Механизм коагуляции коллоидных частиц
Коагуляция
Отстаивание
Грубодисперсные взвешенные частицы удаляются отстаиванием воды в больших отстойниках, через которые вода протекает с небольшой скоростью.
Лёгкую взвесь в виде коллоидных частиц (глина, кремневая кислота) методами отстаивания или фильтрования осадить нельзя.
!!! Коагуляция - это процесс слипания коллоидных частиц под действием каких-либо внешних факторов, с образованием частиц более крупных размеров.
Вещества, вызывающие процесс коагуляции, получили название коагулянтов.
Так как большинство коллоидных частиц, содержащихся в воде, обладают отрицательным зарядом, то для их коагуляции применяют такие вещества, которые при растворении в воде, образуют положительно заряженные гранулы (ионы).
В качестве коагулянта чаще всего используют сульфат алюминия Al2(SO4)3.
Сульфат алюминия, как электролит, в очень разбавленных растворах гидролизуется с образованием положительно заряженных ионов Al3+, которые адсорбируются на отрицательно заряженных коллоидных частицах и нейтрализуют их заряды.
Это приводит к слипанию частиц, в результате чего образуются более крупные частицы, способные к осаждению.
Сульфат алюминия выполняет двойную функцию:
1) существенно снижает временную жёсткость воды, так как переводит её в постоянную жёсткость;
2) играет роль коагулянта.
В системе одновременно протекает две реакции:
(1) Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + H2O
2) Al2(SO4)3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2SO4
2.3.1.2.2. Химические методы удаления временной жёсткости
!!! При низкой временной жёсткости в воду вводят гашёную известь Ca(OH)2 в виде суспензии (другое название - известковое молоко). Это тоже снижает временную жёсткость и переводит её в постоянную жёсткость:
3Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + 2 H2O + CO2
Техническое обеспечение процесса коагуляции:
1. Для этого воду из отстойников подают в коагулятор
(резерваур-смеситель), там к воде добавляют сульфат алюминия и известковое молоко.
2. Образовавшиеся в результате коагуляции хлопья твёрдых частиц адсорбируют на свою поверхность частички органических примесей и тем самым осветляют воду.
3. Для интенсификации процесса коагуляции и осаждения образовавшихся хлопьев применяют дополнительные реактивы, которые получили название флокулянтов (от лат. flocculi - клочок), например высокомолекулярный полиакриламид.
Для окончательного удаления осадка вода поступает на фильтр. Фильтр состоит из двух слоёв:
1) верхний слой состоит из кусочков антрацита, толщина слоя 0,4 м;
2) нижний слой из чистого песка, толщина слоя 0,6 м;
3) поддерживающий слой из гравия;
4) решётка, которая удерживает всё конструкцию.
Фильтрование совершается под давлением столба воды.
!!! На стадиях коагуляции и фильтрования удаляется большая часть микроорганизмов.