Авг 25 2001

Вдосконалення технології реагентного пом’якшення води для зменшення антропогенного навантаження на природні водойми

Вдосконалення технології реагентного пом’якшення води для зменшення антропогенного навантаження на природні водойми

М.Д. Гомеля, Т.О. Шаблій, Ю.В. Носачова

Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут"

Відомо, що при пом’якшенні води з допомогою лужних реагентів ефективність процесу підвищується при використанні флокулянту – поліакріламіду [1]. Нами були використані в процесах пом\’якшенні такі високоефективні флокулянти, як полідіалілдиметиламонійхлорид (ВПК-402), поліетіленімін (ПЕІ) та гідролізований на 70 % поліакриламід (ПАА). ПЕІ в нейтральному середовищі є одним із найкращих флокулянтів. В цілому ефективність застосування даних флокулянтів була невисокою. Флокулянт ВПК-402 практично не впливав на ефективність пом’якшення води. При дозі 1 мг/л він забезпечував краще, в порівнянні з FeSO4, зниження мутності води. При цьому зниження колірності було на тому ж рівні, як і при використанні FeSO4. При збільшенні його дози практично незміною є ефективність відстоювання, але колірність при цьому зменшується в меншій мірі. Хороших результатів по зниженню колірності вдалося досягти лише при рН 12 при всіх дозах флокулянту. ПЕІ забезпечує суттєве зниження колірності та мутності при використанні у дозах 1-5 мг/л лише при рН 11-12. При менших рН колірність очищеної води навіть вища в порівнянні з сульфатом заліза. Слід відмітити, що ПЕІ в певній мірі зменшує глибину пом’якшення води. Цей ефект посилюється з підвищенням дози флокулянту. Очевидно це пов\’язано з певною здатністю ПЕІ комплексувати з іонами кальцію та магнію і стабілізувати їх розчини.

Очевидно і багато інших високомолекулярних органічних сполук можуть стабілізувати розчини кальцію та магнію. Якщо враховувати їх високу вартість та великі об\’єми води, яку необхідно пом\’якшувати, то можна вважати недоцільним застосування цих флокулянтів в даних процесах.

Гідролізований ПАА дешевший вище згаданих флокулянтів. При його застосуванні вдалося знизити мутність дніпровської води і до певної міри її колірність при пом’якшенні.

Низьку ефективність ПАА при знебарвленні води можна пояснити тим, що гумінові та фульвокислоти характеризуються негативними значеннями електрокінетичного потенціалу (x), як і гідролізований ПАА. Проте, саме завдяки цьому гідролізований ПАА був ефективним при зниженні мутності води, тому що колоїдні частинки карбонату кальцію та магнію характеризуються позитивними значеннями x-потенціалу, що сприяє коагуляції осаду. При великих дозах ПАА (0.5-1.5 г/л) спостерігається перезарядження поверхні колоїдних часток карбонату кальцію та гідроксиду магнію, що призводить до стабілізації розчину. В цьому випадку твердість води не змінюється при підвищенні рН до 11-12. При малих дозах ПАА (0.5-3 мг/л) не впливає на ефективність пом’якшення води. Його застосування доцільне при пом’якшенні води з великою твердістю та низькою колірністю.

Відомо, що процеси реагентного пом\’якшення води протікають досить повільно, що вимагає використання споруд з великими об\’ємами. Для інтенсифікації процесів пом\’якшення води використовуються добавки мінеральних речовин, які можуть бути центрами кристалізації нерозчинних речовин, що утворюються при пом\’якшенні [2-3]. Ефективними є застосування магнетиту [4]. Проте, не дивлячись на значну кількість робіт, присвячених використанню магнетиту, в них відсутні дані про ефективні дози реагенту, оптимальні умови процесу. Нами був використаний магнетит в широких діапазонах концентрацій (табл.1).

Уже через 5 хвилин контакту з водою магнетит забезпечує зниження мутності води до 5-17 мг/л по SiO2. Ефективність процесу мало залежить від дози магнетиту і по залишковій мутності в кілька разів перевищує ефективність процесу без застосування магнетиту. При цьому залишкова твердість води зменшується майже вдвічі. Слід відмітити, що використання магнетиту протягом 5, 10 та 20 циклів пом’якшення води практично не впливає на ефективність процесу пом’якшення та освітлення води.

Найкращі результати отримані при використанні магнетиту та алюмінату натрію. При цьому залишкова мутність знизилась до 5.2 мг/л по SiO2, а залишкова твердість була 0.2 мг-екв/л, що в 9 разів нижче, ніж при звичайному пом\’якшенні води.

Застосування магнетиту доцільне при пом\’якшенні води, так як дозволяє інтенсифікувати процес та знизити об’єми очисних споруд. Крім того, магнетит можна легко відмивати від надлишку накипу та відділяти його від шламу на магнітних фільтрах і використовувати повторно.

Таблиця 1. Вплив магнетиту на ефективність освітлення води при її пом\’якшенні

Доза

 магнетиту, мг/л

рН

Час перемішування tпер, хв.

Час відстоювання tвідст, хв.

Мутність, мг/л по SiO2

Твердість, мг-екв/л

8.85

0

4.5

11

20

15

69.2

11

20

60

21.0

1.8

12

20

15

54.5

12

20

60

40.4

0.32

100

11

5

15

12.6

0.7

100

11

10

15

16.2

0.6

100

11

15

15

15.7

0.9

100

11

20

15

14.7

0.8

100

11

60

15

10.0

0.9

2

11

5

15

17.6

1.2

5

11

5

15

16.8

1.1

10

11

5

15

16.2

0.9

20

11

5

15

13.0

1.1

50

11

5

15

10.5

1.0

100

11

5

15

10.6

1.0

27.4

11

5

15

14.3

0.9

3650

11

5

15

12.1

0.9

3650*

11

5

15

10.0

0.9

3650

  • 11

    5

    15

    12.2

    1.0

    3650

  • *

    11

    5

    15

    11.5

    0.9

    91.3

    11

    5

    15

    10.2

    0.7

    2000

  • 11

    5

    15

    5.2

    0.2

    Примітки:

    * - 5 кратне використання магнетиту;

  • - 10 кратне використання магнетиту;

  • * - 20 кратне використання магнетиту;

  • - для доведення рН використовували NaAl(OH)4.

     

    На основі отриманих даних розроблено технологічну схему реагентного пом\’якшення води з використанням магнетиту. Дана технологія передбачає використання просвітлювача із завислим шаром магнетиту. Об’єм просвітлювача можна розрахувати виходячи з часу пом’якшення води в присутності магнетиту (»5 хв.) та часу відстоювання (0.4-1.0 год.). Просвітлювач на 2-10 % заповнюється магнетитом. У воду на вході у просвітлювач дозуються в оптимальних співвідношеннях вапно та алюмінат натрію. Освітлена вода проходить через магнітні фільтри і подається до споживача. Частина магнетиту (»5 % від загального об’єму протягом доби) відводиться на промивку. Магнетит проходить через відцентровий насос, де за рахунок кавітації з часток магнетиту відшаровується рихлий осад крейди та гідроокислів магнію. Далі суспензія з достатньою швидкістю проходить через відстійник з магнітним полем, де затримується магнетит, а решта шламу проходить через магнітний фільтр і скидається в каналізацію. В магнітному фільтрі затримується магнетит, що пройшов через відстійник. Магнетит, що затримався на магнітних фільтрах та у відстійнику повертається у просвітлювач. Дана технологія дозволить пом’якшувати воду до залишкової твердості 0.2-0.5 мг-екв/л, при залишковій мутності води 3-10 мг/л.

    Література

    1. А. с. 1152936 СССР МКИ С 02 F 5/02. Способ умягчения природных вод /Р. И. Пушникова, Э. Т. Амосова, А. Х. Берлович.- опубл. 30.04.85. Бюл. №16.

    2. Пат. 5152904 США, МКИ5С 02 F 1/52. Water softening process / Kedem Ora, Ben Dror Jonothan; Yeda research and development Co. Ltd, Sor-van radiation Ltd. - №642207; Заявлено 16.01.91; Опубл. 06.10.92; НКИ 210/711.

    3. Lasar B., Starinsky A., Katz A. et at. The carbonate system in hypersaline solutions: alkalinity and CaCO3 solubility of evaporated // Limnol. And Oceanogr. – 1983. - №5. – Р. 978-986.

    4. Заявка 580128181Япония, МКИ С 02 F 1/12. Испарение морской воды в испарителях мгновенного вскипания для получения пресной воды / Фунабаси Сеити, Ямамото Мосахико, Танака Мацур и др. – Опубл. 30.07.83.

  • Нет пока ответов

    Комментарии закрыты.