Alumínium-klórhidrát:

A szigorúbb szabványok betartását és a működés javítását segítő eszköz

Mivel a víztisztító üzemek igyekeznek megfelelni a szigorúbb szabványoknak, sokan az alumínium-klórhidráthoz (ACH) fordulnak a készvíz minőségének javítása, a költségek ellenőrzése és a hatékonyság növelése érdekében. Ez a speciális koagulálószer segíthet a vegyi szilárd anyagok és a lúgok használatának csökkentésében is, miközben segíti az üzem működését.

Egy eszköz a szigorúbb szabványok betartásához és az üzemeltetés javításához

Az EPA Partnership for Safe Water (Partnerség a biztonságos vízért) keretében kitűzött zavarossági célok jó példája a 90-es években a vízügyi közösségben bekövetkezett alapvető változásoknak. Ezek a célok 2 NTU-nál kisebb zavarosságot írnak elő az ülepedett vízre és 0,1 NTU-nál kisebb zavarosságot minden egyes szűrőből mindenkor. Az üzemek kezdetben megnövelték az alumínium vagy vas adagolását, hogy elérjék ezeket a szinteket, de ez a stratégia gyakran elmaradt, és magasabb költségekhez vezetett, különösen az iszap ártalmatlanítása és a lúgszükséglet miatt. Ezután sok üzem úgy találta, hogy a szükséges eredményeket elfogadható költséggel el lehet érni az olyan fokozott szervetlen koagulánsokkal, mint az ACH.

A szakadék áthidalása

AACH egyesíti a szervetlen és szerves koagulánsok számos legjobb tulajdonságát. Valójában áthidalja a szerves polimerek és a hagyományos fémalapú koagulálószerek, például az alumínium és a vas sók közötti teljesítménybeli szakadékot.

A szakadék áthidalása

AACH számos olyan tulajdonsággal rendelkezik, amelyek megkülönböztetik a polialumínium-kloridtól (PACl) és az alumíniumtól. Ez a rendelkezésre álló legkoncentráltabb oldható alumínium alapú koagulálószer, és a legmagasabb bázicitással rendelkezik. A bázicitás az alumínium aggregátumokhoz kapcsolódó hidroxid (vagy OH-csoportok) mennyiségét írja le. Ezt az egyenlet határozza meg: A bázicitás = /(3 x ). A magas bázicitású termékek nagyobb pozitív töltéssel rendelkeznek, és hatékonyabban koagulálják a negatív töltésű szennyeződéseket.

Bridging the gap

AACH 23-24 százalék Al2O3-t, azaz több mint 12 százalék alumíniumfémet tartalmaz, és bázicitása 82-85 százalék.

Hézagok áthidalása

Az alumínium ezzel szemben 8,3 százalék Al2O3-t tartalmaz folyékony alapon és nincs bázicitása, míg a PACl általában körülbelül 10 százalék Al2O3-t és körülbelül 50 százalékos bázicitást tartalmaz. Mivel az ACH több fémet tartalmaz, adagolása gyakran fele a PACl-éhoz képest, és körülbelül egyharmada a folyékony alumíniuménak.

A szakadék áthidalása

Ez a dóziscsökkenés az ACH esetében a töltésjellemzőknek is köszönhető. Az ACH-ban lévő alumíniumfém egy része kationosabb (pozitívabban töltött), mint az alumíniumban vagy a PACl-ban lévő. A megnövekedett töltés lehetővé teszi, hogy az ACH alacsonyabb fémdózisok mellett működjön, tovább csökkentve a kémiai szilárd anyagok keletkezését és a készvízben lévő alumíniummaradványok szintjét.

A szakadék áthidalása

Az ACH-nak a nyersvízben kevesebb lúgosságra (OH-ionokra) is szüksége van, mint a PACl-nak vagy az alumíniumnak, mivel magas a bázicitása, azaz magas az OH-tartalma, mivel elméleti képlete Al2(OH)5Cl. Ennek eredményeként az ACH, a szerves polimerekhez hasonlóan, magas és alacsony lúgtartalmú vizekben egyaránt használható.

Hézagok áthidalása

A következő pontok az ACH néhány tulajdonságát és felhasználási lehetőségét szemléltetik.

A szakadék áthidalása

• ACH erősebb, sűrűbb flokkot képez, amely gyorsabban ülepedik, mint a hagyományos, szervetlen koagulánsok bolyhosabb flokkjai. Ez különösen fontos télen, amikor a víz hidegebb és viszkózusabb. Sok üzem ilyenkor problémákat tapasztal az alumíniummal, mivel a hidrolízisreakciók lelassulnak, és a kevésbé sűrű flokk átkerül a szűrőkbe. Egy timföldet használó üzemben a hideg vízben súlyos szűrés utáni kicsapódási problémákat tapasztaltak. Bár a zavarosság közvetlenül a szűrők után 0,22 NTU volt, a zavarosság az üzem kimeneténél, miután a víz áthaladt a clearwell-en, 0,46 NTU volt. A problémát kiküszöbölte az ACH, amely a szűrt és a készvíz zavarosságát 0,1 NTU alá csökkentette.

Bridging the gap

• AACH segít az ülepedett vizek kezelésében a hagyományos üzemekben szűrési segédanyagként, amely alkalmazás hasonló a közvetlen szűrőüzemekben történő alkalmazáshoz. Az ACH használata előnyös lehet a szerves polimer szűrési segédanyagokat használó üzemek számára is. A szerves polimerekkel azért merülnek fel problémák, mert nem hatolnak mélyen a szűrőágyba, és megtapadhatnak a felső felületen, ami a szűrő elszennyeződéséhez, iszapgombolyodáshoz és rövidebb futási hosszhoz vezet.

Hézagok áthidalása

• Ahol a szilárd anyagok kémiai úton történő eltávolítása drágább, a tisztító létesítmények ACH-t használhatnak a szilárd anyagok csökkentésére. Egy 75 ppm folyékony vas-szulfátot használó telep 144 lb. kémiai szilárd anyagot termelt/MG. Az ACH-ra való áttérés után 73 font/MG-ra csökkentette a kémiai szilárd anyagot. Ezenkívül az ACH által termelt szilárd anyagok hatékonyabban víztelenültek, ami tovább csökkentette a kezelési és ártalmatlanítási költségeket.

Bridging the gap

• AACH hatékonyan távolítja el a részecskéket, mivel kationos töltéssűrűsége nagyobb, mint más szervetlen koagulánsoké. Fokozott koagulánsként általában eltávolítja a kolloidokat és a 10 m-nél kisebb részecskéket, egy olyan mérettartományt, amely magában foglalja a baktériumokat és a parazitákat, és amely a finom frakció legproblémásabb része.

Bridging the gap

• AACH a szervetlen koagulánsok közül a legkevésbé befolyásolja a kezelt víz lúgossági szintjét, így csökkenti vagy megszünteti a pH-csökkenést és a megfelelő lúgszükségletet. A magasabb lúgosság miatt a készvíz is lényegesen kevésbé korrodál. Egy alacsony lúgosságú vízforrással rendelkező üzem azt tapasztalta, hogy az ACH 30 ppm-ről 34 ppm-re növelte az ülepített víz lúgosságát, míg az alumínium 15 ppm-re csökkentette azt. Egy másik üzem, amely 50 ppm vas-szulfátot használt a tisztításhoz, 46 ppm szódabikarbónát kellett hozzáadni, hogy stabilizálja a kész vizet, és ne valószínűsítse a korrózió kialakulását. Miután áttért az ACH-ra a tisztításhoz (11 ppm-es dózisban), a szódabikarbóna adagját 6 ppm-re csökkentette.

A szakadék áthidalása

• AACH különösen alkalmas a változó vizek kezelésére, amelyekben a zavarosság, a részecskék, a szerves anyagok és más paraméterek gyorsan változnak. Az ilyen vizek kihívást jelenthetnek más fémalapú koagulánsok számára. Egy, a vízviszonyok széles skálájával szembesülő üzem két hasonlóan nagy nyersvíz zavarossági ingadozás során értékelte a vas-szulfátot és az ACH-t. A vas-szulfát dózisa 80 ppm-ről 130 ppm-re emelkedett, míg az ACH 37 ppm-ről 45 ppm-re. Az ACH valamivel alacsonyabb ülepedett víz zavarosságot és körülbelül 60 százalékkal alacsonyabb szűrt víz zavarosságot eredményezett, mint a vas-szulfát. Az ACH a kisebb dózis miatt gyorsabban reagált. A marószerigény közel 90 százalékkal kisebb volt az ACH-val, mint a vas-szulfáttal, ami javította a működést és csökkentette a költségeket. Az ACH a vegyszeres iszapot is csaknem a felére csökkentette a magas zavarossági epizód alatt, amikor a vegyszerigény magas volt.

Bridging the gap

• AACH jelentős előnyöket kínál a foszfor eltávolításában. Az alumínium legkoncentráltabb formájaként az ACH-nak térfogati alapon sokkal kevesebb ACH-ra van szüksége a foszfor eltávolításához. Elméletileg 0,87 Al-fémre van szükség 1 rész foszfor eltávolításához. Ez 20 ppm folyékony alumíniumot vagy 7,25 ppm ACH-t jelent ppm foszforonként. Mivel a koagulánsok olyan vizeket kezelnek, amelyekben a foszfor és a lebegő szilárd anyagok egyaránt megtalálhatóak, az a koaguláns, amelyik mindkettőt a leghatékonyabban távolítja el, a legelőnyösebb a teljes működés szempontjából.

Bridging the gap

• AACH sok üzemben hatékony lehet az összes szerves szén (TOC) eltávolítására. Bár nem csökkenti a pH-t, mint más fémalapú koagulálószerek, nagy mennyiségű, nagy töltésű fémet ad hozzá, amely csökkentheti a TOC-szintet.

Hézagok áthidalása

• Az ACH az alumíniummal vagy a vas sókkal együtt alkalmazott koagulálószerként lehetőséget ad az üzemeknek, hogy egy ismert koagulálószert használjanak egy olyan mellett, amelyet számos működési tényező javítására terveztek. Ha például zavarossági probléma merül fel, vagy a lúgköltségek magasak, az üzemeltetők ACH hozzáadásával jelentősen csökkenthetik a hagyományos koagulálószer adagolását. Egy üzem kevesebb mint 5 ppm ACH hozzáadásával 40 ppm-ről 20 ppm-re csökkentette a folyékony alumíniumot, ami jelentősen csökkentette a lúg adagolási sebességét és a kémiai szilárd anyagokat.

A használatra vonatkozó irányelvek

Az alumínium és az ACH reakciója csapadékot képez. Az e koagulálószerek közötti váltáskor kritikus fontosságú a tartályok, vezetékek és szivattyúk tisztítása. Ha az ACH-t alumíniummal együtt koagulálószerként használják, az ACH-t egy másik vezetéken keresztül kell táplálni, hogy a kettő ne keveredjen össze a hozzáadás előtt. Az üzemeknek meg kell győződniük arról is, hogy a timfölddel használt szivattyúk képesek-e kezelni az ACH-val járó kisebb mennyiséget.

A használatra vonatkozó irányelvek

Az ivóvízüzemeknek olyan ACH-gyártókat kell keresniük, amelyek jó minőségellenőrzési eljárásokkal biztosítják a tisztaságot. A tisztaságot gyakran a felhasznált nyersanyagok befolyásolják. Például az ipari melléktermékekből készült ACH nehézfémeket vagy illékony szerves vegyületeket tartalmazhat, amelyek megjelenhetnek a kész vízben vagy a kémiai szilárd anyagokban. Majdnem ugyanolyan fontos, mint a termékminőség, az a szakértelem, amelyet a szállítók rendelkezésre tudnak bocsátani, hogy segítsenek a vízműveknek a koagulálószer-programjuk megváltoztatásában.

Következtetés

ACH rendkívül hatékony megközelítést kínál a koagulációhoz, amely nagy költség- és működési hatékonyságot biztosít, miközben magas vízminőséget produkál. Számos előnyt biztosít, többek között kisebb pH-csökkentést, iszapképződést és lúgmentesítést, mint más fémalapú koagulálószerek.

Következtetés

Az alumíniumalapú koagulálószerek közül a legsokoldalúbban alkalmazható, ugyanolyan jól működik a Nagy-tavak vizében, mint a Mississippi folyó vizében, alacsony vagy magas lúgtartalmú vizekben, hideg és meleg vizekben, valamint magas részecsketartalmú vagy erősen változó vízben. Használható elsődleges koagulánsként, koagulálószerként vagy szűrési segédanyagként is.

Következtetés

A szerzőről: Dr. Karen Ruehl a General Chemical fokozott koagulálószerekért felelős vezetője. Ő felügyeli a vállalat polialumínium-hidroxiklorid, alumínium/polimer és sav/alum termékeinek összes értékesítési és marketing tevékenységét, és felügyeli a piacfejlesztési mérnökökből álló személyzetet.