В первом случае примеси ускоряют процесс кристаллизации коагулянта. По степени влияния на процесс коагуляции анионы могут быть расположены в ряд [137, с. 39]: СI-< НСО-3< SО2-4. В присутствии этих примесей сокращается продолжительность инкубационного периода.
Во втором случае при концентрации солей (например, NaС1 или КС1) более скорость кристаллизации коагулянта уменьшается.
Органические вещества. Органические вещества, адсорбируясь на растущих кристаллах коагулянта, образуют пленки, тормозящие: рост кристаллов. Это приводит, к повышению дисперсности кристаллов. Значительное содержание органических веществ в сточных водах может быть причиной, затрудняющей применение метода коагуляции
Небольшое количество органических примесей в сточных водах может вызывать ускорение процесса старения гидроксида алюминия [6].
Проведенные исследования показали, что полиакриламид в количествах, применяемых для флокуляции взвешенных в воде примесей, не оказывает заметного влияния на процесс выведения гидроксида алюминия. Действие поверхностно-активных веществ на стадии образования новой фазы сводится к снижению вероятности образования зародышей новой фазы и скорости их роста. Это обусловливает резкое повышение дисперсности кристаллов и является причиной высокой емкости адсорбционного слоя – предельной величины адсорбционного слоя предельной величины адсорбции.
С возникновением концентрации коллоидных и мелкодисперсных примесей в воде увеличивается скорость коагуляции. Доза коагулята зависит от концентрации и степени дисперсности.
При невысоком содержании мелкодисперсных и коллоидных примесей в воде процесс коагуляции часто протекает неудовлетворительно. Образующиеся мелкие хлопья выносятся из отстойников вместе с водой. Происходит это вследствие недостаточного количества центров кристаллизации коагулянта и спонтанного зародышеобразования в объеме для уменьшения в объеме. Для уменьшения коагулянта повышения эффективности очистки в очищаемую воду добавляют небольшие количества тонкодисперсных порошков – магнезита, мела и т.п. Частицы порошков частицами примесей воды, служат центрами зародышеобразования при кристаллизации коагулянта. В результате коагуляции получаются крупные хлопья, хорошо отделяющиеся от воды. С этой же используют метод рециркуляции осадка.
По этому методу часть осадка полученного в результате коагуляционной очистки воды, смешивается с исходной водой, поступающей на очистку [5,6].
Температура. С ростом температуры увеличивается интенсивность броуновского движения, а, следовательно, и вероятность столкновения частиц, возрастает скорость кристаллизации коагулянта и уменьшается продолжительность инкубационного периода.
При невысоких температурах образуются мелкие медленно оседающие хлопья, увеличиваются необходимые дозы коагулянтов и снижается эффективность очистки воды.
Перемешивание. С увеличением интенсивности перемешивания возрастает вероятность столкновения частиц, повышается скорость кристаллизации коагулянта, уменьшается продолжительность инкубационного периода. Однако существует некоторая скорость перемешивания, выше которой продолжительность инкубационного периода не изменяется. Перемешивание способствует увеличению скорости роста кристаллов, которая зависит от условий диффузии.
Образующиеся в процессе коагуляционной очистки воды аморфные и мелкокристаллические структуры формируются в крупные хлопьевидные агрегаты. Механическое перемешивание этих агрегатов приводит к их разрушению. Однако тиксотропность частиц обусловливает восстановление разрушенных связей. Тем не менее, интенсивное перемешивание приводит к необратимым процессам, обусловливающим ухудшения агрегации частиц.
Таким образом, перешивание оказывает влияние на всех стадиях коагуляционной очистки сточных вод.
Другие факторы.На процессы коагуляционной очистки сточных вод значительное влияние. Могут оказывать электрические и магнитные поля, ультразвуковые колебания и др. Так, наложение электрического и магнитного полей может, приводит к снижению устойчивости дисперсной системы. Ультразвуковые колебания также при определенных условиях могут обусловливать снижение устойчивости дисперсных систем и особенно устранение адсорбционно-сольватного и структурно-механических факторов стабилизации эмульсий типа масло – вода.
Электрические и магнитные поля, а также ультразвуковые колебания обычно оказывают ускоряющее действие на процессы кристаллизации. По-видимому, следует ожидать их положительного действия на процессы коагуляционной очистки сточных вод. Влияние электрических полей на коагуляцию показано ниже [7].
Минеральные коагулянты, применяемые для очистки сточных вод
Для очистки сточных вод применяют различные минеральные коагулянты, аморфные или мелкокристаллические структуры, малорастворимые в воде. Наиболее широкое распространение получили соединения алюминия, железа, магния и кальция.
Характеристика минеральных коагуляторов приведена в таблице 1.
Таблица 1. Характеристика растворимости в воде минеральных коагулянтов
|
Вещества, добавляемые в воду |
Коагулятор |
Произведение растворимости коагулятора при 250С |
Растворимость коагулятора в 100 мл при 250С |
|
AI2SO4* 18H2O NaAIO2 Fe2(SO4)3 FeSO4 Ca(OH)2+CO2 Ca(OH)2+Na3PO4 MgCI2+Ca(OH)2 *При 200С |
AI(OH)3 AI(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 CaCO3 Ca3(PO4)2 Mg(OH)2 |
1.9*10-33 1.9*10-33 4*10-38 4.8*10-16 4.8*10-9 3.8*10-29 5*10-12 |
2.26*10-8 2.26*10-8 2.13*10-9 4.4*10-5 1.4*10-3 2.5*10-5* 9*10-4* |
Соли алюминия
Сульфат алюминия получил широкое распространение в России и за рубежом для очистки природных и сточных вод. Плотность А12(S04)3*18NаOH – 1,62 г/см3, насыпная масса 1,05–1,1 т/м3, растворимость в воде при 20°С 362 г/л. Гидроксид алюминия, образующийся при гидролизе солей алюминия, является типичным амфотерным соединением. В кислой и щелочной среде Гидроксид алюминия растворяется:
AI (OH)3 + 3H+ = AI3+ + 3 H2O
AI (OH)3 + OH- = AIO-3 + 2H2O
Гидроксид алюминия практически не растворим в дистиллированной воде, однако растворимость его в сточных водах может быть большей.
На рисунке 2 представлены данные по растворимости гидроксидов алюминия и железа в зависимости от рН [8].
Из рисунка 1 видно растворимость А1 (ОН)3 в сточной воде выше чем в дистиллированной. Растворимость гидроксида алюминия резко возрастает в пределах 4,5 > рН > 8.
С увеличением температуры растворимость гидроксида алюминия снижается. Зависимость растворимости гидроксида алюминия в воде от температуры при различных рН на рисунке 2.
Скачать реферат