в том случае когда щелочность воды недостаточна, добавляют известь:

А12(804)з+ЗСа(ОН)з-2А1(ОН)з+ЗСа804.

Хлопья гидроксида алюминия захватывают взвешенные и коллоидные вещества и при благоприятных гидродинамических условиях быстро оседают на дно отстойника, образуя осадок.

При применении солей железа образуется нерастворимый гидроксид железа:

2РеС1з+ЗСа(ОН)а=2Ре(ОН)з+ЗСаС12; Реа(804)з+ЗСа(ОН)а=2Ре(ОН)з+ЗСа804.

При коагулировании солями железа наиболее полное осветление достигается применением трехвалентного железа. Для снижения дозы

80 120

Рис 5 36 Кривые осаждения взвешенных веществ при добавлении реагентов

а-ПАА, б- ПАА и FeSO*, / - без реагентов, 2 - с ПАА дозой 1 мг/л, 3-то же, 2 мг/л, 4-то же 3 мг/л, 5 - с ПАА дозой 1 мг/л и FeS04 дозой 100 мг/л, 6 -~ ПАА дозой 2 мг/л н FeSO. дозой 100 мг/л

коагулянта имеет большое значение определение рН сточных вод. При этом для Fe3+ рН может колебаться от 3,5 и выше, однако наилучшие результаты получены в диапазоне рН = 6...9. Для Fe2+ рН должно равняться 9,5 и выше.

Двухвалентное железо в виде FeS04 - дешевый отход процесса травления стали в металлообрабатывающей промышленности - является также эффективным коагулянтом. Концентрация железа в травильных стоках колеблется от 1,5 до 15%.

Экспериментами установлено, что доза 40 мг/л Fe+обеспечивает высокую степень очистки сточных вод. При использовании Fe3+ эффект очистки по ХПК достигает 72%, а при использовании Fe-70,5%. Снижение мутности достигает 90%. Fe+ позволяет снизить содержание фосфора на 97,5%, уменьшить содержание бактерий на 40-80%, снизить цветность и уменьшить запах.

Флокуляция. Для интенсификации процессов коагуляции и осаждения взвешенных частиц широко используются органические природные и синтетические реагенты - высокомолекулярные флокулянты. Флоку-лянт ПАА катионно-анионного типа представляет собой сополимер ак-риламида и солей акриловой кислоты. Оптимальная доза ПАА для очистки производственных сточных вод колеблется в пределах от 0,4 до 1 г/мз.

На рис. 5.36 показано влияние ПАА на осветление сточной воды конверторной газоочистки металлургического завода. Процесс отстаивания в течение первых 15 мин при добавлении ПАА ускоряется в 3-5 раз. Из сопоставления кривых 1 и 2 видно, чго для получения эффекта очистки 95% без ПАА необходима продолжительность отстаивания 93 мин, а с добавкой 1 мг/л ПАА это время сокращается до 45 мин, т.е. почти в 2 раза. При дальнейшем отстаивании эффективность действия ПАА

сказывается в меньшей степени и на конечный эффект (при ==120 мин) ПАА заметного влияния не оказывает.

Применением ПАА можно повысить удельную нагрузку на радиальные отстойники с 1-1,5 до 3-4 ш/{м-ч).

Новые флокулянты синтезированы в Институте химии АН УзССР. Установлено, что анионные флокулянты К-4, СМА, CAB, АКС-1 наиболее эффективны для очистки воды совместно с сульфатом алюминия. Анионные флокулянты МАА, САА и катионные ПВМ, ВПН не требуют добавления в осветляемую воду коагулянтов. Эти новые флокулянты могут применяться при дозах от 0,25 до 3 г/м для глубокой очистки сточных вод при концентрации мелкодисперсной взвеси от 100 до 10 000 г/мз.

Для более полного прохождения реакции во всем объеме и экономии реагента весьма большое значение имеет хорошее и быстрое его смешение со сточной водой. Продолжительность пребывания воды в смесителе составляет 1-2 мин.

Необходимая продолжительность контакта сточных вод с реагентами колеблется в пределах 20-60 мин. В этот промежуток времени происходит действие химических реагентов и протекает процесс коагуляции и хлопьеобразовання. Последующее осветление воды может производиться в отстойниках. Экономичной является двухступенчатая схема отстаивания сточных вод. Первая ступень - простое отстаивание в отстойнике без коагуляции; вторая ступень - обработка сточных вод коагулянтом и флокулянтом с последующим отстаиванием в отстойнике. По этой схеме достигается экономия коагулянта и флокулянта.

Устройства, в которых осуществляется три основные технологические операции - смешение, коагуляция (хлопьеобразование) и осветление воды, - часто совмещают в единый комплекс коагулятора-осветлителя.

Если в производственных сточных водах содержится не более 4 г/л взвешенных веществ, способных к агрегации, применение осветлителей со взвешенным слоем осадка оказывается более эффективным, чем применение отстойников.

В осветлителях вода проходит снизу вверх через слой ранее выделившегося шлама с такой скоростью, чтобы взвешенные частицы не уносились из зоны взвешенного осадка. При движении сточной воды через взвешенный слой увеличивается степень задерживания мелких суспендированных частиц.

Осветлители проектируются круглыми (диаметр до 15 м) или прямоугольными в плане. Площадь осветлителя не должна превышать 150 м2.

При коагулировании алюминиевым или железным коагулянтом камеры реакции для формирования хлопьев перед поступлением воды в осветлители не нужны, так как взвешенный слой хлопьев в осветлителе обеспечивает быстрое укрупнение частиц гидроксида.

Пузырьки образующихся газов и колебания температуры поступающей воды нарушают работу осветлителей - увеличивается вынос взвешенных веществ из осветлителя. Поэтому необходимо очищаемую воду после смешения с реагентами направлять в воздухоотделитель для освобождения от пузырьков воздуха, выделяющихся в результате реакций, протекающих при введении в сточную воду реагентов. Колебания температуры допускаются не более чем 1 град/ч, а колебания расхода воды в течение часа - не более чем на 10%. Все изменения скорости воды в осветлителе должны происходить плавно; резкие колебания скорости, даже незначительные, нарушают работу сооружения.

При содержании взвешенных веществ в сточной воде до 400 мг/л и обработке ее сульфатом алюминия скорость восходящего потока воды в осветлителе обычно может быть доведена до 0,8-0,9 мм/с. При содержании взвешенных веществ 400-1000 мг/л скорость восходящего

потока увеличивается до 0,9-1 мм/с. а при содержании взвешенных веществ до 2500 мг/л может достигнуть 1,1 мм/с.

Избыток шлама, накапливающегося в осветлителе при его работе, перетекает под действием разности плотностей осветленной воды и взвешенного слоя в специальную камеру - осадкоуплотнитель (осветлители с естественным отсосом шлама) либо отсасывается в результате разности уровней отбора воды из рабочей камеры и уплотнителя (осветлитель с принудительным отсосом избытка шлама). Эти осветлители значительно эффективнее, чем осветлители с естественным удалением шлама.

Площадь осветлителя с вертикальным осадкоуплотнителем определяется по формуле

Foe. = Fa о + /оу = - (l+ [Кр + (1 - р) ФЬ (5.30)

Урасч V О / *

где i3.o. /оу-соответственно площадь зоны осветления и осадко-уплотнителя, м; QocB - расчетный расход осветленной воды, м/с; расч - расчетная скорость восходящего потока воды в зоне осветления, м/с;

Сн» Ск - начальная и конечная концентрация взвешенных веществ в осветляемой сточной воде, г/м;

б - концентрация взвешенных веществ в шламе осадкоуп-лотнителя, г/м, после уплотнения в течение времени между продувками осветлителя (не менее 3-6 ч);

Ф-коэффициент подсоса осветленной воды в осадкоуплотнитель, принимаемый равным 1,15-1,2; /Ср - коэффициент распределения воды между зоной осветления воды и осадкоуплотнителем, вычисляемый по формуле

др=1„ и -~vpac4, (5.31)

здесь Св.о - эталонная концентрация взвешенных веществ в слое взвешенного осадка, г/м при скорости воды 1 мм/с и температуре 20° С.

Площадь осветлителей с поддонным осадкоуплотнителем определяется по формуле

/ Ск - Ск N focB = 3 о + -от =Qpac4 1 + 7

(5.32)

Урасч от

где ioT, от - соответственно площадь осадкоотводящих труб, м, и скорость движения воды с осадком в этих трубах, принимаемая равной 0,025-0,04 м/с. Высота слоя взвешенного осадка в осветлителях принимается равной 1,5-2,5 м, высота защитной зоны от верха осадкоотводящих окон или труб до лотков для сбора осветленной воды 1 - 1,5 м. Угол наклона к горизонту нижней части стенок конических или пирамидальных осветлителей, а также стенок осадкоуплотнителей принимается не менее 45°. Низ осадкоприемных окон или кромка осадкоотводящих труб располагается на расстоянии 1,5-1,75 м выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные. Объем зоны уплотнения осадка Wry (части объема осадкоуплотнителя, которая расположена на 0,5-0,7 м ниже нижней кромки осадкоотводящих окон или труб) должен удовлетворять условию

Д Сн ~ Ск б

где ty - продолжительность уплотнения шлама, у=3...6 ч 544

W,y>Qocn 1+ ~~Г- ty, (5.33)