Koagulanty pro čištění odpadních vod

Kvalita vody je rozhodující při domácím použití, průmyslových procesech a výrobě pitné vody. Normy pro pitnou, technickou a průmyslovou vodu jsou přísné, ale často voda tyto normy nesplňuje kvůli přítomnosti jemných suspendovaných částic a nečistot.

Mezi metodami úpravy vody vyniká koagulace, která odstraňuje škodlivé částice. Podívejme se podrobně na to, proč je koagulace vody nezbytná, jaké problémy pomáhá řešit a jak k tomu dochází. Podívejme se, jak koagulace ovlivňuje zlepšení kvality vody, a poskytneme užitečné informace těm, kteří hledají způsoby, jak optimalizovat proces čištění vody.

<strong>Co je koagulace vody</strong>

Jde o proces, při kterém se malé částice ve vodě spojují do větších vloček přidáním koagulačních činidel, která reagují s koloidními a suspendovanými částicemi ve vodě a agregují je. Jak koagulant interaguje s částicemi, tvoří se velké vločky, které se snadno usazují a jsou odstraněny v následujících fázích čištění.

<strong>Flokulace</strong>

Flokulace je proces, který následuje po koagulaci, při které se dříve vytvořené vločky shromažďují do ještě větších a hustších agregátů. V této fázi se používají flokulanty, které pomáhají hejnům slepit se, což je zpevní a usnadní následné oddělení od vody. Flokulace odstraňuje jemné částice zbylé po koagulaci a čistí vodu. Tato fáze je kritická pro kvalitu vody, protože ji připravuje na další stupně čištění.

<strong>Pojmy a účely koagulace</strong>

Voda pro domácí a pitnou vodu je standardizována podle hygienických norem. To znamená, že kapalina by měla být bezbarvá, zakalená, bez cizích chutí a pachů a neměla by obsahovat škodlivé minerály nebo organické částice.
Aby tato kvalita byla možná, prochází voda vícestupňovým čištěním. Jednou z důležitých fází je koagulace, která pomáhá odstraňovat z vody nejmenší nečistoty, díky čemuž je bezpečná pro konzumaci.

Čištění vody zahrnuje odstranění nečistot pomocí koagulantů pro urychlení sedimentace a filtrace kontaminantů. Částice se pak snadno oddělí sedimentací.

Elektrostatické odpuzování a sterické efekty činí koloidní směsi stabilnějšími. K vyvolání koagulace se přidávají soli nebo se mění úroveň kyselosti média. To snižuje elektrostatické odpuzování přiblížením koloidů dostatečně blízko k sobě, aby mezi nimi působily van der Waalsovy síly, což způsobí sloučení částic.

Fyzikální principy koagulace

<strong>Co jsou nerozpuštěné látky a jak se objevují?</strong>

Voda obsahuje suspendované látky – částice písku nebo jílu, dále soli tvrdosti a drobné organické látky. Tyto částice vodu zakalují a dávají jí různé odstíny – žlutá/červená, někdy voda zapáchá.

Suspendované částice zůstávají v suspenzi v důsledku stejného záporného náboje, který způsobuje vzájemné odpuzování. Jsou příliš lehké na to, aby klesly ke dnu a jsou neustále nadzvedávány působením těžkých molekul vody.
Suspendované látky ve vodě pocházejí z různých zdrojů: městský odpad, živočišný odpad, déšť a voda z tání, průmyslové emise atd. Podzemní voda je absorbuje, když prochází vrstvami půdy. Podzemní prameny obsahují částice hornin a voda z vodovodu je kontaminována starým potrubím.

Suspenze je nebezpečná, protože znečišťuje vodu do takové míry, že je nebezpečné ji používat pro domácí účely. Zakalená voda ucpává domácí spotřebiče a snižuje jejich životnost. Přítomnost a přesné složení suspendovaných nečistot lze určit pouze laboratorním rozborem, zde nepomohou.

<strong>Druhy koagulace a koagulanty</strong>

1. Kontaktní metoda – využití granulárního zatížení v samostatné části filtračního systému. Koagulant se nanáší na povrch zrn. Voda protéká touto vrstvou zdola nahoru, kde dochází ke srážení. Tato metoda čistí vodu rychleji a není závislá na okolní teplotě.
2. Bezplatná metoda čištění využívá speciální míchací nádrže nebo komory, kde se koagulant přidává přímo. Za těchto podmínek se tvoří vločky, které se následně usazují na dně. Tato metoda zabere více času a častěji se používá pro čištění odpadních vod.

Jaké druhy koagulantů existují?

Anorganické koagulanty jsou běžné, protože jsou levné. Vyžadují malé dávky a rychle se rozpouštějí ve vodě. Tyto sloučeniny pomáhají snižovat tvrdost vody a nemají prakticky žádný vliv na hodnoty pH. Oxid titaničitý je dražší varianta, ale poskytuje ekonomickou spotřebu a vysokou kvalitu čištění.

Organické koagulanty, které mohou být přírodní nebo syntetické, jsou dražší, ale jsou preferovány pro úpravu pitné vody, protože neovlivňují hodnoty pH. Čistí vodu obsahující suspendované částice a rychle tvoří sediment. Tyto koagulanty fungují i ​​v chladných podmínkách, od 10-15 stupňů Celsia.

<strong>Kontaktní koagulace vody – co to je?</strong>

K tomuto typu koagulace dochází na povrchu zrnitého materiálu ve specializované části čistícího zařízení. Mikročástice podléhající Brownovu pohybu jsou přitahovány k makročásticím sorbentu a přilnou k nim v důsledku van der Waalsových sil.

1. Koncentrace makročástic hydroxidu hliníku nebo železa přímo ovlivňuje účinnost procesu.
2. Kolísání teplot a pH roztoku nemá prakticky žádný vliv na rychlost a kvalitu koagulace.
3. Metoda poskytuje rychlé a intenzivní čištění, čímž se zkracuje čas na odsávání kontaminantů ve srovnání s tradičními metodami.
4. Mikročástice se stávají méně stabilními pro koagulaci na povrchu velkých částic, což zlepšuje jejich aglomeraci.

<strong>Aplikace koagulace při úpravě vody</strong>

Koagulace se aktivně používá k čištění vody v:

1. Průmyslové využití. Společnosti integrují systémy úpravy vody do svých procesů. To zahrnuje instalaci filtračního zařízení, které k odstranění nečistot používá koagulanty.
2. Čištění pitné vody. V této oblasti hraje koagulace roli prvního stupně komplexního čištění doplněného o mechanickou filtraci a další technologie. Je třeba dávkovat koagulanty.
3. Čištění odpadních vod. Na čistírnách odpadních vod jsou koagulanty zaváděny do kapaliny ve směšovacích komorách. Tento proces končí tvorbou a usazováním vloček v usazovacích nádržích.
4. Čištění vody v bazénech. Metoda se používá ve veřejných i soukromých bazénech umístěných na soukromých pozemcích nebo v letních chatových družstvech. Koagulanty se do vody přidávají před filtrem, ale za čerpadlem, aby se vzniklé vločky nezničily a mohly být efektivně filtrovány. Při počátečním plnění bazénu se koagulanty někdy přidávají přímo do vody.

<strong>Srážení vody v bazénech</strong>

Koagulanty a flokulanty jsou chemikálie používané k čištění vody v bazénech, které pomáhají měnit barvu vody, odstraňují zákal a řasy tam, kde mechanické filtry selhávají. Tyto chemikálie jsou nepěnivé a bez zápachu. Používá se s pískovými filtry.

Bazénové koagulanty se často prodávají ve formě kartuší. Jedna patrona vystačí na udržení hladiny pH ve dvaceti metrech krychlových vody po dobu dvou týdnů. Náklady na sadu tří kazet se pohybují od 1000 2000 do XNUMX XNUMX rublů.
Koagulanty jsou drahé, ale to neznamená, že fungují lépe. Společnosti nabízejí cenově dostupné produkty na čištění vody. Při výběru se doporučuje spoléhat na názory poradců prodejen a recenze ostatních kupujících.

Odpadní voda z některých průmyslových odvětví obsahuje velké množství koloidních látek a jedná se v podstatě o koloidní roztok. Koloidní částice vytvářejí zákal a zbarvení odpadní kapaliny a nelze je odstranit ani usazováním, ani filtrací.

Pro vysrážení koloidních částic se do čištěného roztoku zavádějí koagulanty.

Síran hlinitý: Nerafinovaný/rafinovaný Al₂(S0₄)₃⋅18N₂0

Když se odpadní voda zpracovává síranem hlinitým, dochází k hydrolýze, která má za následek tvorbu hydroxidů hlinitých a zásaditých síranů. Koloidní částice kontaminantů jsou zachyceny hydroxidem hlinitým a tvoří gelovité vločky.

Největší účinnost hydroxidu je pozorována při pH 6,5 – 7,5. Pokud je pH nízké, tvoří se špatně rozpustné bazické soli, pokud je vysoké, tvoří se hlinitany. Teplota vody pod 4°C urychluje hydrataci hydroxidu hlinitého, což zpomaluje proces koagulace.

Při použití síranu hlinitého není k přípravě činidla potřeba žádné další zařízení a vzhledem ke své komerční formě se snadno přepravuje.

Oxychlorid hlinitý (AOX) Al₂(ON)_nCl_6-n

Během koagulačního procesu využívajícího OCA se tvoří monomerní, polymerní nebo amorfní agregáty v důsledku přítomnosti povrchové kyselé slupky. To zvyšuje intenzifikaci čištění odpadních vod z nerozpuštěných látek a kovů. Vysoká polymerační kapacita urychluje tvorbu vloček a sedimentaci.

• oxychlorid hlinitý funguje v širokém rozsahu pH a nesnižuje zásaditost vody, což vám umožňuje obejít se bez alkalických činidel;
• nesnižuje jeho účinnost při nízkých teplotách;
• nízký zbytkový obsah hliníku nevyžaduje další čištění;
• nízká spotřeba koagulantu.

Hlinitan sodný NaAlO₂

V odpadních vodách hlinitan sodný snižuje hodnoty pH reakcí s molekulami vody za vzniku tetrahydroxoaluminátu sodného. Sodnohlinitá sůl tvoří během hydrolýzy hydroxid sodný v dostatečném množství, takže není potřeba čištěnou kapalinu alkalizovat.

Nerozpustný hydroxid hlinitý se vysráží.

Účinnou metodou koagulace je kombinované použití hlinitanu sodného a síranu hlinitého. Polyvalentní kationty hliníku neutralizují záporně nabité částice nečistot, zatímco ionty hliníku působí na částice s kladným nábojem. To umožňuje snížit barvu odpadní vody.

Hlinitan sodný snadno vysráží ionty hořčíku, což umožňuje jeho použití ke změkčení tvrdé vody.

Chlorid železitý FeCl₃· 6Н₂О

Proces koagulace je založen na hydrolýze chloridu železa za vzniku špatně rozpustného hydroxidu železa. Během hydrolýzy se zachycují částice kontaminantů, které tvoří volné vločky. Vločky mají vysokou sorpční kapacitu a obsahují mikroorganismy rostlinného a živočišného původu, koloidní částice a kovové ionty.

Při použití chloridu železitého jako činidla se urychlí proces srážení kalu a usnadní se jeho biochemický rozklad.

Chlorovaný síran železnatý Fe2(SO4)3 + FeCl3

Chlorovaný síran železnatý netvoří usazeniny při nízkých teplotách, vytváří rovnoměrné srážení vloček a účinné čiření vody.

Síran železnatý (II) a (III) Fe₂(S0₄)₃· 2Н₂О

Sírany železa fungují v rozmezí pH 3,5-6,5 nebo 8,0-11,0 a při nízkých teplotách. Při zavádění do roztoku je však vyžadováno přesné dávkování, jinak se s přebytkem koagulantu zvyšuje obsah kationtů a sloučenin železa.

Pro zvýšení účinnosti koagulace se používá síran železitý spolu se síranem hlinitým, který zvyšuje rychlost usazování. Koagulanty se zavádějí postupně nebo předmísením.

Síran železnatý FeSO₄·7Н₂О

Při použití síranu železnatého je nutné vytvořit podmínky hodnot pH 10,5 – 13,5, protože při pH nižším než 8 proces koagulace probíhá pomalu, dochází k neúplnému vysrážení hydroxidu železa a snižuje se účinnost koagulace. Proto se před zavedením koagulantu voda, která má být čištěna, vápní nebo chloruje. To způsobuje potíže při čištění odpadních vod a zvyšuje jejich náklady.