Юг Аква Системы
ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ВОДОПОДГОТОВКИ
ТЕЛ./ ФАКС:
+7(905)402-11-48
E-MAIL:
  
  

Коагуляция

Из поверхностных вод (реки, озера, пруды и т. п.) требуется, как правило, удаление грубой (размер частиц до 10 мкм), тонкой (10-1 мкм) взвеси, коллоидно-дисперсных веществ (1 — 0,01 мкм) и цветности. Грубая и тонкая взвесь обычно состоит из песка, глины, животных и растительных остатков, продуктов коррозии конструкционных материалов. Для удаления грубой и тонкой взвеси обычно используют фильтрование. В коллоидном состоянии могут находиться органические вещества, окислы металлов (например железа, меди и др.), кремнекислые соединения. Удаление из воды тонкой взвеси и коллоидных веществ возможно осуществить только путем ввода специальных реагентов, этот процесс называют коагуляцией. Реагенты, с помощью которых осуществляют коагуляцию называют коагулянтами.

Коагулянты способны осаждать частицы, которые не задерживаются фильтрами. При добавлении в резервуар с обрабатываемой водой коагулянт связывает частицы в воде, образуя хлопья достаточно большого размера, которые удаляются фильтрами. Вода становится прозрачной и чистой.

Принцип работы многих коагулянтов основан на взаимодействии вещества (коагулянта) с водой (гидролиз) с образованием гелеподобных структур. Физико-химический процесс коагуляции сложен: образующиеся хлопья коагулянта адсорбируют на своей поверхности коллоидные вещества, слипаясь и выделяясь при этом в виде осадка.

Для осуществления процесса коагуляции применяют различные реагенты. Наиболее широкое распространение в практике водоподготовки получили: сернокислый алюминий (глинозем) Аl(SO4)3·18Н2О, сернокислое железо (железный купорос) FeSO4·7Н2О, хлорное железо FeCl3·6H2O, гидроксохлорид алюминия.

Рассмотрим процесс коагуляции на примере использования в качестве реагента хлорного железа:
Находящиеся в растворе коллоидные частицы имеют заряд (как правило отрицательный) и всегда окружены ионами с противоположным знаком заряда, причем ионы противоположного знака полностью не компенсируют отрицательный заряд поверхности частицы. Остаточный заряд определяет устойчивость частицы. Чем он выше, тем устойчивее частица. При внесении в воду коагулянта, он гидролизуется.

FeCl3 + H2O = Fe(OH)Cl2 + Cl- + H+ (гидролиз коагулянта по первой ступени)

Fe(OH)Cl2 + H2O = Fe(OH)2Cl + Cl- + H+ (гидролиз коагулянта по второй ступени)

Fe(OH)2Cl + H2O = Fe(OH)3 + Cl- + H+ (гидролиз коагулянта по третьей ступени)

После чего происходит образование двойного электрического слоя вокруг коллоидных частиц, находящихся в растворе и сшивка (полимеризация) частиц с образованием неорганического полимера гелевого типа. Эта стадия процесса коагуляции называется хлопьеобразованием. Для образования хлопьев чрезвычайно важную роль играет скорость движения воды после добавления коагулянта в процессе так называемого созревания коллоида. Если при смешении коагулянта с водой необходимо обеспечить равномерное распределение вещества в обрабатываемом объеме, и, соответственно поддерживать при этом высокую скорость перемешивания, то в процессе созревания хлопьев, необходима наоборот низкая скорость перемешивания (движение жидкости со скоростью не более 0,1-0,3 м/ч). Образование хлопьев протекает медленно – в течение 10–30 мин. Для образования крупных, прочных, быстрооседающих хлопьев гидроксидов металлов с захваченными ими примесями необходимо применять специальные формы камер хлопьеобразования.

Соли железа как коагулянты имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений рН среды; большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев. Недостаток – менее развитая поверхность.

При использовании смесей сульфата алюминия и хлорида железа (III) в соотношениях от 1 : 1 до 1 : 2 достигается лучший результат коагулирования, чем при раздельном применении реагентов. Происходит ускорение осаждения хлопьев. Оптимальную дозу реагента устанавливают на основании пробного коагулирования.

Кроме коагуляции различают процесс флокуляции - вида коагуляции, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в жидкой среде, образуют рыхлые хлопьевидные скопления - флокулы. Флокуляция происходит под влиянием специально добавляемых веществ – флокулянтов, а также при тепловых, механических, электрических и пр. воздействиях. Эффективные флокулянты – растворимые органические полимеры, особенно полиэлектролиты.

Действие полимерных флокулянтов обычно объясняют адсорбцией нитевидных макромолекул одновременно на различных частицах. Возникающие при этом агрегаты образуют хлопья, которые могут быть легко удалены отстаиванием или фильтрованием. Флокулянты (поликремниевая кислота, полиакриламид и др.) широко используются при подготовке воды для технических и бытовых нужд.

Современные полимерные флокулянты позволяют эффективно очистить воду от коллоидов, в том числе и без предварительного применения коагулянтов. Одним из таких реагентов, широко используемым в практике подготовки питьевой воды является ВПК-402. При водоочистке полимерные флокулянты применяют обычно в концентрации 0,1–5 мг/л. Флокуляция под действием органических веществ в природных водоемах – важный фактор их самоочищения.

В практике водоподготовки наиболее часто требуется применение коагуляции совместно с другими методами водоподготовки. Например, при коагуляции воды из открытых источников (реки, озера, пруды) ее применят совместно с введением в воду окислителей (озона, хлора).

Для осуществления процесса коагуляции мы предлагаем использовать в случае обработки небольших объемов воды (до 10 м3/ч) применять выпускаемые промышленностью пластиковые (полиэтиленовые, полипропиленовые) емкости в качестве контактных резервуаров, при обработке большего количества воды — строительство контактных резервуаров из бетона, железобетона с гидроизоляцией рабочей поверхности. Технологический расчет, проектирование и подбор необходимого оборудования выполняется нашими высококвалифицированными специалистами. Применение марки коагулянтов и доза подбираются как в зависимости от решения конкретной задачи, так от химического состава и особенностей конкретной обрабатываемой воды.

Тел./факс: +7(905) 402-11-48 info@vodarus.ru
Оборудование для водоподготовки, г. Краснодар
© «ЮгАкваСистемы», 2011 г.