CS251897B1 - Způsob úpravy a čištění vod - Google Patents

Abstract

Podstatou způsobu úpravy a čištění vod je přidání po* aniorgamckém koagulantu pomocného organického flokulantu, sodné nebo draselné soli kopolymeru alkylesteru a,β etyléncky nenasycené kyseliny, kde alkyl obsahuje 1 až 8 atomů uhlíku a vinylického monomeru, obsahujícího benzenové jádro*, u iníž stupeň neutralizace je v rozmezí 0,45 až 0,60 a molekulová hmotnost kokopolymeru v rozmezí 1 . IO* 6 až 8 . 106. Použití přídavku flokulantu je výhodné při pH 6 až 9 a v množství 0,05 až 2,0 mg . I-1, kdy se dosahuje nejvyšší rychlosti sedimentace a nejnižšího zákalu čištěné vody.

Description

Vynález se týká způsobu úpravy a. čištění vod anorganickými solemi za přídavku syntetického organického flokulantu, který urychluje sedimentaci kalů a odstraňuje možnost destrukce aglomerátů.

Při úpravě a čištění vod anorganickými solemi, majícími funkci koagulantu, jsou již delší dobu používány rozpustné vysokomolekulární organické polymery-flbikulanty, dávkované obvykle do čištěné vody až ρΰ anorganickém koagulantu. Přídavek těchto flokulantů zvětšuje v jistém rozmezí velikost vloček, vytvořených působením anorganických solí, případně zvyšuje jejich měrnou hmotnost a tím napomáhá urychlení sedimentace vzniklých aglomerátů a tím i kvalitu odsazované kapaliny. Přídavek organických flokulantů má rovněž zvyšovat odolnost vloček vůči smykovým silám, vyskytujícím se v Opravárenském, případně čistírenském zařízení.

Nejrozšířenější jsou dosud syntetické organické flokulanty na bázi polyakrylamldu. V široké míře jsou využívány zejména aniontové flokulanty, jako jsou hydr(olyzovainé pplyakrylamidy nebo kopolymery akrylaimidu a kyseliny akrylové. Organické floikulanty na jiné bázi se vyskytují zřídka, jsou však popsány případy použití pro tyto účely kopolymerů styrenu a maleinanhydridu, kopolymery kyseliny akrylové a styrenu a podobně. Jejich účinek je však ve srovnání s polyakrylamidovými deriváty menší a jsou proto používány ojediněle.

Vysokamolekulární organické látky s dobrými floikulačními účinky mají většinou lineární nebo málo· větvenou strukturu základní makromolekuly, dostatečně dlouhou, aby mlostění bylo· účinné. Obsahují dostatečné množství aktivních skupin, způsobujících vazbu s povrchem suspendovaných částic.

Problémem zůstává skutečnost, že vyso·komolekuláriní látky s velikostí molekuly, přesahující určitý rozměr, jsou málo rozpustné, termodynamicky nestabilní v roztoku a jejich účinnost je tak omezena dosažitelnou koncentrací v roztoku z jediné strany a nedostatečným rozměrem makromolekuly ze strany druhé. Komerční deriváty poilyakrylamidu mají praktický rozsah n®lekulové hmotnosti 10⁵ až 10⁷ a jSou pokládány za nejúčinnější, neboť při této molekulové hmotnosti ještě nepřekračují mez rozpustnosti.

Antoniové polymerní flokulanty mají obvykle včleněny ve své struktuře karboixylové skupiny —COOH, které v četných případech mají větší adsorpční schopnost, než skupiny —CONH2. KarbOixylová skupina je schopna ionizace, což způsobuje zvýšení účinnosti aniontových flokulantů, které pro svoji funkci musí mít určitý stupeň ionizace. Při nízkém stupni ionizace jsou řetězce makromolekuly těsně svinuté, téměř kulovité, při vysokém stupni ionizace jsou naopak zcela rozvinuté a téměř nepohyblivé.

V obou případech ztrácí molekula schopnost tvorby můstků a její flokulační schopnost se silně snižuje.

Syntetické organické floikulanty se vyrábějí jako pevné látky, ve formě prášku,, vloček nebo granulí. Při výrtobě produktů ve formě prášků sušením může docházet při zvýšené teplotě k vnitřnímu síťování, řetězení a větvení, které snižují flokulační účinnost přípravku. Tyto přípravky jsou kriomě toho obtížně převedlitelné do vodných roztoků. Manipulace s přípravou roztoků je obtížná, doba rozpouštění bývá 60 až 120 minut, případně i více a vyžaduje poměrně komplikované zařízení, zejména pak intenzívní míchání, neboť dobré, dokonalé a rychlé rozpuštění je důležitým předpokladem jejich úspěšné aplikace při čištění vod. Toto· intenzívní míchání však nese s sebou nebezpečí destrukce polymerníhp· řetězce na malé, neúčinné jednotky působením smykových sil při intenzívním míchání. Také tím se zřetelně snižuje výsledná flokulační účinnost polymerů.

Uvedené nedostatky řeší způsob čištění a úpravy vod, založený na použití jako· floikulantu sodné nebo· draselné soli kopolymeru alkylesteru alfa,beta-etyléinicky nenasycené kyseliny, kde alkyl obsahuje 1 až 8 atomů uhlíku a viinylickéhio· monomeru, obsahujícího benzenové jádro·, jako je například styren nebo α-metylstyren, Stupeň neutralizace kopolymeru se pohybuje v rozmezí 0,45 až 0,60 a molekulová hmotnost v rozmezí 1 . 10⁶ až 8 . 10⁶.

Tento flokulant se přidává po· anorganickém koagulantu do čištěné vody v množství 0,05 až 2,0 mg/1 při pH 6 až 9.

Organický polymerní flokulant podle vynálezu je tvořen kombinací esterif i kovaného a ionizovaného polymeru, která se ukázala jako· výhodnější, než dosud používané typy flokulantů. Především je stupněm neutralizace možno přesně regulovat poměr mezi ionizací roztoku polymerního· flokulantu a neionizovanou částí, čímž se výhodně upravuje i tvar makromolekuly v roztoku a tedy její flokulační účinnost. Dále je polymerní flokulant, definovaný podle vynálezu, velmi dobře rozpustný ve vodě 1 při poměrně velmi vysoké molekulové hmotnosti a irnadto je možno jej používat ve vodárenské praxi ve formě koncentrovaného· vodného roztoku. Tím se nejen velmi podstatně sníží doby, potřebné k přípravě pracovních směsí, nýbrž se i zcela odstraní nebezpečí smykové deformace a destrukce flokulantu a jím vytvořených aglomerátů.

Dávkování koncentrovaného roztoku flokulantu se v praxí provede v takových bodech zařízení, které zabezpečí jeho rovnoměrné a rychlé rozptýlení v celém objemu upravované vody. Dávky flokulantu jsou přepočítávány na 100% účinné substance v závislosti od koncentrace pracovního zahuštěného roztoku přípravku.

Největší protažení molekuly ani; altového polymeru podle vynálezu nastává v neutrálním, mého slabě alkalickém prostředí. Snižováním pH se zmenšuje stupeň disomace, tím hustota náboje a stupeň rozvinutí makromolekuly.

Způsob úpravy a čištění vod podle vynálezu je uveden podrobněji v příkladech provedení, jim ž však není ani omezen, ani vyčerpán.

Příklady provedení.

Příklad 1

Úpravou říční vody ze Svratky byla vytvořena suspenze železitých vloček přidáním 55 mg . I'¹ FeCh . 6 řhO. Za 1 minutu

Relat. zákal u vzorku A B po přidání chloridu železitého» byl vzorek čištěné říční vody rozdělen na tři části, jedna byla ponechána v původním stavu (Aj, u druhé bylo pH upraveno na 9,85 a přidán organický flokulant, sodná sůl kopolymeru inetylmaleinanu a styrenu, se stupněm neutralizace 0,48, molekulovou hmotností 2,3 . 10⁶, v množství 0,2 mg . I¹ přepočteno· na obsah účinné látky. Flokulant byl přidán ve formě 8% vodného roztoku (BJ. Třetí část vzorku, označená (C) byla upravena stejným množstvím flokulantu, avšak při pH 8,5.

Vliv přídavku flokulantu byl sledován v čase jako relativní zákal čištěné vody a porovnáván vzájemně u všech tří částí vzorku. Výsledky měření byly tyto:

Doba sedimentace

C (min)

0,96	0,69
0,68	0,52
0,38	0,29
0,24	0,20

0,39	1,5
0,19	2,5
0,17	5,0
0,16	15,0

Při flokulaci pomocí přípravku podle vynickéhioi flokulantu značně urychlil sedmentiace, zejména při pH 8,5 a v prvých minutách procesu, kdy rovnovážného stavu u vzorku C bylo dosaženo téměř po 2,5 minutě.

Příklad 2

Stejným postupem, jako pudle příkladu 1, byla vytvořena suspenze vloček přidáním 55 mg . Γ¹ chloridu železitého a vzorek byl stejně rozdělen na vzorky A, B a C s úpravou pH podle příkladu 1. Jako flokulant byl do vzorků B a C přidán koipotymer, tvořený draselnou solí butylitakomátu a styrenu, v koncentraci 0,2 mg . Γ¹ (v přepočtu na 100 procent sušiny). Stupeň -neutralizace kopolymeru činil 0,58 a molekulová hmotnost 8 . 10^s. U všech vzorků byla měřena rychlost sedimentace železitých vloček a vzájemně porovnávána u jednotlivých vzorků. Nalezená maxima sedimentačních rychlostí (v mm . s^_1) pro jednotlivé vzorky jsou tato:

A 0,7

B 1,2

C 1,9

Je zřejmé, že použití přípravku podle vynálezu dává významně vyšší rychlost sedimentace vločkového mraku.

Příklad 3

Stejným postupem, jako podle příkladu 1, byla vytvořena suspenze vloček přidáním 55 mg . to¹ chloridu železitého· do» říční vddy a vzorek byl rozdělen na tři části po předchozí jednotné úpravě pH na 8,5. Prvá část zůstala v původním stavu, druhá byla flokulovánia přídavkem 0,2 mg . 'Γ' polyakryliamidu s molekulovou hmotností 1 . . 10⁵, třetí přídavkem rodné soli etylesteru kyseliny maleinové ve formě kopolymerů se styrenem,, s molekulovou hmotností 3 . 10⁶ a stupněm neutralizace 48 %, v množství 0,2 mg . I¹ v přepočtu na obsah aktivní složky. U všech tří vzorků bylo měřeno procento zachycení zákalotvorných látek při různé rychlosti proudění suspenze v obdélníkové lamele (délky 1,5 m, světlosti 0,5 ni s úhlem sklonu 60°). Rychlosti proudění byly uvažovány a měřeny jako střední rychlosti proudění. Byly naměřeny tyto; hodnoty:

% zachycení zákalotvorných látek u vzorku

ABC

Střední rychlost proudění v mm . s^_1

72	87	90	0,5
70	85	89	0,8
68	85	88	1,0
66	84	87	1,4

Při llokul-aci pomocí přípravu podle vynálezu bylo· trvale dioaahovánto vyššího· efektu, nezávisle od rychlosti proudění vody lamelou.

Příklad 4

Říční voda z řeky Svratky byla čířena chloridem železitým v množství 55 mg . 1^_1 inla modelu čířiče s kyvným pádlem (ČSSR pat. 137 876), opatřeným narážkami v prostoru vlo-čkovacíbo mraku. Po přidání k části B polyakrylamidu v množství 0,2 mg . . I^-1 a k části C draselné soli kopolymeru -oktylitakonátu se styrenem v množství 0,2 mg . Γ¹ (přepočteno na 100 % obsahu aktivní látky), byl měřen zákal v upravené viodě v závislosti na vzestupné rychlosti vody v úrovni hladiny vločkového- mraku. Byly naměřeny tyto hodnoty:

A	Zbytkový zákal (ZF) u vzorku B	C	Vzestupná rychlost (mm . s 1)
23,0	22,4	19,8	1,0
22,6	18,5	18,1	2,0
21,9	22,1	17,3	3,0
28,2	29,7	22,2	4,0

Jak je zřejmé z tabulky, i při tomto tes- nejlepší výsledky zejména pak při vysokých tovární přípravek podle vynálezu vykázal vzestupných rychlostech.

Claims (5)

1. Způsob úpravy a čištění vod anorganickými solemi, vyznačující se tím, že se jako piombcného organického- flokulantu použije sodné nebo draselné soli kopolymeru moinoalkylesteru α,,/3-etylenicky nenasycené kyseliny, kde alkyl obsahuje 1 až 8 atomů uhlíku a vinylického monomeru, obsahujícího benzenové jádro, se stupněm neutralizace v rozmezí 0,45 -až 0,60 a s molekulovou hmotností 1 . 10® až 8 . 10⁶.

2. Způsob úpravy a čištění viod podle bodu 1, vyznačující se tím, že pomocný organický flokulant se dávkuje po· anorganmkém flokulantu v množství 0,05 až 2,0 mg .

. 1^_1 v jednom nebo více bodech zařízení,

VYNÁLEZU zabezpečujících jeho dobré rozdělení do celého objemu upravované vody.

3. Způsob úpravy a čištění vod podle bodu 1, vyznačující se tím, že pomocný organický flokulant se přidává při pH upravované vody v rozmezí 6 až 9.

4. Způsob úpravy a čištění vod podle bodu 1, vyznačující se tím, že a,/S-etylénicky -nenasycená kyselina je kyselina itakoiriová nebo mialeincivá.

5. Způsob úpravy a čištění vod podle bodu 1, vyznačující se tím, že vimylický mlonomer, obsahující benzenové jádro- je styren nebo a-metylstyren.

Severografia, n. p., závod 7, Most

Cena 2,40 Kčs