22. Гетерокоагуляция и контактная кагуляция

Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных — гетерокоагуляцией или адагуляцией.

Гетерокоагуляция - взаимная коагуляция разнородных дисперсных систем.

Коагуляция смесью электролитов имеет большое практическое значение, так как даже при добавлении к золю одного электролита-коагулянта, в действительности коагуляция происходит, по крайней мере, под влиянием двух электролитов, так как в системе содержится электролит-стабилизатор. Кроме того, в технике для коагуляции часто применяют смесь двух электролитов. Понимание закономерностей взаимного действия электролитов важно также при исследовании воздействия биологически активных ионов на органы и ткани живого организма.

Контактная коагуляция - — процесс, осуществляемый в фильтрах с движением воды снизу вверх (см. Осветлитель контактный), при к-ром коагулирующ. реагент вступает в контакт с образовавшимися ранее хлопьями коагулянта, взвеш. в-вами, зернистой и пористой загрузками фильтров. Преимущества контактной коагуляции по сравнению с обычной объемной в следующем: протекает она быстрее, менее чувствительна к темп-ре, возможна даже при низком щелочном резерве воды, требует на 10—15% меньших доз коагулянтов.

Контактная коагуляция

Сократить объем используемого оборудования и расход реагентов позволяет так называемая контактная коагуляция. Она реализуется при введении раствора коагулянта перед механическим фильтром воды. В этом случае зерна загрузки и адсорбированные на них частицы служат центрами коагуляции – «затравкой». При этом резко ускоряется процесс роста хлопьев, которые образуются непосредственно на зернах загрузки и, соответственно, отпадает необходимость в их отстаивании. Процесс очистки сточных вод ускоряется в десятки раз.

Незначительное распространение контактной коагуляции в технологии очистки стоков объясняется быстрым загрязнением обычных фильтров и необходимостью их частой регенерации. Однако при использовании фильтров непрерывного действия такой процесс очень перспективен и в настоящее время распространяется на Западе.

23. Характеристика процесса флокуляции. Порядок введения природофлокулянтов

Флокуляция – процесс агрегатации частиц, в котором в дополнение к непосредственному контакту частиц происходит их адсорбционное взаимодействие с молекулами высокомолекулярного вещества, которое называют флокулянтом.

При введении флокулянта в сточные воды резко ускоряется процесс образования и осаждения хлопьев при коагуляции, увеличивается плотность агрегатов и осадков, расширяется диапазон рН эффективного действия коагулянтов.

При наличии в стоках значительного количества взвешенных частиц флокулянты могут обеспечивать их осаждение без введения дополнительных реагентов – коагулянтов.

Флокулянты бывают неорганическими и органическими, природными и синтетическими, ионогенными и амфотерными.

Неорганические флокулянты – активная кремниевая кислота, АКФК; природные – крахмал, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ). Синтетические представляют собой органические водорастворимые высокомолекулярные соединения с молекулярной массой от десятков тысяч до миллионов. Они получили наибольшее распространение из-за лучших флокуляционных свойств и широкого выбора различных модификаций.

Флокулянты могут быть катионными, анионными или не иметь заряда.

Универсальным флокулянтом является нейтральный флокулянт полиакриламид (ПАА). Он выпускается в виде сухого продукта или 8% геля, которые перед использованием растворяют до 0,1% раствора. Сухой продукт имеет преимущества перед гелем, поскольку организация процесса его растворения в сточной воде значительно проще.

ПАА широко используется для повышения эффективности процессов коагуляции и реагентного осаждения. Его применяют как при подготовке питьевой и технической воды, так и при очистке сточных вод и промывных растворов и шламов установок водоподготовки с большим содержанием взвесей.

Доза 0,1% раствора ПАА составляет 0,5–1,5 мг ПАА на 100 г взвешенных веществ. Раствор ПАА вводится через 0,5–2,0 минуты после ввода в стоки коагулянта.

Анионные флокулянты – сополимеры акриламида с акриловой кислотой, имеющие молекулярную массу 3000000–200000000, заряд 0–100%.

Катионные флокулянты – сополимеры акриламида с диметиламиноэтилметакрилатом и другими катионными мономерами – имеют молекулярную массу 300000–10000000 и заряд 0–100%. Выпускаются отечественные флокулянты катионного типа ВА-3, ВА-102, ВПК-402, КФ.

В отличие от ПАА, они вызывают образование крупных хлопьев без введения в сточные воды коагулянтов и могут использоваться самостоятельно. Такой процесс имеет существенные преимущества по сравнению с коагуляцией, поскольку не меняется солевой состав воды и в нее не вводятся дополнительные примеси.

24. Обеззараживание воды. Основы процесса хлорирования. Принципиальная схема

Обеззараживание воды – процесс, в результате  которого происходит уничтожение разного рода микроорганизмов и вирусов, сильно влияющих на развитие инфекционных  заболеваний вредных  для человека,  а  так же животных,  птиц , рыб, то есть всего живого.

На начальных этапах обработки воды (осветление, обесцвечивание коагулированием, отстаивание и фильтрование)  удаляется 98%  микроорганизмов. Остальные остаются в активном состоянии и среди них могут быть и патогенные. По этому при очистке поверхностных вод   необходимо всегда обеззараживать воду, тогда как подземные воды – в основном лишь в случае необходимости по микробиологическим свойствам.  Но для профилактических целей обеззараживание водыдолжно производиться на всех станциях очистки воды.

Существует много методов обеззараживания воды по способу воздействия на микроорганизмы.

Но в промышленном масштабе основными являются  только два.

Реагентный ( химический ) - воздействие на воду сильными окислителями (озон,  газообразный хлор,  диоксид хлора,  хлорная известь,  гипохлорит кальция,  гипохлорит натрия,  кислород, калий перманганат и другие;

Безреагентный ( физический ) - воздействие на воду УФ лучами.

Все методы можно подразделить на:

химическое обеззараживание воды (хлорирование, озонирование, воздействие перманганатом калия, перекись водорода, йодом и т. п.)

физическое обеззараживание воды (ультрафиолет, ультразвук и т. д.);

термическое обеззараживание воды (кипячение);

олигодинамические обеззараживание воды (обработка ионами благородных металлов);

Любое использование питьевой воды или выпуск сточных вод в биологические водные системы должен быть на сто процентов обеспечен как процессом очистки, так и обязательными элементами обеззараживания.

Проблема охраны, очистки и обеззараживания воды с каждым годом становится все острее из за деятельности человека. Источниками загрязнения как правило являются производственные предприятия, металлургические заводы, транспорт ( наземный и водный ). Из за увеличения численности населения земли и следственно потребляемой ими пищи  источниками загрязнения всё больше становятся птицеводческие фабрики и животноводческие фабрики, стоки коммунальных объектов.

Вещества попадающие в воду многочисленны:

Неорганические - сода,  сульфаты, азот, марганец, свинец, никель, цинк, щелочь, катионы биогенных металлов и другие.

Органические - нефтепродукты, метан, аммиак, бензол,  альдегиды,  этиленгликоль,  смолы, фенолы и другие.

Вирусные микроорганизмы в воде многочисленны -  брюшной тиф , дизентирийная  палочка,  туберкулёзная палочка,  палочка сине-зеленого гноя,  аденовирусы,  лямбиоз, вирусный гепатиты А и Е, полиомиелит,  холера  и  т. д.

Необходимо бережно относится к воде, не загрязнять водоемы, рационально использовать воду в быту, промышленности, сельском хозяйстве.

Очистка и обеззараживание воды неотъемлемый  элемент нашей жизни!

Хлорирование

Хлори́рование — способ дезинфекции и окисления воды. Применяется наряду с другим способом окисления — озонированием. Хлорирование применяется при подготовке воды для:

очистки окислением. При окислении загрязняющие вещества разрушаются хлором и озоном (хлором или озоном). Образовавшиеся продукты распада удаляются фильтрованием  или  сорбионным фильтрованием. Другими способами очистки являются: коагуляция, фильтрование, окисление озоном (озонирование).

Хлорирование воды жидким хлором. При введении хлора в воду образуются хлорноватистая и соляная кислоты

С12 + Н2О = НОС1 + НС1.

Далее происходит диссоциация образовавшейся хлорноватистой кислоты

НОС1 ч* Н+ + ОС1-.

Получающиеся в результате диссоциации хлорноватистой кислоты гипохлоритные ионы ОС1~ обладают наряду с недиссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты бактерицидным свойством.

Сумму С12+НОС1+ОС1- называют свободным активным хлором.

Количество активного хлора, необходимого для обеззараживания воды, должно определяться не по количеству болезнетворных бактерий, а по всему количеству органических веществ и микроорганизмов (а также и неорганических веществ, способных к окислению), которые могут находиться в хлорируемой воде.

Правильное назначение дозы хлора является исключительно важным. Недостаточная доза хлора может привести к тому, что он не окажет необходимого бактерицидного действия; излишняя доза хлора ухудшает вкусовые качества воды. Поэтому доза хлора должна быть установлена в зависимости от индивидуальных свойств очищаемой воды на основании опытов с этой водой.

Расчетная доза хлора при проектировании обеззараживающей установки должна быть принята исходя из необходимости очистки воды в период ее максимального загрязнения (например, в период паводков).

Показателем достаточности принятой дозы хлора служит наличие в воде так называемого остаточного хлора (остающегося в воде от введенной дозы после окисления находящихся в воде веществ). Согласно требованиям ГОСТ 2874—73, концентрация    остаточного хлора в воде перед поступлением   ее в сеть   должна   находиться   в   пределах 0,3— 0,5 мг/л.

Вода поступает на первичное хлорирование, куда подается хлор из хлорантной. Сюда же подается коагулянт из бака. Поступает в вертикальный сместитель. Из него в горизонт. Отстойник. После на скоростной фильтр(песок) от сюда вода поступает в резервуар чистой воды