Pembekuan air: prinsip tindakan, tujuan aplikasi

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 17:49

Penggumpalan air mengacu pada metode fisik dan kimia awal pemurniannya. Inti dari proses ini terletak pada pembesaran dan pengendapan kotoran mekanis atau zat yang diemulsi. Teknologi ini digunakan di instalasi pengolahan air dan air limbah modern.

Fondasi fisik

Koagulasi air, atau dengan kata lain klarifikasi, adalah proses di mana partikel kecil dalam suspensi digabungkan menjadi konglomerat yang lebih besar. Melakukan prosedur ini memungkinkan Anda untuk menghilangkan kotoran yang terdispersi halus dari cairan selama pengendapan, penyaringan, atau flotasi lebih lanjut.

Agar partikel "bersatu", perlu untuk mengatasi gaya tolak-menolak di antara mereka, yang memastikan stabilitas larutan koloid. Paling sering, pengotor memiliki muatan negatif yang lemah. Oleh karena itu, untuk memurnikan air dengan koagulasi, zat dengan muatan berlawanan dimasukkan. Akibatnya, partikel suspensi menjadi netral secara listrik, kehilangan gaya tolak-menolak timbal balik dan mulai saling menempel, dan kemudian jatuh.dalam sedimen.

Bahan yang digunakan

2 jenis reagen kimia digunakan sebagai koagulan: anorganik dan organik. Dari kelompok zat pertama, yang paling umum adalah garam aluminium, besi, dan campurannya; titanium, magnesium dan garam seng. Kelompok kedua meliputi polielektrolit (melamin-formaldehida, epiklorohidrindimetilamin, poliklorodialildimetil-amonium).

Dalam kondisi industri, air limbah paling sering digumpalkan dengan garam aluminium dan besi:

• Aluminium klorida AlCl₃∙6H_2O;
• ferric chloride FeCl₃∙6H_2O;
• Al sulfat 2_O;
• besi sulfat FeSO₄ 7H_2O;
• natrium aluminat NaAl(OH)_{4 dan lainnya.}

Koagulan membentuk serpihan dengan luas permukaan spesifik yang besar, yang memastikan kapasitas adsorpsinya yang baik. Pilihan jenis zat yang optimal dan dosisnya dibuat dalam kondisi laboratorium, dengan mempertimbangkan sifat-sifat cairan dari objek perawatan. Untuk klarifikasi perairan alami, konsentrasi koagulan biasanya berkisar antara 25-80 mg/l.

Hampir semua reagen ini termasuk dalam kelas bahaya ke-3 atau ke-4. Oleh karena itu, area di mana mereka digunakan harus di ruang terisolasi atau bangunan terpisah.

Tujuan

Proses koagulasi digunakan baik dalam sistem pengolahan air dan untuk membersihkan industri danair limbah rumah tangga. Teknologi ini membantu mengurangi jumlah kotoran berbahaya:

• besi dan mangan - hingga 80%;
• surfaktan sintetis - sebesar 30-100%;
• timbal, kromium - sebesar 30%;
• produk minyak bumi – sebesar 10-90%;
• tembaga dan nikel - sebesar 50%;
• polusi organik - sebesar 50-65%;
• zat radioaktif - 70-90% (kecuali yodium, barium, dan strontium yang sulit dihilangkan; konsentrasinya hanya dapat dikurangi sepertiga);
• pestisida - sebesar 10-90%.

Pemurnian air dengan koagulasi diikuti dengan sedimentasi memungkinkan untuk mengurangi kandungan bakteri dan virus di dalamnya sebanyak 1-2 kali lipat, dan konsentrasi mikroorganisme paling sederhana - sebanyak 2-3 kali lipat. Teknologi ini efektif melawan patogen berikut:

• Coxsackievirus;
• enterovirus;
• virus hepatitis A;
• E. coli dan bakteriofagnya;
• kista giardia.

Faktor Kunci

Kecepatan dan efisiensi koagulasi air tergantung pada beberapa kondisi:

• Tingkat kehalusan dan konsentrasi kotoran. Peningkatan kekeruhan membutuhkan dosis koagulan yang lebih tinggi.
• Keasaman lingkungan. Pemurnian cairan jenuh dengan asam humat dan fulvat terjadi lebih baik pada nilai pH yang lebih rendah. Dengan klarifikasi air normal, prosesnya lebih aktif pada pH tinggi. Untuk meningkatkan alkalinitas tambahkan kapur, soda, soda api.
• Komposisi ionik. Pada konsentrasi rendahcampuran elektrolit, efisiensi koagulasi air berkurang.
• Keberadaan senyawa organik.
• Suhu. Dengan penurunannya, laju reaksi kimia berkurang. Mode optimal adalah pemanasan hingga 30-40 °.

Proses teknologi

Ada 2 metode koagulasi utama yang digunakan di instalasi pengolahan air limbah:

• Dalam volume gratis. Untuk ini, mixer dan ruang flokulasi digunakan.
• Kontak keringanan. Koagulan pertama-tama ditambahkan ke air, dan kemudian dilewatkan melalui lapisan bahan granular.

Metode koagulasi air yang terakhir adalah yang paling banyak digunakan karena keuntungan sebagai berikut:

• Kecepatan pembersihan tinggi.
• Dosis koagulan yang lebih kecil.
• Tidak ada pengaruh kuat dari faktor suhu.
• Tidak perlu mengalkalikan cairan.

Proses teknologi pengolahan air limbah dengan koagulasi meliputi 3 tahap utama:

1. Pereaksi takaran dan pencampuran dengan air. Koagulan dimasukkan ke dalam cairan dalam bentuk larutan atau suspensi 10-17%. Pencampuran dalam wadah dilakukan secara mekanis atau dengan aerasi dengan udara bertekanan.
2. Pembentukan flok di ruang khusus (kontak, lapisan tipis, ejeksi atau resirkulasi).
3. Pengendapan di tangki pengendapan.

Sedimentasi air limbah lebih efisien dengan metode dua tahap, yaitu pertama kali dilakukan tanpa koagulan, kemudian setelah diolah dengan bahan kimia.reagen.

Desain faucet tradisional

Pengenalan larutan koagulan ke dalam air olahan dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis mixer:

• Tubular. Elemen statis dalam bentuk kerucut, diafragma, sekrup dipasang di dalam pipa tekanan. Reagen disuplai melalui venturi.
• Hidraulik: cloisonne, berlubang, pusaran, mesin cuci. Pencampuran terjadi karena terciptanya aliran turbulen air yang melewati sekat, melalui lubang, lapisan sedimen koagulasi tersuspensi atau sisipan berupa ring (diafragma) berlubang.
• Mekanik (pisau dan baling-baling).

Kombinasi dengan flotasi

Pengolahan air limbah dengan koagulasi sulit untuk mengontrol prosesnya karena perubahan kualitas cairan yang konstan. Untuk menstabilkan fenomena ini, flotasi digunakan - pemisahan partikel tersuspensi dalam bentuk busa. Bersama dengan koagulan, flokulan dimasukkan ke dalam air murni. Mereka mengurangi keterbasahan suspensi dan meningkatkan adhesi yang terakhir dengan gelembung udara. Saturasi gas dilakukan di instalasi flotasi.

Teknik ini banyak digunakan untuk koagulasi air yang terkontaminasi produk industri berikut:

• industri pemurnian;
• produksi serat buatan;
• industri pulp dan kertas, kulit dan kimia;
• teknik mesin;
• produksimakanan.

3 jenis flokulan yang digunakan:

• asal alami (pati, ragi pakan ternak terhidrolisis, ampas tebu);
• sintetis (poliakrilamida, VA-2, VA-3);
• anorganik (natrium silikat, silikon dioksida).

Zat ini memungkinkan untuk mengurangi dosis koagulan yang diperlukan, mempersingkat durasi pembersihan, dan meningkatkan laju pengendapan serpihan. Penambahan poliakrilamida bahkan dalam jumlah yang sangat kecil (0,5-2,0 mg/kg) secara signifikan membebani serpihan pengendapan, yang meningkatkan laju kenaikan air dalam clarifier tipe vertikal.

Metode intensifikasi proses

Perbaikan proses koagulasi air dilakukan dalam beberapa arah:

1. Mengubah mode pemrosesan (fraksional, terpisah, koagulasi intermiten).
2. Pengaturan keasaman air.
3. Penggunaan mineral opacifier, yang partikelnya berperan sebagai pusat tambahan untuk pembentukan konglomerat, bahan penyerap (tanah liat, klinoptilolit, saponit).
4. Pemrosesan gabungan. Kombinasi koagulasi dengan magnetisasi air, penerapan medan listrik, paparan ultrasound.
5. Menggunakan campuran besi klorida dan aluminium sulfat.
6. Penggunaan agitasi mekanis, yang mengurangi dosis koagulan hingga 30-50% dan meningkatkan kualitas pembersihan.
7. Pengenalan oksidator (klorin dan ozon).