5.1. Контактная коагуляция

Контактной коагуляцией называется процесс прилипания микроскопических коллоидных и взвешенных частичек примесей воды к макроскопическим частичкам сорбента или к поверхности зернистого материала под действием молекулярных сил притяжения.

Этот процесс взаимодействия и слипания частичек, значительно отличающихся размерами, по физической сущности является коагуляционным.

В этом случае также сближение частиц происходит под действием броуновских сил в результате перемешивания или направленного движения мелких частиц относительно крупных. Удерживание мелких частиц на поверхности крупных обусловлено Ван-дер-ваальсовыми силами. Однако характер протекания процесса контактной коагуляции по сравнению с обычной коагуляцией имеет некоторые особенности. Это:

1) увеличение скорости и полноты извлечения из воды мелких частичек крупными и повышение интенсивности их прилипания;

2) мелкие частички более прочно прикрепляются к поверхности крупных;

3) на процесс контактной коагуляции почти не влияют температура воды и её рН.

Явление контактной коагуляции применяют при осветлении воды в контактных осветлителях, в осветлителях со слоем взвешенного осадка, в зернистых фильтрах.

2. Очистка коагуляцией под воздействием физико-

химических факторов

Сточные воды представляют собой агрегативно устойчивую дисперсную систему. Устойчивость таких дисперсных систем обусловлена свойствами коллоидных частиц, а также наличием стабилизатора системы – или ПАВ, или защитного коллоида (например, поливинилового спирта, продуктов полимеризации метилметакрилата СН₂ = СН – СООСН₃).

Для того, чтобы сточные воды потеряли свою стабильность и могли коагулировать необходимо не только изменить заряд или свойства поверхности частиц, но и разрушить или вывести из системы сточной воды стабилизаторы.

Процесс коагуляции сточных вод вследствие перечисленных причин может произойти под влиянием следующих физико-химических факторов:

(а) окисление;

(б) введение химических веществ, которые взаимодействуют с частицами или стабилизаторами системы;

(в) радиационная обработка;

(г) воздействие электрического или магнитного полей.

а) Окисление

Этот метод применяют для разрушения ПАВ, являющихся стабилизаторами твёрдых или жидких частиц, загрязняющих сточные воды.

В качестве окислителей может применяться озон, обладающий высокой окислительной способностью. Озонирование является эффективным методом деструктивного разрушения ПАВ, особенно устойчивых к биологическому окислению.

Хлор и хлорсодержащие агенты также обладают высокой окислительной способностью и применяются как окислители, также находят применение кислород и пероксид водорода.

После обработки сточных вод каким-либо окислителем вода теряет свою агрегативную устойчивость как коллоидная система вследствие разрушения ПАВ, и после добавления коагулянта начинается процесс коагуляции.

б) Обработка химическими реагентами

Такая обработка применяется для очистки сточных вод методом выведения стабилизатора из системы, например, выделяя его в нерастворимое соединение. Этот метод широко применяется для очистки сточных вод производств различных суспендионных полимеров, стабильность которых обусловлена наличием защитного коллоида Na-соли сополимера метил-метакрилата с метакриловой кислотой. При обработке таких сточных вод серной кислотой выпадают нерастворимые кислотные формы Na-соли метилметакрилата.

в) Радиационная обработка

В результате действия излучения на сточные воды происходит потеря стабильности её как коллоидной системы и может начаться коагуляция.

Под действием радиационного излучения происходит, например, разрушение синтетических ПАВ, содержащихся в сточных водах.

г) Воздействие электрического поля

Электрообработку дисперсных частиц, содержащихся в сточных водах, можно проводить в постоянном и переменном однородном и неоднородном электрических полях, а также с помощью электрического разряда малой мощности.

В результате электрообработки при некоторой напряжённости поля, называемой критической напряжённостью поля, возникает необратимая агрегация частиц дисперсной фазы. Происходит образование агрегатов величиной до 500 – 1000 мкм.