3.2.1. Изменение структурно-механической гидратации гидроксида алюминия при обработке сточных вод полигонов твердых бытовых отходов активированным раствором сульфата алюминия

В процессах очистки сточных вод наибольшее распространение получил коагулянт сульфат алюминия. Одним из его недостатков является чувствительность к температуре обрабатываемой воды, в основе чего лежит высокая гидратация гидроксида алюминия при низких температурах. Увеличению степени гидратации в условиях низких температур способствует стабилизация золя гидроксидов алюминия, вследствие чего процесс коагуляции может протекать недостаточно полно.

Водонасыщенность продуктов коагулированных примесей сточных вод зави­сит в первую очередь от их состава и структуры. Из-за малого радиуса и большого заряда катион А1 сильно гидратирован. Гидроксильные группы, присоединенные к катионам А1 ,также связывают большое количество воды. Особенно интенсивно протекает включение воды в начальный момент структурообразования, когда, помимо химической гидратации, происходит механический захват воды.

Исследование влияния активированного раствора коагулянта сульфата алюминия на степень структурно-механической гидратации коагулированных осадков выполняли на модельной воде по методике Е.Ф. Кургаева [68], со следующими качественными показателями:

- сухой остаток, мг/дм - 24406;

- БПКполн, мгО/ дм3 - 120;

- ХПК, мг/дм3 - 1020;

- взвешенные вещества, мг/дм3 - 209,8;

- рН - 7,9;

- азот, мг/дм - 157,8;

- нитраты, мг/дм3 - 104,9;

- сульфаты - 1942 мг/дм .

Активированию подвергался 10% раствор коагулянта сульфата алюминия, которым обрабатывалась вода в цилиндрах с коническим днищем, рекомендуемых правилами технического анализа воды.

Степень структурно-механической гидратации осевшего осадка с гидравлической крупностью 0,2 мм/с и более определялась по отношению [68]:

г = Ут -Го »Гт_

1 о ,

Го Го

где Го - удельный вес твердого вещества, образующего каркас хлопьев осадка, г/мл;

Гт - весовое содержание твердой фазы в единице объема осадка, г/мл;

= в г0~—,

где О - весовое количество твердой фазы в осадке, г; п - высота слоя осадка;

2 2

f - площадь сечения цилиндра; см (8,2 см ).

Влияние активации раствора коагулянта сульфата алюминия, в зависимости от напряженности магнитного поля и содержания в растворе коагулянта анодно-растворенного железа, показано на рис. 3.6. Анализ соответствующих опытных данных, приведенных в таблице 3.8 и, показывает, что на степень структурно -механической гидратации влияют величина напряженности магнитного поля и содержание анодно-растворимого железа в растворе коагулянта сульфата алюминия [104, 105, 115].

При содержании анодно-растворимого железа более 17,5 мг/дм и напряженности магнитного поля 850 кА/м степень структурно-механической гидратации практически не изменяется. Увеличение адсорбционной емкости гидроксида алюминия в результате активации раствора коагулянта способствует значительному снижению цветности обрабатываемой воды и увеличению удельного веса осадка, полученного в процессе коагуляции. Таким образом, при магнитно-электрической активации раствора коагулянта сульфата алюминияувеличивается удельный вес твердого вещества, которое является базой (каркасом) для хлопьев осадка, что демонстрируют данные таблицы: 3.8.

Таким образом, использование активированного раствора коагулянта позво­ляет уменьшить гидратацию коагулированных примесей сточных вод, а следова­тельно ускорить процесс хлопьеобразования, повысить удельный вес образующих­ся хлопьев, величина которого влияет на осаждаемость коагулированных примесей и образующийся осадок, что позволит ускорить процесс осветления сточной воды в целом.

100    200   300   400   500 600

00 800

Рис. 3.6. - Изменение удельного веса твердого вещества и степени структурно-механической гидратации при обработке осветляемой воды активированным

раствором сульфата алюминия:

• - удельный вес твердого вещества, г/мл;

степень структурно-механической гидратации.

Таблица 3.8 - Изменение степени структурно-механической гидратации и удельного веса твердого вещества контактной среды при активации раствора коагулянта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры активации

Степень структурно-механической гидратации, Го

Изменение степени структурно-механической гидратации, %

Величина доверительного интервала, а (7=0,95, п=4)

Удельный вес твердого вещества, г/мл

Изменение удельного веса твердого вещества, %

Величина доверительного интервала, а (7=0,95, п=4)

Напряженност ь магнитного поля, кА/м

Содержание анодно— растворенного железа мг/дм3

Среднее значение

Результаты отдельных определений

Среднее значение

Результаты отдельных определений

0

0

1215

1212

1205,17<а<1218,85

1,035

1,031

1,028<а<1,037

1214

1,034

1216

1,036

1218

1,039

200

10,5

1067

1062

12,21

1063,12<а<1070,65

1,183

1,180

14,3

1,178<а<1,188

1066

1,181

1069

1,184

1071

1,187

375

12,6

1025

1020

15,6

1021,62<а<1028,15

1,226

1,223

18,5

1,0215<а<1,235

1024

1,224

1027

1,227

1029

1,230

650

15,3

933

930

23,2

931,05<а<935,44

1,308

1,303

26,4

1,292<а<1,310

932

1,307

934

1,310

936

1,312

Продолжение табл. 3.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры активации

Степень структурно-механической гидратации, Го

Изменение степени структурно-механической гидратации,%

Величина доверительного интервала, а (у=0,95, п=4)

Удельный вес твердого вещества, г/мл

Изменение удельного веса твердого вещества, %

Величина доверительного интервала, а (7=0,95, п=4)

Напряженность магнитного поля, кА/м

Содержание анодно-растворенного железа, мг/дм3

Среднее значение

Результаты отдельных определений

Среднее значение

Результаты отдельных определений

850

 

 

913

 

 

 

1,320

 

 

 

17,5

916

914

24,6

915,66<а<918,18

1,327

1,324

28,2

1,315<а<1,332

 

918

1,329

 

 

 

919

 

 

 

1,335

 

 

 

 

 

907

 

 

 

1,333

 

 

975

19.6

910

908

25.1

908,15<а<912,65

1,337

1,336

29,2

1,330<а<1,342

912

1,338

 

 

 

913

 

 

 

1,341