Д.т.н. Гришин Б. М., к.т.н. Бикунова М.В., к.т.н. Титов Е.А.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Перспективные безреагентные методы интенсификации процесса коагуляции природных вод

К безреагентным методам интенсификации процессов коагуляции относятся методы, не требующие использования дополнительных реагентов, в частности:

- перемешивание воды, обработанной коагулянтами;

- осуществление наиболее рациональных способов добавления коагулянтов к воде;

- рециркуляция коагулированной взвеси через зону ввода новых порций коагулянта.

Технологический эффект, достигаемый при перемешивании, зависит от выбранного способа перемешивания. Применяют, в основном, два типа смесителей. Работа смесителей первого типа, называемых гидравлическими, основана на использовании кинетической энергии потока самой обрабатываемой воды; работа смесителей второго типа, называемых механическими, – на использовании средств принудительного перемешивания.

Хорошие результаты дает способ смешения воды с раствором коагулянта во взвешенном слое зернистого материала, в котором интенсивный массообмен и гетерогенный катализ сочетаются с рециркуляцией ранее образовавшихся малорастворимых продуктов гидролиза.

Широкое применение в практике водоочистки получило пневматическое перемешивание коагулянта с водой.

При расходе воздуха в размере 10-20% от количества обрабатываемой воды оказалось возможным уменьшить расход коагулянта в 1,5-2,5 раза. Обработку воды воздухом рекомендовано проводить в течение 8-10 сек [1].

В технологии коагулирования большое значение имеет также и подбор наиболее рациональных способов добавления коагулянтов, который должен быть основан на максимальном использовании концентрационных и каталитических эффектов, с одной стороны, и лучших гидродинамических условий перемешивания – с другой. Здесь могут быть использованы фракционированное, концентрированное и прерывистое коагулирование.

Фракционированное или дробное коагулирование 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.

Концентрированное коагулирование 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 – некоагулированной воды. Этот метод также широко используется в химической промышленности для ускорения протекания гетерогенных реакций.

При обработке концентрированным коагулированием воды Сурского водохранилища, являющегося источником водоснабжения г. Пензы, было достигнуто дополнительное уменьшение ее мутности и цветности, снижено содержание остаточного алюминия по сравнению с традиционным способом коагулирования всего расхода воды. Рекомендуемые соотношения вспомогательного расхода обрабатываемой коагулянтом воды и расхода остальной воды могут меняться от 1:1,5 до 1:9 и для каждого конкретного случая подбираются опытным путем. Применение концентрированного коагулирования позволяет уменьшить расход коагулянта на 15 – 20%.

Эффективность концентрированного коагулирования во многом определяется полнотой и скоростью перемешивания раствора коагулянта со вспомогательным потоком воды, составляющим от 10 до 40% от общего расхода очищаемой сырой воды. В качестве смесителя используется часть трубопровода, транспортирующего вспомогательный поток, где создаются местные сопротивления для обеспечения достаточной интенсивности перемешивания воды с коагулянтом.

В Пензенском ГУАС разработана новая технология безреагентной интенсификации процессов коагуляции с применением концентрированного коагулирования и пневматического перемешивания воды и раствора коагулянта в напорном трубопроводе, транспортирующем вспомогательный поток. Предложенная технология позволила снизить дозу коагулянта – сернокислого алюминия при обработке Сурской воды на 30-35% без ухудшения эффекта её очистки отстаиванием и фильтрованием [2].

Обработка воды с возвратом части отработанного осадка в зону ввода новых порций коагулянта в ряде случаев приводит к значительной (до 30%) экономии коагулянта и ускорению задержания коагулированной взвеси на осветлительных сооружениях. Наблюдаемые эффекты являются следствием более полного использования свойств коагулянта, ускоренного формирования хлопьев в контакте с ранее выделенным осадком [1].

Наряду с созданием однородных условий перемешивания, рециркуляция обеспечивает качественно новый эффект, поскольку вследствие каталитического влияния ранее образовавшейся твердой фазы облегчаются формирование и рост зародышей коагулированной взвеси.

В настоящее время в Пензенском ГУАС разработаны перспективные технологии безреагентной интенсификации процессов коагуляции воды с применением рециркуляции части коагулируемой воды и контактной коагуляции с использованием крупнозернистых загрузок.

Литература

1.Драгинский В.Л. Коагуляция в технологии очистки природных вод / В.Л. Драгинский, Л.П. Алексеева, С.В. Гетманцев. – М.: Научное издание, 2005.

2. Гришин Б.М. Исследование реагентосберегающего способа коагуляционной очистки воды поверхностного источника/ Б.М. Гришин, М.В. Бикунова, Е.А. Титов, В.В. Голубев, М.А. Сафронов// Известия вузов. Строительство. 2010, №6, с.48-55.