Процес коагулювання
§ 82. Процес коагулювання
У практиці очищення природних вод з метою водопостачання коагулювання застосовується дуже широко. Теоретичні основи коагуляції викладаються у курсі «Хімія води та мікробіологія»1. Тут дається лише дуже короткий опис процесу коагулювання, що використовується при освітленні та знебарвленні води.
Найбільш часто застосовуваними реагентами при коагулювання (коагулянтами) в даний час є: сірчанокислий алюміній А1г (SO4b, залізний купорос FeSO4 і хлорне залізо FeCl3).
При введенні в освітлювану воду сірчанокислого алюмінію відбувається його дисоціація:
Далі має місце іонний обмін катіонів алюмінію на катіони, сорбовані глинистими частинками, що містяться у воді. В результаті гідролізу катіонів алюмінію, що залишилися в надлишку, відбувається утворення випадає в осад гідроокису алюмінію.
Хороші результати також дає застосування залізного купоросу з одночасним хлоруванням води. Введення хлору полегшує процес коагуляції та сприяє окисленню закисного заліза.
Сірчанокислий алюміній випускається нашою промисловістю двох сортів: очищений та неочищений. Перший містить не менше 40%, а другий - не менше 35,5% безводного А12 (ЕО^з. Цей коагулянт вимагає застосування пристроїв, що інтенсифікують процес його розчинення.
Необхідна доза коагулянту Дк встановлюється шляхом проведення технологічного аналізу води джерела, що використовується, або на підставі досвіду експлуатації очисних споруд, що працюють на воді даного джерела.
За відсутності даних спеціального технологічного аналізу для попередніх орієнтовних підрахунків при проектуванні споруд для освітлення води доза коагулянту, враховуючибезводну сіль АЬ (SO4)3, може бути прийнята в залежності від каламутності води, що очищається
Найменші значення дози відносяться до вод, що містять грубодисперсну суспензію.
При коагулюванні води для зниження її кольоровості доза коагулянту А1г (SO4)3 може бути визначена за емпіричною формулою
де Ц-кольоровість води в градусах за платино-кобальтовою шкалою.
При коагулювання води одночасно для її освітлення та знебарвлення приймають більше значення дози коагулянту з отриманих за табл. V.1 та наведеної формули.
Визначивши необхідну дозу коагулянту Дк мг/л і знаючи мінімальну лужність Щ мг-екв/л природної води (зазвичай дорівнює її карбонатної жорсткості), можна визначити дозу вапна Ді, виражену в СаО, необхідну для штучного підлужування води.
На перебіг процесу коагуляції великий вплив надає якість природної води (кількість і характер зважених речовин, що містяться в ній, окислюваність, сольовий склад, рН, температура).
Значна окислюваність води, обумовлена наявністю в ній органічних речовин, вимагає збільшення дози коагулянту.
При коагулювання вод різної якості різними коагулянтами може бути встановлене для кожного випадку оптимальне значення рН води. Так, при коагулювання каламутних вод сприятливим є відносно високе значення рН. Навпаки, коагулювання вод великої кольоровості (м'яких) йде успішніше за відносно низького значення рН.
Вищі температури сприяють перебігу процесу коагулювання.
Для інтенсифікації процесу коагулювання успішно застосовуються флокулянти — високомолекулярні речовини (мінеральні чи органічні). В даний час з мінеральних флокулянтів найбільш широке застосування у практиці очищення водиотримала активована кремнієва кислота, та якщо з органічних — полиакриламид. Дози флокулянтів залежать від якості оброблюваної води (сирою, відстоєною). Використання флокулянтів дозволяє скоротити дозу коагулянту.
Флокулянти вводяться в оброблювану воду одночасно із введенням коагулянтів, до або після них (порядок введення реагентів визначається експериментально).
Слід зазначити, що розрахункові дози реагентів дозволяють встановити розміри та продуктивності споруд для їх розчинення та дозування, при цьому річна витрата реагентів визначається з урахуванням зміни доз реагентів при сезонних змінах якості джерела, що використовується.
Крім викладеного процесу коагуляції, що відбувається в обсязі оброблюваної води, в практиці водоочищення використовується процес контактної коагуляції, що відбувається в шарі зернистого завантаження фільтрів або контактних освітлювачів (див. § 107).