Влияние различных факторов на процесс взвешанной коагуляции коллоидов

На процесс коагуляции наибольшее влияние оказывают следующие факторы:

1. доза коагуллнта;

2. рН обрабатываемой воды;

3. температура;

4. содержание в воде взвешенных веществ, извести и др;

5. щёлочности воды;

6. анионный состав воды, окисляемость;

7. условия перемешивания.

Рассмотрим влияние некоторых из этих факторов:

Прежде всего необходимо отметить, что ПР и растворимость гидроксидов А1 и Fe очень мала.

Так ПР гидроксидов имеют следующие значения:

1. ПР_А1(ОН)3 = [Al³⁺] [OH^-]³ = 2∙10^-32 (18⁰C) =1,9∙10^-33 (25⁰C) т.е. ещё >↓

2. ПР_Fe(ОН)3 = [Fe³⁺] [OH^-]³ = 3,2∙10^-38 (18⁰C) = 3,8∙10^-38 (25⁰С) ~ осталось const

Или же если использовать растворимость этих соединений, то можно установить, что при 25⁰С она =

для А1(ОН)₃:

2,9∙10^-9 м/л (0,23∙10^-3 мг/л)

для Fe(ОН)₃:

2,0∙10^-10 м/л (0,21∙10^-4 мг/л)

Так же необходимо отметить, что растворимость А1(ОН)₃ уменьшается с увеличением температуры и уменьшением рН воды в интервале от 8,5 до 7,0

Влияние дозы коагулянта

Влияние дозы коагулянта разберём на примере коагуляционной кривой. Она имеет следующий вид:

Коагуляционную кривую можно разбить на три участка:

На 1-м участке (зоне) доза коагулянта является ещё малой. При этом эффект осветления и обесцвечивания незначителен при использовании отстаивания и фильтрования.

Во 2-й зоне – увеличение Д_к приводит к равному увеличению эффекта очистки от взвеси и от органических веществ, обуславливающих цветность.

В 3-й зоне – дальнейшее увеличение Д_к уже не приводит к заметному увеличению эффектов очистки от взвеси и от компонентов цветности. В этой зоне коагуляционная кривая как и в 1-й зоне практически параллельна оси абсцисс.

Зона 2 называеется порогом коагуляции и соответствует оптимальной Д_к.

Можно раскрыть важность нахождения именно оптимальной дозы коагулянта:

Так при недостатке коагулянта –эффект очистки (S), % мал,

При избытке коагулянта – имеет место перерасход коагулянта.

Причём, в зависимости от рН воды состав коагулянта значительно изменяется.

Влияние рН на растворимость Al(OH)3

Из этого графика следует, что при уменьшении рН менее 5 растворимость гидроксидов алюминия увеличивается. Установлено, что в этой области вместо гидроксида алюминия образуются его основные растворимые соли типа:

Al₂(OH)₄SO₄

Al(OH)SO₄

А при рН больше 8,5 гидроксид алюминия ввиду своей амфотерности растворяется из-за образования алюминатов: NaAlO₂. Т.о., ввиду амфотерности соединений алюминия необходимо строго контролировать рН_опт.

Как показывает практика оптимальные значения рН коагулирования А1₂(SO₄)₃ вод различного качества является следующими:

1. Для мягких цветных вод (Ц >50⁰С) при Щ до 1,5 мг-экв/л - рН = 5-6;

2. Для малоцветных вод (до 40⁰С), Ж = 4-5 мг-экв/л, а Щ = 3-4 мг-экв/л – рН = 6-7,2;

3. Для малоцветных, жестких вод (6-8 мг-экв/л), Щ > 5 мг-экв/л с С_с = 0,8- 1,0 г/л – рН = 6,5-7,5.

Fe(ОН)₃ не обладает амфотерными свойствами и диапазон рН его образования значительно шире, чем для гидроксида алюминия.

И, наконец следует указать, что гидроксиды Fe и А1 в воде практически не растворимы. (посмотреть величины ПР соответствующих гидроксидов). При осаждении хлопьев гидроксидов они увлекают за собой и адсорбируют на своей поверхности не растворимые частицы взвеси: ила, песка, глины, клеток планктона, крупных микроорганизмов, остатков растений и т.д.

Это явление носит название флокуляции: т.е укрупнение частиц взвеси при их столкновении и соосаждении.