Veden koagulaatiolla tarkoitetaan sen alustavia fysikaalisia ja kemiallisia puhdistusmenetelmiä. Prosessin ydin on mekaanisten epäpuhtauksien tai emulgoituneiden aineiden suurentaminen ja saostaminen. Tätä tekniikkaa käytetään nykyaikaisissa jätevesi- ja vedenkäsittelylaitoksissa.
Fyysiset perustat
Veden koagulointi tai toisin sanoen sen selkeytys on prosessi, jossa pienet suspensiossa olevat hiukkaset yhdistetään suuremmiksi konglomeraatteiksi. Tämän toimenpiteen avulla voit poistaa hienojakoiset epäpuhtaudet nesteestä sen myöhemmän laskeutumisen, suodatuksen tai vaahdottamisen aikana.
Jotta hiukkaset "tarttuisivat yhteen", on tarpeen voittaa niiden väliset vastavuoroiset hylkimisvoimat, jotka varmistavat kolloidisen liuoksen stabiilisuuden. Useimmiten epäpuhtauksilla on heikko negatiivinen varaus. Siksi veden puhdistamiseksi koaguloimalla lisätään aineita, joilla on vastakkaiset varaukset. Tämän seurauksena suspension hiukkaset muuttuvat sähköisesti neutraaleiksi, menettävät keskinäisen hylkimisvoimansa ja alkavat tarttua yhteen ja sitten putoavat pois.sedimentissä.
Käytetyt materiaalit
Kahden tyyppisiä kemiallisia reagensseja käytetään koagulantteina: epäorgaanisia ja orgaanisia. Ensimmäisestä aineryhmästä yleisimpiä ovat alumiinin, raudan suolat ja niiden seokset; titaani-, magnesium- ja sinkkisuolat. Toiseen ryhmään kuuluvat polyelektrolyytit (melamiiniformaldehydi, epikloorihydrindimetyyliamiini, polyklooridiallyylidimetyyliammonium).
Teollisissa olosuhteissa jätevesi koaguloidaan useimmiten alumiini- ja rautasuoloilla:
- Alumiinikloridi AlCl3∙6H2O;
- ferrikloridi FeCl3∙6H2O;
- Al-sulfaatti 2O;
- rautasulfaatti FeSO4 7H2O;
- natriumaluminaatti NaAl(OH)4 ja muut.
Koagulantit muodostavat hiutaleita, joilla on suuri ominaispinta-ala, mikä varmistaa niiden hyvän adsorptiokyvyn. Optimaalisen ainetyypin ja sen annoksen valinta tehdään laboratorio-olosuhteissa ottaen huomioon käsittelykohteen nesteen ominaisuudet. Luonnonvesien selkeytyksessä koagulanttien pitoisuus on yleensä välillä 25-80 mg/l.
Käytännössä kaikki nämä reagenssit kuuluvat 3. tai 4. vaaraluokkaan. Siksi alueiden, joissa niitä käytetään, on oltava eristyneissä huoneissa tai erillisissä rakennuksissa.
Kohde
Koagulointiprosessia käytetään sekä vedenkäsittelyjärjestelmissä että puhdistukseen teollisuuden jakotitalouksien jätevesi. Tämä tekniikka auttaa vähentämään haitallisten epäpuhtauksien määrää:
- rauta ja mangaani - jopa 80 %;
- synteettiset pinta-aktiiviset aineet - 30-100 %;
- lyijy, kromi - 30 %;
- öljytuotteet – 10-90 %;
- kupari ja nikkeli - 50 %;
- orgaaninen saastuminen - 50-65 %;
- radioaktiiviset aineet - 70-90 % (paitsi vaikeasti poistettava jodi, barium ja strontium; niiden pitoisuutta voidaan vähentää vain kolmanneksella);
- torjunta-aineet - 10-90 %.
Veden puhdistus koaguloinnilla ja sen jälkeen sedimentoinnilla mahdollistaa bakteerien ja virusten pitoisuuden pienentämisen siinä 1-2 kertaluokkaa ja yksinkertaisimpien mikro-organismien pitoisuutta - 2-3 suuruusluokkaa. Tekniikka on tehokas seuraavia taudinaiheuttajia vastaan:
- Coxsackievirus;
- enterovirukset;
- hepatiitti A-virus;
- E. coli ja sen bakteriofagit;
- giardiakystat.
Avaintekijät
Veden hyytymisen nopeus ja tehokkuus riippuvat useista ehdoista:
- Hienoaste ja epäpuhtauksien pitoisuus. Lisääntynyt sameus vaatii suurempia annoksia koagulanttia.
- Ympäristön happamuus. Huumus- ja fulvohapoilla kyllästettyjen nesteiden puhdistus tapahtuu paremmin alhaisemmilla pH-arvoilla. Normaalilla veden selkeytyksellä prosessi on aktiivisempi korkeassa pH:ssa. Lisää alkalisuutta lisäämällä kalkkia, soodaa, kaustista soodaa.
- Ioninen koostumus. Alhaisella pitoisuudellaelektrolyyttien seos, veden koagulaation tehokkuus vähenee.
- Orgaanisten yhdisteiden läsnäolo.
- Lämpötila. Sen pienentyessä kemiallisten reaktioiden nopeus laskee. Optimaalinen tila on lämmitys 30-40 ° С.
Teknologinen prosessi
Jätevedenpuhdistamoissa käytetään kahta pääkoagulaatiomenetelmää:
- Vapaalla äänenvoimakkuudella. Tätä varten käytetään sekoittimia ja flokkulointikammioita.
- Ota valaistus. Veteen lisätään ensin koagulanttia ja sitten se johdetaan rakeisen materiaalikerroksen läpi.
Viimeinen veden koagulointimenetelmä on yleisimmin käytetty seuraavien etujen vuoksi:
- Nopea puhdistusnopeus.
- Pienemmät annokset koagulantteja.
- Ei voimakasta vaikutusta lämpötilatekijällä.
- Nestettä ei tarvitse alkalisoida.
Jäteveden koagulaatiokäsittelyn teknologinen prosessi sisältää 3 päävaihetta:
- Reagenssin annostelu ja sekoittaminen veteen. Koagulantit lisätään nesteeseen 10-17-prosenttisina liuoksina tai suspensioina. Sekoitus säiliöissä tapahtuu mekaanisesti tai ilmastamalla paineilmalla.
- Flocin muodostuminen erityisissä kammioissa (kosketus, ohut kerros, poisto tai kierrätys).
- Asetuminen laskeutussäiliöihin.
Jäteveden sedimentaatio on tehokkaampaa kaksivaiheisella menetelmällä, kun se suoritetaan ensin ilman koagulantteja ja sitten kemikaalikäsittelyn jälkeenreagenssit.
Perinteiset hanamallit
Koagulanttiliuoksen lisääminen käsiteltyyn veteen suoritetaan erityyppisillä sekoittimilla:
- putkimainen. Paineputkiston sisään asennetaan staattiset elementit kartioiden, kalvojen ja ruuvien muodossa. Reagenssi syötetään venturin kautta.
- Hydrauliikka: cloisonne, rei'itetty, vortex, aluslevy. Sekoittuminen johtuu pyörteisen vesivirran syntymisestä, joka kulkee väliseiniä pitkin, reikien läpi, kerros suspendoitunutta koaguloivaa sedimenttiä tai välilevyn (kalvon) muodossa, jossa on reikä.
- Mekaaninen (terä ja potkuri).
Yhdistelmä vaahdotuksen kanssa
Jäteveden käsittelyä koaguloinnilla on vaikea hallita, koska nesteen laatu muuttuu jatkuvasti. Tämän ilmiön stabiloimiseksi käytetään vaahdotusta - suspendoituneiden hiukkasten erottamista vaahdon muodossa. Yhdessä koagulanttien kanssa flokkulantit lisätään puhdistettuun veteen. Ne vähentävät suspensioiden kostuvuutta ja parantavat jälkimmäisten tarttumista ilmakuplien kanssa. Kaasukyllästys suoritetaan vaahdotuslaitoksissa.
Tätä tekniikkaa käytetään laaj alti seuraavien teollisuudenalojen tuotteiden saastuttaman veden koaguloimiseen:
- jalostusteollisuus;
- tekokuidun tuotanto;
- massa- ja paperi-, nahka- ja kemianteollisuus;
- konetekniikka;
- tuotantoruokaa.
Käytetään kolmea tyyppiä flokkulantia:
- luonnollista alkuperää (tärkkelys, hydrolysoitu rehuhiiva, bagassi);
- synteettinen (polyakryyliamidi, VA-2, VA-3);
- epäorgaaninen (natriumsilikaatti, piidioksidi).
Näiden aineiden avulla voidaan pienentää tarvittavaa saostusaineannosta, lyhentää puhdistuksen kestoa ja nopeuttaa hiutaleiden laskeutumista. Polyakryyliamidin lisäys jopa hyvin pieninä määrinä (0,5-2,0 mg/kg) painaa merkittävästi laskeutumishiutaleita, mikä lisää veden nousunopeutta pystysuorassa tyyppisissä selkeytyksessä.
Prosessin tehostamismenetelmät
Veden hyytymisprosessia kehitetään useisiin suuntiin:
- Vaihda käsittelytilaa (osittainen, erillinen, ajoittainen koagulaatio).
- Veden happamuuden säätö.
- Mineraalipeittoaineiden käyttö, joiden hiukkaset toimivat lisäkeskuksina konglomeraattien, sorptiomateriaalien (savi, klinoptiloliitti, saponiitti) muodostumisessa.
- Yhdistetty käsittely. Koagulaation ja veden magnetoinnin yhdistelmä, sähkökentän käyttö, altistuminen ultraäänelle.
- Käyttäen ferrikloridin ja alumiinisulfaatin seosta.
- Mekaanisen sekoituksen käyttö, joka vähentää koagulanttien annosta 30-50 % ja parantaa puhdistuksen laatua.
- Hapettavien aineiden (kloori ja otsoni) käyttöönotto.
