Podstawy i technologie uzdatniania wody5

100

Przy bezpośrednich poborach wody rzecznej w okresach wysokich stanów niekiedy występują krótkotrwałe, bardzo wysokie stężenia fazy stałej (zmętnienia nieorganiczne), wymagające bardzo dużej, ogólnej sprawności koagulacji. W instalacjach takich, z reguły przed filtracją należy zwiększyć dawki reagentów koagulacyjnych, opierając się na odpowiednich doświadczeniach lub przeprowadzonych teslach laboratoryjnych [15]. Korzystna może też być zmiana typu koagulantów. Trudniejsze do opanowania są zakłócenia spowodowane rozpuszczonymi i zaadsorbowanymi w fazie stałej substancjami organicznymi, szczególnie gdy utrudniają hydrolizę soli metali i agregację. Przy wyższych dawkach soli metali można uzyskać lepsze wyniki. Inną możliwością jest świadome obniżenie wartości pH do zakresu optymalnej eliminacji związków organicznych. Jednak należy pamiętać o aspektach korozji chemicznej elementów instalacji i szczątkowej zawartości jonów metali. W szeregu wypadków, przy usuwaniu zakłóceń ze strony związków organicznych sprawdziło się ozonowanie wstępne, przy dawce tego reagenta ok. 1-2 mg/1. Wcześniej powszechnie stosowane chlorowanie wstępne, niekiedy wspomagało przebieg koagulacji, jednak z powodu powstających chlorowanych produktów ubocznych z metody tej zrezygnowano.

Różne rodzaje glonów bywają przyczyną wielu zakłóceń procesów koagulacji, przede wszystkim, gdy komórki źle wiążą się z kłaczkami i gdy produkty metabolizmu alg utrudniają agregację powodowaną przez hydrolizujące jony metali, np. w wyniku tworzenia koloidów ochronnych albo kompleksowania jonów koagulantów. Zakłócenia te można złagodzić lub usunąć za pomocą kationowych flokulantów (np. kationitowo zmodyfikowana skrobia), wstępnego ozonowania lub zastosowania wstępnie zhydrolizowanych soli glinu.

We wszystkich przypadkach zaleca się wykonanie odpowiednich testów laboratoryjnych w celu poprawienia warunków chemicznych koagulacji. Metody testowania koagulacji w trybie ciągłym lub nieciągłym podane są w instrukcji DVGW (w 218) [15]. Metody testowania szczególnie sprawdziły się przy optymalizacji wielkości dawek reagentów.

Od niedawna z powodzeniem stosuje się automatycznie sterowane instalacje do koagulacji. Aktualnie trwają dyskusje dotyczące optymalnego dawkowania koagulantów i flokulantów stosowanych przy oczyszczaniu wody i ścieków [16].

2.7. Pozostałości pokoaguiacyjne

Ilość osadów powstających podczas procesów separacji zależy od zawartych w wodzie surowej substancji stałych, dawkowanych jonów glinu i żelaza oraz wytworzonych produktów strącania. W bilansie masy do zawartej w wodzie surowej fazy stałej można dodać podwójną ilość jonów żelaza względnie potrójną ilość jonów glinowych (w mg/1). W odniesieniu do objętości powstającego osadu, ilość koagulantów jest znacznie wyższa, gdyż tworzące się wodorotlenki przeważnie mają bardzo małą gęstość. Osady pokoagulacyjne z tego względu, o ile w procesie rozdziału nie zastosuje się stopni kondycjonowania tych osadów (jak przy flotacji), odznaczają się zazwyczaj niewielką zawartością fazy stałej (ok. 0,2 do 2,0%).

Polimeryczne flokulanty są w stanie znacznie zwiększyć zagęszczenie powstałych osadów.

Właśnie dlatego po procesie sedymentacji i filtracji przed dalszą obróbką szlamów, prowadzącą do uzyskania fazy stałej nadającej się do deponowania przeważnie stosuje się tzw. zagęszczacze. W niektórych, nowoczesnych metodach koagulacji zagęszczanie następuje już w fazie separacji (Rys. 13). W obróbce osadów największe kłopoty stwarzają osady pokoagulacyjne z powodu niekorzystnych właściwości występujących w nich uwodnionych wodorotlenków i dużych udziałów związków organicznych.

Technika koagulacji pozwała do pewnego stopnia zmniejszyć ilość osadów przez ograniczenie ilości dodawanych jonów metali do wielkości niezbędnej, tzn. przy zmiennej jakości wody surowej korzystnie jest prowadzić sterowanie na bieżąco. Można więc dopuścić do nieco większej zawartości fazy stałej na odpływie z osadnika, po czym wodę skierować do właściwie dobranego filtra pospiesznego nie tracąc przy tym na jakości końcowej. Także szersze zastosowanie filtracji dla średnio obciążonych wód surowych może przynieść określone korzyści, podobnie jak ozonowanie wstępne przy mikrokoagułacji, podczas której wyraźnie obniża się zużycie koagu-lanta. Oszczędności może też przynieść użycie ulepszonych koagulantów, np. częściowo zhydrolizowanych soli metali.

Osady oczywiście zawierają wszystkie usuwane podczas koagulacji zatężo-ne składniki wody. Na szczególną uwagę zasługują metale śladowe, spośród których pewne dobrze eliminuje się przez koagulację, i które po dłuższym przebywaniu mogą mieć wpływ na te osady Podobnie należy podchodzić do jakości koagulantów, które również mogą zawierać substancje śladowe, w szczególności metale ciężkie. Zagadnienia te ujęte są w niemieckich normach DIN i normach europejskich CEN dotyczących koagulantów i flokulantów.

2.8. Podstawy planowania procesów koagulacji

Koagulacja i separacja fazy stałej podlega różnym wpływom utrudniającym zaplanowanie określonej stacji uzdatniania. Podjęcie planowania podstawowego przez istniejący zakład co do uzdatniania jest zatem problematyczne. W przypadku budowy nowej instalacji do koagulacji wody surowej rozróżnia się różne fazy planowania.