წყლის კოაგულაცია: მოქმედების პრინციპი, გამოყენების მიზანი

2024 ავტორი: Angel Austin | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 17:50

წყლის კოაგულაცია გულისხმობს მისი გაწმენდის წინასწარ ფიზიკურ და ქიმიურ მეთოდებს. პროცესის არსი მდგომარეობს მექანიკური მინარევების ან ემულგირებული ნივთიერებების გაფართოებასა და დალექვაში. ეს ტექნოლოგია გამოიყენება თანამედროვე ჩამდინარე წყლებისა და წყლის გამწმენდ ნაგებობებში.

ფიზიკური საფუძვლები

წყლის კოაგულაცია, ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მისი გამწმენდი, არის პროცესი, რომლის დროსაც სუსპენზიის მცირე ნაწილაკები გაერთიანებულია უფრო დიდ კონგლომერატებში. ამ პროცედურის ჩატარება საშუალებას გაძლევთ ამოიღოთ წვრილად დაშლილი მინარევები სითხიდან მისი შემდგომი დაბინძურების, გაფილტვრის ან ფლოტაციის დროს.

იმისთვის, რომ ნაწილაკები „ერთმანეთში შეაერთონ“, საჭიროა მათ შორის ურთიერთ მოგერიების ძალების გადალახვა, რაც უზრუნველყოფს კოლოიდური ხსნარის მდგრადობას. ყველაზე ხშირად, მინარევებს აქვთ სუსტი უარყოფითი მუხტი. ამიტომ, კოაგულაციის გზით წყლის გასაწმენდად, საპირისპირო მუხტის მქონე ნივთიერებები შეჰყავთ. შედეგად, სუსპენზიების ნაწილაკები ხდება ელექტრონულად ნეიტრალური, კარგავენ ურთიერთ მოგერიების ძალებს და იწყებენ ერთმანეთთან შეკვრას, შემდეგ კი ცვივა.ნალექში.

გამოყენებული მასალები

კოაგულანტებად გამოიყენება 2 ტიპის ქიმიური რეაგენტები: არაორგანული და ორგანული. პირველი ჯგუფის ნივთიერებებიდან ყველაზე გავრცელებულია ალუმინის, რკინის მარილები და მათი ნარევები; ტიტანის, მაგნიუმის და თუთიის მარილები. მეორე ჯგუფში შედის პოლიელექტროლიტები (მელამინ-ფორმალდეჰიდი, ეპიქლოროჰიდრინდიმეთილამინი, პოლიქლოროდიალილდიმეთილ-ამონიუმი).

სამრეწველო პირობებში ჩამდინარე წყლები ყველაზე ხშირად კოაგულირებულია ალუმინის და რკინის მარილებით:

• ალუმინის ქლორიდი AlCl₃∙6H_2O;
• რკინის ქლორიდი FeCl₃∙6H_2O;
• Al სულფატი 2_O;
• რკინის სულფატი FeSO₄ 7H_2O;
• ნატრიუმის ალუმინატი NaAl(OH)_{4 და სხვა.}

კოაგულანტები ქმნიან ფანტელებს დიდი სპეციფიური ზედაპირით, რაც უზრუნველყოფს მათ კარგ ადსორბციულ უნარს. ნივთიერების ოპტიმალური ტიპისა და მისი დოზის არჩევა ხდება ლაბორატორიულ პირობებში, სამკურნალო ობიექტის სითხის თვისებების გათვალისწინებით. ბუნებრივი წყლების გასაწმენდად კოაგულანტების კონცენტრაცია ჩვეულებრივ 25-80 მგ/ლ ფარგლებშია.

პრაქტიკულად ყველა ეს რეაგენტი მიეკუთვნება მე-3 ან მე-4 საშიშროების კლასს. ამიტომ, ადგილები, სადაც ისინი გამოიყენება, უნდა იყოს იზოლირებულ ოთახებში ან ცალკეულ შენობებში.

დანიშნულება

კოაგულაციის პროცესი გამოიყენება როგორც წყლის გამწმენდ სისტემებში, ასევე სამრეწველო და საწმენდადსაყოფაცხოვრებო ჩამდინარე წყლები. ეს ტექნოლოგია ხელს უწყობს მავნე მინარევების რაოდენობის შემცირებას:

• რკინა და მანგანუმი - 80%-მდე;
• სინთეზური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები - 30-100%-ით;
• ტყვია, ქრომი - 30%-ით;
• ნავთობპროდუქტები – 10-90%-ით;
• სპილენძი და ნიკელი - 50%-ით;
• ორგანული დაბინძურება - 50-65%-ით;
• რადიოაქტიური ნივთიერებები - 70-90%-ით (გარდა ძნელად მოსაშორებელი იოდის, ბარიუმის და სტრონციუმის; მათი კონცენტრაცია შეიძლება შემცირდეს მხოლოდ მესამედით);
• პესტიციდები - 10-90%-ით.

წყლის გაწმენდა კოაგულაციის გზით, რასაც მოჰყვება დალექვა, საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ მასში ბაქტერიების და ვირუსების შემცველობა 1-2 რიგით, ხოლო უმარტივესი მიკროორგანიზმების კონცენტრაცია - 2-3 ბრძანებით. ტექნოლოგია ეფექტურია შემდეგი პათოგენების წინააღმდეგ:

• Coxsackievirus;
• ენტეროვირუსები;
• A ჰეპატიტის ვირუსი;
• E. coli და მისი ბაქტერიოფაგები;
• გიარდიის ცისტები.

საკვანძო ფაქტორები

წყლის კოაგულაციის სიჩქარე და ეფექტურობა დამოკიდებულია რამდენიმე პირობაზე:

• სიპრიალის ხარისხი და მინარევების კონცენტრაცია. გაზრდილი სიმღვრივე მოითხოვს კოაგულანტის უფრო მაღალ დოზებს.
• გარემოს მჟავიანობა. ჰუმუსური და ფულვის მჟავებით გაჯერებული სითხეების გაწმენდა უკეთესად ხდება დაბალი pH მნიშვნელობებით. ნორმალური წყლის გამწმენდით, პროცესი უფრო აქტიურია მომატებულ pH-ზე. ტუტეობის გასაზრდელად დაამატეთ ცაცხვი, სოდა, კაუსტიკური სოდა.
• იონური შემადგენლობა. დაბალი კონცენტრაციითელექტროლიტების ნარევი, წყლის კოაგულაციის ეფექტურობა მცირდება.
• ორგანული ნაერთების არსებობა.
• ტემპერატურა. მისი შემცირებით მცირდება ქიმიური რეაქციების სიჩქარე. ოპტიმალური რეჟიმია გათბობა 30-40°С-მდე.

ტექნოლოგიური პროცესი

ჩამდინარე წყლების გამწმენდ ნაგებობებში გამოიყენება კოაგულაციის 2 ძირითადი მეთოდი:

• უფასო ტომში. ამისთვის გამოიყენება მიქსერები და ფლოკულაციის კამერები.
• კონტაქტის განათება. კოაგულანტს ჯერ უმატებენ წყალს, შემდეგ კი მას მარცვლოვანი მასალების ფენაში ატარებენ.

წყლის კოაგულაციის ბოლო მეთოდი ყველაზე ფართოდ გამოიყენება შემდეგი უპირატესობების გამო:

• გაწმენდის მაღალი სიჩქარე.
• კოაგულანტების უფრო მცირე დოზები.
• ტემპერატურული ფაქტორის ძლიერი გავლენა არ არის.
• არ არის საჭირო სითხის ალკალიზაცია.

კოაგულაციის გზით ჩამდინარე წყლების დამუშავების ტექნოლოგიური პროცესი მოიცავს 3 ძირითად ეტაპს:

1. რეაგენტის დოზირება და წყალთან შერევა. კოაგულანტები შეჰყავთ სითხეში 10-17% ხსნარის ან სუსპენზიის სახით. კონტეინერებში შერევა ხდება მექანიკურად ან შეკუმშული ჰაერით აერაციის გზით.
2. ფენების წარმოქმნა სპეციალურ კამერებში (კონტაქტური, თხელფენიანი, გამოდევნა ან რეცირკულაცია).
3. დასახლება ტანკებში.

ჩამდინარე წყლების დალექვა უფრო ეფექტურია ორეტაპიანი მეთოდით, როცა ჯერ ტარდება კოაგულანტების გარეშე, შემდეგ კი ქიმიურით დამუშავების შემდეგ.რეაგენტები.

ტრადიციული ონკანების დიზაინი

კოაგულანტის ხსნარის შეყვანა დამუშავებულ წყალში ხდება სხვადასხვა ტიპის მიქსერების გამოყენებით:

• ტუბულარული. წნევის მილსადენის შიგნით დამონტაჟებულია სტატიკური ელემენტები კონუსების, დიაფრაგმის, ხრახნების სახით. რეაგენტი მიეწოდება ვენტურის მეშვეობით.
• ჰიდრავლიკური: ტიხრული, პერფორირებული, მორევი, გამრეცხი. შერევა ხდება ტიხრების გასწვრივ გამავალი წყლის ტურბულენტური ნაკადის წარმოქმნის გამო, ხვრელების, შეჩერებული კოაგულაციური ნალექის ფენის ან ჩასმის სახით სარეცხი (დიაფრაგმის) ნახვრეტით.
• მექანიკური (დანა და პროპელერი).

კომბინაცია ფლოტაციასთან

ჩამდინარე წყლების დამუშავება კოაგულაციის გზით რთულია პროცესის კონტროლი სითხის ხარისხის მუდმივი ცვლილების გამო. ამ ფენომენის სტაბილიზაციისთვის გამოიყენება ფლოტაცია - შეჩერებული ნაწილაკების გამოყოფა ქაფის სახით. კოაგულანტებთან ერთად ფლოკულანტები შეჰყავთ გაწმენდილ წყალში. ისინი ამცირებენ სუსპენზიების ტენიანობას და აუმჯობესებენ ამ უკანასკნელის გადაბმას ჰაერის ბუშტებთან. გაზის გაჯერება ხორციელდება ფლოტაციურ საწარმოებში.

ეს ტექნიკა ფართოდ გამოიყენება შემდეგი ინდუსტრიების პროდუქტებით დაბინძურებული წყლის კოაგულაციისთვის:

• გადამამუშავებელი ინდუსტრია;
• ხელოვნური ბოჭკოების წარმოება;
• რბილობი და ქაღალდი, ტყავის და ქიმიური მრეწველობა;
• მექანიკური ინჟინერია;
• წარმოებასაკვები.

გამოიყენება 3 ტიპის ფლოკულანტები:

• ბუნებრივი წარმოშობის(სახამებელი, ჰიდროლიზებული საკვები საფუარი, ბაგასი);
• სინთეზური (პოლიაკრილამიდი, VA-2, VA-3);
• არაორგანული (ნატრიუმის სილიკატი, სილიციუმის დიოქსიდი).

ეს ნივთიერებები შესაძლებელს ხდის კოაგულანტების საჭირო დოზის შემცირებას, გაწმენდის ხანგრძლივობის შემცირებას და ფანტელების ჩამოყრის სიჩქარის გაზრდას. პოლიაკრილამიდის დამატება ძალიან მცირე რაოდენობითაც კი (0,5-2,0 მგ/კგ) მნიშვნელოვნად ამძიმებს დაბინძურებულ ფანტელებს, რაც ზრდის წყლის აწევის სიჩქარეს ვერტიკალური ტიპის გამწმენდებში.

პროცესის გაძლიერების მეთოდები

წყლის კოაგულაციის პროცესის გაუმჯობესება რამდენიმე მიმართულებით მიმდინარეობს:

1. შეცვალეთ დამუშავების რეჟიმი (ფრაქციული, ცალკე, წყვეტილი კოაგულაცია).
2. წყლის მჟავიანობის რეგულირება.
3. მინერალური გამჭვირვალეების გამოყენება, რომელთა ნაწილაკები ასრულებენ კონგლომერატების, სორბციული მასალების (თიხა, კლინოპტილოლიტი, საპონიტი) წარმოქმნის დამატებითი ცენტრების როლს.
4. კომბინირებული დამუშავება. კოაგულაციის კომბინაცია წყლის მაგნიტიზაციასთან, ელექტრული ველის გამოყენება, ულტრაბგერითი ზემოქმედება.
5. რკინის ქლორიდის და ალუმინის სულფატის ნარევის გამოყენება.
6. მექანიკური აგიტაციის გამოყენება, რომელიც ამცირებს კოაგულანტების დოზას 30-50%-ით და აუმჯობესებს გაწმენდის ხარისხს.
7. ოქსიდიზატორების დანერგვა (ქლორი და ოზონი).