Koagulacija vode: princip djelovanja, svrha primjene

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 17:42

Koagulacija vode se odnosi na preliminarne fizičke i hemijske metode njenog prečišćavanja. Suština procesa je u povećanju i taloženju mehaničkih nečistoća ili emulgiranih supstanci. Ova tehnologija se koristi u modernim postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda i vode.

Fizičke osnove

Koagulacija vode, ili drugim riječima njeno bistrenje, je proces u kojem se male čestice u suspenziji spajaju u veće konglomerate. Izvođenje ovog postupka omogućava vam da uklonite fino raspršene nečistoće iz tečnosti tokom njenog daljeg taloženja, filtriranja ili flotacije.

Da bi se čestice "zalijepile" potrebno je savladati sile međusobnog odbijanja između njih, koje osiguravaju stabilnost koloidne otopine. Najčešće nečistoće imaju slab negativni naboj. Stoga se za pročišćavanje vode koagulacijom uvode tvari suprotnog naboja. Kao rezultat toga, čestice suspenzija postaju električno neutralne, gube međusobne sile odbijanja i počinju se lijepiti, a zatim ispadati.u sedimentu.

Korišćeni materijali

2 vrste hemijskih reagensa se koriste kao koagulansi: neorganski i organski. Od prve grupe supstanci najčešće su soli aluminijuma, gvožđa i njihove mešavine; soli titana, magnezijuma i cinka. U drugu grupu spadaju polielektroliti (melamin-formaldehid, epihlorohidrindimetilamin, polihlorodialildimetil-amonijum).

U industrijskim uslovima, otpadne vode se najčešće koaguliraju sa aluminijumskim i gvožđem solima:

• Aluminijum-hlorid AlCl₃∙6H_2O;
• feri hlorid FeCl₃∙6H_2O;
• Al sulfat 2_O;
• gvozdeni sulfat FeSO₄ 7H_2O;
• natrijev aluminat NaAl(OH)_{4 i drugi.}

Koagulansi formiraju ljuspice sa velikom specifičnom površinom, što osigurava njihov dobar kapacitet adsorpcije. Izbor optimalne vrste supstance i njene doze vrši se u laboratorijskim uslovima, uzimajući u obzir svojstva tečnosti objekta tretmana. Za bistrenje prirodnih voda, koncentracija koagulanata je obično u rasponu od 25-80 mg/l.

Praktično svi ovi reagensi pripadaju 3. ili 4. klasi opasnosti. Stoga, prostori u kojima se koriste moraju biti u izolovanim prostorijama ili zasebnim zgradama.

Odredište

Proces koagulacije se koristi kako u sistemima za prečišćavanje vode, tako i za industrijsko čišćenje iotpadne vode iz domaćinstva. Ova tehnologija pomaže u smanjenju količine štetnih nečistoća:

• gvožđe i mangan - do 80%;
• sintetički surfaktanti - za 30-100%;
• olovo, hrom - za 30%;
• naftni proizvodi – za 10-90%;
• bakar i nikl - za 50%;
• organsko zagađenje - za 50-65%;
• radioaktivne supstance - za 70-90% (osim teško odstranjivog joda, barijuma i stroncijuma; njihova koncentracija se može smanjiti samo za trećinu);
• pesticidi - za 10-90%.

Pročišćavanje vode koagulacijom praćeno taloženjem omogućava smanjenje sadržaja bakterija i virusa u njoj za 1-2 reda veličine, a koncentracija najjednostavnijih mikroorganizama - za 2-3 reda veličine. Tehnologija je efikasna protiv sljedećih patogena:

• Coxsackievirus;
• enterovirusi;
• virus hepatitisa A;
• E. coli i njeni bakteriofagi;
• giardia ciste.

Ključni faktori

Brzina i efikasnost koagulacije vode zavise od nekoliko uslova:

• Stepen finoće i koncentracije nečistoća. Povećana zamućenost zahtijeva veće doze koagulanta.
• Kiselost okoline. Prečišćavanje tekućina zasićenih huminskim i fulvičnim kiselinama bolje se odvija pri nižim pH vrijednostima. Uz normalno bistrenje vode, proces je aktivniji pri povišenom pH. Za povećanje alkalnosti dodajte kreč, sodu, kaustičnu sodu.
• Jonska kompozicija. Pri niskoj koncentracijimješavina elektrolita, efikasnost koagulacije vode je smanjena.
• Prisustvo organskih jedinjenja.
• Temperatura. Sa njegovim smanjenjem, brzina hemijskih reakcija se smanjuje. Optimalni način rada je zagrijavanje do 30-40°C.

Tehnološki proces

Postoje 2 glavne metode koagulacije koje se koriste u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda:

• U slobodnom volumenu. Za to se koriste miješalice i flokulacijske komore.
• Osvetljenje kontakta. U vodu se prvo dodaje koagulant, a zatim se propušta kroz sloj zrnatih materijala.

Posljednja metoda koagulacije vode je najšire korištena zbog sljedećih prednosti:

• Velika brzina čišćenja.
• Manje doze koagulanata.
• Nema snažnog uticaja temperaturnog faktora.
• Nema potrebe za alkalizacijom tečnosti.

Tehnološki proces prečišćavanja otpadnih voda koagulacijom uključuje 3 glavne faze:

1. Doziranje reagensa i miješanje sa vodom. Koagulansi se unose u tečnost u obliku 10-17% rastvora ili suspenzija. Miješanje u posudama se vrši mehanički ili aeracijom sa komprimiranim zrakom.
2. Floc formiranje u posebnim komorama (kontakt, tankoslojni, izbacivanje ili recirkulacija).
3. Stavljanje u taložnim rezervoarima.

Sedimentacija otpadnih voda je efikasnija dvostepenom metodom, kada se prvo izvodi bez koagulanata, a zatim nakon tretmana hemikalijomreagensi.

Tradicionalni dizajn slavina

Unošenje rastvora koagulansa u tretiranu vodu vrši se pomoću raznih vrsta miksera:

• Cjevasti. Statički elementi u obliku čunjeva, dijafragme, vijaka ugrađuju se unutar tlačnog cjevovoda. Reagens se dovodi preko venturijeve cijevi.
• Hidraulika: preklopna, perforirana, vortex, podloška. Do miješanja dolazi zbog stvaranja turbulentnog toka vode koja prolazi duž pregrada, kroz rupe, sloj suspendiranog koagulacionog taloga ili umetak u obliku podloške (dijafragme) sa rupom.
• Mehanički (lopatica i propeler).

Kombinacija sa flotacijom

Pročišćavanje otpadnih voda koagulacijom je teško kontrolisati proces zbog stalne promjene kvaliteta tečnosti. Za stabilizaciju ovog fenomena koristi se flotacija - odvajanje suspendiranih čestica u obliku pjene. Zajedno sa koagulansima, u prečišćenu vodu se unose flokulanti. Oni smanjuju kvašenje suspenzija i poboljšavaju prianjanje suspenzija s mjehurićima zraka. Zasićenje gasom se vrši u flotacijskim postrojenjima.

Ova tehnika se široko koristi za koagulaciju vode kontaminirane proizvodima sljedećih industrija:

• prerađivačka industrija;
• proizvodnja umjetnih vlakana;
• celulozne i papirne, kožne i hemijske industrije;
• mašinsko inženjerstvo;
• proizvodnjahrana.

koriste se 3 vrste flokulanata:

• prirodnog porijekla (škrob, hidrolizirani stočni kvasac, bagasse);
• sintetički (poliakrilamid, VA-2, VA-3);
• anorganski (natrijum silikat, silicijum dioksid).

Ove supstance omogućavaju smanjenje potrebne doze koagulanata, skraćuju trajanje čišćenja i povećavaju brzinu taloženja pahuljica. Dodatak poliakrilamida čak iu vrlo malim količinama (0,5-2,0 mg/kg) značajno opterećuje ljuspice koje se talože, što povećava brzinu porasta vode u vertikalnim taložnicima.

Metode intenziviranja procesa

Poboljšanje procesa koagulacije vode odvija se u nekoliko pravaca:

1. Promijenite način obrade (frakciona, odvojena, povremena koagulacija).
2. Regulacija kiselosti vode.
3. Upotreba mineralnih zamračivača, čije čestice igraju ulogu dodatnih centara za formiranje konglomerata, sorpcionih materijala (glina, klinoptilolit, saponit).
4. Kombinovana obrada. Kombinacija koagulacije sa magnetizacijom vode, primenom električnog polja, izlaganjem ultrazvuku.
5. Upotreba mješavine željeznog hlorida i aluminijum sulfata.
6. Upotreba mehaničke agitacije, koja smanjuje dozu koagulanata za 30-50% i poboljšava kvalitet čišćenja.
7. Uvođenje oksidatora (hlor i ozon).