Коагулирование примесей воды (стр. 3 из 4)

Последовательность ввода реагентов и их экспозиции надлежит принимать, руководствуясь указаниями табл. 3.6. При невозможности соблюдения указанных рекомендаций между вводом реагентов в трубопроводы перед водоочистным комплексом и смесителем допускается устройство контактных емкостей или дополнительных смесителей, конструкции которых исключали бы вероятность седиментации суспензий дозируемых реагентов.

Таблица 3.6.

Характеристика воды	Применяемые реагенты для обработки воды	Последовательность введения реагентов в воду
1	2	3
Не имеющая запахов и привкусов	Хлор, коагулянт	Первичное хлорирование, через 2 ... 3 мин коагулянт
С запахом и привкусом, с хлорфенсильным запахом	1. Коагулянт, озон2. Хлор, перманганат калия, коагулянт, флокулянт3. Хлор, активный уголь, коагулянт, флокулянт4. Хлор, пермангаиат калия, коагулянт	Коагулянт, озон перед фильтрами или в фильтрованную воду Первичное хлорирование, через 10 мин перманганат калия, через 2 ... 3 мин коагулянт, через 2 мин флокулянт:а) первичное хлорирование, через 10 ... 15 мин активный уголь, через 10 мин коагулянт, через 2 мин флокулянтб) первичное хлорирование, через 2 ... 3 мин коагулянт, активный уголь дозой до 5 мг/л перед фильтрами Первичное хлорирование, через 10 мин перманганат калия, через 10 ... 15 мин активный уголь, через 10 мин коагулянт
С запахом и привкусом, при хлорировании появляется хлорфенольный запах	1. Аммиак, хлор, коагулянт2. Коагулянт, озон3. Пермангаиат калия, хлор, коагулянт4. Аммнак, хлор, пермангаиат калия, коагулянт, Флокулянт5.Пермангаиат калия, хлор, активный уголь, коагулянт, флокулянт	Аммиак, через 2 ... 3 мии первичное хлорирование, через 2 ... 3 мин коагулянт Коагулянт, озон перед фильтрами или в фильтрованную воду Пермангаиат калия, через 10 мин хлор, через 2...3 мин коагулянтАммиак, через 2 ... 3 мин хлор, через 10 мин перманганат калия, через 2 ... 3 мин коагулянт, через 1 мин флокулянт. Перманганат калия, через 10 мин хлор, через 10...15 мин активный уголь, через 10 мин коагулянт, через 2 мин флокулянт
С недостаточным щелочным резервом	Известь, сода, едкий натр	До или одновременно с вводом коагулянта
Содержит патогенные бакгернн	Хлор, хлорная известь, гипохлорит кальция или натрия, озон, перманганат калия, аммиак	Обеззараживание путем введения одного из перечисленных окислителей в фильтрованную воду, иногда с преаммонизацией, когда аммиак вводится за 1 ... 2 мин до ввода окислителя
С недостаточным содержанием фтора	Кремнефтористый натрий или аммоний, фтористый натрий	Фторирование введением раствора фторсодержащего реагента в воду до или после фильтровальных аппаратов; независимо от места ввода хлора для обеззараживания
С повышенной жесткостью	Железный коагулянт, хлор, известь, сода, едкий натр, тринатрийфосфат, гидроксид бария, углекислый барий	При реагентом умягчении воды, предварительное хлорирование, через 2 ... 3 мин коагулянт, через 3 ... 5 мин реагент для умягчения воды
Высокая цветность	Хлор и его производные, озон, коагулянт, перекись водорода	Предварительное хлорирование или озонирование, через 3 ... 5 мин коагулянт
Избыток хлора в фильтрате	Тиосульфат, сульфит и дисульфит натрия, оксид серы (IV), аммиак	Дехлорирование указанными реагентами не менее, чем через 30 ... 40 мин после ввода хлора для обеззараживания

Электрохимическое коагулирование

Для осуществления процесса коагуляции в воду могут быть введены вместо коагулянтов ионы тяжелых металлов, полученные электрохимическим путем. Для этого воду пропускают через электролизер — аппарат с опущенными в него электродами — анода (из алюминия или железа) и катода. Питание электролизера осуществляется от постоянного или переменного источника тока. При применении растворимых металлических электродов электродный процесс сопровождается рядом электрохимических явлений и реакций. Их скорость по законам электрохимической кинетики определяется общим значением потенциала на границе металл—раствор, составом воды и условиями диффузии в ней компонентов или продуктов реакции. В процессе электролиза на электродах восстанавливаются или окисляются компоненты электролита. В переносе тока принимают участие все находящиеся в воде ионы, а также имеющие заряд коллоидные и взвешенные частицы.

По С. В. Яковлеву и Я.Д. Раппопорту коллоидные и взвешенные частицы в связи с малой подвижностью переносят незначительную часть электричества. В основном перенос электричества в природных водах осуществляют катионы Са2+, Mg2+, Na+, К+ и анионы S042-, НС03- и С1~, а также ионы Н+ и ОН~, всегда содержащиеся в воде.

Количество металла т, перешедшего из анода в воду в результате электролиза, определяют из выражения

где А — атомная масса металла; F— число Фарадея (96500 Кл); I — сила тока, A; t —время прохождения тока, с; г) η — коэффициент выхода металла по току, %; п — валентность металла.

По П. П. Строкачу, электрохимическое растворение металлов состоит из двух основных процессов — анодного и химического растворения в результате взаимодействия с окружающей средой. Растворению металла анода способствуют повышение температуры воды, присутствие в ней ионов-депассиваторов, наложение постоянного электрического тока, повышение скорости движения воды по отношению к поверхности металла. Поэтому выход алюминия по току может достигать 120% и более. В соответствии с теорией электрохимической коррозии при использовании в качестве анода железа или алюминия природной воде протекают реакции анодного растворения и образования гидроксидов этих металлов. На катоде из железа или алюминия в природной воде происходят деполяризация мигрирующими ионами, деполяризация нейтральными молекулами, восстановление ионов металлов и нерастворимых пленок, а также органических соединений. На алюминиевом катоде при рН 10... 12 в прикатодном слое вероятна реакция взаимодействия алюминия с водой с образованием гидроксида алюминия и водорода во время электролиза и растворения защитной пленки оксида алюминия. Из вышеуказанных катодных процессов в природной воде главенствующим является водородная и кислородная деполяризация.

Электрохимические процессы на металлических электродах сопровождаются адсорбцией на них неорганических и органических веществ, которые могут ускорять или замедлять электрохимические реакции, выделением на электродах пузырьков водорода, кислорода, которые способны выносить вещество из жидкости на поверхность (электрофлотация), электрофорезом (движение в воде взвешенных твердых и коллоидальных частиц, пузырьков газа) и другими явлениями.

С. В. Яковлев и П. П. Строкач, Я.Д. Раппопорт указывают, что на процесс растворения электродов влияют физико-химические, электрические и гидродинамические факторы: активная реакция среды, ее солевой состав, температура, состав электрода, плотность тока, частота смены полярности, скорость движения воды в межэлектродном пространстве и др. Важное значение при электрокоагуляции имеет плотность тока. Наиболее эффективна работа электролизера при высоких плотностях тока, поскольку при этом более полно используется их емкость и рабочая поверхность электродов. Вместе с тем при повышении плотности тока возрастают поляризационные явления и пассивация электродов, что приводит к увеличению напряжения и потерям электроэнергии на побочные процессы. С увеличением плотности тока возрастает скорость химического растворения алюминия и тем в большей степени, чем меньше его частота. Рекомендуется плотность тока в пределах 0,5...

20 мА/см2, расстояние между электродами 10... 15 мм. По мнению Л. А. Кульского, П. П. Строкача и В. А. Слипченко эффективной плотностью тока для удаления из воды большинства загрязнений может быть 1...4 мА/см2, рабочее напряжение на электродах установок не должно превышать 40 В.

Для предотвращения образования осадка на электродах рекомендуется менять на них полярность тока, что не всегда эффективно, так как в период переключения полярности резко снижается выход алюминия по току и трудно удаляются осадки на электродах.

Окисление металлов электродов при электролизе осложняется наступлением пассивного состояния в результате формирования оксидной пленки. При этом потенциал анода смещается в сторону положительных значений. Активность алюминиевого анода в значительной мере зависит от природы и концентрации присутствующих в воде анионов. Из всех анионов на активность алюминиевого анода более всего влияет хлорид- ион. Сущность активизирующего действия хлорид-ионов связана с их небольшими геометрическими размерами и легкостью проникновения через пленку, в результате чего она разрушается. Катализация растворения алюминиевого анода хлорид- ионами также объясняется сильным замедлением процесса образования оксидной пленки, связанной с адсорбционным вытеснением кислорода.

Повышение концентрации сульфатов по отношению к постоянной концентрации хлоридов приводит к полному угнетанию активизирующего действия хлорид-ионов на оксидную пленку.

Повышение температуры воды препятствует формированию осадков на электродах, повышает скорость растворения пассивной пленки, уменьшает ее толщину и защитные свойства. Пленка становится рыхлой и свободно удаляется с поверхности алюминия. Значительно возрастает разрушение оксидной пленки в присутствии хлорид-ионов, сорбция которых на алюминии с повышением температуры увеличивается.

Растворение 1 г металлического алюминия эквивалентно введению в воду 12,3 г A12(S04)3*18Н20, растворение 1 г металлического железа — введению 4,8 г FeCl3*6H20 или 4,9 г FeS04*7H20. Большинство аппаратов для очистки воды электрокоагуляцией представляет собой безнапорные пластинчатые электролизеры. горизонтального или вертикального типа. Пластины или кольца металла располагают вертикально на расстоянии 3...20 мм одна от другой и удерживаются изолирующими вставками, электрический ток подводится к каждой пластине(рис. 3.6). Для упрощения монтажа электрокоагуляторов и уменьшения потребляемой силы тока применяют биполярное подключение электродов, т. е. подвод тока не к каждой пластине, а через несколько пластин. Промежуточные пластины растворяются вследствие поляризации в возникающем электрическом поле.