Koagulace - čištění odpadních vod
Koagulace je proces chemické úpravy vody používaný k odstranění pevných částic z vody manipulací s elektrostatickými náboji částic suspendovaných ve vodě. Tento proces zavádí do vody malé, vysoce nabité molekuly, aby destabilizovaly náboje na částicích, koloidech nebo olejových materiálech v suspenzi. Výběr správného koagulantu pro systém zvýší celkový výkon systému a zejména zvýší účinnost odstraňování pevných látek zlepšením výkonu filtrů a iluminátorů.
Existuje mnoho aplikací čištění odpadních vod, které vyžadují koagulační reakce, jako je odstranění koloidních pevných látek z vody, deemulgace olejových emulzí ("rozbíjení emulze") a dekontaminace barvy. K dispozici je také mnoho typů koagulantů, které splňují specifické potřeby procesu léčby. V procesu chemické úpravy vody koagulace zpravidla předchází flokulaci.
Částice ve vodě nesou na svém povrchu elektrostatický náboj. Mezi běžné příklady patří hlína, oxid křemičitý, železo, barvy a dokonce i olej. Tyto malé suspendované částice se v suspenzi stabilizují a je obtížné je mechanicky odstranit.
Suspenze pevných látek ve vodě obvykle obsahuje částice různých velikostí. Laboratorní analýza "distribuce velikosti částic" pomůže určit velikost částic a také relativní množství každé velké částice v suspenzi.
Částice větší než 100 µm jsou obecně považovány za „usazovací pevné látky“ a snadno vypadnou ze suspenze. Částice o velikosti 10-100 µm jsou obecně považovány za "zakalené" a jsou často eliminovány v systému čištění odpadních vod koagulací. Částice menší než 10 µm jsou „koloidní částice“, které jsou téměř vždy upravovány koagulací, protože odstranění jemných částic pouze pomocí mechanické úpravy vody, jako je filtrace, je poměrně nákladné.
Koloidní částice se dále dělí na hydrofobní a hydrofilní koloidy. Při čištění odpadních vod je důležitá jejich příslušná povaha „nenávidící vodu“ nebo „milující vodu“. Hydrofobní koloidy chemicky nereagují s koagulantem, zatímco hydrofilní koloidy mohou chemicky reagovat s koagulantem použitým při zpracování. V důsledku toho vyžadují hydrofilní koloidy, jako jsou barviva, více koagulantu než hydrofobní koloidy.
Elektrostatické náboje částic ve vodě fungují se známým výrokem o magnetismu: „Jako odpuzuje podobné a protiklady se přitahují. Termíny používané k popisu nábojů jsou „kationtový“, což se týká kladného náboje, a „aniontový“, který označuje záporný náboj. Vzhledem k chemickému složení vody nese většina částic záporný náboj.
Kromě kladné nebo záporné povahy náboje se síla tohoto elektrostatického náboje nazývá „potenciál Zeta“. Síla náboje je při čištění odpadních vod velmi důležitá, protože silnější náboje vytváří stabilnější suspenzi částic ve vodě. Zeta potenciál se měří na stupnici -61 → +61, kde dále od 0 je silnější záporný nebo kladný náboj se stabilnější suspenzí ve vodě. V blízkosti 0 částice snadno vypadnou ze suspenze, zatímco zvětšení mnohem větší než ±10 bude vyžadovat koagulaci.
V kontextu většiny procesů chemické úpravy vody musí před flokulací proběhnout koagulace. Po koagulaci se destabilizované částice začnou srážet a tvořit malé hmoty, často označované jako "špendlíkové vločky" nebo "mikročástice", protože jsou sotva viditelné pouhým okem o velikosti asi 50 um. Flokulace je proces slepování částic za vzniku větších aglomerátů. Tento proces zavádí velkou molekulu s elektrostaticky nabitými vazebnými místy k přitahování opačně nabitých částic nebo mikrovloček. Samotná flokulační reakce je jasně viditelná, protože výsledné vločky lze snadno oddělit od vody.
Všimněte si, že termíny "koagulace" a "flokulace" se často používají zaměnitelně, ale ve skutečnosti se jedná o různé funkce.
Koagulanty dostupné pro čištění odpadních vod
Pro čištění odpadních vod je k dispozici mnoho koagulantů pro testování hlubokého ponoření. Následuje úvod do koagulantů s mnoha různými složeními a hustotami náboje.
Koagulanty na bázi kovů tvoří největší skupinu dostupných produktů. Produkty mohou obsahovat pouze sůl kovu (jako je síran hlinitý nebo chlorid železitý), nebo produkty mohou být polymerované soli kovů (jako je polyaluminiumchlorid nebo chlorid hlinitý).
Syntetické koagulanty mohou nést velmi vysoké hustoty náboje na relativně velkých molekulách, jako je polyamin. V závislosti na složení se některé syntetické deriváty mohou chovat jako flokulant.
Biopolymerní koagulanty jsou získávány z přírodních zdrojů. Řada přípravků na úpravu vody pochází z rostlinných zdrojů (jako je lignin, třísloviny a škroby). Existují také polysacharidy a další přírodní biopolymery získané ze zvířat, hub a mikrobů (k získání chitosanu, pektinu, karagenanu, jitrocele a dalších).
Pro tyto zdroje a koagulační přípravky existuje mnoho hybridů. Kombinací dvou nebo více koagulantů lze získat ještě více příležitostí pro lepší výkonnost koagulantů k vytvoření hybridů, které optimalizují různé procesy čištění odpadních vod.
Na stánku si můžete ověřit, jak bude koagulant fungovat v procesu čištění odpadních vod.Testování kapacity je důležitým nástrojem pro porovnávání produktů, optimalizaci výkonu, odhad nákladů na zpracování a plánování operací.
Bez ohledu na to, která koagulační chemie je integrována do systému čištění odpadních vod, koagulační reakce vyžadují odpovídající míchání. Typickými možnostmi míchání jsou řadový statický mixér nebo koagulační nádrž s mechanickým míchadlem. Výběr zařízení bude záviset na celkové konstrukci a provozu systému, ale cíl zůstává stejný. Molekuly koagulantu musí interagovat a srážet se s částicemi v suspenzi, aby se zničil koloidní systém.
Historicky koagulace pouze se solemi kovů (kamenec, chlorid železitý atd.).d.) Může vytvářet přebytečný kal k likvidaci nebo vytvářet problémy s bezpečností a toxicitou po proudu odpadních vod. Účinná koagulace může pomoci stabilizovat efektivitu zpracování díky variabilitě průmyslových operací se záměnami produktů, sanitací a změnami průtoku. Výběr správného stupně koagulace zlepší celý systém úpravy díky účinnější separaci pevných látek.
