него есть и заметные слабости:

  • дозировка вводимых веществ должна быть рассчитана очень точно;
  • появляется большая масса дополнительных отходов, и нужна еще одна вспомогательная фильтрация;
  • выполнить коагуляцию воды самостоятельно (без помощи технологов и других специалистов) практически невозможно.
Читайте также:  Как расширить диск при установке виндовс 10

В каких случаях применяется?

Довольно часто коагулирование проводится с целью очистки сточных вод. Там она помогает справиться с дисперсными и эмульгированными взвесями. Слипаться могут и однородные, и различающиеся по химическому составу, по особенностям физического плана частицы. Чтобы коагуляция шла эффективнее, массу воды:

  • перемешивают;
  • подогревают;
  • подвергают воздействию электромагнитных полей.

В подавляющем большинстве случаев обходятся перемешиванием. Это вполне эффективный и притом экономичный способ стимуляции процесса. То, насколько быстро пойдет слипание, зависит от:

  • вида частиц;
  • их внутреннего строения;
  • степени концентрации;
  • электрических характеристик;
  • разнообразия присутствующих примесей;
  • водородного показателя.

Коагуляцию используют для удаления опасных веществ из стоков, выбрасываемых:

  • пищевой отраслью;
  • целлюлозно-бумажными комбинатами;
  • производством лекарств и их прекурсоров;
  • химической промышленностью;
  • текстильной индустрией.

В некоторых случаях назначения этой процедуры — очистка питьевой воды от железа. Любопытно, что в этой ситуации помогают сульфат и хлорид самого железа. А также могут применяться соединения алюминия и натрия. Однако железосодержащие коагулянты оказываются даже более эффективными и работают быстрее. Для максимально полного результата в сжатые сроки при обработке осаждающими веществами дополнительно могут использоваться и щелочи.

На водопроводных станциях России чаще всего вводят в природные воды кристаллогидрат алюминиевого сульфата. Он провоцирует те же самые процессы, которые проходят под действием железистых соединений.

Важно: водородный показатель должен находиться в промежутке от 5 до 7,5. Если это условие не соблюдается, эффективность осаждения резко падает. В практике водопроводчиков используется и медленная, и ускоренная коагуляция; их тонкости различают лишь подготовленные инженеры.

Описание коагулянтов

Коагулянты бывают как органические, так и синтетические. Познакомимся с каждой группой более подробно.

Органические

Чаще всего в эту группу относят такой реагент, как полиоксихлорид алюминия. Он ценится за повышенную эффективность и помогает справиться даже в довольно сложных ситуациях.

Все виды органических коагулянтов:

  • растворяются в жидкости и начинают действовать практически моментально;
  • обеспечивают стремительный выход осадка;
  • очищают воду эффективно;
  • расходуются в небольших объемах;
  • осветляют жидкость за короткий срок;
  • оставляют сравнительно небольшое количество остаточных веществ;
  • безопасны в экологическом плане, в том числе в смысле влияния на кислотно-щелочной баланс почвы.

Синтетические

Правильнее было бы говорить не о синтетических, а о неорганических веществах. Диоксид титана добавляют относительно редко. Зато он ценен тем, что даже самая засоренная вода легко доводится до практически идеальной питьевой кондиции. Очистка от грязи и бактериальных клеток близка к 100%.

Сульфат алюминия не требует длительного отстаивания после разведения в жидкости, однако он сильно восприимчив к кислотно-щелочному балансу.

Сульфат железа поможет избавиться от:

  • сернистого водорода;
  • маслянистых включений;
  • различных тяжелых металлов (по другим данным, концентрация тяжелых металлов только сокращается, но не сводится к нулю).

Как выбрать средство?

В домашних условиях чаще всего выбирать их приходится для очистки жидкости в бассейнах и подобных водоемах. Именно эту задачу и стоит разобрать подробнее. Органические коагулянты привлекательны тем уже отмеченным свойством, что они расходуются ограниченно. К тому же такие вещества позволяют продлить промежуток между сменами воды в бассейне. Так как после их применения остается лишь небольшое количество солей, легче поддерживать и «мягкость». Наконец, такие препараты долго сохраняют свои качества даже при сильном охлаждении жидкости; к тому же защита рук сводится только к ношению перчаток — исключение составляют случаи аллергической реакции.

Сульфат алюминия имеет только одно достоинство — его не надо долго отстаивать. Однако в холодной воде этот реагент работает некачественно. Потому с наступлением осени, а также до прогрева жидкости весной его использовать нежелательно. Кроме того, такой реактив мешает поддерживать нормальный кислотно-щелочной баланс. Вывод: использовать его можно только в крайнем случае, когда ничего лучшего нет.

Сульфат железа помогает бороться с раздражающим многих запахом сероводорода. Он понижает концентрацию тяжелых металлов в большей степени, чем средства на алюминиевой основе. Необходимо понимать, что сульфат железа удаляется не полностью. Около 1% его все же остается в воде. Диоксид титана хорош технически всем — он даже заменяет хлорирование и работает оперативно; явным минусом можно считать только высокую цену.

Как происходит процесс коагуляции?

В завершение стоит для общего развития рассмотреть внимательнее теоретические основы и практические методики коагуляции воды. Исходным пунктом является наличие в жидкости тех или иных посторонних веществ. Под действием добавленного реагента частицы примеси (или нескольких примесей сразу) соединяются и укрупняются. Физическая природа такого процесса — возрастание сил молекулярного притяжения. Свободный эффект коагуляции происходит в так называемых камерах хлопьеобразования.

Контактным способом процесс идет внутри толщи зернистой массы или внутри осадка. Такой подход позволяет устранить из жидкости не только диспергированные вещества, но и посторонние коллоидные включения. В нормальных условиях слипание примесей не происходит из-за мешающего ему электростатического отталкивания. Основной коагуляционный механизм заключается как раз в том, чтобы притяжение превзошло отталкивание по силе. Ионы коагулянтов нарушают агрегативную устойчивость, сокращая электрический заряд или даже делая частицы нейтральными в электрическом отношении.

Но общих сведений о ходе реакции и даже формул совершенно недостаточно, чтобы принимать верное решение. А как уже говорилось, ошибки в расчете дозы не только ведут к повышенному расходу реактивов и финансовых средств. Они могут испортить воду настолько, что проще взять новую порцию, чем возиться с доочисткой. Потому обычно проводят пробное коагулирование в лабораторных условиях и внимательно смотрят на:

  • темп формирования хлопьев;
  • кинетические характеристики выпадения коагулированного осадка;
  • кинетические параметры уплотнения этого осадка.

При необходимости проводят ряд последовательных тестов. Анализ их результата производится с учетом норм математической статистики.

Желательно начинать тест с концентрации очищающего вещества на уровне 0,1% (если иное не указано в инструкции или в нормативных материалах от производителя). Разумеется, в сколько-нибудь крупных масштабах систематическая коагуляция воды невозможна без специального оборудования. На водопроводных и очистных канализационных станциях смешивание воды и реагента происходит в смесителе.

Там обычно жидкость находится около 12 минут. Дальше вода поступает в камеры хлопьеобразования. В них, как нетрудно понять, формируются видимые невооруженным глазом хлопья примесей. После этого требуется уже осветление воды, которое проходит в других устройствах – отстойниках, делящихся на:

  • радиальный;
  • горизонтальный;
  • вертикальный типы.

Вернувшись назад, стоит вновь обратиться к смесителям. В них может практиковаться по меньшей мере 2 способа закладки действующего вещества. В одном случае его добавляют во всасывающую трубу. В другом – в напорный трубопровод, обслуживаемый насосом подъема. Скорость хода воды внутри трубы должна составлять минимум 11,5 м за секунду; в противном случае качество перемешивания не гарантировано.

На практике в РФ используются 3 разновидности смешивающих систем:

  • вертикальная (часто именуемая вихревой);
  • с перегородками;
  • дырчатый тип.

Вертикальная система наиболее привлекательна на средних и мощных очистных сооружениях. На один смешивающий агрегат в этом случае приходится максимум от 1200 до 1500 м3 воды за час. Это не так уж и мало по уровню производительности: чтобы станция очистила за сутки 100000 куб. м воды, достаточно всего 3-х или 4-х смесителей. Дырчатые устройства за час приведут в норму максимум 1000 м3; перегородчатые системы еще менее производительны — за 60 минут обработают максимум 500-600 м3 жидкости.

Источник

Adblock
detector