Chlorohydrát hliníku:

Nástroj, který pomáhá splnit přísnější normy a zlepšit provoz

Když se úpravny vody snaží splnit přísnější normy, mnoho z nich se obrací k chlorohydrátu hliníku (ACH), aby zlepšily kvalitu hotové vody, kontrolovaly náklady a zvýšily efektivitu. Tento specializovaný koagulant může také pomoci snížit spotřebu pevných chemických látek a alkálií a zároveň napomoci provozu úpravny.

Nástroj, který pomáhá splnit přísnější normy a zlepšit provoz

Cíle v oblasti turbidity podle programu EPA Partnership for Safe Water jsou dobrým příkladem základních změn ve vodárenské komunitě během 90. let. Tyto cíle vyžadují méně než 2 NTU zákalu pro usazenou vodu a méně než 0,1 NTU z každého filtru po celou dobu. Závody ve snaze dosáhnout těchto hodnot zpočátku zvyšovaly dávkování hliníku nebo železa, ale tato strategie často nedosahovala požadovaných hodnot a vedla k vyšším nákladům, zejména na likvidaci kalu a potřebu alkálií. Mnoho závodů pak zjistilo, že potřebných výsledků mohou dosáhnout s rozumnými náklady pomocí vylepšených anorganických koagulantů, jako je ACH.

Překlenutí mezery

ACH kombinuje mnoho nejlepších vlastností anorganických a organických koagulantů. Ve velmi reálném smyslu překlenuje výkonnostní mezeru mezi organickými polymery a tradičními koagulanty na bázi kovů, jako jsou hliník a soli železa.

Překlenutí mezery

ACH nabízí řadu vlastností, které jej odlišují od polychloridu hlinitého (PACl) a hliníku. Je to nejkoncentrovanější dostupný rozpustný koagulant na bázi hliníku a má nejvyšší bazicitu. Zásaditost popisuje množství hydroxidů (nebo OH- skupin) spojených s hliníkovými agregáty. Je definována rovnicí: Basicita = /(3 x ). Produkty s vysokou bazicitou mají vyšší kladný náboj a jsou účinnější při koagulaci záporně nabitých kontaminantů.

Bridging the gap

ACH obsahuje 23 % až 24 % Al2O3 nebo více než 12 % kovového hliníku a má bazicitu 82 % až 85 %.

Bridging the gap

Naproti tomu hliník má 8,3 procenta Al2O3 v kapalném stavu a žádnou bazicitu, zatímco PACl má obvykle asi 10 procent Al2O3 a bazicitu asi 50 procent. Protože ACH obsahuje více kovu, je jeho dávkování často poloviční oproti dávkování PACl a přibližně třetinové oproti dávkování tekutého hliníku.

Překlenutí mezery

Toto snížení dávkování u ACH je také způsobeno jeho nábojovými vlastnostmi. Část kovového hliníku v ACH je více kationtová (kladněji nabitá) než v hliníku nebo PACl. Zvýšený náboj umožňuje ACH pracovat při nižších dávkách kovu, což dále snižuje tvorbu chemických pevných látek a zbytkové množství hliníku v hotové vodě.

Překlenutí mezery

ACH také potřebuje méně alkality (OH-iontů) v surové vodě než PACl nebo hliník, protože má vysokou bazicitu, tj. má vysoký obsah OH, protože jeho teoretický vzorec je Al2(OH)5Cl. V důsledku toho lze ACH, stejně jako organické polymery, použít jak ve vodách s vysokou, tak s nízkou alkalitou.

Překlenutí mezery

Následující body ilustrují některé vlastnosti a použití ACH.

Překlenutí mezery

• ACH tvoří silnější a hustší vločku, která se usazuje rychleji než nadýchanější vločky tradičních anorganických koagulantů. To je důležité zejména v zimě, kdy je voda chladnější a viskóznější. Mnoho provozů se v takovém období setkává s problémy s hliníkem, protože hydrolýzní reakce se zpomalují a méně hustý flok se přenáší na filtry. Jeden závod používající hliník měl ve studené vodě vážné problémy s postfiltračním srážením. Ačkoli zákal těsně za filtry byl 0,22 NTU, zákal na výstupu z čistírny, poté co voda prošla průzračnou jímkou, byl 0,46 NTU. Problém byl odstraněn použitím ACH, která snížila zákal filtrované i hotové vody pod 0,1 NTU.

Překlenutí mezery

• ACH pomáhá upravovat usazené vody v běžných zařízeních jako pomocný filtr, což je aplikace, která je podobná jako v zařízeních s přímou filtrací. Použití ACH může být rovněž přínosem pro zařízení používající organické polymerní filtrační pomocné látky. Problémy s organickými polymery vznikají proto, že nepronikají hluboko do filtračního lože a mohou ulpívat na horním povrchu, což vede k zanášení filtru, klubání bahna a zkracování délky chodu.

Překlenutí mezery

• Pokud je chemická likvidace pevných látek dražší, mohou čistírny používat ACH ke snížení obsahu pevných látek. Jedno zařízení používající 75 ppm kapalného síranu železitého vyprodukovalo 144 lb chemických pevných látek/MG. Po přechodu na ACH snížila množství chemických pevných látek na 73 lb./MG. Kromě toho se pevné látky generované ACH účinněji odvodňovaly, což dále snižovalo náklady na manipulaci a likvidaci.

Překlenutí mezery

• ACH účinně odstraňuje částice, protože jeho hustota kationtového náboje je vyšší než u jiných anorganických koagulantů. Jako zesílený koagulant obecně odstraňuje koloidy a částice menší než 10 m, což je velikostní rozsah, který zahrnuje bakterie a parazity a představuje nejproblematičtější část jemné frakce.

Bridging the gap

• ACH má ze všech anorganických koagulantů nejmenší vliv na úroveň alkality upravené vody, takže snižuje nebo eliminuje snížení pH a odpovídající potřebu alkálií. Díky vyšší alkalitě je také upravená voda výrazně méně korozivní. Jedna úpravna se zdrojem vody s nízkou alkalitou zjistila, že ACH zvýšil alkalitu usazené vody z 30 ppm na 34 ppm, zatímco hliník ji snížil na 15 ppm. Jiný závod používající k čiření 50 ppm síranu železitého musel přidat 46 ppm uhličitanu sodného, aby stabilizoval hotovou vodu a snížil pravděpodobnost, že bude podporovat korozi. Poté, co přešla na ACH pro čiření (v dávce 11 ppm), snížila dávku uhličitanu sodného na 6 ppm.

Překlenutí mezery

• ACH je obzvláště vhodná pro práci s proměnlivou vodou, ve které se rychle mění zákal, částice, organické látky a další parametry. Takové vody mohou být výzvou pro ostatní koagulanty na bázi kovů. Jeden závod, který se potýká s širokou škálou vodních podmínek, hodnotil síran železitý a ACH během dvou srovnatelných velkých výkyvů zákalu surové vody. Dávka síranu železitého se zvýšila z 80 ppm na 130 ppm, zatímco ACH z 37 ppm na 45 ppm. ACH poskytl o něco nižší zákal usazené vody a asi o 60 % nižší zákal filtrované vody než síran železitý. ACH měl rychlejší reakční dobu, protože měl menší dávku. Potřeba žíraviny byla u ACH téměř o 90 procent nižší než u síranu železitého, což zlepšilo provoz a snížilo náklady. ACH také snížila množství chemického kalu téměř na polovinu během epizody vysokého zákalu, kdy byla potřeba chemikálií vysoká.

Překlenutí mezery

• ACH nabízí podstatné výhody při odstraňování fosforu. Jako nejkoncentrovanější forma hliníku je k odstranění fosforu zapotřebí mnohem méně ACH v objemovém vyjádření. Teoreticky je k odstranění 1 dílu fosforu potřeba 0,87 kovového Al. To znamená 20 ppm tekutého hliníku nebo 7,25 ppm ACH na ppm fosforu. Vzhledem k tomu, že koagulanty upravují vody, které obsahují jak fosfor, tak nerozpuštěné látky, bude pro celkový provoz nejpřínosnější ten, který odstraňuje obojí.

Překlenutí mezery

• ACH může být účinný pro odstranění celkového organického uhlíku (TOC) v mnoha zařízeních. Přestože nesnižuje pH jako jiné koagulanty na bázi kovů, přidává vysoké množství vysoce nabitého kovu, který může snížit úroveň TOC.

Bridging the gap

• Jako koagulant s hlinitými nebo železitými solemi dává ACH závodům možnost používat známý koagulant spolu s koagulantem určeným ke zlepšení mnoha provozních faktorů. Pokud se například vyskytne problém se zákalem nebo jsou vysoké náklady na žíravinu, mohou provozovatelé přidáním ACH výrazně snížit dávkování tradičního koagulantu. Jeden závod snížil množství kapalného hliníku ze 40 ppm na 20 ppm přidáním méně než 5 ppm ACH, čímž se výrazně snížila dávka kaustiku a chemické pevné látky.

Pokyny pro použití

Hliník a ACH reagují za vzniku sraženiny. Při přechodu mezi těmito koagulanty je velmi důležité vyčistit nádrže, potrubí a čerpadla. Pokud se ACH používá jako koagulant s hliníkem, měl by se ACH přivádět jiným potrubím, aby se před přidáním nemíchaly. Závody by se také měly ujistit, že čerpadla používaná s hliníkem zvládnou menší objemy při použití ACH.

Pokyny pro použití

Závody na výrobu pitné vody by měly hledat výrobce ACH, kteří zajišťují čistotu pomocí dobrých postupů kontroly kvality. Čistota je často ovlivněna použitými surovinami. Například ACH vyráběné z vedlejších průmyslových produktů mohou obsahovat těžké kovy nebo těkavé organické sloučeniny, které se mohou objevit v hotové vodě nebo v pevných chemických látkách. Téměř stejně důležité jako kvalita produktu jsou odborné znalosti, které mohou dodavatelé poskytnout jako pomoc při vedení vodáren při změně jejich koagulačního programu.

Závěr

ACH nabízí vysoce účinný přístup ke koagulaci, který zajišťuje vysokou nákladovou a provozní efektivitu při výrobě vody vysoké kvality. Poskytuje mnoho výhod, včetně menšího snížení pH, tvorby kalu a odstraňování alkality než jiné koagulanty na bázi kovů.

Závěr

Jako nejuniverzálnější z koagulantů na bázi hliníku funguje stejně dobře ve vodě Velkých jezer jako ve vodě řeky Mississippi, ve vodách s nízkou nebo vysokou alkalitou, ve studených i teplých vodách a ve vodách s vysokým obsahem pevných částic nebo s vysokou variabilitou. Karen Ruehlová je manažerkou vylepšených koagulantů ve společnosti General Chemical. Dohlíží na veškeré prodejní a marketingové aktivity společnosti v oblasti polyaluminumhydroxychloridu, hliníku/polymeru a kyselin/hliníku a dohlíží na její zaměstnance z řad inženýrů pro rozvoj trhu.