11.2. Механизм образования и структура осадков

Выделение загрязнений из воды связано со значительными трудностями, обусловленными природой загрязнений и степенью их дисперсности. В подавляющем большинстве случаев воду очищают путем коагуляции загрязнений химическими реагентами и последующего выделения в осадок продуктов коагуляции.

Основные компоненты осадка – это гидроксиды реагентов в сочетании с минеральными и органическими веществами, присутствующими в природных водах. Гидроксиды металлов, применяемые в качестве коагулянтов (в основном алюминия и железа), представляют собой коллоидные структуры с развитой поверхностью с большой поверхностной энергией, обуславливающей их адсорбционную способность.

Наиболее важным процессом при образовании осадка является взаимодействие между отрицательно заряженными взвешенными частицами загрязнений и практически нейтральными частицами гидроксидов металлов, используемых в качестве коагулянтов (с небольшим положительным или отрицательным потенциалом).

Выпадая в осадок, вся эта масса с помощью водород – кислородных связей объединяется в единую гелеобразную пространственную структуру, содержащую значительное количество влаги, которая находится в разных формах связи с компонентами осадка.

Количество образующихся осадков в зависимости от качества воды, вида применяемых коагулянтов, конструктивных особенностей сооружений, в которых выделяется осадок, колеблется обычно от 0,1 до 1,0%, а в отдельных случаях достигает 3% от объема очищаемой воды.

Объемная плотность осадков от 1,02 до 1,1 г/см³. Все зависит от концентрации и вида загрязнений. Цветные воды – плотность осадка мала, мутные – плотность осадка выше.

11.3. Состав осадков Гранулометрический состав

Дисперсионный состав осадков природных вод поверхностных водоисточников представлен грубодисперсными минеральными и органическими частицами размером от 10^-4 мм и более, а также высокодисперсными коллоидными системами, включающими высокомолекулярные вещества с размером частиц 10^-4…10^-5 мм.

К грубодисперсным (0,1μк…0,01 μк) относятся песчаные (2 мм…0,1мм) и глинистые (50μк…1μк) частицы, гидроксиды различных металлов, ил (~ 5 μк), планктон, микроорганизмы.

К коллоидным относятся минеральные и органические частицы почв, продукты жизнедеятельности водных организмов, коллоидно-растворенные формы гуминовых веществ, вирусы, бактерии.

Гранулометрический состав взвешенных частиц изменяется в зависимости от вида водоисточника. Содержание взвешенных веществ в воде водоисточника зависит от сезонных колебаний. Повышенное содержание взвешенных веществ в период весеннего паводка и дождей.

Существенное влияние на гранулометрический состав осадка оказывает наличие в воде гуминовых веществ. Основная масса гуминовых веществ представлена коллоидными гуминовыми и фульвокислотами, а также органо-минеральными взвешенными веществами.

Гранулометрический состав осадков природных вод зависит также от технологической схемы очистки воды и от конструктивных особенностей сооружений, в которых образуется осадок. Более крупнодисперсный осадок образуется при двухступенчатой схеме очистки, при одноступенчатой очистке – осадок более мелкий. Высокодисперсный осадок образуется при осветлении промывных вод фильтровальных сооружений.