Исследование коагулирующих свойств «АКВА-АУРАТТМ18» и сульфата алюминия при самостоятельном и совместном применении

Аннотация

Представлены данные экспериментальных исследований по коагуляции загрязнений разного типа (взвешенных веществ, красителей и гуминовых веществ) коагулянтом «АКВА-АУРАТ™18» и сульфатом алюминия при совместном применении в зависимости от их соотношения и порядка ввода в сравнении с композиционным коагулянтом «АКВА-АУРАТ™105». Показано, что совместное применение сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ™18» при последовательном вводе или в виде композиции интенсифицирует процесс очистки воды от взвешенных и растворенных кислотных веществ (гуматов и кислотных красителей) по сравнению с самостоятельным применением коагулянтов при меньшей или равной дозе. Композиционный коагулянт «АКВА-АУРАТ™105» эффективен для извлечения из сточной воды взвешенных веществ в большей степени, чем растворенных органических загрязнений кислотного типа.

Ключевые слова

взвешенные вещества , коагуляция , коагулянт , очистка воды , гуминовые вещества , краситель

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

В настоящее время основной и определяющей стадией очистки сточных вод от взвешенных и растворенных анионных загрязнений остается коагуляция воды. Дальнейшее совершенствование этого метода возможно путем применения новых реагентов и их сочетаний, изменения способов их подачи и гидравлических параметров проведения процесса¹. В частности, интенсификация очистки воды может быть достигнута при совместном использовании алюминийсодержащих коагулянтов, отличающихся основностью, а также при изменении порядка их ввода в очищаемую воду.

Целью данной работы было изучение эффективности коагуляции различных загрязнений (взвешенных веществ, красителей и гуминовых веществ) с применением «АКВА-АУРАТ™18» и сульфата алюминия в зависимости от их соотношения и порядка ввода, а также сравнение с эффективностью применения композиционного коагулянта «АКВА-АУРАТ™105».

Методикииобъектыисследований.В работе были использованы стандартные методики исследований и анализа, позволяющие получить достоверные и воспроизводимые результаты, а также легко их реализовывать на очистных сооружениях коагуляционной очистки воды.

Коагуляцию воды проводили в стаканах объемом 0,5 л на лабораторной установке пробного коагулирования «Капля», позволяющей варьировать режим перемешивания в интервале от 10 до 200 мин^–1. Эксперименты по очистке воды коагулянтами проводили по схеме: смешение – хлопьеобразование – отстаивание. Смешение осуществляли в течение 1 мин при скорости 150 мин^–1, хлопьеобразование – в течение 5 мин при скорости 50 мин^–1, отстаивание – в течение 5–10 мин. Эти процессы обеспечивали гидравлическую крупность выделяемых скоагулированных загрязнений не менее 0,1 мм/с.

Коагулянты дозировались в очищаемую воду в виде 0,1-процентных растворов по оксиду алюминия. Дозы коагулянта варьировали в интервале, охватывающем предполагаемую оптимальную дозу, при которой достигалась минимальная остаточная мутность очищенной воды. Модельная вода готовилась на водопроводной воде, имеющей рН 7,05–7,2, щелочность 2,9–3,1 мг-экв/л, с добавлением требуемых количеств минеральных и органических загрязнителей (почвы, гумата натрия, красителя).

Экспериментальныерезультаты очистки мутных вод с концентрацией взвешенных веществ почвы 100 мг/л представлены на рис. 1–3. Из рис. 1 следует, что взвешенные вещества лучше извлекаются при последовательном вводе сначала сульфата алюминия, а затем «АКВА-АУРАТ^ТМ18» суммарной дозой 5 мг/л. Оптимальное процентное содержание сульфата алюминия в подаваемой суммарной дозе составляет 5–10% (рис. 2). Остаточная мутность очищенной воды при совместном применении сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ^ТМ18» с раздельным последовательным вводом или в виде композиционного реагента «АКВА-АУРАТ^ТМ105» (рис. 3) составляет 10–12 мг/л, что в 1,8 раза меньше, чем при самостоятельном использовании первых двух коагулянтов (18–22 мг/л). Суммарная доза коагулянта при этом практически не меняется.

Результаты очистки среднецветных вод, содержащих гумат натрия (10 мг/л) и имеющих цветность 123 град, мутность 12 мг/л, щелочность 3,1 мг-экв/л, представлены на рис. 4–7.

Из рис. 4 следует, что с увеличением дозы коагулянтов мутность отстоянной цветной воды, обработанной коагулянтами, проходит через максимум и начинает снижаться только при дозе более 8 мг/л. Наличие максимума обусловлено образованием более легких и плохо осаждаемых хлопьев при коагуляции органических гуматов по сравнению с коагуляцией минеральных взвесей (рис. 1). Самое высокое содержание взвеси в коагулированной и отстоянной воде наблюдается при использовании сульфата алюминия, а самое низкое – при применении композиционного коагулянта «АКВА-АУРАТ™105».

Сравнение эффективности снижения цветности при совместном и самостоятельном применении сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ™18» с раздельным вводом и в виде композиционного реагента «АКВА-АУРАТ™105» (рис. 4, 5) показывает, что большее снижение цветности очищаемой воды достигается при совместном использовании и последовательном вводе сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ™18», чем при самостоятельном их применении. Суммарная доза коагулянта при этом может быть снижена с 8–10 до 4 мг/л.

Из рис. 6 следует, что оптимальное процентное содержание сульфата алюминия в вводимой суммарной дозе для снижения цветности составляет 10–50%. Мутность очищенной воды при этом не меняется.

На основании полученных данных можно предположить, что интенсификация коагуляционной очистки природных вод, особенно по мутности, может быть достигнута с применением композиционного реагента «АКВА-АУРАТ™105» или совместного применения сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ™18» с раздельным последовательным вводом. Результаты, полученные при коагуляционной очистке речных вод коагулянтами, производимыми ОАО «АУРАТ», подтверждают высокую эффективность композиционного реагента «АКВА-АУРАТ™105», при использовании которого мутность очищенной воды р. Тверцы была значительно ниже, чем с использованием сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ™18» (рис. 7). Аналогичные результаты получены при очистке сточных вод рек Волги и Орши.

Результаты сравнительных исследований эффективности применения разных реагентов для очистки красильных сточных вод, проведенных на модельной воде, содержащей кислотный зеленый краситель с концентрацией 100 мг/л, представлены на рис. 8. Взвесь скоагулированного красителя лучше удаляется при отстаивании и применении «АКВА-АУРАТ™105» дозами 80–100 мг/л. При этом следует отметить, что удельный расход коагулянта на 1 мг удаляемого гумата натрия и кислотного красителя одинаков и составляет 0,8–1 мг, что является косвенным доказательством преобладающей роли химических взаимодействий при удалении анионных органических веществ, к которым относятся и гумат натрия, и кислотный краситель, приводящий к образованию нерастворимых алюминийорганических поликомплексов.

В порядке убывания эффективности снижения содержания взвеси скоагулированного красителя коагулянты можно расположить в ряд: «АКВА-АУРАТ™105» > «АКВА-АУРАТ™18» > сульфат алюминия + «АКВА-АУРАТ™18» > сульфат алюминия. В то же время требуемое значение содержания растворенного красителя в коагулированной и фильтрованной воде (≤ 1 мг/л) достигается при меньших дозах (60–80 мг/л) и использовании сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ™18» при самостоятельном или совместном применении. Доля сульфата алюминия в суммарной дозе коагулянтов составляла при этом 5%. Изменение процентной доли сульфата алюминия при совместном применении с «АКВА-АУРАТ™18» и их последовательном вводе практически не влияет на содержание красителя в очищенной воде, которое составляет 1,1–1,5 мг/л. При этом содержание взвешенных веществ в отстоянной воде повышается (рис. 8).

Выводы

Совместное применение сульфата алюминия и «АКВА-АУРАТ™18» при последовательном вводе или в виде композиции интенсифицирует процесс очистки воды от взвешенных и растворенных кислотных веществ (гуматов и кислотных красителей) по сравнению с самостоятельным применением коагулянтов при меньшей или равной дозе. Степень очистки и доза коагулянтов зависят от вида и концентрации загрязнений. Композиционный коагулянт «АКВА-АУРАТ™105» эффективен для извлечения из сточной воды взвешенных веществ в большей степени, чем растворенных органических загрязнений кислотного типа.