Реферат Коагуляція

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>Коагуляция - це злипання частинок колоїдної системи за її зіткненнях у процесі теплового руху, перемішування чи спрямованого переміщення в зовнішньому силовому полі. Через війну коагуляції утворюються агрегати - більші (вторинні) частки, які з скупчення дрібних (первинних). Первинні частки в агрегатах з'єднані силамимежмолекулярного взаємодії безпосередньо чи через прошарок оточуючої (>дисперсионной) середовища.Коагуляция супроводжується прогресуючим укрупненням частинок і зменшенням їхньої загальної кількості обсягомдисперсионной середовища (у разі - рідини).Слипание однорідних частинок називаєтьсягомокоагуляцией, а різнорідних -гетерокоагуляцией.

>Рис. 1. Будовамицелли

a) x >0.03; б) x = 0;

А -адсорбционний шар;Б-диффузионний шар;I-ядро

Виробничі стічні води здебільшого єслабоконцентрированние емульсії чи суспензії, містятьКоллоидние частки розміром 0,001 - 0,1мкм, дрібнодисперсні частки розміром 0,1 - 10мкм, і навіть частки розміром 10мкм і більше.

У процесі механічного очищення з стічні води досить легко видаляються частки розміром 10мкм і більше, дрібнодисперсні і колоїдні частки мало видаляються. Отже, стічні води багатьох виробництв після споруд механічного очищення єагрегативно стійку систему. Для їх очищення застосовують методи коагуляції;агрегативная стійкість у своїй порушується, утворюються більші агрегати частинок, які видаляються з стічних вод мовби механічними методами.

Методи коагуляції поширені очищення стічних вод мовби підприємств хімічної, нафтохімічної, нафтопереробної, целюлозно-паперової, легкої, текстильної та інших галузей промисловості. Ефективністькоагуляционной очищення залежить від багатьох чинників: виду колоїдних частинок; їх концентрації та ступенядисперсности; наявності у стічних водах електролітів та інших домішок; величиниелектрокинетического потенціалу. У стічних водах можуть утримуватися тверді (каолін, глина, волокна, цемент, кристали солей та інших.) і рідкі (нафту, нафтопродукти, смоли та інших.) частки.

>Коллоидние частки, які становлять сукупність значної частини молекул речовини, що міститься в стічної воді вдиспергированном стані, при переміщенні міцно утримують покриває їх шар води. Маючи великою питомою площею поверхні, колоїдні часткиадсорбируют перебувають у воді іони переважно одного знака, значно знижуючі вільну поверхневу енергію колоїдних частинок. Іони, безпосередньо що прилягають до ядру, утворюють шарповерхностно-ядерних іонів, чи пізно це званийадсорбционний шар. У цьому вся шарі може бути також мало протилежно заряджених іонів, сумарний заряд яких, проте, не компенсує зарядуповерхностно-ядерних іонів. У зв'язку з тим, що у кордоніадсорбционного шару створюється електричний заряд, навколо гранули (ядра задсорбционним шаром) утворюється дифузний шар, де знаходяться інші протилежно заряджені іони, компенсуючі заряд гранул.Гранула разом іздиффузионним шаром називаєтьсямицеллой. На рис. 1 показано зміна напруженості електричного полямицелли. Потенціал за українсько-словацьким кордоном ядра - термодинамічний потенціал (x -потенціал) - дорівнює сумі зарядів всіхповерхностно-ядерних конів. На кордоніадсорбционного шару потенціал зменшується на величину, рівну сумі зарядів що уадсорбционном шарі протилежно заряджених іонів. Потенціал за українсько-словацьким кордономадсорбционного шару називаєтьсяелектрокинетическим потенціалом (x -потенціал).

На частки колоїдів діютьдиффузионние сили, й частки прагнуть рівномірно розподілятися всього обсягу рідкої фази. Наявність у частинок електричних зарядів одного знака викликає їх взаємне відштовхування. Одночасно міжколлоидними частинками є молекулярні сили взаємного тяжіння, які проявляються лише за невеликих відстанях між частинками. При зниженні електричного заряду частинок, т. е. при зменшенні x -потенціалу, сили відштовхування зменшуються і поступово стає можливим злипання частинок - процес коагуляціїколлоида. Сили взаємного тяжіння міжколлоидними частинками починають переважати над електричними силами відштовхування при x -потенціалі системи менш 0,03 У. При x -потенціалі, рівному нулю, коагуляція відбувається з максимальної інтенсивністю, стан колоїдної системи у разі називаєтьсяизоелектрического стану, а величина рН називаєтьсяизоелектрической точкою системи.

Однією з методів зниження x -потенціалу колоїдної системи є збільшення концентрації у питній воді електролітів. Здатність електроліту викликатикоагуляцию колоїдної системи зростає збільшенням валентностікоагулирующего іона, який володіє зарядом, який протилежний заряду колоїдних частинок. Співвідношеннякоагулирующей здібності одне-, двох- ітрехвалентних іонів приблизно 1:30:1000.

При коагуляції пластівці утворюються спочатку з допомогою частини зважених частинок ікоагулянта або тількикоагулянта. Виниклі пластівці останнього сорбують речовини, забруднюючі стічні води та,осаждаясь водночас і, очищають воду.

Основним процесомкоагуляционной очищення виробничих стічні води єгетерокоагуляция - взаємодія колоїдних імелкодисперсних частинок стічних вод мовби з агрегатами, що утворюються під час введення в стічну воду коагулянтів.

З використанням як коагулянтів солей алюмінію і заліза внаслідок реакції гідролізу утворюютьсямалорастворимие у питній водігидроксиди заліза і алюмінію, які сорбують на розвиненоюхлопьевидной поверхні зважені, дрібнодисперсні і колоїдні речовини і за сприятливих гідродинамічних умовах осідають на дно відстійника, утворюючи осад.

>Образующиеся у процесі гідролізу сірчану і соляну кислоти слід нейтралізувати вапном чи іншими лугами. Нейтралізація які виникають при гідролізі коагулянтів кислот може також протікати з допомогою лужного резерву стічної рідини.

З метою зменшення витрат коагулянтів процес коагуляції слід здійснювати буде в діапазоні оптимальних величин рН.

Задля чистоти виробничих стічних вод мовби використовують різноманітні мінеральнікоагулянти.

1. Солі алюмінію. Процес коагуляції солями алюмінію рекомендується проводити при значенняхрН=4,5 8. Через війну застосування сульфату алюмінію ступінь мінералізації води збільшується.Алюминат натрію,оксихлорид алюмінію,полихлорид алюмінію,алюмокалиевие [>АlК(SO4)218H2O] іалюмоаммонийние галун мають меншу вартість будівництва і дефіцитність, ніж сульфат алюмінію.

2. Солі заліза. Застосування процесу коагуляції оптимально прирН>9.Гидроксид заліза - щільні, важкі, швидкоосаждающиеся пластівці, що незаперечною перевагою його застосування.

3. Солі магнію.Хлорид магнію; сульфат магнію.

4.Известь.

5.Шламовие відходи і відпрацьовані розчини окремих виробництв.Хлорид алюмінію (виробництвоетилбензола), сульфатдвухвалентного заліза (травлення металів), вапняний шлам та інших.

Кількістькоагулянта, необхідне здійснення процесу коагуляції, залежить від видукоагулянта, витрати, складу, необхідної рівня очищення стічні води й експериментально.

>Образующиеся внаслідок коагуляції опади є пластівці розміром від кількох основних мікрометрів за кілька міліметрів. Ще не зцементована просторова структура пластівців осаду обумовлює їхню високу вологість - до 96-99,9%. Щільність пластівців осаду становить зазвичай 1,01-1,03т/м3. Для знебарвлення висококонцентрованих і інтенсивно забарвлених вод витрати коагулянтів досягають 1-4кг/м3; обсяг осаду,получающегося внаслідок коагуляції, сягає 10-20 % обсягу оброблюваної стічної води. Значний витрата коагулянтів, великий обсягполучающегося осаду, складність його оброблення і наступного складування, збільшення ступеня мінералізації оброблюваних стічні води неможливо здебільшого рекомендуватикоагуляцию як засіб самостійної очищення.Коагуляционний метод очищення застосовується у основному невеликих витратах стічні води й за наявності дешевих коагулянтів.

>Расширению оптимальних областей коагуляції (по рН і температурі) сприяютьфлокулянти, що б щільність і міцність які виникають пластівців, які знижуватимуть витрата коагулянтів, що б надійність праці та пропускну спроможність очисних споруд.

Процес очищення стічних вод мовби методом коагуляції чифлокуляции включає приготування водних розчинів коагулянтів чи флокулянтів, їх дозування, змішання з усім обсягом стічної води,хлопьеобразование, виділення пластівців з її.

Уреагентное господарство на про очисні споруди входять склади для зберігання коагулянтів. Нині широко застосовується зване мокре зберігання коагулянтів (як розчину чикускового продукту концентрованому розчині) в баках і резервуарах (рис. 4.2), наявних всередині або за межами будинку.Емкости, що міститимуться поза будинком, слід утеплювати.Растворение коагулянтів у питній воді ввозятьсярастворних баках з пристроями длябарботажа стиснутим повітрям інтенсивністю 4-5л/с на I м2 площі колосникової грати. Застосовуються також баки злопастними іпропеллернимимешалками для розчинення відповідно зернистих ікускових матеріалів (розміром трохи більше 20 мм).

Зрастворних баків розчини коагулянтів перекачують в видаткові баки, а звідтидозируют в оброблювану воду з допомогою дозаторів різних конструкцій.Коагулянти вводять у оброблювану стічну воду зазвичай, у вигляді 1-10 %->них розчинів, афлокулянти - як 0,1-1 %->них розчинів.

>Коагулянти змішують з оброблюваної стічної водою всмесителях, тривалість перебування води у яких становить 1-2 хв. Застосовуютьперегородчатие,дирчатие,шайбовие і вертикальні змішувачі, і навіть механічні зпропеллерними чилопастнимимешалками. Трубопроводи чи лотки, відводять воду з змішувачів в камерихлопьеобразования іосветлители зі зваженим осадом, розраховують на швидкість руху стічної води 0,8-1 м/с і тривалість її перебування у них більш 2 хв. Після змішання стічні води зкоагулянтами починається процес освіти пластівців, що відбувається в камераххлопьеобразования. Ці камери може бутиводоворотние,перегородчатие, вихрові, ні з механічним перемішуванням.

>Водоворотние камерихлопьеобразования є циліндр, в верхню частину доходів якого з змішувача вводиться стічна вода з обертальної швидкістю виході з сопла 2-3 м/с. У частині камери до виходу в відстійник перебуваютьгасители обертального руху води. Тривалість перебування води в камері 15- 20 хв.

>Перегородчатие камери може бути горизонтальними п вертикальними. У горизонтальній камері (рис. 3) стічна вода протікає з кількох послідовно сполученим коридорах.Перемешивание здійснюється з допомогою восьми - десяти поворотів. Коридори влаштовуються в такий спосіб, щоб швидкість руху води у першому була 0,2- 0,3 м/с, а останньому -0,1 м/с. Тривалість перебування води вперегородчатих камерах 20-30 хв. Висота камери визначається заввишки відстійника, а ширина коридорів становить менше 0,7 м.

>Вихревая камерахлопьеобразования є конічний чи циліндричний дедалі ширший догори резервуар з нижнім впуском стічної води зі швидкістю 0,7-1,2 м/с. Кут нахилу стінок камери до обрію близько 70°. Швидкість вранішнього потоку стічної води лише на рівні випуску 4-5 м/с, тривалість перебування води в камері 6-10 хв.

У камераххлопьеобразования злопастнимимешалками тривалість перебування води 20-30 хв, а швидкість руху води0,15-0,2м/с.

>Рис. 2.Баки для мокрого зберіганнякоагулянта.

1- кусковий коагулянт; 2, 3, 4- подача відповідно води, пара і стислого повітря; 5- насос для перекачування розчину в видаткові баки; 6- випуск в каналізацію; 7- подача води для змивання води.

Наступне очищення стічної води виробляється у горизонтальних, радіальних і вертикальних відстійниках.

>Рис 3.Перегородчатая камерахлопьеобразования з горизонтальним рухом оброблюваної стічної води.

1,2-отводной канал стічної води та осаду;

3,4-шибери відповідно для відключення частини коридорів камери, й випуску осаду.

Найбільш доцільною є двоступенева схема відстоювання стічних вод мовби. На I щаблі здійснюється просте відстоювання в відстійнику безкоагулянта, на IIступени-обработка стічних вод мовбикоагулянтами іфлокулянтами з наступним відстоюванням в відстійнику.

Якщо виробничих стічних водах концентрації зважених речовин, талановитими в агрегації, вбирається у 4 г/л, то застосовуютьосветлители зі зваженим шаром осаду. Уосветлителях відбуваються три основні процеси: змішання, коагуляція і очищення стічних вод мовби.Обрабативаемая восветлителях стічна вода проходить знизу вгору через шар ранішевиделившегося шламу із швидкістю, коли він зважені частки не відносяться із зони зваженого осаду. При русі стічної води через зважений шар збільшується ефект затримання дрібнихсуспензированних частинок.Осветлители проектуються круглими (діаметр до 15 м) чи прямокутними у плані, площа освітлювача має перевищувати 150 м2.

Задля більшої нормальної роботи освітлювача стічну воду після змішання зкоагулянтами направляють увоздухоотделитель, де звільняється з повітряних бульбашок, що виділяються внаслідок реакцій. Протягом 1 год допускається коливання температури лише на 1°С, а витрати - лише на 10 %. Різкі коливання швидкість руху води не допускаються.

Величина висхідній швидкості потоку у зоні освітління залежить від концентрації зважених речовин. Так, при обробці стічних вод мовби сульфатом алюмінію при змісті зважених речовин до 400 мг/л розрахункова швидкість вранішнього потокуVрасч=0,8-1мм/с, 400-1000 мг/л.Vpac = 1-1,1мм/с, 1000-2500 мг/л -Vрас = 1,1-1,2мм/с.

Висота шару зваженого осаду приймається рівної 1,5-2,5 м; висота захисної зони від верхиосадкоотводящих вікон чи труб до лотків для збору освітленої води 1-1,5 м; низосадкоприемних вікон чи крайосадкоотводящих труб розташований відстані 1,5-1,75 м вище переходу похилих стінок освітлювача в вертикальні; кут нахилу до обрію нижніх частин стінокосветлителей іосадкоуплотнителей приймається щонайменше 450.

Надлишок шламу,накапливающегося восветлителе, перетікає під впливом різниціплотностей освітленої води та зваженого шару восадкоуплотнитель (>осветлители з природнимотсосом шламу) або відсмоктується внаслідокразностей рівнів відбору води із робітничого камери, йуплотнителя (>осветлитель з примусовимотсосом надлишку шламу).Осветлители другий конструкції працюють ефективніше.

З концентрації зважених речовин, у оброблюваної стічної воді Сі, при відомих розрахункової швидкості вранішнього потоку води у зоні освітлінняVрасч, еталонною концентрації зважених речовин в підвішеному шарі Се (при швидкість руху води 1мм/с і температурі 20 °З) і концентрації зважених речовин, у осаді, саме його ущільненняСщл (табл. 1), можна визначити витрата води та розміри освітлювача.

Таблиця 1. Параметри до розрахункуосветлителей зі зваженим шаром осаду

Розрахунковий витрата стічної водиQрасч,м3/ч, що проходить черезосветлитель, визначається за такою формулою

>qрасч =Qосв [1 + (>Сн -Ск)/Смл]. (1)

деQосв - витрата стічних йод, які виходять із освітлювача,м3/ч;

>Ск - кінцева концентрація зважених речовин, у стічної воді,г/м3;

площа освітлювачаFocв, м2, з вертикальнимосадкоуплотнителем

>Рис. 4.Осветлители зі зваженим шаром осаду.

1-воздухоотделитель; 2- опускні труби; 3-осадко-отводние труби чи вікна; 4-осадкоуплотнитель; 5,6- трубопроводи відповідно випуску осаду і відводу освітленої води зосадкоуплотнителя.

знаходимо за словами

>fосв =Fз.о.+Fo.у =>Qосв [>1+{Ch ->Ck//Сшл] [>kp + Ф (1 -kp)]Vрасч (2)

деFз.о іFo.y - площа зони відповідно освітління іосадкоуплотнителя, м2;

>kp - коефіцієнт розподілу води між зоною освітління іосадкоуплотнителем, рівний:

>kp =l-Vрасч (>Сн-Cк)/Cе, (3)

Ф - коефіцієнтподсоса освітленої води восадкоуплотнитель, рівний 1,15-1,2.

Площа освітлювача зподдоннимосадкоуплотнителем

>Рис. 5.Электрокоагуляционная установка

1 - подача стічних вод мовби; 3 - відстійник; 3 - резервуар;1-електрокоагулятор; 4 - пакет пласких листових сталевих електродів; 5 - випуск опрацьованих стічні води до системи обігового водопостачання; 6 - ректифікатор електричного струму; 7 - випуск осаду.

>Fосв -Fз.о +Fотв =Qосв {1 + (>Cн -Ск /Сшп] [>kр /Vраcч + Ф (>1-kр) /Vотв], (4)

деFотв - площа поперечного перерізуосадкоотводящих труб, м2;

>Vотв - швидкість руху води з осадом восадкоотводящих трубах, рівна 90-140м/ч.

Обсяг зони накопичення та ущільнення осадуWз.y (частина обсягуосадкоуплотнителя, розташовану на 0,5-0,7 м нижче нижньої крайкиосадкоотводящих вікон чи труб) повинен відповідати умові

>Wе.у >=Орасчt (>Сн -Cк)/Сшл (5)

деt-продолжительность ущільнення шламу, рівна 3-6 год.

На рис. 4 наведено конструкціїосветлителей, розроблених ВНДІВОДГЕО зподдонними (а, б) і вертикальними (в)осадкоуплотнителями.

>Коагуляция вод, містять дрібнодисперсні ікололидние частки, може статися при пропуску стічних вод мовби через електролізер з анодом, виготовленим з алюмінію чи заліза. Метал анода під впливом постійного струму іонізується і в стічну

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація