La coagulació de l'aigua fa referència als mètodes físics i químics preliminars de la seva purificació. L'essència del procés rau en l'ampliació i la precipitació d'impureses mecàniques o substàncies emulsionades. Aquesta tecnologia s'utilitza a les plantes de tractament d'aigües residuals i modernes.
Fonaments físics
La coagulació de l'aigua, o en altres paraules, la seva clarificació, és un procés en què petites partícules en suspensió es combinen en conglomerats més grans. La realització d'aquest procediment permet eliminar les impureses finament disperses del líquid durant la seva posterior sedimentació, filtrat o flotació.
Per tal que les partícules "s'enganxin", cal superar les forces de repulsió mútua entre elles, que asseguren l'estabilitat de la solució col·loïdal. Molt sovint, les impureses tenen una càrrega negativa feble. Per tant, per purificar l'aigua per coagulació, s'introdueixen substàncies amb càrregues oposades. Com a resultat, les partícules de suspensions es tornen elèctricament neutres, perden les seves forces de repulsió mútues i comencen a enganxar-se i després cauen.al sediment.
Materials utilitzats
Com a coagulants s'utilitzen 2 tipus de reactius químics: inorgànics i orgànics. Del primer grup de substàncies, les més habituals són les sals d'alumini, ferro i les seves mescles; sals de titani, magnesi i zinc. El segon grup inclou polielectròlits (melamina-formaldehid, epiclorhidrindimetilamina, policlorodialildimetil-amoni).
En condicions industrials, les aigües residuals sovint es coagulen amb sals d'alumini i ferro:
- Clorur d'alumini AlCl3∙6H2O;
- clorur fèrric FeCl3∙6H2O;
- Al sulfat 2O;
- sulfat de ferro FeSO4 7H2O;
- aluminat de sodi NaAl(OH)4 i altres.
Els coagulants formen escates amb una gran superfície específica, la qual cosa garanteix la seva bona capacitat d'adsorció. L'elecció del tipus òptim de substància i la seva dosi es fa en condicions de laboratori, tenint en compte les propietats del líquid de l'objecte de tractament. Per a la clarificació de les aigües naturals, la concentració de coagulants sol estar en el rang de 25-80 mg/l.
Pràcticament tots aquests reactius pertanyen a la 3a o 4a classe de perill. Per tant, les zones on s'utilitzen han de ser en habitacions aïllades o edificis aïllats.
Destinació
El procés de coagulació s'utilitza tant en sistemes de tractament d'aigües com per a la neteja industrial iaigües residuals domèstiques. Aquesta tecnologia ajuda a reduir la quantitat d'impureses nocives:
- ferro i manganès - fins a un 80%;
- tensioactius sintètics: entre un 30 i un 100%;
- plom, crom - un 30%;
- productes petroliers: entre un 10 i un 90%;
- coure i níquel: un 50%;
- contaminació orgànica: entre un 50 i un 65%;
- substàncies radioactives: entre un 70 i un 90% (excepte el iode, el bari i l'estronci difícils d'eliminar; la seva concentració només es pot reduir en un terç);
- pesticides: entre un 10 i un 90%.
La purificació de l'aigua per coagulació seguida de sedimentació permet reduir el contingut de bacteris i virus en ella en 1-2 ordres de magnitud i la concentració dels microorganismes més simples, en 2-3 ordres de magnitud. La tecnologia és efectiva contra els següents patògens:
- Coxsackievirus;
- enterovirus;
- virus de l'hepatitis A;
- E. coli i els seus bacteriòfags;
- quists de giardia.
Factors clau
La velocitat i l'eficiència de la coagulació de l'aigua depenen de diverses condicions:
- Grau de finesa i concentració d'impureses. L'augment de la terbolesa requereix dosis més altes de coagulant.
- Acidesa del medi. La purificació de líquids saturats amb àcids húmics i fúlvics es produeix millor a valors de pH més baixos. Amb la clarificació normal de l'aigua, el procés és més actiu a pH elevat. Per augmentar l'alcalinitat, afegiu llima, sosa, sosa càustica.
- Composició iònica. A baixa concentracióbarreja d'electròlits, l'eficiència de la coagulació de l'aigua es redueix.
- Presència de compostos orgànics.
- Temperatura. Amb la seva disminució, la velocitat de les reaccions químiques disminueix. El mode òptim és escalfar fins a 30-40 ° С.
Procés tecnològic
Hi ha 2 mètodes principals de coagulació utilitzats a les depuradores d'aigües residuals:
- En volum gratuït. Per a això, s'utilitzen mescladors i cambres de floculació.
- Contacte amb il·luminació. Primer s'afegeix un coagulant a l'aigua i després es fa passar per una capa de materials granulars.
L'últim mètode de coagulació de l'aigua és el més utilitzat a causa dels següents avantatges:
- Velocitat de neteja alta.
- Menys dosis de coagulants.
- Cap influència forta del factor de temperatura.
- No cal alcalinitzar el líquid.
El procés tecnològic de tractament d'aigües residuals per coagulació inclou 3 etapes principals:
- Dosificació i mescla de reactius amb aigua. Els coagulants s'introdueixen al líquid en forma de solucions o suspensions al 10-17%. La barreja en contenidors es realitza de manera mecànica o per aireació amb aire comprimit.
- Formació de flocs en cambres especials (contacte, capa fina, ejecció o recirculació).
- Assentament en tancs de decantació.
La sedimentació d'aigües residuals és més eficient amb un mètode en dues etapes, quan es realitza primer sense coagulants i després després del tractament amb productes químics.reactius.
Dissenys d'aixetes tradicionals
La introducció de la solució coagulant a l'aigua tractada es realitza mitjançant diferents tipus de mescladors:
- Tubular. Dins de la canonada de pressió s'instal·len elements estàtics en forma de cons, diafragmes i cargols. El reactiu es subministra a través d'un venturi.
- Hidraulic: cloisonne, perforat, vortex, rentadora. La barreja es produeix a causa de la creació d'un flux turbulent d'aigua que passa per les particions, a través de forats, una capa de sediment de coagulació en suspensió o una inserció en forma de rentadora (diafragma) amb un forat.
- Mecànic (pala i hèlix).
Combinació amb flotació
El tractament d'aigües residuals per coagulació és difícil de controlar el procés a causa del canvi constant en la qualitat del líquid. Per estabilitzar aquest fenomen, s'utilitza la flotació: la separació de partícules en suspensió en forma d'escuma. Juntament amb els coagulants, s'introdueixen floculants a l'aigua purificada. Redueixen la humectabilitat de les suspensions i milloren l'adhesió d'aquestes últimes amb bombolles d'aire. La saturació de gas es realitza a les plantes de flotació.
Aquesta tècnica s'utilitza àmpliament per a la coagulació d'aigua contaminada amb productes de les indústries següents:
- indústria de la refinació;
- producció de fibra artificial;
- indústries de pasta i paper, cuir i química;
- enginyeria mecànica;
- producciómenjar.
S'utilitzen 3 tipus de floculants:
- d'origen natural (midó, llevat de farratge hidrolitzat, bagaix);
- sintètic (poliacrilamida, VA-2, VA-3);
- inorgànic (silicat de sodi, diòxid de silici).
Aquestes substàncies permeten reduir la dosi requerida de coagulants, escurçar la durada de la neteja i augmentar la taxa de sedimentació de les escates. L'addició de poliacrilamida fins i tot en quantitats molt petites (0,5-2,0 mg/kg) pesa significativament els flocs de decantació, la qual cosa augmenta la velocitat d'augment de l'aigua en els clarificadors de tipus vertical.
Mètodes d'intensificació del procés
La millora del procés de coagulació de l'aigua es duu a terme en diverses direccions:
- Canvia el mode de processament (coagulació fraccionada, separada i intermitent).
- Regulació de l'acidesa de l'aigua.
- Ús d'opacificants minerals, les partícules dels quals juguen el paper de centres addicionals per a la formació de conglomerats, materials d'absorció (argila, clinoptilolita, saponita).
- Processament combinat. Combinació de coagulació amb magnetització de l'aigua, aplicació d'un camp elèctric, exposició a ultrasons.
- Fent servir una barreja de clorur fèrric i sulfat d'alumini.
- L'ús de l'agitació mecànica, que redueix la dosi de coagulants en un 30-50% i millora la qualitat de la neteja.
- Introducció d'oxidants (clor i ozó).
