22. Zastosowanie koagulacji wapnem w odnowie wody.

Koagulacja jest procesem fizyczno - chemiczny, w którym współzachodzi kilka procesów technologicznych.Celem koagulacji jest przede wszystkim usuwanie mętności i usuwanie (lub obniżanie) barwy wody. Koagulacja prowadzi także do wielu innych, korzystnych efektów:
- poprzez usunięcie znacznych ilości węgla organicznego redukuje się zapotrzebowanie wody na chlor lub ozon,
- obniża zwykle potencjał tworzenia trihalometanów (THM),
- usuwanie koloidów prowadzi do usuwania słabo rozpuszczalnych substancji adsorbujących się na tych koloidach (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne WWA lub DDT),
- proces koagulacji prowadzi zwykle do wyraźnego obniżenia stężeń jonów metali ciężkich,
- koagulacja usuwa bakterie i wirusy zaadsorbowane na cząstkach koloidów

Proces KW usuwa:

- koloidy (typowa koagulacja)

- trudno opadające zawiesiny (typowa koagulacja)

- fosforany (koagulacja i strącanie)

- amoniak (desorpcja)

- metale ciężkie (strącanie)

- organiczne związki rozpuszczone (adsorpcja)

- bakterie i wirusy (dezaktywacja)

Koagulacji wapnem stosuje się najczęściej po procesie biologicznego oczyszczania w celu usunięcia koloidów i drobnozdyspergowanej zawiesiny.

Najczęściej stosowanymi koagulantami są:

- wapno

- dolomit zawierający 60% Ca(OH)₂ i 30% Mg(OH)₂

Chemizm koagulacji wapnem:

Koagulacja wapnem z wytrąceniem magnezu składa się zasadniczo z dwóch etapów. W pierwszym etapie (do pH ok.10,5) występuje przede wszystkim wiązanie dwutlenku węgla wolnego i związanego w postaci wodorowęglanów czyli dekarbonizacja. Wielkość dawki wapna zależy zatem od kwasowości ogólnej i zasadowości ścieków, a głównym produktem tego etapu jest drobnokrystaliczny osad węglanu wapnia.

Dalsze dodawanie wapna w 2 etapie koagulacji prowadzi na skutek wzrostu stężenia jonów OH^- do podniesienia pH powyżej 10,5. W tym etapie zachodzi już wytrącanie wodorotlenku magnezu w postaci galaretowatego osadu w ilości zależnej od stężenia jonów Mg²⁺ w roztworze oraz jego temperatury.

Całkowite wytrącanie jonów magnezu w postaci osadu Mg(OH)₂ następuje praktycznie w przedziale pH od 11,2 do 11,5.

Rodzaje koagulacji wapnem:

- koagulacja wapnem małymi dawkami-usuwana jest barwa, zawiesina, cząstki koloidalne za pomocą dolomitu lub wodorotlenku wapniowego doprowadzamy do pH= 9,5-10,5

- koagulacja wapnem dużymi dawkami, usuwana są metale ciężkie, bakterie, wirusy pH> 10,5 optymalny 11,3

Dawka wapna zależy od zasadowości im jest ona większa tym dawka jest większa.

Metale ciężkie usuwane są w 25-95% w kolejności: Mn, Fe, Cu, Zn, Cd, Ni, Pb.

Czynniki utrudniające wytrącanie metali ciężkich:

- związki inhibitujące działające na połączenia metaloorganiczne tzw. chelaty (gdy występują znaczne ilości związków organicznych, wówczas nie pozawalają one wytracać się wodorotlenkom metali)

- środowisko alkaliczne dezaktywuje metale ciężkie, wodorotlenki metali nie są niebezpieczne, niebezpieczne są w postaci kationów.

Koagulacja + sorpcja na węglu aktywnym dobrze rozbija związki biologiczne inhibitujące proces.

Koagulację wapnem stosujemy w:

- akceleratorze,

- reaktywatorze,

- osadniku kontaktowym, czas 0,4-2,8h, dawka wapna określa się analitycznie.

Wady koagulacji wapnem:

- bardzo duża ilość powstających osadów pod względem objętościowym co podraża koszty unieszkodliwiania osadów ściekowych,

- konieczność stosowania po procesie KW procesu rekarbonizacji w wyniku którego powstają związki w odnawianej wodzie lub ściekach ok.40% niezidentyfikowanej.

Zalety:

- zastosowanie wapna pozwala na usunięcie z wody koloidów i drobnej zawiesiny oraz rozpuszczonych substancji organicznych,

- dzięki wysokiemu pH częściowo likwiduje się wirusy i bakterie,

- możliwość odzysku wapna przez ponowne rozpuszczenie go dwutlenkiem węgla oraz przez wypalenie węglanu.

---