Koagulacja

FLOKOWANIE

Metoda koagulacji poprzedza bezpośrednio proces filtrowania wody. Przy użyciu filtrów piaskowych można usunąć tylko część substancji powodujących zmętnienie wody. Są to tzw. substancje mącące o dużych cząstkach fazy rozproszonej i wielkości od 10^-1 – 10^-4 (od jednego mm do jednej dziesięciotysięcznej milimetra). Mniejsze cząstki o wielkości 10^-5 – 10^-7 cm (jedna stumilionowa milimetra) określa się mianem cząstek rozproszonych lub cząsteczek całkowicie rozpuszczonych. Do dużych cząstek fazy rozproszonej zalicza się cząstki piasku i mułu, zaś do cząsteczek koloidalnie rozproszonych duże molekuły(makromolekuły) białek lub tłuszczów. Do cząsteczek automatycznie rozproszonych należą wszystkie związki o małej masie cząsteczkowej, jak np. sole, kwasy, zasady, ale również takie substancje jak aminokwasy lub mocznik.

Filtr piaskowy nie zatrzymuje cząsteczek koloidalnie rozproszonych oraz cząsteczek dokładnie rozpuszczonych w wodzie. Celem uzdatniania wody jest jednak maksymalne usunięcie zanieczyszczeń wprowadzonych do wody, aby w ten sposób utrzymać stale dobrą jakość wody. Dlatego należy usunąć również z wody te zanieczyszczenia, które nie są zatrzymywane przez filtr piaskowy. Za pomocą koagulacji można filtrować cząstki koloidalnie rozproszone, a nawet część zanieczyszczeń dokładnie rozproszonych. Reasumując – koagulacja oznacza filtrowanie zanieczyszczeń nie filtracyjnych.

W JAKI SPOSÓB PRZEBIEGA PROCES KOAGULACJI

Pewne związki chemiczne, a zwłaszcza sole glinu i żelaza, charakteryzują się tym, że po rozpuszczeniu w wodzie przekształcają się w wodorotlenki nierozpuszczalne w wodzie, które tworzą puszyste i kłaczkowate osady. Już w czasie tworzenia się kłaczków pobierają one z wody drobiny rozproszonych substancji. Powstały w ten sposób kłaczek jest w stanie wchłonąć na swojej powierzchni kolejne zanieczyszczenia. Istotną rolę w tym procesie odgrywa przyciąganie elektrostatyczne. Związki organiczne koloidalnie rozproszone, np. substancje białkowe, są ujemnie naładowane, natomiast kłaczki powstałe w wyniku koagulacji są naładowane dodatnio i są tak duże, że zatrzymuje je filtr piaskowy. W procesie uzdatniania wody wykorzystuje się powstałe w procesie koagulacji kłaczki w ten sposób, że niewielką ilość koagulatora dodaje się stale do przetłaczanej wody tuż przed filtrem piaskowym. Kłaczki powstają na odcinku przetłaczania wody tuż przed filtrem, następnie wchłaniają drobno rozproszone zanieczyszczenia i jeszcze przed filtrem czynią je filtracyjnym.

Stosowanym dawniej koagulatorem był siarczan glinu, a w niektórych przypadkach również sole żelaza ( chlorek żelazowy lub siarczan żelazowy), zaś w szczególnych sytuacjach, dla miękkiej wody, również glinian sodu. Siarczan glinu posiada tę wadę, że podczas rozpuszczania się daje silnie kwaśny odczyn i tylko w małym zakresie pH od 6,8 do 7,2 tworzy kłaczki, które są bardzo drobne. Jeżeli wartość pH jest niższa niż 6,8 lub wyższa niż 7,2, siarczan glinu nie koaguluje całkowicie, a część rozpuszczona przechodzi przez filtr i dopiero w wodzie tworzy kłaczki. W następstwie tego procesu woda w basenie mętnieje, albo na dnie basenu powstają widoczne kłaczkowate osady. Sole żelaza mają z kolei tę zaletę, że koagulują też przy wyższych wartościach pH, ale są agresywnymi związkami powodującymi korozję elementów metalowych i rozsypane tworzą trudne do usunięcia brunatne plamy. Nawet przy bardzo małych ilościach soli żelaza woda w basenie przybiera kolor zielony. W coraz większym stopniu stosuje się dzisiaj jako koagulanty wstępnie hydrolizowane chlorki glinu, tzw. Hydroksychlorki glinu. Część związku stanowi wodorotlenek glinu, substancja, z której składa się kłaczek. Im wyższy jest udział wodorotlenków, a tym samym mniejszy udział chlorków, tym korzystniejsze są warunki dla koagulacji oraz tolerancji pH. Stosując hydroksychlorek glinu „Quickflock” w postaci płynu, możliwy jest poprawny przebieg koagulacji nawet przy pH 7,6. Zaleca się jednak utrzymywanie wartości pH wody w basenie w granicach od 7,0 do maks. 7,4.

Koagulanty w rodzaju hydroksychlorku glinu, zwłaszcza „Quickflock” w płynie, powodują powstawanie szczególnie puszystych kłaczków o znacznie lepszej zdolności przyłączenia zanieczyszczeń niż kłaczki powstałe w wyniku działania siarczanu glinu. Koagulanty ten jest też znacznie bardziej ekonomiczny, ponieważ dla uzyskania pożądanego efektu wystarczają znacznie mniejsze ilości tego preparatu. Dozowanie koagulanta przed samym filtrem odbywa się głównie przy użyciu pomp membranowych. Przy stosowaniu tej metody ważny jest nie tylko dobór właściwego miejsca podawania środka, lecz również kształt dyszy dozującej. W procesie powstawania kłaczków niezbędne jest również użycie energii kinetycznej w postaci turbulentnego przepływu. W niektórych przypadkach sprawdziło się dozowanie środka koagulacyjnego bezpośrednio przed pompą. Wymienione wyżej hydroksychlorki glinu, które są dostępne w handlu w postaci płynu, posiadają tę zaletę, że można je dozować bezpośrednio bez uprzedniego rozcieńczenia, w przeciwieństwie do siarczanu glinu, z którego należy najpierw uzyskać roztwór.

Źródło: Bayrol