Коагуляция - Техника защиты водных ресурсов и атмосферного воздуха

Коагуляция - это слипание частиц коллоидной системы при столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемешивания во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты - более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления мелких (первичных) частиц. Первичные частицы в таких агрегатах соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсной) среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц и снижением их общего числа в объеме дисперсной среды. Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных - гетерокоагуляцией.

Флокуляция - это один из видов коагуляции, при которой более мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воде, под влиянием специально добавляемых веществ (флокулянтов), образуют интенсивно оседающие скопления в виде хлопьев.

Методы коагуляции и флокуляции широко распространены для очистки сточных вод предприятий химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, легкой, текстильной и других отраслей промышленности.

Эффективность коагуляционной очистки зависит от многих факторов: вида коллоидных частиц; их концентрации и степени дисперсности; наличия в сточных водах электролитов и других примесей; величины электрокинетического потенциала. В сточных водах могут содержаться твердые (каолин, глина, волокна, цемент, кристаллы солей и др.) и жидкие (нефть, нефтепродукты, смолы и др.) частицы.

Расширению оптимальных областей коагуляции (по рН и температуре) способствуют флокулянты, повышающие плотность и прочность образующихся хлопьев, снижающие расход коагулянтов, повышающие надежность работы и пропускную способность очистных сооружений. При растворении в сточных водах флокулянты могут находиться в неионизированном и ионизированном состоянии. Последние носят название растворимых полиэлектролитов. В зависимости от состава полярных групп флокулянты бывают: неионогенные - полимеры, содержащие неионогенные группы: - ОН, >СО (крахмал, оксиэтилцеллюлоза, поливиниловый спирт" полиакрилонитрил и др.);

Анионные - полимеры, содержащие анионные группы: - СООН, - SO3H, OSO3H (активная кремниевая кислота, полиакрилат натрия, альгинат натрия, лигносульфонаты и др.);

Катионные - полимеры, содержащие катнонные группы: - NH2, =NH (полиэтиленимин, сополимеры винилпиридина, ВА-2, ВА-102, ВА-212 и др.); амфотерные - полимеры, содержащие одновременно анионные и катионные группы: полиакриламид, белки и др.

Скорость и эффективность процесса флокуляции зависят от состава сточных вод, их температуры, интенсивности перемешивания и последовательности введения коагулянтов и флокулянтов. Дозы флокулянтов принимаются обычно 0,1-10 г/м3, а в среднем 0,5-1 г/м3. Так, применение добавок полиакриламида в концентрации 1 г/м3 при коагуляции сточных вод металлургического завода позволило увеличить удельную нагрузку на радиальные отстойники в 2 раза.

Процесс очистки сточных вод методом коагуляции или флокуляции включает приготовление водных растворов коагулянтов или флокулянтов, их дозирование, смешение со всем объемом сточной воды, хлопьеобразование, выделение хлопьев из нее.

Для очистки поверхностного стока наиболее целесообразно применять горизонтальные или тангенциальные песколовки. Длину горизонтальных песколовок L, м, рекомендуется определять по формуле:

L=1000- k- hp- v/u0,

Где k - коэффициент, учитывающий неполное использование зоны отстаивания, = 1,7;

Hp - расчетная глубина песколовки, принимается в диапазоне от 0,5 до 2 м;

V - скорость движения сточных вод, при максимальном притоке vмакс = 0,3м/с;

U0 - гидравлическая крупность частиц песка, на задержание которых рассчитывается песколовка, u0 = 18,7 мм/с;

1000 - переводной коэффициент размерности.

Площадь живого сечения песколовки (F):

F = Q/vмакс,

Где Q - максимальный расход сточных вод, м3/с;

Vмакс - скорость движения сточных вод, м/с.

Из уравнения неразрывности струи:

Q=F- v, м3/с,

Определяют ширину песколовки (В):

В=F/hp, м.

При нескольких отделениях песколовки ширина одного отделения:

B=B/n, м.

Где n - количество песколовок или их отделений.

Ширина отделений обычно принимается от 0,5 до 2 м.

Для определения высоты слоя осадка, задерживаемого в песколовке (hос), устанавливается общий объем задержанного осадка (Wос):

Wос = Q-C0-0,15/(100-b)-v-104,м3/ч, где Q - расход сточных вод, м3/ч;

C0 - концентрация взвешенных веществ в поступающем стоке, мг/л.

B - влажность осадка, % (60-70 %);

V - плотность осадка, г/см3 (1,2-1,5 г/см3).

Обычно число суток между чистками песколовки принимается 0,33-2 суток.

Hос = Wос/L-B-N, м.

Общая строительная глубина песколовки определяется по формуле:

H = hб + hр + hос, м

Где hб - высота бортов над уровнем воды в песколовке (принимается 0,2-0,4 м).

Время протекания в песколовке определяется в секундах (с) из уравнения: L=vмакс- t, м.

Отсюда:

T=L/vмакс. (4.15)

Продолжительность протекания сточных вод в горизонтальной песколовке должна быть не менее 30 с.

Расчет тангенциальных песколовок осуществляется по гидравлической нагрузке на поверхность песколовки в плане.

Необходимая площадь песколовок в плане определяется по формуле:

F = Q / q0, м2,

Где Q - расчетный расход сточных вод, м3/ч;

Q0 - расчетная гидравлическая нагрузка, м3/(м2- ч).

Расчетная гидравлическая нагрузка на поверхность тангенциальных песколовок в плане рекомендуется принимать в границах 90-130 м3/(м2- ч) (на маленьких очистных станциях - 60-80 м3/(м2- ч)) 16. По СНиП 2.04.03-85 расчет тангенциальных песколовок рекомендуется осуществлять по гидравлической нагрузке 110 м3/(м2- ч).

Диаметр песколовки должен составлять:

, м,

Где N - количество песколовок (не менее двух).

Диаметр тангенциальных песколовок не должен превышать 6 м, а рабочая глубина принимается не большей величины радиуса.

Похожие статьи




Коагуляция - Техника защиты водных ресурсов и атмосферного воздуха

Предыдущая | Следующая