Vandens krešėjimas: veikimo principas, taikymo tikslas

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 17:51

Vandens koaguliacija reiškia išankstinius fizinius ir cheminius jo valymo metodus. Proceso esmė slypi mechaninių priemaišų ar emulsuotų medžiagų padidinime ir nusodinime. Ši technologija naudojama šiuolaikiniuose nuotekų ir vandens valymo įrenginiuose.

Fiziniai pagrindai

Vandens koaguliacija arba, kitaip tariant, jo nuskaidrinimas, yra procesas, kurio metu suspensijoje esančios mažos dalelės sujungiamos į didesnius konglomeratus. Atlikdami šią procedūrą galėsite pašalinti smulkiai išsklaidytas priemaišas iš skysčio tolesnio nusodinimo, filtravimo ar flotacijos metu.

Kad dalelės „suliptų“, reikia įveikti tarpusavio atstūmimo jėgas, kurios užtikrina koloidinio tirpalo stabilumą. Dažniausiai priemaišos turi silpną neigiamą krūvį. Todėl, norint išvalyti vandenį koaguliacijos būdu, įvedamos medžiagos su priešingais krūviais. Dėl to suspensijų dalelės tampa elektriškai neutralios, praranda abipuses atstūmimo jėgas ir pradeda sulipti, o tada iškristi.nuosėdose.

Naudotos medžiagos

Kaip koaguliantai naudojami 2 rūšių cheminiai reagentai: neorganiniai ir organiniai. Iš pirmos grupės medžiagų labiausiai paplitusios aliuminio, geležies druskos ir jų mišiniai; titano, magnio ir cinko druskos. Antrajai grupei priklauso polielektrolitai (melaminas-formaldehidas, epichlorhidrindimetilaminas, polichlorodialildimetilamonis).

Pramoninėmis sąlygomis nuotekos dažniausiai koaguliuojamos aliuminio ir geležies druskomis:

• Aliuminio chloridas AlCl₃∙6H_2O;
• geležies chloridas FeCl₃∙6H_2O;
• Al sulfatas 2_O;
• geležies sulfatas FeSO₄ 7H_2O;
• natrio aliuminatas NaAl(OH)_{4 ir kt.}

Koagulantai sudaro didelio specifinio paviršiaus dribsnius, kurie užtikrina gerą jų adsorbcijos gebą. Optimalaus tipo medžiagos ir jos dozės parinkimas atliekamas laboratorinėmis sąlygomis, atsižvelgiant į apdorojimo objekto skysčio savybes. Natūralių vandenų skaidrinimui koaguliantų koncentracija paprastai yra 25-80 mg/l.

Praktiškai visi šie reagentai priklauso 3 arba 4 pavojingumo klasei. Todėl zonos, kuriose jie naudojami, turi būti izoliuotose patalpose arba atskiruose pastatuose.

Kelionės tikslas

Krešėjimo procesas naudojamas tiek vandens valymo sistemose, tiek valant pramoninius irbuitinės nuotekos. Ši technologija padeda sumažinti kenksmingų priemaišų kiekį:

• geležis ir manganas – iki 80%;
• sintetinės aktyviosios paviršiaus medžiagos – 30–100 %;
• švinas, chromas – 30 %;
• naftos produktai – 10-90%;
• varis ir nikelis – 50 %;
• organinė tarša – 50-65 %;
• radioaktyviosios medžiagos - 70-90% (išskyrus sunkiai pasišalinamą jodą, barį ir stroncį; jų koncentracija gali būti sumažinta tik trečdaliu);
• pesticidai – 10–90 %.

Vandens valymas koaguliacijos būdu, po kurio seka sedimentacija, leidžia sumažinti bakterijų ir virusų kiekį jame 1-2 laipsniais, o paprasčiausių mikroorganizmų koncentraciją - 2-3 laipsniais. Ši technologija veiksminga prieš šiuos patogenus:

• Coxsackievirus;
• enterovirusai;
• hepatito A virusas;
• E. coli ir jos bakteriofagai;
• giardijos cistos.

Pagrindiniai veiksniai

Vandens krešėjimo greitis ir efektyvumas priklauso nuo kelių sąlygų:

• Smulkumo laipsnis ir priemaišų koncentracija. Dėl padidėjusio drumstumo reikia didesnių koagulianto dozių.
• Aplinkos rūgštingumas. Skysčiai, prisotinti humuso ir fulvo rūgštimis, išvalomi geriau esant žemesnėms pH vertėms. Esant normaliam vandens skaidrumui, procesas yra aktyvesnis esant padidintam pH. Norėdami padidinti šarmingumą, įpilkite kalkių, sodos, kaustinės sodos.
• Joninė kompozicija. Esant mažai koncentracijaielektrolitų mišinys, sumažėja vandens krešėjimo efektyvumas.
• Organinių junginių buvimas.
• Temperatūra. Jam mažėjant, mažėja cheminių reakcijų greitis. Optimalus režimas yra šildymas iki 30-40 ° С.

Technologinis procesas

Nuotekų valymo įrenginiuose naudojami 2 pagrindiniai krešėjimo būdai:

• Nemokamu garsu. Tam naudojami maišytuvai ir flokuliavimo kameros.
• Kontaktų apšvietimas. Pirmiausia į vandenį įpilama koagulianto, o po to perpilama per granuliuotų medžiagų sluoksnį.

Paskutinis vandens krešėjimo būdas yra plačiausiai naudojamas dėl šių privalumų:

• Didelis valymo greitis.
• Mažesnės koaguliantų dozės.
• Jokios didelės temperatūros faktoriaus įtakos.
• Nereikia šarminti skysčio.

Technologinis nuotekų valymo koaguliacijos procesas susideda iš 3 pagrindinių etapų:

1. Reagento dozavimas ir maišymas su vandeniu. Koagulantai į skystį įvedami 10-17% tirpalų arba suspensijų pavidalu. Maišymas talpyklose atliekamas mechaniškai arba aeruojant suslėgtu oru.
2. Floko susidarymas specialiose kamerose (kontaktinės, plonasluoksnės, išstūmimas arba recirkuliacija).
3. Nusėdimas nusodinimo rezervuaruose.

Nuotekų nusodinimas efektyvesnis taikant dviejų etapų metodą, kai iš pradžių atliekama be koaguliantų, o vėliau apdorojus chemikalaisreagentai.

Tradiciniai maišytuvų dizainai

Koagulanto tirpalas į išvalytą vandenį įpilamas naudojant įvairių tipų maišytuvus:

• Vamzdinis. Slėgio vamzdyno viduje sumontuoti statiniai elementai kūgių, membranų, varžtų pavidalu. Reagentas tiekiamas per venturi.
• Hidraulinė: klosonas, perforuotas, sūkurinis, poveržlė. Maišymas įvyksta dėl to, kad susidaro turbulentinis vandens srautas, einantis palei pertvaras, per skylutes, suspenduotų koaguliuojančių nuosėdų sluoksnį arba įdėklą poveržlės (diafragmos) pavidalu su skylute.
• Mechaninė (mentė ir sraigtas).

Derinys su flotacija

Nuotekų valymo koaguliacija procesą sunku kontroliuoti dėl nuolatinės skysčio kokybės kaitos. Norint stabilizuoti šį reiškinį, naudojama flotacija - suspenduotų dalelių atskyrimas putų pavidalu. Kartu su koaguliantais į išgrynintą vandenį įvedami flokuliantai. Jie sumažina suspensijų drėgmę ir pagerina pastarųjų sukibimą su oro burbuliukais. Dujų prisotinimas atliekamas flotacijos įrenginiuose.

Šis metodas plačiai naudojamas koaguliuojant vandenį, užterštą šių pramonės šakų produktais:

• rafinavimo pramonė;
• dirbtinio pluošto gamyba;
• celiuliozės ir popieriaus, odos ir chemijos pramonė;
• mechanikos inžinerija;
• gamybamaistas.

Naudojami 3 rūšių flokuliantai:

• natūralios kilmės (krakmolas, hidrolizuotos pašarinės mielės, bagasas);
• sintetinis (poliakrilamidas, VA-2, VA-3);
• neorganinis (natrio silikatas, silicio dioksidas).

Šios medžiagos leidžia sumažinti reikiamą koaguliantų dozę, sutrumpinti valymo trukmę ir padidinti dribsnių nusėdimo greitį. Poliakrilamido pridėjimas net labai nedideliais kiekiais (0,5–2,0 mg/kg) labai apsunkina nusėdančius dribsnius, o tai padidina vandens kilimo greitį vertikaliuose skaidrintuvuose.

Proceso intensyvinimo metodai

Vandens krešėjimo proceso gerinimas vykdomas keliomis kryptimis:

1. Pakeiskite apdorojimo režimą (dalinis, atskiras, pertraukiamas koaguliacija).
2. Vandens rūgštingumo reguliavimas.
3. Mineralinių drumstiklių, kurių dalelės atlieka papildomų centrų vaidmenį formuojant konglomeratus, sorbcines medžiagas (molis, klinoptilolitas, saponitas), naudojimas.
4. Kombinuotas apdorojimas. Koaguliacijos ir vandens įmagnetinimo derinys, elektrinio lauko taikymas, ultragarso poveikis.
5. Naudojamas geležies chlorido ir aliuminio sulfato mišinys.
6. Mechaninio maišymo naudojimas, kuris sumažina koaguliantų dozę 30-50 % ir pagerina valymo kokybę.
7. Oksidatorių (chloro ir ozono) įvedimas.