У процесі механічної очистки з стічних вод досить легко видаляються частинки розміром 10 мкм і більш, а дрібнодисперсні і колоїдні частинки практично не видаляються. Таким чином, стічні води після споруд механічної очистки представляють агрегативно-стійку систему. Для очищення таких стоків застосовують методи коагуляції і флокуляції.
Коагуляція - це злипання частинок колоїдної системи при їх зіткненнях в процесі теплового руху, перемішування або спрямованого переміщення в зовнішньому силовому полі. В результаті коагуляції утворюються агрегати - більші (вторинні) частинки, що складаються зі скупчення більш дрібних (первинних) часток, які далі видаляються з стічних вод механічними методами.
Мінепальние коагулянти, використовувані пої очищення стічних віл
Робочий інтервал інтервал pH
Сульфат алюмінію технічний
Шматки, гранули, брикети
Шматки сірого кольору
Шматки білого кольору
Кристали фіолетового кольору
Кристали зеленувато-блакитного кольору
Доза коагулянту в залежності від концентрації домішок
Концентрація домішок в воді, мг / л
Доза безводного коагулянту, мг / л
Концентрація домішок в воді, мг / л
При введенні коагулянтів в воду вони обволікають зважені частинки, повністю змінюючи їх поверхневі властивості і нейтралізуючи їх заряд. Тому
відбувається їх злипання в великі агломерати, що мають велику швидкість осадження. Коагулянти не тільки викликають укрупнення частинок забруднень, але і утворюють, гідролізуючись, малорозчинні продукти, здатні об'єднуватися у великі пластівці. Коагуляцією можуть віддалятися не тільки колоїдні, але і частково розчинені забруднення. Це важлива властивість коагулянтів розширює практичну цінність методу.
Витрата коагулянтів складає 30-200 г на 1 м 3 емульсії і залежить від її початкової лужності і концентрації. У табл. 11.1.3. наведені значення ефективності очищення стічних вод від масел в відстійниках без реагентної очистки та з нею.
Витрата реагенту і ефективність очищення коагуляцией
Витрата реагенту, кг / м 3
Відстоювання без реагентів
Після обробки коагулянтами водна фаза може мати підвищену кислотність, яку усувають наступною нейтралізацією (розчинами соди, вапна, луги та ін.). Після коагуляционной обробки емульсія (наприклад, суміш нафтопродуктів і води) розділяється на водну фазу і спливла наверх липку масу (суміш пластівців коагулянту і нафтопродуктів), практично непридатну для подальшої утилізації, і в основному спрямовується на спалювання.
Типова схема установки поділу фаз седиментаційним, механічним і коагуляційний методами представлені на рис. 11.1.1. Стічна вода, що містить нафтопродукти (масло), подається в відстійник 1, де вона відстоюється протягом 6-12 годин. Спливаюче масло надходить до збірки 4, а шлам, який осів на дні відстійника, # 8209; до збірки 10. Відстояна емульсія спочатку подається в змішувач 2 (одночасно з сірчаною кислотою) для зниження pH до 7), потім - в відцентровий сепаратор 3. Масло, що виділилася в результаті центрифугування, надходить до збірки 4, а частково очищена емульсія проходить доочистку в реакторі 9, де обробляється коагулянтом (сірчанокислим алюмінієм), що надходять з бака 5. Рідина з коагулянтом перемішуються стисненим повітрям протягом 20 хвилин, після чого розчин відстоюється. Сплив осад відправляється в збірник 8, а в очищену воду з баків 6 вводитися вапняне молоко для підвищення pH до 7-8. Після нейтралізації вода пускається в оборотний цикл або скидається в каналізацію. Накопичився в збірнику осад обробляють сірчаної кислотою, що надходить з бака 7, в результаті чого виділяється масло, а в розчині залишається коагулянт, який перекачується в ємність 5. спливли масло утилізується або спалюється.
Мал. 11.1.1 Схема поділу фаз містить нафту стічної води: А-подача містить нафту стічної води; Б-сірчана кислота; По-нефтешлам; Г-стиснене повітря; Д-на коагуляцію; Е-стік очищеної води
Флокуляція-це агрегація частинок колоїдної системи за рахунок адсорбованого високомолекулярної речовини органічного або неорганічного походження, званого флокулянтом. У цьому полягає відмінність процесу флокуляції від коагуляції. Технологія застосування флокулянтів залежить від багатьох факторів, і в першу чергу від фізико-хімічних властивостей оброблюваної рідини.
У табл. 11.1.4 наведено найуживаніші в технології водопідготовки дози флокулянта (поліакриламіду) при введенні його перед відстійниками і освітлювачами в залежності від вмісту завислих речовин і кольоровості води. У табл. 11.1.5. наведені основні марки флокулянтів із зазначенням областей їх застосування.
Рекомендовані дози флокулянта (поліакриламіду)
Доза полиакриламида, г / м 3
Спільне використання коагулянтів і флокулянтів дозволить ще більше розширити використання цих реагентів для очищення стічних вод.
Очищення стічних вод реагентним (коагуляційний) способом включає кілька стадій, основними з яких є:
- приготування і дозування реагентів (коагулянтів);
- змішання реагентів з водою;
- відділення хлопьевідний домішок від води.
Для здійснення цих процесів застосовуються дозатори, змішувачі, камери утворення пластівців і апарати поділу (відстійники, центрифуги, флотатори).
Дозатори, повинні надійно працювати при подачі розчинів, що містять зважені частинки, опади, шлами, так як часто в якості реагентів використовують відходи різних виробництв. При використанні попередньо освітлених розчинів реагентів можна застосовувати насоси-дозатори з ручним або автоматичним регулюванням продуктивності.
Процес перемішування води з реагентами необхідно проводити з максимальною швидкістю. Для змішування стічної води з коагулянтом застосовують механічні змішувачі: дірчасті, перебірчасті, вертикальні і з лопатевими мішалками.
Дірчастий змішувач являє собою залізобетонний або металевий лоток з дірчастими перегородками. Відстань між перегородками приймають рівним ширині лотка, діаметр отворів 20-100 мм. Швидкість руху води в отворах = 1 м / с, а в лотку за останній перегородкою-0,6 м / с. Рівень води за останній перегородкою Н = 0,4-0,5 м.
Перегородчастої змішувач (рис. 11.1.2) являє собою лоток з перегородками, що мають отвори. Відстань між отворами дорівнює подвійній ширині лотка. Швидкість руху води в лотку - 0,6 м / с, а в отворах-1 м / с. Час перебування води в змішувачі 3-5 хв.
Вертикальний змішувач являє собою циліндр з конічним днищем. Перемішування в ньому досягається зміною швидкості руху в конічної частини. Швидкість в нижньому конусі перетину дорівнює 1 м / с, а у верхній циліндричної частини-25 мм / с. Час перебування води в камері 1,5-2 хв.
Мал. 11.1.2 перегородчастої змішувач: 1-підведення реагентів; 2-підведення води; 3-перегородка
Електромагнітні змішувачі доцільно застосовувати перш за все при контактуванні води з розчинами електролітів, наприклад з розчинами кислот, лугів, солей. Однак можливо перемішування неелектропроводімих реагентів, наприклад полиакриламида з водою, в електромагнітних змішувачах з псевдозрідженим або магнітоожіженной насадкою. Найбільш прості змішувачі, що містять камеру електрообработкі, в якій встановлені два або кілька електродів. В результаті впливу електричного поля на розчини електролітів відбувається ефективне змішання води з коагулянтом, що дозволяє істотно скоротити час перемішування, а також витрата реагентів на очищення стоків. Іншим найпростішим варіантом електромагнітного перемішування є використання генераторів магнітного поля, що встановлюються на ділянці труби, де одночасно подають воду і розчин коагулянту (електроліту).
Камери хлопьеобразования служать для перемішування води і забезпечення більш повної агломерації дрібних пластівців коагулянту в великі пластівці. Ємність камери розраховується на час перебування в ній води від 6 до 30 хв (в залежності від типу камери). Камери хлопьеобразования встановлюють перед горизонтальними і вертикальними відстійниками. Якщо, замість відстійників застосовуються освітлювачі зі зваженим осадом, камери утворення пластівців зайве, тому що процес утворення пластівців протікає в самому освітлювачі, в шарі зваженого осаду.
При горизонтальних відстійниках слід влаштовувати такі види камер утворення пластівців: перебірчасті, вихрові, вбудовані з шаром сповіщення осаду і лопатеві; при вертикальних відстійниках-водоворотних.
Відведення води з камер утворення пластівців у відстійник повинен здійснюватися так, щоб не руйнувалися сформувалися пластівці. Тому швидкість руху води в збірних лотках, трубах в отворах розподільних перегородок повинна бути не більше 0,1 м / с для митних вод і 0,05 м / с для кольорових вод.
Перегородчаста камера являє собою резервуар, розділений перегородками на вісім-десят коридорів. Ширина коридору не менше 0,7 м. Швидкість руху води в камері 0,2-0,3 м / с. Обсяг визначається по витраті води і час перебування її в камері.
Для вихрових камер швидкість руху води в нижній конічної частини 0,7 м / с; у верхньому перетині-4-5 мм / с. Час перебування води в камері 6-10 хв.
Водоворотних (рис. 11.1.3), або циклонного типу, камери утворення пластівців засновані на тангенціальному підводі вихідної води через дві діаметрально протилежні тангенціальні насадки. Швидкість виходу води з насадкою рекомендують приймати на рівні 2-3 м / с, а тривалість хлопьеобразования 15-20 хв.
Мал. 11.1.3 водоворотних камера хлопьебразованія: 1-стабілізатор потоку; 2-підвідний трубопровід; 3-впускне пристрій; 4-відвідний трубопровід; 5-камера хлопьеобразования; 6-вертикальний відстійник; 7-трубопровід для випуску осаду
Очищення води від зважених коагульованих частинок є багатостадійним процесом, що включає, по крайней мере, утворення агрегатів і відділення їх від води. Процес починається з освіти агрегатів частинок, потім відбувається їх розпад, перехід агрегатів в осад, випадання агрегатів частинок з осаду знову в рідку фазу, випадання монодисперсних частинок з рідини в осад, минаючи стадію агрегатоутворення. Інтенсифікація процесу відстоювання пов'язана як з поліпшенням седиментаційних характеристик скоагульованого частинок домішок, так і з оптимізацією конструкцій відстійників.
Для відділення коагульованих частинок домішок від води, крім відстійників, також використовують флотацію або фільтрацію.