РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, ИХ ОРГАНИЗАЦИЯ
И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
2.1. Выбор реагентов, использованных при проведении
исследований
Используемые для очистки воды реагенты можно разделить на следующие основные
группы [76, 77]:
- коагулянты;
- реагенты, применяемые при подщелачивании воды и ее умягчении;
- вспомогательные средства при коагулировании.
В практике очистки воды в качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия,
соли железа или их смеси в разных пропорциях. Наибольшее распространение
получил сульфат алюминия AL2(SO4)3Ч18H2O, который выпускают в виде очищенного и
неочищенного технического продукта [7, 78]. Неочищенный коагулянт улучшает
процесс хлопьеобразования при обработке маломутных вод из-за содержания в нем
нерастворимых примесей. Образующийся при гидролизе сульфата алюминия в
природных водах гидроксид обладает большей адсорбционной ёмкостью, чем
гидроксид железа. Сульфат алюминия чувствителен к температуре очищаемой воды,
что объясняется большой гидратацией гидроксида алюминия при низких
температурах. Возрастанию гидратации в этих условиях (1-2°С) способствует
стабилизация золя гидроксида, плохо коагулируемого в данном случае ионами HCO3-
и SO42- даже в концентрациях, в несколько раз превышающих их обычное содержание
в воде. Изоэлектрическая область для гидроксида алюминия, в которой он имеет
наименьшую растворимость, соответствует рН 6,5-7,8. Алюмосодержащие коагулянты
изготовляют и поставляют на водоочистные сооружения в виде кусков и плит,
порошка, а также в виде желе и растворов, содержащих от 7 до 32% Al2O3.
Технология очистки воды, основанная на применении коагулянтов, обладает рядом
недостатков. Важнейший из них - невозможность регулирования процесса очистки
при изменении природы и количества загрязнений, находящихся в воде, поступающей
на сооружения. Правильным подбором дозы коагулянта удается добиться требуемого
качества очистки воды, однако при этом очистные сооружения работают не в
оптимальном режиме, снижается их производительность и сокращается фильтроцикл.
Другой, не менее важный недостаток - малая прочность хлопьев, образующихся при
коагуляции, не позволяющая работать при высоких скоростях потока воды и
приводящая к выносу загрязнений из фильтрующей загрузки и их разрушению.
Третий недостаток - снижение рН и появление у коагулированной воды
коррозионных свойств и необходимость во многих случаях дополнительной её
стабилизационной обработки.
Для повышения качества очистки воды в дополнение к коагулянту используют
известь, шлам из отстойников и бентонитовые глины, а также проводят
предварительную обработку воды повышенными дозами хлора. Однако наилучшие
результаты, позволяющие значительно усовершенствовать технологию очистки воды,
были достигнуты при применении некоторых водорастворимых высокомолекулярных
веществ. Небольшие добавки их в воду в дополнение к обычному коагулянту или
вместо него способствуют хлопьеобразованию, увеличивают прочность хлопьев,
стабилизируют процессы очистки воды в неблагоприятных условиях и повышают
качество обработанной воды [10, 79].
Для ускорения процесса коагуляции при очистке воды от коллоидных и других
загрязнений получили распространение высокомолекулярные флокулянты:
синтетический флокулянт – полиакриламид (ПАА) и неорганический флокулянт –
активная кремниевая кислота (АК), в ряде случаев, успешно используются в
процессах очистки воды, такие флокулянты, как ВА-1, ВА-2 и др [79, 80].
Флокулянты природного происхождения используют во многих странах для очистки
питьевых вод: Франция (като, флокгель и др.), США (супергель, гамако и др.).
Однако на Украине и странах СНГ эти флокулянты для очистки питьевой воды в
настоящее время не используются [81-84].
К числу перспективных катионных флокулянтов, обеспечивающих эффективную очистку
природных вод от тонкодисперсных примесей можно отнести флокулянты ряда ФПК,
ПЭИ и др., которые проходят в настоящее время опытно-промышленную проверку
[85].
Синтетические флокулянты получили гораздо более широкое применение, чем
природные, во-первых, потому что они обладают лучшими флокуляционными
свойствами; во-вторых, их производство (из продуктов переработки угля и нефти),
как правило, связано с меньшими затратами.
Структура полиакриламида (ПАА) имеет вид:
ѕСН2ѕСНѕ
Ѕ
СО
Ѕ
NH2
Полиакриламид (ПАА) – белое аморфное, хорошо растворимое в полярных
растворителях вещество, содержащее ионогенные группы. Механизм действия этого
флокулянта основан на адсорбции его молекул на частицах гидроксида алюминия,
образующихся при гидролизе солей коагулянта. Молекулы ПАА способны образовывать
ассоциаты фибриллярного типа. Из-за вытянутой формы молекулы адсорбция
происходит в разных местах и с несколькими частицами гидроксида, вследствие
чего последние связываются полимерными частичками в тяжелые, крупные и прочные
агрегаты [5, 79, 86].
В последнее время для подготовки питьевой воды на Украине используются
флокулянты фирмы Аллайд Коллоидс Magnafloc LT-25, LT-27 и др., которые успешно
прошли производственную проверку на очистных сооружениях водопровода ТПО
ІХарьковкоммунпромводІ [70, 87].
По химической структуре флокулянты ряда Magnafloc, могут быть отнесены к
полиакриламидам. Они используются для очистки питьевой и технической воды.
Позволяют интенсифицировать процессы осаждения и фильтрования коагулируемых
примесей. При применении концентрация флокулянтов, как правило, находится между
0,3% и 0,5% активного вещества. Целесообразным может быть приготовление
концентрированного раствора до 0,6% активного
- Київ+380960830922