Chlorohydrat glinu:

A Tool to Help Meet Stricter Standards and Improve Operations

As water treatment plants strive to meet stricter standards, many are turning to aluminium chlorohydrate (ACH) to improve finished water quality, control costs and enhance efficiency. Ten specjalistyczny koagulant może również pomóc w zmniejszeniu zużycia stałych substancji chemicznych i alkaliów, pomagając jednocześnie w funkcjonowaniu zakładu.

A Tool to Help Meet Stricter Standards and Improve Operations

Cele mętności w ramach EPA Partnership for Safe Water są dobrym przykładem podstawowych zmian w społeczności wodnej w latach 90-tych. Cele te wymagają mniej niż 2 NTU zmętnienia dla wody osiadłej i mniej niż 0,1 NTU z każdego filtra przez cały czas. Zakłady początkowo zwiększały dawkę ałunu lub żelaza, starając się osiągnąć te poziomy, ale ta strategia często okazywała się nieskuteczna i prowadziła do wyższych kosztów, zwłaszcza związanych z usuwaniem osadu i zapotrzebowaniem na alkalia. Wiele zakładów odkryło wtedy, że mogą uzyskać potrzebne im wyniki przy rozsądnych kosztach, stosując ulepszone koagulanty nieorganiczne, takie jak ACH.

Pełna luka

ACH łączy w sobie wiele najlepszych cech koagulantów nieorganicznych i organicznych. W bardzo realnym sensie wypełnia lukę w wydajności pomiędzy polimerami organicznymi a tradycyjnymi koagulantami na bazie metali, takimi jak ałun i sole żelaza.

Pełnia lukę

ACH oferuje szereg cech, które odróżniają go od polichlorku glinu (PACl) i ałunu. Jest to najbardziej skoncentrowany rozpuszczalny koagulant na bazie aluminium i ma najwyższą zasadowość. Zasadowość opisuje ilość wodorotlenków (lub grup OH-) związanych z agregatami aluminium. Jest ona określona równaniem: Zasadowość = /(3 x ). Produkty o wysokiej zasadowości mają większy ładunek dodatni i są bardziej skuteczne w koagulacji ujemnie naładowanych zanieczyszczeń.

Bridging the gap

ACH zawiera 23 procent do 24 procent Al2O3, lub więcej niż 12 procent aluminium metalicznego, i ma zasadowość 82 procent do 85 procent.

Zmniejszanie luki

Dla kontrastu, ałun ma 8,3 procent Al2O3 na bazie ciekłej i nie ma zasadowości, podczas gdy PACl zwykle ma około 10 procent Al2O3 i zasadowość około 50 procent. Ponieważ ACH zawiera więcej metalu, jego dawka jest często o połowę mniejsza niż PACl i o około jedną trzecią mniejsza niż płynnego ałunu.

Zmniejszanie luki

To zmniejszenie dawki w przypadku ACH jest również spowodowane jego charakterystyką ładunku. Niektóre z metali aluminium w ACH są bardziej kationowe (bardziej dodatnio naładowane) niż w ałunie lub PACl. Zwiększony ładunek pozwala ACH pracować przy niższych dawkach metalu, dalej obniżając wytwarzanie stałych substancji chemicznych i poziomy pozostałości aluminium w wodzie gotowej.

Pełna luka

ACH wymaga również mniejszej zasadowości (jonów OH-) w wodzie surowej niż PACl lub ałun, z powodu jego wysokiej zasadowości, tj. ma wysoką zawartość OH, ponieważ jego wzór teoretyczny to Al2(OH)5Cl. W rezultacie, ACH, podobnie jak polimery organiczne, może być stosowany zarówno w wodach o wysokiej, jak i niskiej zasadowości.

Pełna luka

Następujące punkty ilustrują niektóre z właściwości i zastosowań ACH.

Zapełnianie luki

• ACH tworzy silniejszy, gęstszy kłaczków, który osiada szybciej niż puszyste kłaczki tradycyjnych, nieorganicznych koagulantów. Jest to szczególnie ważne w zimie, kiedy woda jest zimniejsza i bardziej lepka. Wiele zakładów napotyka problemy z ałunem w takich okresach, ponieważ reakcje hydrolizy przebiegają powoli, a mniej gęste kłaczki są przenoszone na filtry. Jeden z zakładów stosujących ałun miał poważne problemy z opadem pofiltracyjnym w zimnej wodzie. Chociaż mętność wynosiła 0,22 NTU tuż za filtrami, mętność na wylocie z oczyszczalni, po przejściu wody przez klarownice, wynosiła 0,46 NTU. Problem ten został wyeliminowany dzięki zastosowaniu ACH, który zmniejszył mętność filtrowanej i gotowej wody poniżej 0,1 NTU.

Pełna luka

• ACH pomaga w oczyszczaniu wody osiadłej w konwencjonalnych zakładach jako środek wspomagający filtrowanie, co jest zastosowaniem podobnym do tego w zakładach filtracji bezpośredniej. Zastosowanie ACH może również przynieść korzyści zakładom stosującym organiczne polimerowe środki wspomagające filtrowanie. Problemy z polimerami organicznymi wynikają z tego, że nie penetrują one głęboko złoża filtracyjnego i mogą przywierać do górnej powierzchni, prowadząc do zamulania filtra, tworzenia się kulek błota i skracania czasu przepływu.

Zapełnianie luki

• Gdy chemiczne usuwanie ciał stałych jest droższe, zakłady oczyszczania mogą używać ACH do redukcji ciał stałych. Jeden z zakładów stosujących 75 ppm ciekłego siarczanu żelazowego wygenerował 144 funty chemicznej substancji stałej/MG. Po przejściu na ACH, zmniejszyła ilość zanieczyszczeń stałych do 73 funtów/MG. Ponadto, cząstki stałe generowane przez ACH odwadniały się bardziej wydajnie, co jeszcze bardziej obniżyło koszty obsługi i utylizacji.

Pełna luka

• ACH skutecznie usuwa cząstki, ponieważ jego gęstość ładunku kationowego jest wyższa niż w przypadku innych koagulantów nieorganicznych. Jako wzmocniony koagulant, generalnie usuwa koloidy i cząstki mniejsze niż 10m, zakres wielkości, który obejmuje bakterie i pasożyty, i jest najbardziej kłopotliwą częścią drobnej frakcji.

Przerzucanie luki

• ACH ma najmniejszy wpływ na poziomy alkaliczności wody uzdatnionej spośród wszystkich nieorganicznych koagulantów, więc zmniejsza lub eliminuje obniżenie pH i odpowiednie zapotrzebowanie na alkalia. Wyższa alkaliczność sprawia również, że gotowa woda jest znacznie mniej korozyjna. Jeden zakład z niską alkalicznością wody źródłowej odkrył, że ACH zwiększył alkaliczność wody osiadłej z 30 ppm do 34 ppm, podczas gdy ałun obniżył ją do 15 ppm. Inny zakład używający 50 ppm siarczanu żelazowego do klarowania, musiał dodać 46 ppm sody kalcynowanej, aby ustabilizować gotową wodę i sprawić, że nie będzie sprzyjać korozji. Po przejściu na ACH do klarowania (w dawce 11 ppm), zmniejszył dawkę sody kalcynowanej do 6 ppm.

Pełna luka

• ACH jest szczególnie sprawny w obsłudze zmiennych wód, w których mętność, cząstki, substancje organiczne i inne parametry zmieniają się szybko. Takie wody mogą stanowić wyzwanie dla innych koagulantów na bazie metali. Jeden zakład borykający się z szerokim zakresem warunków wodnych oceniał siarczan żelazowy i ACH podczas dwóch porównywalnych dużych skoków mętności wody surowej. Dawka siarczanu żelaza wzrosła z 80 ppm do 130 ppm, podczas gdy ACH z 37 ppm do 45 ppm. ACH dał nieco niższą mętność wody osiadłej i o około 60 procent niższą mętność wody filtrowanej niż siarczan żelaza. ACH miał szybszy czas reakcji, ze względu na mniejszą dawkę. Zapotrzebowanie na kaustynę było o prawie 90 procent mniejsze w przypadku ACH niż w przypadku siarczanu żelaza, co usprawniło operacje i obniżyło koszty. ACH zmniejszył również osad chemiczny prawie o połowę podczas epizodu wysokiej mętności, kiedy zapotrzebowanie na środki chemiczne było wysokie.

Zmniejszanie luki

• ACH oferuje znaczące korzyści w usuwaniu fosforu. Jako najbardziej skoncentrowana forma aluminium, do usunięcia fosforu potrzeba znacznie mniej ACH w przeliczeniu na objętość. Teoretycznie, 0,87 Al metalu jest potrzebne do usunięcia 1 części fosforu. Przekłada się to na 20 ppm płynnego ałunu lub 7,25 ppm ACH na ppm fosforu. Ponieważ koagulanty oczyszczają wody, które zawierają zarówno fosfor, jak i zawiesiny, ten, który usuwa obie te substancje najbardziej efektywnie, przyniesie największe korzyści dla całej operacji.

Pełna luka

• ACH może być skuteczny w usuwaniu całkowitego węgla organicznego (TOC) w wielu zakładach. Nawet jeśli nie obniża pH jak inne koagulanty na bazie metali, dodaje duże ilości wysoko naładowanego metalu, który może obniżyć poziom TOC.

Zapełnianie luki

• Jako koagulant z ałunem lub solami żelaza, ACH daje roślinom opcję użycia znanego koagulantu wraz z jednym zaprojektowanym w celu poprawy wielu czynników operacyjnych. Na przykład, jeśli pojawia się problem zmętnienia lub koszty kaustyczne są wysokie, operatorzy mogą znacznie zmniejszyć dawkę tradycyjnego koagulantu poprzez dodanie ACH. Jeden z zakładów obniżył dawkę płynnego ałunu z 40 ppm do 20 ppm przez dodanie mniej niż 5 ppm ACH, co znacznie zmniejszyło szybkość podawania kaustycznego i zawartość stałych substancji chemicznych.

Wskazówki dotyczące stosowania

Ałun i ACH reagują tworząc osad. Podczas przełączania pomiędzy tymi koagulantami, krytyczne jest czyszczenie zbiorników, linii i pomp. Jeśli ACH jest używany jako koagulant z ałunem, ACH powinien być podawany przez inną linię, aby oba nie mieszały się przed dodaniem. Zakłady powinny również upewnić się, że pompy używane z ałunem mogą obsługiwać mniejsze objętości związane z ACH.

Wskazówki użycia

Zakłady produkujące wodę pitną powinny szukać producentów ACH, którzy zapewniają czystość dzięki dobrym procedurom kontroli jakości. Na czystość często mają wpływ użyte surowce. Na przykład, ACH wytwarzane z przemysłowych produktów ubocznych mogą zawierać metale ciężkie lub lotne związki organiczne, które mogą pojawić się w gotowej wodzie lub stałych substancjach chemicznych. Prawie tak samo ważne jak jakość produktu jest ekspertyza, którą dostawcy mogą udostępnić, aby pomóc w prowadzeniu zakładów wodociągowych, gdy zmieniają swój program koagulantu.

Wniosek

ACH oferuje wysoce efektywne podejście do koagulacji, które zapewnia silne koszty i wydajność operacyjną przy jednoczesnej produkcji wysokiej jakości wody. Zapewnia wiele korzyści, w tym mniejszą redukcję pH, wytwarzanie osadów i usuwanie zasadowości niż inne koagulanty na bazie metali.

Wniosek

Jako najbardziej uniwersalny z koagulantów na bazie aluminium, działa tak samo dobrze w wodzie Wielkich Jezior jak w wodzie rzeki Missisipi, w wodach o niskiej lub wysokiej alkaliczności, w wodach zimnych i ciepłych oraz w wodach o wysokiej zawartości cząstek stałych lub o dużej zmienności. Może być również stosowany jako koagulant pierwotny, ko-koagulant lub pomoc filtracyjna.

Wnioski

O autorze: Dr Karen Ruehl jest kierownikiem działu koagulantów ulepszonych w firmie General Chemical. Nadzoruje wszystkie działania związane ze sprzedażą i marketingiem produktów firmy takich jak polichlorek glinu, ałun/polimer i kwas/aluminium, a także nadzoruje personel inżynierów zajmujących się rozwojem rynku.

.