Coagulatie van water verwijst naar de voorlopige fysische en chemische methoden voor de zuivering ervan. De essentie van het proces ligt in de vergroting en precipitatie van mechanische onzuiverheden of geëmulgeerde stoffen. Deze technologie wordt gebruikt in moderne afvalwater- en waterzuiveringsinstallaties.
Fysieke fundamenten
Coagulatie van water, of met andere woorden de opheldering ervan, is een proces waarbij kleine deeltjes in suspensie worden gecombineerd tot grotere conglomeraten. Door deze procedure uit te voeren, kunt u fijn verspreide onzuiverheden uit de vloeistof verwijderen tijdens het verdere bezinken, filteren of flotatie.
Om ervoor te zorgen dat de deeltjes "aan elkaar blijven plakken", is het noodzakelijk om de onderlinge afstotingskrachten te overwinnen, die de stabiliteit van de colloïdale oplossing garanderen. Meestal hebben onzuiverheden een zwakke negatieve lading. Daarom worden, om water door coagulatie te zuiveren, stoffen met tegengestelde ladingen geïntroduceerd. Als gevolg hiervan worden deeltjes van suspensies elektrisch neutraal, verliezen hun wederzijdse afstotende krachten en beginnen aan elkaar te kleven en vallen vervolgens uit.in het sediment.
Gebruikte materialen
2 soorten chemische reagentia worden gebruikt als stollingsmiddelen: anorganisch en organisch. Van de eerste groep stoffen zijn de meest voorkomende zouten van aluminium, ijzer en mengsels daarvan; titanium-, magnesium- en zinkzouten. De tweede groep omvat polyelektrolyten (melamine-formaldehyde, epichloorhydrinedimethylamine, polychloordiallyldimethyl-ammonium).
In industriële omstandigheden wordt afvalwater meestal gecoaguleerd met aluminium- en ijzerzouten:
- Aluminiumchloride AlCl3∙6H2O;
- ijzerchloride FeCl3∙6H2O;
- Alsulfaat 2O;
- ijzersulfaat FeSO4 7H2O;
- natriumaluminaat NaAl(OH)4 en anderen.
Coagulanten vormen vlokken met een groot specifiek oppervlak, wat zorgt voor hun goede adsorptiecapaciteit. De keuze van het optimale type stof en de dosis ervan wordt gemaakt in laboratoriumomstandigheden, rekening houdend met de eigenschappen van de vloeistof van het behandelingsobject. Voor de zuivering van natuurlijk water ligt de concentratie van coagulanten gewoonlijk in het bereik van 25-80 mg/l.
Vrijwel al deze reagentia behoren tot de 3e of 4e gevarenklasse. Daarom moeten de ruimtes waar ze worden gebruikt in geïsoleerde kamers of vrijstaande gebouwen zijn.
Bestemming
Het coagulatieproces wordt zowel gebruikt in waterbehandelingssystemen als voor het reinigen van industriële enhuishoudelijk afvalwater. Deze technologie helpt de hoeveelheid schadelijke onzuiverheden te verminderen:
- ijzer en mangaan - tot 80%;
- synthetische oppervlakteactieve stoffen - met 30-100%;
- lood, chroom - met 30%;
- aardolieproducten – met 10-90%;
- koper en nikkel - met 50%;
- organische vervuiling - met 50-65%;
- radioactieve stoffen - met 70-90% (behalve moeilijk te verwijderen jodium, barium en strontium; hun concentratie kan slechts met een derde worden verlaagd);
- pesticiden - met 10-90%.
Waterzuivering door coagulatie gevolgd door sedimentatie maakt het mogelijk om het geh alte aan bacteriën en virussen erin met 1-2 ordes van grootte te verminderen, en de concentratie van de eenvoudigste micro-organismen - met 2-3 ordes van grootte. De technologie is effectief tegen de volgende ziekteverwekkers:
- Coxsackievirus;
- enterovirussen;
- hepatitis A-virus;
- E. coli en zijn bacteriofagen;
- giardia cysten.
Sleutelfactoren
De snelheid en efficiëntie van watercoagulatie zijn afhankelijk van verschillende omstandigheden:
- Mate van fijnheid en concentratie van onzuiverheden. Verhoogde troebelheid vereist hogere doses stollingsmiddel.
- Zuurgraad van het milieu. Zuivering van vloeistoffen verzadigd met humus- en fulvinezuren gebeurt beter bij lagere pH-waarden. Bij normale waterzuivering is het proces actiever bij verhoogde pH. Voeg kalk, soda en bijtende soda toe om de alkaliteit te verhogen.
- Ionische compositie. Bij lage concentratiemengsel van elektrolyten, de efficiëntie van watercoagulatie wordt verminderd.
- Aanwezigheid van organische verbindingen.
- Temperatuur. Met zijn afname neemt de snelheid van chemische reacties af. De optimale modus is opwarmen tot 30-40 ° С.
Technologisch proces
Er zijn 2 belangrijke coagulatiemethoden die worden gebruikt in afvalwaterzuiveringsinstallaties:
- In gratis volume. Hiervoor worden mengers en flocculatiekamers gebruikt.
- Contact bliksem. Er wordt eerst een stollingsmiddel aan het water toegevoegd en vervolgens door een laag korrelige materialen geleid.
De laatste methode van watercoagulatie wordt het meest gebruikt vanwege de volgende voordelen:
- Hoge reinigingssnelheid.
- Kleinere doses stollingsmiddelen.
- Geen sterke invloed van de temperatuurfactor.
- Het is niet nodig om vloeistof te alkaliseren.
Het technologische proces van afvalwaterzuivering door coagulatie omvat 3 hoofdfasen:
- Reagens doseren en mengen met water. Stollingsmiddelen worden in de vloeistof gebracht in de vorm van 10-17% oplossingen of suspensies. Het mengen in containers gebeurt mechanisch of door beluchting met perslucht.
- Vlokvorming in speciale kamers (contact, dunne laag, uitwerpen of recirculatie).
- Bezinken in bezinktanks.
Sedimentatie van afvalwater is efficiënter met een tweetrapsmethode, wanneer deze eerst wordt uitgevoerd zonder coagulantia en vervolgens na behandeling met chemicaliënreagentia.
Traditionele kraanontwerpen
De introductie van de coagulatieoplossing in het behandelde water wordt uitgevoerd met behulp van verschillende soorten mixers:
- Tubulair. Statische elementen in de vorm van kegels, membranen, schroeven worden in de drukleiding geïnstalleerd. Reagens wordt toegevoerd via een venturi.
- Hydraulisch: cloisonne, geperforeerd, vortex, ring. Vermenging vindt plaats door het creëren van een turbulente waterstroom die langs de scheidingswanden, door gaten, een laag gesuspendeerd coagulerend sediment of een inzetstuk in de vorm van een ring (membraan) met een gat gaat.
- Mechanisch (blad en propeller).
Combinatie met flotatie
Afvalwaterbehandeling door coagulatie is moeilijk te beheersen vanwege de constante verandering in de kwaliteit van de vloeistof. Om dit fenomeen te stabiliseren, wordt flotatie gebruikt - de scheiding van gesuspendeerde deeltjes in de vorm van schuim. Samen met coagulanten worden vlokmiddelen in het gezuiverde water gebracht. Ze verminderen de bevochtigbaarheid van suspensies en verbeteren de hechting van deze laatste met luchtbellen. Gasverzadiging wordt uitgevoerd bij flotatie-installaties.
Deze techniek wordt veel gebruikt voor de coagulatie van water dat verontreinigd is met producten van de volgende industrieën:
- raffinage-industrie;
- productie van kunstmatige vezels;
- pulp en papier, leer en chemische industrie;
- werktuigbouwkunde;
- productieeten.
3 soorten vlokmiddelen worden gebruikt:
- van natuurlijke oorsprong (zetmeel, gehydrolyseerde voedergist, bagasse);
- synthetisch (polyacrylamide, VA-2, VA-3);
- anorganisch (natriumsilicaat, siliciumdioxide).
Deze stoffen maken het mogelijk om de benodigde dosis stollingsmiddelen te verminderen, de duur van de reiniging te verkorten en de snelheid van schilferbezinking te verhogen. De toevoeging van polyacrylamide, zelfs in zeer kleine hoeveelheden (0,5-2,0 mg/kg) weegt aanzienlijk op de bezinkende vlokken, wat de snelheid van waterstijging in verticale voorbezinkers verhoogt.
Methoden van procesintensificatie
Verbetering van het watercoagulatieproces wordt in verschillende richtingen uitgevoerd:
- Verander de verwerkingsmodus (fractionele, afzonderlijke, intermitterende coagulatie).
- Regulering van de zuurgraad van het water.
- Gebruik van minerale opacifiers, waarvan de deeltjes de rol spelen van extra centra voor de vorming van conglomeraten, sorptiematerialen (klei, clinoptiloliet, saponiet).
- Gecombineerde verwerking. Combinatie van coagulatie met magnetisatie van water, aanbrengen van een elektrisch veld, blootstelling aan ultrageluid.
- Een mengsel van ijzerchloride en aluminiumsulfaat gebruiken.
- Het gebruik van mechanische agitatie, die de dosis stollingsmiddelen met 30-50% vermindert en de kwaliteit van de reiniging verbetert.
- Introductie van oxidatiemiddelen (chloor en ozon).
