25
KOAGULACIJA
Uvod
Koagulacija je fizičko-hemijski proces destabilizacije suspendovanih koloidnih čestica
primenom koagulanata, čime se omogućava aglomeracija i taloženje. Koagulacijom se
uklanja mutnoća vode (koloidne čestice gline, organske supstance, bakterije i dr).
Koloidne čestice se najčešće ne talože spontano.
Prvu fazu koagulacije karakteriše obrazovanje centara koji predstavljaju jezgra budućih
aglomerata. Proces aglomeracije se odvija difuzijom čestica prema formiranim centrima.
Prilikom doziranja koagulanta neophodno je obezbediti intenzivno mešanje radi brže
distribucije koagulanta u zapremini tečnosti. Kada otpočne proces aglomeracije
(ukrupnjavanja čestica), mešanje vode mora biti blago da se ne izazove povratan proces
razbijanja formiranih agregata. Formirani veliki aglomerati se talože i, padajući, fizički
obaraju prisutne koloidne čestice.
Uticaj pojedinih faktora na koagulaciju
Koagulacija je složen proces. Na proces koagulacije utiče veliki broj parametara. Kao
dominantni parametri mogu se navesti:
-
sastav i priroda vode koja se tretira,
-
mešanje,
-
temperatura,
-
pH vrednost,
-
konstrukcija ureñaja,
-
uticaj spoljnjeg električnog i magnetnog polja i drugi parametri.
Prisustvo suspendovanih materija u otpadnoj vodi značajno utiče na koagulaciju tako što
velika količina suspendovanih materija olakšava formiranje i rast pahulja. Bistre vode, sa
malim sadržajem suspendovanih materija, teško se obrañuju koagulacijom.
Mešanje do izvesne granice pospešuje koagulaciju, posebno u prvoj fazi koagulacije
(prilikom doziranja koagulanta). U fazi rasta agragata potrebno je blago mešanje.
Uticaj temperature vode na koagulaciju je značajan. Porast temperature ubrzava
koagulaciju i omogućava veći broj sudara izmeñu prisutnih čestica. U skladu sa tim može
se zaključiti da je obrada vode u zimskom periodu otežana, posebno otpadnih voda sa
niskom mutnoćom.
Uticaj pH vrednosti direktno je vezan za primenjeni koagulant. Svako sredstvo za
koagulaciju ima svoj optimalni opseg pH.
Konstrukcija i režim rada ureñaja moraju obezbediti intenzivno mešanje vode koja se
tretira tokom faze doziranja kaogulanta, a potom voda treba da bude podvrgnuta blagom i
umerenom
mešanju.
Uticaj spoljašnjeg električnog i magnetnog polja povećava efekte koagulacije, posebno
26
separacije nastalih agregata.
Koagulanti
Najširu primenu kao sredstva za koagulaciju u praksi imaju soli aluminijuma i gvožña:
-
aluminijumsulfat, Al
2
(SO4)
3
,
-
gvožñe(II)sulfat, FeSO
4
, i
-
gvožñe(III)hlorid, FeCl
3
.
Prilikom hidrolize navedenih soli dolazi do formiranja slabo rastvorljivih, pihtijastih
hidroksida koji se u vodi ponašaju kao koloidi i skloni su aglomeraciji. Prisutne koloidne
materije u vodi se ili uključuju u strukturu formiranih hidroksida ili se adsorbuju na
njihovu površinu.
Prilikom hidrolize aluminijumsulfata nastaje aluminijumhidroksid nerastvorljiv u
destilovanoj vodi i delimično rastvorljiv u otpadnim vodama.
Al
3+
2
(SO
4
)
2-
3
+ 6H
2
O
→
2Al(OH)
3
+3H
2
SO
4
Al(OH)
3
V
H
3
AlO
3
- H
2
O
→
HAlO
2
Aluminijumhidroksid je jedinjenje amfoternog karaktera. U kiseloj sredini hidroksid
aluminijuma se rastvara po sledećoj jednačini:
Al(OH)
3
+3H
+
→
Al
3+
+ 3H
2
O
U baznoj sredini aluminijumhidroksid se rastvara prema jednačini:
Al(OH)
3
+ OH
-
→
AlO
2
-
+ 2H
2
O
Optimalni opseg pH vrednosti za primenu aluminijumsulfata kao koagulanta je 4<pH<8. Sa
porastom temperature, rastvorljivost aluminijumhidroksida opada, što pogoduje
koagulaciji.
Široku primenu u praksi nalazi i gvožñe(Il)sulfat. Dejstvom kiseonika iz vazduha ili hlora
dvovalentni jon gvožña oksidiše u trovalentni jon i formira se talog gvožñe(III)hidroksida:
FeSO
4
+ 2H
2
O
→
Fe(OH)
2
+ H
2
SO
4
4Fe(OH)
2
+O
2
+2H
2
O
→
4Fe(OH)
3
Optimalna oblast pH za primenu gvožñe(II)sulfata kao koagulanta je pH > 8.
Gvožñe(III)hlorid daje bolje efekte koagulacije od gvožñe(II)sulfata, ali je znatno skuplji.
Ovaj koagulant daje dobre rezultate za najširi opseg temperature i pH vrednosti.
Optimalni opseg pH je pH > 4. Gvožñe(III)hlorid u vodi hidrolizuje prema sledećoj
jednačini:
