Вплив застосування PAC у водоочищенні теплових електростанцій
1. Попереднє очищення підживлювальної води
Природні водойми часто містять мул, глину, гумус та інші зважені речовини, а також колоїдні домішки, а також бактерії, грибки, водорості, віруси та інші мікроорганізми, які мають певну стійкість у воді, що є основною причиною каламутності, кольору та запаху води. Ці надлишкові органічні речовини потрапляють в іонообмінник, забруднюють смолу, знижують обмінну здатність смоли та навіть впливають на якість стічних вод системи знесолення. Основною метою коагуляційної обробки, відстійного очищення та фільтрації є видалення цих домішок, щоб вміст зважених речовин у воді зменшився до менш ніж 5 мг/л, тобто щоб отримати освітлену воду. Це називається попереднім очищенням води. Після попереднього очищення воду можна використовувати як котельну воду лише тоді, коли розчинені солі у воді видаляються за допомогою іонного обміну, а розчинені гази – за допомогою нагрівання, вакуумування або продувки. Якщо ці домішки не видаляються попередньо, подальше очищення (знесолення) не може бути проведене. Тому коагуляційна обробка води є важливою ланкою в процесі очищення води.
Процес попередньої обробки на теплових електростанціях виглядає наступним чином: сира вода → коагуляція → осадження та освітлення → фільтрація. Коагулянти, що зазвичай використовуються в процесі коагуляції, це поліалюмінійхлорид, полісульфат заліза, сульфат алюмінію, трихлорид заліза тощо. Далі в основному розглядається застосування поліалюмінійхлориду.
Поліалюмінійхлорид, який називають ПАК, виготовляється з алюмінієвої золи або алюмінієвих мінералів як сировини. За високої температури та певного тиску в результаті реакції з лугом та алюмінієм утворюється полімер. Сировина та процес виробництва відрізняються, а характеристики продукту не однакові. Молекулярна формула ПАК [Al2(OH)nCI6-n]m, де n може бути будь-яким цілим числом від 1 до 5, а m – цілим числом кластера 10. ПАК випускається як у твердому, так і в рідкому вигляді.
2. Механізм коагуляції
Існує три основні ефекти коагулянтів на колоїдні частинки у воді: електрична нейтралізація, адсорбційне утворення та переміщення. Який із цих трьох ефектів є основним, залежить від типу та дозування коагулянту, природи та вмісту колоїдних частинок у воді, а також значення pH води. Механізм дії поліалюмінійхлориду подібний до дії сульфату алюмінію, а поведінка сульфату алюмінію у воді відноситься до процесу утворення Al3+ різних гідролізованих сполук.
Поліалюмінійхлорид можна розглядати як різні проміжні продукти в процесі гідролізу та полімеризації хлориду алюмінію в Al(OH)3 за певних умов. Він безпосередньо присутній у воді у вигляді різних полімерних сполук та Al(OH)a(s), без процесу гідролізу Al3+.
3. Застосування та фактори впливу
1. Температура води
Температура води має очевидний вплив на ефект коагуляції. При низькій температурі води гідроліз коагулянту ускладнюється, особливо коли температура води нижче 5℃, швидкість гідролізу повільна, а утворений флокулянт має пухку структуру, високий вміст води та дрібні частинки. При низькій температурі води посилюється розчинення колоїдних частинок, час флокуляції збільшується, а швидкість седиментації повільна. Дослідження показують, що температура води 25~30℃ є більш придатною.
2. Значення pH води
Процес гідролізу поліалюмінійхлориду – це процес безперервного вивільнення H+. Тому за різних умов pH утворюються різні проміжні продукти гідролізу, і найкраще значення pH для коагуляції поліалюмінійхлоридом зазвичай становить від 6,5 до 7,5. Ефект коагуляції в цей час найвищий.
3. Дозування коагулянту
Коли кількості доданого коагулянту недостатньо, залишкова каламутність у скидній воді стає більшою. Коли ж кількість занадто велика, то через те, що колоїдні частинки у воді адсорбують надлишок коагулянту, змінюється зарядова властивість колоїдних частинок, в результаті чого залишкова каламутність у стічних водах знову збільшується. Процес коагуляції не є простою хімічною реакцією, тому необхідне дозування не може бути визначене розрахунком, а має визначатися залежно від конкретної якості води для визначення відповідного дозування; коли якість води змінюється сезонно, дозування слід відповідно коригувати.
4. Контактне середовище
У процесі коагуляції або іншої осадової обробки, якщо у воді є певний шар мулу, ефект коагуляції може бути значно покращений. Це може забезпечити велику площу поверхні, завдяки адсорбції, каталізу та кристалізації ядра, покращуючи ефект коагуляції.
Коагуляційне осадження є широко використовуваним методом очищення води в даний час. Поліалюмінійхлорид використовується в промисловості як флокулянт для очищення води, що має хороші коагуляційні властивості, великі флокулянти, менше дозування, високу ефективність, швидке осадження, широкий діапазон застосування та інші переваги. Порівняно з традиційним флокулянтом дозування можна зменшити на 1/3~1/2, а витрати можна заощадити на 40%. У поєднанні з використанням безклапанного фільтра та фільтра з активованим вугіллям значно знижується каламутність сирої води, покращується якість стічних вод знесолюючої системи, збільшується обмінна здатність знесолюючої смоли та зменшуються експлуатаційні витрати.