Koagulation von Wasser bezieht sich auf die vorbereitenden physikalischen und chemischen Methoden seiner Reinigung. Das Wesen des Verfahrens liegt in der Vergrößerung und Ausfällung von mechanischen Verunreinigungen oder emulgierten Stoffen. Diese Technologie wird in modernen Abwasser- und Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt.
Physikalische Grundlagen
Die Koagulation von Wasser, oder mit anderen Worten seine Klärung, ist ein Prozess, bei dem sich kleine suspendierte Partikel zu größeren Konglomeraten verbinden. Durch dieses Verfahren können Sie die Flüssigkeit während des weiteren Absetzens, Filterns oder Flotierens von fein verteilten Verunreinigungen befreien.
Damit die Partikel "zusammenkleben", müssen die Kräfte der gegenseitigen Abstoßung zwischen ihnen überwunden werden, die die Stabilität der kolloidalen Lösung gewährleisten. Meistens haben Verunreinigungen eine schwache negative Ladung. Um Wasser durch Koagulation zu reinigen, werden daher Substanzen mit entgegengesetzten Ladungen eingeführt. Infolgedessen werden Partikel von Suspensionen elektrisch neutral, verlieren ihre gegenseitigen Abstoßungskräfte und beginnen zusammenzukleben und fallen dann heraus.im Sediment.
Verwendete Materialien
2 Arten von chemischen Reagenzien werden als Gerinnungsmittel verwendet: anorganisch und organisch. Von der ersten Gruppe von Substanzen sind die häufigsten Salze von Aluminium, Eisen und Mischungen davon; Titan-, Magnesium- und Zinksalze. Die zweite Gruppe umfasst Polyelektrolyte (Melamin-Formaldehyd, Epichlorhydrindimethylamin, Polychlordiallyldimethylammonium).
Unter industriellen Bedingungen wird Abwasser am häufigsten mit Aluminium- und Eisensalzen koaguliert:
- Aluminiumchlorid AlCl3∙6H2O;
- Eisenchlorid FeCl3∙6H2O;
- Al-Sulfat 2O;
- Eisensulfat FeSO4 7H2O;
- Natriumaluminat NaAl(OH)4 und andere.
Koagulantien bilden Flocken mit großer spezifischer Oberfläche, die ihre gute Adsorptionsfähigkeit gewährleisten. Die Wahl des optimalen Substanztyps und seiner Dosis erfolgt unter Laborbedingungen unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Flüssigkeit des Behandlungsobjekts. Bei der Klärung natürlicher Wässer liegt die Konzentration von Gerinnungsmitteln üblicherweise im Bereich von 25-80 mg/l.
Praktisch alle diese Reagenzien gehören zur 3. oder 4. Gefahrenklasse. Daher müssen die Einsatzbereiche in isolierten Räumen oder freistehenden Gebäuden liegen.
Ziel
Das Koagulationsverfahren wird sowohl in Wasseraufbereitungsanlagen als auch zur Reinigung von Industrie- undhäusliches Abwasser. Diese Technologie hilft, die Menge an schädlichen Verunreinigungen zu reduzieren:
- Eisen und Mangan - bis zu 80 %;
- synthetische Tenside - um 30-100%;
- Blei, Chrom - um 30 %;
- Erdölprodukte – um 10-90%;
- Kupfer und Nickel - um 50 %;
- organische Verschmutzung - um 50-65%;
- radioaktive Substanzen - um 70-90% (mit Ausnahme von schwer zu entfernendem Jod, Barium und Strontium; ihre Konzentration kann nur um ein Drittel reduziert werden);
- Pestizide - um 10-90 %.
Die Wasserreinigung durch Koagulation mit anschließender Sedimentation ermöglicht es, den Geh alt an Bakterien und Viren darin um 1-2 Größenordnungen und die Konzentration der einfachsten Mikroorganismen um 2-3 Größenordnungen zu reduzieren. Die Technologie ist gegen folgende Krankheitserreger wirksam:
- Coxsackievirus;
- Enteroviren;
- Hepatitis-A-Virus;
- E. coli und seine Bakteriophagen;
- Giardiazysten.
Schlüsselfaktoren
Die Geschwindigkeit und Effizienz der Wasserkoagulation hängen von mehreren Bedingungen ab:
- Feinheitsgrad und Konzentration von Verunreinigungen. Erhöhte Trübung erfordert höhere Dosen von Gerinnungsmittel.
- Azidität der Umwelt. Die Reinigung von mit Humin- und Fulvinsäuren gesättigten Flüssigkeiten erfolgt besser bei niedrigeren pH-Werten. Bei normaler Wasserklärung ist der Prozess bei erhöhtem pH-Wert aktiver. Um die Alkalinität zu erhöhen, fügen Sie Kalk, Soda, Natronlauge hinzu.
- Ionische Zusammensetzung. Bei geringer KonzentrationElektrolytmischung wird die Effizienz der Wasserkoagulation reduziert.
- Vorhandensein von organischen Verbindungen.
- Temperatur. Mit seiner Abnahme nimmt die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen ab. Der optimale Modus ist das Erhitzen auf 30-40 ° С.
Technologischer Prozess
Es gibt 2 Hauptkoagulationsmethoden, die in Kläranlagen verwendet werden:
- In freiem Volumen. Dazu werden Mischer und Flockungskammern eingesetzt.
- Kontaktblitz. Zuerst wird dem Wasser ein Gerinnungsmittel zugesetzt und dann wird es durch eine Schicht aus körnigem Material geleitet.
Die letzte Methode der Wasserkoagulation ist aufgrund der folgenden Vorteile die am weitesten verbreitete:
- Hohe Reinigungsgeschwindigkeit.
- Kleinere Dosen von Gerinnungsmitteln.
- Kein starker Einfluss des Temperaturfaktors.
- Keine Notwendigkeit, Flüssigkeit zu alkalisieren.
Der technologische Prozess der Abwasserbehandlung durch Koagulation umfasst 3 Hauptphasen:
- Reagenziendosierung und Mischen mit Wasser. Gerinnungsmittel werden in Form von 10-17%igen Lösungen oder Suspensionen in die Flüssigkeit eingebracht. Das Mischen in Behältern erfolgt mechanisch oder durch Belüftung mit Druckluft.
- Flockenbildung in speziellen Kammern (Kontakt, Dünnschicht, Auswurf oder Umwälzung).
- Absetzen in Absetzbecken.
Die Abwassersedimentation ist mit einem zweistufigen Verfahren effizienter, wenn sie zuerst ohne Flockungsmittel und dann nach einer Behandlung mit Chemikalien durchgeführt wirdReagenzien.
Traditionelle Wasserhahndesigns
Die Einführung der Koagulanslösung in das behandelte Wasser erfolgt mit verschiedenen Arten von Mischern:
- Röhrenförmig. Statische Elemente in Form von Kegeln, Membranen und Schrauben werden in die Druckleitung eingebaut. Reagenz wird durch ein Venturi zugeführt.
- Hydraulisch: Cloisonne, perforiert, Vortex, Unterlegscheibe. Das Mischen erfolgt durch die Erzeugung einer turbulenten Wasserströmung, die entlang der Trennwände, durch Löcher, eine Schicht aus suspendiertem koagulierendem Sediment oder einen Einsatz in Form einer Unterlegscheibe (Membran) mit einem Loch fließt.
- Mechanisch (Blatt und Propeller).
Kombination mit Flotation
Die Abwasserbehandlung durch Koagulation ist aufgrund der ständig wechselnden Qualität der Flüssigkeit nur schwer kontrollierbar. Um dieses Phänomen zu stabilisieren, wird Flotation verwendet - die Trennung von Schwebeteilchen in Form von Schaum. Zusammen mit Gerinnungsmitteln werden Flockungsmittel in das gereinigte Wasser eingebracht. Sie verringern die Benetzbarkeit von Suspensionen und verbessern deren Haftung mit Luftblasen. Bei Flotationsanlagen wird eine Gassättigung durchgeführt.
Diese Technik wird häufig zur Koagulation von Wasser verwendet, das mit Produkten der folgenden Industrien verunreinigt ist:
- Raffinerieindustrie;
- Kunstfaserproduktion;
- Zellstoff- und Papier-, Leder- und chemische Industrie;
- Maschinenbau;
- ProduktionEssen.
3 Arten von Flockungsmitteln werden verwendet:
- natürlichen Ursprungs (Stärke, hydrolysierte Futterhefe, Bagasse);
- synthetisch (Polyacrylamid, VA-2, VA-3);
- anorganisch (Natriumsilikat, Siliziumdioxid).
Diese Substanzen ermöglichen es, die benötigte Dosis an Gerinnungsmitteln zu reduzieren, die Reinigungsdauer zu verkürzen und die Absetzgeschwindigkeit der Flocken zu erhöhen. Die Zugabe von Polyacrylamid selbst in sehr geringen Mengen (0,5-2,0 mg/kg) beschwert die sich absetzenden Flocken erheblich, was die Wasseranstiegsgeschwindigkeit in vertikalen Klärbecken erhöht.
Methoden der Prozessintensivierung
Die Verbesserung des Wassergerinnungsprozesses erfolgt in mehrere Richtungen:
- Verarbeitungsmodus ändern (fraktionierte, separate, intermittierende Koagulation).
- Regulierung des Wassersäuregeh alts.
- Verwendung von mineralischen Trübungsmitteln, deren Partikel die Rolle zusätzlicher Zentren für die Bildung von Konglomeraten, Sorptionsmaterialien (Ton, Klinoptilolith, Saponit) spielen.
- Kombinierte Verarbeitung. Kombination von Koagulation mit Magnetisierung von Wasser, Anlegen eines elektrischen Feldes, Bestrahlung mit Ultraschall.
- Mit einer Mischung aus Eisenchlorid und Aluminiumsulfat.
- Die Verwendung von mechanischer Bewegung, die die Dosis von Gerinnungsmitteln um 30-50% reduziert und die Reinigungsqualität verbessert.
- Einführung von Oxidationsmitteln (Chlor und Ozon).