Для повного освітлення води, що містить коллоіднодісперсние речовини, необхідно укрупнення їх часток, яке досягається їх коагулированием.
Коагулированием називається технологічний процес обробки води реагентами, який завершується коагуляцией її колоїдних домішок.
Коагуляція є фізико-хімічним процесом злипання колоїдних частинок і освіти крупнодисперсних пластівців, що випадають в осад і видаляються з води осадженням їх в освітлювачах або фільтруванням в освітлювальних фільтрах. Реагенти, що застосовуються для коагулирования, називають коагулянтами. а хімічні агенти, що викликають коагуляцію колоїдних домішок води, - коагуляторами.
Для здійснення процесу коагуляції застосовуються такі реагенти:
o сернокислую закис заліза FeSO4,
o хлорне залізо FeCl.
Для більш повного видалення органічних речовин доводиться іноді вдаватися до додаткової обробки води хлором або окислювачем, що руйнують органічні речовини. Найбільшого поширення при коагуляції отримав сірчанокислий амоній, проте його застосування обмежується величиною рН оброблюваної води 6,5-7,5. У більш лужному середовищі внаслідок амфотерних властивостей алюмінію утворюється алюмінат натрію, тому при вапнуванні як коагулянт застосовують сернокислую закис заліза або хлорне залізо, що допускається коливання рН в межах 4-10. При додаванні до води сірчанокислого алюмінію відбувається реакція з утворенням важкорозчинних гідроксидів алюмінію, які сприяють злипання колоїдних частинок і появи в обсязі води великої суспензії. Присутність у вихідній воді бікарбонатів призводить до реакції, яку в загальному випадку можна виразити рівнянням:
Малюнок 2.1 - Схема освіти коагуляційних пластівців:
1 - частинки грубодисперсних домішок (ГДП); 2 - частинки гідроксиду; 3 - органічні речовини; 4 - «клейові» містки; 5 - смужки, заповнені водою.
У практиці водопідготовки на електростанціях і в комунальному водопостачанні використовують один з варіантів коагуляції, пов'язаний з введенням в природну воду реагентів, які називаються коагулянтами і утворюють нову дисперсних систем зі знаком заряду частинок, протилежним знаку заряду колоїдів природних вод (зазвичай заряджених негативно). При цьому відбувається взаємна коагуляція разноименно заряджених колоїдів при їх взаємодії з дестабілізувати ділянками поверхні, звана гетерокоагуляціей. Надалі мікрохлопья зчіплюються, захоплюючи Грубодисперсні домішки і воду, і утворюють коагуляционную структуру у вигляді пластівців (флокул) розміром 0,5-3 мм (рис. 2.1). Макрофази потім виділяється з води в апаратах для коагуляції - осветлителях і далі в пористої завантаженні осветлітельних фільтрів.
Процес коагуляції вимагає для свого завершення певного проміжку часу (4-5 хв). Пластівці, спочатку невидимі, поступово з'єднуються в більші комплекси, викликаючи помутніння води. Потім утворюються, більші пухкі пластівці, захоплюючі Грубодисперсні домішки і воду. Режим потоку води впливає на формування пластівців. Він може навіть руйнувати сформовані пластівці, тому швидкість води в зоні формування і відстоювання пластівців повинна бути не більше 1,5 мм / с. До основних факторів, що визначають перебіг процесу коагуляції, відносяться наступні.
1. Температурний режим. Підігрів коагуліруемой води до температури 30-40 ° С і перемішування її викликають частіші і сильні зіткнення коагулирующих частинок, що призводять до їх злипання. Допустимі коливання температури ± 1 º / год. Мінливість порушує зважений шар осаду, що веде до підвищення каламутності освітленої води (найчастіше підігрів води автоматизований).
3. Значення рН середовища. Значення рН впливає на швидкість і повноту гідролізу коагулянту, а також на стан видаляються з води домішок. При коагуляції сірчанокислим алюмінієм оптимальне значення рН. встановлюється також експериментально, знаходиться в межах 5,5-7,5. при рН <4,5 гидролиз сернокислого алюминия практически не происходит, гидроксид алюминия не образуется, а введенный в воду коагулянт остается в растворе в виде ионов А1 3 + и S04 2 - .
Погана коагуліруемость характерна для вод, забруднених промисловими або мережевим стоками. У цьому випадку дозу коагулянту іноді потрібно підвищувати до 1,5 мг екв / л.
Коагуляцію води виробляють в спеціальних апаратах - осветлителях. В освітлювачі передбачені три соплових введення води, з яких кожен може бути відключений засувкою. У нижній частині освітлювача розташована горизонтальна решітка, що сприяє рівномірному розподілу шламу в контактній середовищі.