 |
Коагулирование и коагулянты. Флокулянты и образование флоккул. Электрохимическое коагулирование.
|
|
|
|
Коагуляция
В основе метода лежит добавление в сточные воды активных коагулянтов: соли аммония, меди, железа и т.д. Вредные вщества выпадают в осадок хлопьями, которые изымаются без особого труда. Коагуляция популярна на большинство предприятий промышленности: текстильной, легкой, нефтехимической, целлюлозабумажной, химической и др.
Механическая очистка делает обработанные воды агрегативно устойчивыми. Баланс нарушается при появлении коагулянтов и флокулянтов. Формируются крупные образования благодаря воздействию молекулярных сил сцепления во время перемешивания или движения под воздействием внешнего силового поля. Могут слипаться как однородные частицы (гомокоагуляция), так и неоднородные (гетерокоагуляция). Воду опять отправляют на механическую обработку. При коагуляции осадок в форме хлопьев составляет почти пятую часть всех фильтруемых сточных вод.
Метод имеет эффективность до 95%.
Для форсирования могут использоваться эмульгированные или тонкодисперсные вещества. Эффективно удаляются частицы от 1 до 100 мкм. Возможно самопроизвольное протекание очистки.
Коллоидные частицы образуют составной электрический слой на поверхности частицы. Первая часть фиксируется в месте раздела двух фаз, а другая – представляет собой скопление ионов. Наблюдается две части слоя: одна — подвижная (диффузный слой), а другая – неподвижная.
Хлопья образуются из взвешенных частиц и коагулянта. Что бы это произошло, необходимо приблизить частицы для возникновения силы притяжения и химического сродства. Это случается благодаря броуновскому движению и турбулентному движению воды.
Существует другая разновидность этого метода – электрохимическая коагулирование. Для его осуществления необходимы железные или алюминиевые электроды и постоянный электрический ток. Анодный металл подвергается ионизации и попадает в воду. Примеси начинают коагулировать малорастворимые гидроксидами железа или алюминия. Концентрация электролита оказывает прямое влияние на скорость очистки.
|
|
|
Важно отметить, что полидисперсные системы лучше подаются коагуляции: крупные частицы тянут на дно мелкие. Влияет и форма частиц: круглые медленнее коагулируют, чем длинные.
Хорошим коагулянтом считается двухвалентное железо FeSО4, которое является отходом процесса травления стали. Травильные стоки содержат до 15 % железа. При его использовании очистка по ХПК – до 75%, мутность снижается до 90%, количество фосфора – на 98%, бактерий – до 80%.
Флокуляция
Схема флотатора-отстойника
1. отстойник;
2. флотационная камера;
3. кольцевой водосборный лоток;
4. радиальные водосборные лотки;
5. насос;
6. воздухорастворитель (сатуратор);
7. вода на очистку;
8. вода после очистки;
9. рециркуляционная линия аэрированной воды;
10. сжатый воздух
Флокулянты представляют собой высокомолекулярные соединения. Молекулы флокулянта контактируют с частицами примесей, что приводит к агрегации загрязнений. Мелкие частицы переходят во взвешенное состояние. Обычно этот метод дополнительно используют коагуляцией, что бы ускорить выпадение в осадок хлопьев и сократить объемы необходимого коагулянта.
При добавлении флокулянта происходят следующие воздействия:
§ на поверхностном слое коллоидных частиц адсорбируются молекулы коагулянта;
§ молекулы флокулянта образуют сетчатую структуру;
§ воздействие сил Ван-дер-Ваальса заставляет коллоидные частицы слипаться.
Очистка этим способам очень проста в реализации и применении. Сначала подбирают необходимый объем флокулянта и добавляют его в воду. Выпадают хлопья, которые забирают механическим методом.
|
|
|
Фокулянты бывают природного (диоксид кремния) или синтетического (полиакриламид) происхождения.
Они могут быть разной полярной группы:
§ неионогенные: -ОН, -СО;
§ анионные: -СООН, -SО3Н, -ОSО3Н;
§ катионные: -NН2, NН;
§ амфотерные: включают анионные и катионные группы.
На скорость флокуляции влияют последовательность добавления реактивов, частота и сила перемешивания, температура воды и степень ее загрязненности. Рекомендуемое время нахождение сточных вод в смесители – 2 минуты, контакт с реагентами — от 0,2-1 час. Далее воду осветляют в отстойниках.
Экономить на коагулянтах и флокулянтах возможно при выполнении двойной обработки воды: сначала отстаивание без реагентов, а потом отстаивание с коагулянтами и флокулянтами.
Если концентрация примесей не превышают 4 г/л, то совмещают коагуляторы и осветлители. Это наиболее действенно обычных отстойников.
Вода в осветлителях идет снизу вверх через выделенный шлам с большой скоростью, что бы не вымывался взвешенный осадок. Таким образом, задерживаются мелкосуспензированные частицы. Для стабильной работы осветлителя важно, что бы подаваемая вода была без газовых пузырьков и постоянной температуры (колебания в диапазоне 1 градуса). Лишний шлам уходит в особую камеру благодаря разной плотности взвешенного слоя и осветленной воды.
|
|
|
