Предварительная реагентная обработка воды

Можно выделить два класса методов. К первому относится введение в воду дополнительно флокулянтов, окислителей, регуляторов рН, минеральных замутнителей. Ко второму - перемешивание воды, обработанной коагулянтами, оптимизация режимов введения коагулянта в воду, рециркуляция коагулированной взвеси с "омоложением" ее дополнительными порциями коагулянта, совмещение коагуляции с физическими методами (магнитное или электрическое поле, ультразвук, электрогидровзрыв).

Введение флокулянтов способствует повышению качества очистки, а во многих случаях позволяет в 1,2-1,5 раза увеличить производительность сооружений. Наибольший эффект наблюдается при введении флокулянта непосредственно перед загрузкой, при этом дозу следует назначать с учетом гранулометрического состава, поскольку в этом случае возрастают потери напора.

Применение окислителей позволяет разрушить органические соединения, стабилизирующие дисперсные примеси воды. В результате улучшаются условия коагуляции, уменьшается грязевая нагрузка на фильтры и повышается их производительность. В присутствии хлора гели гидрооксида алюминия, накопленные в загрузке, дольше сохраняют сорбционные свойства (даже при временном прекращении подачи коагулянта - в режиме прерывистого коагулирования). Однако при использовании окислителей возрастает опасность образования канцерогенных соединений.

Регулирование pН производят для оптимизации условий коагулирования. Режим регулирования (подщелачивание или подкисление, вид реагента, порядок его введения) определяются качеством обрабатываемой воды, температурой, составом загрязнений. Известно 20-кратное увеличение скорости осаждения взвеси за счет кислотной активизации самихрастворов коагулянтов.

К безреагентным методам улучшения коагуляции можно отнести и перемешивание воды. Возможно 30-50 % снижение расходов коагулянта за счет механического или пневматического перемешивания. При устойчивой работе отстойников это снижает нагрузку на фильтры.

Оптимизация способов введения коагулянта - одно из наиболее действенных средств интенсификации работы фильтров. Применительно к фильтрам наиболее изучено прерывистоe коагулирование, когда продолжительность периодов коагулирования и перерывов в подаче соотносится от 3:1 до 0,3:1. Эффективность метода обусловлена более полным использованием адгезионной емкости продуктов гидролиза коагулянтов при их избытке. Потребность в коагулянтах снижается в 1,3-2 раза, увеличивается длительность фильтроцикла.

Дробное коагулирование оказалось эффективным при очистке высокоцветной воды (до 200°) на прямоточных фильтрах Петрозаводского горводопровода. Введение 65-75% общей дозы коагулянта в смеситель и 25-35% непосредственно перед загрузкой позволило увеличить фильтроцикл в 1,5-2,5 раза. При этом существенным оказалось влияние времени разрыва между введением второй порции и поступлением воды в загрузку. Эффективной здесь оказалась вращающаяся система распределения коагулянта, расположенная в фильтре.

Физические методы интенсификации испытаны, в основном, применительно к процессам коагуляции в свободном объеме. Некоторые результаты могут оказаться полезными и для фильтрационной водоочистки. Так, наложение электрического поля ускоряет коагуляцию обработанных сернокислым алюминием мутных вод, повышает степень очистки от органических и неорганических примесей. Эффект обработки повышается с ростом концентрации взвеси и напряженности электрического поля.

Наложение магнитного поля на 30-40% увеличивает сорбционную емкость продуктов гидролиза коагулянтов по отношению к взвешенным веществам. Наиболее эффективно воздействие магнитного поля для вод средней мутности: коагуляция в свободном объеме оканчивается в 1,5-2 раза быстрее, расход коагулянта снижается в 2-3 paза.

Рекомендации по ультразвуковой обработке и ионизирующему облучению природных вод после введения в них коагулянта неоднозначны и недостаточно представлены. Так, наряду с двухкратной активизацией седиментации коалиновых частиц, отмечается и диспергирующее влияние ультразвуковой обработки. По данным ВНИИ ВОДГЕО, коагулирующее действие ультразвука максимально при концентрациях взвеси 5-12% (по массе). Поскольку это примерно соответствует концентрации загрязнений в закольматированных слоях загрузки, следует ожидать положительного эффекта при их ультразвуковой обработке с целью уплотнения осадка и снижения сопротивления фильтра. Однако неясно, как это повлияет на процессы регенерации загрузки.

После γ-облучения растворов сернокислого алюминия скорость хлопьеобразования в воде возрастает в 2-3 раза. Такое облучение не вызываетядерных превращений в воде и поэтому безопасно. Опыт применения физических свойств интенсификации процессов очистки воды пока невелик.

Представляет интерес использование электрогидровзрыва для интенсификации процесса реагентной обработки воды. Здесь реализуются целый комплекс физических методов воздействия - локально сверхвысокие давления и температуры, магнитное и звуковое поля, излучение. Применение электрогидровзрыва обеспечивает до 30-40% экономии коагулянта. Исследования в этом направлении проводились в Петрозаводском госуниверситете.