2. Предварительная очистка воды.
На предварительной очистке из воды удаляют ГДП и коллоидные примеси. При необходимости снижают Щб, Жк, CSiO2
Грубая и тонкая взвесь обычно состоит из песка, глины, животных и растительных остатков, продуктов коррозии конструкционных материалов. В коллоидном состоянии могут находиться органические вещества, окислы металлов (например железа, меди и др.), кремнекислые соединения.
На последующих этапах удаляются истинно растворенные примеси.
2.1. Коагуляция коллоидных примесей воды.
Коллоидные примеси, в отличие от ГДП, с течением времени не отстаиваются, следовательно, для их удаления из воды необходимо проведения специального процесса – коагуляции.
Под коагуляцией понимают физико-химический процесс слипания коллоидных частиц, т.е. образование грубодисперной макрофазы с последующим ее выделением из воды.
В данном коллоидном растворе все коллоидные частицы имеют одинаковый электрический заряд. Поэтому для коагуляции к данному коллоидному раствору добавляют другой коллоидный раствор с противоположно заряженными частицами. (Кремниевые, гуминовые – отрицательный заряд (в природных водах)). Вводят в раствор с положительными заряженными частицами. Такие растворы образуют некоторые трудно растворимые гидроксиды металлов. Такие вещества называются коагулянты (Al(OH)3, Fe(OH)3)
В целях удешевления химической очистки воды используют Al(SO4)318H2O – глинозем, FeSO47H2O – железный купорос (сернокислое железо), из них образуются коагулянты в результате их гидролиза с водой.
Купорос используют при рН 8, глинозем – при рН = 5,5 7,5
Оптимальное значение рН и доза коагулянта определяются экспериментально.
Для интенсификации процесса коагуляции в воду дозируют флокулянт. Он укрупняет образовавшиеся при коагуляции хлопья.
Для ускорения коагуляции применяют подогрев воды до 30-35оС, а при известковании до 40-45оС.
Ускоряет этот процесс и умеренное перемешивание воды.
2.2. Известкование и магнезиальное обескремнивание воды.
Известкование применяется в основном для уменьшения Щб, следовательно при этом будет понижаться Жк.
Для этой цели в воду дозируют в виде известкового молока
Ca(OH)2 Ca2+ +OH-, следовательно увеличивают рН = 10-10,5, таким образом
Ca2+ + CO32- CaCO3, следовательно уменьшается Жк
Ca(НCO3)2 + Ca(OH)2 « 2CaCO3+2Н2О
При дозировке извести в большем количестве, чем это необходимо, протекает реакция связывания ионов Mg2+ в Mg(OH)2
Mg2+ + Ca(OH)2 « Mg(OH)2 + Ca2+
ЖMg ЖCa
Теоретически остаточная жесткость известкованной воды вся ЖCa
=
=
=
–
исх. – исходная вода
изв. – известкованная вода
Известкование целесообразно применять при повышенной щелочности воды и малой разности Жо – Що
При повышенной Жнк проводят доумягчение воды дозированием соды NaCO3:
Эффект, аналогичный содоизвесткованию можно достичь добавкой в воду щелочи NaOH, но экономически это дороже.
Для магнезиального обескремнивания воды добавляют магнезит в порошкообразном состоянии
;
Mg(OH)2 выпадает в осадок, но при частичной диссоциации образуется комплексный катион.
Катион [MgOH]+ с анионами кремниевой кислоты дает менее растворимое соединение, чем исходные силикаты.
Поэтому последняя выводится из раствора. Дозу магнезита и оптимальное значение рН определяют экспериментально.
Содержание взвешенных веществ при налаженном режиме работы осветлителя обычно составляет Свзв= 2 – 5 мг/дм3.
Перманганатная окисляемость известкованной воды снижается до 3-4 мгО2/дм3, если исходная вода содержит только природные примеси.
Жесткость известкованной воды зависит от ее остаточной щелочности, дозы коагулянта и некарбонатной жесткости исходной воды:
Снижение содержания кремнекислых соединений при известковании зависит от количества выделяемого гидроксида магния. Обычно остаточная концентрация SiO2 составляет 40-60% исходной.
Остаточная концентрация железа в известкованной и коагулированной воде обычно составляет 50-150 мкг/дм3.