Przedmiotem wynalazku jest sposób poprawiania wlasnosci filtracyjnych osadów powstajacych w procesie objetosciowej koagulacji zanieczyszczen wód.Proces koagulacji zanieczyszczen wód przepro¬ wadza sie przez dodawanie do wody koagulantów nieorganicznych, najczesciej w postaci soli glinu lub zelaza. W wyniku procesów dysocjacji i hydro¬ lizy w masie wody powstaje klaczkowata zawiesina wodorotlenków tych metali, wspólstracajaca sie z koloidalnymi zanieczyszczeniami wody.Proces technologiczny objetosciowej koagulacji zanieczyszczen wód prowadzi sie przy tym w trzech etapach. W pierwszym etapie wode z dodatkiem koagulantu poddaje sie szybkiemu mieszaniu, po czym w nastepnym etapie calosc wprowadza sie do komory wolnego mieszania w celu wytworzenia klaczków, a wiec spowodowanie flokulacji. Ostatni etap procesu obejmuje sedymentacje osadów w osa¬ dnikach pokoagulacyjnych.Flokulacje przyspiesza sie czasami przez dodanie do wody flokulantów, najczesciej w postaci wysoko- molekularnych, syntetycznych polielektrolitów. Do¬ datek flokulantów umozliwia skrócenie czasu wol¬ nego mieszania, zmniejszenie dawki koagulantu i przyspieszenie sedymentacji osadów w osadnikach pokoagulacyjnych.Wytracone w osadnikach osady charakteryzuja sie bardzo wysokim uwodnieniem. Nie udalo sie do¬ tychczas opracowac uniwersalnej, skutecznej i eko- 10 30 nomicznie uzasadnionej metody usuwania tych osa¬ dów ze stacji uzdatniania. Tradycyjne sposoby su¬ szenia na poletkach piaskowych nie zdaja w tym przypadku egzaminu. Osady zalegaja na nich mie¬ siacami, redukujac swoje uwodnienie w sposób nie¬ znaczny.Podobnie odwadnianie na wszystkich znanych i stosowanych w technice sanitarnej urzadzeniach do mechanicznego odwadniania osadów napotyka na powazne trudnosci. Przed odwadnianiem osadów najczesciej poprawia sie ich wlasnosci filtracyjne przez dodawanie do nich srodków wspomagajacych, np. syntetycznych polielektrolitów. Tak wiec w ca¬ lym procesie koagulacji i odwadniania polielektro- lity moga byc stosowane dwukrotnie — raz dla po¬ prawienia przebiegu procesu flokulacji, a drugi dla poprawienia wlasnosci filtracyjnych osadów po- koagulcyjnch. .Sumaryczna ilosc polielektrolitów, jaka mozna dodac do osadów jest ograniczona specyfika ich dzialania. Po przekroczeniu dawki optymalnej nie tylko nie poprawiaja one wlasnosci filtracyjnych osadów, ale je pogarszaja, Stad dwukrotne stoso¬ wanie polielektrolitów w dwu róznych celach kry¬ je w sobie zagrozenie przekroczenia dawki granicz¬ nej. Przy klasycznym stosowaniu polielektrolitów jako flokulantów dodaje sie je przed lub zaraz na poczatku procesu wolnego mieszania.Stwierdzono, ze okres czasu w którym flokulant wprowadza sie do wody w etapie wolnego mieszania lll 0243 rzutuje w sposób nieoczekiwany na wlasciwosci wy¬ traconych osadów. Dobierajac odpowiedni moment dla tej czynnosci mozna z jednej strony polepszyc wlasnosci filtracyjne osadów pokoagulacyjnych, a z drugiej strony zmniejszyc wydatnie normalnie potrzebna dawke koagulatu.Sposobem wedlug wynalazku flokulanty wpro¬ wadza sie dopiero po uplywie co najmniej polowy czasu wolnego mieszania, a najkorzystniej pod ko¬ niec wolnego mieszania np. 1 minute przed zakon¬ czeniem tego procesu. Jako czas wolnego mieszania przyjmuje sie przy tym czas ustalony dla koagulacji bez stosowania flokulantów, jako srodków wspoma¬ gajacych ten proces.W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie floku¬ lanty w postaci wysokomolekularnych, syntetycz¬ nych polielektrolitów, korzystnie polielektrolitów anionowych opartych na poliakryloamidzie jak np.Gigtar 3, Rokrysol WF-1, Rokrysol WF-2 i Praestol 2935/74. Optymalne dawki flokulantów zawieraja sie najczesciej w przedziale 0,1—1,0 mg/dm3 wody.Wprowadzenie do wody fluokulantów wywoluje obnizenie oporu wlasciwego filtracji osadów poko¬ agulacyjnych, przy czym wielkosc tego obnizenia zalezy od czasu, w którym flokulant dodaje sie do ukladu, jak tez od rodzaju stosowanego polielektro- litu.Reasumujac powyzsze mozna stwierdzic, ze przez wprowadzenie flokulantu pod koniec wolnego mie¬ szania uzyskuje sie nie tylko zmniejszenie dawki koagulantu w etapie szybkiego mieszania ale rów¬ niez redukcje oporu wlasciwego filtracji osadów pokoagulacyjnych.Ponizszy przyklad ilustruje blizej sposób wedlug wynalazku, nie ograniczajac go jednak.Przyklad. Przeprowadzono koagulacje wody o skladzie przytoczonym w tabeli 1.Tabela 1 1 Oznaczenie Barwa 1 Metnosc Sucha pozostalosc ogólna — czesci stale — czesci lotne Odczyn Zasadowosc wobec metyloranzu Chlorki Siarczany Twardosc ogólna Twardosc weglanowa Jednostka mg/dm3 Pt mg/dm3 Si02 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 pH mval/dm3 mg/dm3 Cl mg/dm3 S04 mval/dm3 mval/dm3 100 50 598 490 108 7,2 4,1 40,3 L 91^f 6,9 4,8 Jako koagulant zastosowano siarczan glinu Al2(S04)s. 18 H2O cz.d.a., a jako flokulanty polielek- trolity anionowe jak Gigtar 3, Rokrysol WF-1, Rok¬ rysol WF-2 i Praestol 2935/74.Dawki koagulantu, flokulantów i czas wolnego mieszania ustalono w laboratoryjnym koagulatorze.Wode koagulowano objetosciowo, metoda klasycz¬ na w modelowej stacji koagulacji. Pojemnosc ko¬ mory koagulacji wynosila 350 dm3. Przeprowadzono trzy cykle koagulacji: 1024 4 — koagulacja bez dodatku flokulantów, — flokulanty dodawane w 1 minute po rozpocze¬ ciu wolnego mieszania, — flokulanty dodawane na 1 minute przed zakon- 5 czeniem wolnego mieszania.W przypadku dodawania flokulantów przed za¬ konczeniem wolnego mieszania, czas wolnego mie¬ szania przyjmowano taki, jak dla przypadku koa¬ gulacji bez dodatku polielektrolitów.!• Osady po sedymentacji odprowadzano i zagesz¬ czano grawitacyjnie w ciagu 24 godzin. Po tym cza¬ sie dekantowano wode nadosadowa i oznaczano opór wlasciwy filtracji osadów. Pomiarów dokony¬ wano przy róznicach cisnien 600; 500; 400 i 200 mm 15 Hg.Na podstawie wyników pomiarów obliczono rów¬ nanie linii regresji wedlug metody najmniejszych kwadratów w osiach — log oporu wlasciwego (r) i log róznicy cisnien (A P). 2*. Z równania regresji: log r=s. log A P+A, w którym r i A P maja wyzej podane znaczenie, s oznacza wspólczynnik scisliwosci osadów zas A 25 oznacza wspólczynnik przesuniecia na osi rzednych proporcjonalny do oporu przegrody filtracyjnej, obliczono opór wlasciwy porównawczy (R) przyjety dla róznicy cisnien 368 mm Hg, co odpowiada 500 G/cm2. Wyniki pomiarów i obliczen podano w 30 tabeli 2 i na wykresie przedstawionym na rysunku, ilustrujacym wplyw flokulantów na wlasnosci fil¬ tracyjne osadów.Krzywe przedstawione na wykresie linia ciagla oznaczaja krzywe regresji w przypadku dodawania 35 flokulantów 1 minute po rozpoczeciu wolnego mie¬ szania, a krzywe przedstawione linia przerywana — krzywe regresji w przypadku dodawania flokulan¬ tów 1 minute przed zakonczeniem wolnego miesza¬ nia. Czas wolnego mieszania wynosil przy dozowa- 40 niu flokulantów w 1 minute po rozpoczeciu wolnego mieszania — 5 minut, a przy dozowaniu w 1 minute przed zakonczeniem wolnego mieszania — 15 minut, co wynikalo z badan w laboratoryjnym koagula¬ torze. 45 Krzywe oznacza cyframi 2 i 2', 3 i 3', 4 i 4\ 5 i 5' otrzymano przy wspomaganiu flokulacji odpowied¬ nio takimi polielektrolitami jak Gigtar 3, Rokrysol WF-1, Rokrysol WF-2, Praestol 2935/74, zas krzywa oznaczona cyfra 1 przy prowadzeniu flokulacji bez 50 wspomagania tego procesu dodatkiem polielektrolitu.Zgodnie z danymi w tabeli 2 optymalna dawka koagulantu w przypadku koagulacji bez wspomaga¬ nia wynosila 60 mg/dm3 A12(S04)S-18 H20. Zasto¬ sowanie flokulantów wywolalo we wszystkich przy- 55 padkach redukcje tej dawki. Wielkosc redukcji op¬ tymalnej dawki koagulantu zalezala od rodzaju sto¬ sowanego polielektrolitu, nie zalezala natomiast od czasu w którym ten polielektrolit zostal dodany.Zarówno w przypadku dodawania go w 1 minute 60 . po rozpoczeciu wolnego mieszania, jak równiez na 1 minute przed zakonczeniem wolnego mieszania dawka koagulantu zostala obnizona do: — 50 mg/dm3 przy wspomaganiu flokulacji Gig- tarem — 3 i Rokrysolem WF-1, co stanowi 16,7% 65 redukcji dawki,111024 Tabela 2 Rodzaj polielek- trolitu 1 Dawka poli¬ elek¬ trolitu mg/dm3 2 Dawka Al2(S04)8 X18H20 mg/dm3 3 Opó P= 600 mm Hg 4 r wlasciwy r/1012 (m/kg) P=- 500 mm Hg 5 P=», 400 mm Hg 6 P= 300 mm Hg 7 P=. 200 mm Hg 8 Równanie regresji log r=s-log P+A 9 Opór wlas¬ ciwy po¬ równawczy R/1012 (m/kg) 10 | Woda koagulowana bez dodatku polielektrolitu —- — 60 7,84 6,85 6,18 5,11 4,14 log r=0,5666 log P+11,3178 5,85 Polielektrolit dodawany w 1 minute po rozpoczeciu wolnego mieszania Gigtar-3 Rokrysol WF-1 Rokrysol WF-2 Fraestol 2935/74 Gigtar-3 Rokrysol WF-1 Rokrysol WF-2 Praestol 2935/74 0,6 0.5 0.4 0,4 50 50 \ 40 40 5,50 5,25 4 97 4 92 Polielektrolit dodawana 0,6 0,5 0,4 0,4 50 50 40 40 4,58 4,22 3,60 3,30 5,17 4,94 4,67 4,33 4,30 4,21 3,98 3,63 3,75 3,60 3,50 3,04 2,91 2,80 2,67 2,35 log r=0,5794 log P+11,1405 log r=0,5750 log P+11,1355 log r=0,5608 log log r=0,6636 log t na 1 minute przed zakonczeniem wolnego 4,20 3,81 3,30 2,92 3,53 3,23 2,81 2,58 2,94 2,67 2,33 2,17 2,23 2,08 1,81 1,64 log r=0,6549 log log r=0,6421 log log r=0,6265 log log r=0,6182 log P+11,1507 P+10,8473 mieszania P+10,8512 P+10,8466 P+10,8239 P+10,8052 4,20 4,04 3,85 3,51 3,37 3,09 2,67 2,44 — 40 mg/dm3 przy wspomaganiu flokulacji Rok- rysolem WF-2 i Praestolem 2935/74, co stanowi 33,4% redukcji dawki.Zgodnie z danymi przedstawionymi w tabeli 2 i na rysunku zastosowanie flokulantów wywolalo obnizenie oporu wlasciwego filtracji osadów. Wiel¬ kosc tego obnizenia zalezala od rodzaju stosowane¬ go polielektrolitu, a takze od czasu w którym go do¬ dawano.Optymalne dawki flokulantów nie ulegaly zmia¬ nie bez wzgledu na czas ich dodawania. Wynosily one odpowiednio: 0,6 mg/dm3 Gigtaru-3; 0,5 mg/dm3 Rokrysolu WF-1; 0,4 mg/dm3 Rokrysolu WF-2 i 0,4 mg/dm3 Praestolu 2935/74. Opór wlasciwy fil¬ tracji zostal obnizony w wyniku dozowania floku¬ lantów W 1 minute po rozpoczeciu wolnego miesza¬ nia w stosunku do oporu osadów z koagulacji sa¬ mym siarczanem glinu — dla Gigtaru-3 o 28,2%, Rokrysolu WF-1 o 30,9%, Rokrysolu WF-2 o 34,2%, Praestolu ^935/74 o 40,0%, natomiast przy dozowaniu flokulantów na 1 minute przed zakonczeniem wol¬ nego mieszania — dla Gigtaru-3 o 42,4% Rokrysolu WF-1 o 47,2%, Rokrysolu WF-2 o 54,4%, Praestolu 2935/74 o 58,3%.Z przedstawionych obliczen, a takze z przebiegu krzywych na rysunku wynika, ze z punktu widze¬ nia redukcji oporu wlasciwego osadów korzystniej jest dodawac flokulanty pod koniec procesu wolne¬ go mieszania. Róznice w dzialaniu flokulantów do¬ dawanych na poczatku i pod koniec procesu floku¬ lacji mozna wytlumaczyc mechanizmem ich dzia¬ lania. Czastki osadu adsorbuja sie na wystajacych segmentach lancucha polimeru przez co nastepuje 40 45 50 60 65 wzmocnienie struktury i zwiekszenie wymiarów klaczków.Jezeli polielektrolit dodawany jest bezposrednio po koagulancie, to lancuch polimeru laczy ze soba w agregaty drobne, dopiero co powstale czastki osa¬ du, wysycajac jednoczesnie swoja zdolnosc sorb- cyjna.Jezeli natomiast, polielektrolit jest dodawany pod koniec procesu wolnego mieszania polaczeniu przez lancuch polimeru ulegaja duze wyksztalcone klacz¬ ki osadu. W efekcie, na skutek dodawania flokulan¬ tów pod koniec wolnego mieszania, otrzymuje sie znacznie wieksze agregaty klaczków.Jak wynika z przeprowadzonych badan osady po¬ wstale w wyniku sedymentacji duzych klaczków maja korzystniejsze wlasciwosci filtracyjne niz osa¬ dy powstale w wyniku sedymentacji drobniejszej klaczkowatej zawiesiny.Wspólczynnik scisliwosci osadów dla zakresu po¬ miarowego zmienil sie w bardzo niewielkim stopniu w sposób uniemozliwiajacy przypisanie indywidual¬ nych odchylen badanym zmiennym. Zakres zmian wspólczynnika scisliwosci wynosil 0,5608—0,6636.Zastrzezenie patentowe Sposób poprawiania wlasnosci filtracyjnych osa¬ dów powstajacych w procesie objetosciowej koa¬ gulacji zanieczyszczen wód przy równoczesnym sto¬ sowaniu srodków wspomagajacych ten proces,w po¬ staci fluokulantów wysokomolekularnych, syntetycz¬ nych polielektrolitów, wprowadzonych do komory wolnego mieszania, znamienny tym, ze flokulanty wprowadza sie po uplywie co najmniej polowy cza¬ su wolnego mieszania, ustalonego dla koagulacji bez wspomagania flokulantami.111 024 1 12,400 12,300 12,200 2,300 2,400 2,500 2,600 2,700 2,800 logAP LDA. Zakl. 2. Zam. 340/81. 120 egz.Cena 45 zl PL