アルミニウムクロロハイドレート。

A Tool to Meet Stricter Standards and Improve Operations

水処理プラントがより厳しい基準を満たすために努力している中、多くの企業が最終製品の水質改善、コスト管理、効率アップのためにアルミニウム クロロハイドレート (ACH) に目を向けています。 この特殊な凝集剤は、化学固形分とアルカリの使用量を減らしながら、プラントの運営にも貢献します。

A Tool to Meet Strictter Standards and Improve Operations

Turbidity goals under the EPA Partnership for Safe Water は、90 年代における水のコミュニティーの基本的変化の好例です。 この目標では、沈殿水の濁度を2NTU未満、各フィルターからの濁度を常時0.1NTU未満にすることが求められています。 工場は当初、これらのレベルを達成するためにミョウバンや鉄の投与量を増やしましたが、この戦略はしばしば失敗し、特に汚泥処理とアルカリ需要のためのコスト増につながりました。 その後、多くの工場は、ACHのような強化型無機凝集剤を使用することで、合理的なコストで必要な結果を得られることに気づきました。

Bridging the gap

ACH は、無機および有機凝集剤の優れた特徴の多くを兼ね備えています。 非常に現実的な意味で、有機ポリマーとミョウバンや鉄塩のような従来の金属ベースの凝固剤との間の性能ギャップを埋めることができるのです。

Bridging the gap

ACH には、ポリ塩化アルミニウム (PACl) やミョウバンとは異なる多くの特長があります。 それは、利用可能な最も濃縮された可溶性アルミニウムベースの凝固剤であり、最も高い塩基度を有しています。 塩基度とは、アルミニウム凝集体に結合している水酸化物（またはOH-基）の量を表すものです。 式で定義されます。 塩基度 = /(3 x ) で定義されます。 塩基度が高い製品は正電荷が高く、負電荷の汚染物質をより効率的に凝集させることができます。

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ACH は23%から24%のAl2O3、または12%以上のアルミニウム金属を含み、82%から85%の塩基度を有しています。

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対照的に、ミョウバンは液体ベースで 8.3 % の Al2O3 と塩基度を持ちませんが、PACl は通常約 10 % の Al2O3 と約 50 % の塩基度を持っています。 ACHはより多くの金属を含むため、その投与量はPAClの半分、液体ミョウバンの3分の1程度で済むことが多い。

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ACH によるこの投与量の減少は、その電荷特性にも起因しています。 ACHのアルミニウム金属の一部は、ミョウバンやPAClのものよりもカチオン性（より正に帯電している）です。 電荷の増加により、ACHはより少ない金属量で機能し、化学的固形物の生成と最終水中のアルミニウム残留レベルをさらに低下させます。

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ACH はまた、その高い塩基性、すなわち理論式が Al2(OH)5Cl なので高い OH 含量を持つため、PACl やミョウバンよりも原水中のアルカリ度 (OH- イオン) が低くてもかまいません。 その結果、ACHは有機ポリマーと同様に、高アルカリ性水と低アルカリ性水の両方で使用することができます。

Bridging the gap

以下の点は、ACHの特性や用途を説明するものです。

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• ACH は、従来の無機凝集剤のふわふわしたフロックよりも速く沈降する、より強力で高密度のフロックが形成されます。 これは、水がより冷たく、より粘性の高い冬に特に重要です。 多くの工場では、このような時期にミョウバンを使用すると、加水分解反応が遅くなり、密度の低いフロックがフィルターに流れ込むという問題が発生します。 ミョウバンを使用しているある工場では、冷水でフィルター後の沈殿に深刻な問題が発生しました。 フィルター直後の濁度は0.22NTUでしたが、クリアウェルを通過した後のプラント出口での濁度は0.46NTUでした。

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• ACH は、直接ろ過プラントでの用途と同様に、ろ過助剤として従来のプラントで沈殿水を処理するのに役立っています。 また、ACHの使用は、有機ポリマー濾過助剤を使用しているプラントにも有効です。 有機ポリマーの問題は、それらがフィルターベッドに深く浸透せず、上面に付着し、フィルターの汚れ、マッドボール、運転時間の短縮につながるために発生します。

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• Chemical Solids disposalがより高価な場合、処理施設は固体を減らすためにACHを使うことができます。 75 ppm の液体硫酸第二鉄を使用しているある工場では、144 ポンドの化学固形物/MG を生成していました。 ACHに切り替えたところ、固形化成分は73ポンド/MGに減少しました。 さらに、ACH によって生成された固形物はより効率的に脱水され、処理および廃棄コストがさらに減少しました。

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• ACH は、そのカチオン電荷密度が他の無機凝集剤のものよりも大きいため、粒子を効率的に除去します。

Bridging the gap

• ACH は、無機凝集剤の中で処理水のアルカリ度への影響が最も少ないので、pH の低下とそれに伴うアルカリの必要性を減少または排除します。 また、アルカリ度が高いため、処理水の腐食性が著しく低くなります。 低アルカリ性の水源を持つある工場では、ACHによって沈殿水のアルカリ度が30ppmから34ppmに上昇し、ミョウバンによって15ppmに低下したことが確認されています。 また、清澄化に50ppmの硫酸第二鉄を使用している工場では、仕上がり水を安定させ、腐食を促進しにくくするために46ppmのソーダ灰を添加する必要がありました。

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• ACH は、濁度、粒子、有機物、その他のパラメータが急速に変化するような変動水域を扱うのに特に優れています。 このような水は、他の金属ベースの凝集剤に挑戦することができます。 さまざまな水質条件に直面しているある工場では、2回の大きな原水濁度の変動時に硫酸第二鉄とACHを評価しました。 硫酸第二鉄の投与量は80 ppmから130 ppmに増加し、ACHは37 ppmから45 ppmに減少しました。 ACHは硫酸第二鉄と比較して、沈殿水の濁度がやや低く、ろ過水の濁度は約60％低くなった。 ACHは投与量が少ないため、反応速度が速かった。 ACHは硫酸第二鉄に比べ、苛性ソーダの需要が90％近く減少し、操作性が向上し、コストが削減されました。

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• ACH は、リン除去に大きな利点を提供します。 アルミニウムの最も濃縮された形態として、リンを除去するために体積ベースではるかに少ない ACH を必要とします。 理論的には、1 部のリンを除去するために 0.87 のアルミニウム金属が必要です。 これは、液体ミョウバンを20ppm、またはリン1ppmあたり7.25ppmのACHに換算されます。 凝集剤は、リンと懸濁物質の両方を持つ水を処理するので、両方を最も効果的に除去するものは、全体の操作に最も利益をもたらします。

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• ACH は多くの工場で全有機炭素 (TOC) の除去に有効であるかもしれません。 他の金属ベースの凝集剤のように pH を下げないにもかかわらず、TOC レベルを下げることができる高電荷金属を大量に追加します。

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• ACH はミョウバンまたは鉄塩の凝集剤として、多くの運用要因を改善するよう設計されたものと一緒に、おなじみの凝集剤を使用するオプションをプラントに提供します。 例えば、濁りの問題が発生した場合や苛性ソーダコストが高い場合、オペレーターはACHを加えることで従来の凝固剤の投与量を大幅に削減することができます。 あるプラントでは、5 ppm 未満の ACH を追加することにより、液体ミョウバンを 40 ppm から 20 ppm に下げ、苛性フィード レートと化学固形分を大幅に削減しました。

Guidelines for use

Alum and ACH react to form a precipitate.ACH は、沈殿物を形成します。 これらの凝集剤を切り替える場合、タンク、ライン、およびポンプを洗浄することが重要です。 ACHをミョウバンとの共凝集剤として使用する場合、ACHは別のラインから供給し、添加前に両者が混ざらないようにする必要があります。

Guidelines for use

Potable water plants should look for ACH manufacturers that ensure purity with good quality control procedures.工場は、ミョウバンで使用するポンプが ACH で扱う低容量に対応できることも確認する必要があります。 純度は、しばしば使用される原材料に影響されます。 たとえば、工業副産物から作られたACHは、完成した水や化学固形物に現れる可能性のある重金属や揮発性有機化合物を含んでいる場合があります。 製品品質とほぼ同様に重要なのは、凝固剤プログラムを変更する際に、給水設備を指導するためにサプライヤーが利用できる専門知識です。

Conclusion

ACH は、高い水質を生産しながら、コストと運用効率を提供する凝固への非常に効率的なアプローチを提供します。 他の金属系凝集剤よりもpH低下、スラッジ生成、アルカリ性除去が少ないなど、多くの利点があります。

Conclusion

アルミニウムベースの凝集剤の中で最も汎用性が高いため、ミシシッピ川水と同様に五大湖水でも、低アルカリ性または高アルカリ性水、冷水と温水、および高微粒子や変化の大きい水でもうまく機能します。 また、一次凝集剤、凝集剤、フィルター補助剤としても使用できます。

Conclusion

About the Author: Dr. Karen Ruehl は、General Chemical 社の凝集剤強化マネージャーです。 彼女は、同社のポリアルミニウム ヒドロキシクロライド、ミョウバン/ポリマー、および酸/ミョウバン製品のすべての販売とマーケティング活動を監督し、市場開発エンジニアのスタッフを指導しています。