Соли железа, как коагулянты, имеют ряд преимуществ перед солями алюминия: лучшее действие при низких температурах воды; более широкая область оптимальных значений pHсреды; большая прочность и гидравлическая крупность хлопьев; возможность использовать для вод с более широким диапазоном солевого состава и т. д.

Эффект коагулирования обусловлен воздействием коагулянта на нерастворимые примеси (коллоидные и грубодисперсные частицы), от которых зависит в основном мутность и цветность воды.

При добавке в воду коагулянта, происходит диссоциация реагента с последующим гидролизом металла.

Me3+ + KOH = Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + KOH =Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + KOH =Me(OH)3 + H+

_

Me3+ + KOH =Me(OH)3 + 3H+

Образующийся гидроксид металла является коллоидом, малорастворимым веществом. Коллоиды коагулируют, образуя микрохлопья. Данный кратковременный процесс происходит в смесителях, и этим заканчивается первая фаза коагуляции. Во второй фазе, которая в свободном объеме воды может длится до 60 мин, происходит коагуляция микрохлопьев. При этом микрохлопья адсорбируют на свою поверхность загрязняющие воду коллоидные частицы и могут сами адсорбироваться на поверхность грубодисперсных примесей ( взвешенных веществ). Процесс происходит в камерах хлопьеобразования в условиях умеренного перемешивания воды и заканчивается образованием крупных хлопьев. Устранение хлопьев из воды происходит в отстойниках или флотационных установках.

Данный метод очистки сточных вод нашел широкое применение на предприятиях кожевенно-меховой промышленности, в частности при очистке хромсодержащих сточных вод после процесса хромового дубления и содержащих соединения хрома (III).

Очистка сточных вод, содержащих соединения хрома (III), может быть выполнена за счет применения химических методов, например, взаимная нейтрализация, т.е. использование щелочности сточных вод после процесса золения для осаждения соединений трехвалентного хрома. Предварительно смешивают кислые хромосодержащие сточные воды с наиболее загрязненными щелочными водами после золения и обеззоливания. Смешанный сток при этом имеет pH 8.5, однако, это не обеспечивает качественного выбеления в осадок гидроокиси хрома. Поэтому смешанный сток необходимо дополнительно подщелачивать 5 %-ным известковым молоком до pH 9-10. Подщелоченная жидкость отстаивается 1,5 ч., по истечении которых осветленную воду с содержанием трехвалентного хрома 3-5 мг/л сифонируют и смешивают со сточными водами после других технологических операций. Общая загрязненность сточных вод, сводимых по рекомендуемой схеме, значительно уменьшается. Объясняется это тем, что при смешивании кислых и щелочных сточных вод выделяется свежеосажденная гидроокись хромаадсорбирует на своей поверхности тонкодисперсные органические примеси сточных вод, удаляя их в осадок.

Эффект очистки сточных вод от соединений трехвалентного хрома по данному методу в среднем составляет 65-70 %.

Однако применение данных методов имеет ряд недостатков: а именно, в первом случае наблюдается значительный расход коагулянтов, а при нейтрализации – процесс седиментации идет продолжительное время. В связи с этим наиболее простым и эффективным является совместное применение методов коагулирования и нейтрализации, с использованием сернокислого железа (железный купорос FeSO4*7H2O) и извести.

При взаимодействии сернокислого закислого железа с известью (при pH-10) образуется гидрат закиси железа Fe(OH)2, который при доступе кислорода воздуха постепенно окисляется в гидрат окиси железа Fe(OH)3. В первый момент эти вещества образуют с водой коллоидный раствор. Затем под влиянием электролитов и нескольких других факторов коллоидные частицы гидрозакиси и гидроокиси коагулируют и образуют рыхлый, пористый, хлопьевидный осадок. Коллоидные частицы, а также хлопья коагулянтов обладают высокой сорбционной способностью к основным органическим загрязнениям сточной воды. Поэтому вследствие коагуляции вода осветляется, а из ее состава устраняются грубовзвешанные, коллоидные и истинно растворенные загрязнения.

Расход железного коагулянта составляет 500 мг/л в расчете на безводный продукт, при этом, в зависимости от степени загрязнения сточной воды эта доза может колебаться от 200 до 1000 мг/л, доза извести – от 150 до 300 мг/л в расчете на CaO (pH обрабатываемой воды должен быть равен 10).

Эффект очистки промстоков кожевенных и меховых предприятий методом коагуляции очень высок. Наиболее полно устраняются ХПК (74 % ), ионы хрома (96 %), сульфиды (95 %), анионактивные ПАВ (77 %) и т.д. Важно отметить, что коагуляцией устраняются в основном загрязнения, трудноокисляемые с помощью микроорганизмов. Способность к биохимическому окислению возрастает после коагуляции в 2.5 раза.

Таким образом, совместное применение различных методов, нейтрализации и коагуляции, является важным средством предочистки промстоков кожевенных заводов перед их биологической очисткой. С помощью данного метода можно интенсифицировать процессы биологической и механической очистки.

2. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

Объектом исследования была вода, взятая у УНПК «Эком» ВСГТУ.

2.2 Необходимое оборудование и растворы.

1 Фотоколориметр.

2 Секундомер.

3 Химические стаканы (V-0.5л.) – 3 шт.

4 Стеклянные палочки с резиновыми наконечниками – 3 шт.

5 pH метр.

6 10 % раствор FeSO4*7H2O.

7 Раствор Ca(OH)2

8 Магнитная мешалка.

9 Химический стакан (V – 1л.).

10 Отработанный раствор после дубления.

11 1H р-р едкого натрия.

12 1Н р-р серной кислоты.

13 Стандартный раствор для определения цветности.

14 Дистиллированная вода.

15 Смешанный индикатор.

2.3 Методы исследования.

а) Определение дозы коагулянта.

К числу факторов, оказывающих влияния на процесс коагулирования как в отношении полноты удаления примесей, так и в отношении свойств образующегося осадка, относится набор коагулянта, их дозы, значение pH воды до и после введения реагентов и др.

Определение ориентировочной дозы железного коагулянта начинается с ориентировочного расчета дозы сернокислого алюминия, но предварительно необходимо определить содержание взвешенных веществ или цветность исходного раствора (в градусах платиново-кобальтовой или хромово-кобальтовой шкалы).

Для ориентировочного расчета дозы сернокислого алюминия можно использовать эмпирические формулы:

Дк=4*ÖЦ

Дк=4*Ö710=106,5933 мг/л

где Дк – доза коагулянта безводного сернокислого алюминия, мг/л;

Ц – цветность исходного раствора, в градусах платиново-кобальтовой или хромово-кобальтовой шкалы.

Определение цветности исследуемого раствора, в градусах платиново-кобальтовой или хромово-кобальтовой шкалы, проводят согласно приложению №1.

Ориентировочную дозу закислого железа можно рассчитать по формуле:

Д,к=Дк*(Е,к/57)

Д,к­=284,222 мг/л

где Дк – доза безводного сернокислого алюминия, мг/л.