Коагулянти та використання їх у процесах очистки води

Размещено на http://www.allbest.ru/

Коагулянти та використання їх у процесах очистки води



План

Вступ

1. Сульфати алюмінію та сульфати і хлориди заліза - основні коагулянти в процесах очистки води

1.1 Способи добування

1.2 Хімічні властивості

2. Основні методи використання коагулянтів в процесах очистки води

3. Перспективи створення нових ефективних коагулянтів

Висновки

Список літератури



Вступ

Ефективність очистки води займає значне місце в народному господарстві країни, тому велике значення надається речовинам, які очищують воду. Кожен тип коагулянту по-різному поводиться в тій чи іншій очищуваній воді. До числа факторів, що впливають на процес коагулювання як у відношенні ефективності очищення води, так і у відношенні властивостей осаду, що утворюється, відносяться також рН розчину і солевміст оброблюваної води, доза коагулянту, склад домішок, що видаляються, а також температура води. Правильний вибір реагентів і процесу значною мірою може інтенсифікувати процес коагуляційного очищення природних і стічних вод і підвищити його ефективність.

Тема роботи - провести аналіз існуючих коагулянтів, процесу коагуляції, а також на прикладі сульфату алюмінію визначити оптимальну концентрацію його для очистки природної води р. Дніпро. Такі коагулянти, як Аl2(SO4)3, FeSO4, FeCl3, були проаналізовані тому, що вони використовуються на водопровідних станціях м. Києва, а також і в інших містах.

Коагулянти представляють собою хімічні сполуки, здатні гідролізуватися у воді з утворенням різних коагуляційних структур, що володіють високими адсорбційними й адгезійними властивостями. Колоїдні частинки забруднень, зіштовхуючись із лапатим осадом гідролізованого коагулянту, прилипають до них чи механічно захоплюються розрихленими агрегатами осаду.

Освітлення та знебарвлення води коагулюванням звичайно включає приготування розчину коагулянту і його дозування, змішування дозованого розчину з водою, гідроліз коагулянту з утворенням золю й адсорбцією на ньому забруднень води, коагуляцію золю, відстоювання і фільтрування води. Технологічне оформлення цих процесів повинно забезпечувати максимально точне дозування реагентів, гарне змішування, оптимальні умови гідролізу, утворення лапатих частинок і звільнення води від суспензій.

В лабораторних умовах інституту колоїдної хімії і хімії води Національної Академії Наук України були проведені дослідження очистки природної води р.Дніпро методом коагуляції з сульфатом алюмінію і за допомогою концентраційно фотоелектричного колориметра (КФК-2) визначено оптимальну дозу цього коагулянту для ефективного очищення даної води, яка складає 0,375 г/л (див. мал. 1,2, табл. 1).

Таким чином практично показана одна із важливих сфер використання солей алюмінію та заліза як коагулянтів у процесах очистки природної води.

На сучасному етапі розвитку науки значне місце приділяється підбору ефективних реагентів, які використовують в процесах очистки води. Солі багатовалентних металів - сульфати та хлориди алюмінію, заліза (II), заліза (ІІІ) - використовують як коагулянти, які допомагають осіданню завислих у воді забруднень завдяки їх злипанні з молекулами або іонами коагулянта. Процес, в основі якого знаходиться таке явище називається коагуляцією. Правильне використання коагулянтів, дозування та сама технологія процесу коагуляції забезпечують ефективність водоочистки.

Так як на сьогоднішній день на водопровідних станціях ефективно використовують згадані коагулянти, то є необхідність у детальному вивченні їх властивостей, механізмів гідролізу та коагуляції, щоб і надалі як можна ефективніше використовувати їх.

Велике значення в процесі коагуляції мають умови дозування коагулянта, конструкції апаратів, які використовують, а саме їх розмір, кут нахилу відстійників, щоб легко можна було видаляти з них утворені осади.

Для ефективного проведення технологічного процесу в реальних умовах, перш за все необхідно спробувати цей процес в лабораторії на модельній системі.

Виходячи із сказаного, мета даної роботи - це проведення детального аналізу існуючих коагулянтів, самого процесу коагуляції, перспектив створення нових ефективних коагулянтів. На прикладі сульфату алюмінію визначити оптимальну концентрацію коагулянту необхідну для очистки природної води р. Дніпро.



1. Сульфати алюмінію та сульфати і хлориди заліза - основні коагулянти в процесах очистки води

вода очистка коагулянт алюміній

Сучасні технології підготовки питної води включають наступні стадії обробки води: коагуляційно-флокуляційну обробку з освітленням, відстоювання і фільтрування, одну чи дві стадії озонування з наступним фільтруванням через біофільтр, стадію постхлорування.

Багато речовин, що зумовлюють мутність і кольоровість води, знаходяться в ній у колоїдному стані. Для підвищення прозорості та знебарвлення води в цьому випадку використовують методи обробки, які базуються на застосуванні реагентів (коагулянтів), що забезпечують перехід в осад колоїдно-дисперних домішок і забруднень. Коагулянти - це хімічні сполуки, які здатні гідролізуватися у воді з утворенням різних коагуляційних структур, що володіють високими адсорбційними й адгезійними властивостями.

Як коагулянти на практиці в основному використовують солі алюмінію (Al2(SO4)3, АlСl3, Аl2(ОН)5Сl і ін.) і заліза (FeCl3, FeSO4 і ін.). Очевидно, що кожен тип коагулянту по-різному поводиться в тій чи іншій стічній воді. До числа факторів, що впливають на процес коагулювання як у відношенні ефективності очищення води, так і у відношенні властивостей осаду, що утворюється, крім типу коагулянту відносяться значення рН і солевміст оброблюваної води, доза коагулянту, склад домішок, що видаляються, а також температура води. Правильний вибір і облік цих параметрів може значною мірою інтенсифікувати процес коагуляційного очищення природних і стічних вод і підвищити його ефективність.

Сульфат алюмінію

Аl2(SO4)3*18Н2O - основний коагулянт, що застосовується для освітлення і знебарвлення води. Істотний недолік сульфату алюмінію - його чутливість до температури води, яку очищують, що пояснюється великою гідратацією гідроксиду алюмінію при низьких температурах(~ 1 - 2 °С). Зростання гідратації в цих умовах сприяє стабілізації золю гідроксиду алюмінію, погано коагулюючого в даному випадку іонами НСО3- і SO32- навіть у концентраціях, у кілька разів перевищуючих їх звичайний вміст у воді. Підвищення стійкості золю сильно впливає на швидкість утворення лапатого осаду; при використанні сульфату алюмінію в умовах низьких температур спостерігається сповільнення процесу утворення лапатого осаду, переходу залишкового алюмінію в очищену воду й випаданню осаду гідроксиду алюмінію в трубах.

Сульфат заліза (III)

Сульфат заліза (III) Fe2(SO4)3*2H2O (сульфат заліза окисний) звичайно готують розчиненням Fe2(SO4)3 у Н2О. Продукт кристалічний, дуже гігроскопічний, добре розчиняється у воді.

Солі заліза (III), які застосовуються як коагулянти, мають перевагу над Аl(SО4)3. Так, при їхньому використанні поліпшується коагуляція при низьких температурах води, причому на процес мало впливає рН середовища, прискорюється осад зкоагульованних часточок і скорочується тривалість відстоювання (щільність лапатого осаду Fe(OH)3, більше, ніж Аl(ОН)3).

Недолік солей заліза (III) як коагулянтів - необхідність їх ретельного дозування, оскільки його порушення призводить до проскакування заліза в очищену воду. Лапаті частинки Fe(OH)3осідають нерівномірно, у зв'язку з чим у воді залишається велика кількість дрібних лапатих часточок, що надходять на фільтри. Ці недоліки значною мірою можна усунути, додавши Al2(SO4)3.

Сульфат заліза (II) FeSO4*7H2O (залізний купорос), являє собою прозорі зеленувато-блакитні кристали, що швидко буріють на повітрі, насичуючись вологою.



1.1 Способи добування

Сульфат алюмінію

Сировиною для його одержання служать речовини, що містять Аl2О3 (боксити, глини), і сірчана кислота. Попередньо подрібнену глину випалюють при температурі 600°С і змішують з підігрітою сірчаною кислотою. Сульфат алюмінію очищають, для чого його розчиняють, відфільтровують домішки, випаровують розчин до визначеної концентрації, дають йому застигнути у тверду масу. Продукт, що утвориться, з питомою масою 1,62 повинний містити (%): 1,33 Аl2О3, 36,03 SO3 і 48,64 Н2О.

Неочищений сульфат алюмінію (сорт БМ) виходить при обробці необпаленої глини сірчаною кислотою. Вміст у ньому Аl2O3 повинно бути не нижче 9,5%. При обробці маломутних вод наявність у неочищеному коагулянті нерозчинних домішок поліпшує процес утворення лапатих частинок.

Сульфат заліза (III)

Розроблено технологію виробництва сульфату заліза (III) із залізного купоросу, окислюванням його при температурі не вище 520°С у результаті чого виходить залізоокисний коагулянт у вигляді гранул розміром 0,5-3,5 мм2 з вмістом Feзаг= 31,11%. Лабораторні випробування такого коагулянту показали його високу здатність до коагуляції.

Сульфат заліза (II)

Щодо сульфату заліза (II), то товарний продукт випускається 1-го і 2-го сорту; він містить відповідно не менш 52 і 47% FeSO4, не більш 1% вільної H2SO4 і не більш 0,4 і 1% нерозчинного залишку. Випускають також 30%-й розчин FeSO4, що містить до 2% вільної H2SO4.



1.2 Хімічні властивості

Сульфат алюмінію

Сульфат алюмінію - це сіль утворена сильною кислотою і слабкою основою. У водному розчині вона буде гідролізуватись до гідроксиду алюмінію за наступною схемою:

Гідроліз сульфату алюмінію

Al2(SO4)3+6HOH > 2Al3+ + 3SO42- + 6HOH >ГІДРОЛІЗ 2Al(OH)3 v+ 3SO42-+6H+

де 2Al3+ - катіон слабкого електроліту

3SO42- - аніон сильного електроліту

2Al(OH)3 v+ - рихлий осад

Гідроліз солей алюмінію проходить в декілька стадій:

Al3++H2O > Al(OH)2+ + H+,

Al(OH)2++H2O > Al(OH)2+ + H+,

Al2++H2O > Al(OH)3+ + H+,

Al3++3H2O > Al(OH)3+ + 3H+,

Ступінь гідролізу підвищується при розбавленні розчину та підвищення його температуру та рН. Гідроксид алюмінію - типова амфотерна сполука, що володіє кислотними та основними властивостями:

в кислому середовищі

Аl(ОН)3 + ЗН+ > Аl3+ +3Н2О,



в лужному середовищі

Аl(ОН)3 + ОН - > АlO2- + 2Н2О.

Сульфат заліза (III)

У результаті вивчення властивостей сульфату заліза (III) встановлено вплив концентрації розчину реагенту на процес очищення, пов'язане зі зміною здатності до коагуляції гідроксиду заліза (III) у момент його введення в гідрокарбонатному середовищі. Частковий гідроліз іонів заліза в 10-20%-х розчинах зумовлював утворення гідроксиду заліза (III) з більшою сумарною адсорбційною ємністю. У випадку розведених розчинів (1-3%) їх технологічна ефективність може бути підвищена за рахунок подавления гідролізу підкисленням розчину коагулянту концентрованою сірчаною кислотою. Кількість кислоти розраховувалася таким чином, щоб вода після обробки не проявляла рН лужного середовища.

Гідроліз сульфату Fe (III) відбувається аналогічно гідролізу хлориду Fe (III).

Гідроліз хлориду заліза (III) відбувається поетапно, як і сульфат алюмінію. При цьому у водному розчині відбуваються наступні реакції:

FeCl3 + Н2О >FeCl2(OH) + НСl,

FeCl2(OH) + Н2О > FeCl(OH)2 + НСl,

FeCl(OH)2 + Н2О > Fe(OH)3 + НСl.

Сульфат заліза (II)

Окислювання Fe(OH)2, що утвориться в результаті гідролізу залізного купоросу, при рН води менш 8 протікає повільно, що призводить до неповного його осідання і незадовільного проходження коагуляції. Тому перед застосуванням залізного купоросу у воду вводять вапно, яке підвищує рН середовища і, відповідно, ефективність обробки. Тому залізний купорос використовують головним чином на станціях вапняного і вапняно-содового пом'якшення води, коли при усуненні магнієвої твердості значення рН підтримують у межах 10,2 - 13,3, де солі алюмінію не застосовуються. У зв'язку з необхідністю додаткового реагенту залізний купорос порівняно рідко застосовується для освітлення і знебарвлення води. Одночасно він служить майже незамінним реагентом при вапняно-содовому пом'якшенні води.

Процес окислення гідроксиду заліза (II) протікає дуже швидко при введенні у воду хлору. Додавання хлору до подачі коагулянту чи після нього, при масовому співвідношенні Сl2 : FeSO4*7H2O = 1:7,8, призводить до наступної реакції:

6FeSO4+ 3Сl2 = 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3.

У зв'язку з тим, що ступінь гідролізу солей заліза (ПІ) більше, ніж солей заліза (II), процес утворення лапатих частинок протікає інтенсивніше. При цьому формуються великі, легко осідаючі лапаті частинки гідроксиду заліза (III) і знебарвлення досягається при значно менших дозах коагулянту. Вище викладений процес цілком придатний і для обробки води, що містить гумусові речовини, з яким залізо (II) може давати стійкі комплексні з'єднання.



2. Основні методи використання коагулянтів в процесах водоочистки

Колоїдні частинки забруднень, зіштовхуючись із лапатим осадом гідролізованого коагулянту, прилипають до них чи механічно захоплюються розрихленими агрегатами осаду. На поверхні лапатого осаду поряд з адгезією колоїдних частинок може відбуватися молекулярна адсорбція фарбованих органічних домішок, а також хемосорбція забруднень. Повнота і швидкість освітлення води залежить як від властивостей коагулянту, так і від властивостей забруднюючих воду речовин.

При розчиненні у воді солей коагулянтів утворюються колоїдні розчини гідроксидів відповідних металів. Сучасні уявлення про будову колоїдних частинок ґрунтуються на фізичному (адсорбційному) підході до розгляду механізму виникнення колоїдних мицелл, а також можливих хімічних взаємодій при їхньому формуванні. Відповідно до фізичної теорії, виникненню колоїдних частинок передує формування агрегатів з молекул, чи атомів іонів речовини, що становить дисперсну фазу. На поверхні такого кристалика адсорбуються іони, здатні добудовувати його кристалічні ґратки, так звані потенціал-визначаючі іони. Потенціал-визначаючими іонами можуть бути також іони, здатні вибірково адсорбувати на поверхні агрегату чи утворювати з протилежно зарядженими іонами кристалічної поверхні малорозчинні з'єднання. Агрегат молекул разом з потенціал-визначаючими іонами становить електрично-заряджене ядро міцели. До зарядженого ядра з навколишнього розчину електростатичними силами притягаються іони протилежного знаку, що компенсують заряд потенціал-визначаючих іонів.

Серед ряду технологій, які використовують для очищення природних і стічних вод, технологія коагуляційного очищення займає особливе місце. Це пов'язано з її достатньою ефективністю і відносною дешевиною. Істотне значення має і те, що більшість водопровідних станцій укомплектована устаткуванням, розрахованим на коагуляційне очищення. Зміна зазначеної технології водопідготовки вимагає практично повного переустаткування підприємств, що спричиняє великі витрати. Тому на даному етапі найбільш раціональним є удосконалювання технології коагуляційного очищення й оптимальне рішення вузьких технологічних питань.

До одного з них варто віднести питання удосконалювання реагентної бази, зокрема розширення асортименту і поліпшення якості використовуваних коагулянтів і флокулянтів. У наш час практично усі водопровідні станції України працюють з використанням традиційного сульфату алюмінію (СА), що поряд з перевагами має і безліч недоліків.

Широко висвітлені технологічні аспекти застосування сульфату алюмінію в процесах водопідготовки і водоочищення. Цей коагулянт ефективний при дестабілізації природних дисперсій з невисоким вмістом глинистих мінералів і колоїдно-розчинених гумусових речовин в інтервалі значень рН 5,0-7,5. Однак істотним недоліком сульфату алюмінію є зниження ефективності його дії при зниженій температурі води, яка очищується. Підвищення стійкості золю гідроксиду алюмінію в цих умовах (~ 1 -2°С) сповільнює швидкість агрегатоутворення і седиментації, що приводить до збільшення вмісту алюмінію в очищеній воді й осадженню його у формі Аl(ОН)3. Висока кислотність сульфату алюмінію у випадку недостатнього лужного резерву води вимагає її нейтралізації, що досягається додаванням лужних реагентів. Відзначається і невисока ефективність сульфату алюмінію при видаленні з води органічних домішок (гумусових речовин).

Освітлення і знебарвлення води коагулюванням звичайно включає приготування розчину коагулянту і його дозування, змішування дозованого розчину з водою, гідроліз коагулянту з утворенням золю й адсорбцією на ньому домішок води, коагуляцію золю, відстоювання і фільтрування води.

Технологічне оформлення цих процесів повинне забезпечувати максимально точне дозування реагентів, гарне змішування, оптимальні умови гідролізу, утворення лапатих частинок і звільнення води від суспензій.

Одним з основних етапів очищення води коагулюванням є підготовка реагентів, що у більшості випадків зводиться до приготування розчинів коагулянтів необхідної концентрації. Реагенти, які використовують в техніці водоочищення зазвичай являють собою тверді речовини (очищений і неочищений сульфат алюмінію, хлорид заліза, вапно), що подаються у воду або у вигляді розчинів заданої концентрації (мокре дозування), або у вигляді ретельно подрібненого і висушеного порошку (сухе дозування). При використанні методу мокрого дозування реагенти потребують попереднього розчинення. Швидкість розчинення залежить від ступеня їхнього подрібнення, температури розчину й інтенсивності перемішування. Найбільш інтенсивне розчинення досягається при застосуванні штучного перемішування.

Розрахункові дози реагентів встановлюють на підставі даних, одержаних у результаті пробної обробки води в лабораторних умовах, чи за даними експлуатації діючих споруджень, що працюють в аналогічних умовах. Також треба враховувати необхідний рівень підвищення лужності води. Для інтенсифікації процесу коагуляції рекомендується застосовувати на додаток до коагулянтів флокулянти (кремнієву кислоту чи поліакриламід). їх дози залежать від місця введення, типу і режиму роботи споруджень, фізико-хімічних властивостей оброблюваної води.

Розчин коагулянту на водоочисних станціях готують у розчинних баках, звідкіля його перекачують у видаткові баки чи в ємності-сховища концентрованого розчину. Тривалість повного циклу приготування розчину коагулянту (завантаження, відстоювання, перекачування, очищення піддона) при температурі до 10°С варто вважати рівним 10-12 год. Кількість баків для розчинення розраховують з урахуванням способу доставки і розвантаження коагулянту, його виду, а також тривалості розчинення.

Баки для приготування і мокрого збереження коагулянтів являють собою прямокутні спорудження, зроблені з залізобетону. Тривалий вплив на них розчинів коагулянтів, механічні удари шматків коагулянту в процесі завантаження, вихровий рух рідини при перемішуванні призводять до руйнування стінок. Для надійного захисту від руйнування баки облицьовують міцними до ударних навантажень і стійкими до корозії матеріалами: кислототривкими керамічними плитками.

Існують два основні типи дозаторів розчинів: постійної і пропорційної доз. Останні автоматично змінюють дозу реагенту, який подається, в залежності від кількості оброблюваної води. До постійного типу дозаторів відносять дозатор В.В. Хованського, за допомогою якого дозування відбувається безпосередньо з баків для розчинення.

Для дозування розчинів, які застосовують при очищенні води, використовуються спеціальні насоси-дозатори, що дозволяє не тільки перекачувати реагенти, вимірювати їхню витрату, але і забезпечує можливість дозування реагентів. Також використовуються дозатори, що забезпечують подачу у воду сухого реагенту. Вони прості, займають порівняно мало місця. Однак не всі реагенти можна дозувати в сухому вигляді через можливе злежування і гігроскопічність. Реагенти, що застосовують для сухого дозування, повинні мати однорідні, негігроскопічні зерна, постійний склад, а також не змінюватися в умовах коливань температури і тиску. Так сульфат алюмінію й активоване вугілля можна використовувати для сухого дозування; гашене вапно менш придатне через те, що воно гігроскопічне і забиває отвори дозаторів; хлорид заліза зовсім не придатний через велику гігроскопічність.

Наступний етап після готування розчинів реагентів і дозування -змішування їх з масою оброблюваної води.

Основна вимога до процесу змішування реагенту з водою, полягає у швидкості його проведення. Змішування повинне закінчуватися протягом 1-2 хв. у випадку застосування розчинів коагулянтів чи протягом 2-3 хв. при подачі сухих реагентів. Реагенти можуть вводитися у воду на станціях водопідготовки і до них - у всмоктувальний чи напірний трубопровід насосів. При подачі реагенту у всмоктувальний водопровід відбувається найбільш повне змішування коагулянту з водою.

Для змішування реагентів з водою на станціях водопідготовки використовуються змішувачі різних конструкцій.

Перегородчатий змішувач являє собою канал з перегородками, що забезпечують горизонтальний чи вертикальний рух води з поворотами на 1800. Число поворотів приймають рівним 9-10. Перегородок встановлюють зазвичай три. У першій і третій є центральні проходи, а в середній - два бічних проходи біля стінок лотка. Відстань між перегородками приймається рівною подвійній ширині лотка.

Дірчастий змішувач забезпечений поперечними перегородками з отворами. Звичайно встановлюють 3-4 перегородки. У просторі між перегородкам створюються численні дрібні вихрі з різними осями обертання.

У механічному змішувачі вода з коагулянтом змішується пропелерною мішалкою. Його перевага полягає в можливості регулювання Інтенсивності змішування зміною числа оборотів мішалки. Недоліком механічних змішувачів є додаткова витрата електроенергії.

У вертикальних змішувачах вихрового типу перемішування відбувається за рахунок зміни швидкості води.

Наступним етапом коагуляції є утворення лапатих частинок. Укрупнення колоїдних часток, що утворяться в процесі гідролізу коагулянтів, відбувається поступово протягом тривалого часу. На цій стадії спочатку формуються пухкі неміцні сітки (стадія схованої коагуляції) і сверхміцелярні структури. Далі починають з'являтися лапаті частинки, що потім розриваються на окремі частки, що осідають під дією сили тяжіння.

Наступною стадією очищення води є видалення завислих у воді домішок скоагульованого осаду. Це досягається відстоюванням і фільтруванням. При відстоюванні з води видаляється основна маса завислих речовин, а фільтрування є лише завершальним процесом, що використовується для повного звільнення води від суспензій.

Процес відстоювання простіше всього здійснюється в нерухомій рідині. У великих водоймищах, де зміна води відбувається звичайно через 25-30 діб, тривалий відстій сприяє самоочищенню води. На деяких водогонах спеціально роблять попереднє відстоювання води. Однак цей метод широко не застосовується, тому що для його здійснення потрібні великі ємності.

Найбільшого поширення набуло освітлення і знебарвлення води за допомогою коагулювання. Завислі частинки осаджуються в різного типу відстійниках: великі частинки, що виносяться водою з камер реакції і потрапляють у відстійники, під дією сили тяжіння починають осідати, тому що швидкість руху у відстійниках різко знижується в порівнянні із швидкістю води у попередніх спорудах.

При відстоюванні суспензій відбувається як вільне, так і сполучене осідання. Враховуючи те, що концентрація суспензії у воді навіть у випадку коагулювання мала, то у верхніх шарах спостерігається режим вільного осідання. У нижніх шарах концентрація суспензії збільшується за рахунок частинок, що осідають з верхніх шарів, тому стає можливим сполучене осідання.

Осідання частинок, що утворюються у воді при коагулюванні гідратів, відбувається швидше, ніж осідання природних суспензій (піску, глини) того ж розміру. Це пояснюється відмінністю питомої ваги реагентів.

Осідання призводить до збільшення на дні відстійника осаду. Обсяг і структура останнього залежать від характеру суспензії, сольового складу води, виду коагулянту, який застосовують, температурних умов і інших факторів. З часом обсяг осаду суспензій, що коагулювали, зменшується, що зв'язано з виділенням води, яку поглинула поверхня частинок. Така властивість осаду, як плинність, дуже зручна для видалення його з відстійників. Осад може видалятися самопливом, механічно - шкребками чи відсмоктуванням. У залежності від способу видалення осаду розрізняють горизонтальні і вертикальні відстійники.

Горизонтальний відстійник очисних споруджень являє собою прямокутний залізобетонний резервуар із плоским покриттям і похилим дном, що полегшує його очищення. По висоті відстійник розділяється на дві зони: 1 - осідання; 2- накопичення та ущільнення осаду.

Вертикальний відстійник являє собою круглий чи квадратний (у плані) резервуар з конусним днищем для накопичення й ущільнення осаду. Він обладнаний також трубопроводом для подачі води, яка освітлюється, жолобами для збору проясненої води, а також трубопроводом для періодичного випуску осаду чи спорожнювання відстійника.



3. Перспективи створення нових ефективних коагулянтів

Останнім часом у зв'язку з підвищеним антропогенним навантаженням і не завжди вдалим проведенням гідромеліоративних робіт значно погіршується якість природної води, особливо в басейні р. Дніпро, що є основним джерелом водопостачання для більшості промислових центрів України. Особливу стурбованість викликає підвищення кольоровості води, тому що це приводить до утруднення процесу агрегації продуктів гідролізу коагулянту внаслідок адсорбції на їхній поверхні часток гумінових і фульвокислот. Процес агрегації особливо ускладнюється в зимовий період, тому що температура води в р. Дніпро не перевищує 4°С, тобто мають місце умови, при яких гідроліз солей алюмінію й агрегація часток продуктів гідролізу протікають дуже повільно, що погіршує роботу очисних споруд.

Для поліпшення параметрів очищеної води в цих умовах (до того ж при мінімальних змінах технологічного процесу) можуть бути запропоновані реагенти, що забезпечують більш ефективне видалення органічних домішок з води. До них відносяться основні солі алюмінію (оксисульфат і оксихлорид), що є досить ефективними навіть при низькій температурі, і органічні високомолекулярні флокулянти, що дозволяють прискорити процеси агрегації часток у воді, що очищається, і при цьому зв'язати додаткову кількість органічних домішок і іонів важких металів за рахунок функціональних груп.

Якщо за кордоном (США, Японія й ін.) оксихлориди вже широко застосовують як коагулянти, то в Україні використання оксисульфатів й оксихлоридів для очищення природних і стічних вод перебуває в стадії впровадження.

В нашій країні провідними науковими центрами з досліджень проблем водоочистки є Інститут колоїдної хімії та хімії води НАН України та кафедри фізичної та колоїдної хімії національного Університету імені Т.Г Шевченка та технічного Університету "КІП". На кафедрі хімії і хімічної технології НАУ є лабораторія фізичної і колоїдної хімії, де теж вивчаються ці питання. Це спеціальності: "Біотехнологія", "Паливно-мастильних матеріалів", "Екологія".



Висновки

В результаті виконаної роботи проведено детальний аналіз властивостей сульфатів багатовалентних металів: алюмінію та залізі (II) і заліза (Ш).Оцінено хімічні властивості цих речовин як коагулянтів. Описаний гідроліз цих солей та механізм процесу коагуляції.

На реальній системі - природній воді р. Дніпро визначено оптимальну концентрацію коагулянту - сульфата алюмінію, яку можна використовувати при коагуляційній очистці природних вод.



Список літератури

1. Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. - Киев: Наук, думка, 1991. - 545 с.

2. Практикум по коллоидной химии / В.И. Баранова, Е.Е. Бибик, Н.М.

3. Кожевникова и др. / Под ред. И.С. Лаврова. - М.: Высш. шк., 1983. - 216 с.

4. Лукьянов А.Б. Физическая и коллоидная химия. - М.; Химия, 1980. - 224 с.

5. Буринська Н. М. Хімія 9 клас. - Київ; Ірпінь: ВТФ"Перун", 2000. - 160 с.

6. Буринська H. M. Хімія 10 клас. - Київ; Ірпінь: ВТФ"Перун", 2000. - 180 с.

7. Эффективность коагулирующего действия оксисульфатхлоридов алюминия при различных показателях обрабатываемой воды / В.В. Гончарук, И.М. Соломенцева, В.Ф. Скубченко и др.// Химия и технология воды - Киев: 2001. т.23, № 4-е. 400-401.

8. Лоренцсон А.В., Чернобережский Ю.М., Дягилева А.Б. Определение оптимальных условий Коагуляционной очистки воды модифицированным методом пробного коагулирования - Киев: Колоидный журнал, 2002. - том 64, №1,с.95-97.

Размещено на Allbest.ru

...