Реагенты, применяемые при обработке воды

В качестве коагулянта наиболее часто применяют неочищенный сернокислый алюминий Al,(SО4)3 • 18Н2О (неочищенный глинозем), который содержит 33% безводного сернокислого алюминия и до 23% нерастворимых примесей.

В качестве коагулянта используют также железный купорос FeSО4, образующий в воде гидрозакись железа, которая растворенным кислородом или специально вводимым хлором окисляется в гидроокись. Скорость осаждения хлопьев гидроокиси железа в 1,5 раза больше скорости осаждения хлопьев гидроокиси алюминия. Наряду с железным купоросом в качестве коагулянта применяют хлорное железо FеCl3, хорошо растворяющееся в воде и образующее крупные, быстро оседающие хлопья гидроокиси железа. Хлорное железо показало хорошие результаты при совместном его применении с сернокислым алюминием и известью.

Помимо указанных реагентов в качестве коагулянтов используют оксихлорид алюминия [А12(ОН)5]С1 • 6Н2О, алюминат натрия NaAlО2, при коагулировании которыми pH воды практически не изменяется, что имеет важное значение.

Расчетную дозу коагулянта определяют пробным коагулированием в лабораторных условиях, т.е. путем моделирования процесса осаждения. Для ориентировочных подсчетов дозу коагулянта определяют согласно СНиПу. Так, в пересчете на безводные FcSО4, Al2(SО4)3, FcCl3 дозу следует принимать при обработке мутных вод в зависимости от содержания взвешенных веществ от 25 до 125 мг/л. При коагулировании воды с повышенной цветностью дозу коагулянта находят по формуле, где Ц – цветность воды, град.

При низкой щелочности исходной воды для обеспечения успешной коагуляции ее приходится подщелачивать, для чего в нее вводят известь или соду (в мг/л) в следующих количествах: Д = К (0,0178 Дк – Щ – 1), где Дк – доза безводного сернокислого алюминия; Щ – минимальная щелочность воды, мг • экв/л; К – коэффициент, равный для извести (по СаО) 28 и для соды (по Na2CО3) 53.

При отрицательной величине Дщ подщелачивания не требуется.

Для ускорения процесса коагуляции примесей воды и интенсификации работы очистных сооружений в отечественной практике применяют флокулянты: полиакриламид (ПАА), активированную кремниевую кислоту, К-4, К-6 и ВА-2. Первые четыре флокулянта анионного типа. Они требуют, как правило, предварительной обработки примесей воды коагулянтом. Дозы кремниевой кислоты (по SiO) и ПАА соответсвенно составляют: 0,05...3 (до 5) и 0,01...2,0 мг/л.

ВА-2 является флокулянтом катионного типа, поэтому при его применении отпадает надобность в предварительном введении коагулянта. Важным преимуществом ВА-2 является то, что он не изменяет pH и щелочность обрабатываемой воды.

Применение флокулянтов позволяет ускорить процесс коагуляции в осветлителях со слоем взвешенного осадка, увеличить скорость восходящего потока воды, в отстойниках уменьшить время пребывания воды за счет увеличения скорости осаждения хлопьев, увеличить скорость фильтрования и продолжительность фильтроцикла на фильтрах.

При обработке воды, помимо указанных реагентов, применяют хлор или хлорную известь, активированный уголь, кремнефтористый натрий или аммоний, аммиак, сернистый газ и др.

Хлор или хлорную известь применяют для разрушения защитных коллоидов, препятствующих успешному протеканию процесса коагуляции; обесцвечивания воды; поддержания очистных сооружений в надежном санитарном состоянии и для обеззараживания воды.

Активированный уголь, аммиак и сернистый газ применяют для дезодорации воды. Иногда аммиак используют для продления бактерицидного действия хлора. Кремнефтористый натрий и аммоний применяют для фторирования воды.

Употребляемые при обработке воды реагенты вводят в нее в виде порошков или гранул (сухое дозирование) либо в виде водных растворов или суспензий (мокрое дозирование). Оба способа дозирования требуют организации на станции водоподготовки реагентного хозяйства.

В настоящее время широко распространено хранение коагулянта в жидком виде. С этой целью на станции предусматривают резервуары большой емкости, в которых заготовляют расчетный запас коагулянта в виде раствора высокой концентрации (до 40%), загружая их коагулянтом, доставляемым на станцию в кусках. В процессе эксплуатации концентрированный раствор коагулянта передают в расходные баки, где доводят раствор до рабочей концентрации.

На рис. 7.3, а показана конструкция баков для получения раствора коагулянта на станции небольшой производительности. Расходный бак на станции небольшой производительности имеет два отделения для обеспечения бесперебойности подачи раствора коагулянта, когда идет сто заготовка в одном из отделений.

На станциях большой производительности устанавливают отдельно растворные и расходные баки (рис. 7.3, б). При применении порошкообразного коагулянта на колосниковую решетку укладывают сетку с прозорами в 1 мм. Для растворения коагулянта и перемешивания раствора помимо барбатирования применяют механические мешалки или циркуляционные насосы.

Баки для приготовления растворов реагентов на небольших станциях выполняют из древесины, пластмасс, а на больших – из железобетона с антикоррозионной облицовкой внутри.

На станциях производительностью до 1000 м3/сут баки реагентного хозяйства могут быть установлены на верхнем этаже здания станции, что обеспечивает самотечную подачу раствора к месту его ввода в обрабатываемую воду. При большей производительности станции реагентные баки размещают на первом этаже рядом со складом реагентов, а их растворы подают к дозирующим устройствам насосом либо эжектором или используют насосы-дозаторы.

Рис. 7.3. Баки для приготовления раствора коагулянта с барбатированием воздухом (а) и механическим перемешиванием (б):

1 – железобетонный резервуар с антикоррозионным покрытием; 2 – отвод раствора коагулянта; 3 – колосниковая решетка; 4 – слой коагулянта; 5 – подача воздуха; 6 – воздухораспределительная система; 7 – сброс нерастворимых примесей; 8 – подача воды; 9 – ось мешалки; 10 – центрально расположенный стакан

Коагулирование примесей воды может быть осуществлено электролитическим способом. Под действием электрического тока происходит анодное растворение металла, в воду переходят ионы алюминия (или железа), в результате чего образуются хорошо оседающие и прочные хлопья гидроокиси алюминия или железа.

Для дозирования растворов коагулянта и реагентов применяют дозаторы трех видов: постоянной дозы; пропорциональные, которые автоматически изменяют дозу в соответствии с изменяющимся расходом воды; насосы-дозаторы.

Простейшим дозирующим устройством постоянной дозы является пропорциональный дозатор системы Хованского.

Дозатор системы Чейшвили – Крымского, работа которого основана на измерении разности электропроводности коагулированной и еще не коагулированной воды, является автоматическим.

В последние годы в отечественной и зарубежной практике все более широко применяют насосы-дозаторы.