11.1.2. Флокуляция.

Это процесс агрегации взвешенных частиц при до­бавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называ­емых флокулянтами. В отличие от коагуляции при флокуляции агре­гация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия молекул адсорбированного на час­тицах флокулянта.

Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образова­ния хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет сни­зить дозы коагулянтов, уменьшить продолжительность процесса ко­агуляции и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев.

Для очистки сточных вод используют природные и синтетичес­кие флокулянты. К природным флокулянтам относятся крахмал, декстрин, эфиры целлюлозы и др. Активный диоксид кремния (xSi0₂- уН₂0) является наиболее распространенным неорганичес­ким флокулянтом. Из синтетических органических флокулянтов наи­большее применение в нашей стране получил полиакриламид [-СН„-CH-CONHJ_n, технический (ПАА) н гидролизованный (ГППА). Тех­нический ПАА получают при взаимодействии акрилонитрила с сер­ной кислотой с последующей полимеризацией акриламида. Гидро­лизованный полиакриламид получают омылением технического ПАА щелочью.

При выборе состава и дозы флокулянта учитывают свойства его макромолекул и природу диспергированных частиц. Оптимальная доза ПАА для очистки промышленных сточных вод колеблется в пре­делах 0,4-1 г/м³. ППА действует в широком диапазоне рН среды. Однако скорость осаждения сфлокулированных хлопьев при рН>9 уменьшается.

Механизм действия флокулянтов основан на следующих явлени­ях: адсорбции молекул флокулянта на поверхности коллоидных час­тиц; ретикуляции (образование сетчатой структуры) молекул флоку­лянта; слипании коллоидных частиц за счет сил Ван-дер-Ваальса. При действии флокулянтов между коллоидными частицами образу­ются трехмерные структуры, способные к более быстрому и полно­му отделению от жидкой фазы. Причиной возникновения таких струк­тур является адсорбция макромолекул флокулянта на нескольких частицах с образованием между ними полимерных мостиков. Кол­лоидные частицы заряжены отрицательно, что способствует процес­су взаимной коагуляции с гидроксидом алюминия или железа. При добавлении активированного силиката увеличивается в 2-3 раза ско­рость осаждения и повышается эффект осветления. Полиакриламид выпускается в виде 7-9%-го геля, затвердевающего при температуре ниже 273°К. При добавлении ПАА к воде ее вязкость резко возра­стает.

Эффективность любого флокулянта рассчитывают по формуле:

(44)

где w и w — скорость осаждения сфлокулированного и несфлоку-лированного шлама соответственно, мм/с; q — расход флокулянта на 1 т твердого вещества, г.

Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией состо­ит из следующих стадий: дозирование и смешение реагентов со сточ­ной водой; хлопьеобразование и осаждение хлопьев (рис21).

Для смешения коагулянтов с водой применяют гидравлические и механические смесители. В гидравлических смесителях смешение происходит вследствие изменения направления движения и скорос­ти потока воды. Схема одного из смесителей показана на рис. 22, а. В механических смесителях — аппаратах с мешалкой — процесс пере­мешивания должен быть равномерным и медленным, чтобы части­цы при сближении образовывали хлопья, которые не разрушались бы при вращении мешалки.

После смешения сточных вод с реагентами, воду направляют в камеры хлопьеобразования. Используют перегородчатые, вихревые

Рис. 21. Схема установки для очистки вод коагуляцией: 1 — емкость; 2 — дозатор; 3 — смеситель; 4 — камера хлопьеобразования; 5 — отстойник и с механическими мешалками камеры. Образование хлопьев в ка­мерах протекает медленно — за 10-30 мин. Схема перегородчатой камеры показана на рис. 22, б.

Она представляет собой резервуар, разделенный перегородками на ряд последовательно проходимых водой коридоров. Скорость воды в коридорах принимают 0,2-0,3 м/с.

Осаждение хлопьев происходит в отстойниках и осветлителях, конструкции которых описаны в седьмой главе. Часто стадии сме­шения, коагулирования и осаждения проводят в одном аппарате. Один из таких аппаратов показан на рис. 22, в.

Сточная вода, смешанная с коагулянтом, по трубе поступает в воздухоотделитель. Затем вода движется по центральной трубе к рас­пределительным трубам, которые заканчиваются соплами для рас­пределения и вращения воды в кольцевой зоне, куда вводят флоку-лянт. Хлопья коагулянта образуются в кольцевой зоне. Взвешенные частицы с хлопьями оседают на дно и их удаляют из аппарата. Ос­ветленная вода через отверстие попадает в желоб, откуда ее направ­ляют на использование.