4.1. Соли алюминия
В качестве коагулянтов находят применение следующие соединения алюминия:
Al2(SO4)3 . 18H2O –сульфат алюминия (глинозем);
NaAlO2 – алюминат натрия;
Al2(OH)5Cl – оксихлорид алюминия;
KАl(SO4)2 . 12H2O и NH4Al(SO4)2 . 12H2O – квасцы;
В результате гидролиза образуется амфотерные хлопья Al(OH)3, которые выпадают в осадок при рН = 4÷12,5.
В зависимости от состава сточных вод процесс коагуляции солями алюминия проводят при рН < 5 – 7,5. Именно в этом интервале присутствует в основном соединение неионогенного типа Al(OH)3; рН < 5 – катионного типа Al2(OH)24+; рН > 7,5 – анионного типа Al(OH)4-.
Чаще всего используют Аl2(SO4)3 как сухой порошок или 5 %-ный раствор (растворимость сульфата алюминия 362 г/л).
Коагуляции способствуют соли жёсткости, поскольку протекает реакция
Аl2(SO4)3 + 3Са(НСО3)2 → 2Al(OН)3 + 6CO2 + 3CaSO4 ↓.
Алюминат натрия применяют как сухой порошок или 45 %-ный раствор. NaAlO2 при рН = 9,3÷9,8 образует быстро осаждающиеся хлопья.
В большинстве случаев используют смесь
Аl(SO4)3 : NaAlO2 = (10:1) ÷ (20:1).
В этом случае
6 NaAlO2 + Al2(SO4)3 + H2O → 8Al(OH)3 + 3Na2SO4.
Совместное применение этих солей даёт возможность повысить эффект осветления, увеличить плотность и скорость осаждения хлопьев, расширить область рН очищаемой воды.
4.2. Соли железа
В качестве коагулянтов находят применение следующие соединения железа:
сульфаты Fe2(SO4)3 . 2H2O, Fe2(SO4)3 . 3H2O, FeSO4 . 7H2O,
хлорид железа (хлорное железо) FeCl3.
Хлорное железо применяют в сухом виде или (10÷15) %-ного раствора, растворимость в воде 919 г/л. сульфаты используют в виде порошков. Коагуляция протекает в широком диапазоне рН – от 3,5 до 11,0.
Преимущества солей железа как коагулянтов по сравнению с солями алюминия:
лучшее действие при низких температурах;
применение в большем интервале рН.;
большая плотность и крупность хлопьев;
применение для вод с более широким диапазоном состава;
способность удалять запахи и привкусы, обусловленные присутствием H2S, удалять ионы марганца, сорбировать соединения меди и мышьяка, катализировать окисление фенолов, сахара и др. органических соединений.
Недостатки солей железа как коагулянтов:
возможность Fe3+ образовывать окрашенные комплексы с органическими лигандами;
гигроскопичность;
трудность в получении;
дороговизна (в 3 – 4 раза дороже солей алюминия);
менее развитая поверхность хлопьев.
Лучшие результаты получаются при использовании смеси солей алюминия и железа. Оптимальное соотношение Al2(SO4)3 : FeCl3 = 1:1 (1:2) на безводные соли.
В процессе коагуляции идёт адсорбция коллоидного гидроксида Al(OН)3 на хлопья Fe(OH)3. В результате происходит совместное хлопьеобразование и ускорение осаждения хлопьев.
Преимуществом применения смесей солей алюминия и железа является увеличение эффективности очистки при низких температурах.
Недостатком являются трудности, связанные с приготовлением и хранением коагулянта. При нарушении технологического режима возможно повышение содержания ионов железа в очищаемой воде воде.
Л е к ц и я № 4
Применение коагуляционных методов при очистке сточных вод
Кроме рассмотренных методов коагуляционной очистки сточных вод (коагуляции электролитами и гетерокоагуляции), известны ещё различные способы очистки СВ, в основе которых лежат коагуляционные процессы.