Коагулирование

Для укрупнения мелкодисперсных и колохидных частиц с целью увеличения скорости их осаждения и способности задерживаться пористыми фильтрующими материалами применяют коагулирование.

Коллоидные частицы, обладая электрическим зарядом, взаимно отталкиваются, что препятствует их укрупнению. Для устранения этого препятствия в обрабатываемую воду, содержащую обычно отрицательно заряженные коллоидные частицы, вводят коагулянты, образующие положительно заряженные коллоиды. Взаимодействие тех и других коллоидных частиц приводит к нейтрализации их зарядов и образованию более крупных частиц в виде хлопьев. В качестве коагулянтов чаще всего применяют сернокислый алюминий (сернокислый глинозем), сернокислое железо закисное (железный купорос), сернокислое железо окисное, хлорное железо.

В результате гидролиза этих солей образуются гидраты окисей алюминия или железа, представляющие собой обычно положительно заряженные коллоиды. Образующиеся при гидролизе водородные ионы связываются присутствующими в воде бикарбонатными ионами. Если содержащихся в воде бикарбонатных ионов недостаточно, то для связывания выделяющихся при коагуляции ионов водорода к воде добавляют известь, соду или едкий натр. Доза коагулянта за-ппсит от мутности и цветности воды и для природных вод обычно составляет примерно 20—50 мг/л.

Отстаивание воды - процесс выделения из нее под действием гравитационных сил взвешенных веществ; при этом частицы с плотностью, большей плотности воды, движутся вниз, с меньшей — вверх. Сооружения, в которых осуществляется этот процесс, называют отстойниками.

Природные воды, забираемые из поверхностных источников водоснабжения, как правило, загрязнены взвешенными веществами, имеющими плотность больше плотности воды, поэтому их можно отнести к суспензиям. Сточные воды могут быть как суспензиями, так и эмульсиями. В последнем случае взвешенными веществами являются масла, жиры и нефтепродукты. В производственных сточных водах компоненты загрязнений, имеющие плотность больше и меньше плотности воды, часто присутствуют одновременно. Эффективность процесса отстаивания воды определяется скоростью осаждения взвешенных частиц, от которой зависят продолжительного процесса и объем отстойных сооружений. Основным фактором, определяющим продолжительного процесса отстаивания воды, является дисперсность (крупность) частиц.

Эффективная работа отстойников в значительной степени зависит от конструкций водораспределительных и водосборных узлов. Равномерное распределение потока воды обеспечивает максимальное использование объема отстойного сооружения. Из-за несовершенства конструкций водораспределительных и водосборных устройств использование объема в отстойных сооружениях, как правило, не превышает 50—55°.

Процесс отстаивания нашел широкое применение. Практически на всех станциях очистки питьевых и сточных вод городов и промышленных предприятий существуют отстойники. Очистка сточных вод от масел и нефтепродуктов осуществляется главным образом в отстойных сооружениях. Для повышения эффективности процесса отстаивания воды и сокращения объема отстойных сооружений применяют предварительную коагуляцию или флокуляцию загрязнений реагентами. В этом случае узел сооружений отстаивания дополняют узлом реагентной обработки воды.

Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтрование, так же как и отстаивание, применяют для осветления воды, т. е. для задержания находящихся в воде взвешенных веществ. Фильтрующий материал должен представлять собой пористую среду с весьма малыми порами. В водопроводной практике в качестве основного фильтрующего материала применяют песок.

Фильтр представляет собой резервуар, в нижней части которого расположено дренажное устройство той или иной конструкции для отвода профильтрованной воды. На дренаж обычно укладывают слой поддерживающего материала и затем слой собственно фильтрующего материала. При песчаных фильтрах поддерживающим материалом является гравий, уложенный слоями с возрастающей книзу крупностью зерен. В процессе фильтрования фильтр постоянно заполнен водой до уровня, расположенного не менее чем на 2 м выше поверхности фильтрующего материала. В обычных фильтрах вода подается сверху и отводится снизу — через дренажное устройство.

Производительность фильтра определяется скоростью фильтрования. Под скоростью фильтрования следует понимать не скорость движения воды в порах, а скорость вертикального движения воды над фильтрующим слоем.

В большинстве случаев фильтрование сочетают с другими методами очистки воды. Так, на станциях городских водопроводов фильтры обычно используют для обработки воды, прошедшей (после коагулирования) отстойники или осветлители. Фильтры применяют также для осветления воды при ее реагентном умягчении и обезжелезивании. В некоторых случаях фильтры используют для осветления природной некоагулированной воды, а также коагулированной воды без предварительного отстаивания