Коагулирование

Коагулирования применяют перед отстаиванием для более скорого осаждения взвешенных и коллоидных частичек. Из воды при этом иногда удаляют и бактерии. Увеличение эксплуатационных затрат при коагулировании оправдывается сокращением времени отстаивания (вследствие этого уменьшается стоимость строительства) и увеличением степени осветления.

При реагентной коагуляции как коагулянт(8.29) применяют сернокислый алюминий — А1₂(SО₄)с, железный купорос — FеSО₄, хлорное железо — FеСl₃.

Коагулирование имеет три этапа: смешивание воды с раствором реагента; реакция реагента с солями воды, которая сопровождается образованием хлопьев; осаждение хлопьев с частичным выпадением взвесей. Ход реакции можно упрощенно изобразить такими уравнениями:

А1₂ (SО₄)с + ЗСа (НСО₃)₂ - ЗСаSО₄ + 2Аl (ВОН)₃ + 6СО₂,

или А1₂ (SО4)₃ + ЗМg (НСО₃)₂- Змg0₄ + 2А1 (ВОН)₃ + 6СО₂.

Частички коагулянта способны не только слипаться одна с одной, но и прилипать к поверхности зерен фильтрующего материала при фильтровании воды. Это дает возможность во много раз ускорить осветление воды в фильтрах. Процесс коагуляции зависит от дозы реагента, наличия и количества взвешенных веществ в воде, которая поступает на обработку, температуры обрабатываемой воды, органических примесей, т.е. от степени окисления воды, ее щелочности. Количество реагента, которые вводят на 1 л обрабатываемой воды (мг/л), называется дозой коагулянта. Она зависит от мутности и цветности воды, поступающей на обработку. Коагуляция идет удовлетворительно при рН воды от 5,7 до 7,8 — в зависимости от ее жесткости — и при определенной минимальной щелочности. При недостаточной щелочности воды ее приходится подщелачивать, для чего вместе с коагулянтом в воду добавляют

известь, соду или едкий натр. В последнее время для ускорения коагулирования начали применять активный силикат натрия, а также разнообразные органические высокомолекулярные флокулянты (8.30). Применение этих веществ (по данным исследований Академии коммунального хозяйства) одновременно с коагулянтом (до или после его введения) даже в очень малых дозах (1 мг/л) значительно ускоряет образование хлопьев, осадок взвесей и задержание их в осветлителях со взвешенным слоем осадка(8.31) и в фильтрах. На очистных станциях современных водопроводов установки, связанные с коагулированием, обычно имеют сооружения для подготовки и дозированию реагентов (реагентное хозяйство(8.32)), для смешивания.

8.29. Коагулянт Коагулянт — это соль сернокислого алюминия А1₂ (SО₄)с, или железа — Fе₂ (SО₄), или же хлорнокислые соли этих металлов, реагенты, предназначенные для процесса коагулирования. Возвратите к тексту

8.30. Флокулянт Флокулянт — это активный силикат натрия, а также разнообразные органические высокомолекулярные соединения, реагенты, предназначенные для ускорения процесса коагулирования.

8.31. Осветлитель со взвешенным слоем осадка Осветлитель со взвешенным слоем осадка — это сооружение для осветления воды с помощью пропуска ее через слой так называемого «взвешенного осадка» коагулянта.

8.32. Реагентное хозяйство Реагентное хозяйство - это сооружения для подготовки и дозирования реагентов.

Рис. 8.17. Перегородочный смеситель:

1- место отвода воды: 2 - решетка насосной станции I-го подъема; 3- стена для перелива излишка воды.

осветленной воды с реагентами ((8.33)), для образования хлопьев (камеры хлопье- образования (8.34)).

8.33. Смеситель Смеситель - это сооружение для смешивания с водой реагентов для ее осветления.

8.34. Камера хлопьеобразования Камера хлопьеобразования - это сооружение для образования крупных хлопьев коагулянта, с развитой поверхностью, електростатически заряженной противоположного заряда взвешенных частиц.

Коагулянт вводят в очищаемую воду до поступления ее в отстойник или осветлитель. Если воду необходимо подщелачивать, то реагенты, которые повышают щелочность воды, так же подают в воду доее поступления в отстойник. Прежде чем подавать воду из смесителя в отстойник, ее направляют в специальные камеры, где образовываются большие хлопья коагулянта. Хлопья увеличиваются быстрее при медленном перемешивании воды (при такой скорости движения, которое не причиняет разрушение хлопьев). К реагентному хозяйству относится весь комплекс сооружений для хранения, измельчения коагулянта, транспортировка, растворение и подача его в обрабатываемую воду. К этому относятся и склады коагулянта, которые могут быть устроены по принципу сухого или мокрого хранения; затворные и растворные баки, расходные баки, дозаторы коагулянта.

Равномерное распределение коагулянта в обрабатываемой воде обеспечивается с помощью перегородочных, дырчатых, шайбовых смесителей или насосов. Перегородочный (ершовый) смеситель - это лоток с несколькими вертикальными перегородками, поставленными под углом к направлению движения потока (рис. 8.17). Смешивается коагулянт с водой в результате интенсивных завихрений потока между перегородками. Дырчатый смеситель представляет собой такой же лоток, но с дырчатыми поперечными перегородками. Шайбовые смесители -это вставка с диафрагмой, устанавливаемая на трубопроводе. Смешивание происходит здесь вследствие резкого изменения режима движения воды при движении ее сквозь диафрагму.

Хлопья коагулянта образовываются в процессе медленного смешивания воды с ним в камерах хлопьеобразования (реакции). Чтобы получить довольно большие хлопья, необходимо держать воду в камере реакции 15 -20 мин. В зависимости от способа смешивания различают камеры перегородочные, лопастные (смешивающие) и вихревые. Перегородочная камера — это железобетонный резервуар (рис.. 8.18), разделенный в плане на коридоры, по которым движется вода со скоростью 0, 2-2,3 м/сек. Время пребывания воды в камере, зависящая от ее мутности, регулируется количеством открытых коридоров. Лопастные камеры реакции делают в виде вертикальных или горизонтальных резервуаров с механическими смесителями лопастного типа. Вихревая камера реакции имеет вид конусной емкости (угол конусности — 15-20°) с вершиной, обратной вниз. Вода поступает в конус снизу, а выходит вверху. Принцип работы этой камеры состоит в перемешивании воды при ее движении снизу вверх вследствие значительного уменьшения скорости движения. Время образования хлопьев 5-8 мин. Опыт работы камер вихревого типа показал их большое преимущество перед другими камерами реакции.