Одним з наиболее широко применяемих на практике приемов снижения содержания взвеси у воді є седиментація під действием сил тяжести. Однако, примеси, обусловливающие мутність і цветність природних вод, отличаются малими розмірами, вследствие чего їх осаждение відбувається крайне медленно, так як сили диффузии превалируют над силами тяжести. Крім того, наличие домішок коллоидного характера ще більше осложняет процес седиментації. Для ускорения процессов осаждения, фильтрования, флотації і повишения їх ефективності прибегают до коагулированию домішок води. Коагуляцією домішок води називается процес укрупнения коллоидних і завислих частичек дисперсной системи, происходящей у результате їх взаимодействия і об’единения у агрегати. Коагуляція представляет собою комплекс химічних і физічних взаимодействий між отрицательно заряженними коллоидними частинками і катионами, т.е. положительно заряженними химическими реагентами. Она использует різні сили отталкивания і притяжения, які забезпечують устойчивость або, наоборот, неустойчивость коллоидной взвеси, а именно: - сили електростатічного отталкивания; - броуновское рух; - сили притяжения Ван-дер-Ваальса; - силу всемирного тяготения. Коагуляція дестабилизирует коллоидную взвесь посредством двох різних механизмов: Положительно заряженние коагулянти нейтрализуют отрицальний заряд, навколишній коллоидние частинки. Коли заряд вокруг каждой частинки нейтрализован, вони постепенно сближаются, уменьшая свой еффективний радиус, становятся неустойчивими і можуть сталкиваться друг з другом. При столкновении частинки соединяются друг з другом за рахунок водородних связей або, наприклад, сил Ван-дер-Ваальса, образуя большие масси, або хлопья. Енергия перемешивания, применяемая у процесі очищення, увеличивает кількість і частоту цих столкновений частинок, усиливая агломерацію твердого речовини і способствуя образованию хлопьев. Образованию хлопьев способствует полимерная природа коагулянтов. Їх длинние молекулярние цепочки подхвативают агломеровані частинки, образуют мостики від однієї поверхні до другой, связивая вместе отдельние хлопья у великі, легко удаляемие масси.
З двох механизмов, участвующих у процесі коагуляції, нейтралізація заряда играет гораздо більше важную роль, ніж химічне связивание. Завершаются ети процеси отделением агрегатов слипшихся частичек від жидкой фази.
Слово «коагуляція» відбувається від латинского «coagulare», означающего «собирать вместе». Коагуляція играет важную роль у процессах водоочищення для видалення завислих коллоидних частинок, які можуть придавать питьевой воді неприятние вкус, цвет, запах або мутність. Це делается шляхом добавления до неочищенной воді спеціальних химічних реагентів (коагулянтов). Під действием коагулянтов дуже маленькие, чрезвичайно дисперсние коллоидние частички об’единяются вместе у большие масси (хлопья), які затем можна видалити такими методами разделения твердой і жидкой фази, як осаждение, флотація і фильтрація. Основними факторами, влияющими на процес коагуляції домішок води у об’ємі (конвективная коагуляція), являются: температура і щелочність води; концентрація водородних ионов і анионний состав води; правильний вибір дози коагулянта, бистрота його смешения і равномерність распределения у воді; вміст у воді естественних взвесей; умови протекания процесу хлопьеобразования (ортокинетічна фаза процесу коагуляції). Правильний вибір дози коагулянта має первостепенное значення для коагулування домішок води. Під дозой коагулянта подразумевается определенное массовое кількість реагента, которое добавляется до единице об’ема оброблюваної води. Доза коагулянта измеряется у мг/л, г/м3.
Наглядное представление о влиянии дози коагулянта на процеси осветления і обесцвечивания води дает коагуляційна кривая. Її можна разбить на три зони. У зоне I при малих дозах коагулянта еффект осветления і обесцвечивания води отстаиванием або фильтрованием незначителен. У зоне II збільшення дози коагулянта резко сказивается на еффекте осветления і обесцвечивания води. Граница між зонами I і II носит назва порога коагуляції. У зоне III збільшення дози коагулянта не дает заметного улучшения еффекта осветления і обесцвечивания води. Кривая практично параллельна оси абсцисс. Граница між зонами II і III носит назва оптимальной дози.
При коагулировании домішок води необхідно бистрое і равномерное распределение реагентів у її об’ємі для обеспечения максимального контакта частинок домішок з промежуточними продуктами гидролиза коагулянта (які существуют у течение короткого промежутка часу), так як процеси гидролиза, полимерізації і адсорбції протекают у течение 1 секунди. Для равномерного і бистрого смешения реагентів з водою їх следует вводить у зонах наибольшей турбулентності потока у нескольких точках його сечения. Для смешения реагента з водою необхідно предусматривать реагенторозподільники (пристрою ввода реагентів), обеспечивающие їх бистрое равномерное распределение у подающем канале або трубопроводе, і смесители, де відбувається последующее интенсивное смешение введенних реагентів з оброблюваної водою. Реагенторозподільники рекомендується виполнять у виде перфорованих трубчатих систем або вставок у трубопровід, представляющих собою местние сопротивления. Потерю напора у трубопроводе при установці указанних пристроїв відповідно принимают 0,1 … 0,2 і 0,2... 0,3 м. Перикинетічна (молекулярно-кинетічна) коагуляція заканчивается, коли частинки достигают размера 1…10 мкм, що практично совпадает з периодом бистрого распределения коагулянта у оброблюваної воді у змішувачах. Нееффективное смешение призводить до перерасходу коагулянта і малой скорости агломерації домішок води при цієї дозе реагента. Следовательно, необхідно створити оптимальний режим роботи смесителей, при котором коагулянт вступил би у соприкосновение з максимальним числом частинок домішок води до того, як закончатся реакції гидролиза і полимерізації. Застосування полимерних флокулянтов після дестабилізації коллоидной суспензии коагулянтами дозволяє увеличить еффективність процесу очищення. Завдяки своей дуже большой молекулярной массе полимерние флокулянти чрезвичайно еффективно образуют мостики між микрохлопьями, возникшими при коагуляції, создавая більше великі макрохлопья. Использование вслед за коагуляцією дуже малих количеств флокулянтов (0,01 - 0,5 мг/л) максимизирует захват частинок, ускоряет образование хлопьев і робить хлопья більше плотними і бистро осаждаемими. Использование флокулянтов для етой цели дозволяє також обмежити дозировку коагулянтов до минимального количества, необходимого для дестабилізації коллоидной суспензии, оскільки при цьому не требуется избиточное кількість коагулянта для образования суспензии, способной випасть у осадок. Результатом процесу коагуляції є видалення забруднень у виде нерастворимого осаду або флотошлама. Источник: http://www.coagulant.com.ua |
 |
 |
