Coagularea apei: principiu de acțiune, scop de aplicare

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 17:54

Coagularea apei se referă la metodele fizice și chimice preliminare de purificare a acesteia. Esența procesului constă în mărirea și precipitarea impurităților mecanice sau a substanțelor emulsionate. Această tehnologie este utilizată în stațiile moderne de tratare a apelor uzate și a apei.

Bazele fizice

Coagularea apei, sau cu alte cuvinte clarificarea ei, este un proces în care particulele mici în suspensie sunt combinate în conglomerate mai mari. Efectuarea acestei proceduri vă permite să îndepărtați impuritățile fin dispersate din lichid în timpul depunerii, filtrării sau flotarii ulterioare a acestuia.

Pentru ca particulele să se „lipească”, este necesar să se depășească forțele de repulsie reciprocă dintre ele, care asigură stabilitatea soluției coloidale. Cel mai adesea, impuritățile au o sarcină negativă slabă. Prin urmare, pentru purificarea apei prin coagulare se introduc substanțe cu sarcini opuse. Ca urmare, particulele de suspensie devin neutre din punct de vedere electric, își pierd forțele de repulsie reciproce și încep să se lipească, apoi cad.în sediment.

Materiale folosite

2 tipuri de reactivi chimici sunt folosite ca coagulanți: anorganici și organici. Din primul grup de substanțe, cele mai comune sunt sărurile de aluminiu, fier și amestecurile acestora; săruri de titan, magneziu și zinc. Al doilea grup include polielectroliți (melamină-formaldehidă, epiclorhidrindimetilamină, policlorodialildimetil-amoniu).

În condiții industriale, apele uzate sunt cel mai adesea coagulate cu săruri de aluminiu și fier:

Clorura de aluminiu AlCl₃∙6H_2O;

clorură ferică FeCl₃∙6H_2O;
Al sulfat 2_O;

sulfat de fier FeSO₄ 7H_2O;

aluminat de sodiu NaAl(OH)_{4 și altele.}

Coagulantele formează fulgi cu o suprafață specifică mare, ceea ce le asigură o bună capacitate de adsorbție. Alegerea tipului optim de substanță și a dozei acestuia se face în condiții de laborator, ținând cont de proprietățile lichidului obiectului tratat. Pentru limpezirea apelor naturale, concentrația de coagulanți este de obicei în intervalul 25-80 mg/l.

Practic toți acești reactivi aparțin clasei de pericol a 3-a sau a 4-a. Prin urmare, zonele în care sunt utilizate trebuie să fie în încăperi izolate sau în clădiri decomandate.

Destinație

Procedeul de coagulare este utilizat atât în sistemele de tratare a apei, cât și pentru curățarea industrială șiape reziduale menajere. Această tehnologie ajută la reducerea cantității de impurități dăunătoare:

fier și mangan - până la 80%;
agenți tensioactivi sintetici - cu 30-100%;
plumb, crom - cu 30%;
produse petroliere – cu 10-90%;
cupru și nichel - cu 50%;
poluare organică - cu 50-65%;
substanțe radioactive - cu 70-90% (cu excepția iodului, bariului și stronțiului greu de îndepărtat; concentrația acestora poate fi redusă doar cu o treime);
pesticide - cu 10-90%.

Purificarea apei prin coagulare urmată de sedimentare permite reducerea conținutului de bacterii și viruși din ea cu 1-2 ordine de mărime, iar concentrația celor mai simple microorganisme - cu 2-3 ordine de mărime. Tehnologia este eficientă împotriva următorilor agenți patogeni:

Coxsackievirus;
enterovirusuri;
virusul hepatitei A;
E. coli și bacteriofagii săi;
chisturi de giardia.

Factori cheie

Viteza și eficiența coagulării apei depind de mai multe condiții:

Grad de finețe și concentrație de impurități. Turbiditatea crescută necesită doze mai mari de coagulant.
Aciditatea mediului. Purificarea lichidelor saturate cu acizi humic și fulvic are loc mai bine la valori mai mici ale pH-ului. Cu limpezirea normală a apei, procesul este mai activ la pH ridicat. Pentru a crește alcalinitatea adăugați var, sifon, sodă caustică.
Compoziție ionică. La concentrație scăzutăamestec de electroliți, eficiența coagulării apei este redusă.
Prezența compușilor organici.
Temperatura. Odată cu scăderea sa, viteza reacțiilor chimice scade. Modul optim este încălzirea până la 30-40 ° С.

Proces tehnologic

Există 2 metode principale de coagulare utilizate în stațiile de tratare a apelor uzate:

În volum gratuit. Pentru aceasta se folosesc mixere și camere de floculare.
Contact iluminare. Mai întâi se adaugă un coagulant în apă, apoi este trecut printr-un strat de materiale granulare.

Ultima metodă de coagulare a apei este cea mai utilizată datorită următoarelor avantaje:

Viteză mare de curățare.
Doze mai mici de coagulanți.
Fără influență puternică a factorului de temperatură.
Nu este nevoie să alcalinizați lichidul.

Procesul tehnologic de tratare a apelor uzate prin coagulare include 3 etape principale:

Dozarea reactivului și amestecarea cu apă. Coagulantele sunt introduse în lichid sub formă de soluții sau suspensii 10-17%. Amestecarea în recipiente se realizează mecanic sau prin aerare cu aer comprimat.
Formarea de floc în camere speciale (contact, strat subțire, ejecție sau recirculare).
Se așează în rezervoare de decantare.

Sedimentarea apelor uzate este mai eficientă cu o metodă în două etape, atunci când se efectuează mai întâi fără coagulanți și apoi după tratarea cu substanțe chimicereactivi.

Design tradițional de robinete

Introducerea solutiei de coagulare in apa tratata se realizeaza folosind diferite tipuri de mixere:

Tubular. În interiorul conductei de presiune sunt instalate elemente statice sub formă de conuri, diafragme, șuruburi. Reactivul este furnizat printr-un venturi.
Hidraulic: cloisonne, perforat, vortex, saiba. Amestecarea are loc datorită creării unui flux turbulent de apă care trece de-a lungul pereților despărțitori, prin găuri, un strat de sediment de coagulare suspendat sau o inserție sub formă de șaibă (diafragmă) cu orificiu.
Mecanic (lamă și elice).

Combinație cu flotație

Tratarea apelor uzate prin coagulare este dificil de controlat din cauza schimbării constante a calității lichidului. Pentru a stabiliza acest fenomen, se folosește flotația - separarea particulelor în suspensie sub formă de spumă. Împreună cu coagulanții, în apa purificată se introduc floculanti. Ele reduc umecbilitatea suspensiilor și îmbunătățesc aderența acestora din urmă cu bule de aer. Saturația cu gaz se realizează la instalațiile de flotație.

Această tehnică este utilizată pe scară largă pentru coagularea apei contaminate cu produse din următoarele industrii:

industria de rafinare;
producție de fibre artificiale;
celuloză și hârtie, piele și industria chimică;
inginerie mecanică;
producțiemâncare.

Se folosesc 3 tipuri de floculanti:

de origine naturală (amidon, drojdie furajeră hidrolizată, bagas);
sintetic (poliacrilamidă, VA-2, VA-3);
anorganic (silicat de sodiu, dioxid de siliciu).

Aceste substanțe fac posibilă reducerea dozei necesare de coagulanți, scurtarea duratei curățării și creșterea ratei de depunere a fulgilor. Adăugarea de poliacrilamidă chiar și în cantități foarte mici (0,5-2,0 mg/kg) îngreunează în mod semnificativ fulgii de decantare, ceea ce crește rata de creștere a apei la clarificatoarele de tip vertical.

Metode de intensificare a procesului

Îmbunătățirea procesului de coagulare a apei se realizează în mai multe direcții:

Schimbați modul de procesare (coagulare fracționată, separată, intermitentă).
Reglarea acidității apei.
Utilizarea opacificanților minerali, ale căror particule joacă rolul de centre adiționale pentru formarea de conglomerate, materiale de sorbție (argilă, clinoptilolit, saponit).
Procesare combinată. Combinație de coagulare cu magnetizarea apei, aplicarea unui câmp electric, expunerea la ultrasunete.
Folosind un amestec de clorură ferică și sulfat de aluminiu.
Utilizarea agitației mecanice, care reduce doza de coagulanți cu 30-50% și îmbunătățește calitatea curățării.
Introducerea de oxidanți (clor și ozon).