La coagulation de l'eau fait référence aux méthodes physiques et chimiques préliminaires de sa purification. L'essence du processus réside dans l'agrandissement et la précipitation d'impuretés mécaniques ou de substances émulsionnées. Cette technologie est utilisée dans les usines modernes de traitement des eaux usées et de l'eau.
Fondements physiques
La coagulation de l'eau, ou en d'autres termes sa clarification, est un processus dans lequel de petites particules en suspension sont combinées en conglomérats plus grands. La réalisation de cette procédure vous permet d'éliminer les impuretés finement dispersées du liquide lors de sa décantation, de sa filtration ou de sa flottation ultérieure.
Pour que les particules "collent ensemble", il est nécessaire de vaincre les forces de répulsion mutuelle entre elles, qui assurent la stabilité de la solution colloïdale. Le plus souvent, les impuretés ont une faible charge négative. Par conséquent, pour purifier l'eau par coagulation, des substances de charges opposées sont introduites. En conséquence, les particules de suspensions deviennent électriquement neutres, perdent leurs forces de répulsion mutuelle et commencent à se coller, puis tombent.dans les sédiments.
Matériaux utilisés
2 types de réactifs chimiques sont utilisés comme coagulants: inorganiques et organiques. Parmi le premier groupe de substances, les plus courantes sont les sels d'aluminium, de fer et leurs mélanges; sels de titane, de magnésium et de zinc. Le deuxième groupe comprend les polyélectrolytes (mélamine-formaldéhyde, épichlorohydrindiméthylamine, polychlorodiallyldiméthylammonium).
Dans les conditions industrielles, les eaux usées sont le plus souvent coagulées avec des sels d'aluminium et de fer:
- Chlorure d'aluminium AlCl3∙6H2O;
- chlorure ferrique FeCl3∙6H2O;
- Sulfate d'aluminium 2O;
- sulfate de fer FeSO4 7H2O;
- aluminate de sodium NaAl(OH)4 et autres.
Les coagulants forment des flocons à grande surface spécifique, ce qui assure leur bonne capacité d'adsorption. Le choix du type optimal de substance et de sa dose est effectué dans des conditions de laboratoire, en tenant compte des propriétés du liquide de l'objet de traitement. Pour la clarification des eaux naturelles, la concentration des coagulants est généralement comprise entre 25 et 80 mg/l.
La quasi-totalité de ces réactifs appartiennent à la 3ème ou 4ème classe de danger. Par conséquent, les zones où ils sont utilisés doivent être dans des pièces isolées ou des bâtiments indépendants.
Destination
Le processus de coagulation est utilisé à la fois dans les systèmes de traitement de l'eau et pour le nettoyage industriel eteaux usées ménagères. Cette technologie aide à réduire la quantité d'impuretés nocives:
- fer et manganèse - jusqu'à 80 %;
- tensioactifs synthétiques - de 30 à 100 %;
- plomb, chrome - de 30 %;
- produits pétroliers – de 10 à 90 %;
- cuivre et nickel - de 50 %;
- pollution organique - de 50 à 65 %;
- substances radioactives - de 70 à 90 % (à l'exception de l'iode, du baryum et du strontium difficiles à éliminer; leur concentration ne peut être réduite que d'un tiers);
- pesticides - de 10 à 90 %.
La purification de l'eau par coagulation suivie d'une sédimentation permet de réduire la teneur en bactéries et virus de 1 à 2 ordres de grandeur, et la concentration des micro-organismes les plus simples - de 2 à 3 ordres de grandeur. La technologie est efficace contre les agents pathogènes suivants:
- Coxsackievirus;
- entérovirus;
- virus de l'hépatite A;
- E. coli et ses bactériophages;
- kystes de Giardia.
Facteurs clés
La vitesse et l'efficacité de la coagulation de l'eau dépendent de plusieurs conditions:
- Degré de finesse et concentration d'impuretés. Une turbidité accrue nécessite des doses plus élevées de coagulant.
- Acidité de l'environnement. La purification de liquides saturés d'acides humiques et fulviques se produit mieux à des valeurs de pH plus basses. Avec une clarification normale de l'eau, le processus est plus actif à un pH élevé. Pour augmenter l'alcalinité, ajoutez de la chaux, de la soude, de la soude caustique.
- Composition ionique. A faible concentrationmélange d'électrolytes, l'efficacité de la coagulation de l'eau est réduite.
- Présence de composés organiques.
- Température. Avec sa diminution, la vitesse des réactions chimiques diminue. Le mode optimal chauffe jusqu'à 30-40 ° С.
Processus technologique
Il existe 2 principales méthodes de coagulation utilisées dans les stations d'épuration:
- En volume libre. Pour cela, des mélangeurs et des chambres de floculation sont utilisés.
- Éclair de contact. Un coagulant est d'abord ajouté à l'eau, puis il est passé à travers une couche de matériaux granulaires.
La dernière méthode de coagulation de l'eau est la plus largement utilisée en raison des avantages suivants:
- Vitesse de nettoyage élevée.
- Plus petites doses de coagulants.
- Pas d'influence forte du facteur de température.
- Pas besoin d'alcaliniser le fluide.
Le procédé technologique de traitement des eaux usées par coagulation comprend 3 étapes principales:
- Dosage du réactif et mélange avec de l'eau. Les coagulants sont introduits dans le liquide sous forme de solutions ou de suspensions à 10-17 %. Le mélange dans des conteneurs est effectué mécaniquement ou par aération avec de l'air comprimé.
- Formation de flocs dans des chambres spéciales (contact, couche mince, éjection ou recirculation).
- Sédimentation en bassins de décantation.
La sédimentation des eaux usées est plus efficace avec une méthode en deux étapes, lorsqu'elle est d'abord réalisée sans coagulants, puis après traitement chimiqueréactifs.
Designs de robinets traditionnels
L'introduction de la solution coagulante dans l'eau traitée s'effectue à l'aide de différents types de mélangeurs:
- Tubulure. Des éléments statiques sous forme de cônes, diaphragmes, vis sont installés à l'intérieur de la canalisation sous pression. Le réactif est fourni par un venturi.
- Hydraulique: cloisonné, perforé, vortex, rondelle. Le mélange se produit en raison de la création d'un écoulement turbulent d'eau passant le long des cloisons, à travers des trous, une couche de sédiment coagulant en suspension ou un insert en forme de rondelle (diaphragme) avec un trou.
- Mécanique (pale et hélice).
Combinaison avec flottation
Le traitement des eaux usées par coagulation est difficile à contrôler en raison du changement constant de la qualité du liquide. Pour stabiliser ce phénomène, on utilise la flottation - la séparation des particules en suspension sous forme de mousse. Avec les coagulants, les floculants sont introduits dans l'eau purifiée. Ils diminuent la mouillabilité des suspensions et améliorent l'adhésion de celles-ci aux bulles d'air. La saturation en gaz est effectuée dans les usines de flottation.
Cette technique est largement utilisée pour la coagulation de l'eau contaminée par des produits des industries suivantes:
- industrie du raffinage;
- production de fibres artificielles;
- industries des pâtes et papiers, du cuir et de la chimie;
- génie mécanique;
- productionnourriture.
3 types de floculants sont utilisés:
- d'origine naturelle (amidon, levure fourragère hydrolysée, bagasse);
- synthétique (polyacrylamide, VA-2, VA-3);
- inorganique (silicate de sodium, dioxyde de silicium).
Ces substances permettent de réduire la dose nécessaire de coagulants, de raccourcir la durée du nettoyage et d'augmenter la vitesse de sédimentation des écailles. L'ajout de polyacrylamide même en très petite quantité (0,5-2,0 mg/kg) alourdit considérablement les flocons de décantation, ce qui augmente la vitesse de montée de l'eau dans les clarificateurs de type vertical.
Méthodes d'intensification des procédés
L'amélioration du processus de coagulation de l'eau s'effectue dans plusieurs directions:
- Modifier le mode de traitement (coagulation fractionnée, séparée, intermittente).
- Régulation de l'acidité de l'eau.
- Utilisation d'opacifiants minéraux, dont les particules jouent le rôle de centres supplémentaires pour la formation de conglomérats, de matériaux de sorption (argile, clinoptilolite, saponite).
- Traitement combiné. Combinaison de coagulation avec aimantation de l'eau, application d'un champ électrique, exposition aux ultrasons.
- Utilisation d'un mélange de chlorure ferrique et de sulfate d'aluminium.
- L'utilisation de l'agitation mécanique, qui réduit la dose de coagulants de 30 à 50 % et améliore la qualité du nettoyage.
- Introduction d'oxydants (chlore et ozone).
