Koagulacja, jest procesem stosowanym w oczyszczaniu większości wód powierzchniowych, podziemnych i infiltracyjnych. Jest to metoda oczyszczania wód zawierających koloidy oraz zawiesiny trudno opadające.
Istota procesu koagulacji polega na połączeniu cząstek o rozdrobnieniu koloidowym w większe aglomeraty, które następnie można łatwo usunąć z wody w procesie sedymentacji lub flotacji i filtracji. W wyniku procesu koagulacji, z wody mogą być usunięte koloidy naturalne, jak również i te, które trafiają do wody wraz ze ściekami. W procesie koagulacji z wody mogą być usunięte również mikroorganizmy, szczególnie martwe ( efekt ich usunięcia zależy od rozmiaru, kształtu).
Mechanizm procesu koagulacji: koagulację można spowodować przez:
® dodanie koloidu o znaku przeciwnym do znaku koloidów obecnych w oczyszczanej wodzie,
® dodanie elektrolitu, który zmniejsza potencjał elektrokinetyczny i ułatwia aglomerację koloidów obecnych w wodzie,
® dzianie promieniami beta i gamma,
® wymrażanie i ogrzewanie.
Etapy procesu koagulacji:
I – destabilizacja, polega na tym, że następuje destabilizacja cząstek. Osiąga się to za pomocą procesów chemicznych i fizycznych, trwa kilka sekund.
II – flokulacja, w wyniku zderzeń destabilizowanych cząstek koloidalnych, następuje ich aglomeracja i powstają kłaczki o odpowiedniej wielkości, które mogą być usuwane z wody za pomocą sedymentacji lub flotacji i filtracji.
Sposoby prowadzenia koagulacji:
a) koagulacja objętościowa, b) koagulacja kontaktowa, c) koagulacja powierzchniowa.
W koagulacji objętościowej i kontaktowej, do oczyszczanej wody, najpierw dodawany jest koagulant, który mieszany jest z wodą. Potem następuje hydroliza koagulantu, etap ten zachodzi w komorze szybkiego mieszania. Drugim etapem jest flokulacja, w której następuje destabilizacja cząstek, w przypadku koagulacji objętościowej etap ten zachodzi w komorze wolnego mieszania, a w koagulacji kontaktowej w warstwie osadu zawieszonego. Koagulacja powierzchniowa jest „realizowana” w złożu filtra pospiesznego przy przepływie wody przez złoże. We wszystkich sposobach prowadzenia koagulacji, bardzo istotny jest rodzaj i dawka koagulantu oraz substancji wspomagającej.
Czynnikami wpływającymi na dobór koagulacji są:
® tworzenie trwałych, trudno rozpuszczalnych i podatnych na usuwanie z wody osad,
® łatwość przygotowania roztworu,
® trwałość chemiczna roztworu
® dostępność na rynku,
® cena.
Do koagulantów najczęściej stosowanych na w oczyszczaniu wody należą sole glinu i żelaza tworzące w wyniku hydrolizy dodatnio naładowane połączenia ( hydrokompleksy ) skutecznie destabilizujące zanieczyszczenia koloidalne obecne w oczyszczanej wodzie. Do związków tych należą:
¨ siarczan glinowy : Al2(SO4)3 * 18H2O
¨ siarczan glinowo-potasowy: Al2(SO4)3 * K2SO4 * 24H2O
¨siarczan żelazowy: Fe2(SO4)3 * 9 H2O
¨siarczan żelazawy: FeSO4 * 7 H2O
¨spolimeryzowany chlorek glinowy
¨glinian sodowy: Na2Al2O4
¨chlorek żelazowy: FeCl3 * 6 H2O
Wapno w procesie koagulacji stosowane jest do:
Ø podniesienia pH,
Ø wiązania CO2 agresywnego,
Ø stosowane jako mleko lub woda wapienna,
Ø stosowane jako koagulant i czasem jako substancja wspomagająca.
wojtekklimczak1