Coagulantii anorganici complecsi - apa

Coagulantii anorganici complecsi - APA

Tinand seama de cantitatile de apa, care trebuie tratate epurate, se ridica problema unui necesar, care sa prezinte o sfera larga de aplicare, o eficienta cu mult mai ridicata, sa se obtina in cantitati suficiente si la un cost cat mai scazut.

La aceste cerinte raspund unii din coagulantii, obtinuti din unele deseuri industriale si care contin mai multe elemente active ale procesului de coagulare. Pentru acesti coagulanti, noi am introdus denumirea de coagulanti anorganici complecsi.

Coagulantii anorganici complecsi au marele avantaj ca ei contin mai multe elemente active ale procesului, de coagulare si totodata silice activa, din punct de vedere al toxicitatii aceasta fiind practic nula.

Pentru tara noastra, in mod special, datorita faptului ca suntem deficitari in materii prie aluminoase, inlocuirea sulfatului de aluminiu, cu alti coagulanti este o problema importanta, tinand seama de faptul ca el se obtine in prezent din alumina.

Principalele avantaje ale coagulantilor anorganici complecsi sunt: aspectul larg de aplicabilitate, ei putandu-se utiliza la tratarea apelor potabile, industriale, si la epurarea apelor reziduale; actioneaza intr-un domeniu foarte larg de pH; ameliorarea coagularii datorita prezentei a mai multor elemente active ale coagularii; viteza mare de sedimentare, datorita prezentei silice active; se obtin din deseuriindustriale, care ele insele constituie agenti de poluare, iar pentru obtinerea lor se pot folosii acizi reziduali; pret de cost redus; proces simplu de fabricare; posibilitatea utilizarii instalatiilor existente a statiilor de tratare si epurare a apei; toxicitate = 0.

Factorii care influenteza coagularea

Coagularea este influentata de o serie de factori, dintre care cei mai importanti sun:

Natura coagulantgului. In natura coagulantului se tine seama de o serie de considerente ca: natura coloizilor prezenti in apa, care in marea lor majoritate sunt incarcati electric negativ; coagulantul sa aiba o viteza si o capacitate de coagulare cat mai mare; cogulantul sa formeze flovule mari considerate, grele, care sa asigure un efect de limpezire cat mai bun si o eleiminare cat mai completa a culorii; efectul coagulantului sa depinda, cat mai putin de natura apei, deoarece practic nu exista doua ape, care sa se comporte identic la coagulare.

PH-ul are o inportanta deosebita in coagulare, unii cercetatori, ca Imhoff de exemplu, ii atribuie pH-ului o importanta mai mare, decat insasi cantitatii de suspensii din apa. Fiecare coagulant are un pH optim de hidroliza si legat de aceasta un pH optim de coagulare.

PH-ul poate influenta si asupra naturii suspensiilor din apa. Astfel, acizii humici din apa, prin crestera pH-ului pot trece in humati solizi, care nu coaguleaza. Prezenta unor anioni influenteaza de asemenea pH-ul optim de hidroliza si coagulare.

Temperatura influenteaza procesul de coagulare, prin actiunea pe care o exercita asupra hidrolizei.

Viteza de hidroliza creste cu cresterea temperaturii. In special este influentata viteza de hidroliza a cuagulantilor de aluminiu si mai putin a celor de fier.

Coagularea cu saruri feroase la temperaturi joase, este avantajata, dintr-un anumit punct de vedere, deoarece la aceste temperaturi solubilitatea O₂ in apa eate mai mare si prin aceasta se creeaza conditii favorabile pentru oxidarea Fe²⁺ la Fe³⁺ .

Concentratia superioara a fazei solide in suspensie. Doza de coagulant nu depinde de natura suspensiilor din apa, in cazul coagularii nespecifice. Doza de coagulant depinde de concentratia fazei solide din apa, gasindu-se intr-o relatie stochiometrica, in coagularea de absorbtie si in floculatie. Utilizarea excesului de coagulant nu are nici un efect in coagularea nespecifica. In coagularea de absorbtie el determina restabilizarea dispersiei colidale, prin schimbarea sarcinii electrice, iar in floculatie se restabilizeaza dispersia coloidala, datorita acoperiri totale a suprafetelor particolelor coloidale.

Stabilirea dozei de coagulant, obisnuit se face prin determinari de laborator, destul de lungi, prin metoda Jar Test.

Alcalinitatea apei joaca un rol important de coagulare, deoarece influenteaza echilibrul hidrolitic, deplasandu-l in sensul formarii sarurilor bazice. In apele naturle, in mod obisnuit, singurele saruri alcaline sunt Ca(HCO₃)₂ si Mg(HCO₃)₂, deci d_tp . Daca bicarbonatii de calciu si magneziu se gasesc in apa in cantitati insuficiente, pentru buna desfasurare a coagularii, se adauga diferuti reactivi de alcalinizare ca: lapte de var; carbonat de sodiu, etc.

Conditii tehnice. Reprezinta un factor determinant in desfasurarea coagularii, ele putand compromite procesul.

Astfel, in procesul de coagulare, este necesara asigurarea unui contact intim al apei cu reactivii de coagulare. Acest lucru se realiteaza printr-o agitare intensa, timp de 1-3 minute. Inainte de a intra in decantor, apa este condusa in camerele de reactie, unde trebuie asigurata o viteza corespunzatoare. O viteza prea mica duce la depunerea floculelor formate, iar o viteza prea mare duce la distrugerea acestor flocule.

Electroforeza este procesul, cu ajutorul careia se poate determina curent, sarcina particulelor coloidale si valoarea lui PZ (potential electrocinetic). PZ este strans legat de viteza de transport in campul electric al particulelor coloidale.

Calitatea procesului de coagulare este apreciata prin calitatea floculelor, care se formeaza si prin calitatea apei tratate.

Adjuvanti sau acceleratori de coagulare.

Din practica coagularii s-a observat ca acest proces decurge mai usor, in cazul apelor cu turbiditate mare. Explicatia acestui fapt consta in aceea ca, aceste ape contin compusi ai siliciului cu structura macromoleculara, care dau usor suspensii gravitationale ce se depun rapid.

Dinte acceleratorii anorganici, cei mai importanti sunt si astazi, acizii polisilici, cunoscutiin tehnologia apei sub denumirea de silice activa.

Acesti compusi macromoleculari tridimensionali se obtin, prin tratarea unui silicat alcalin cu un respectiv acid: acid sulfuric, bioxid de carbon, acid clorhidric, bioxid de sulf, acid fosforic, acid bioric, sau chiar sulfat de aluminiu. In aceasta preparare, prezinta importanta, atat concentratia silicatului alcalin, cat mai ales timpul de imbatanire.

Dezavantajul principal al folosirii acizilor polisilici dau rezultate foarte bune, la tratarea apelor tulburi, dar nu sunt recomandabili in cazul apelor tulburi si colorate.

Inbunatatirea procesului de coagulare, prin adaugarea acestui adjuvant este evidenta, in special in cazul sarurilor de aluminiu.

Principalele avantaje ale acestui adjuvant sunt: marirea vitezei de coagulare, obtindu-se fulgi mari, densi si rezistenti; coagularea este eficienta, intr-un domeniu mai larg de pH si la temperaturi scazute; permite coagularea unei mari varietati de ape, atat naturale cat si reziduale; se inbunatateste calitatea apei tratate; se reduce doza de coagulant, in medie cu 50%-60%; creste capacitatea namolului; se reduce culoarea pana la 90%.

Un alt adjutant anorganic sunt firele de azbest, care au capacitatea de a-si mari volumul de 3-3.5 ori. Dupa arderea suspensiilor depuse pe fire, acestea se pot folosi.

Argilele betonitice, dupa o activare speciala se pot folosi drept adjuvanti de coagulare.

Utilizarea simultana a argilelor betonitice si a sarurilor de aluminiu sau de fier, duce la formarea unor flocule mai compacte, care precipita usor.

Tehnologia coagularii

Tehnologia procesului de coagulare cuprinde mai multe faze, si anume: Prepararea solutiei de coagulant, dozarea reactivilor, amestecarea si coagularea propriu-zisa.

Reactivii utilizati la coagulare sunt de obicei substante solide, care pot fi introduse in apa, fie sub forma de solutie, fie sub forma uscata.

Dozarea umeda este procesul cel mai raspandit, desi necesita un spatiu mare pentru bazinele de preparare a solutiilor de coagulant. Instalatiile constau din doua cuve, in care are loc dizolvarea coagulantului si respectiv diluarea lui, urmata de dozarea in ap bruta.

Dozarea uscata este o metoda, care se aplica in cazul debitelor mari de apa si are avantajul reducerii volumului de lucrari necesare, precum si de exploatare.

Aparatele sunt compuse dintr-un rezervor cu fund conic, prevayut la partea inferioara cu un dispozitiv, care permite evacuarea continua si constanta. Exista alimentatoare in care, cantitatea scoasa in unitate de timp, este continuu cantarita.

Amestecarea solutiei de coagulant cu apa bruta. Deoarece prima faza a coagularii, cea pericinetica se realizeza intr-un timp foarte scurt si amestecul respectiv trebuie sa se reaizeze foarte repede. La o durata mai mare apare faza ortocinetica, de aglomerare a particulelor primare, inca in camera de amestec. Aglomerarile primare de particole, in conditiile unei agitari intense pot fi distruse, influntand in consecinta in mod negativ eficienta coagulirii.

Punctul de introducere a coagulantului este deosebit de important. S-a constat practic ca, introducerea coagulantului la nivelul paletelor agitatorului conduce la eficienta optima.

Amestecarea se realizeza in practica prin procese hidraulice sau mecanice.

Camerele de reactie cu compartimente sau sicane verticale sau orizontale. Sunt cele mai simple si mai vechi. Viteza apei este 0,2 - 0,4 m/s, iar timpul de trecere este de 15-30 minute.

Prin modificarea sicanelor si a distantelor dintre ele, in aceste camere de reactie se poate obtine intensitatea de amestecare dorita.

Camerele de reactie care folosesc agitatoare sau palete, sunt eficiente mai ales daca sunt compartimentate in asa fel incat pe masura ce floculele maresc viteza de rotatie a paletelor sa se micsoreze.

Camerele de reactie turbionare, constau dint-un con cu varful in jos, prelungit la partea superioara cu un cilindru. Unghiul de varf optim este de 25-45⁰. Apa se introduce la partea inferioara cu o viteza de 1m/s, printr-o conducta ajunge la partea superioara la o viteza de 0,005-0,01m/s, dupa o stationare de 6-8 min. Apa se deverseaza pe la partea superioara in bazinul decantor si se deverseaza prin conducta.