Методы и сооружения осветления и обесцвечивания поверхностных вод.

3.1 Осветление и обесцвечивание воды коагулированием. Классификация взвешенных веществ. Устройства и расчет осветлителей.

           Обработка воды коагулянтами применяется для очистки воды от взвешенных веществ, снижения цветности, а также для интенсификации осаждения карбоната кальция и гидроокиси магния при реагентом умягчении воды.

         Наиболее часто обработка коагулянтами производится для очистки воды открытых водоемов. При этом наряду с освобождением воды от взвеси достигается удаление из воды коллоидных веществ, обусловливающих цветность воды, планктонных организмов, существенно снижается бактериальная загрязненность воды.

        Нередко при обработке коагулянтом уменьшаются также запахи и привкусы воды.

        В водах открытых водоемов взвешенные вещества чаще всего представляют собой частицы песка, глины, ила, планктонные организмы, продукты разрушения растений и т. п.

        Взвешенные частицы, удельный вес которых больше единицы, стремятся осаждаться на дно сосуда. Однако наиболее мелкие частицы суспензий размерами от 3 – 4 до 0,1 мк и коллоидные частицы размерами от 0,1 до 0,001 мк практически не осаждаются, оставаясь в воде во взвешенном состоянии.

        С приемлемой для техники отстаивания скоростью осаждаются только частицы крупнее 30 – 50 мк т.е не мельче илистых частиц. Мелкий ил, глинистые и коллоидные частицы без специальных мер выделить отстаиванием невозможно. Для их осаждения и применяют добавление к воде коагулянтов – веществ, образующих относительно крупные, быстро осаждающиеся хлопья, которые увлекают с собой при осуждении мелкодисперсную взвесь, загрязняющую воду.

          Скорости осаждения в воде частиц кварца крупности например 10 мк, с удельным весом γ = 2,65 при температуре 15С, равна 0,1 мм/сек.

          В таблице 3.1 приведена относительная коагулирующая способность катионов и анионов различной валентности. Следует иметь ввиду, что для положительно заряженных коллоидных частиц коагулирующими ионами являются анионы, а для отрицательно заряженных коллоидов – катионы.

Таблица 3.1

Относительная коагулирующая способность электролитов (коагулянтов).

В таблице 3.2 приведена примерная классификация взвешенных веществ по гидравлической крупности.

Гидравлическая крупность взвешенных веществ природных вод.

Таблица 3.2

         Предельно допустимое содержание взвешенных веществ в воде, подаваемой хозяйственно – питьевыми водопроводами, нормировано ГОСТом. Согласно этому ГОСТу содержание взвешенных веществ в питьевой воде должно быть не более 2 мг / л.

         В последнее время в санитарно – технической литературе наблюдается тенденция к снижению предельно допустимой концентрации взвешенных веществ, так как считается, что это повышает санитарную безопасность воды в отношении вирусных инфекций.

        Ряд производств химической, нефтяной, текстильной, бумажной, радиотехнической и других видов промышленности предъявляет к воде такие же или даже более высокие требования, чем при водоснабжении населенных мест. Эти требования обычно определяются специалистами – технологами различных производств.

       В практике очистке воды в качестве коагулянтов применяются преимущественно соли алюминия и железа: сернокислый алюминий Аl₂(SO4)₃, хлорное железо FеCl₃, железный купорос FеSO₄, сернокислое трехвалентное железо Fе₂(SO₄)₃.

       Значение этих коагулянтов заключается в том, что они способны образовывать гидрофобные коллоидные системы, которые при коагуляции дают хлопья, сорбируют и захватывающие при осаждении частицы природных загрязнений воды.

       При введении в воду сернокислого алюминия происходит его диссоциация.

Аl₂(SO₄)₃--- 2Аl³⁺ +3SO₄^2-           

далее Al^{3 +} + 3Н₂О ----- Аl(ОН)₃  + 3Н⁺

        Хлопья Аl(ОН)₃, осаждаясь захватывают частицы загрязнений, находящихся в воде. Процесс образования Аl(ОН)₃ зависит от рН среды.

       Примерные значения величин рН, при которых протекает процесс коагуляции после введения в воду сернокислого алюминия, приведены в таблице 3.3