29626 Podstawy i technologie uzdatniania wody6

102

W fazie pierwszej bada i ocenia się jakość wody surowej oraz wahania jej składników. Do najważniejszych parametrów jakości zalicza się substancje nierozpuszczalne, ich stężenia i typ, gdyż pozwalają one zadecydować o wyborze metody rozdzielania fazy stałej.

Kolejnym ważnym, mającym wpływ parametrem są rozpuszczone substancje organiczne, decydujące o zapotrzebowaniu na koagulanty.

Drugą fazą planowania z reguły są próby laboratoryjne koagulacji, np. testy wykonane w zlewce. Chodzi o znalezienie, w zależności od wahań występujących w wodzie surowej, optymalnych warunków chemicznych koagulacji i poznanie ich skuteczności w tym także odnośnie rozpuszczonych w wodzie składników oraz w razie potrzeby ich skorygowania. Z laboratoryjnych testów można wyciągnąć dalsze wnioski odnośnie wyboru metod rozdzielania i konkretne uwagi co do projektowania elementów instalacji koagulacyjnej, np. czasy powstawania kłaczków i optymalne dopływy energii.

Korzystając z tych danych dochodzi się do trzeciej fazy, często będącej fazą pilotażową, w której na miejscu w instalacji próbnej o wydajności od 1 do 20 m³/h można podjąć i sprawdzić ostateczny plan budowy instalacji do koagulacji. Oczywiście nie zawsze można dojść do wyników w pełni reprezentatywnych dla przyszłej eksploatacji. Z tego powodu stacje wielko-przepustowe często wyposaża się w urządzenia o zmiennych parametrach, przede wszystkim mieszadła zmiennoobrotowe.

Z kosztownej fazy pilotażowej można zrezygnować, gdy doświadczenia zdobyte w określonych typach instalacji dla takich samych wód surowych są wystarczające, i dla których przewidziano już możliwości dopasowania pod względem konstrukcyjnych. Wątpliwa często jest przy tym część rozdzielająca, na którą można jednak bezpośrednio wpływać przez sterowanie procesem tworzenia kłaczków i użyciem polimerycznych flokulantów. Szczególnie ważne są zawsze próby pilotażowe, gdy ma być zastosowana filtracja z kłaczkami, ponieważ przy niekorzystnych warunkach brzegowych można się szybciej liczyć z następstwami, np. z za krótką żywotnością filtrów lub przebiciami mętów.

3. Sedymentacja

Sedymentacja jest ważną metodą oczyszczania wody z substancji zawieszonych. Polega na opadaniu gęstszej, zdyspergowanej fazy stałej z mieszaniny dwóch faz na dno pod wpływem, siły grawitacji, co umożliwia ich rozdzielenie. Ograniczenie sedymentacji wynika z bardzo małych prędkości osiadania cząstek niewielkich. Sedymentacja nie nadaje się do separacji substancji o średnicach cząstek mniejszych niż ok. 1-10 pm (Rys. 2).

Zastosowanie sedymentacji jako metody rozdzielania zależy od jej celu i można ją scharakteryzować zgodnie z następującym zakresem zadań:

• „klarowanie” dla wyższego stopnia separacji zawieszonej fazy stałej,

• „zagęszczanie” fazy stałej (szlamów) dla uzyskania możliwie najbardziej stężonego strumienia cząstkowego o wysokiej zawartości ciał stałych,

• „klasyfikacja” dla wytwarzania różnych frakcji cząstek o zróżnicowanych średnicach,

• „sortowanie” dla rozdzielenia różnych substancji na podstawie ich różnych gęstości.

Wybór procesu zależy od rangi wyżej wymienionych celów. W uzdatnianiu wody do picia i oczyszczaniu ścieków najważniejszą rolę odgrywa „klarowanie,, oraz „zagęszczanie”.

3.1. Sedymentacja cząstek pojedynczych

Siły działające na kulkę, wokół której przepływa ciecz przedstawiono na rysunku 17.

Założenia:

- układ znajduje się w stanie stacjonarnym, tzn. suma działających sił jest prawie równa zeru,

- układ porusza się z prędkością opadającej kulki (dlatego w_op - w₀o).

Rys, 17: Linie prądu i siły działające na kulkę