Экология СПРАВОЧНИК

Особую, четвертую группу составляют растворы высокомолекулярных веществ (ВМВ), в которых отдельные макромолекулы могут объединяться в «начки», достигающие размеров коллоидных частиц.В данной классификации верхний предел дисперсности коллоидных систем (1 нм) обусловлен тем, что при дальнейшем дроблении вещества мы переходим уже от агрегатов молекул к отдельным молекулам, нижний предел дисперсности (0,1 мкм) связан, как будет показано ниже, с резким снижением интенсивности теплового движения частиц.

Далее

Знак минус перед Ат указывает на то, что процесс идет в направлении уменьшения концентрации вещества.Это уравнение имеет важное значение для практических расчетов, так как по найденным экспериментально значениям Б позволяет определить размер частиц. Для несферических частиц выражение блцг заменяется более сложным, и величина коэффициента Б в этом случае меньше, чем для сферических частиц той же массы.

Далее

За меру устойчивости супензий обычно принимают величину, обратную скорости осаждения ее частиц. В водоподготовке способность к седиментации часто характеризуют величиной так называемой «гидравлической крупностт — скорости падения частиц в воде при температуре 10° С. Зависимость «гидравлической крупности» у от размера с1 и объемного веса частиц взвеси показана на рис. 1.1.

Далее

Важнейшая особенность лиофобных золей и суспензий, определяющая всю сумму наблюдаемых поверхностных явлений, состоит в существовании двойного электрического слоя ионов и скачка потенциала на границе раздела фаз. Причинами возникновения двойного электрического слоя являются разница в диэлектрических свойствах материала среды и дисперсной фазы, специфические молекулярные силы, обусловливающие избирательную адсорбцию ионов из раствора, или ионизация поверхностных молекул вещества самой дисперсной фазы.

Далее

Состав воды источников водоснабжения определяется геологическими, гидрогеологическими и климатическими условиями, а также плотностью населения, хозяйственной деятельностью человека, его культурой. Поскольку метод коагуляции используется главным образом при очистке вод поверхностных источников, обсуждая качественные показатели природной воды, мы будем иметь в виду прежде всего воду рек, озер и водохранилищ.

Далее

Запах и вкус воды обусловливаются присутствием природных примесей и промышленных загрязнений. Из минеральных природных веществ запах и вкус свойственны, например, сероводороду, соединениям железа и марганца, сульфатам, хлоридам. Запах и вкус воды биологического происхождения (травяной, болотный, земляной, рыбный и др.) являются следствием жизнедеятельности и отмирания высших водных растений (рдест, роголистник, ряска, стрелолист и др.), лучистых,грибков, плесеней, водорослей, некоторых форм бактерий [5].

Далее

Прежде чем перейти к обсуждению свойств основных видов загрязнений (удаляемых коагуляцией) — грубодисперсных и коллоидных примесей, приведем краткие сведения о влиянии ионно-растворенных веществ на структурные особенности воды.

Далее

О -100 мкм). Для большинства рек существует тесная связь между фракционным и минералогическим составом взвешенных веществ и их общим весовым содержанием. Чем больше взвеси несет река, тем больший процент составляет пелитовая фракция взвеси. В частности, в период паводков доля этой фракции возрастает до 70—80%. Доля пелитовой фракции растет также вниз по течению реки, так как увеличивается концентрация глинистых частиц и уменьшается концентрация кварцевых. В табл. II.3 даны сведения по дисперсному и минеральному составу взвесей некоторых рек СССР [20].

Далее

Органические примеси воды представлены, главным образом, высокомолекулярными веществами: высшими полисахаридами и белками (протеинами). К первым относятся крахмал — продукт фотосинтеза растений и целлюлоза — главная составная часть растений (клетчатка).

Далее

Выше указывалось на способность гуминовых кислот образовывать комплексные соединения с катионами металлов. Этой же особенностью обладают дубильные и некоторые другие органические вещества. Причем многие комплексы (особенно с окислами железа) имеют интенсивную окраску [68 (стр. 43), 119, 120].

Далее

В периоды паводков, когда источники водоснабжения пополняются чистыми водами, значения ДП дисперсных загрязнений понижаются. Таким образом, заряд частиц примесей может служить косвенной характеристикой степени загрязненности воды. Кавамура [136] предложил использовать в качестве интегрального показателя характера и количества дисперсных загрязнений суммарный заряд примесей в единице объема воды, определяемый методом так называемого «коллоидного титрования».

Далее

К загрязнениям с перечисленными особенностями, называемым иногда микрозагрягнениями, мы отнесем синтетические поверхностно-активные вещества, фосфаты, пестициды и радиоактивные примеси. Рассмотрим их свойства.

Далее

Помимо основного инградиента (ПАВ), с моющими средствами в источники водоснабжения поступают конденсированные фосфаты: пир о- и трифосфаты. Например, в природные воды Калифорнии 20—40% общего фосфора попадает с синтетическими детергентами [147].

Далее

Наибольшее распространение получили хлорорганические (гептахлор, алдрин, дилдрин, эндрин, ДДТ, гексахлоран) и фосфор-органические (карбофос, хлорофос, фосфамид) пестициды. Их пороговые концентрации, ухудшающие органолептические свойства воды, чрезвычайно малы: 0,01 —0,001 мг/л [150 (стр. 94), 157, 158]. Попадая в организм, пестициды воздействуют на нервную и сердечно-сосудистую системы, на функцию некоторых органов [159—191]. Поэтому вода, предназначенная для питьевых целей, должна быть подвергнута глубокой очистке.

Далее

Фазово-дисперсное состояние радиоизотопов зависит от их способности образовывать малорастворимые продукты гидролиза и комплексные соединения с ионами, содержащимися в воде. Большая часть изотопов, как правило, адсорбируется на механических примесях воды. Например, в водоемах США на долю взвешенных частиц приходится 50—60% общей -активности воды [169]. Имеются, однако, и другие примеры: в воде Рейна лишь 1 % радиоактивных веществ связан с дисперсной фазой, остальные же присутствуют в растворенном виде [170].

Далее

Обработка воды коагулированием производится добавлением к ней минеральных солей с гидролизующимися катионами, анодным растворением металлов или простым изменением pH среды, если в обрабатываемой воде (сточной жидкости) уже содержатся в достаточном количестве катионы, способные образовывать при гидролизе малорастворимые соединения.

Далее

В практике очистки питьевых и сточных вод в качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, соли железа или их смеси в разных пропорциях [1—76]. В редких случаях находят применение соли магния [77—79], цинка [77, 80, 81] и титана [82, 83].

Далее

Виды и состав коагулянтов на основе солей железа приведены в табл. III.2. Наиболее распространено хлорное железо, которое получают обычно обработкой хлором железного лома, иногда непосредственно на водоочистных станциях [38—40]. Используются также методы анодного растворения железа в растворах поваренной соли или серной кислоты [2, 41—43].

Далее

Смесь отработанной кислоты, гидроокиси алюминия, бокситов и глины .Смесь, полученная в результате обжига некоторых измельченных минералов (силиката, феррита, алюмината, алюмосиликата, алюмоферрита).

Далее

При очистке воды мы имеем дело соотносительно малыми концентрациями катионов металлов, а их гидролиз протекает практически мгновенно.Из выражения (Ш.4) следует важный для водоподготовки вывод о том, что металлы, образующие гидроокиси с меньшей константой диссоциации, подвержены большему гидролизу.

Далее

Когда мы будем рассматривать закономерности коагуляции золей электролитами (гл. IV) и в качестве примера—коагуляцию гидрозолей алюминия и железа, мы увидим, что многие наблюдаемые явления объясняются специфическими химическими взаимодействиями.

Далее

В коллоидной химии различают два типа структур дисперсного материала: первичные и вторичные. Первичная структура — это структура отдельных частиц золей и суспензий. С ней связаны электрические свойства частиц, их сольватация, молекулярнокинетические свойства дисперсий. Вторичные структуры возникают вследствие взаимодействия отдельных частиц. От них зависят объем и механические свойства осадков. Вторичные структуры часто называют сверхмицеллярными [144, 145].

Далее

Из представлений о факторах агрегативной устойчивости дисперсных систем вытекает, что коагуляция может наступить в результате протекания разных физических п химических процессов. Для очистки воды наибольшее практическое значение имеет коагуляция электролитами, когда снижение (исчезновение) энергетического барьера, препятствующего слипанию частиц, происходит за счет повышения концентрации электролитов.

Далее

В нашу задачу не входит обсуждение многочисленных теорий коагуляции, развитых различными исследователями в конце прошлого века — начале нынешнего. Они представляют лишь- исторический интерес. В настоящее время общепринята физическая теория коагуляции лиофобных золей Дерягина — Ландау — Фервея — Овербека [18—22], в которой степень устойчивости системы определяется из баланса молекулярных и электростатических сил (см. гл. I). Хотя детальная разработка этой теории еще не завершена, она, благодаря принципиально верной трактовке роли поверхностных сил разной природы, позволила объяснить целый ряд коллоидно-химических явлений.

Далее

В коллоидной химии накоплен богатый экспериментальный материал, относящийся к тем или иным частным вопросам коагуляции. Привлекая его в выборочном порядке, можно обосновать или опровергнуть фактически любые, даже противоречивые теоретические представления. Поэтому к экспериментальному фонду следует относиться с большой осторожностью.

Далее

Исследования по изучению влияния различных красителей па гидрозоль А1(ОН)3 показали, что повышение концентрации основных красителей (метиленовый голубой, малахитовый зеленый) вызывает сначала повышение, затем падение устойчивости золя. При повышении же концентрации кислых красителей (ализарин, сульфокислота, метилоранж) устойчивость частиц А1(ОН)3 растет во всем диапазоне концентраций красителя.

Далее

Важнейшие условия успешного протекания хлопьеобразования создание оптимальных гидродинамических условий смешения и более или менее длительного перемешивания коагулянта с обрабатываемой водой. Первый этап смешения иногда называют быстрым или скорым перемешиванием, второй — медленным или флокуляционным.

Далее

Представим себе две частицы 1 и 2, движущиеся в ламинарном потоке жидкости вдоль плоской стенки в направлении оси х; причем скорость частицы 2 равна и, а в направлении ъ существует скоростной градиент йо!йг. Центр частицы 2 поместим в начало координат.

Далее

Выражение (У.12) для случая коагуляции в турбулентном потоке, строго говоря, не применимо, поскольку величина скоростного градиента не может в полной мере охарактеризовать структуру потока. В то же время экспериментальная проверка применимости этого уравнения для турбулентного режима во многих случаях дала удовлетворительные результаты. Это объясняется тем, что величина скоростного градиента и размер турбулентных пульсаций, ответственных за столкновение частиц, определяются одними и теми же параметрами — механической энергией, поглощенной единицей массы жидкости, и вязкостью последней.

Далее

Коагуляция гидролизующимися коагулянтами обладает в кинетическом отношении целым рядом особенностей, вносящих существенные коррективы в конечный результат и потому требующих учета. Перечислим эти особенности.

Далее

В коагуляции под действием электролитов, основанной на классической модели двойного электрического слоя, подразумевается независимость оптимальной дозы коагулятора от концентрации дисперсной фазы. При обработке воды гидролизующимися коагулянтами между концентрацией примесей и потребностью в коагулянтах имеется вполне определенная связь. Это различие объясняется важной особенностью процесса коагуляции гидролизующимися коагулянтами — возникновением новой дисперсной фазы со своими специфическими свойствами. К тому же, как мы видели, электрокинетический потенциал сильно гидратированных дисперсных примесей природной воды обычно имеет величину ниже критической ( 30 мв) и, следовательно, не может в полной мере характеризовать степень их агрегативной устойчивости.

Далее

Следующим шагом вперед явились количественные исследования Ланжелье и др. [16, 17], в которых установлено, что при коагуляции минеральных примесей возможны два случая.По-видимому, несовершенство техники эксперимента (определение обменной емкости взвеси и оптимальной дозы коагулянта) не позволило Ланжелье проверить выводы на природных водах разного состава. К тому же методика исследований не предусматривала поддержания постоянства значений pH среды, что, безусловно, оказывало влияние и на химический состав продуктов гидролиза алюминия и на величину Ек.

Далее

За рубежом одна группа исследователей [3, 23, 31, 32, 78, 791 поддерживает и развивает гипотезу Севилла [80] и Миллера [10—131, согласно которой обесцвечивание объясняется главным образом взаимной коагуляцией противоположно заряженных коллоидов цветности и продуктов гидролиза коагулянта. Представители другой группы [7, 39, 81—85] ведущую роль в обесцвечивании отводят химическому взаимодействию между продуктами гидролиза катионов металлов и карбоксильными группами анионных окрашивающих веществ, приводящему к образованию комплексов. Эту гипотезу предложил Холл в 1914 г. [86], но по-настоящему она привлекла внимание исследователей после ряда работ, опубликованных в шестидесятых годах [7, 39, 84]. Ответ на вопрос, какая из этих двух гипотез верна, затруднителен прежде всего из-за большого разнообразия и недостаточной изученности природы окрашивающих соединений.

Далее

Прогрессивное увеличение потребности в коагулянте при pH, превышающих оптимальные значения, обусловлено, вероятно, ионизацией новых кислотных групп (предположительно фенольных) и образованием растворимых А1-хелатных комплексов [39, 81].

Далее

В соответствии с принятыми допущениями можно рассматривать оптимальную дозу коагулянта как складывающуюся из двух частей: аи обеспечивающей обволакивание взвеси продуктами гидролиза, и а2, дающей дополнительное количество твердой фазы для удовлетворения кинетических требований процесса.

Далее

Смещением равновесия в рассмотренных реакциях можно объяснить «коагулирующее» действие воздуха, а также влияние на коагуляцию механического перемешивания коагулированной воды, способов и порядка добавления к воде коагулянта и подщелачивающих реагентов.

Далее

По физическим свойствам коагулированная взвесь существенно отличается от «чистых» коагулятов.Размер хлопьев определяется соотношением между молекулярными силами, удерживающими частицы вместе, и гидродинамическими силами отрыва, стремящимися разрушить агрегаты. При оптимальной дозе коагулянта размер хлопьев обычно максимален. Уменьшение размера при недостатке или избытке коагулянта объясняется, по-видимому, отклонением числа связей между частицами от оптимального. По данным Хэма и Кристмэна [41], увеличение длительности перемешивания воды с раствором хлорного железа вызывает смещение pH образования наиболее крупных хлопьев в сторону больших значений.

Далее

Работа сооружений, предназначенных для выделения коагулированной взвеси в осадок, основана главным образом на двух принципах — осаждении под действием сил тяжести и прилипании к зернам фильтрующихся загрузок. Осаждение осуществляется или из горизонтального потока воды (отстойники), или из вертикального потока, псевдоожижающего твердую фазу продуктов гидролиза (осветлители). Отделение взвеси фильтрацией производят при движении воды сверху вниз (фильтры) или снизу вверх (контактные осветлители). Центробежные силы при выделении коагулированной взвеси используются редко.

Далее

При больших числах Рейнольдса (2 < Re < 500) ip 18,5/Re0>e.Наконец, при Re> 500 коэффициент сопротивления уже не зависит от величины Re и становится равным приблизительно 0,4 [77, стр. 134].А фУрб = 1,35 ф 1’41 — турбулентный режим.

Далее

В осветлителях со взвешенным осадком осуществлен так называемый шламоконтактный способ очистки, обладающий по сравнению с отстаиванием следующими преимуществами.При свободном осаждении частиц скорость седиментации зависит от вязкости воды и индивидуальных свойств каждой частицы. В случае осветления во взвешенном слое имеет место стесненное осаждение хлопьев, скорость которого меньше скорости свободного осаждения и зависит от объемной концентрации взвеси. Благодаря этой зависимости достигается стабильное положение уровня взвеси в довольно широком диапазоне скоростей восходящего потока воды.

Далее

Термин «контактная коагуляция» удачно характеризует сумму явлений, происходящих при пропускании коагулированной воды через слои зернистых материалов. Это относится в особенности к контактным осветлителям и фильтрам, действующим в режиме прямоточной коагуляции, когда смешение коагулянта с водой производится непосредственно перед входом воды в загрузку. Однако и на фильтрах, предназначенных для доочистки воды после первой ступени обработки, также имеет место контактная коагуляция.

Далее

Сфера применения коагулянтов определяется их составом и физико-химическими свойствами, стоимостью, требованиями, предъявляемыми к устройствам для приготовления и дозирования их растворов. Рассмотрим сферу и масштабы применения разных видов коагулянтов в том же порядке, что и при их описании в гл. III.

Далее

Сернокислый алюминий используют для очистки мутных и цветных вод: очищенный — при высокой мутности, неочищенный или содержащий в качестве инградиентов глины и силикатные мате-риалы — при низкой мутности воды. Этот коагулянт эффективен в диапазоне значений pH 5—7,5, причем чем выше жесткость воды и ниже ее цветность, тем выше оптимальные значения pH среды [1 (стр. 139), 2,3 (стр. 45)]. Относительно низкая стоимость, хорошая растворимость, отсутствие особых требований к обращению с сухим и растворенным продуктом сделали сульфат алюминия наиболее распространенным коагулянтом.

Далее

Некоторые авторы указывают на меньший расход солей железа по сравнению с сульфатом алюминия [33, 35, 36], а также на их лучшую обесцвечивающую способность [34, 35].Результаты проведенных исследований указывают на преимущество солей железа при очистке мутных жестких вод с высокими значениями pH (например, паводочных вод) [40, 45—47], а также при обработке стоков [16, 48]. Это объясняется их способностью хорошо осветлять воду при более низкой остаточной щелочности и катализировать окисление органических примесей растворенным кислородом. Примесь титана не препятствует использованию солей железа, поскольку в ходе коагуляции концентрация Т14+ в воде уменьшается от значений, близких к 1 мг/л, до 0,04—0,085 мг!л [49, 50].

Далее

Почти во всех случаях применения смесей солей алюминия и железа достигнуты лучшие результаты очистки воды, чем при раздельном использовании солей алюминия и железа. Наблюдаемое при этом расширение зоны оптимальных значений pH можно объяснить большим разнообразием продуктов гидролиза со своими индивидуальными свойствами, а ускоренное осаждение хлопьев — изменением структуры коагулята за счет более плотной упаковки частиц. Однако экспериментальные данные, которые позволяли бы с достаточными основаниями подтвердить или, наоборот, опровергнуть эти предположения, отсутствуют.

Далее

В предыдущей главе процесс коагуляции рассматривался на примерах осветления и обесцвечивания воды, т. е. удаления из не i основной массы минеральных и органических загрязнений естественного происхождения. С точки зрения санитарной эффективности коагуляции и надежности этого метода по гигиеническим показателям нас в первую очередь будет интересовать степень очистки воды от вредных для здоровья микрозагрязнений и биологических примесей.

Далее

Очистка вод от синтетических ПАВ — весьма серьезная проблема. Хлорирование дозами, применяемыми обычно в практике водоснабжения, не эффективно, а при большой дозе (36 мг/л) одного из самых сильных окислителей — двуокиси хлора — концентрация, например, алкилбензолсульфоната (АБС) и алкилсульфата (АС) снижается с 20 только до 12 мг/л [67]. При фильтрации воды на медленных песчаных фильтрах концентрация синтетических детергентов (СД) уменьшается лишь на 13—50%. Коагулирование воды, хотя и не избавляет ее полностью от детергентов, является важнейшим барьерным мероприятием против их появления в питьевой воде в недопустимых концентрациях.

Далее

Для достижения того же эффекта осветления доза коагулянта в присутствии фосфатов должна быть повышена. Уменьшение потребности в коагулянте с увеличением жесткости воды можно объяснить снижением заряда твердой фазы, образованием фосфатнокальциевых комплексов или обоими этими обстоятельствами.

Далее

Сведений об эффективности применяемых способов очистки воды от пестицидов очень мало. Это обусловлено прежде всего трудностями определения малых концентраций ядохимикатов. Однако имеющихся данных достаточно для того, чтобы сделать вывод о довольно высокой эффективности коагулирования по сравнению с другими методами обработки воды, например окислительными. Как показали Робек и др. [129], двукратное хлорирование воды и добавление перманганата калия не дают результатов. Лишь озон в высоких концентрациях (35—38 мг/л) снижает содержание пестицидов примерно наполовину. В то же время применение коагуляции с последующим фильтрованием воды обеспечило уменьшение концентрации линдана (гексахлорана) на 10, алдрина — на 35, дилдрина — на 55, бутоксиэтилового эфира — на 65, паратиона — на 80 и ДДТ — на 98%. Сходные результаты по перечисленным пестицидам получены в другой работе [130].

Далее

Степень дезактивации коагулированием определяется изотопным составом радиоактивных веществ (РВ) и их состоянием в растворе. Если РВ адсорбированы на механических примесях или сами находятся в коллоидно-дисперсном состоянии, достигается устойчивая дезактивация. Степень извлечения РВ определяется в этом случае глубиной осветления воды. По отношению к истинно растворенным РВ коагулянты гораздо менее эффективны. Однако присутствие в обрабатываемой воде дисперсных примесей, а также искусственное ее замутнение позволяют получить по многим изотопам неплохие результаты, делают коагуляцию одним из основных методов дезактивации.

Далее

По данным авторов работы [160], концентрации металлов в речной воде после ее обработки коагулянтами, осветления и фильтрования на песчаных фильтрах снижаются в среднем: железа и марганца на 65%, никеля и меди — на 50%, свинца и хрома — на 30%. По данным других авторов [161], после обработки речной воды известью и солями железа, 6-часового отстаивания и фильтрации через песчаные и сорбционные фильтры пятивалентный мышьяк удаляется на 98%, кадмий — на 95%, ртуть и трехвалентный мышьяк — на 60—90%, а барий, радий и селен — менее чем на 60%.

Далее

В период массового развития планктона и водорослей при обработке воды коагулянтами на водоочистных станциях возникают большие затруднения. Присутствие биологических организмов тормозит коагуляцию, требует существенного увеличения доз коагулянтов, иногда — в 2—3 раза [164—169].

Далее

Бактерии. Дезинфицирующие реагенты, даже такой универсальный реагент, как хлор, не всегда обеспечивают надежное обеззараживание воды [1771. Гарантированного обеззараживания можно достигнуть, если бактерии не только разрушены окислителями, но и отделены от очищенной воды [178 (стр. 292)]. Поэтому коагулирование следует рассматривать как способ, дополняющий действие дезинфектантов.

Далее

Хлор и другие окислители разрушают гидрофильные органические соединения, стабилизирующие дисперсные примеси воды, и облегчают условия протекания коагуляции. Особенно эффективно применение окислителей при обработке цветных вод.

Далее

Исследования, выполненные Когановским и Петренко [223], показали, что во взвешенном слое, образованном продуктами гидролиза алюминия или железа и частицами АУ, размер агрегатов частиц зависит от соотношения количеств гидроокисей и угля (табл. VII.3). С увеличением дозы АУ агрегаты становились более симметричными, но степень расширения взвешенного слоя не изменялась.

Далее

Если в обрабатываемой жидкости в заметных концентрациях присутствуют эмульгированные и поверхностно-активные примеси — нефтепродукты, жиры, масла, синтетические детергенты — рациональным методом выделения загрязнений из воды может стать их флотация пузырьками воздуха или других газов. Применяют флотацию главным образом при очистке производственных сточных вод. Возможности использования этого метода в питьевом водоснабжении пока изучаются в лабораторных условиях.

Далее

В основе электрокоагуляции лежит процесс анодного растворения металлов нод действием постоянного электрического тока. Перешедшие в раствор катионы А13+ или Ре2+ гидролизуются и служат активными коагулянтами для дисперсных примесей. Сопутствующее анодному растворению наложение на коагулирующую систему электрического поля и связанный с ним электрофорез частиц играют подчиненную роль [247].

Далее

На каком бы принципе не была основана работа сооружений, предназначенных для выделения коагулированной взвеси из воды, — — седиментации, фильтрации, центрифугировании или флотации — главными свойствами, определяющими скорость и полноту отделения взвеси в осадок, являются структурная прочность и и плотность хлопьев, их адгезионная способность и тиксотроиная обратимость. Для улучшения этих параметров особенно желательного при обработке маломутных холодных вод, в практике водоочистки выработаны различные приемы и методы. Они позволяют, как правило, не только улучшить технологические свойства взвесей, но и ускорить их формирование — интенсифицировать процесс коагуляции.

Далее

Поскольку флокулянтам и флокуляции дисперсных систем посвящена гл. IX, а действие окислителей подробно рассматривалось в гл. VII, в этом разделе мы остановимся на регулировании величины pH воды и применении минеральных замутнителей.

Далее

При обычно используемых дозах коагулянтов степень пересыщения воды малорастворимыми продуктами гидролиза соответствует метастабильной зоне, где энергия пересыщения может оказаться недостаточной для возникновения зародышей твердой фазы. Поэтому внесение искусственных замутнителей, частицы которых играют роль дополнительных центров конденсации продуктов гидролиза, способствует ускорению коагуляции примесей ири очистке маломутных вод. Замутнение резко усиливает флокулирующее действие полиэлектролитов.

Далее

В практике очистки воды коагулянтами различают два режима перемешивания: с большой интенсивностью (быстрое перемешивание) и с малой (медленное перемешивание). В первом режиме работают устройства, предназначенные для смешения растворов реагентов с водой, во втором — камеры хлопьеобразования.

Далее

Технологический эффект, достигаемый при перемешивании, зависит от выбранного способа перемешивания. Применяют, в основном, два типа смесителей. Работа смесителей первого типа, называемых иногда гидравлическими, основана на использовании кинетической энергии потока самой обрабатываемой воды; работа смесителей второго типа, называемых механическими,— на использовании средств принудительного перемешивания. И в том, и в другом случае перемешивание достигается за счет появления градиента скоростей при обтекании потоком воды механических препятствий. Поэтому оба эти способа можно объединить под общим названием механического перемешивания.

Далее

Еще в 20—30-х годах исследователи придавали значение важному свойству способа пневматического перемешивания воды, обработанной коагулянтами — отделению заметных количеств углекислоты [70, 71].При распылении воздуха через пористые перегородки размер образующихся пузырьков равен 2,5—3,0 мм, и скорость их подъема может быть принята для расчетов в пределах 30—35 см/сек. Согласно расчету, выполненному нами в соответствии с рекомендациями Кэмпа [79], максимальный скоростной градиент вблизи поверхности поднимающегося с такой скоростью пузырька имеет порядок 2-103 сек 1.

Далее

Места ввода коагулянтов на водоочистных станциях определяются принятой технологической схемой, качеством исходной воды, необходимостью добавления щелочей или кислот, флокулянтов и сорбентов. В двухступенчатой технологической схеме раствор коагулянта добавляют к воде обычно непрерывно одной порцией в начало или середину смесителя, в водораспределительные устройства осветлителей со взвешенным осадком, в камеры хлопье-образования; в одноступенчатой — в непосредственной близости от входа воды в загрузку фильтровальных сооружений.

Далее

Фракционированное коагулирование 6 предусматривает добавление расчетного количества коагулянта к воде не одной, а двумя или несколькими последовательными порциями. Обработку воды разными последовательно добавляемыми коагулянтами можно также рассматривать как фракционированное коагулирование.

Далее

Концентрированное коагулирование 7 заключается в дозировании всего потребного количества коагулянта лишь в часть обрабатываемой воды. После тщательного смешения с раствором коагулянта поток обработанной воды объединяют (обычно в начале камер хлопьеобразования) с потоком остальной — некоагулирован-ной воды. Этот способ, широко используемый в химической промышленности для ускорения протекания гетерогенных реакций, для очистки воды был впервые применен на Восточной станции московского водопровода в 1947 г. [97].

Далее

Этот вид коагулирования основан на более полном использовании свойств продуктов гидролиза коагулянта при их избытке. Он содержит элементы метода концентрированного коагулирования и состоит в чередовании периодов подачи в обрабатываемую воду увеличенных доз коагулянта с периодами полного прекращения коагулирования [102].

Далее

Обработка воды с возвратом части отработанного осадка в зону ввода новых порций коагулянта в ряде случаев привела к значительной (до 30%) экономии коагулянта и ускорению осаждения коагулированной взвеси в отстойниках и осветлителях. Наблюдаемые эффекты являются следствием более полного использования свойств коагулянта, ускоренного формирования хлопьев в контакте с ранее выделенным осадком.

Далее

Вопросы, связанные с механизмом действия физических (без-электролитных) методов коагуляции на дисперсные системы, обсуждаются в гл. II. Этот раздел посвящен оценке технологических эффектов, достигаемых при совмещении указанных методов с обработкой гидролизующимися коагулянтами.

Далее

Эффекты, наблюдаемые при наложении электрического поля на дисперсную систему, коагулирующую под действием электролитов, иногда трудно отделить от побочных процессов, сопровождающих электролиз,— анодного растворения металла, выделения газов и др. Тем не менее с полной очевидностью можно говорить об интенсифицирующем действии — сильном или слабом — электрического поля на коагуляцию дисперсных примесей воды и продуктов гидролиза коагулянтов. По данным Кульского и др. [124, 125], это действие, названное «коагуляцией под током», проявляется даже при очень малом напряжении на электродах (меньшем напряжения разложения воды).

Далее

Наиболее подробные исследования по изучению технологических возможностей магнитной обработки в процессе коагулирования воды гидролизующимися коагулянтами и подбору рационального режима обработки выполнены Шаховым и сотр. [143—152]. Выводы, вытекающие из этих работ, можно систематизировать следующим образом.

Далее

Имеются примеры успешного использования коагулирующего действия ультразвука (УЗ) при обработке водных суспензий карбоната кальция, кварца и угля, красителей, волокон целлюлозы, золя двуокиси марганца [165—169]. Оптимальные частоты лежат в диапазоне от нескольких килогерц до 1 мгц.

Далее

По данным некоторых авторов, эффективность облучения золей не зависит от знака заряда частиц и ряда других исходных условий [193]. Однако положительные результаты и их воспроизводимость достигаются все же не всегда. Описаны даже случаи, когда радиационная обработка приводила к стабилизации золей [180, 186]. В качестве наиболее эффективного средства для интенсификации действия ионизирующих излучений хорошо себя зарекомендовало в экспериментах пневматическое перемешивание, обогащающее воду кислородом [180].

Далее

Под флокуляцией в коллоидной химии понимают агрегацию частиц, в которой в дополнение (а иногда взамен) к непосредственному контакту частиц происходит их взаимодействие через молекулы адсорбированного флокулянта [1, 2]. В этом состоит существенное отличие процесса флокуляции от коагуляции.

Далее

Флокуляция является наиболее эффективным способом интенсификации очистки воды гидролизующимися коагулянтами. Применяемые в практике водоподготовки флокулянты — это неорганические или органические высокомолекулярные соединения. Из неорганических флокулянтов широко используется активная кремнекислота, из органических—разного рода природные и синтетические ВМВ. По сложившейся традиции высокомолекулярными флокулянтами (ВМФ) называют обычно только органические продукты, но надо иметь в виду, что и кремнекислота в процессе приготовления образует полимерные соединения.

Далее

Обычно в качестве сырья для производства АК применяют жидкое стекло — водный раствор силиката натрия, содержащий 22,9— 39% ЭЮ2 и 8,6—14,6% Ыа20. Предлагается также использовать силикат кальция и трисиликат магния [34].

Далее

Совместное применение АК и гидролизующихся коагулянтов дает следующие преимущества.По некоторым данным АК мало эффективна в сочетании с солями железа [33, 66, 67], хотя описаны и примеры успешного совместного использования этих реагентов [44, 68, 69].

Далее

Известно, что еще в XX в. до н. а. в Индии для очистки воды применяли органические вещества некоторых растений. Тем не менее, флокулирующее действие органических полиэлектролитов впервые описано в 1951 г. [77], а систематическое изучение их технологической эффективности начато в 1952 г. В 1967 г. в США рекомендовано для практического использования 9 флокулянтов разного состава [78]; в 1969 г. это число выросло до 18 [79], в 1970 г.— до 79 [80], а в 1971 — до 134 [81]. Большинство из рекомендованных флокулянтов — органические- полиэлектролиты.

Далее

Флокулянты, используемые в водонодготовке, представляют собой природные и синтетические водорастворимые линейные полимеры анионного, катионного, амфотерного и неионогенного типов.Длина макромолекул достигает 4000—8000 Á при поперечном размере 3—7,5 Á.

Далее

Флокуляция в водоподготовительных процессах рассматривается как «сшивание» микрохлопьев — вторичных коагуляционных структур, их объединение в более крупные и тяжелые агрегаты (флокулы).Обсуждая в предыдущих главах явления защиты и сенсибилизации, а также свойства высокомолекулярных веществ, мы уже касались отчасти сложного механизма взаимодействия макромолекул с поверхностью твердой фазы и отмечали последствия этого взаимодействия. Флокуляция с помощью ВМФ может протекать, по крайней мере, по трем механизмам.

Далее

Во многих работах, в частности [165, 185, 194], показано, что скорость сорбции полимеров на частицах водных суспензий очень велика, и кинетика флокуляции практически полностью определяется скоростью построения флокул. Однако использование уравнения Смолуховского для скорости уменьшения числа первичных частиц в ходе агрегации не представляется правомерным, так как флокуляция обладает целым рядом важных особенностей, проявляющихся в механизме встречи и объединения частиц, в воздействии физико-химических условий протекания процесса на конфигурацию макромолекул.

Далее

При оптимальном соотношении между дозой ВМФ и площадью поверхности дисперсной фазы возникают прочные хлопья (фло-кулы). Предельное напряжение сдвига осадка, образующегося в результате обработки флокулянтом гидроокисей алюминия и железа, по мере увеличения дозы флокулянта сначала увеличивается, а затем, достигнув максимума, снижается [202, 203]. Существование максимума объясняется образованием наиболее прочных форм связи между полимером и твердой поверхностью [181].

Далее

Кальций и магний. Известно, что химические реакции умягчения воды протекают практически мгновенно, но для формирования хорошо осаждающихся агломератов требуется довольно длительное время. Основные продукты известкового и известковосодового умягчения — карбонат кальция и гидроокись магния. Возможно также образование сложных комплексных соединений.

Далее

По вопросу совмещения химического коагулирования с биологическими методами очистки мнения исследователей расходятся. Одни исследователи утверждают, что при попадании продуктов гидролиза коагулянта в анаэробный сбраживатель процесс сбраживания нарушается вследствие обволакивания биомассы и создания гидроокисных оболочек, препятствующих проникновению кислорода; по мнению других, присутствие в осадках сточных вод гидроокисей не ухудшает процессов сбраживания, обезвоживания и отделения газов. Очевидно, «экранирующее» действие гидроокисных оболочек определяется видом коагулянта и его дозой.

Далее