PAC taikymo poveikis šiluminės elektrinės vandens valymui

1. Maitinimo vandens išankstinis apdorojimas

Natūraliuose vandens telkiniuose dažnai būna dumblo, molio, humuso ir kitų suspenduotų medžiagų bei koloidinių priemaišų, bakterijų, grybelių, dumblių, virusų ir kitų mikroorganizmų, kurie pasižymi tam tikru stabilumu vandenyje ir yra pagrindinė vandens drumstumo, spalvos ir kvapo priežastis. Šios perteklinės organinės medžiagos, patekusios į jonų mainų sistemą, užteršia dervą, sumažina dervos mainų pajėgumą ir netgi veikia gėlinimo sistemos nuotekų kokybę. Krešėjimo, nusėdimo ir filtravimo valymas yra pagrindinis šių priemaišų pašalinimo tikslas, kad suspenduotų medžiagų kiekis vandenyje sumažėtų iki mažiau nei 5 mg/l, t. y. būtų gautas skaidrintas vanduo. Tai vadinama išankstiniu vandens apdorojimu. Po išankstinio apdorojimo vanduo gali būti naudojamas kaip katilo vanduo tik tada, kai vandenyje ištirpusios druskos pašalinamos jonų mainų būdu, o vandenyje ištirpusios dujos pašalinamos kaitinant, vakuumuojant arba pūtant. Jei šios priemaišos pirmiausia nepašalinamos, tolesnis valymas (gėlinimas) negali būti atliekamas. Todėl vandens koaguliacijos valymas yra svarbi vandens valymo proceso grandis.

Šiluminės elektrinės išankstinio apdorojimo procesas yra toks: neapdorotas vanduo → koaguliacija → nusodinimas ir skaidrinimas → filtravimas. Koaguliacijos procedūroje dažniausiai naudojami koaguliantai yra polialiuminio chloridas, poliferrio sulfatas, aliuminio sulfatas, geležies trichloridas ir kt. Toliau daugiausia pristatomas polialiuminio chlorido taikymas.

Polialiuminio chloridas, vadinamas PAC, yra pagamintas iš aliuminio pelenų arba aliuminio mineralų kaip žaliavų, aukštoje temperatūroje ir tam tikrame slėgyje su šarmu ir aliuminiu reaguojant polimerui, žaliavos ir gamybos procesas skiriasi, produkto specifikacijos nėra vienodos. PAC molekulinė formulė [Al2(OH)nCI6-n]m, kur n gali būti bet koks sveikasis skaičius nuo 1 iki 5, o m yra 10 klasterio sveikasis skaičius. PAC būna kietos ir skystos formos.

2. Krešėjimo mechanizmas

Koaguliantai koloidinėms dalelėms vandenyje daro tris pagrindinius efektus: elektrinį neutralizavimą, adsorbcinį tiltelių sudarymą ir šlavimą. Kuris iš šių trijų efektų yra pagrindinis, priklauso nuo koagulianto tipo ir dozės, koloidinių dalelių vandenyje pobūdžio ir kiekio bei vandens pH vertės. Polialiuminio chlorido veikimo mechanizmas yra panašus į aliuminio sulfato, o aliuminio sulfato elgesys vandenyje reiškia Al3+ jonų gamybos procesą, kurio metu susidaro įvairios hidrolizuotos dalelės.

Polialiuminio chloridas tam tikromis sąlygomis gali būti laikomas įvairiais tarpiniais aliuminio chlorido hidrolizės ir polimerizacijos į Al(OH)3 produktais. Jis tiesiogiai randamas vandenyje įvairių polimerinių formų ir A1(OH)a(-ų) pavidalu, be Al3+ hidrolizės proceso.

3. Taikymas ir įtakos veiksniai

1. Vandens temperatūra

Vandens temperatūra akivaizdžiai veikia koaguliacijos apdorojimo efektyvumą. Kai vandens temperatūra žema, koagulianto hidrolizė yra sunkesnė, ypač kai vandens temperatūra žemesnė nei 5 ℃, hidrolizės greitis yra lėtas, o susidaręs flokuliantas yra birios struktūros, turi daug vandens ir smulkių dalelių. Kai vandens temperatūra žema, koloidinių dalelių tirpimas sustiprėja, flokuliacijos laikas pailgėja, o sedimentacijos greitis yra lėtas. Tyrimai rodo, kad tinkamesnė yra 25–30 ℃ vandens temperatūra.

2. Vandens pH vertė

Polialiuminio chlorido hidrolizės procesas yra nuolatinio H+ išsiskyrimo procesas. Todėl esant skirtingoms pH sąlygoms susidarys skirtingi hidrolizės tarpiniai produktai, o geriausia polialiuminio chlorido koaguliacijos apdorojimo pH vertė paprastai yra nuo 6,5 iki 7,5. Šiuo metu koaguliacijos efektas yra didesnis.

3. Koagulianto dozavimas

Kai įpilama nepakankamai koagulianto, likęs drumstumas išleidžiamame vandenyje yra didesnis. Kai kiekis per didelis, dėl to, kad vandenyje esančios koloidinės dalelės adsorbuoja perteklinį koaguliantą, pakinta koloidinių dalelių krūvis, todėl likęs drumstumas nuotekose vėl padidėja. Krešėjimo procesas nėra paprasta cheminė reakcija, todėl reikiamos dozės negalima nustatyti pagal skaičiavimus, bet ji turėtų būti nustatoma pagal konkrečią vandens kokybę, kad būtų galima nustatyti tinkamą dozę; kai vandens kokybė keičiasi sezoniškai, dozę reikia atitinkamai koreguoti.

4. Kontaktinė terpė

Krešėjimo ar kitokio nusodinimo apdorojimo procese, jei vandenyje yra tam tikras purvo sluoksnis, krešėjimo apdorojimo poveikis gali būti žymiai pagerintas. Jis gali suteikti didelį paviršiaus plotą per adsorbciją, katalizę ir kristalizaciją, pagerindamas krešėjimo apdorojimo poveikį.

Koaguliacinis nusodinimas šiuo metu yra plačiai naudojamas vandens valymo metodas. Polialiuminio chloridas pramonėje naudojamas kaip flokuliantas, pasižymintis geromis koaguliacijos savybėmis, dideliu flokulianto kiekiu, mažesne doze, dideliu efektyvumu, greitu nusodinimu, plačiu pritaikymo diapazonu ir kitais privalumais. Palyginti su tradiciniu flokuliantu, dozę galima sumažinti 1/3–1/2, o sąnaudas – 40 %. Kartu su bevožtuviu filtru ir aktyvuotos anglies filtru labai sumažėja neapdoroto vandens drumstumas, pagerėja druskos šalinimo sistemos nuotekų kokybė, padidėja druskos šalinimo dervos mainų pajėgumas ir sumažėja eksploatavimo išlaidos.