Процесс очистки воды коагулированием можно улучшить наложением электрического поля. По этому методу исходную воду с введенными в нее небольшими дозами коагулянта пропускают между алюминиевыми электродами, подключенными к источнику тока. При этом сохраняется преимущество метода электролитического коагулирования, а расход электроэнергии не превышает 10 Вт/м3 воды.
Коагуляцию примесей воды улучшает обработка ее ультразвуком. Однако, происходящее при этом разрушение механических примесей, уменьшающее степень полидисперсности суспензии, иногда сказывается отрицательно. Результаты исследований по ультразвуковой коагуляции, проведенные В. Б. Викулиной, показывают, что оптимальные результаты достигаются при относительно низких частотах ультразвука — 8... 18 кГц при продолжительности озвучивания 1 ... 3 мин. С увеличением интенсивности ультразвука возрастает скорость коагуляции.
Воздействие ионизирующих у-, р- и рентгеновских лучей проявляется в ускорении окисления органических и минеральных примесей растворенным в воде кислородом, в результате чего вода обесцвечивается, обеззараживается, дезодорируется, ускоряется осаждение взвешенных примесей. Все перечисленные выше процессы улучшают обработку воды коагулянтами, расширяют сферу их применения.
коагуляция вода примесь
Контактная коагуляция
Контактная коагуляция — технологический процесс осветления и обесцвечивания воды, заключающийся в адсорбции ее примесей с нарушенной агрегативной устойчивостью на поверхности частиц контактной массы. В основе процесса лежат вандер-ваальсовы силы межмолекулярного притяжения. Однако, они определяются только при условии движения жидкости, когда мелкие частицы примесей воды сближаются с зернами фильтрующей загрузки, преодолев при этом электростатические силы отталкивания.
В процессе контактной коагуляции взаимодействуют частицы, значительно различающиеся своими размерами. Частицы примесей воды имеют микро- и ультрамикроскопические размеры, а частицы контактной среды — макроскопические. Прилипание агрегативно неустойчивых примесей воды к поверхности частиц контактной массы является частным случаем коагуляции, носящим название адагуляция. Характерной особенностью этого процесса является большая скорость в сочетании с высоким эффектом при меньших затратах коагулянта. Интенсивность прилипания мелких примесей к относительно крупным зернам загрузки намного превышает скорость агломерации между собой отдельных мелких частиц в свободном объеме жидкости.
При фильтровании воды, обработанной коагулянтом, через песок с размером зерен 0,5 мм ее осветление происходит за 5— 10 с. Подобная глубина осветления воды при конвективной коагуляции частиц с образованием хлопьев достигается за 20— 40 мин. Контактная коагуляция отличается не только высокой скоростью процесса, но и большой полнотой извлечения из воды ее примесей, что позволяет при обработке маломутных цветных вод ограничиваться только одним методом ее кондиционирования. При коагулировании примесей воды в объеме образующиеся хлопья требуют последующего их выделения тем или иным методом.
Практика показала, что эффект контактной коагуляции повышается по мере сокращения интервала между вводом коагулянта в обрабатываемую воду и ее поступлением в слой контактной массы. За этот короткий промежуток времени в обрабатываемой воде успевают образоваться микроагрегаты слипшихся первичных частиц. Далее коагуляция идет за счет коррозии этих микроагрегатов на макроповерхности частиц контактной массы.
Другими особенностями контактной коагуляции является независимость процесса от щелочности и температуры воды, меньшее влияние рН и др.
Водоочистные сооружения, работа которых основана на принципе контактной коагуляции, называют контактными осветлителями, контактными фильтрами, осветлителями со слоем взвешенного осадка.
Определение оптимальных доз реагентов
Доза коагулянта для вод разного состава не одинакова и устанавливается путем пробного коагулирования исходной воды в лаборатории. Оптимальная доза коагулянта вызывает образование крупных, быстро декантирующих хлопьев и не дает опалесценции воды. Существует методика определения показателя коагулируемости воды, под которым понимается способность к коагуляции грубодисперсных и коллоидных примесей, присутствующих в воде, при обработке ее коагулянтом — сернокислым алюминием, проводимой как без подщелачивания воды, так и с ее подщелачиванием. Для ориентировочных подсчетов дозу коагулянта следует определять по СНиП 2.04.02—84, которая в пересчете на безводные A12(S04)3; Fe2(S04)3; FeCl3 при обработке мутных вод принимается (в зависимости от содержания примесей) от 25 до 80 мг/л. При коагулировании воды с повышенной цветностью доза коагулянта находится по формуле ДК=4Ц0'5, где Ц — цветность воды, град.
Дозу ПАА, считая по безводному продукту, можно определить в зависимости от места его ввода. Так, при вводе перед сооружениями I ступени, согласно СНиПу, в зависимости от мутности и цветности исходной воды она варьируется в пределах 0,2... 1,5 мг/л, а при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке — 0,05... 0,1 мг/л, при вводе перед фильтровальными сооружениями при одноступенчатой очистке — 0,2... ... 0,6 мг/л.
Доза АК, считая по диоксиду кремния, также зависит от места ее ввода: при вводе перед сооружениями I ступени при температуре исходной воды свыше 5...7°С она равна 2... 3 мг/л, а при температуре воды ниже 5 °С — 3...5 мг/л; при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке — 0,2...0,5 мг/л и при вводе перед фильтровальными сооружениями при одноступенчатой очистке — 1...3 мг/л.
Флокулянты следует вводить в воду через 2...3 мин после ввода коагулянта. При очистке мутных вод допускается введение в воду флокулянтов до коагулянтов или одновременно.
При предварительном хлорировании, которое предусматривается для улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а также для поддержания водоочистных сооружений в надлежащем санитарном состоянии, доза хлора принимается 2 ... 4,0 мг/л. Реагент следует вводить в воду за 1... 3 мин до наступления коагулянта и тщательно перемешивать.
При наличии в исходной воде фенолов рекомендуется применять ее преаммонизацию путем введения в воду перед хлорированием аммиака или аммонийных солей в количестве 20 ... 25% (по NH3) от дозы хлора.
При низкой щелочности исходной воды для обеспечения успешной коагуляции ее приходится подщелачивать, для чего в нее вводят известь или соду в количествах, определяемых по формуле
Дщ = Кщ (Дк/ек— Щ0) + 1
где Дк — максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта, мг/л; Щ0 — минимальная щелочность исходной воды, мг-экв/л; Кщ — коэффициент, равный для извести (по СаО)—28 и для соды (по Na2C03)—53; ек — эквивалентная масса коагулянта (безводного), мг-эквл, принимаемая для A12(S04)3 — 57, FeCl3 — 54, Fe2(S04)3 — 67.
При отрицательной величине Дщ подщелачивание не требуется. Щелочные реагенты следует вводить одновременно с вводом коагулянта или до него.
При дезодорации исходной воды следует применять: тонко- диспергированный порошкообразный уголь, дозу которого назначают (по углю марки «А-щелочной»), руководствуясь результатами технологических исследований, перманганат калия, озон.
Для устранения нежелательных привкусов и запахов возможно комбинированное применение указанных реагентов, при этом активный уголь следует вводить в воду после окислителей.
Дозу фторсодержащего реагента, мг/л, при фторировании воды следует определять по формуле
Дф = 104(mф*аф - Ф)/(Кф*Сф),
где mф — коэффициент, зависящий от места ввода реагента в воду, принимаемый при вводе в фильтрат — 1, при вводе перед фильтровальными аппаратами — 1,1; aф — содержание фтора в обработанной воде, мг/л (для средней полосы России для зимнего периода аф=1 мг/л, для летнего — 0,8 мг/л); Ф — содержание фтора в исходной воде, мг/л; Кф — содержание фтора в чистом реагенте, %, принимаемое для кремнефтористого натрия — 61; для фтористого натрия — 45; для кремне- фтористого аммония — 64; для кремнефтористоводородной кислоты — 79; Сф — содержание чистого реагента в товарном продукте, %.
Ввод фторсодержащих реагентов следует предусматривать в фильтрат перед обеззараживанием, возможно, их введение перед фильтрами при двухступенчатой очистке.
Дехлорирование воды производится аэрированием (при небольшом избытке остаточного хлора) или связыванием хлора при введении тиосульфата, сульфита и дисульфита натрия, аммиака, сжиженного оксида серы(IV) или ее фильтрованием через гранулированный активный уголь. Примерные дозы реагентов определяются следующими соотношениями: на 1 мг хлора требуется тиосульфата натрия 0,8 ... 7,2 мг, сульфита натрия — 2,5 ... 3,5 мг, оксида серы(1У)—0,9... 1,1 мг, аммиака — около 0,13 мг.