Koagulering (vattenbehandling)
.jpg)
Vid vattenbehandling innebär koagulering och flockning tillsats av föreningar som främjar klumpning av fina flockar till större flockar så att de lättare kan separeras från vattnet . Koagulering är en kemisk process som involverar neutralisering av laddning medan flockning är en fysisk process och inte involverar neutralisering av laddning. Koagulering-flockuleringsprocessen kan användas som ett preliminärt eller mellanliggande steg mellan andra vatten- eller avloppsreningsprocesser som filtrering och sedimentering . Järn- och aluminiumsalter är de mest använda koaguleringsmedlen men salter av andra metaller som titan och zirkonium har också visat sig vara mycket effektiva.
Faktorer
Koaguleringen påverkas av typen av koaguleringsmedel som används, dess dos och massa; pH och initial grumlighet av vattnet som behandlas; och egenskaper hos de föroreningar som finns. Koaguleringsprocessens effektivitet påverkas också av förbehandlingar som oxidation .
Mekanism
I en kolloidal suspension kommer partiklar att sedimentera mycket långsamt eller inte alls eftersom de kolloidala partiklarna bär elektriska ytladdningar som ömsesidigt stöter bort varandra. Denna ytladdning utvärderas oftast i termer av zetapotential , den elektriska potentialen vid glidplanet. För att inducera koagulering tillsätts ett koaguleringsmedel (typiskt ett metallsalt) med motsatt laddning till vattnet för att övervinna den frånstötande laddningen och "destabilisera" suspensionen. Till exempel är de kolloidala partiklarna negativt laddade och alun tillsätts som koaguleringsmedel för att skapa positivt laddade joner. När de frånstötande laddningarna har neutraliserats (eftersom motsatta laddningar attraherar), van der Waals kraft att få partiklarna att klänga ihop (agglomerera) och bilda mikroflock. [ citat behövs ]
Bestämning av koagulantdos
Burktest
Dosen av koaguleringsmedlet som ska användas kan bestämmas via burktestet. Burktestet innebär att prover av samma volym av vattnet som ska behandlas exponeras för olika doser av koaguleringsmedlet och sedan samtidigt blandas proverna vid en konstant snabb blandningstid. Mikroflocken som bildas efter koagulering genomgår ytterligare flockning och tillåts sedimentera. Därefter grumligheten i proverna och dosen med lägst grumlighet kan sägas vara optimal.
Avvattningstest i mikroskala
Trots dess utbredda användning vid utförandet av så kallade "avvattningsexperiment" är burktestet begränsad i sin användbarhet på grund av flera nackdelar. Till exempel, utvärdering av prestandan hos potentiella koagulanter eller flockningsmedel kräver både betydande volymer vatten/avloppsvattenprover (liter) och experimentell tid (timmar). Detta begränsar omfattningen av de experiment som kan utföras, inklusive tillägg av replikat. Dessutom ger analysen av burktestexperiment resultat som ofta bara är semikvantitativa. Tillsammans med det breda utbudet av kemiska koaguleringsmedel och flockningsmedel som finns, har det påpekats att bestämning av det mest lämpliga avvattningsmedlet samt den optimala dosen "bedöms allmänt vara mer av en "konst" snarare än en "vetenskap". Som sådan lämpar sig avvattningsprestandatester såsom burktestet väl för miniatyrisering. Till exempel mikroskala flockningstestet utvecklat av LaRue et al. minskar omfattningen av konventionella burktester ner till storleken på en standardmikroplatta med flera brunnar, vilket ger fördelar som härrör från den minskade provvolymen och ökad parallellisering; denna teknik är också mottaglig för kvantitativa avvattningsmått, såsom kapillär sugtid.
Strömmande strömdetektor
En automatiserad anordning för att bestämma koagulantdosen är Streaming Current Detector (SCD). SCD mäter nettoytladdningen för partiklarna och visar ett strömningsströmvärde på 0 när laddningarna är neutraliserade ( katjoniska koagulanter neutraliserar de anjoniska kolloiderna ). Vid detta värde (0) kan koagulantdosen sägas vara optimal.
Begränsningar
Koagulering i sig resulterar i bildandet av flock men flockning krävs för att hjälpa flocken att ytterligare aggregera och sedimentera. Koagulering-flockuleringsprocessen i sig tar bara bort cirka 60%-70% av naturligt organiskt material (NOM) och därför är andra processer som oxidation, filtrering och sedimentering nödvändiga för fullständig behandling av råvatten eller avloppsvatten. Koaguleringshjälpmedel (polymerer som binder samman kolloiderna) används också ofta för att öka effektiviteten i processen.