Осветление воды: назначение и методы

Осветление воды: все, что вы хотели знать об этом процессе

Осветление воды: все, что вы хотели знать об этом процессе

Осветление воды: все, что вы хотели знать об этом процессе

Осветление воды – это удаление из нее взвешенных веществ, которые изменяют цвет воды или делают ее непрозрачной. Необходимость и степень такой очистки зависит от целей последующего использования жидкости.

Из этой статьи вы узнаете:

На каком этапе очистки воды происходит ее осветление

Какие методы осветления воды существуют

Какие фильтровые установки для осветления воды бывают

На каком этапе очистки происходит осветление сточных вод

Мы каждый день пользуемся водой, но почти никогда не задумываемся над тем, что происходит с ней после. Сточная вода представляет собой мутную жидкость, содержащую большое количество примесей, в том числе и вредных, обычно имеющую неприятный запах. Такая вода вовсе не пригодна для питья, хозяйственно-бытовых и производственных нужд. В настоящее время существует множество методов обработки сточных вод с целью их эффективной очистки. Очищенная вода может вновь использоваться человеком.

Как правило, на первом этапе очистки, сточная жидкость отстаивается, а затем фильтруется. Обычно фильтрация состоит из нескольких этапов. Сначала проводят фильтрацию грубой очистки, после чего используются методы осветления воды. На последнем этапе используют специальные фильтры осветления воды. Материал таких фильтров должен быть определенной высоты, отличаться высокой прочностью, не истираться, не быть слишком легким.

В качестве материала для фильтров на данном этапе процесса осветления сточных вод применяют измельченный керамзит или гидроантрацит. Иногда используют системы двухслойного и трехслойного фильтрования: в этом случае сверху засыпается слой с более крупными частицами, а снизу – с более мелкими.

Методы осветления воды

В зависимости от требуемой степени очистки могут применяться разные методы осветления воды. К ним относятся те, что основаны на использовании различных физико-химических процессов. Так, например, очистка от твердых взвешенных частиц осуществляется путем отстаивания. Кроме того, очистить воду можно с помощью сетчатых фильтров, осветлительного и сорбционного фильтрования, а также посредством гидроциклонирования, флотации, коагуляции и флокуляции.

Хлорирование воды

Традиционно наиболее распространенным из всех ныне существующих способов обеззараживания воды, вследствие дешевизны и доступности, является ее хлорирование. Для этого применяют газообразный хлор (в баллонах), хлорную известь, гипохлорит кальция, хлорамин.

Бактерицидный эффект хлорирования достигается за счет:

Антимикробных свойств хлора.

Антимикробных свойств атомарного кислорода (О), который образуется при разложении хлорноватистой кислоты, образующейся при взаимодействии хлора с водой.

Эффект от хлорирования зависит от:

Активности применяемых веществ. Самой большой активностью обладает хлор, далее следует хлорная известь, еще слабее – другие реагенты. Активность хлорной извести тоже неодинаковая и тем больше, чем выше процент содержания в ней активного хлора (25–35 %);

Чистоты хлорируемой воды. Во-первых, хлор расходуется на окисление органических веществ, находящихся в воде, во-вторых, взвешенные в воде частицы препятствуют действию хлора. Поэтому чем выше качество воды, тем больше эффект от ее хлорирования.

Дозы хлора и времени его действия.

Свойств самих микроорганизмов и др.

Известно несколько технологий хлорирования. На водопроводных станциях обычно применяют нормальное постхлорирование газообразным хлором.

Хлорирование воды имеет и свои недостатки:

Меняется запах, вкус и прозрачность воды (органолептические свойства).

Уничтожаются не все микроорганизмы, например, спорообразующие микробы.

Отстаивание

Методом отстаивания воду очищают только от крупных включений, поперечный размер которых 0,1–0,01 мм. Для удаления более мелких частиц в процессе осветления воды нужно проводить коагулирование.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Многие очистные станции оборудованы отстойниками воды. Как правило, последние выполнены в виде бассейнов, в которых медленно и непрерывно движется вода. Попадая из трубы в широкое русло бассейна, вода замедляет скорость своего потока от 1 м/с до нескольких миллиметров в секунду.

При таком резком замедлении взвесь выпадает в осадок почти с такой же скоростью, что и в неподвижной воде. В процессе отстаивания некоторые мелкие частицы укрупняются и тоже оседают на дно. В зависимости от конструкции отстойника, в частности, от направления движения воды в нем, он бывает горизонтальным или вертикальным.

Горизонтальные отстойники строят в виде прямоугольных, вытянутых по направлению движения воды резервуаров, которые оснащены устройством, создающим в воде ламинарный поток. Дно емкости наклонено ко входу. Для сбора осадка в начале резервуара на дне имеется приямок. Осветляемая вода поступает в резервуар с одной из сторон отстойника, а выходит с другой, проходя через перегородку с отверстиями.

Резервуар отстойника, как правило, разбит на ряд параллельных коридоров, ширина которых примерно 6 м. Величина скорости потока воды в них как правило в пределах 2–4 мм/с. Скорость частицы в потоке равна суперпозиции двух взаимно перпендикулярных составляющих: скорости выпадения в осадок, направленной вертикально вниз, и скорости горизонтального ламинарного потока.

Читайте также:
Сколько будет стоить пробить скважину на своем участке и существует ли налог на подземную воду

В зависимости от соотношения модулей этих составляющих частица за время прохождения бассейна ложится на дно или выносится из отстойника.

Вертикальный отстойник представляет собой цилиндрическую (кубическую) емкость с конической (пирамидальной) нижней частью. В центре емкости проходит коаксиальная труба, в которую сверху поступает осветляемая вода. Пройдя по центральной трубе вниз, осветляемая вода попадает в кольцевое пространство резервуара, в так называемую зону осаждения.

Процесс осветления воды проходит во время ее движения снизу вверх с небольшой скоростью (порядка 0,4–0,6 мм/с) по всему кольцевому пространству. Дойдя до самого верха емкости отстойника, частично очищенная от взвеси (осветленная) вода отводится из резервуара, при этом собирающийся в нижней части отстойника осадок периодически удаляется. Время полного прохождения водой отстойника составляет, в зависимости от размеров емкости, от 4 до 8 часов.

Достоинством отстойников вертикальной конструкции является небольшая площадь, занимаемая ими. А недостатками – медленный процесс осветления воды и большие высоты емкостей, необходимые для увеличения времени осаждения. К минусам вертикальных отстойников можно также причислить и то, что мелкие частицы в них не успевает осесть, а коллоидные вещества вовсе не образуются.

В полевых условиях, при длительной дислокации контингента в определенном месте, в качестве отстойников часто используют небольшие запруды либо искусственные водохранилища, сообщающиеся с рекой. При долговременном отстаивании воды в природных условиях наряду с увеличением прозрачности отмечается снижение цветности, а также уменьшение количества микробов на 75–90 % по Хлопину.

Коагулирование

К методам осветления воды относится и коагуляция, суть которой заключается в образовании хлопьев при свертывании веществ, находящихся воде в коллоидном состоянии. Такой способ осветления используют в целях уменьшения мутности воды и изменения ее цвета. Проводят коагуляцию с использованием специальных химических веществ (коагулянтов): соль алюминия – Аl2(SО4)3 × 18Н2О, сернокислое железо – FeSO4 × 7Н2О, хлорное железо – FеСl3 × 6Н2О.

Сточные воды после грубой фильтрации и отстаивания, как правило, имеют высокие показатели цветности и мутности, представляя собой взвешенную систему из электролита, коллоидных частиц и грубодисперсных примесей. Коагулянты, после их растворения в такой полидисперсной смеси, подвергаются гидролизу. В итоге в воде образуются хлопья плохо растворимых гидратов, окисей и углекислый газ:

При взаимодействии положительно заряженного коллоида гидрата окиси алюминия с анионами коллоида воды происходит укрупнение коллоидных частиц и последующее их выпадение в осадок в виде хлопьев.

Хлопья коагулянта, рыхлые по своей структуре, имеют весьма большую активную поверхность (несколько десятков квадратных метров на 1 г осадка). На этой поверхности сорбируются коллоидные частицы. Они медленно оседают на дно, захватывая при этом и более грубые взвеси. Таким образом, происходит процесс осветления воды.

Скорость коагуляции зависит от температуры воды, интенсивности ее смешивания, числа грубых включений в воде, активной реакции и ее щелочности.

Для различных составов осветляемой воды следует подбирать свою дозу коагулянта.

Ускорить процесс можно посредством флоккулянтов – высокомолекулярных синтетических соединений.

Фильтрование воды

С помощью фильтров воду очищают от взвешенных частиц, придающих ей мутность. При этом в фильтре частично оседают микроорганизмы, а также отдельные ядовитые и радиоактивные вещества. В итоге снижаются цветность и окисляемость жидкости.

По скорости фильтрования различают: медленные (от 0,1 до 0,3 м/ч) и скорые фильтры (от 5 до 10 м/ч).

Фильтры делят в зависимости: от направления фильтруемого потока воды – на однопоточные и двухпоточные; от числа фильтрующих слоев – на однослойные и двухслойные.

Для удаления из воды механических примесей, кроме сетчатых, используются также и фильтры с зернистой загрузкой. Они представляют собой устройства в виде емкости с фильтрующими материалами, которые должны быть химически стойкими к обрабатываемой жидкости, механически прочными и не должны загрязнять ее. Для этих целей обычно используют кварцевый песок, крошку из керамики, опилки, коксовую крошку, керамзит, дробленый антрацит.

Двухслойные фильтры, кроме основного фильтрующего слоя, имеют так называемый поддерживающий, который задерживает мелкий фильтрующий материал и не дает потоку воды его разрушить. Поддерживающий слой состоит из гравия или щебня разного размера, постепенно увеличивающегося сверху вниз от 2 до 40 мм.

В настоящее время есть два принципиально разных метода осветления воды фильтрованием. Один из них – пленочное адгезионное фильтрование. При этом осветление воды и удержание дисперсных примесей происходит на поверхности фильтрующего слоя. Пленка формируется вследствие малой скорости фильтрации, большой мутности воды и значительного содержания живых микроорганизмов (биологическая пленка). При адгезионном фильтровании взвешенные в воде вещества задерживаются поверхностью зерен (налипают на нее) всего фильтрующего материала.

Биологическая пленка играет главную роль в действии медленных фильтров. Наряду со взвесями, пленка задерживает еще и бактерии, понижая их количество на 95–99 %. Также биологическая пленка снижает окисляемость (на 20–45 %) и цветность (на 20 %) воды. Медленные фильтры отличаются простотой устройства и эксплуатации. Их первыми применили в качестве очистных сооружений в городах. В дальнейшем, из-за увеличения объемов использования воды они были заменены скорыми фильтрами с большей производительностью, что важно в условиях современного мегаполиса.

Читайте также:
Расширительный бак для водоснабжения: принцип работы, устройство, установка и цена

Фильтровые установки для осветления воды

Осадочные фильтры используют для очистки воды от таких включений, как железо, ржавчина, песок, окалина и т. п. Данные фильтры применяют как для небольших, так и для крупных промышленных станций.

Осветлительный фильтр

Проходя через зернистую структуру фильтра, вода, освобождаясь от содержащихся в ней взвешенных частиц, осветляется. Производительность этого процесса зависит от физико-химических свойств примесей, особенностей фильтрующих материалов и гидродинамических характеристик фильтра.

Фильтрация воды происходит в результате двух контрадикторных процессов – адгезии и суффозии. При движении воды сквозь фильтр находящиеся в ней твердые частицы контактируют с зернами загрузки и закрепляются на них (адгезия). В дальнейшем, под напором воды, определенная часть уже прилипших частиц отрывается от зерен фильтра и переносится в последующие слои фильтра (суффозия). Там они снова задерживается в каналах фильтрующего материала.

Осветление воды при фильтрации происходит, когда скорость прилипания частиц превышает скорость их отрыва. Результативность этого процесса тем выше, чем больше такое превышение.

Осадочный фильтр

По мере насыщения верхних слоев загрузки, зона фильтрации перемещается по направлению потока от верхних слоев фильтра, где преобладает процесс суффозии, к нижним слоям со свежей загрузкой – здесь происходит, в основном, адгезия.

Период, в течение которого фильтр обеспечивает требуемую степень осветления воды, называется временем защитного действия загрузки, а этап, в течение которого потери напора в загрузке возрастают до максимально возможного для данного фильтра значения, называется временем достижения предельной потери напора. Оптимальным с технико-экономической точки зрения режимом работы фильтра считается тот, когда значения обоих периодов примерно равны.

При достижении предельного напора или ухудшении степени осветления воды требуется регенерация фильтра. Для этого его переводят в режим взрыхляющей промывки, когда загрузка промывается обратным потоком воды, а загрязнения сбрасываются в дренаж.

Если вы хотите приобрести установку для осветления воды, мы готовы вам помочь.

На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Надежнее обратиться в компанию по установке фильтров, которая предоставляет полный спектр услуг – консультацию специалиста, анализ воды из скважины или колодца, подбор подходящего оборудования, доставку и подключение системы. Кроме того, важно, чтобы компания предоставляла и сервисное обслуживание фильтров.

Компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

Выбрать фильтр для воды.

Подключить систему фильтрации.

Подобрать сменные материалы.

Устранить неполадки в работе оборудования.

Дать телефонную консультацию по интересующим вопросам.

Доверьте очистку воды профессионалам компании «Biokit», которые заботятся о вашем здоровье.

Какими способами может осуществляться осветление воды

Осветление воды — это процесс удаления взвешенных и коллоидных веществ, состоящих из глинистых, песчаных или илистых частиц. Их наличие ухудшает качество воды, делает ее мутной и непригодной для употребления как для питьевых, так и для технических целей.

  1. Способы осветления воды
  2. Метод отстаивания
  3. Осветление в гидроциклонах
  4. Коагуляция и флотация
  5. Фильтрование через слой взвешенного осадка
  6. Фильтрование через слой загрузки

Способы осветления воды

Осветление воды осуществляют механическим или химическими методами. Очистка, как правило, многоступенчатая

В технологической схеме очистки осветление происходит в первую очередь. Его суть заключается в удалении загрязнений под действием силы тяжести либо с помощью принудительной фильтрации.

Методы осветления воды:

  • отстаивание в отстойниках;
  • осветление в гидроциклонах;
  • коагуляция и флотация;
  • фильтрование через слой взвешенного осадка или фильтрующий материал;
  • использование окислителей в полевых условиях.

Выбор метода осветления – один из главных пунктов при разработке технологии очистки, так как он скажется в дальнейшем на всём процессе водоподготовки. Нужно внимательно подходить к этой задаче и изучать нюансы каждого варианта.

Метод отстаивания

Метод заключается в удалении взвешенных и коллоидных частиц под действием силы тяжести. Скорость осаждения зависит от их формы, размеров, плотности, шероховатости и от температуры жидкости. Оптимальные значения для этого процесса – 8-12°С.

Одним из условий эффективной очистки является скорость движения воды в отстойнике, которая напрямую влияет на выпадение частиц в осадок. Она должна быть в пределах 0,12-0,6 мм/с, в зависимости от конструкции сооружения.

Читайте также:
Фильтры для очистки воды в квартире: установка, критерии выбора, рейтинг лучших и цена

Применяются отстойники: горизонтальные, вертикальные и радиальные. Каждый из них предназначен для определённых значений объёма и количества загрязнений.

Способ отстаивания является самым простым, эффективность составляет 60-70%. Основной минус – большой объём сооружений.

Осветление в гидроциклонах

Принцип работы гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы во вращающемся потоке жидкости. За счёт тангенциальной скорости крупные примеси прижимаются к стенке сооружения и под действием силы тяжести удаляются.

Коагуляция и флотация

Коагуляция – процесс укрупнения загрязнений в результате их слипания. Минеральные вещества и коллоидный гумус имеют отрицательный заряд, а коллоидное вещество – положительный. Разноимённые заряды притягиваются, вследствие чего происходит их коагулирование.

Эффективность зависит не только от количества загрязнений, но и от дозы коагулянта, быстроты смешивания, щёлочности. Для интенсификации данного процесса необходимо использовать флокулянты, которые ускоряют агломерацию хлопьев.

При осветлении с использованием коагулянтов, как правило, происходит процесс обесцвечивания – удаление гумусовых веществ, которые придают воде желтоватый, коричневый или зелёный цвет. Зачастую это происходит на застойных участках, таких как бассейны.

Фильтрование через слой взвешенного осадка

Метод является сочетанием фильтрования и использования реагентов для ускорения процесса очистки. Хлопья коагулянтов, взаимодействуя с коллоидными веществами, задерживаются слоем взвешенного осадка, за счёт чего и происходит осветление.

Данный способ подходит для сильнозагрязнённых вод, так как можно получить высокий эффект очистки, затратив минимальное количество реагентов.

Фильтрование через слой загрузки

Вода проходит через зернистый материал, задерживающий коллоидные загрязнения. В качестве слоя загрузки применяют кварцевый песок, гравий, дроблённый антрацит и другие. Они должны обладать надлежащим гранулометрическим составом и необходимой механической прочностью, так как происходит их периодическое истирание.

По скорости движения и времени очистки различают скорые и медленные фильтры. Медленные подходят для очистки некоагулированной воды, содержащей относительно мелкую примесь. Так как данный метод – безреагентный, то максимальные значения исходной мутности должны быть до 50 мг/л, цветности до 50 градусов. Скорость движения в таком фильтре составляет 0,1-0,3 м/ч.

Скорые фильтры используют для осветления мутных и цветных вод. В технологической схеме очистки скорые фильтры предусматривают после сооружений коагуляции и отстаивания, так как невозможно получить необходимый эффект одной ступенью. Важно проводить периодическую обратную промывку загрузки для предотвращения последующего загрязнения. Скорость движения в скором фильтре составляет 5,5-15 м/ч.

Для очистки воды в полевых условиях можно прибегнуть к бытовым окислителям: перекись водорода, зелёнка или белизна. Их принцип действия ничем не отличается от специальных коагулянтов, они отлично справляются с загрязнёнными водами рек и озёр.

Какими способами может осуществляться осветление воды

Осветление воды — это процесс удаления взвешенных и коллоидных веществ, состоящих из глинистых, песчаных или илистых частиц. Их наличие ухудшает качество воды, делает ее мутной и непригодной для употребления как для питьевых, так и для технических целей.

Способы осветления воды

В технологической схеме очистки осветление происходит в первую очередь. Его суть заключается в удалении загрязнений под действием силы тяжести либо с помощью принудительной фильтрации.

Методы осветления воды:

  • отстаивание в отстойниках;
  • осветление в гидроциклонах;
  • коагуляция и флотация;
  • фильтрование через слой взвешенного осадка или фильтрующий материал;
  • использование окислителей в полевых условиях.

Выбор метода осветления – один из главных пунктов при разработке технологии очистки, так как он скажется в дальнейшем на всём процессе водоподготовки. Нужно внимательно подходить к этой задаче и изучать нюансы каждого варианта.

Метод отстаивания

Метод заключается в удалении взвешенных и коллоидных частиц под действием силы тяжести. Скорость осаждения зависит от их формы, размеров, плотности, шероховатости и от температуры жидкости. Оптимальные значения для этого процесса – 8-12°С.

Одним из условий эффективной очистки является скорость движения воды в отстойнике, которая напрямую влияет на выпадение частиц в осадок. Она должна быть в пределах 0,12-0,6 мм/с, в зависимости от конструкции сооружения.

Применяются отстойники: горизонтальные, вертикальные и радиальные. Каждый из них предназначен для определённых значений объёма и количества загрязнений.

Способ отстаивания является самым простым, эффективность составляет 60-70%. Основной минус – большой объём сооружений.

Осветление в гидроциклонах

Принцип работы гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы во вращающемся потоке жидкости. За счёт тангенциальной скорости крупные примеси прижимаются к стенке сооружения и под действием силы тяжести удаляются.

Коагуляция и флотация

Коагуляция – процесс укрупнения загрязнений в результате их слипания. Минеральные вещества и коллоидный гумус имеют отрицательный заряд, а коллоидное вещество – положительный. Разноимённые заряды притягиваются, вследствие чего происходит их коагулирование.

Читайте также:
Неисправности погружных насосов: алгоритм поиска, причины, устранение и предупреждение

Эффективность зависит не только от количества загрязнений, но и от дозы коагулянта, быстроты смешивания, щёлочности. Для интенсификации данного процесса необходимо использовать флокулянты, которые ускоряют агломерацию хлопьев.

При осветлении с использованием коагулянтов, как правило, происходит процесс обесцвечивания – удаление гумусовых веществ, которые придают воде желтоватый, коричневый или зелёный цвет. Зачастую это происходит на застойных участках, таких как бассейны.

Фильтрование через слой взвешенного осадка

Метод является сочетанием фильтрования и использования реагентов для ускорения процесса очистки. Хлопья коагулянтов, взаимодействуя с коллоидными веществами, задерживаются слоем взвешенного осадка, за счёт чего и происходит осветление.

Данный способ подходит для сильнозагрязнённых вод, так как можно получить высокий эффект очистки, затратив минимальное количество реагентов.

Фильтрование через слой загрузки

Вода проходит через зернистый материал, задерживающий коллоидные загрязнения. В качестве слоя загрузки применяют кварцевый песок, гравий, дроблённый антрацит и другие. Они должны обладать надлежащим гранулометрическим составом и необходимой механической прочностью, так как происходит их периодическое истирание.

По скорости движения и времени очистки различают скорые и медленные фильтры. Медленные подходят для очистки некоагулированной воды, содержащей относительно мелкую примесь. Так как данный метод – безреагентный, то максимальные значения исходной мутности должны быть до 50 мг/л, цветности до 50 градусов. Скорость движения в таком фильтре составляет 0,1-0,3 м/ч.

Скорые фильтры используют для осветления мутных и цветных вод. В технологической схеме очистки скорые фильтры предусматривают после сооружений коагуляции и отстаивания, так как невозможно получить необходимый эффект одной ступенью. Важно проводить периодическую обратную промывку загрузки для предотвращения последующего загрязнения. Скорость движения в скором фильтре составляет 5,5-15 м/ч.

Для очистки воды в полевых условиях можно прибегнуть к бытовым окислителям: перекись водорода, зелёнка или белизна. Их принцип действия ничем не отличается от специальных коагулянтов, они отлично справляются с загрязнёнными водами рек и озёр.

Чистая вода — дело техники!

ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ

ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ

ФИЛЬТРЫ СМЕШАННОГО ДЕЙСТВИЯ

ОСВЕТЛЕНИЕ ВОДЫ

Осветление воды – это процесс удаления из нее частиц веществ, находящихся во взвешенном или коллоидном состоянии, которые, как правило, определяют повышенную мутность и цветность воды. Взвешенные примеси, находящиеся в воде, обладают различной дисперсностью – от крупных частиц, которые быстро оседают под действием силы тяжести, до микрочастиц, которые образуют коллоидные системы.

Необходимая степень осветления и обесцвечивания воды во многом зависит от целей ее последующего использования, а технологические приемы и аппаратурное оформление, используемые при этом, определяются размерами взвешенных частиц (дисперсностью), их концентрацией и физико-химическими свойствами. Грубодисперсные взвеси выделяют из воды чаще всего осаждением и отстаиванием (без применения реагентной обработки, фильтрацией на жестких фильтрующих перегородках (например, сетчатых фильтрах) и флотацией, тонкодисперсные – отстаиванием (c применением реагентной обработки), осаждением в центробежном поле и фильтрованием. Для достижения требуемой степени очистки воды от взвешенных веществ очень часто эти методы осветления воды применятся в комбинации друг с другом: например, отстаивание с фильтрованием или коагуляция с отстаиванием и фильтрованием и т.д.

Основная масса взвешенных в воде примесей и/или скоагулированных хлопьев, как правило, удаляется отстаиванием, т.е. их осаждением под действием силы тяжести. Главным преимуществом метода осаждения является низкая энергоемкость процесса осветления воды, поскольку ее движение осуществляется самотеком. На скорость осаждения взвешенных частиц влияют их размер, форма, склонность к агрегации, в также вязкость воды, которая, в свою очередь, определяется температурой и солесодержанием.

Основным параметром, который используется для расчета отстойников, является гидравлическая крупность частиц, т.е. скорость осаждения частиц в неподвижной воде (мм/с) при определенной температуре, поскольку в данном случае важно знать скорость осаждения частиц, а не их размеры. Как правило, этот параметр определяют экспериментально, измеряя относительное количество взвеси, выпавшей за определенный промежуток времени на дно цилиндра, заполненного испытуемой водой на определенную высоту. При невозможности проведения таких испытаний гидравлическую крупность определяют по табличным данным.

На эффективность работы отстойников также влияет режим движения воды: скорость движения воды зависит от конструкции отстойника и обычно находиться в пределах от десятых долей мм/с до нескольких мм/с. И все же эффективность осветления воды в отстойниках не превышает 50-60%. Кроме того размеры задерживаемых в отстойниках микрочастиц редко опускаются ниже значения в 50 мкм. Поэтому процесс полного осветления воды чаще всего завершают процессом ее фильтрования.

На сегодняшний день фильтрование является самым распространенным методом отделения твердых частиц от жидкости. Оно может обеспечить практически любое качество осветления. При этом из воды могут быть удалены не только диспергированные частицы, но и коллоидные соединения. Процесс фильтрования основан на задержке взвешенных частиц снаружи или внутри пористой фильтрующей среды – фильтрующей перегородке.

Читайте также:
Промышленные фильтры для очистки воды: область применения, виды и принцип работы

Для осветления воды в промышленном и муниципальном водоснабжении наиболее широкое распространение получили насыпные (засыпные) фильтры с зернистой загрузкой, которые, как правило, состоят из корпуса, фильтрующего слоя, дренажной или распределительной системы, системы подачи на фильтр осветляемой воды и отвода очищенной и промывной воды.

Интенсивность процесса фильтрования на таких фильтрах обычно характеризуется объемной скоростью фильтрования, представляющей собой частное от деления расхода фильтруемой воды на площадь фильтрующего слоя. Скорость фильтрования выражают в м/ч, т. е. количеством воды в м 3 , фильтруемой через 1 м 2 площади фильтрующего слоя в течение 1 ч.

Фильтрование воды через фильтрующий слой насыпного фильтра происходит под действием разности давлений на входе в фильтр и на выходе из него. Разность давлений воды до и после фильтрующего слоя называется потерей напора в фильтрующем слое. Потеря напора в начальный момент работы фильтра, называемая начальной потерей напора, равна потере напора при фильтровании чистой, не содержащей взвешенных веществ воды, через чистый фильтрующий слой. Начальная потеря напора в фильтрующем слое зависит от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины.

По мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды взвешенными веществами потеря напора возрастает до некоторой величины, характеризующей сопротивление предельно загрязнённого фильтрующего слоя. По достижении предельной потери напора или при ухудшении качества фильтрата нужно произвести очистку фильтрующего слоя очистить от накопившихся в нем загрязнений путем его промывки или другим способом.

Для автоматизации работы насыпных фильтров с зернистой загрузкой используются специальные блоки управления (фирм-изготовителей «FLECK»; «CLACK»; «FOBRITE»; «RUNXIN»), которые в автоматическом режиме обеспечивают регенерацию (промывку) фильтрующей среды в соответствие с требуемыми технологическими параметрами. При этом накопленные загрязнения и отходы, образовавшиеся при регенерации фильтра, сбрасываются в дренажную линию (канализацию). После проведения регенерации (промывки) блок управления автоматически переводит фильтр в рабочий режим.

Для осуществления процесса осветления воды мы предлагаем Вам использовать насыпные скорые фильтры серии AN, характеристики которых приведены на следующей странице.

Эффективность осветления воды на насыпных скорых фильтрах достаточно велика: достигает 80-85%. Однако для проведения отдельных процессов очистки воды (например, процесса ультрафиолетовой стерилизации, процесса обратного осмоса и пр.) такой очистки воды от взвешенных веществ бывает недостаточно. Поэтому для удаления остаточной концентрации взвесей и коллоидов используется процесс микрофильтрации на патронных фильтрах со сменными фильтрующими элементами.

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ:

08.02.2018 Компания «Мировые Водные Технологии» создала новый раздел Реагентная обработка воды, процессы которой осуществляют путем внесения того или иного химического вещества (реагента) в обрабатываемую воду с целью изменения того или иного показателя качества воды до требуемой величины.

08.02.2018 Компания «Мировые Водные Технологии» создала новый раздел Реагентная обработка воды, процессы которой осуществляют путем внесения того или иного химического вещества (реагента) в обрабатываемую воду с целью изменения того или иного показателя качества воды до требуемой величины.

Осветление воды (предочистка)

  • 2.1. Физико-химические основы и технология коагуляции; организация процесса в осветлителях.
  • 2.2. Обработка воды осаждением — известкование и реагентное умягчение воды.
  • 2.3. Фильтрация воды.
  • 2.1. Физико-химические основы и технология коагуляции; организация процесса в осветлителях

Крупные взвешенные частицы удаляются отстаиванием, мелкие – фильтрацией. Для фильтрующей загрузки используют песок, мраморную крошку, антрацит, сульфоуголь.

При осаждении тонущих в воде загрязняющий частиц под действием силы тяжести оседают на дно резервуара (отстойника), в котором осветляе-мая вода находится в состоянии покоя или медленного движения.

Скорость их осаждения зависит от их размеров, плотности и коэф-фициента сопротивления воды движению частицы.

Для средне- и мелкодисперсных частиц эта скорость с некоторым приближением может определиться формулой Стокса:

где рГ и рж — плотность соответственно взвешенных частиц и воды, кг/м 3 ; g = 9,81 м/с 2 – ускорение свободного падения; d –эквивалентный диаметр частицы, м; р – коэффициент динамической вязкости воды, н с/м 2

Для удаления коллоидных и органических веществ воду перед фильтрацией обрабатывают коагулянтом, т. е. веществами, которые способствуют укрупнению взвешенных веществ (сернокислое железо FeCl, и сернокислый алюминий A1JOH).). Эти вещества гидратируются с образованием хлопьев (Л1(ОН), и Fc(OH),). После этого осадок удаляется в осветлителях.

При использовании городской водопроводной воды операции коагуляции и осветления отпадают.

2.1.1 Осветление воды

Осветление воды является первоначальной стадией и имеет целью очистку от взвешенных веществ.

Так как тонкодисперсные и коллоидные частицы плохо поддаются удалению этим способом, то применяют методы укрупнения этих частиц.

Для укрупнения частиц применяется коагуляция воды. Так как коллоидные частицы, обладая электрическим зарядом, отталкиваются друг от друга, то это препятствует их укрупнению. Коллоидные частицы имеют отрицательный заряд, поэтому вводят искусственные коллоидные системы, имеющие положительный заряд. К таким коллоидам относятся гидраты окислов А1(ОН)? и Fe(OH)r Для их получения используют сернокислые соли FeSO* ? 1II2О и Л/?(5О4)3 • 1 %Н,О . Их дозируют в воду в виде растворов, концентрацией 5 – 10%, при этом протекают реакции:

Читайте также:
Насос для скважины Кама: принцип работы, устройство, модельный ряд и установка

• растворение и электролитическая диссоциация солей:

FeSO, о Fe

  • • образование гидратов окислов:
    • 2АІ І+ + 677,О 2Л/(О/7), + 67/’;
  • • при взаимодействии с растворённым в воде кислородом гидрат закиси железа переходит в гидрат окиси, выпадающий в виде хлопьев:
    • 4 Fe(OII )22+1Н2О -> 4FelOH.

При этом снижается ещё и щелочность за счет разложения бикарбонатов в связи с повышением концентрации ионов Н + :

Если щелочность воды недостаточна для связывания всех ионов Н + , образующихся при коагуляции, то воду подщелачивают (едким натром) во избежание получения кислой воды. Солесо-держание увеличивается за счет образования Na2SO4.

При использовании Л/2(5О4), 18Я2О значение pH должно быть 6,5 – 7,5, т. к. при pH – более 7,5 образуется растворимые алюминаты. При проведении коагуляции совместно с известкованием (pH = 10) следует применять только Fe(SO^)-lH2O или FeCl> -6Н2О (хлорное железо):

Дозировка коагулянта: А12(8ОД – обычно 0,5 – 1,2 мг экв/л; FeSO4 – обычно 0,1 – 0,5 мг экв/л. (Уточняется лабораторным путём при наладке).

В последнее время применяют флокулянт полиакриламид (НАА), который вводится в обрабатываемую воду в виде раствора концентрацией 0,1 – 0,2 %; доза – в пределах 0,5 – 1,5 мг на 100 кг взвешенных веществ.

  • 2.2. Обработка воды осаждением – известкование и реагентное умягчение воды
  • 2.2.1. Известкование воды

Известкование основано на связывании ионов, подлежащих удалению в малорастворимые соединения, осаждаемые в виде шлама.

Основным назначением известкования является удаление из воды связанной или свободной углекислоты, снижение щелочности и сухого остатка с одновременным её умягчением.

При известковании, совмещенной с коагуляцией, достигается обезжелезивание и частичное обескремнивание (на 30 – 40 %).

Для более полного удаления кремния (SiO?) (до 0,8 – 1,5 мг/л) с известью дозируется окись магния (MgO).

При известковании воды (добавлении Са(ОН)2) протекают следующие процессы:

а) удаление свободной углекислоты

б) удаление кальциевой карбонатной жесткости

в) удаление магниевой карбонатной жесткости

MgiJICO ,)2 + 2Ca(OH Mg(QH Ф +2СаСО, I+2НгО.

Дозировка извести устанавливается при наладке в зависимости от исходной воды и требуемого качества обработанной воды. Рекомендуется составлять диаграмму гипотетического состава солей.

Для расчета потребности в извести можно ориентировочно использовать формулы:

• если ССт в + К > Ско>и в – СНЩост , то доза извести

где /С – доза коагулянта, [мг экв/л];

• если коагулянт не дозируется в воду (Q > CIKOfU , – CHCOfOcm ), то

и СО^и.в. НСО^и.в. НСО^ост. 9

если имеет место условие ССаив +К<С11ЩивГ1С^ост , то в воде содержится бикарбонат магния и для его полного осаждения в виде (Mg(OH)2) необходим избыток извести = 0.05 – 0,3 мг экв/л) и

Известь на осаждение коагулянта не используется, достаточно щелочности исходной воды (ССа со знаком «-» ).

2.2.2. Содо-известкование воды

Если Ж > Що, то применяют содо-известкование (увеличивают в воде содержание анионов СО>

и ОН При содо-извест-ковапии воды (Na,CO3 – сода) протекают следующие процессы:

Наличие ОН- приводит к распаду НСОК :

Метод практически нс применяется из-за дефицита соды.

2.2.3. Обработка едким натром

При обработке воды едким натром (добавлении NaOH) протекают следующие процессы:

MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 4- +2NaCl.

Образующаяся сода идёт на удаление нскарбонатной кальциевой жесткости, например:

Умягчение осаждением совмещают с коагуляцией.

Образующиеся в результате реакций хлопья коагулянта и шлама осаждают в осветлителях или фильтрованием.

  • 2.3. Фильтрация воды
  • ? А) Фильтры предназначены для механической очистки воды. Конструкции фильтров: безнапорные; напорные. І Іапорньїс: 1) однослойные вертикальные; 2) однослойные горизонтальные; 3) двухпоточные (имеют в середине дренаж); 4) многокамерные (в одном вертикальном корпусе несколько параллельных камер).

В котельных применяют напорные однопоточныс и двухпоточные фильтры, загруженные дробленым антрацитом или кварцевым песком.

Равномерное распределение воды по площади фильтрования обеспечивается двумя способами:

  • 1. Применением нижних дренажных устройств высокого сопротивления (бссподстилочныс, с колпачками или лучевые со щелями);
  • 2. Обеспечением одинакового давления проходящей через фильтр воды при подходе к распределительному устройству (дренажи низкого сопротивления). Равное давление воды создаёт пористая подушка (подстилочный слой) в виде ряда слоёв зернистого материала различной крупности, располагаемых на дренаже и отделяющий его от основной загрузки.

Общая площадь фильтрования: f-°± К Ф

где Q — производительность фильтра по осветлённой воде;

= = 5 – 10 м/ч – скорость фильтрования; b – коэффициент собственных нужд осветлённой воды (для 1 – 2 разовой промывки в сутки h = 1,03 – 1,1).

Читайте также:
Фитинги для труб водоснабжения: назначение, материал изготовления, размеры и цены

Площадь фильтрования каждого фильтра:

f = —-, а > 2 штук. а-1

Для очистки фильтра производится взрыхляющая промывка. Ее рекомендуется производить осветлённой водой с применением продувки воздухом.

Расход воды па одну промывку:

где і – интенсивность промывки (10-12 л/(с*м 2 )); t – продолжительность промывки (

1 Іромьівка производится при потере напора 10 – 15 м вод. ст. (0,1 – 0,15 МПа) и зависит от высоты загрузки (0,5 – 1 м) и гранулометрического состава).

Гранулометрический состав определяется по ситовому анализу. Просеивают 100 – 200 г материала через набор сит с разницей калибра 0,25 мм. Остатки на ситах взвешивают, составляют таблицу и строят график (рисунок 2.1), по которому определяют:

  • • средний диаметр зёрен, соответствующий 50 %-му калибру;
  • • коэффициент неоднородности:
  • (2.5)

где JS() и dlQ – диаметр 80 % и 10 % калибров.

Рекомендуется dso = 0,5 – 0,8 мм; кн лянт от насоса дозатора

Перфорированные перегородки для успокоения потока

Продувка (обезвоживается под осадка давлением столба)

Сопла для турбулизации воды и перемешивания с коагулянтом

Реагентные методы осветления воды

Реагентное осветление воды – процесс удаления диспергированных и коллоидных веществ на поверхности или внутри высокопористой малорастворимой твердой фазы, которую образуют в воде специальные реагенты.

Диспергированные и коллоидные вещества в воде часто имеют равнозначные поверхностные заряды и отталкиваются друг от друга, обладая агрегативной устойчивостью и не выпадая в осадок, добавление же дестабилизирущих реагентов позволяет соединить эти вещества в агрегаты и отфильтровать. В практике водоподготовки под реагентным осветлением воды обычно понимают коагуляцию с последующим осаждением и/или фильтрованием.

Коагуляция

Коагуляция в водоподготовке – процесс дестабилизации и укрупнения коллоидных и диспергированных веществ в воде путем введения (дозирования) в воду растворов специальных реагентов — коагулянтов.

Коагулянты в воде образуют нерастворимую фазу и одновременно нейтрализуют (экранируют) поверхностный заряд коллоидных частиц, в результате чего последние перестают отталкиваться друг от друга и вместе с нерастворимой фазой коагулянтов формируют микрохлопья, которые могут выпадать в осадок или отделяться на засыпных фильтрах.

Коагулянты бывают: неорганические (как правило, полихлориды или/и полисульфаты алюминия или/и железа различной основности) и органические (синтетические полимеры).

Для эффективной коагуляции необходимо быстрое распределение коагулянта (интенсивное перемешивание) по всему объему обрабатываемой воды для обеспечения максимального контакта диспергированных и коллоидных частиц с промежуточными продуктами гидролиза коагулянта (которые существуют в течение нескольких секунд). Кроме того, следует признать важное влияние рН воды, наилучший рН для коагуляции находится в диапазоне 6,4-6,9.

Иногда в результате коагуляции в воде образуются хлопья, которые недостаточно крупны для их эффективного осаждения или фильтрования. В таких случаях после коагулянтов в воду целесообразно вводить дополнительные реагенты – флокулянты.

Флокуляция

Флокуляция в водоподготовке – процесс образования крупных агрегатов (флокул) путем одновременной адсорбции разветвленной макромолярной цепи высокомолекулярного реагента (флокулянта) сразу на множестве дестабилизированных коллоидных частиц.

При введении флокулянта в воду резко ускоряется процесс образования и увеличиваются размеры скоагулированных хлопьев, увеличивается плотность (и уменьшается объем) получаемых осадков, расширяется диапазон рН эффективного действия коагулянтов.

Флокулянты бывают неорганическими и органическими, природными и синтетическими.

При флокуляции необходимо медленное перемешивание (как правило, в течение 20-30 минут), поскольку при высокой скорости перемешивания флокулы разрушаются и становятся меньше.

Для каждой системы очистки воды необходим индивидуальный подбор как типа, так и дозы коагулянта путем опытного (пробного) коагулирования исходной воды, поскольку эффективность разных коагулянтов по-разному зависит от рН, температуры, жесткости, щелочности воды, концентрации, вида удаляемых загрязнений и т.п..

Кроме того, доза, количество мест и способ ввода реагентов зависят от конструктивных особенностей сооружений для очистки воды и оборудования для дозирования реагентов. Например, для сокращения размеров используемого оборудования и снижения дозы реагентов применяют контактную коагуляцию: введение раствора коагулянта непосредственно перед засыпным фильтром, на котором происходит процесс роста хлопьев и их осаждение.

Достоинства реагентного осветления

  • Большая номенклатура доступных и проверенных реагентов
  • Относительная простота применения и варьирования типов реагентов и доз
  • Высокая скорость осветления. Компактность применяемого оборудования
  • Позволяет снижать не только мутность и цветность воды, но и концентрацию большей части всех органических и неорганических загрязнений (микроорганизмы, фенолы, амины, нефтепродукты, гуминовые кислоты и фульфокислоты, пестициды, СПАВ, ионы тяжелых металлов и т.п.)

Недостатки реагентного осветления

  • Высокая чувствительность к изменению рН, температуры и химического состава воды
  • Сложнее в эксплуатации, чем сооружения безреагентного осветления
  • Большое количество отходов (осадка)
  • Вероятность «проскока» в очищенную воду остаточной мутности и химических элементов, входящих в состав реагентов.

Фильтры для осветления (фильтрования) воды

ТИПОВАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ УСТАНОВКИ ФИЛЬТРОВАНИЯ ВОДЫ:

1. Корпус-фильтр в виде баллона из коррозионностойкого материала (стеклопластика, нержавеющей стали и т.п.).
2. Блок управления (многоходовой клапан управления с контроллером) либо клапанная система с контроллерами для автоматической регенерации фильтра.
3. Входной и выходной патрубок, а также дренажный патрубок для слива промывной воды.
4. Центральный распределительный стояк (водоподъемная труба).
5. Дренажно-распределительная система (щелевой колпачок).
6. Гравийная подложка (поддерживающий слой из гравия).
7. Фильтрующая среда — загрузка фильтра (может состоять из одного или нескольких компонентов).

Читайте также:
Как открутить фильтр для воды: способы и возможные неполадки

Корпус фильтра изготовлен из полиэтилена высокой плотности с наружным покрытием из стекловолокна на эпоксидной смоле.

В корпусе имеется верхнее резьбовое отверстие для установки дренажно-распределительной системы, загрузки фильтрующих материалов, крепления управляющего клапана.

Дренажно-распределительная система фильтра включает в себя:

— верхний щелевой экран;
— вертикальный коллектор;
— дренажное устройство в виде одного щелевого колпачка или шести щелевых лучей.

Верхний экран служит для предотвращения выноса в канализацию ионообменной смолы

при ее обратной промывке.

В состав управляющего клапана входят:

— многоходовой клапан, переключение которого во время регенерации фильтра полностью заменяет стандартную запорно-регулирующую арматуру;
— встроенный эжектор для отбора раствора соли из бака-солерастворителя и защитный экран эжектора;
— двигатель многоходового клапана;
— адаптер для присоединения многоходового клапана ко второму фильтру;
— один крыльчатый счетчик воды специальной конструкции, монтируемый на многоходовом клапане.

Дополнительное оборудование (опции):

  • Насосная станция с гидроаккумулирующим баком и частотным преобразователем.
  • Фильтр патронный картриджный 5 – 10 мкм для исходной и/или очищенной воды.
  • Соединительный кабель запрета регенерации (напр. в системах триплекса).
  • Электромагнитный и/ или обратный клапан.
  • Накопительная емкость исходной/очищенной воды с поплавковыми выключателями.

Описание работы установки:

Принцип действия фильтра: неочищенная вода через входной патрубок поступает внутрь фильтра, проходит сверху вниз через слой фильтрующей среды и, очистившись, через нижний щелевой колпачок попадает в водоподъемную трубу, по которой уже движется вверх к выходному патрубку.

В процессе работы фильтр для очистки воды засыпного типа засоряется, поэтому периодически его необходимо промывать исходной водой.

Технологический цикл промывки такого фильтра состоит из двух ступеней:

а) Обратная (взрыхляющая) промывка.
Заключается в том, что неочищенная вода через входной патрубок подается сразу в водоподъемную трубу (стояк). Через нижний распределитель вода проходит снизу вверх сквозь фильтрующую среду, взрыхляет ее, вымывает все засоряющие фильтр частицы и через дренаж сливается в канализацию. Таким образом, направление потока воды здесь меняется на обратное, откуда и название — обратная промывка.

б) Прямая (быстрая) промывка.
В этом режиме вода течет в том же направлении, что и при нормальном цикле фильтрации, однако очищенная вода поступает не в выходной патрубок, а сбрасывается в дренаж. Смысл ее в том, чтобы сбросить через дренаж остатки загрязняющих частиц и уплотнить фильтрующую загрузку после цикла обратной промывки.

Очистка цветных вод коагулянтами

Обесцвечивание и осветление воды

Методы коагулирования достаточно хорошо освоены и повсеместно применяются на многих станциях водоподготовки. В то же время, использование коагулянтов рождает дополнительные проблемы воды, которые необходимо устранять другими методами очистки:

  • повышение мутности;
  • низкая эффективность удаления растворенной органики;
  • высокая остаточная концентрация алюминия.

Для устранения многих недостатков метода коагуляции хорошо зарекомендовал себя реагент оксихлорид алюминия (ОХА), который в очистке воды используется взамен более традиционного сульфата алюминия (СА) ‒ Al₂(SO₄)₃. Формула оксихлорида алюминия в общем виде выглядит как:

Применение оксихлорида алюминия в качестве коагулянта позволило не только уменьшить количество реагента, но и существенно улучшить качество очищенной воды. Максимальная эффективность ОХА наблюдается при обесцвечивании мутных вод, с показателями по шкале цветности 30-50 градусов; а также в холодный период года, когда скорость протекания коагуляции замедляется.

Применение сульфата алюминия выгоднее для очистки воды с незначительной мутностью и низким содержанием солей. Использовать оксихлорид алюминия для подготовки воды такого типа нецелесообразно.

Причина разной эффективности при очистке воды с разными показателями мутности и цветности заключается в том, что извлечение загрязняющих веществ у них происходит разными путями.

Эффективность и скорость процесса обесцвечивания воды коагулированием зависит от следующих свойств:

  • температуры,
  • pH и ионного состава,
  • содержания взвешенных веществ,
  • концентрации коллоидных частиц и истинно растворенных органических веществ.

Несмотря на то, что реакция среды, величина pH, играет существенную роль в протекании физико-химических процессов очистки воды, в условиях станций водоподготовки контроль этого показателя практически никогда не ведется. Показатель pH контролируется только в рамках нормативов СанПиНа для воды. Изменение и контроль реакции среды для отслеживания оптимальных условий протекания процессов коагуляции на действующих станциях не ведут.

Показателем протекания реакции может служить степень диссоциации гидроксида алюминия, которая минимальна в среде, близкой к нейтральной (pH 6,5–7,5). Коллоидные частицы гидроксида алюминия в такой среде нейтральны (не несут в себе заряда).

При проведении процессов обесцвечивания и осветления сульфатом алюминия оптимальные показатели pH, при которых будет образовываться и выпадать в осадок гидроксид алюминия, составляют 6,7–7,0. Для такой среды присущи процессы сорбции и агрегирования. Агрегация коллоидных частиц органического происхождения и минеральных взвесей в хлопья происходит при участии гидроксида, который играет роль связующего.

Читайте также:
Пластиковые трубы для водопровода: виды, технические характеристики, размеры и цены

Интенсивность хлопьеобразования также зависит от величины pH — ведь содержание ионов водорода [H⁺] и гидроскид-ионов [OH⁻]в растворе оказывает влияние на строение веществ – продуктов гидролиза.

В среде с рН поликатионы алюминия:

Для этих веществ присущ большой положительный заряд, за счет чего они будут адсорбироваться на поверхности коллоидных частиц с отрицательным зарядом. Это свойство приобретает значение для снижения цветности воды. Если процессы коагулирования пойдут в этом направлении, то при pH>7 качество обесцвечивания воды ухудшится. Оптимальные значения pH среды при сохранении качества очистки составляет 5-6.

Механизмы коагуляции органического гумуса имеют общие черты с процессами очистки от минеральных веществ, но с некоторыми отличиями.

Природная вода с pH 5–8 при обработке коагулянтом (сульфатом алюминия) демонстрирует следующие процессы:

  • Механизм нейтрализационно-адсорбционной коагуляции: при этом растворенные гидроксокомплексы алюминия, имеющие положительный заряд, соединяются с отрицательно заряженными загрязняющими частицами. Гумусовые частицы коагулируют по мере взаимодействия своей отрицательно заряженной функциональной группы (фенольной, кетоновой, карбоксильной) с положительными частицами —гидрокомплексами алюминия. Происходит полимерное комплексообразование.
  • Механизм захватной коагуляции. По данному механизму происходит снижение мутности за счет адсорбции продуктов гидролиза коагулянта на поверхности минеральных частиц. Происходит нейтрализация зарядов ионов, уменьшение сил отталкивания и сжатие двойного слоя.

Механизм захватной коагуляции протекает при pH среды свыше 7 за счет адсорбции гумусовых веществ на частицах Al(OH)₃.

Снижение мутности воды идет за счет обволакивания минеральных частиц новообразующейся массой гидроксида алюминия. Чтобы захватная коагуляция стала возможной, необходимо добавление большого количества коагулянта для образования значительного по объему осадка гидроксида алюминия.

Первый описанный механизм (нейтрализационно-адсорбционная коагуляция) возможен и при небольших дозах коагулянта, однако доза должна возрастать пропорционально росту содержания коллоидных загрязняющих частиц.

Если вода сильно мутная, то имеет смысл вести коагулирование при повышенных значениях pH. В этом случае реакции образования гидроксида будут преобладать над механизмами адсорбции положительных ионов коагулянта.

Присутствие минеральных частиц ускоряет осаждение гидроксида алюминия и интенсифицирует образование зародышей коагуляции. Гуминовые вещества достаточно устойчивы и передают эту устойчивость при взаимодействии с гидроксидами. При этом процесс коагуляции может приостановиться и не дойти до конца.

Устойчивость гуминовых коллоидов растет вместе с величиной pH обрабатываемой воды. С понижением pH и ростом кислотности среды устойчивость гуминовых веществ снижается. Адсорбция катионов коагулянта тоже вносит свою лепту, и процесс коагуляции улучшается.

Отсюда следует, что очистку цветных вод целесообразно вести при пониженных значениях pH. Адсорбция катионов алюминия придает гуминовым коллоидам свойство активного хлопьеобразования даже без присутствия в воде гидроксида алюминия. Этим гуматы коренным образом отличаются от взвешенных веществ, и этот факт стоит учитывать при выборе коагулянта для очистки воды от цветности.

Очистка воды с высокой цветностью и малой мутностью балансирует между этими двумя механизмами. Какой из процессов коагулирования в растворе будет преобладать, определяется качественным составом исходной воды.

С увеличением цветности воды оптимальное значение pH понижается с ростом концентрации водородных ионов. Соблюсти условия для коагулирования особенно важно, если воду необходимо очистить от фульвокислот, удалить которые из воды обычно труднее, чем гуминовые кислоты.

Для очистки цветных вод с невысоким солесодержанием оптимальный диапазон реакции среды достаточно узкий. Для этого необходимо достичь pH, при котором из раствора удаляются гуминовые вещества при наименьшей добавляемой дозе коагулянта.

На интенсивность процессов коагуляции при очистке цветных вод также оказывает влияние присутствие некоторых ионов, входящих в состав коагулянта. В наибольшей степени коагулирующее обесцвечивающее действие присуще анионам сульфатам.

Эти ионы оказывают влияние на протекание многих химических процессов:

  • влияют на образование малорастворимых комплексных соединений;
  • увеличивают зоны оптимальных значений pH (в сторону увеличения кислотности среды);
  • уменьшают дозу коагулянта.

Улучшение процессов обесцвечивания воды теоретически можно объяснить тем, что сульфат-анионы служат противоионами для положительно заряженных частиц— продуктов реакции гидролиза в кислой среде (при pH

Если в качестве коагулянта используется сульфат алюминия, то стимулирующее процесс коагуляции влияние анионов представляет собой следующий ряд:

При повышении значения pH (уменьшении кислотности среды) ионы Cl⁻ тоже проявляют тенденцию к образованию нерастворимых соединений гидроксида алюминия. Но если у воды низкие значения pH (малая щелочность), то увеличение содержания хлоридов приводит к стабилизации процесса коагуляции и прекращению образования хлопьев гидроксида алюминия. Если в воде присутствуют бикарбонат-ионы HCO³⁻, то гидролиз коагулянта (сульфата алюминия) проходит более интенсивно и в более широком диапазоне значений pH, чем в присутствии щелочных гидроксид-ионов OH⁻.

Читайте также:
Какое давление должно быть в расширительном баке системы водоснабжения

Если по своему солесодержанию очищаемая вода относится к мягкой, а содержание бикарбонатов в ней невелико, то в этом случае реакция образования гидроксида протекает не полностью, процессы коагуляции-обесцвечивания ухудшаются, уменьшается хлопьеобразование, растет концентрация остаточного алюминия. По этим причинам для улучшения обесцвечивания воду подщелачивают.

Переход коллоидной гидроокиси в гидроксид может затрудняться оттого, что в воде имеются вещества, которых называют защитные коллоиды. Еще одна причина — повышенная щелочность воды, поскольку гидроксид алюминия в щелочной среде преобразуется в растворенные вещества.

В мутной воде с высоким содержанием гуминовых кислот последние взаимодействуют с гидроксокомплексами алюминия. За счет этого расчетное повышение кислотности от добавления коагулянта превышает реальные показатели. Остаточная щелочность воды имеет значение 0,1–0,2 мг-экв/л.

Из-за стабилизации коллоидных частиц коагуляция может идти неодинаково. Это важно учитывать при выборе реагента-коагулянта — сульфата алюминия или оксихлорида алюминия. Если для осветления о обесцвечивания воды используется сульфат алюминия, то оптимум по pH и минимальная излишняя щелочность достигаются при меньшем количестве коагулянта, чем при использовании оксихлорида.

Если очищаемую воду предварительно подщелачивают (добавлением соды), остаточная щелочность увеличивается от 0,1 до 0,45 мг-экв/л (при сульфате алюминия) и от 0,5 до 0,8 (при оксихлориде алюминия). При этом изменяются значения цветности воды и содержания остаточного алюминия: при сульфате алюминия значения уменьшаются, при оксихлориде – растут.

Чтобы реализовать нейтрализационно-адсорбционный механизм коагуляции для максимального удаления гуминовых веществ, необходимо строго выдерживать оптимальную область pH — как для сульфата, так и для оксихлорида алюминия в качестве коагулянтов.

С ростом содержания бикарбонатов выше предельного значения возрастает доза коагулянта.

Если pH>7,5 возрастает скорость образования гидроксида алюминия, что теоритически можно объяснить исходя из механизма захватной коагуляции. При этом дозы для обоих коагулянтов растут, но эффективность очистки ОХА выше, чем при СА.

Как показывают теоритические исследования коагуляции и практический опыт обесцвечивания воды, при низких значениях pH, щелочности и солесодержания (мягкости воды), для очистки более пригоден сульфат алюминия. Его используют для очистки воды с высокой цветностью и малой мутностью. В противных случаях оправдано применение в качестве коагулянта оксихлорида алюминия.

На практике оказалось, что вода из некоторых природных источников в течение года может существенно отличаться по качеству. Поэтому в зависимости от показателей исходной воды для ее обесцвечивания и осветления могут применяться оба коагулянта — СА и ОХА. Иногда наилучшие результаты дает совместная обработка воды обоими коагулянтами — СА и ОХА.

Содержание остаточного алюминия невозможно снизить только за счет применения оксихлорида алюминия, ведь вода отличается по своему составу и качеству. При использовании ОХА для обесцвечивания мутной воды содержание остаточного алюминия меньше, чем при обработке СА. Но при обработке цветной воды на результат сильно влияет pH обработанной воды. Так как оптимальные диапазоны pH и щелочности для обоих коагулянтов мало отличаются, то при незначительных колебаниях условий может ощутимо меняться эффективность одного или другого коагулянта.

Выбор коагулянта для определенного источника воды должен вестись с учетом параметров воды во все сезоны года:

  • цветность,
  • перманганатная окисляемость,
  • остаточный алюминий.

Затем определяются минимальные дозы, проводится анализ технико-экономических показателей и сопутствующих затрат.

Для оксихлорида алюминия определяющее значение имеет показатель основности, вычисляемый по формуле:

Практические исследования показали, что качество обесцвеченной воды, так же как добавляемая доза реагента-коагулянта, прямо зависят от марки и основности оксихлорида алюминия.

Высокоосновный ОХА применяют для очистки мутной воды со средней цветностью и невысокой концентрацией органики. С понижением температуры воды должна повышаться и основность коагулянта.

Понижение основности оксихлорида алюминия должно происходить вслед за увеличением цветности воды и ростом перманганатной окисляемости.

Низкоосновные ОХА или сульфат алюминия в качестве коагулянта применяются для очистки воды, требующей соблюдения особых условий pH среды — это относится к воде с повышенной цветностью и низким солесодержанием.

Осветление методом отстаивания для снижения мутности эффективнее вести с высокоосновным коагулянтом ОХА, а при использовании сульфата алюминия снижается мутность фильтрата. По той же закономерности изменяется показатель остаточного алюминия. Более эффективное удаление органики — по показателю перманганатной окисляемости— происходит при использовании сульфата алюминия.

Применение смешанных коагулянтов комплексной природы для обесцвечивания цветных вод дает расширенные возможности. К смешанным коагулянтам относятся:

  • [Al2(OH)a(SO4)c]n ‒ полиоксисульфат алюминия;
  • [Al2(OH)a Clb(SO4)c]n ‒ полиоксихлорсульфат алюминия;
  • [Al2(OH)a Clb]n ‒ полиоксихлорид алюминия;
  • алюмокремниевые коагулянты-флокулянты.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: