Электрохимическое коагулирование

Интенсификация процессов коагуляции

Существует ряд способов для интенсификации процесса коагуляции. Наиболее распространённым методом является использование флокулянтов (Ф).

Флокулянт – это как правило, ВМ вещества, взаимодействующие с уже сформировавшимися хлопьями Ме(ОН)₃ и ускоряющие процесс их осаждения.

М.м. Ф ~ 10 и100 тыс. ед. Молекула имеет линейную структуру. Флокулянты – хорошо растворимы и являются реакционными в отношении Ме(ОН)₃. С гидроксидами Ме флокулянты взаимодействуют за счёт химических, физических связей и т.д.

Наиболее распространённые флокулянты:

· ППА, А^- – типа, применяются совместно с коагулянтами.

· ВА-2, К' – типа, могут использоваться отдельно от Ме(ОН)₃

 

2. Для интенсификации коагуляции необходимо

· поддерживать Д_оптим;

· увеличивать температуру в зимнее время года;

· осуществлять эффективное перемешивание и увеличивать время перемешивания.

 

3. Обработка воды окислителями

· хлорирование;

· озонирование.

При этом происходит разрушение органических компонентов цветности, которые действуют как защитные плёнки.

 

4. Введение замутнителей в качестве замутнителей

· высокодисперсная глинистая взвесь в количестве ~ 10 м²/л

· скоагулированный ранее осадок вместе с отработанной промывной водой фильтров. При этом на 25-30% можно снизить расход коагулянта.

5. Можно вводить смесь коагулянтов. При этом наблюдается синергизм (усилие) действия к-тов на основе А1₂(SO₄)₂ и FeC1₃

 

6. ОХА

 

7. Осуществление концентрационного коагулирования, когда обрабатывается к-том только часть воды и потом смешивается с остальной частью необработанной воды.

 

8. Применение магнитного, эл-кого, ультразвук, аэрирование (СО₂↑)

 

9. Реагенты Свиридова, в том числе в зимний период происходит интенсификация процесса (эффективно и относительно дёшево)

 

 

В качестве флокулянтов может применяться активированная кремниевая кислота

Растворы АК обычно приготавливаются на месте применения непосредственно перед её использованием.

Получают путём нейтрализации щёлочности силиката натрия (жидкого стекла) активатором. В качестве активатора используют:

· Н₂SO₄

· A1₂(SO₄)₃

· C1₂

Флокулянт «-» типа. Механизм действия происходит по принципу взаимной коагуляции коллоидов: «-»АК и «+» гидроксиды III-х валентных Ме.

АК – коллоидный водный раствор кремниевых кислот или т/р солей.

 

Преимущества АК кислоты:

· высокая эффективность действия флокулянта при обработке холодных вод;

· значительно меньшая стоимость по сравнению с органическими флокулянтами.

 

Недостатки:

· АК – не является стандартным продуктом с определёнными свойствами, т.к. состав жидкого стекла изменяется в широких пределах по содержанию отдельных компонентов. Рекомендуемое значение рН ~ 5,5

Дозы: 0,05 – 5 мг/л.

 

Контактная коагуляция

 

Контактная коагуляция – это технологический процесс осветления и обесцвечивания, который заключается во взаимодействии и слипании разнородных частиц, значительно отличающихся своими размерами.

 

Так, при контактной коагуляции взаимодействуют:

· примеси природной воды с нарушенной агрегативной устойчивостью;

· с поверхностью зернистой загрузки контактного осветлителя (песка или другой контактной массы).

В основе процесса контактной коагуляции (аналогично простой коагуляции) лежат Ван-дер-вальские силы межмолекулярного притяжения.

 

  Процесс контактной коагуляции имеет ряд особенностей:

1. Первой отличительной особенностью процесса является его большая скорость и полнота извлечения из раствора мелких частиц гидроксидов крупными частицами песка;

Это обусловлено тем, что интенсивность прилипания и вероятность попадания мелкой частицы гидроксидов коагулянтов в сферу притяжения крупной частицы песка или другой загрузки значительно >>, чем интенсивность взаимного слипания мелких частиц коагулянта между собой.

 

2. Второй отличительной особенностью является тот факт, что концентрация коагулирующего эл-лита ещё может быть недостаточна для коагуляции мелких частиц между собой. А для коагуляции же мелких частиц и крупных частиц между собой эта коагуляция эл-ита может быть достаточной.

 

Т.о. характерными особенностями процесса контактной коагуляции является

· большая скорость процесса;

· высокий эффект очистки;

· меньшие затраты коагулянта, т.к. агрегативная устойчивость мелких частиц в отношении их прилипания к поверхности крупных должна быть меньше, чем их устойчивость в отношении взаимной коагуляции однородных частиц;

· отпадает необходимость устройства камер хлопьеобразования, т.к. коагулянт вводится непосредственно в трубопровод перед к.о. За этот период успевают образоваться лишь мельчайшие агрегаты, которые эффективно взаимодействуют с песком или другой крупной частицей.

 

И, кроме того, на процесс контактной коагуляции

· не влияют температура обрабатываемой воды

· щёлочность обрабатываемой воды и рН.

Поэтому эффективно применяется для вод северных рек с низкой температурой и щёлочностью.

 

Явление контактной коагуляции лежит в основе технологических процессов фильтрования на следующих водоочистных сооружениях:

· контактных осветлителях;

· скорых фильтрах;

· осветлителях со слоем взвененного осадка.

 

 

Электрохимическое коагулирование

 

Электрохимическое коагулирование имеет место при пропускании постоянного электрического тока через металлические электроды, опущенные в обрабатываемую воду.

При этом происходит так называемое комбинированное явление электролиза, оно заключается в следующем:

· с одной стороны происходит электролиз солей, имеющихся в воде и самой воды;

· с другой стороны происходит электролиз материала анода (Fe, Al).

 

При использовании в качестве анода Fe пластины в воду переходят ионы Fe (II), которые затем окисляются О₂ воздуха или С1₂ (при предварительном хлорировании) и переходят в Fe (III).

При использовании А1 электродов вода обогащается А1³⁺.

Выделившиеся ионы Fe³⁺ и А1³⁺ действуют аналогично ионам вводимых в воду коагулянтов в виде раствора. При этом, как мы знаем, происходит уменьшение заряда коллоидных частиц, нарушение их агрегативной устойчивости  и их коагуляция.

Кроме того, ионы Fe³⁺ и А1³⁺ гидролизуются с образованием А1(ОН)₃ и Fe(OH)₃, которые образуют хлопья. И дальнейшее осветление воды происходит аналогично простой коагуляции.

Количество металла перешедшего из анода в воду в результате электролиза определяют из выражения (з-н Фарадея):

 

m = ηAIt(nF)

 

A – атомная масса металла;

F – число Фарадея (96500 Кл);

I – сила тока (А);

n – валентность металла;

η – коэффициент выхода металла по току, %;

t – время прохождения тока, с;

На процесс электрохимического растворения металла электродов влияют физико-химические, электрические и гидродинамические факторы:

· рН среды;

· солесодержание;

· t⁰;

· материал электродов;

· плотность тока;

· частота смены полярности на электродах;

· скорость движения воды в межэлектродном пространстве;

 

Плотность тока в электролизёрах по возможности должна быть максимальной, так как при этом наиболее полно используется рабочая поверхность электродов. Однако при высоких плотностях могут иметь место, так называемые, поляризационные явления и пассивация электродов, что приводит к потерям электроэнергии.

Из всей ∑ А^- наибольшим активизирующим или депассивирующим действием обладает С1^- ион. Это связано с небольшими размерами С1^- - иона и лёгкостью его проникновения через оксидную А1 плёнку окислов.

При прохождении постоянного электрического тока через раствор кроме электролиза имеет место ещё и электрофорез. При электрофорезе частицы взвеси перемещаются к электроду, нейтрализуются, агрегируются и выделяются из воды.

Важно отметить, что при электрохимическом коагулировании практически не изменяется солевой состав обрабатываемой воды и только в конце процесса несколько увеличивается щёлочность и рН воды.

Если при осуществлении электрохимического коагулирования кроме Fe анода в воду поместить ещё и графитовый электрод, то можно получить О₂ и С1₂.

Расход электроэнергии на очистку 1 м³ воды зависит от расстояния между Fe(Al) пластинами: чем меньше зазор, тем меньше расход электроэнергии.

При расходе Fe 6-7 г/м³ качество обработанной воды соответствует требования ГОСТа на питьевую воду.

рН↑ с 7,1 до 7,7.

Метод эл. коагулирования позволяет достичь высокой эффективности очистки воды на установках, которые можно легко механизировать и автоматизировать.

 

Недостатки: повышенный расход электроэнергии и металла и не очень большие объемы обрабатываемой жидкости.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: