תפקידה של Coagulants ו Flocculants ב Accelerating Sediment

סינדימנטציה היא תהליך בסיסי בטיפול במים ובשפכים, המאפשר לחלקיקים מושעה להתיישב תחת כוח הכבידה.עם זאת, חלקיקים רבים במים טבעיים הם קטנים מדי או יציבים מדי להתיישב במהירות בכוחות עצמם.זה המקום שבו coagulants ו flocculants להיות חיוני.על ידי פיזור כימי המים, סוכנים אלה לשפר באופן דרמטי את שיעור המשקעים, להפחית את זמני הטיפול ומייצרים את זה מספק מאמר זה מספק אופטימיזציה של אסטרטגיות עבודה, כדי לנפח, כיצד גורמים המשפיעים, כדי לנפח באופן דרמטי, כיצד גורמים המשפיעים, כדי לשפר את הביצועים שלהם, ואפקטיביים, כדי לנפח, ולהפחית את רמות העבודה שלהם, כדי למקסימום, כדי למקסימום, כדי למקסימום, כדי לנפח, כיצד גורמים המשפיעים, כדי לנפח באופן דרמטי, כדי למקסימום, כדי למקסימום, כיצד גורמים המשפיעים, כדי לנפח את רמות העבודה שלהם, כדי לשפר את רמות השפעה, כדי לשפר באופן דרמטי, כדי לשפר את רמות השפעה, כדי לשפר את רמות השפעה יעילה, כדי לשפר באופן דרמטי, כדי לשפר את רמות השפעה, כדי למקסימום, כדי לנפח, כדי לשפר את שיעורי הפחתת כמות ניכרת, כדי לשפר את רמות השפעה, כדי לשפר באופן דרמטי, כדי לנפח את שיעורי הפחתת יעילותם, כדי לשפר

הבנת תהליך הזיוף

סימנטציה מסתמכת על הכבידה כדי להסיר חומר חלקיקים מן המים. חלקיקים עם דחיות גדולות יותר מאשר מים יתיישבו, אבל קולונואידים דקים מאוד - כגון חימר, סילק, פסולת אורגנית ומיקרואורגניזמים -exhibit negligibleיישב velocities עקב גודלם הקטן והמשטח שלהם.

מדוע סטלינג טבעי הוא בלתי אפשרי

רוב החלקיקים המושעה במים לשאת מטען על פני השטח שלילי, יצירת דחייה אלקטרוסטטית שמונעת מהם מפוזרים.תופעה זו, המכונה יציבות קולואידית, מונעת הדבקה גם כאשר חלקיקים מתנגשים.בנוסף, תנועה בראוננית וזרמים תרמיים יכולים לשמור חלקיקים בסדר גמורים בהשעיה.

כיצד פועלים קוגניקטים ופלדרים

Coagulants ו flocculants לפעול בשני שלבים נפרדים אך משלימים. Coagulation הוא הדה-יציבות של חלקיקים קולונואידים על ידי לנטרל את ההאשמות על פני השטח שלהם. פלוגיום הוא החילוף הפיזי של החלקיקים המידרדרים לתוך אשכולות גדולים יותר הנקראים flocs. יחד, תהליכים אלה הופכים השעיה יציבה למצב שבו חלקיקים יכולים להתיישב על ידי הכבידה.

המונחים: Charge Neutralization

Coagulants הם בדרך כלל מלחים אורגניים של אלומיניום או ברזל, כגון אלומיניום sulfate (alum) או ferric chloride. כאשר מוסיפים למים, הם מתפזרים ויוצרים ions מתכת טעון מאוד. אלה ions Adsorb על פני השטח המוטענים באופן שלילי, לנטרל את הפוטנציאל השבויים.

פלוגות: Particle Bridging

פלוקנטים הם פולימרים ארוכי שרשרת - סינתטיים כמו פולי אקרימיד או טבעי כמו שיטוסאן - שפועלים כגשרים בין חלקיקים משגשגים.רשתות פולימרים יש אתרים פעילים כי מודעות על חלקיקים מרובים בו זמנית, המקשרים אותם לרשתות תלת-ממדיות. Gentle ערבוב במהלך flocculation מעודד גשרים אלה כדי ליצור, בהדרגה גדל הגודל של החילוף גדול יותר עבור ריצוף נמוך יותר, לאחר גרורתולתולת הנפח שלהם.

עקבו אחרי

במערכות מסוימות, במיוחד במינונים גבוהים של כורכולן, מנגנון שלישי הנקרא flocculation גורף מתרחשת. coagulant יוצר precipitate ג'לאטני (למשל, hydroxide אלומיניום) אשר enmeshes השעתה חלקיקים כפי שהוא מתיישב.מנגנון זה פחות תלוי ניטרליזציה המטען יכול להיות יעיל על טווח רחב יותר, למרות שהוא משתמש יותר כימי הוא נפוץ צמחים רגילים.

סוגים של Coagulants ו Flocculants

בחירת קוגונדנט ו flocculant תלויה בכימיה מים, במזהמים מטרה, ומטרות טיפול.קטגוריות הבאות מכסה את האפשרויות הנפוצות ביותר.

מזהמים אורגניים

  • (FLT:0)Aluminum sulfate (alum)BuildFLT) 1:1 - הקידוד הנפוץ ביותר בשימוש נרחב ברחבי העולם. יעיל על טווח pH של 5.5-8.0, אבל הביצועים אופטימליים מתרחשים בין pH 6.0 ל 7.5.
  • (FLT:0) כלורריק כלורפל 1 (FLT:0) פועל על טווח pH רחב יותר (4.0-11.0) וצורות flocs חזקים שיכולים ללכוד זרחן וצבע.
  • (FLT:0)Polyaluminum chloride (PAClíve)FLT:1 - צורה טרום-hydrolyzed כי הוא פחות תלוי pH ומייצר flocs גדולים יותר עם מינון נמוך יותר.

המונחים: Synthetic Organic Flocculants

  • (FLT:0) באופן פוליקלמיד (PAM)BuildFLT:1) - זמין בצורות איון, סלקטיביות ולא יוןיות. גבוה מולקולרי משקל PAMs הם מאוד יעילים בגליון.
  • (FLT:0)Polyethyleneimine (PEI)BuildFLT) 1 - צניחה Cationic יעילה בלכידת קולונואידים אורגניים ומיקרואורגניזמים. Common in pulp ונייר פסולת טיפול במים.

פלוקנטים טבעיים ומבוססים על biobased Flocculants

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0 viinga oleiferaזרעFIRLT:1) מכיל flocculants מבוסס חלבון שניתן להשתמש בהם בטיפול במים זולים, כפריים.
  • (ב) ,0) נגזרות של כוכבים ממונות פותחו כקפי ריצוף עבור זרמים תעשייתיים ספציפיים, כגון פסולת טקסטיל ונייר.

גורמים המשפיעים על שיפור רמת הזיחוס

גם עם כימיקלים באיכות גבוהה, רמת השיפור ברמת המשקעים תלויה במספר פרמטרים הקשורים.הבנת הגורמים האלה חיונית לאופטימיזציה של תהליכים.

pH ואלקאלין

ביצועי קוגלאנט הם רגישים מאוד pH. עבור אלומיניום, טווח pH אופטימלי עבור destabilization הוא 6.0-7.5. מתחת pH 6.0, אלומיניום נשאר כל כך בשפע; מעל pH 8.0, זה יוצר s soluble aluble aluble aluble aluminate. ⁇ feric chloride יש חלון רחב יותר (pH 4.0-7.0) אבל ביצועים גרועים ב pH גבוה, אלא אם בשילוב עם טבעי alca עוזר לעתים קרובות.

טמפרטורה

מים קרים מפחיתים את קצב התגובות הידרוליטיות ומגדילים את פני המים, להאט את ההתנגשויות חלקיקים ואת הריצוף. בטמפרטורות מתחת 10 מעלות צלזיוס, מינונים coagulant עשויים להיות מוגברת על ידי 20-40% כדי להשיג ביצועים מקבילים. טרום-hydrolyzed coagulants כמו PACl מושפעים פחות על ידי מים קרים מאשר אלומיניום או chferric כלור.

שקיפות וריכוז חלקיקים

מים סוערים נמוכים (למשל, < 10 NTU) הם מאתגרים במיוחד עבור coagulation כי יש פחות חלקיקים כדי קולגן ומגזרים.זה לעתים קרובות דורש הוספת זעזוע (למשל, מיחזור סלשן מיושב התיישב או הוספת חימר bentonite) או באמצעות מינון גבוה יותר של מטבולית.

ערבוב אנרגיה וזמן

שילוב מהיר (G ערך בדרך כלל 300-1000 s-) הוא קריטי במהלך coagulation כדי לפזר את coagulant אפילו לפני שהוא hydrolyzes. פלוגיום דורש שילוב עדין (G ערך 20-70 s-1) כדי לעודד מגע חלקיקים ללא היחלשות של flocs. Over-mixing יכול לשבור floc לתוך מקטעים כי הם קשים כדי reagate, צמצום של עד 10 דקות הפחתת יעילות אופטימלית.

הוראות ומסדר כימי

מעט מדי coagulant משאיר חלקיקים יציבים; יותר מדי יכול לגרום למנוחה או ייצור מלוטש מוגזם. מבחנים ג'ארד הם השיטה הסטנדרטית לקביעת המינון האופטימלי עבור מים גולמיים נתון. במקרים רבים, הוספת כמות קטנה של פולימרוקולה פולימר לאחר coagulation יכול להפחית את המינון הנגיד הנדרש עד 20-30%, תוך הגדלת גודל הפחתת מהירות.

אופטימיזציה אסטרטגיות עבור שיעור הערכה מקסימלי

מפעילי מנוסים מעסיקים מספר אסטרטגיות כדי לתקן את תהליך הפחתת ה- coagulation לשיפור המשקעים המקסימלי.

ג'ארד בדיקות וניסויים

ג'ארד בדיקות נשאר תקן הזהב עבור קביעת הסוג הכימי הטוב ביותר, המינון, ו- pH. סדרה של כאקרים מבוצעים עם שילובים אחרים של קונגואנט/flocculant מעורב בתנאים מבוקרים.מהירות ההתנחלות והטרפוחיות הסופית נמדדים כדי לזהות את הניסוח האופטימלי.עבור מתקנים גדולים יותר, בדיקות בקנה מידה פיילוט המחקה בקנה מידה מלא הידראולי מומלץ לפני שינויים.

Inline Mixing ו- G-Value Optimization

צמחים מודרניים משתמשים במיקסרים סטטיים או טנקים מכווצים מכניים עם מהירות הסתגלות דחף בדיוק כדי לשלוט בתערובת אינטנסיביות.מהירות מיידית ⁇ (G) מוכפלת על ידי זמן התערובת (t) נותן מספר קמפינג ללא ממד, אשר צריך להיות בין 10,000 ל-100,000 עבור coagulation ו 10,000-50,000 עבור flocculation flod - החל עם G גבוה יותר ולהפחית בהדרגה - אפשר ל flocs כדי לגדול ללא שבר.

המונחים: Chemical Feed Point

היכרות עם הקרוספיט בנקודה של זעזוע גבוה (למשל, ליד שחרור משאבה או לקפוץ הידראולי) מבטיחה פיזור מהיר. פלוקונטים מתווספים בצורה הטובה ביותר לאחר כמה flocculation התחיל, כדי לאפשר לפולימרמן למודעות לפרסומות על חלקיקים מרובים.שימוש במספר נקודות הזריקה יכול לשפר עוד הפצה ולהפחית פסולת כימית.

סליפא רסגולציה

מחזור חלק של פענוח קבוע (תהליך מגע פתורים) מוסיף חלקיקים זרע אשר מאיצים היווצרות של החנק ולהגדיל את צפיפות החנק.טכניקה זו מועילה במיוחד למים סוערים נמוכים ויכולה להפחית את הביקוש coagulant עד 30%. זה גם משפר את שיעור המשקעים של ההשעיה כולה.

היתרונות של Coagulants ו Flocculants על סידנציה

השיפורים במשקעים שהושגו באמצעות קוגניקטים ופלודרנטים מתרגמים להטבות תפעוליות וסביבתיות מרובות.

המונחים: velocity

בעוד חלקיקי חימר טבעיים עשויים להתיישב בשיעור של 0.1-1 מ'/יום, חלקיקים מרופקים יכולים להתיישב ב-10-100 מ'/יום, בהתאם לגודל הנפץ והדחיסות.זה מאפשר לצמחי טיפול להפחית את נפח האגן ואת זמן השמירה ההידראולי, להגדיל את פני השטח ללא הרחבת תשתיות.

איכות גבוהה יותר

(ב) ריצוף לא רק להתיישב מהר יותר, אלא גם ללכוד ולהסיר חלקיקים יפים, פתוגנים (כולל FLT:0GiardiacioFLT:1 ו-FLT:2Cryptosporidium FLT 3LT), ופורש חומר אורגני.

המונחים:

למרות שקוגני קול להוסיף מוצקות כימיות לפענוח, המאפיינים המשודרגים והממים לעתים קרובות לגרום לפענוח צפוף יותר עם נפח כולל נמוך יותר. flocculants פולימר, במיוחד, לייצר סדקים שמדליקים מים בקלות רבה יותר בצנטריפוגות או חגורות, צמצום עלויות הסילוק.

טביעת רגל כימית

אופטימיזציה של תהליך ה- coagulation-flocculation מצמצם את הפסולת הכימית ואת הדור של ה-Selpha.שימוש בפלוצי טבע או נמוך יכול להפחית עוד יותר את ההשפעה הסביבתית. מתקנים רבים חתכו מינונים של 15-40% באמצעות בחירה פולימרית זהירה ובקרת תהליך, ובמקביל לשפר את המשקעים.

שיקולים מעשיים ליישום שדה

יישום של קידוד ונפיחות במערכות טיפול בעולם האמיתי דורש תשומת לב לציוד, בטיחות, ניטור.

אחסון כימי ו Handling

אלומיניום נוזלי הוא קורוזיה פלדה ו בטון; טנקים צריכים להיות קוד עם סיבים או פוליאתילן. פרצי כלור הוא קורוזיטיבי מאוד ודורש PVC או Hastelloy piping. פולימרים הם לעתים קרובות היגרוסקופי יכול להזין קווי להאכיל אם לא מאוחסנים בתנאים יבשים.

חקירה ובקרה

מינון אוטומטי באמצעות גלאי זרם נוכחי (SCD) או Zeta פוטנציאלי מנתח מאפשר שליטה בזמן אמת של מינון coagulant. Turbidity מטה הזרם של אגן המשקעים לספק משוב מיידי על ביצועים.עבור צמחים ללא אוטומציה, בדיקות jar יומיות דגימות לתפוס נשאר חיוני.

הסתגלות עונתית

מקורות מים רבים עוברים שינויים עונתיים בטמפרטורה, זעזועים, וטעינה אורגנית. אסטרטגיית טיפול שעובדת בקיץ עשויה להיות לא יעילה בחורף. המפעילים צריכים לצפות להתאים את סוג ה-Coagulant ולהמנה חודשי, ולשמור על ספריית נתונים של jar-test כדי להנחות שינויים מהירים.

מחקר מקרה: שיפור המשקעים במפעל מים עירוני

צמח עירוני בינוני מטפל במים הנהר עם הפרעות ממוצע 35 NTU חווה התיישבות גרועה במהלך האביב לרוץ-off (הספיציפיות סוערות ל-150 NTU) הצמח השתמש אלומיניום לבד ב -30 מ"ג / L, השגת זעזועים פענוח של 5 NTU לאחר נפיחות - עלייה של אגן 2 NTU. לאחר הוספת 0.3 מ"ג / L של זרם פוליאק מופחת ל הפחתה של 15% עד 0.

מקרה זה ממחיש כיצד השילוב האסטרטגי של coagulant ו flocculant יכול להניב יתרונות רבים מעבר לשיפור שיעור הפחתת משקל פשוט.FLT:0 מחקר EPA על טיפול במים LT:1 מאשר כי coagulation פולימר-מרוצה הוא אחד השדרוגים היעילים ביותר עבור צמחי טיפול קיימים.

מגמות עתידיות ב Coagulation ו- Flocculation

מחקר ממשיך לפתח חומרים כימיים יעילים ובעלי קיימא יותר, כמו nanoparticles ממונע ניתן לשחזר ולהשתפר, להפחית את הצריכה הכימית. biopolymers מן אצות ופסולת חקלאית הם צוברים תשומת לב עבור הרעילות הנמוכה שלהם ואת ביו-דרדיות שלהם.FLT:0Scientific Reviews on coagulation ScienceFLT:1 נקודה לעתיד שבו שליטה מבנית היא לחלוטין על מנת להפחית את רמת הפחתת ה-Fcreligicuscatecateic.

מסקנה

קוגנינטים וflocculants הם כלים חיוניים לשיפור שיעור המשקעים בטיפול במים ובשפכים. על ידי לנטרל את המטענים חלקיקים וגישור אותם לתוך משטחים גדולים, כבדים, כימיקלים אלה הופכים תהליך טבעי איטי, לא יעיל לתוך הפרדה מהירה, מבוקרת.הדרגה של שיפור תלוי בבחירת הכימיקלים הנכונים, מינון ו pH, שליטה באנרגיה, והסתגלות לשינויים מהירים יותר, כאשר הם כוללים שיפור יעיל יותר של מים, כמו גם שיפור יעיל יותר, כמו גם, בתנאי ירידה יעילה יותר, כמו גם, כמו גם שיפור יעיל יותר, כמו גם שיפור יעיל יותר, כמו גם יותר, כמו גם יותר, כמו גם שיפור יעיל יותר, כמו גם ירידה של איכות יעילה יותר, ירידה מהירה יותר, כמו גם יותר, ירידה של חומרים מתקדמים יותר, ירידה של צריכת מים, ירידה יעילה יותר, ירידה של איכות יעילה יותר, ירידה של שיפור יעיל יותר, ירידה של איכות יעילה יותר, ירידה של טיפול יעיל יותר, ירידה של טיפול יעיל יותר, ירידה של מים.