Efekt zastosowania PAC w uzdatnianiu wody w elektrowni cieplnej

1. Wstępne przygotowanie wody uzupełniającej

Naturalne zbiorniki wodne często zawierają muł, glinę, próchnicę i inne zawieszone substancje, a także zanieczyszczenia koloidalne, bakterie, grzyby, glony, wirusy i inne mikroorganizmy. Charakteryzują się one pewną stabilnością w wodzie, co jest główną przyczyną mętności, barwy i zapachu wody. Nadmiar tych substancji organicznych przedostaje się do wymiennika jonowego, zanieczyszcza żywicę, zmniejsza jej zdolność wymienną, a nawet wpływa na jakość ścieków odprowadzanych z systemu odsalania. Głównym celem koagulacji, klarowania osadu i filtracji jest usunięcie tych zanieczyszczeń, tak aby zawartość zawieszonych substancji w wodzie spadła poniżej 5 mg/l, czyli aby uzyskać klarowną wodę. Nazywa się to wstępnym uzdatnianiem wody. Po wstępnym uzdatnieniu woda może być używana jako woda kotłowa tylko wtedy, gdy rozpuszczone w niej sole zostaną usunięte przez wymianę jonową, a rozpuszczone w niej gazy zostaną usunięte przez ogrzewanie, odkurzanie lub przedmuchiwanie. Jeśli te zanieczyszczenia nie zostaną najpierw usunięte, dalsze uzdatnianie (odsalanie) nie będzie możliwe. Dlatego też koagulacja wody stanowi istotne ogniwo procesu uzdatniania wody.

Proces wstępnego oczyszczania w elektrowni cieplnej przebiega następująco: woda surowa → koagulacja → wytrącanie i klarowanie → filtracja. Do koagulantów powszechnie stosowanych w procesie koagulacji należą: chlorek poliglinu, siarczan poliżelazowy, siarczan glinu, trójchlorek żelazawy itp. Poniżej przedstawiono główne zastosowanie chlorku poliglinu.

Chlorek poliglinu, zwany PAC, powstaje na bazie popiołu glinowego lub minerałów glinowych jako surowców. W wysokiej temperaturze i pod odpowiednim ciśnieniem, w reakcji z alkaliami i aluminium, powstaje polimer. Surowce i proces produkcji różnią się, a specyfikacje produktu nie są takie same. Wzór cząsteczkowy PAC [Al2(OH)nCl6-n]m, gdzie n może być dowolną liczbą całkowitą z zakresu od 1 do 5, a m jest liczbą całkowitą klastra 10. PAC występuje zarówno w postaci stałej, jak i ciekłej.

2. Mechanizm krzepnięcia

Koagulanty wywierają trzy główne skutki na cząstki koloidalne w wodzie: neutralizacja elektryczna, mostkowanie adsorpcyjne i wymiatanie. To, który z tych trzech efektów jest najważniejszy, zależy od rodzaju i dawki koagulantu, charakteru i zawartości cząstek koloidalnych w wodzie oraz od wartości pH wody. Mechanizm działania chlorku poliglinu jest podobny do mechanizmu działania siarczanu glinu, a zachowanie siarczanu glinu w wodzie odnosi się do procesu wytwarzania przez Al3+ różnych hydrolizatów.

Chlorek poliglinu można traktować jako różne produkty pośrednie w procesie hydrolizy i polimeryzacji chlorku glinu do Al(OH)3 w określonych warunkach. Występuje on bezpośrednio w wodzie w postaci różnych form polimerycznych i A1(OH)a(s), bez procesu hydrolizy Al3+.

3. Zastosowanie i czynniki wpływające

1. Temperatura wody

Temperatura wody ma oczywisty wpływ na efekt koagulacji. Niska temperatura wody utrudnia hydrolizę koagulantu, zwłaszcza gdy temperatura wody jest niższa niż 5°C. Szybkość hydrolizy jest wtedy niska, a powstały flokulant charakteryzuje się luźną strukturą, wysoką zawartością wody i drobnymi cząsteczkami. Niska temperatura wody sprzyja solwatacji cząstek koloidalnych, wydłuża czas flokulacji i spowalnia tempo sedymentacji. Badania pokazują, że temperatura wody w zakresie 25–30°C jest bardziej odpowiednia.

2. Wartość pH wody

Proces hydrolizy chlorku poliglinu to proces ciągłego uwalniania jonów H+. W związku z tym, w różnych warunkach pH, ​​powstają różne produkty pośrednie hydrolizy, a najlepsza wartość pH dla procesu koagulacji chlorku poliglinu wynosi zazwyczaj od 6,5 do 7,5. Efekt koagulacji jest wówczas silniejszy.

3. Dawkowanie koagulantu

Gdy ilość dodanego koagulantu jest niewystarczająca, resztkowe zmętnienie wody odpływowej jest większe. Gdy ilość jest zbyt duża, cząstki koloidalne w wodzie adsorbują nadmiar koagulantu, a ładunek cząstek koloidalnych ulega zmianie, co powoduje ponowny wzrost resztkowego zmętnienia w ściekach. Proces koagulacji nie jest prostą reakcją chemiczną, dlatego wymaganej dawki nie można określić na podstawie obliczeń, lecz należy ją określić w oparciu o konkretną jakość wody, aby ustalić odpowiednią dawkę. Gdy jakość wody zmienia się sezonowo, dawkę należy odpowiednio dostosować.

4. Medium kontaktowe

W procesie koagulacji lub innych metod oczyszczania wytrącającego, jeśli w wodzie znajduje się pewna ilość mułu, efekt koagulacji może zostać znacznie poprawiony. Dzięki adsorpcji, katalizie i krystalizacji, możliwe jest uzyskanie dużej powierzchni, co poprawia efekt koagulacji.

Wytrącanie koagulacyjne jest obecnie powszechnie stosowaną metodą uzdatniania wody. Chlorek poliglinu jest stosowany jako flokulant w przemyśle uzdatniania wody. Charakteryzuje się on dobrą wydajnością koagulacyjną, dużą ilością kłaczków, mniejszym dozowaniem, wysoką wydajnością, szybkim wytrącaniem, szerokim zakresem zastosowań i innymi zaletami. W porównaniu z tradycyjnym flokulantem, dawka może zostać zmniejszona o 1/3–1/2, co pozwala zaoszczędzić 40% kosztów. W połączeniu z filtrem bezzaworowym i filtrem z węglem aktywnym, mętność wody surowej ulega znacznemu zmniejszeniu, jakość ścieków z systemu odsalania ulega poprawie, a zdolność wymienna żywicy odsalania ulega zwiększeniu, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji.