ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Осветление воды из "Очистка воды коагулянтами" У Пакхама, рассматривается здесь как закрепление и последующее наращивание на поверхности частиц продуктов гидролиза коагулянта. В отличие от флокуляции полиэлектролитами частицы взвеси вследствие большой толщины окружающих их гидроксидных оболочек полностью утрачивают индивидуальные свойства. [c.170] В соответствии с принятыми допущениями можно рассматривать оптимальную дозу коагулянта как складывающуюся из двух частей а , обеспечивающей обволакивание взвеси продуктами гидролиза, и 21 дающей дополнительное количество твердой фазы для удовлетворения кинетических требований процесса. [c.170] Не исключено, что контакты между частицами загрязнений (в частности, лиофобных) и продуктами гидролиза вследствие разнородности их материала и разноименности зарядов осуществляется за счет коагуляции в первичном энергетическом минимуме. Такой контакт отличается высокой прочностью. Однако моно-слойное покрытие частиц загрязнений продуктами гидролиза коагулянта не обеспечивает критической массы хлопьев, достаточной для их быстрого осаждения. Требуется дополнительный строительный материал на формирование вокруг одной или нескольких частиц загрязнений облака продуктов гидролиза. Сильно гидратированные и одинаковые по природе частицы скоагулированы в этом облаке в области вторичного энергетического минимума и потому могут отрываться и прилипать вновь. Действительно, отрыв и прилипание можно наблюдать экспериментально. [c.170] Таким образом, при больших значениях Гоо, к ж 8 или при 0р О обнаруживается линейная связь между дозой коагулянта и площадью поверхности частиц, а при малых значениях Гоо, к и 8 или при 0р 1 не обнаруживается никакой связи. Этот вывод не отражает результатов экспериментов, согласно которым в области высоких концентраций взвеси линейная связь между Яопт и 5 существует лишь в логарифмических координатах, а в области низких концентраций взвеси зависимость дозы коагулянта от 5 сохраняется, хотя и меняется ее характер. Кроме того, для характеристики процесса коагуляции гидролизующимися коагулянтами вряд ли целесообразно использовать параметры Гоо и 0р, физический смысл которых в данном случае весьма сомнителен. [c.171] Анализ уравнения (VI.IO) затруднен, поскольку требует экспериментального определения параметров s, Na, и N - Упростим анализ путем замены этих параметров на соответствующие весовые концентрации загрязнений Св и продуктов гидролиза коагулянтов Са. Такую замену можно сделать при условии постоянства размера и плотности частиц загрязнений и продуктов гидролиза коагулянта. [c.172] Уравнение (VI.И) отражает совокупное влияние основных условий протекания коагуляции на величину оптимальной дозы коагулянта. [c.173] Оптимальная доза коагулянта, вычисленная по уравнению (VI.И), может быть представлена суммой двух слагаемых (рис. 1.9), одно из которых (дх) возрастает, а другое (дз) уменьшается с ростом Сц. Кривая а = / (св) носит У-образный характер с минимумом, соответствующим некоторой критической концентрации взвеси Скр- Наличие минимума объясняется тем, что при в кр рост Св приводит к более медленному возрастанию а , чем уменьшению 02, а при Сд с р величина 02 быстро становится пренебрежимо малой и оптимальная доза почти целиком определяется величиной 1. Таким образом, при Св Скр узким местом коагуляции является недостаточное число столкновений частиц, а при Св Скр - малая вероятность их слипания. [c.173] Опытом эксплуатации водоочистных сооружений установлено, что существенное улучшение кинетики коагуляции наступает обычно при Св = 10 — 50 мг/л, эти значения можно считать критическими. Наличие минимума на кривой Допт = / (св), представленной на рис. 1.9, было выявлено ранее в экспериментах по частичному осветлению суспензий [42]. Уменьшение Оопт с увеличением концентрации взвеси до 63,3—150 мг/л показано в работах [25, 41, 115, 116]. Однако результаты этих экспериментов не нашли теоретического обоснования. Отсутствие сведений о критических величинах концентрации взвеси с р в других публикациях объясняется использованием методик визуального подбора оптимальных доз коагулянта, которые в области Св Скр дают плохо воспроизводимые результаты. [c.173] Обработка результатов экспериментов многих авторов (рис. VI.10) приводит к выводу, что в случае 100—200 мг л все они описываются уравнением (VI.12) при значениях К = 1,0—10,0 ш т = 0,28—0,65. Значения коэффициентов зависят от вида использованного коагулянта, условий водоочистки и поставленных технологических задач (см. таблицу). [c.174] Экспериментальная проверка уравнения (VI.И), проведенная для суспензий монтмориллонитовой и каолинитовой глин в широком диапазоне значений Са при разной интенсивности перемешивания коагулянта с водой, а также разных значениях pH, щелочности и температуры воды [110—113], подтвердила его справедливость. Для обоих замутнителей обнаружено (рис. VI.11) предсказанное теоретически существование минимума на кривых Оопт = = / (св) в области Са = 30—50 мг л. Значения коэффициентов, входящих в уравнение, составляли в зависимости от условий экспериментов = 1,08—1,60 К . = (1,53—5,2)-10 п = 2,2— 9,5 к = 0,9—2,3. [c.174] Согласно исследованиям других авторов, вместо площади поверхности частиц в правую часть уравнения может быть подставлена величина катионообменной емкости взвеси [42] или суммарный заряд частиц, определенный методом коллоидного титрования [125]. При атом степенная форма зависимости сохраняется. Поскольку эта форма зависимости не нашла теоретического обоснования, уравнение (VI. 13) применимо только для тех частных случаев, когда очищается вода одинакового состава. [c.175] При Св Скр улучшению коагуляции способствует повышение вероятности столкновений частиц. Чем меньше размеры частиц, тем больше вероятность их столкновений. Поэтому для тонкодисперсных взвесей в области с - Скр должны требоваться меньшие дозы коагулянта. [c.176] Уравнение (VI. 10) позволяет количественно оценить влияние степени дисперсности частиц загрязнений на величину оптимальной дозы коагулянта при очистке воды с разной мутностью [110]. Правда, такая оценка может быть лишь весьма приблизительной, поскольку большое значение имеет не только средний размер частиц, но и характер распределения частиц по размерам скорость объединения мелких частиц (10—20 мкм) с более крупными (40— 60 мкм) в турбулентном потоке может превосходить скорость объединения частиц одинакового размера в сотни раз [127]. Тем не менее опытные данные согласуются с предполагаемым характером влияния степени дисперсности взвеси на величину опт увеличение размера частиц в зоне Св Скр способствует уменьшению потребности в коагулянте, а в зоне Св Скр — увеличению. Значения Скр с увеличением степени дисперсности взвеси несколько снижаются [110]. [c.176] С понижением температуры во всем диапазоне исследуемых концентраций замутнителей (до 400 мг/л) зафиксировано увеличение потребности в коагулянте. Особенно заметно отрицательное влияние низких температур нри Св Скр [110]. [c.176] От температуры воды зависит скорость формирования коагулированной взвеси и конечный размер хлопьев [130]. Причем даже интенсивное перемешивание не в состоянии компенсировать отрицательное влияние низких температур. В качестве оптимальных температур при использовании Al2(S04)a называют 25—30° С [131, стр. 44], 28—30° С [991, 36—40° С [132, стр. 70]. При температуре выше 30° С возможно ухудшение коагуляции FeaOj вследствие чрезмерно интенсивного броуновского движения молекул [133]. [c.177] Влияние реншма перемешивания воды с раствором коагулянта также проявляется двояко. Как показали наши исследования [110, 134—136], перемешивание с умеренной интенсивностью (GT = 1,2-10 ) позволяет ускорить хлопьеобразование, увеличить плотность коагулированной взвеси и снизить на 10—20% расход коагулянта. Последнее обстоятельство отмечено и другими исследователями [137 (стр. 231), 138, 139]. Олнако увеличение критерия Кэмпа до 4,1-10 приводило к замедлению формирования хлопьев во всем диапазоне принятых Св, что объяснено нарушением при высоких скоростных градиентах тиксотропной обратимости коагуляционных структур (подробнее о влиянии перемешивания см. гл. VIII). [c.177] Воздействие температуры и условий перемешивания коагулянта с водой на величину (2опт в уравнении (VI.И) учитывается изменением параметров и с ,. [c.177] Первый случай рНо С рН . При Дрн по мере увеличения дозы коагулянта критическая концентрация хлопьеобразования достигается раньше, чем значение рНо (рНо С рН рН ). Для полной и быстрой коагуляции требуется или увеличить дозу коагулянта до достижения рНо, или добавить к обрабатываемой воде эквивалентное количество кислоты Якясл, которое может быть выражено функцией / (pH — рНц) — / (а ). [c.178] При Ярн йс по мере увеличения дозы коагулянта рНп достигается раньше, чем в воде накапливается критическая концентрация продуктов гидролиза (рН рНо С рН ). Необходима доза ш,елочного реагента Ящел =-- / ( с) — / (рН — рНо). [c.178] Вернуться к основной статье