Коагулирование примесей воды (стр. 1 из 4). Коагуляция воды
Очистка воды, коагуляция воды
Вода, не отвечающая ГОСТ 2874—54, подлежит предварительной обработке. Последняя включает в себя два процесса:
- улучшение физических и химических свойств воды — осветление, обесцвечивание, умягчение и обезжелезивание;
- очистка воды от патогенных микроорганизмов — обеззараживание.
При централизованном водоснабжении это осуществляется на водоочистительных станциях специальными сооружениями.
Для очистки воды (осветления и обесцвечивания) применяют отстаивание, коагуляцию, фильтрацию.
Отстаивание воды обычно проводят в железобетонных бассейнах-отстойниках или в специально сооружаемых водохранилищах. Отстойники — крытые подземные резервуары, устраиваемые на глубине 4—5 м, через которые вода непрерывно движется с очень небольшой скоростью. Бассейны часто устраивают у самого водоема, соединяя их между собой трубой или канавой. Отстаивание воды продолжается в течение 5—8 часов. За этот период все грубые взвешенные вещества и значительная часть микроорганизмов (до 60—70%) выпадают на дно в виде осадка, вода делается прозрачной. В условиях сельскохозяйственного водоснабжения отстаивать воду можно естественно в водохранилищах и запрудах, если они хорошо охраняются от загрязнения.
Коагуляция — физико-химический процесс осаждения мелких взвешенных веществ и коллоидальной взвеси в результате прибавления к воде химических веществ — коагулянтов: сернокислый глинозем— Al2(SO4)3⋅18Н2O, реже калийно-алюминиевые квасцы. Используют их в порошке или в виде 2—5%-ного водного раствора в количестве от 50 до 150 мг на 1 л воды. При добавлении к воде коагулянта, например, сернокислого глинозема, происходит встреча отрицательно заряженных коллоидальных частиц воды с положительно заряженными частицами сернокислого глинозема. В результате притягивания частицы свертываются, образуются хлопья (гидрат окиси алюминия), которые постепенно становятся более крупными и тяжелыми. Эти хлопья, оседая на дно, увлекают за собой почти все взвешенные вещества и большое количество микроорганизмов. Вода становится прозрачной, уменьшается цветность ее и часто устраняется запах и привкус. Оседание взвешенных веществ при коагуляции продолжается 2—4 часа. Чтобы ускорить этот процесс, воду мягкую, содержащую мало бикарбонатов, кальция и магния, подщелачивают известью или содой.
Фильтрация воды через зернистые и пористые материалы считается наиболее эффективным способом ее очистки. В качестве фильтрующего материала можно использовать песок, гравий, дробленый кварц, антрацит и мраморную крошку. На фильтрах вода освобождается от тех взвесей, которые не выпали на первых этапах очистки. Существует два вида фильтрации: медленная и быстрая.
Медленнодействующие фильтры — большие резервуары из водонепроницаемого материала. На эти фильтры вода поступает без предварительной коагуляции. На дно резервуара последовательно укладывают булыжник или щебень, крупный гравий и слой крупного песка. Самый верхний слой составляет мелкий песок. Толщина подстилающего слоя (булыжник и гравий) равняется 0,6—0,9 м, а фильтрующего слоя (песок) — 0,8—1,2 м. Для стока профильтрованной воды на дне резервуара прокладывают каналы из кирпича или гончарных полутруб, проницаемых для воды. Данные фильтры имеют существенный недостаток — у них скорость очистки воды всего лишь 0,1—0,2 м3 час, за сутки они могут пропустить только 2,5 м3 воды через 1 м2 своей площади.
Быстродействующие фильтры применяют для очистки предварительно коагулированной воды. Эти фильтры устраивают в виде бетонных или железобетонных резервуаров. Для фильтра используют крупнозернистый материал: нижний слой (45—50 см) состоит из щебня, а верхний слой (60—90 см) из крупного песка. Назначение фильтра состоит в том, чтобы на его поверхности задерживать взвеси, которые образовались при коагуляции. Вода в этих фильтрах пропускается со скоростью 3—6 м3/час. Производительность таких фильтров в 50 раз больше, чем медленнодействующих. В течение одного часа с 1 м2 их поверхности можно получить до 5—8 м3 профильтрованной воды. Эти фильтры применяют на очистительных станциях водопроводов. Однако при использовании быстродействующих фильтров верхний слой их и отчасти толща песка быстро засоряются взвесью и хлопьями гидрата окиси алюминия, что снижает производительность и вызывает необходимость промывки фильтра через каждые 12 часов работы. Промывают фильтр обратным током воды, направленным под сильным напором снизу вверх.
Быстродействующие фильтры дают прозрачную и бесцветную воду; количество микроорганизмов в воде уменьшается на 60—95%, а число кишечных палочек — на 90—99%.
В условиях сельскохозяйственного водоснабжения для фильтрации воды из открытых источников, как указывалось выше, можно также применять колодцы-фильтры или каптажно-инфильтрационные колодцы.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Коагуляция воды
Коагуляция воды осуществляется путем введения в загрязненную воду специальных коагулянтов, которые в результате гидратации образуют хлопья, способные адсорбировать на своей поверхности мелкодисперсные примеси.
Коагулянты:
Сернокислый алюминий Al2 (SO4 )3 (глинозем).
Хлористое железо - FeCl3.
Железный купорос - FeSO4
При гидратации образуются гидраты окиси алюминия и железа. Чаще всего применяют Al2 (SO4 )3, так как нет промежуточной стадии.
При применении железа есть промежуточная стадия (гидрат закиси железа Fe(ОН)3). Хлопья Al с «+» притягивают частицы со знаком «-». Потом происходит процесс сорбции (отяжелевшие хлопья осаждаются на дно).
Al2 (SO4 )3+Н2О Al (ОН)3 + Н2SO4 – хлопья белого цвета
FeCl3+ Н2О Fe(ОН)3+ НCl – хлопья бурого цвета
FeSO4+Н2О Fe(ОН)3+ Н2SO4 – хлопья бурого цвета
Типы смесителей
Смесители предназначены для эффективного смешивания воды с реагентами
Вертикальный
Перегородчатый
Дырчатый
Шайбовый
Вертикальный - эффективность за счет турбулизации жидкости в восходящем потоке
1-коническая часть
2-цилиндрическая часть
3-сборный отводящий лоток
Перегородчатый смешение создается за счет турбулизации потока при при огибании перегородок.
1- емкость смесителя
2- перегородки
Дырчатый - создается большая потеря напора. Турбулизация потока при прохождении через отверстия.
Шайбовый смеситель - для станций большой производительности
1- смешение воды
2-обеспечение реагента до шайбы.
Давление повышенное, после шайбы пониженное (чем больше воды проходит, тем больше Р)
Камеры хлопьеобразования
Назначение: интенсификация образования хлопьев.
Типы камер:
Перегородчатая
Вихревая
Водоворотная
Перегородчатая - интенсификация процесса хлопьеобразования происходит за счет смены ламинарного потока вдоль коридора и турбулизации его после резкого поворота на 180о. Достигается большая эффективность хлопьеобразования.
– камера хлопьеобразования
– горизонтальный отстойник
– перегородки камеры хлопьеобразования
2) Процесс интенсифицируется за счет образования вихревых потоков при движении воды снизу вверх ( восходящий поток) 
3)За счет тангенсального подвода воды.
При создании круговых спокойных движений потока (вращательные движения потока), интенсифицируется создание хлопьеобразования.
коническая часть
цилиндрическая часть
сборная часть
Типы отстойников
горизонтальные осветление воды при горизонтальном
радиальные движении потока
вертикальные при восходящем движении потока
1:
Uo- гидравлическая крупность частицы
Vгор- горизонтальная скорость движения потока
L- зависит от Vгор и глубины отстойника L
30м; Н
–распределительный лоток
– дырчатая перегородка, предназначенная для распределения потока на глубине отстойника
– отстойная зона
– сборный лоток
– приямок для сбора осадка
– труба для удаления осадка, осуществляется периодически плуженными насосами
2: принимается диаметром до 60м; 
12м
Ферма вращается очень медленно, чтобы не нарушать осаждение. Скребки перемещают осадок в приямок 5. Осаждение происходит при горизонтальном движении потока от центра к перефириии
Вода подаетс в трубу 1 в центральную трубу 2 и через воронку 3 переливается в успокоительную камеру 4, имеющую отверстие, далее вода попадает в отстойную зону 5, где происходит осаждение взвешенных частиц. Осветленная вода переливается в перефирийный желоб 6 и отводится. Осадок собирается плунжерным насосом через трубку 8. Сгребание осадка осуществляется скребками 9, закрепленными на вращающейся ферме 11. Скребки соединены с фермой фермами 10.
3: с водоворотной камерой хлопьеобразования (на станциях с производительностью до 3000м3 в сутки; D
10м)
Вода подается по трубе 1 в водоворотную камеру 2, при помощи устройства 3 воде придается вращательное движение, что усиливает хлопьеобразование. Далее вода поступает в отстойную зону 4, где восходящие потоки способствуют осветлению воды. Осветленная жидкость переливается через перефирийный желоб 5 и отводится, а взвешенные вещества осаждаются в осадочной части 6, откуда периодически осадок удаляется при помощи иловой трубы 7, работающей под гидростатическим напором, а именно при открывании задвижки 8, осадок под гидростатическим напором(это разность между уровнем воды в отстойнике и отводящей трубой Н=1,8) удаляется.
studfiles.net
Очистка воды методом коагуляции
Очистке сточных вод любое предприятие уделяет особое значение. Разработка и внедрение программ, направленных на защиту окружающей среды и сохранение флоры и фауны водоемов, проходят в каждом регионе.
Предприятия, осуществляющие слив сточных вод в естественные водоемы, несут бремя ответственности, а соблюдение ими правил организации стоков, очистки и обеззараживания загрязненной и бывшей в использовании воды контролируются на правительственном уровне.
Именно поэтому вопросу выбора наиболее эффективной, безопасной и надежной системы очистки сточных вод уделяется так много внимания.
Метод коагуляции – новое направление в очищении и обеззараживании сточных вод
Сегодня существует несколько методов очищения загрязненных, среди которых особую популярность получил коагуляционный метод очистки воды, относящийся к категории химических, не представляющий угрозы природе.
Коагуляция воды направлена на качественную очистку подвергающихся обработке и переработке жидкостей, которые используются на промышленных объектах.
Проведенное очищение и обеззараживание загрязненной воды позволяет вторично ее использовать или осуществлять сброс в реки, не нанося вред окружающей среде, живой флоре и фауне, что особенно важно сегодня, когда вопросам экологии и сохранения природных ресурсов уделяется столько внимания.
Основная задача системы очистки стоков – удаление загрязнений, для которых подбирается строго определенный коагулянт для очистки воды с целенаправленным действием.
Коагуляция позволяет эффективно очистить сточные воды с использованием специальных реагентов, нахождение в воде которых впоследствии не приведет к нарушению микрофлоры природного водоема, куда идет слив сточных вод предприятия.
В качестве загрязнителей могут выступать:
- коллоидные вещества: соли, минералы — частицы мелкие, растворяемые в воде;
- взвешенные крупные частицы — песок или глина.
Если в случае с крупными частицами неплохие результаты очистки демонстрирует метод отстаивания сточных вод с последующим оседанием крупных частиц, то наиболее эффективным методом удаления коллоидных веществ является очистка воды коагуляцией.
Виды коагуляции и их эффективность в системе очистки стоков
Флокуляция
В ряде случаев коагуляция может проводится не в специальных резервуарах, а прямо в механической фильтрационной системе путем введения реагента в трубопровод с исходной водой перед непосредственной подачей ее на фильтры.
Коагуляция воды сернокислым алюминием «запускает» процесс гидролиза с последующим перемешиванием добавленного реагента и жидкости. Перед тем, как поступить в фильтрационную систему инородные частицы «преобразовываются» в хлопья.
Методика называется флокуляцией, она отличается от коагуляции только добавляемым в воду реагентом.
В случае флокуляции добавляется сернокислый алюминий, действие которого направлено на раздробление примесей до состояния хлопьев с их последующим оседанием.
«Классическая» коагуляция
Коагуляция наоборот – объединяет мелкие взвеси между собой, образуя более крупные частицы, которые за счет своего увеличенного веса оседают и удаляются путем фильтрации или отстаивания.
Коагуляционный метод допускает применение разных по назначению коагулянтов, направленных на очистку воды.
По сути, в основе методики лежит укрупнение мелких коллоидных загрязнителей и их последующее оседание или задержание с использованием специальных механических фильтров.
Методы флокуляции и коагуляции распространены достаточно широко и используются в основном на масштабных предприятиях текстильной, химической, нефтехимической, перерабатывающей промышленности, где требуется регулярная и результативная очистка стоков.
Насколько химический способ очистки будет эффективным, влияет несколько факторов:
- температура подлежащей очищению жидкости;
- разновидности и степень концентрации примесей, находящихся в загрязненной воде;
- наличие/отсутствие в стоках электролитов.
Электрокоагуляция – усовершенствования методика очистки стоков
«Представителем» химического метода является очистка воды электрокоагуляцией – электрохимическим процессом очищения. В первом случае в воду добавляется только коагулянт, во втором случае – помимо коагулянта добавляются растворяемые металлические электроды, и вода дополнительно обрабатывается током.
Однозначных выводов об эффективности коагулянта в отношении какого-то определенного загрязнителя нет. Чтобы определиться с наиболее подходящей методикой, желательно провести пробную очистку.
Метод коагуляции может использоваться как самостоятельный этап очистки сточных вод, так и комплексно в «тандеме» с другими методиками.
Коагуляция направлена на значительное увеличение частиц в размерах и, как результат, снижение их общего количества в среде сточных вод.
Сточные воды большинства производств – это агрессивная и устойчивая система. Именно поэтому наиболее оптимальным методом их очистки является методика коагуляции, что позволяет разрушить устойчивую систему, образовав крупные частицы и затем удалить их путем фильтрации или отстаивания.
Как происходит процесс очищения стоков с применением химического метода
Схема коагуляции включает:
- добавление коагулянта в загрязненную примесями воду;
- перемешивание с целью максимального взаимодействия активного вещества и примесей;
- отстаивание (фильтрация).
Чем больше будут частицы загрязнения, тем проще их будет удалить из стоков и наоборот. Именно по этой причине коагуляция завоевывает все большую популярность и многие предприятия уже перешли на данный метод очистки стоков или используют его комплексно с другими «классическими» методами (отстаиванием, фильтрованием).
Выбирая коагуляционную систему очистки воды, следует подробно изучить методы коагуляции и определиться с реагентами, предусмотренными для введения в подверженные обработке стоки.
Важно четко понимать процесс взаимодействия реагента и очищаемой жидкости, сроки образования высокопористой малорастворимой фазы с применением железа или гидроксида алюминия.
Методика обработки должна выбираться с учетом температуры сточных вод.
Отдавая предпочтение коагуляции, можно сэкономить, так как реагент позволяет очистить воду сразу от множества примесей.
oskada.ru
55. Отстаивание и коагуляция как методы очистки воды при централизованном водоснабжении, их гигиеническая характеристика.
Самым простым и доступным для всех методом очистки питьевой воды является отстаивание водопроводной воды. При этом в течение определенного времени улетучивается остаточный свободный хлор (Сl2), который применяют в системах водозабора для обеззараживания воды. Кроме того, под действием гравитационных сил происходит осаждение относительно крупных суспензионных и коллоидных частиц, находящихся во взвешенном состоянии. В некоторых случаях осадок «желтеет».
Коагуляция – образование и осаждение в жидкой фазе гидроксидов железа или алюминия с адсорбированными на них коллоидами загрязнений стоков и соосажденными гидроксидами тяжелых металлов.
При коагуляции в обрабатываемые стоки вводятся специальные реагенты, при взаимодействии которых с водой образуется новая малорастворимая высокопористая фаза, как правило, гидроксидов железа или алюминия. Происходит также соосаждение тяжелых металлов, по свойствам близких к вводимому в раствор коагулянту. Этот метод широко распространен в водоподготовке. Образующиеся хлопья размером 0,5–3,0 мм имеют очень большую поверхность с хорошей сорбционной активностью. В процессе ее образования и седиментации в структуру включаются взвешенные вещества (ил, клетки планктона, крупные микроорганизмы, остатки растений и т. п.), коллоидные частицы и та часть ионов загрязнений, которые ассоциированы на поверхности этих частиц.
Современные коагулянты на основе гидроксохлорида – полигидроксохлорид, гидроксохлорсульфат алюминия, Аква-Аурат и т. п. – позволяют существенно повысить качество и интенсифицировать процесс очистки сточных вод. Для повышения эффективности процессов коагуляции и реагентного осаждения широко используется полиакриламид.
Сократить объем используемого оборудования и расход реагентов позволяет так называемая контактная коагуляция. Она реализуется при введении раствора коагулянта перед механическим фильтром воды. В этом случае зерна загрузки и адсорбированные на них частицы служат центрами коагуляции – «затравкой». При этом резко ускоряется процесс роста хлопьев, которые образуются непосредственно на зернах загрузки и, соответственно, отпадает необходимость в их отстаивании. Процесс очистки сточных вод ускоряется в десятки раз.
56.Фильтрация как метод очистки воды при централизованном водоснабжении, гигиеническая характеристика.
Фильтрация — задержка нерастворимых твердых частичек (гелей, взвесей) определенной величины (лимитируется размерами отверстий) происходит в порах микропористой структуры полимерного или керамического фильтра. Дальнейшая очистка заключается в удерживании порами сорбента (чаще всего активированного угля, приготовленного особыми методами) органических молекул (в т.ч. стиральных порошков), остатков хлора и других газов, некоторых тяжелых металлов и т.д.
При эксплуатации таких систем необходимо следить, чтобы выходные части фильтров не зарастали бактериальными пленками, которые могут вызвать вторичное заражение очищенной воды.
Рассмотрим медленные фильтры. Это емкости, заполненные песком. Профильтрованная вода отводится через дренаж в нижней части емкости. Такой фильтр должен «созреть», т.е. должна образоваться активная биологическая пленка, состоящая из адсорбированных взвешенных частиц, планктона и бактерий в верхней части песчаного слоя.
К несомненным достоинствам медленных фильтров относятся равномерная, близкая к естественной, фильтрация, при которой задерживание бактерий достигает 99%, а также простота устройства. Но фильтрация в таких фильтрах происходит очень медленно и составляет лишь 10 см вод. ст/ч.
Данная система очистки воды в настоящее время используется в нашей стране лишь на малых, чаще всего сельских водопроводах.
Для городского водоснабжения используются скорые фильтры. Это бетонные резервуары с двойным дном. Нижнее дно сплошное, а верхнее перфорированное, что обеспечивает дренажные свойства фильтра. Вода для фильтрации подается сверху и отводится снизу через дренажное пространство. Производительность обычных скорых фильтров приблизительно в 50 раз выше, чем медленных, и достигает 5 м³/ч, что является несомненным преимуществом. Однако и загрязнение фильтрующего слоя происходит в скорых фильтрах значительно быстрее. Несколько ниже у них и способность задерживать бактерии, которая составляет 95%.
Еще большей производительностью обладают модернизированные скорые фильтры с двухслойной загрузкой. В них верхний фильтрующий слой представлен антрацитовой крошкой, а нижний – кварцевым песком. Благодаря образованию центров коагуляции на крупных частицах антрцитовой крошки в верхнем слое задерживается значительное количество крупнодисперсной взвеси. Фильтрация производится со скоростью 10 м вод. ст./ч.
Академией коммунального хозяйства разработаны новые фильтры АКХ, в которых устранен недостаток односторонней фильтрации обычных фильтров. В фильтрах АКХ вода подается как сверху, так и снизу, а профильтрованную воду отводят из средней части фильтра через специально дренажное устройство. Такой принцип фильтрации позволяет повысить производительность очистки воды до 12-15 м³/ч.
Наиболее удобная и эффективная модель скорых фильтров – контактный осветлитель (КО). Нижний слой загрузки в нем состоит из гравия, а верхний – из кварцевого песка. Процесс КО идет быстрее и полнее в результате образования на гравии крупных хлопьев и задержки на них взвеси. Грязеемкость таких фильтров значительно повышена. Скорость фильтрации достигает 5-6 м³/ч, а полный цикл обработки воды составляет около 8 ч.
Следует отметить, что хотя адсорбция микроорганизмов при осветлении и фильтрации воды весьма велика, полной гарантии эпидемической безопасности такая схема очистки не обеспечивает. В связи с этим после очискти на фильтрах вода проходит обеззараживание.
studfiles.net
Коагуляция и осветление воды
Методы и оборудование для осветления и коагуляции исходной воды выбирают в зависимости от характера и величины загрязнений в ответствии с табл. 2-1.
Табл. 2-1. Методы обработки поверхностных вод
Если при осветлении и коагуляции поверхностных вод требуется одновременно снизить их щелочность и солесодержание, эти процессы совмещают с известкованием в осветлителях (см, § 2-2). Физико-химический процесс коагуляции сложен, и нет стехиометрических отношений между дозируемым коагулянтом и количеством растворенных коллоидных веществ. Образующиеся хлопья коагулянта адсорбируют на своей поверхности коллоидные вещества, выделяясь при этом в виде осадка.
Для осуществления процесса коагуляции применяются следующие реагенты (коагулянты): сернокислый алюминий (глинозем) Аl(SO4)3·18Н2О, сернокислое железо (железный купорос) FeSO4·7Н2О, хлорное железо FeCl3·6h3O.
При достаточном содержании в воде солей карбонатной жесткости реакция взаимодействия может быть изображена следующими уравнениями:
Образующиеся бикарбонаты алюминия и железа неустойчивы и разлагаются с образованием хлопьев гидроокисей:
Для образования хлопьев из двухвалентного сернокислого железа требуется более продолжительное время и наличие растворенного в воде кислорода.
Когда карбонатная жесткость исходной воды не велика, особенно при понижении ее в период паводка, реакция образования хлопьев коагулянта не может протекать. В этом случае производят подщелачивание коагулируемой воды известью (в схемах с известкованием) или едким натром (при этом увеличивается солесодержание за счет образования Na2SO4):
Наибольшее распространение при коагуляции получил сернокислый алюминий, однако его применение ограничивается величиной рН обрабатываемой воды 6,5—7,5. В более щелочной среде вследствие амфотерных свойств алюминия образуется легко растворимый алюминат натрия. Поэтому при известковании в качестве коагулянта применяют сернокислое или хлорное железо, допускающее колебания величины рН в пределах 4—10.
При проведении в осветлителях только процесса коагуляции рекомендуется добавление флокулянтов (например, полиакриламида), способствующих укрупнению осадка и ускорению слипания осаждаемых коллоидных и взвешенных частиц.
Температуру обрабатываемой воды в схемах с коагуляцией принимают в пределах 20—25°С (из соображений устранения «потения» оборудования). При совмещении процесса коагуляции с известкованием рекомендуется осуществлять подогрев воды до 30—40°C.
При коагуляции особенно важна стабильность подогрева обрабатываемой воды. Температура воды должна поддерживаться автоматически с точностью до ± 1°С.
Дозы коагулянта и других вспомогательных реагентов должны устанавливаться экспериментально для каждого водоисточника в различные характерные периоды года.
Обычно дозы сернокислого алюминия при коагуляции находятся в пределах 0,5—1,2 мг-экв/л. Меньшая доза устанавливается для вод, не загрязненных стоками, с умеренным содержанием взвеси (до 100 мг/л) и с небольшой окисляемостью; большая — для вод в период паводка с окисляемостью примерно 15 мг/л О2 и выше, с содержанием железа, а также для плохо коагулируемых вод (даже при низкой окисляемости). В этих случаях возможно увеличение дозы коагулянта до 1,5 мг-экв/л.
Дозировка флокулянтов, например полиакриламида (ПАА), увеличивает эффект осветления воды и производительность коагуляционной установки. Обычно доза ПАА составляет 0,1—1 мг/л обрабатываемой воды (из расчета на 100%-ный продукт), причем меньшей дозе соответствует меньшая мутность воды. Полиакриламид дозируют в обрабатываемую воду в виде сильно разбавленных растворов концентраций 0,1%, обеспечивая при этом хорошее перемешивание раствора с обрабатываемой водой.
При необходимости глубокого удаления органических веществ и коллоидного железа (либо когда коагуляцией невозможно достигнуть желаемых результатов) перед коагуляцией производится хлорирование исходной воды. Доза хлора обычно принимается в пределах 5—20 мг/л; остаточное содержание свободного хлора после механических фильтров не должно превышать 10 мг/л.
Коагулянт предпочтительнее вводить в зону контактной среды, но одновременно необходимо обеспечить, чтобы флокулянт вводился спустя 1—3 мин после ввода коагулянта, чтобы к этому времени были завершены процессы образования микрохлопьев и сорбция осаждаемых веществ.
www.bryzzgi.ru
Коагуляция - вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Коагуляция - вода
Cтраница 1
Коагуляция вод, содержащих мелкодисперсные и коллоидные частицы, может происходить при пропускании сточных вод через электролизер с анодом, изготовленным из алюминия или железа. Металл анода под действием постоянного тока ионизируется и переходит в обрабатываемую воду, частицы загрязнений которой коагулируются образовавшимися труднорастворимыми гидроксидами алюминия или железа. [2]
Коагуляция воды в спиракторах невозможна, так как весьма твердые частицы карбоната кальция, вращаемые водой в нижней части аппарата с большой скоростью, перетирают хлопья коагулянта. Для получения хороших результатов очистки необходимо соблюдать постоянство подачи воды; температура ее должна быть не ниже 10 С; в воде не должно содержаться большого количества органических соединений и механических примесей. Длительность пребывания воды в аппарате 5 - 15 мин. [3]
Коагуляция воды заключается в удалении присутствующих в ней коллоидно-дисперсны веществ как органического, так и - минерального происхождения, в том числе времнекислоты и эмульгированного масла. В зависимости от схемы химводоочистки коагуляция осуществляется обработкой воды сернокислым алюминием или железным купоросом. [4]
Коагуляция вод, содержащих мелкодисперсные и кололидные частицы, может происходить при пропуске - сточных вод че ез электролизер с анодом, изготовленным из алюминия или железа. Металл анода под действием постоянного тока ионизируется и переходит в сточную воду, частицы загрязнений которой коагулируются образовавшимися труднорастворимыми гидроксидами алюминия или железа. [5]
Коагуляция воды заключается в том, что в обрабатываемую воду в виде разбавленных растворов с концентрацией 5 - 10 % вводят коагулянты. [6]
Коагуляция воды на фильтрах с целью удаления взвешенных, органических веществ ( иногда окислов железа) и некоторого снижения щелочности рекомендуется только для поверхностных вод в период кратковременного ( 2 - 4 недели) весеннего паводка или дождливого периода в качестве предварительной обработки перед Na - или Н - Na-катионированием добавочной воды парогенераторов низкого и среднего давления. При очень низкой щелочности исходной воды в этот период ее приходится подщелачивать едким натром. [7]
Коагуляцию воды обычно производят в специальных отстойных резервуарах. [8]
При коагуляции воды непосредственно на фильтрах весьма важно, чтобы на фильтрующий слой вода поступала уже с оформившимися хлопьями. Скорость образования хлопьев возрастает с температурой воды, которую рекомендуется держать в пределах 30 - 40 С. Если рН среды выбрано или определено лабораторными опытами правильно, то необходимое для формирования хлопьев время составляет - примерно 7 - 10 мин. Оно значительно возрастает ( до 20 - 30 мин) при отклонении условий от оптимальных. [10]
При коагуляции воды в осветлителях может быть принято иное решение, успешно осуществленное по предложению Водного отделения на одной из ТЭЦ Куйбышевэнерго. Раствор перекачивают в расходные емкости вместе с осадком и здесь непрерывно перемешивают механическим смесителем ( или циркуляционным насосом), все время поддерживая осадок во взвеси. Раствор, содержащий осадок, дозируют насосом-дозатором. Нет надобности в достижении полной гомогенности суспензии, важно, чтобы не происходило накапливания осадка по мере сработки емкости. Практика показала, что при этом не возникает затруднений в эксплуатации насосов-дозаторов ( серии НД с подачей 400 л / ч при импульсном управлении) или реагентных трубопроводов. [11]
При коагуляции воды непосредственно на фильтрах необходимо, чтобы на фильтрующий материал вода поступала уже оформившимися хлопьями. При правильном выборе величины рН и при температуре воды 30 - 40 С время, необходимое для образования хлопьев, составляет 7 - 10 мин. Оно может возрасти до 30 мин при нарушении указанных условий. Поэтому очень важно обеспечить стабильное поддержание температуры воды, величины рН и выдерживать необходимую дозу коагулянта. Практика показывает, что оптимальным местом ввода раствора коагулянта следует считать всасывающий трубопровод насосов сырой воды. [13]
При коагуляции воды без известкования вакуумный деаэратор может быть установлен на ВПУ после ввода реагентов, так как это позволяет уменьшить содержание в воде кислорода, и ССЬ, выделившейся при коагуляции. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Коагулирование примесей воды
Содержание
Интенсификация процесса конвективной коагуляции примесей воды
Контактная коагуляция
Определение оптимальных доз реагентов
Электрохимическое коагулирование
Литература
Интенсификация процесса конвективной коагуляции (в объеме) примесей воды
Рассмотрение задачи интенсификации процесса конвективной коагуляции примесей воды необходимо начать с анализа основных факторов, которые существенно на него влияют.
С увеличением дозы коагулянта до оптимальной скорость хлопьеобразования и декантации гидроксидов алюминия и железа (III) возрастает. Способствует этому процессу также повышение температуры и перемешивание воды. В зимнее время при низких температурах очистка воды сульфатом алюминия протекает неудовлетворительно: процессы хлопьеобразования и седиментации замедляются, хлопья образуются очень мелкие, в очищенной воде появляется остаточный алюминий (вода опалесцирует), что объясняется увеличением вязкости воды (вязкость воды при 1°С примерно в 2 раза выше, чем при 30°). Во столько же раз, по Стоксу, замедляется и скорость декантации взвешенных в ней частиц, так как эти величины обратно пропорциональны друг другу. Коагулирование примесей воды в образующейся при гидролизе коагулянта коллоидной системе — самый медленный процесс, тормозящий осаждение гидроксида алюминия при низких температурах. Это объясняется тем, что при низких температурах снижаются подвижность коллоидных частиц и частота их соударений, обусловливающих агломерацию. Снижение температуры воды от 30 до 1°С увеличивает период коагуляции примерно в 1,5 раза вследствие уменьшения кинетической подвижности примесей воды и повышения ее вязкости. Однако, подобное снижение подвижности частиц и числа их соударений полностью не объясняет наблюдаемое торможение процесса коагуляции золя гидроксида алюминия при низких температурах. По Е. Д. Бабенкову, подвижность примесей воды и продуктов гидролиза коагулянта при низких температурах больше всего снижается в результате увеличения степени их гидратации, способствующей росту размеров частиц. С возрастанием степени гидратации частиц число их соударений уменьшается, что приводит к стабилизации коагуляции, и система становится более устойчивой. Подтверждением этого является увеличение объема осадка гидроксида алюминия при низких температурах обрабатываемой воды.
Подвижность примесей воды в процессе коагуляции увеличивается при ее перемешивании. Так, при 20°С процесс коагуляции ускоряется примерно вдвое в результате перемешивания, так как при этом одновременно происходит перекинетическаяи ортокинетическая коагуляция*. Оптимальный эффект достигается уже при 5-минутном перемешивании. Значительное улучшение хлопьеобразования наблюдается при перемешивании воды (скорость 0,2...0,4 м/с) с низкой температурой. Возрастание линейной скорости перемешивания на 0.15...0,30 м/с ускоряет процесс хлопьеобразования примерно вдвое, однако, при дальнейшем ее повышении получается отрицательный эффект, что связано с разрушением сформировавшихся хлопьев. При этом существенное значение имеет температура воды. Так, процесс хлопьеобразования, происходящий при 20ºС, не наблюдается при 2 °С даже при длительном перемешивании. Только в воде с оптимальным рН и щелочностью при длительном перемешивании (около 30 мин) может быть достигнут прежний эффект хлопьеобразования. Ускорения коагулирования примесей воды при низких температурах можно достичь удлинением времени перемешивания. Движущийся поток воды влияет на хлопьеобразование лишь при условии успешного завершения перекинетической коагуляции. Только после этого перекинетическая коагуляция переходит в ортокинетическую. Если быстрое и полное хлопьеобразование не может быть полностью восстановлено при низких температурах перемешиванием, то это свидетельствует о том, что частицы гидроксида не могут вследствие перечисленных причин достичь размеров, при которых начинается ортокинетическая коагуляция.
Коагулирование примесей воды с предварительным растворением сернокислого алюминия в небольшом ее объеме позволяет значительно интенсифицировать процесс. Необходимое для обработки всей воды количество сернокислого алюминия растворяется в небольшом ее объеме с доведением рН до 4,5 ...4,7, когда при гидролизе сернокислого алюминия вместо его гидроксида образуются основные сульфаты, обладающие более высокой сорбционной способностью. Это позволяет сократить продолжительность отстаивания воды и соответственно увеличить пропускную способность отстойников.
Предварительная обработка воды окислителями также повышает эффективность коагуляции. Это объясняется тем, что окислители разрушают гидрофильные органические соединения, стабилизирующие дисперсные примеси воды, и облегчают условия протекания коагуляции. Особенно эффективно применение окислителей при обработке маломутных цветных вод. При этом возрастает гидравлическая крупность хлопьев коагулированной взвеси и интенсифицируется осветление воды.
Уменьшение времени хлопьеобразования при низкой температуре воды и снижение дозы коагулянта может быть достигнуто введением замутнителей. При замутнении воды большую роль играет степень дисперсности вводимых частиц. Существенно (на 30 ...60%) ускоряется процесс хлопьеобразования. при добавлении частиц размером меньше 3 мкм. Рекомендуется вводить в воду высокодисперсную глинистую взвесь в количестве 10 мг/л или скоагулированный осадок в количестве- 0,4 ... 0,6 от дозы коагулянта. При низких температурах и малой мутности воды резко ухудшаются технологические процессы ее очистки, поэтому использование промывных вод скорых фильтров и осадков отстойников и осветлителей для замутнения обрабатываемой воды особенно важно. Рекомендуется сначала вводить промывную воду в количестве 5...25% исходной воды, затем коагулянт. Использование промывной воды и технологических осадков в качестве добавки к исходной воде позволяет улучшить качество очищенной воды, снизить на 25 ...30% расход коагулянта и уменьшить время пребывания обрабатываемой воды в отстойниках, флотаторах и осветлителях.
Эффективное воздействие осадка объясняется тем, что он представляет собой уже готовые крупные частицы такого жё- строения, что и выделяющийся гидроксид. Поэтому время, необходимое для образования сверхмицеллярных агрегатов, сокращается. Таким образом, ускоряется хлопьеобразование, образуются более крупные хлопья, быстрее идет их декантация а следовательно, интенсивнее осветляется вода. Для достижения высокого эффекта осветления рециркулируемый осадок следует вводить в воду за 15... 30 с до введения коагулянта. Осадок рекомендуется применять при рН исходной воды не ниже 7,0. Возраст осадка не должен превышать двух суток с отбором его из шламоотводяших труб горизонтальных отстойников.
Коагуляция примесей воды может быть значительно ускорена ее обработкой смесью коагулянтов. Действие коагулянтов, при этом обоюдно усиливается. Такое явление наблюдается при использовании смеси A12(S04)3 и FeCl3 в соотношении 1:1, 1:2, 2:1 или этих же коагулянтов с силикатом натрия. Подобное улучшение коагуляции достигается обработкой воды смесью неочищенного и очищенного глинозема в соотношении 3:1 или смесью коагулянтов глинозема и хлорного железа в соотношениях 3:1 и 4:1. В ряде случаев вместо сернокислого алюминия для обработки воды используют оксихлорид алюминия. Опыт применения этого коагулянта показал хорошие результаты на ряде водоочистных комплексов.
Улучшения коагуляции можно достичь также обработкой воды сульфатом алюминия или хлорным железом с предварительным выделением их гидроксидов. Сущность этого метода заключается в том, что оптимальная доза сернокислого алюминия и известкового молока вводится в промежуточный реактор, куда подается 1 % обрабатываемой воды. В реакторе образуются первичные хлопья гидроксидов основных солей алюминия, которые обладают высокой сорбционной способностью и хорошо агломерируются в крупные агрегаты. Затем из реактора эта суспензия подается в поток обрабатываемой воды.
Ускорение процесса хлопьеобразования достигается применением метода концентрационного коагулирования, при котором расчетное количество коагулянта вводится лишь в часть обрабатываемой воды. После смешения с раствором коагулянта поток обрабатываемой воды объединяют (обычно в начале камеры хлопьеобразования) с потоком остальной некоагулированной воды. Описанный метод обладает рядом преимуществ: распределение всего коагулянта в части обрабатываемой воды создает условия для ускоренного хлопьеобразования; после смешения с некоагулированной водой хлопья, образованные в условиях повышенной концентрации коагулянта, хорошо сорбируют водные примеси. Однако, этот метод не всегда дает положительные результаты, что объясняется изменением свойств обрабатываемой воды и ее примесей.
К физическим методам интенсификации процесса коагуляции относятся аэрирование, наложение электрического и магнитного полей, воздействие ультразвуком, ионизирующее излучение. Введение сжатого диспергированного воздуха в обрабатываемую воду в смеситель после добавления коагулянта с некоторым разрывом во времени позволяет удалить из зоны коагуляции образующийся при распаде угольной/кислоты диоксид углерода. Своевременное удаление свободной углекислоты из сферы формирования микрохлопьев значительно ускоряет дальнейший ход коагуляции. Аэрирование в количестве 10... ...30% от расхода обрабатываемой воды позволяет снизить расход коагулянта на 25 ... 30% и улучшить качество обработки воды.
Благодаря наложению электрического поля ускоряются процессы хлопьеобразования и' осаждения коагулированной взвеси, повышается степень очистки воды от органических и неорганических примесей фильтрованием; улучшается отделение водорослей. Действие магнитного поля способствует уменьшению структурно-механической гидратации и g-потенциала частиц. Сорбционная емкость гидроксидов коагулянтов по отношению к гуминовым веществам возрастает на 30... 40%- При обработке вод, содержащих минеральные взвеси, магнитная обработка позволяет увеличить плотность и гидравлическую крупность хлопьев скоагулированной взвеси, повысить производительность водоочистных сооружений I ступени и снизить мутность осветленной воды. Магнитная обработка цветной и железосодержащей воды увеличивает плотность скоагулированной взвеси и снижает в 2 ... 8 раз остаточные концентрации примесей. В целях интенсификации коагуляции рекомендуется омагничивать воду за 10 ... 60 с до ввода коагулянта, скорость движения воды в рабочем зазоре магнитного аппарата поддерживать 1 м/с, количество знакопеременных магнитных контуров в генераторе должно составлять 4 ... 6, длительность омагничивания — 0,6... 1,0 с. Возможно омагничивание лишь части (например, половины) обрабатываемой воды с последующим смешением ее (до ввода коагулянта) с .остальной водой. Улучшить ход коагуляции можно также магнитной обработкой раствора коагулянта. При этом эффект активации раствора зависит от напряженности магнитного поля. Расход электроэнергии при омагничивании 1 м3/ч воды составляет 5... 8 Вт-ч.
mirznanii.com
