И отстаивании сточных вод

В этом случае наиболее важными процессами являются смешение реагентов с водой, хлопьеобразование и отстаивание, т.к. именно на этих стадиях очистки достигается значительное снижение концентрации основных загрязняющих веществ.

При этом необходимо учитывать, что на эффективность процесса коагуляции большое влияние оказывают рН и щелочность воды, её температура, количество взвешенных веществ и степень их дисперсности, порядок введения в жидкость реагентов. В большинстве случаев ввод флокулянта должен осуществляться через 1-2 минуты после введения коагулянта.

При введении в воду солей алюминия или железа процесс их гидротации идет через серию промежуточных соединений в результате реакций с гидроксильными ионами и полимеризации. Образующиеся промежуточные продукты

оказывают более эффективное воздействие на частицы загрязнений, чем гидроокиси алюминия и железа. Время существования этих промежуточных соединений не превышает 1 с. Поэтому важным является обеспечение такого режима смешения реагента с водой, при котором коагулянт вступает в контакт с максимальным числом частиц загрязнений до того, как закончится реакция гидролиза и полимеризации.

Исследованиями установлено, что при использовании сернокислого алюминия наилучший эффект очистки сточных вод достигается при продолжительности перемешивания в течение 15 с и градиенте скорости G_т=200 с^-1. Дальнейшее увеличение продолжительности смешения приводит к разрушению образовавшихся хлопьев. Снижение градиента скорости до G_т=70 с^-1 приводит к необходимости увеличения продолжительности смешения.

При использовании хлорного железа эффект осветления сточной воды не снижается при времени смешения до 3-х минут, что объясняется большой прочностью хлопьев гидроокиси железа. Однако при снижении градиента скорости смешения G_т от 200 с^-1 до 70 с^-1 эффект осветления ухудшается. Сочетание сернокислого алюминия с ПАА или АК приводит к образованию прочных скоагулированных структур при градиенте скорости смешения G_т=50¸60 с^-1 и времени перемещения 10¸15 минут. В этом случае скоагулированные загрязнения обычно удаляются отстаиванием или флотацией. Если хлопьеобразование завершено и во время осаждения не происходит гравитационной коагуляции, то время, необходимое для осветления воды до определённой мутности, пропорционально высоте слоя:

,

гдеt - время осветления;

h – высота слоя жидкости.

Если хлопьеобразование не завершено, или осаждение сопровождается гравитационной коагуляцией, то в этом случае действует следующее соотношение:

,

гдеn – показатель, характеризующий степень гравитационной коагуляции, определяемый экспериментально (n=0,3¸0,7, причем меньшие значения соответствуют более полной и эффективной коагуляции).

В практических условиях время осаждения скоагулированной жидкости определяется по кинетическим кривым выпадения скоагулированной взвеси. Обычно оно равно 1,5¸2,0 часа, реже 1 или 3¸4 часа.

Для хозяйственно-бытовых сточных вод установлены эффективные дозы реагентов: FeCl₃ - 60 78 мг/л, Fe₂(SO₄)₃ – 150 мг/л, Al₂(SO₄)₃ - 100 120 мг/л, смешанный коагулянт – (80+80) мг/л, ПАА - 1¸1,2 мг/л; АК – 10 12 мг/л по SiO_2. Оптимальная продолжительность отстаивания сточных вод для всех видов коагулянтов составляет 1,5¸2,0 часа. Область оптимальных значений рН сточных вод при которых коагуляция протекает эффективно составляет: для FeCl₃ – 3,2 8,9; Fe₂(SO₄)₃ – 11; смешанного коагулянта и Al₂(SO₄)₃ - 6 8. Коагуляция протекает удовлетворительно при температуре сточных вод не ниже 7⁰С. При её снижении до 3,3⁰С и уменьшении рН коагуляция сточных вод сернокислым алюминием резко ухудшается. В меньшей мере ухудшение происходит при использовании хлорного железа, сернокислого железа и смешанного коагулянта.

С точки зрения снижения ХПК, БПК и цветности лучшего извлечения из воды бактериальных загрязнений наилучшим коагулянтом принято считать сернокислый алюминий.

В оптимальных условиях эффективность действия АК и ПАА практически одинакова. При температуре воды ниже 3,3⁰С эффективность действия ПАА резко снижается. Влияние низкой температуры воды устраняется при более высоких дозах ПАА (10¸12 мг/л). АК более предпочтительна, так как при снижении температуры эффективность действия её не уменьшается, а доза не увеличивается.

При длительном отстаивании 1,5¸2,0 часа эффект очистки бытовых сточных вод в лабораторных условиях, при использовании сернокислого алюминия и АК достигал по взвешенным веществам – 80%; по БПК_полн и ХПК - 55¸60%; по азоту общему и СПАВ - 30¸35%; по фосфатам - 70¸90%; по коли-индексу - 75¸90%. Аналогичные результаты получаются в промышленных условиях.