Ūdens koagulācija attiecas uz sākotnējām fizikālajām un ķīmiskajām tā attīrīšanas metodēm. Procesa būtība ir mehānisko piemaisījumu vai emulģēto vielu palielināšanās un izgulsnēšanās. Šo tehnoloģiju izmanto modernās notekūdeņu un ūdens attīrīšanas iekārtās.
Fiziskie pamati
Ūdens koagulācija jeb, citiem vārdiem sakot, tā dzidrināšana ir process, kurā suspensijā esošās mazās daļiņas tiek apvienotas lielākos konglomerātos. Veicot šo procedūru, no šķidruma var noņemt smalki izkliedētus piemaisījumus tā turpmākās nostādināšanas, filtrēšanas vai flotācijas laikā.
Lai daļiņas "saliptu kopā", ir jāpārvar to savstarpējās atgrūšanās spēki, kas nodrošina koloidālā šķīduma stabilitāti. Visbiežāk piemaisījumiem ir vājš negatīvs lādiņš. Tāpēc, lai attīrītu ūdeni ar koagulācijas palīdzību, tiek ievadītas vielas ar pretēju lādiņu. Rezultātā suspensiju daļiņas kļūst elektriski neitrālas, zaudē savstarpējos atgrūšanas spēkus un sāk salipt kopā un pēc tam izkrist.nogulumos.
Izmantotie materiāli
Kā koagulanti tiek izmantoti 2 veidu ķīmiskie reaģenti: neorganiskie un organiskie. No pirmās vielu grupas visizplatītākie ir alumīnija sāļi, dzelzs un to maisījumi; titāna, magnija un cinka sāļi. Otrajā grupā ietilpst polielektrolīti (melamīna-formaldehīds, epihlorhidindimetilamīns, polihlordialildimetilamonium).
Rūpnieciskos apstākļos notekūdeņi visbiežāk tiek koagulēti ar alumīnija un dzelzs sāļiem:
- Alumīnija hlorīds AlCl3∙6H2O;
- dzelzs hlorīds FeCl3∙6H2O;
- Al sulfāts 2O;
- dzelzs sulfāts FeSO4 7H2O;
- nātrija alumināts NaAl(OH)4 un citi.
Koagulanti veido pārslas ar lielu īpatnējo virsmu, kas nodrošina to labo adsorbcijas spēju. Optimālā vielas veida un tās devas izvēle tiek veikta laboratorijas apstākļos, ņemot vērā apstrādes objekta šķidruma īpašības. Dabīgo ūdeņu dzidrināšanai koagulantu koncentrācija parasti ir robežās no 25-80 mg/l.
Praktiski visi šie reaģenti pieder 3. vai 4. bīstamības klasei. Tāpēc zonām, kur tās tiek izmantotas, jāatrodas izolētās telpās vai atsevišķās ēkās.
Galamērķis
Koagulācijas process tiek izmantots gan ūdens attīrīšanas sistēmās, gan tīrīšanai rūpnieciskās unsadzīves notekūdeņi. Šī tehnoloģija palīdz samazināt kaitīgo piemaisījumu daudzumu:
- dzelzs un mangāns - līdz 80%;
- sintētiskās virsmaktīvās vielas - par 30-100%;
- svins, hroms - par 30%;
- naftas produkti – par 10-90%;
- varš un niķelis - par 50%;
- organiskais piesārņojums - par 50-65%;
- radioaktīvās vielas - par 70-90% (izņemot grūti noņemamo jodu, bāriju un stronciju; to koncentrāciju var samazināt tikai par trešdaļu);
- pesticīdi - par 10-90%.
Ūdens attīrīšana ar koagulāciju, kam seko sedimentācija, ļauj samazināt tajā esošo baktēriju un vīrusu saturu par 1-2 kārtām, bet vienkāršāko mikroorganismu koncentrāciju - par 2-3 kārtām. Tehnoloģija ir efektīva pret šādiem patogēniem:
- Coxsackievirus;
- enterovīrusi;
- hepatīta A vīruss;
- E. coli un tā bakteriofāgi;
- žiardijas cistas.
Galvenie faktori
Ūdens koagulācijas ātrums un efektivitāte ir atkarīga no vairākiem apstākļiem:
- Smalkuma pakāpe un piemaisījumu koncentrācija. Lai palielinātu duļķainību, nepieciešamas lielākas koagulanta devas.
- Vides skābums. Ar humīnskābēm un fulvoskābēm piesātinātu šķidrumu attīrīšana notiek labāk pie zemākām pH vērtībām. Ar normālu ūdens dzidrināšanu process ir aktīvāks pie paaugstināta pH. Lai palielinātu sārmainību, pievienojiet kaļķi, soda, kaustisko soda.
- Joniskais sastāvs. Zemā koncentrācijāelektrolītu maisījums, samazinās ūdens koagulācijas efektivitāte.
- Organisko savienojumu klātbūtne.
- Temperatūra. Samazinoties, ķīmisko reakciju ātrums samazinās. Optimālais režīms ir sildīšana līdz 30-40 ° С.
Tehnoloģiskais process
Notekūdeņu attīrīšanas iekārtās tiek izmantotas 2 galvenās koagulācijas metodes:
- Bezmaksas skaļumā. Šim nolūkam tiek izmantoti maisītāji un flokulācijas kameras.
- Kontaktu apgaismojums. Ūdenim vispirms pievieno koagulantu un pēc tam to izlaiž cauri granulētu materiālu slānim.
Pēdējā ūdens koagulācijas metode ir visplašāk izmantotā šādu priekšrocību dēļ:
- Liels tīrīšanas ātrums.
- Mazākas koagulantu devas.
- Nav spēcīgas temperatūras faktora ietekmes.
- Nav nepieciešams sārmināt šķidrumu.
Notekūdeņu attīrīšanas ar koagulāciju tehnoloģiskais process ietver 3 galvenos posmus:
- Reaģenta dozēšana un sajaukšana ar ūdeni. Koagulantus ievada šķidrumā 10-17% šķīdumu vai suspensiju veidā. Sajaukšanu tvertnēs veic mehāniski vai aerējot ar saspiestu gaisu.
- Floku veidošanās īpašās kamerās (kontakts, plānslānis, izgrūšana vai recirkulācija).
- Iekārtošanās nostādināšanas tvertnēs.
Notekūdeņu sedimentācija ir efektīvāka ar divpakāpju metodi, kad to vispirms veic bez koagulantiem un pēc tam pēc apstrādes ar ķīmiskām vielāmreaģenti.
Tradicionālie jaucējkrānu dizaini
Koagulanta šķīduma ievadīšana attīrītajā ūdenī tiek veikta, izmantojot dažāda veida maisītājus:
- Cauruļveida. Spiediena cauruļvada iekšpusē ir uzstādīti statiski elementi konusu, diafragmu, skrūvju veidā. Reaģents tiek piegādāts caur Venturi cauruli.
- Hidraulika: kloisons, perforēts, virpuļplāksne, paplāksne. Sajaukšanās notiek, radot turbulentu ūdens plūsmu, kas iet gar starpsienām, caur caurumiem, suspendētu koagulējošo nogulumu slāni vai ieliktni paplāksnes (diafragmas) veidā ar caurumu.
- Mehāniskā (lāpstiņa un dzenskrūve).
Kombinācija ar flotāciju
Notekūdeņu attīrīšanu ar koagulāciju ir grūti kontrolēt, jo nepārtraukti mainās šķidruma kvalitāte. Lai stabilizētu šo parādību, tiek izmantota flotācija - suspendēto daļiņu atdalīšana putu formā. Kopā ar koagulantiem attīrītajā ūdenī ievada flokulantus. Tie samazina suspensiju mitrināmību un uzlabo pēdējo saķeri ar gaisa burbuļiem. Gāzes piesātināšana tiek veikta flotācijas iekārtās.
Šo paņēmienu plaši izmanto, lai koagulētu ūdeni, kas piesārņots ar šādu nozaru produktiem:
- rafinēšanas nozare;
- mākslīgo šķiedru ražošana;
- celulozes un papīra, ādas un ķīmiskā rūpniecība;
- mašīnbūve;
- ražošanaēdiens.
Tiek izmantoti 3 veidu flokulanti:
- dabiskas izcelsmes (ciete, hidrolizēts lopbarības raugs, bagass);
- sintētisks (poliakrilamīds, VA-2, VA-3);
- neorganisks (nātrija silikāts, silīcija dioksīds).
Šīs vielas ļauj samazināt nepieciešamo koagulantu devu, saīsināt tīrīšanas ilgumu un palielināt pārslu nosēšanās ātrumu. Poliakrilamīda pievienošana pat ļoti nelielos daudzumos (0,5-2,0 mg/kg) ievērojami noslogo nostādināšanas pārslas, kas palielina ūdens celšanās ātrumu vertikālā tipa dzidrinātājos.
Procesa intensifikācijas metodes
Ūdens sarecēšanas procesa uzlabošana tiek veikta vairākos virzienos:
- Mainiet apstrādes režīmu (frakcionēta, atsevišķa, intermitējoša koagulācija).
- Ūdens skābuma regulēšana.
- Minerālu apduļķotāju izmantošana, kuru daļiņas spēlē papildu centru lomu konglomerātu, sorbcijas materiālu (mālu, klinoptilolītu, saponītu) veidošanā.
- Kombinētā apstrāde. Koagulācijas kombinācija ar ūdens magnetizāciju, elektriskā lauka pielietošana, ultraskaņas iedarbība.
- Izmantojot dzelzs hlorīda un alumīnija sulfāta maisījumu.
- Mehāniskās maisīšanas izmantošana, kas samazina koagulantu devu par 30-50% un uzlabo tīrīšanas kvalitāti.
- Oksidētāju (hlora un ozona) ieviešana.
