19. Технологическая схема водоподготовки с напорными флотаторами и скорыми фильтрами и область ее применения. Закономерности процесса флотации. Схема флотации и основы расчета.

1 -Исходная вода

4-Хлораторная

5-баки коагулянта

7-КХО

10-СФ

12-Отвод обработанной воды

16-флотатор

17-напорный бак

18,19-резервуар усреднитель с песколовкой

20-насос

21-компрессор

Мало распространена в России. Схема флотатор-скорый фильтр. Она одноступенчатая. На нее есть примечание в снипе, в табл. 15 ее нет.

На водозаборных сооружениях или на станции водоподготовки необходимо предусматривать установку сеток с ячейками 0,5—2 мм. При среднемесячном содержании в воде планктона более 1000 кл/мл и продолжительности “цветения” более 1 мес в году в дополнение к сеткам на водозаборе следует предусматривать установку микрофильтров на водозаборе или на станции водоподготовки.

Применение схемы: при обработке маломутных цветных вод, также для удаления из воды планктона применяют флотаторы.

При напорной технологической схеме обрабатываемая вода от сооружения к сооружению движется под давлением выше атмосферного, поэтому отдельные сооружения можно распола­гать на одной отметке. Напорные очистные сооружения долж­ны быть герметичными и рассчитаны на давление, развивае­мое насосами. При использовании напорных технологических схем резервуары чистой воды и насосную станцию II подъема можно не устраивать. В отдельных случаях очищенная вода под напором насосов I подъема передается непосредственно в сеть потребителей. Наоборот, при безнапорном движении воды по очистным сооружениям необходимы две на­сосные станции и резервуары чистой воды. При напорных тех­нологических схемах значительно повышается металлоемкость водоочистных сооружений, что ограничивает их производитель­ность.

В качестве скорых фильтров следует рекомендовать филь­тры большой грязеемкости с водовоздушной промывкой и боковым отводом промывной воды. Используют фильтры: контактные КФ-5, КЗФ и фильтры с пенополистерольной загрузкой (открыте и напорные).

Флотация — метод отделения диспергированных и коллоид­ных примесей от воды, основанный на способности частиц при­липать к воздушным (газовым) пузырькам и переходить вместе с ними в пенный слой. При сближении в воде газового пузырька с гидрофобной поверхностью частицы примеси разделяющий их тонкий слой становится неустойчивым и разрывается. Вследствие кратковременности контакта частицы и пузырька при их столкновении вероятность слияния опреде­ляется кинетикой образования краевого угла смачивания. Гидрофобные частицы загрязнений природных вод быстрее прилипают к пузырькам воздуха, находящимся в воде, чем смачиваются водой. Гидрофобность частиц повышают путем обработки коагулянтами и флокулянтами. После флотационной обработки осадок отрабо­танных гидроксидов занимает значительно меньший объем и влажность его ниже, чем осадка, образующегося в отстойниках.

Способы насыщения воды газом: 1.флотация с выделением воздуха из воды — напорные, эрлифтные и вакуумные установки; 2.флотация с мех. введением воздуха — безнапорные (пенные), импеллерные и пневматические аппараты;3.флотация с подачей воз­духа через порист материалы; 4.электрофлотация

В вакуумных флотаторах вместо компрессора применяют эжекторы для подсоса

воздуха в обрабатываемую воду, работающие за счет перепада давления воды до и

после эжектора. Обработку воды флотацией рекомендуется применять при ее мутности до 150 мг/л и цветности до 200 град. Это позволяет уменьшить объем водоочистных сооружений вследствие уско­рения в 3 ... 5 раз, процесса выделения взвеси из воды, отка­заться от микрофильтров, улучшить санитарное состояние очист­ных сооружений.

Напорная флотация: 8... 10% исходной воды, в которой под давлением 0,6...0,8 МПа растворен воздух, распределяют в обрабатывае­мой воде, попадая в зону меньшего давления из насыщенной воздухом воды выделяются мельчайшие его пузырьки, необходи­мые для флотации легкой взвеси.

Ф лотация —это процесс, основанный на слиянии отдельных частиц примесей под действием молекулярных сил с пузырьками тонкодиспергированного в воде воздуха, всплывании образующихся при этом агрегатов и образовании на поверх­ности флотатора пены. Флотируемость частиц различной круп­ности зависит от размеров пузырьков воздуха, которые опреде­ляются поверхностным натяжением на границе вода — воздух. С понижением поверхностного натяжения эффективность очист­ки воды флотацией повышается в отличие от отстаивания и фильтрования. При предварительном коагулировании примесей воды эффект флотации повышается.

В практике применяют две схемы флотационной очистки, показанные на рис. 11.1. В первом слу­чае (рис. 11.1, а), для насыщения воздухом используют исход­ную неочищенную воду, а во втором (рис. 11.1, б) — воду, про­шедшую очистку. В отечественной практике рекомендуется вто­рой вариант.

Схемы напорной флотации при насыщении воз­духом исходной (а) и очищенной (б) воды.

1, 7 — подача исходной и отвод очищенной воды; 2 — смеситель; 3 — подача реагентов; 4 — камера хлопьеобразования; 5 — распределительное устройство; 6 — флотатор; 8 — подача водовоздушной смеси; 9 — ввод воздуха, 10 — бак для растворения воздуха в воде

Недостатком первой схемы является то, что при использо­вании для насыщения воздухом неочищенной воды возможно за­сорение крупными примесями аппаратуры и распределительной системы. Во втором случае возможность засорения аппаратуры уменьшается, но необходимо увеличивать объем флотационной камеры на величину расхода воды, необходимого для приго­товления водовоздушного раствора. Вторая схема, несмотря на некоторое удорожание, является более надежной. Простейшим устройством для выделения пузырьков воздуха из водовоздушного раствора является перфорированный трубо­провод, который позволяет вводить водовоздушный раствор в обрабатываемую воду достаточно равномерно при большой ширине флотационной камеры. Оптимальный вариант для флотации, когда размеры хлопьев, после введения коагулянта со­измеримы с размерами пузырьков воздуха, вводимых в обрабатываемую воду и устойчиво в ней существующих.

Процесс напорной флотации природных вод следует рас­сматривать с момента начала движения пузырьков воздуха пос­ле их выделения из водовоздушного раствора. Его первым эта­пом является приближение и прикрепление пузырьков воздуха к хлопьям скоагулированых примесей. Для предотвращения разрушения хлопьев, скорость подхода пузырьков воздуха к ним должна быть не более скорости движения обрабатываемой воды. Практика показывает, что исходя из условий сохранения хлопьев скоагулированных примесей размер пузырьков воздуха должен быть в пределах 20 ... 80 мкм. Для различных вод величина скорости подъема загрязнений варьируется в пре­делах 2 ... 12 мм/с.

Флотацией можно извлекать из воды нефтепродукты, масла и другие эмульгированные жидкие вещества. Конструкция флотаторов и их расчет

В состав флотационных установок входят флотока­меры, совмещенные с КХО,узлы под­готовки и распределения водовозд раствора,устр-ва для удаления и отвода пены. Флотокамеры мб разнообр форм (круглые или прямоугольные в плане) и конструкций с горизонтальным и радиальным на­правлением движения воды. Наиболее широко используют флотаторы с горизонтальным движением воды. Они могут иметь в плане квадратную и прямоугольную формы. Длина камеры назначается в пределах 3...9 м, ширина до 6 м, отношение ширины к длине — в пре­делах 2/3 ... 1/3. Глубина слоя воды во флотаторе должна быть 1,5 ...2,5 м. Прямоугольные флотаторы чаще всего бывают вы­тянуты в плане по ходу движения воды (рис. 11.2), однако на некоторых установках для очистки природных и сточных вод флотаторы вытянуты в плане в направлении, перпендикуляр­ном движению воды. Для улучшения использования всего объема флотатора в некоторых случаях устанавливают продольные перегородки.

Р ис. 11.2. Флотатор с горизонтальным движением воды состыкованный с камерой хлопьеобразования зашламленного типа. 1, 10-подача исходной и отвод осветленной воды; 2,3-ввод реа­гентов; 4-КХ, 5-распределительная система вдвозд смеси;6-зона смешения; 7-распределительная перегородка; 8-флотацион­ная камера; 9-желоб для сбора пены; 11 -передача воды на фильтр; 12-СФ, 13-подача промывной воды;14-водосток;15-сброс пены.

Равномерное распределение водовоздушной смеси в объеме обрабатываемой воды и формирование мелких воздушных пу­зырьков достигаются устройством перфорированного трубопро­вода и размещенного под ним на расстоянии 8... 10 см кожуха из материала, стойкого к кислородной коррозии. Распредели­тельную трубу располагают на расстоянии 0,25 ...0,35 м от дна во входной части флотатора в отсеке, образованном торцовой стенкой аппарата и струенаправляющёй перегородкой. Скорость выхода водовоздушной смеси из отверстий распределителя при­нимают 20 ...25 м/с, диаметр отверстий 5... 8 мм. Отверстия сле­дует располагать равномерно по нижней образующей трубы ли­нейно.

Отвод осветленной воды из флотатора должен производить­ся равномерно из нижней части камеры с помощью подвесной стенки, направляющей поток к отводу воды из аппарата, либо с помощью отводящей системы из перфорированных труб.

В ремя флотационного осветления воды для флотатора с ра­диальным движением воды, изображенного на рис. 11.3, состав­ляет 10...12 мин. Для насыщения воды воздухом используют 10% воды, прошедшей очистку. Расход воздуха составляет 0,6... 0,75% от расхода воды. Во флотаторах круглой формы узел сбора и удаления пены проще, однако системы для рас­пределения водовоздушного раствора и обрабатываемой воды сложнее. Рис 11. 3 Флотатор с радиальным движением воды.

1,9 — подача исходной и отвод осветленной воды; 2 — камера хлопьеобразования; 3 — флота­ционная камера; 7 — скребковое устройство для удаления пены; 6 — лоток для сбора пены; 4 — удаление пены; 5 — кольцевая перегородка; 8 — кольцевой водосборный лоток; 10 — вращающийся водораспределитель; 11 — отвод осадка

При строительстве новых очистных сооружений пред­почтение следует отдавать флотаторам с горизонтальным дви­жением воды прямоугольной формы в плане, совмещенным с камерами хлопьеобразования (рис. 11.4), с целью предотвра­щения разрушения хлопьев, сформированных в процессе коагу­ляции взвеси в воде.

Р ис. 11.4. Флотатор совмещенный с перегородчатой камерой хлопьеобразовани

1,3 — подача исходной и отвод обработанной воды; 2 — камера хлопьеобразования; 4 — сборный карман; 5 — окна для отвода обра­ботанной воды; 6, 7 — лотки для сбора и отвода пены; 8 — напорный резервуар; 9 — подача водовоздушной смеси; 10 — отражатель; 11 — насос, 12 — компрессор

С точки зрения возможности гидравлической транспортировки пены на дальнейшую обработку влажность ее рекомендуется принимать не менее 94%.

Удаление пены из флотатора производят либо кратковре­менным подъемом уровня воды с отводом ее через подвесные лотки, расположенные равномерно по площади камеры, либо с помощью скребковых механизмов, перемещающих пену к сбор­ным лоткам. Потери воды при сбросе пены подъемом уровня воды принимают 1 ... 1,5% от расхода обрабатываемой воды.

В зарубежной практике наибольшее распространение получили скребки-транспортеры, которые применяют для удаления очень вязких пен. Во флотаторах, имеющих в плане круглую форму, применяют вращающиеся скребки (см. рис. 11.3). Кроме того, применяют отдельные скреб­ки, установленные горизонтально во флотационной камере на подвижных тележках. При перемещении тележки по ходу дви­жения воды скребок удаляет пену, при обратном ходе тележка скребок поднимается над поверхностью воды.

В установках электрофлотации обрабатываемая вода дви­жется в межэлектродном пространстве, при этом на поверхнос­ти электродов (нерастворимых или растворимых) образуются пузырьки водорода или кислорода, которые флотируют приме­си воды. При применении растворимых электродов параллель­но с электрофлотацией идет процесс электрокоагуляции, что по­вышает эффект очистки вод

20 Коагулирование воды в свободном объеме и контактная коагуляция. Основные факторы, влияющие на ход коагуляции. Повышение эффективности процессов коагуляции воды. Применяемые в водоподготовке реагенты (коагулянты, флокулянты и подщелачивающие реагенты). Определение расчетных доз коагулянтов, флокулянтов и подщелачивающих доз реагентов.

Коагуляция (от лат. coagulatio- свертывание, сгущение) примесей воды – процесс взаимодействия и объединения в агрегаты взвешенных и коллоидных частиц дисперсной системы. Завершается этот процесс отделением агрегатов слипшихся частиц от жидкой фазы. Коагулирование примесей воды применяется для ускорения и повышения эффективности процессов осаждения, фильтрования, флотации. Объединяются частицы дисперсной фазы в агрегаты вследствие сцепления (адгезии) частиц при их соударении. Соударения происходят в результате броуновского движения, а также седиментации, перемещения частиц в электрич. поле (электрокоагуляция), мех. воздействия на систему (перемешивания, вибрации) и др.

Коагуляция бывает:

1. В свободном объеме(конвективная коагуляция). Агломерация происходит из-за соударения частиц. Влияние оказывают: температура (с понижением падает эффективность коагуляции, т.к. повышается вязкость воды, снижается частота соударений коллоидных загрязнений), перемешивание (равномерное перемешивание повышает эффективность коагуляции из-за увеличения числа столкновений молекул, но сильное перемешивание рушит хлопья).

2. Контактная. Контактная коагуляция(адагуляция) — технологический процесс освет­ления и обесцвечивания воды, заключающийся в адсорбции ее примесей с нарушенной агрегативной устойчивостью на поверх­ности частиц контактной массы. Идет при условии движения жидкости, ког­да мелкие частицы примесей воды сближаются с зернами фильтрующей загрузки, преодолев при этом электростатичес­кие силы отталкивания. 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 (может происходить даже за 10 секунд, такая же степень осветления в свободном объеме происходит за 20-40мин.). 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(Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса, параметров называют кондиционированием воды). 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. 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: контактные ос­ветлители, контактные фильтры, осветлители со слоем взвешенного осадка (слой осадка – осадок скоагулированной примеси).

Второй фазы коагуляции при контактной коагуляции нет. Это снижает время коагуляции.

Примеси, обуславливающие мутность и цветность воды образуют агрегативно-устойчивые системы, т.к. в большинстве случаев все примеси имеют заряд одного знака (примеси природных вод знак минус: кремниевая кислота, глинистые и почвенные частички (гидроалюмосиликаты), гумусовые вещества). Для удаления примесей надо нарушить их агрегативную устойчивость, значит удалить заряд. Для этого добавляют соли алюминия и железа.

Коагулянты: Al₂(SO₄)₃ – сернокислый алюминий; оксихлорид алюминия – Al₂(OH)₅Cl, хлорид алюминия – AlCl₃, алюминат натрия – AlNaO₂. Железосодержащие коагулянты у нас распространены меньше, но применяют: FeCl₃; FeSO₄; Fe₂(SO₄)₃.

Коагуляция протекает в 3 фазы:

1. При введении в воду коагулянтов часть катионов Al или Fe адсорбируется на частицах примесей, при этом снижается заряд на примеси, т.е. агрегативная устойчивость нарушается.

2. Избыток коагулянта гидрализуется с образованием нерастворимых соединений Al и Fe, чаще всего это гидроксиды Al и Fe. Коллойды гидроксида алюминия адсорбируют примеси с нарушенной агрегативной устойчивостью, у этих коллоидов большая удельная поверхность. Первые две фазы идут почти одновременно.

3. Образуются хлопья скоаулированных загрязнений и гидроксидов, которые удаляются из воды при дальнейшем отстаивании или фильтровании.

1. 

При гидролизе выделяются ионы водорода, когда их накапливается большое кол-во процесс гидролиза и коагуляции тормозятся. Когда это происходит, гидролиз введенного коагулянта завершен не полностью, при этом ухудшается качество воды, часть коллойдных примесей не удаляется. Часть коагулянта не растворяется в воде и в воде остаются ионы Al или Fe. Содержание алюминия и железа в воде по санпин: содержание Al = 0,5мг/л, Fe = 0,3мг/л.

В благоприятных условиях ионы водорода связываются бикарбонатными ионами, которые присутствуют в природных водах.

(2)

Т.е. на процесс гидролиза влияет щелочность воды. Если щелочность недостаточная, то воду подщелачивают известью или содой.

(3)

Основная задача технологов при обработке природных вод: обеспечить оптимальные условия для коагуляции, чтоб получить максимальный эффект удаления тонкодисперсных и коллоидных загрязнений при минимальной концентрации алюминия и железа в воде.

Факторы, влияющие на ход коагуляции

Влияние рН воды на процесс коагуляции. Выше было сказано, что чем больше разница между рН обрабатываемой воды и рН изоэлектрического состояния вещества (рНиз), тем больше величина его заряда и тем больше его агрегативная устойчивость.

Влияние щелочности воды па процесс коагуляции. Различа­ют три формы щелочности: бикарбонатную ( ), карбонат­ную ( ) и гидратную ( ). Под обшей щелочностью во­ды подразумевают их сумму. При введении в обрабатываемую воду коагулянта, например, сульфата алюминия, образуется гидроксид алюминия:

Выделяющиеся при гидролизе сульфата алюминия ионы водо­рода понижают рН воды, и, сдвигая его значение от изоэлектрической точки коагуляции гидроксида алюминия, ухудшают условия коагуляции. Одновременно избыток ионов водорода прекращает процесс гидролиза сульфата алюминия.

Наличие достаточного щелочного резерва имеет важ­ное значение при рассмотрении условий протекания процесса коагулирования примесей воды:

Установлены оптимальные диапазоны рН и Щ для коагуляции.

1. Гидроксид алюминия: находится в пределах 4,5-8,4 рН, для железных коагулянтов 3,5-10.

2. Коагуляция примесей природных вод для каждого типа воды проходит в своем оптимальном диапазоне рН: типы вод:

   1. Мягкие маломутные цветные воды: щелочность до 1,5мгэкв/л, оптимальный диапазон коагуляции: рН 5-6.

   2. Воды средней цветности, ж= 4-5мгэкв/л, щ- 3-4, это воды средней полосы, рН – 6-7,2.

   3. Воды малоцветные жесткие с повышенной минерализацией и щелочностью более 5, рН 6,5-7,5 иногда даже до 8.

Это все диапазоны для сульфата алюминия. Для других коагулянтов дипазон рН находят опытным путем.

Если при заданной оптимальной дозе коагулянтов щелочного резерва природной воды не достаточно для поддержания оптимального рН, то воду надо подщелачивать известью или кальцинированной содой.

Правильный выбор дозы коагулянта имеет первостепенное значение для коагулирования примесей воды. Под дозой коагу­лянта подразумевается определенное массовое количество реа­гента, которое добавляется к единице объема обрабатываемой воды. Доза коагулянта измеряется в мг/л, г/м3.

Наглядное представление о влиянии дозы коагулянта на процессы осветления и обесцвечивания воды дает коагуляционная кривая:

Коагуляционная кривая: х- доза, у- цветность и мутность, еще надо учесть перм. оксиляемость

а — порог коагуляции; б — оптимальная доза(когда достигнуты Ц и М по СанПин, иногда дозу надо увеличить для удаления перманганатной окисляемости, если даже жостигнуты Ц и М).

Ее можно разбить на три зоны. Впер­вой зоне при малых дозах коагулянта эффект осветления и обесцвечивания воды отстаиванием или фильтрованием незна­чителен. Во второй зоне увеличение дозы коагулянта резко ска­зывается на эффекте осветления и обесцвечивания воды. Гра­ница между первой и второй зонами носит название порога ко­агуляции. В третьей зоне увеличение дозы коагулянта не да­ет заметного улучшения эффекта осветления и обесцвечивания воды. Граница между второй и третьей зонами носит название оптимальной дозы. Не существует единой коагуляционной кривой, однако, их характер одинаков.

Влияние температуры воды на процесс коагуляции ее при­месей. Молекулы воды, а также частицы ее примесей находят­ся в тепловом броуновском движении, интенсивность которого прямо пропорциональна температуре воды. Повышение температуры улучшает слипание и улучшает коагуляцию.

Влияние условий перемешивания воды на процесс коагули­рования ее примесей. Коагуляция идет в 2 фазы: 1- образование микроагрегатов(влияет температура), 2- образование хлопьев. Образование хлопьев из микроагрегатов происходит при плавном перемешивании, микроагрегаты слипаются м/у собой. Интенсивность перемешивания с водой д. обеспечивать максимально возможное контактирование микроагрегатов с водой, при этом нельзя допускать разрушение уже образовавшихся хлопьев. В начале второй фазы перемешивают сильнее, для соударения хлопьев, потом интенсивность снижают, чтоб не разрушать хлопья. Есть специальные камеры хлопьеобразования.

Влияние на процесс коагуляции содержания в исходной во­де естественных взвесей. Грубодисперсные примеси являются как бы центрами коагуляции, способствуя не только интенсификации процесса, но и формированию более крупных и плотных хлопь­ев, которые быстро высаживаются в осадок или легко извле­каются при фильтровании. Иногда в воду специально вводят искусственную взвесь для формирования хлопьев, но это применяют не часто

Повышение эффективности коагуляции м.б.:

1. Физические методы:

   1. Аэрирование: введение сжатого диспергированного воздуха в воду в смеситель после добавки коагулянта с некоторым разрывом во времени, позволяет удалить из зоны коагуляции образующийся при распаде угольной кислоты диоксид углерода, это позволяет снизить расход коагулянта на 25-30% и улучшить качество обработки.

   2. Наложение электрического и магнитного полей: ускоряются процессы хлопьеобразования и осаждения коагулированной взвеси, повышается степень очистки от органических и неорганических примесей фильтрованием. Воду с введенными в нее небольшими дозами коагулянта пропускаю м/у алюминиевыми электродами, подключенными к источнику тока.

   3. Воздействие ультразвуком: происходит разрушение механических примесей, но при только при низких частотах ультразвука 8-18 кГц.

   4. Воздействие ионизирующим излучением (бета и гамма): ускоряет окисление органических и минеральных примесей растворенным в воде кислородом, в результате вода обесцвечивается, обеззараживается, дезодорируется ускоряется осаждение вв.

2. Правильным перемешиванием.

3. Предварительная обработка воды окислителями. Окислители разрушают гидрофильные органические соединения и облегчают коагуляцию.

4. Обработка смесью коагулянтов: введение, например, смеси Al₂(SO₄)₃ и FeCl₃.

Реагенты, используемые при водоподготовке

Коагулянты – вещества, введение которых в жидкую среду, содержащую мелкие частицы какого-либо тела, вызывает коагуляцию, т. е. слипание этих частиц.

Коагулянты:

1. Сульфат алюминия Al₂(SО₄)₃Х 18Н₂О — неочищенный тех­нический продукт, представляющий собой куски серовато-зе­леноватого цвета, получаемые путем обработки бокситов, не­фелинов или глин серной кислотой.

2. Очищенный сульфат алюминия (ГОСТ 12966—85*) получа­ют в виде плит серовато-перламутрового цвета из неочищенно­го продукта или из глинозема растворением в серной кислоте. Оба рассмотренных коа­гулянта перевозят навалом в закрытых железнодорожных ва­гонах.

В России для обработки воды выпускается также 23— 25%-ный раствор сульфата алюминия. При его применении отпадает необходимость в специальном оборудовании для раство­рения коагулянта, а также упрощаются и удешевляются погру-зочно-разгрузочные работы и транспортирование.

3. Оксихлорид алюминия А1₂(ОН)₅Сl x 6Н₂О представляет со­бой зеленоватые кристаллы, получаемые растворением свежеосажденного гидроксида алюминия в 0,5—1%-м растворе со­ляной кислоты. При его приме­нении минерализация воды возрастает, а ее щелочность сни­жается в меньшей степени, чем при введении сульфата алюми­ния, что особенно важно при обработке мягких вод.

4. Алюминат натрия NaAlO₂ представляет собой твердые куски белого цвета с перламутровым блеском на изломе, получае­мые растворением гидроксида или оксида алюминия в раство­ре гидроксида натрия.

5. Хлорное железо FeCl₃x6H₂O (ГОСТ 11159—86) представля­ет собой темные с металлическим блеском кристаллы, очень гигроскопичные, поэтому транспортируют его в железных гер­метичных бочках.

6. Сульфат закиси железа FeSO₄x7H₂O (железный купорос по ГОСТ 6981—85) представляет собой прозрачные зеленовато-голубые кристаллы, легко буреющие на воздухе в результате окисления железа(II). Поставляют его в деревянных боч­ках или барабанах массой до 120 кг, а также в ящиках мас­сой 80 кг, плотность 1,5 т/м³. Промышленность выпускает так­же и 30%-ный раствор сульфата железа (II), содержащий до 2%, свободной H2SO4. Транспортируют его в гумированной таре.

7. Сульфат железа(III) Fe₂(SO₄)3-2H₂O (сульфат железа окисный по ВТУ УХКП52—86) получают растворением оксида железа в серной кислоте. Продукт кристаллический, очень гиг­роскопичный, хорошо растворяется в воде. Поставляется в бу­мажных мешках, плотность 1,5 т/м³.

Использование солей же­леза (III) в качестве коагулянта предпочтительнее по сравне­нию с сульфатом алюминия. При их применении улучшается коагуляция при низких температурах воды, на процесс мало влияет рН среды, ускоряется декантация скоагулированных примесей и уменьшается время отстаивания (плотность хлопь­ев гидроксида железа (III) в 1,5 раза больше, чем гидроксида алюминия). К числу недостатков солей железа(III) относится необходимость их точной дозировки, так как ее нарушение при­водит к проникновению железа в фильтрат.

8. Хлорированный железный купорос Fe₂(SO₄)₃+FeCl₃ получа­ют непосредственно на водоочистных комплексах обработкой раствора железного купороса хлором, вводя на 1 г FeSO₄x7H₂O 0,160 ...0,220 г хлора.

9. Смешанный алюможелезный коагулянт приготовляют из ра­створов сульфата алюминия и хлорного железа в пропорции 1 : 1 (по массе). Рекомендуемое соотношение может изменяться в конкретных условиях работы очистных сооружений. Максимальное отношение FeCl₃ к Al₂(SO4)3 при применении смешан­ного коагулянта по массе равно 2 : 1.

Флокулянты:

Для повышения эффективности коагуляции применяют флокулянты. Флокулянты – высокомолекулярные вещества, с молекулярной массой от нескольких тыс. до нескольких млн., они способств хлопьеобразованию. Флокулянты по происхождению:

1. Органические: крахмал и производные целлюлозы, водорослевая крупка, белковые гидролизные дрожжи, картофельная мезга, альгинат натрия и др.

2. Неорганические: активная кремнекислота(АК), полиакриламид (ПАА), затем флокулянты серии К (К-4, К-6 и др.)

По виду заряда молекулы:

Анионные(-). Полиакриламид(ПАА), Активная кремнекислота(АК). Они самые распространенные. Анионные флокулянты применяют совместно с минеральными коагулянтами(соли алюминия и железа).

1. Преимущества паа:

   1. Хорошо растворим в воде.

   2. Применяется в низких дозах(не более 1мг/л).

2. Катионные(+). Используют для снижения агрегативной устойчивости примеси, за счет положительного заряда. Не надо применение коагулянта. Их редко применяют.

3. Неионные(0)

Применение флокулянтов позволяет получить воду высокого качества. Даже при неблагоприятных для коагуляции условиях. При благоприятных условиях флокулянты позволяют: увеличить производительность сооружения, сократить расход коагулянта и сократить стоимость обработки воды.

Реагенты для подщелачивания воды.

По снип рекомендуется применение извести или соды(Na₂CO₃). На ос известь м. поставляться комовой негашеной извести(CaO) или в виде гашеной(Ca(OH)2) в виде порошка или виде суспензии(известкового теста или молока). Т.к. известь в воде растворяется плохо, то дозируют известь в воду в виде суспензии (молоко), концентрация 5%. Кальцинированная сода (Na₂CO₃)– порошок белого цвета с содержанием активного компонента не менее 99%, применяется в виде р-ра с концентрацией от 5 до 10%.

Расчет доз реагентов

Дозу коагулянта Д_к, мг/л, в расчете на Al₂(SO₄)₃, FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃ (по безводному веществу) допускается принимать при обработке: мутных вод — по табл. 16 СНиП,

цветных вод — по формуле

(6)

где Ц — цветность обрабатываемой воды, град.

При одновременном содержании в воде взвешенных веществ и цветности принимается большая из доз коагулянта, определенных по табл. и формуле .

Расчет доз флокулянтов

Дозу флокулянтов (в дополнение к дозам коагулянтов) следует принимать: по СНиП в зависимости от реагента и от точки его ввода: а) полиакриламида (ПАА) по безводному продукту:

при вводе перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком — по табл. 17;

при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке — 0,05—0,1 мг/л;

при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами — 0,2—0,6 мг/л;

б) активной кремнекислоты (по SiO₂):

при вводе перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком для воды с температурой более 5—7°С — 2—3 мг/л, с температурой менее 5—7°С — 3—5 мг/л;

при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке — 0,2—0,5 мг/л;

при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами — 1—3 мг/л.

Расчет дозы подщелачивающих реагентов

Дозы подщелачивающих реагентов Д_щ, мг/л, необходимых для улучшения процесса хлопьеобразования, надлежит определять по формуле

Д_щ = К_щ (Д_к/е_к - Щ₀ + 1),

где Д_к — максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта, мг/л;

е_к — эквивалентная масса коагулянта (безводного), мг/мг-экв, принимаемая для Al₂(SO₄)₃ – 57, FeCl₃ – 54, Fe₂(SO₄)₃ – 67;

К_щ — коэффициент, равный для извести (по СаО) — 28, для соды (по Na₂CO₃) — 53;

Щ₀ — минимальная щелочность воды, мг-экв/л.

Порядок ввода реагентов

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.

Подщелачивающие реагенты следует вводить одновременно с вводом коагулянтов.

Хлорсодержащие реагенты (по активному хлору) при предварительном хлорировании и для улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а также для улучшения санитарного состояния сооружений рекомендуется вводить за 1—3 мин до ввода коагулянтов, дозу следует принимать 3—10 мг/л.

Для подщелачивания и стабилизации воды следует применять известь. При обосновании допускается применение соды.

Дополнительно к ПЭ. В настоящее время предлагаются к применению новые типы эффективных реагентов (коагулянтов и флокулянтов) отечественного и зарубежного производства, в том числе оксихлорид алюминия (ОХА), выпускаемый различными производителями; основной сульфат алюминия (ОСА), флокулянт ВПК-402, коагулянты и флокулянты производства США, Германии, Финляндии и многие другие.

Одним из важных моментов является система дозирования коагулянта. Для повышения надежности реагентной обработки воды и облегчения эксплуатации и контроля за процессом дозирования можно предложить:

1. замену системы объемного или эжекционного дозирования коагулянта (что часто имеет место на практике) на автоматизированные системы дозирования с помощью насосов-дозаторов требуемой производительности ;

2. в случае применения порошкообразных и гранулированных реагентов использовать метод сухого дозирования. При этом следует применять специальное оборудование и соблюдать необходимые условия растворения реагентов (подогрев воды, механическое смешение и пр.).

Эффективность процесса коагуляции в значительной степени зависит от условий смешения коагулянта с обрабатываемой водой.

В связи с этим рекомендуется:

1. в существующих смесителях вихревого типа предусмотреть дробное (фракционированное) введение коагулянта в нескольких точках по высоте, что позволит обеспечить более равномерное его распределение;

2. для обеспечения быстрого и равномерного смешения коагулянта с водой может быть также использовано специальное распределительное устройство подачи коагулянта, устанавливаемое в нижней части смесителя или на трубопроводе, подающем воду на смеситель.

3. с этой же целью возможно устройство в смесителях барботирования воды воздухом;

4. в ряде случаев (особенно при очистке маломутных цветных холодных вод) рекомендуется использовать механические смесители.

Механические смесители турбинного (а), лопастного (б), пропеллерного (в) типа: 1 и 5 подача и отвод воды, 2- ввод реагента, 3- ось мешалка; 4- камера смешения; 6-струенаправляющая перегородка; 7 – центрально расположенный стакан.

В случае повышенной мутности очищенной воды целесообразно применение флокулянтов (полиакриламида, других анионных и катионных флокулянтов), что позволяет повысить прочность хлопьев, ускорить процесс их укрупнения и улучшить осаждение скоагулированной взвеси и осветление воды. Флокулянты рекомендуется вводить в воду после образования первичных частиц гидроксида и сорбции на них взвешенных и коллоидных частиц. Во многих случаях применение флокулянтов в дополнение к коагулянту уменьшает количество остаточного алюминия. Однако их использование не всегда дает желаемого эффекта.

Поэтому в каждом конкретном случае необходимо осуществлять тщательный подбор коагулянта и флокулянта с определением требуемых их доз.

При низкой щелочности обрабатываемой воды и низких температурах целесообразна замена сульфата алюминия оксихлоридом алюминия.