Podstawy i technologie uzdatniania wody1

112

Odstępy między płytami często wynoszą 5-15 cm skracając w ten sposób drogę sedymentacji cząstki lub kłaczka z kilku metrów do ok. 10-15 cm. Wiążą się z tym zdecydowanie krótsze czasy przebywania przy tej samej wydajności lub wyższy stopień rozdziału substancji stałych.

Wymiarowanie obciążeniem powierzchni (m/h) wymaga obliczenia zsumowanych powierzchni projektowych wszystkich płyt jako wartości odniesienia [17]:

Aef — n • Api • cos cc (18)

Obciążenie powierzchni wyrażone jest wtedy jako V/A_ef i dla klasycznych osadników wynosi (0,5-2,0 m/h). Układy mają tę zaletę, że są gęsto upakowane przy dużej liczbie płyt lub lamel. Te ostatnie można wytwarzać o strukturze sześciokątnych „plastrów miodu”, są one samonośne i dają się lokować w istniejącym osadniku w celu zwiększenia obciążenia. Na rysunku 27 przedstawiono osadnik radialny i prostokątny w układzie przed wprądowym.

Rys. 27: Osadniki sedymentacyjne z wbudowanymi pakietami lamel; a) osadnik radialny, b) osadnik prostokątny

Układy z płytami równoległymi i lametami przy bardzo wysokiej zawartości fazy stałej są przeciążone wtedy, gdy ześlizgiwanie się osiadłych substancji stałych nie przebiega z odpowiednią szybkością, tzn. gdy część szlamu przedostaje się do wody sklarowanej. Płyty i lamele powinny być okresowo oczyszczane, aby uniknąć ich przyrastania. Należy je też uwalniać od porostów (np. glonów lub biofilmów). Zdecydowanie niższe wielkości konstrukcji często pociągają za sobą niższe koszty inwestycji takich układów w porównaniu z klasycznymi osadnikami radialnymi i prostokątnymi.

We wszystkich układach sedymentacyjnych wielkie znaczenie posiadają zakłócenia przepływu względnie jego tłumienie. W osadnikach otwartych wiatry mogą doprowadzić do przepływów walcowych, a w przypadku zmiany temperatury mogą pojawić się prądy gęstościowe. Ponadto ważnymi parametrami są strefy wlotowe i. wylotowe wody, szczególnie w przypadku stosowania płyt równoległych i lamel. Z tego powodu techniczne układy sedymentacji są często mniej efektywne niż wynikałoby to z prób laboratoryjnych i pilotażowych (problem „scale-up”). Właśnie z tego względu wielkie znaczenie przypisuje się projektowaniu na podstawie wartości doświadczalnych, a przy koagulacji z sedymentacją - podczyszczaniu i jego optymalizacji.

4. Flotacja

Początkowo flotacją nazywano tylko ruch składników wody w górę pod wpływem przeważającej siły wyporu („wypływanie”). Technicznie siłę wyporu zwiększa się przez wprowadzenie pęcherzyków powietrza, które przyczepiają się do zawieszonych cząstek. Tak uzyskana prędkość wznoszenia cząstek lub kłaczków umożliwia w porównaniu z sedymentacją szybsze wydzielanie na powierzchni zawieszonych w wodzie substancji.

Flotacja jako technika procesowa umożliwiająca wydzielanie fazy stałej z zawiesin, znana jest od ponad 100 lat. W przemyśle często stosuje się ją do oczyszczania minerałów, przy odzyskiwaniu surowców z wód technologicznych, oczyszczaniu ścieków i obróbce osadów. W uzdatnianiu wód do celów bytowo-gospodarczych flotacja nie znalazła wielkiego zastosowania, chociaż w kombinacji z koagulacją, szczególnie w odniesieniu do wód surowych obciążonych glonami i substancjami huminowymi daje duże widoki na przyszłość [18].

4.1. Metody flotacji

Poszczególne metody w istocie dzieli się w zależności od sposobu wytwarzania pęcherzyków powietrza.

Pęcherzyki powietrza otrzymywane przez dyspergowanie

W metodzie tej pęcherzyki powietrza wytwarza się wskutek dużych gradientów przepływu w mieszaninie trzech faz, tj. powietrza, wody i substancji stałych. Wielkość pęcherzyków wynosi ok. 1 mm. Tego rodzaju agregaty pęcherzyków nadają się tylko do flotacji rud i węgla oraz w ograniczonym zakresie do oczyszczania ścieków.

Elektroflotacja

W elektroflotacji pęcherzyki gazu (zakres wielkości: 50-100 pm) wytwarza się przez elektrolizę wody. Elektrody umieszczone są na dnie zbiornika flotacyjnego. Zaletą tej metody jest równomierne powstawanie pęcherzyków na dnie bez zbędnych gradientów prędkości.