Vandkoagulering: handlingsprincip, formål med anvendelse

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 17:43

Koagulering af vand henviser til de foreløbige fysiske og kemiske metoder til dets rensning. Essensen af processen ligger i udvidelsen og udfældningen af mekaniske urenheder eller emulgerede stoffer. Denne teknologi bruges i moderne spildevands- og vandrensningsanlæg.

Fysisk fundament

Koagulering af vand, eller med andre ord dets klaring, er en proces, hvor små partikler i suspension kombineres til større konglomerater. Ved at udføre denne procedure kan du fjerne fint spredte urenheder fra væsken under dens yderligere bundfældning, filtrering eller flotation.

For at partiklerne kan "klistre sammen", er det nødvendigt at overvinde kræfterne til gensidig frastødning mellem dem, som sikrer stabiliteten af den kolloide opløsning. Oftest har urenheder en svag negativ ladning. Derfor indføres stoffer med modsatte ladninger for at rense vand ved koagulering. Som et resultat bliver partikler af suspensioner elektrisk neutrale, mister deres gensidige frastødningskræfter og begynder at klæbe sammen og falder derefter ud.i sedimentet.

Anvendte materialer

2 typer kemiske reagenser bruges som koagulanter: uorganiske og organiske. Af den første gruppe af stoffer er de mest almindelige s alte af aluminium, jern og blandinger deraf; titanium, magnesium og zinks alte. Den anden gruppe omfatter polyelektrolytter (melamin-formaldehyd, epichlorhydrindimethylamin, polychlordiallyldimethyl-ammonium).

I industrielle forhold koaguleres spildevand oftest med aluminium og jerns alte:

• Aluminiumchlorid AlCl₃∙6H_2O;
• ferrichlorid FeCl₃∙6H_2O;
• Al-sulfat 2_O;
• jernsulfat FeSO₄ 7H_2O;
• natriumaluminat NaAl(OH)_{4 og andre.}

Koagulanter danner flager med et stort specifikt overfladeareal, hvilket sikrer deres gode adsorptionsevne. Valget af den optimale type stof og dets dosis foretages under laboratorieforhold under hensyntagen til egenskaberne af væsken i behandlingsobjektet. Til klaring af naturligt vand er koncentrationen af koagulanter sædvanligvis i området 25-80 mg/l.

Praktisk t alt alle disse reagenser tilhører 3. eller 4. fareklasse. Derfor skal de områder, hvor de bruges, være i isolerede rum eller fritliggende bygninger.

Destination

Koaguleringsprocessen bruges både i vandbehandlingssystemer og til rengøring af industriel oghusholdningernes spildevand. Denne teknologi hjælper med at reducere mængden af skadelige urenheder:

• jern og mangan - op til 80 %;
• syntetiske overfladeaktive stoffer - med 30-100 %;
• bly, krom - med 30 %;
• råolieprodukter – med 10-90 %;
• kobber og nikkel - med 50 %;
• organisk forurening - med 50-65 %;
• radioaktive stoffer - med 70-90 % (undtagen jod, barium og strontium, der er svært at fjerne; deres koncentration kan kun reduceres med en tredjedel);
• pesticider - med 10-90%.

Vandrensning ved koagulering efterfulgt af sedimentering gør det muligt at reducere indholdet af bakterier og vira i det med 1-2 størrelsesordener og koncentrationen af de enkleste mikroorganismer - med 2-3 størrelsesordener. Teknologien er effektiv mod følgende patogener:

• Coxsackievirus;
• enterovirus;
• hepatitis A-virus;
• E. coli og dens bakteriofager;
• giardia-cyster.

Nøglefaktorer

Hastigheden og effektiviteten af vandkoagulation afhænger af flere forhold:

• Finhedsgrad og koncentration af urenheder. Øget turbiditet kræver højere doser koaguleringsmiddel.
• Surhed i miljøet. Rensning af væsker mættet med humus- og fulvinsyrer sker bedre ved lavere pH-værdier. Ved normal vandafklaring er processen mere aktiv ved forhøjet pH. For at øge alkaliniteten tilsættes lime, sodavand, kaustisk soda.
• Ionisk komposition. Ved lav koncentrationblanding af elektrolytter reduceres effektiviteten af vandkoagulation.
• Tilstedeværelse af organiske forbindelser.
• Temperatur. Med dets fald falder hastigheden af kemiske reaktioner. Den optimale tilstand er opvarmning til 30-40 ° С.

Teknologisk proces

Der er 2 hovedkoagulationsmetoder, der bruges i spildevandsrensningsanlæg:

• I gratis volumen. Til dette bruges blandere og flokkuleringskamre.
• Kontaktlys. Der tilsættes først et koaguleringsmiddel til vandet, og derefter føres det gennem et lag af granulerede materialer.

Den sidste metode til vandkoagulering er den mest udbredte på grund af følgende fordele:

• Høj rengøringshastighed.
• Mindre doser af koagulanter.
• Ingen stærk indflydelse af temperaturfaktoren.
• Ingen grund til at alkalisere væske.

Den teknologiske proces med spildevandsbehandling ved koagulering omfatter 3 hovedfaser:

1. Reagensdosering og blanding med vand. Koagulanter indføres i væsken i form af 10-17% opløsninger eller suspensioner. Blanding i beholdere udføres mekanisk eller ved beluftning med trykluft.
2. Flokdannelse i specielle kamre (kontakt, tyndtlag, ejektion eller recirkulation).
3. Bosættelse i bundfældningstanke.

Sedimentering af spildevand er mere effektiv med en to-trins metode, når den først udføres uden koagulanter og derefter efter behandling med kemikalierreagenser.

Traditionelle vandhanedesign

Introduktionen af koaguleringsopløsningen i det behandlede vand udføres ved hjælp af forskellige typer blandere:

• Rørformet. Statiske elementer i form af kegler, membraner, skruer er installeret inde i trykrørledningen. Reagens leveres gennem en venturi.
• Hydraulisk: cloisonne, perforeret, vortex, skive. Blanding sker på grund af skabelsen af en turbulent strøm af vand, der passerer langs skillevæggene, gennem huller, et lag af suspenderet koagulerende sediment eller en indsats i form af en skive (membran) med et hul.
• Mekanisk (blad og propel).

Kombination med flotation

Koagulering af spildevand er vanskelig at kontrollere processen på grund af den konstante ændring i væskens kvalitet. For at stabilisere dette fænomen anvendes flotation - adskillelse af suspenderede partikler i form af skum. Sammen med koaguleringsmidler indføres flokkuleringsmidler i det rensede vand. De reducerer fugtigheden af suspensioner og forbedrer vedhæftningen af sidstnævnte med luftbobler. Gasmætning udføres på flotationsanlæg.

Denne teknik bruges i vid udstrækning til koagulering af vand, der er forurenet med produkter fra følgende industrier:

• raffineringsindustrien;
• produktion af kunstige fibre;
• masse- og papir-, læder- og kemiske industrier;
• mekanik;
• produktionmad.

3 typer flokkuleringsmidler bruges:

• af naturlig oprindelse (stivelse, hydrolyseret fodergær, bagasse);
• syntetisk (polyakrylamid, VA-2, VA-3);
• uorganisk (natriumsilikat, siliciumdioxid).

Disse stoffer gør det muligt at reducere den nødvendige dosis koagulanter, forkorte varigheden af rengøringen og øge hastigheden af flagesætning. Tilsætningen af polyakrylamid selv i meget små mængder (0,5-2,0 mg/kg) tynger de bundfældningsflager betydeligt, hvilket øger vandstigningshastigheden i lodrette klaringsapparater.

Metoder til procesintensivering

Forbedring af vandkoagulationsprocessen udføres i flere retninger:

1. Skift behandlingstilstand (brøkdel, separat, intermitterende koagulation).
2. Regulering af vandets surhedsgrad.
3. Brug af mineralopacificerende midler, hvis partikler spiller rollen som yderligere centre for dannelsen af konglomerater, sorptionsmaterialer (ler, clinoptilolit, saponit).
4. Kombineret behandling. Kombination af koagulation med magnetisering af vand, påføring af et elektrisk felt, eksponering for ultralyd.
5. Brug af en blanding af jern(III)chlorid og aluminiumsulfat.
6. Brugen af mekanisk omrøring, som reducerer dosis af koagulanter med 30-50 % og forbedrer rengøringskvaliteten.
7. Introduktion af oxidationsmidler (klor og ozon).