Clorohidrat de aluminiu:

Un instrument care ajută la respectarea unor standarde mai stricte și la îmbunătățirea operațiunilor

În timp ce stațiile de tratare a apei se străduiesc să respecte standarde mai stricte, multe dintre ele apelează la clorohidrat de aluminiu (ACH) pentru a îmbunătăți calitatea apei finite, a controla costurile și a spori eficiența. Acest coagulant specializat poate contribui, de asemenea, la reducerea utilizării substanțelor chimice solide și a alcalinelor, ajutând în același timp operațiunile instalațiilor.

Un instrument care ajută la îndeplinirea unor standarde mai stricte și la îmbunătățirea operațiunilor

Obiectivele de turbiditate din cadrul Parteneriatului EPA pentru apă sigură sunt un bun exemplu al schimbărilor de bază din comunitatea de apă din anii ’90. Aceste obiective necesită o turbiditate mai mică de 2 NTU pentru apa sedimentată și mai puțin de 0,1 NTU de la fiecare filtru în permanență. Inițial, uzinele au mărit dozajul de alaun sau de fer în încercarea de a atinge aceste niveluri, dar această strategie a fost adesea insuficientă și a dus la costuri mai mari, în special pentru eliminarea nămolului și cererea de alcalin. Multe uzine au descoperit apoi că pot obține rezultatele de care aveau nevoie la costuri rezonabile cu coagulanți anorganici îmbunătățiți, cum ar fi ACH.

Scoaterea decalajului

ACH combină multe dintre cele mai bune caracteristici ale coagulanților anorganici și organici. Într-un sens foarte real, acesta acoperă diferența de performanță dintre polimerii organici și coagulanții tradiționali pe bază de metale, cum ar fi alunul și sărurile de fier.

Cuprinderea decalajului

ACH oferă o serie de caracteristici care îl diferențiază de clorura de polialuminiu (PACl) și de alun. Este cel mai concentrat coagulant solubil pe bază de aluminiu disponibil și are cea mai mare bazicitate. Bazicitatea descrie cantitatea de hidroxid (sau grupuri OH-) asociată cu agregatele de aluminiu. Aceasta este definită prin ecuația: Basicitatea = /(3 x ). Produsele cu bazicitate ridicată au o sarcină pozitivă mai mare și sunt mai eficiente în coagularea contaminanților cu sarcină negativă.

Răspândirea decalajului

ACH conține 23 la sută până la 24 la sută Al2O3, sau mai mult de 12 la sută aluminiu metalic, și are o bazicitate de 82 la sută până la 85 la sută.

Reducerea decalajelor

În schimb, alaunul are 8,3 la sută Al2O3 în stare lichidă și nu are bazicitate, în timp ce PACl are de obicei aproximativ 10 la sută Al2O3 și o bazicitate de aproximativ 50 la sută. Deoarece ACH conține mai mult metal, dozajul său este adesea jumătate din cel necesar pentru PACl și aproximativ o treime din cel pentru alunul lichid.

Răspândirea decalajului

Această scădere a dozajului cu ACH se datorează, de asemenea, caracteristicilor sale de încărcare. O parte din aluminiul metalic din ACH este mai cationic (mai încărcat pozitiv) decât cel din alun sau PACl. Sarcina crescută permite ACH să lucreze la doze mai mici de metal, reducând și mai mult generarea de solide chimice și nivelurile reziduale de aluminiu în apa finită.

Răspândirea decalajului

ACH are nevoie, de asemenea, de mai puțină alcalinitate (ioni OH-) în apa brută decât PACl sau alum, din cauza bazicității sale ridicate, adică are un conținut ridicat de OH, deoarece formula sa teoretică este Al2(OH)5Cl. Prin urmare, ACH, ca și polimerii organici, poate fi utilizat atât în apele cu alcalinitate ridicată, cât și în cele cu alcalinitate scăzută.

Cuprinderea diferenței

Cele ce urmează ilustrează unele dintre proprietățile și utilizările ACH.

Cercetarea diferențelor

• ACH formează un floc mai puternic și mai dens care se depune mai repede decât flocii mai pufoși ai coagulanților anorganici tradiționali. Acest lucru este deosebit de important în timpul iernii, când apa este mai rece și mai vâscoasă. Multe uzine întâmpină probleme cu alaunul în astfel de perioade, deoarece reacțiile de hidroliză încetinesc și flocul mai puțin dens se transferă în filtre. O instalație care folosea alaun a avut probleme grave de precipitare după filtrare în apa rece. Deși turbiditatea era de 0,22 NTU imediat după filtre, turbiditatea la ieșirea din instalație, după ce apa a trecut prin puțul de limpezire, era de 0,46 NTU. Problema a fost eliminată cu ACH, care a redus turbiditatea apei filtrate și a apei finite sub 0,1 NTU.

Bridging the gap

• ACH ajută la tratarea apelor decantate în instalațiile convenționale ca ajutor de filtrare, o aplicație care este similară cu cea din instalațiile de filtrare directă. Utilizarea ACH poate fi, de asemenea, benefică pentru instalațiile care utilizează adjuvanți de filtrare din polimeri organici. Problemele cu polimerii organici apar deoarece aceștia nu pătrund în profunzime în patul filtrant și se pot lipi de suprafața superioară, ceea ce duce la murdărirea filtrului, la formarea de bulgări de noroi și la lungimi de funcționare mai scurte.

Cuprinderea diferenței

• Dacă eliminarea chimică a solidelor este mai costisitoare, instalațiile de tratare pot folosi ACH pentru a reduce solidele. O instalație care folosea 75 ppm de sulfat feric lichid a generat 144 lb. de solide chimice/MG. După trecerea la ACH, aceasta a redus solidele chimice la 73 lb./MG. În plus, solidele generate de ACH s-au deshidratat mai eficient, scăzând și mai mult costurile de manipulare și eliminare.

Cuprinderea decalajului

• ACH îndepărtează eficient particulele deoarece densitatea sarcinii sale cationice este mai mare decât cea a altor coagulanți anorganici. Ca și coagulant îmbunătățit, elimină în general coloizii și particulele mai mici de 10 m, un interval de dimensiuni care cuprinde bacteriile și paraziții și care reprezintă cea mai problematică porțiune a fracțiunii fine.

Bridging the gap

• ACH are cel mai mic efect asupra nivelurilor de alcalinitate a apei tratate dintre toți coagulanții anorganici, astfel încât diminuează sau elimină scăderea pH-ului și nevoia corespunzătoare de alcalin. De asemenea, alcalinitatea mai mare face ca apa finită să fie semnificativ mai puțin corozivă. O uzină cu o sursă de apă cu alcalinitate scăzută a constatat că ACH a crescut alcalinitatea apei decantate de la 30 ppm la 34 ppm, în timp ce alunul a redus-o la 15 ppm. O altă uzină care folosea 50 ppm de sulfat feric pentru clarificare a trebuit să adauge 46 ppm de sodă pentru a stabiliza apa finită și a face ca aceasta să nu favorizeze coroziunea. După ce a trecut la ACH pentru clarificare (la o doză de 11 ppm), a scăzut doza de sodă cenușie la 6 ppm.

Bridging the gap

• ACH este deosebit de priceput la manipularea apelor variabile în care turbiditatea, particulele, substanțele organice și alți parametri se schimbă rapid. Astfel de ape pot pune la încercare alți coagulanți pe bază de metale. O uzină care se confruntă cu o gamă largă de condiții de apă a evaluat sulfatul feric și ACH în timpul a două excursii mari comparabile de turbiditate a apei brute. Doza de sulfat feric a crescut de la 80 ppm la 130 ppm, în timp ce ACH a crescut de la 37 ppm la 45 ppm. ACH a dat o turbiditate a apei sedimentate ceva mai mică și o turbiditate a apei filtrate cu aproximativ 60 la sută mai mică decât cea a sulfatului feric. ACH a avut un timp de răspuns mai rapid, din cauza dozei mai mici. Cererea de caustice a fost cu aproape 90 la sută mai mică cu ACH decât cu sulfatul feric, îmbunătățind operațiunile și reducând costurile. ACH a redus, de asemenea, nămolul chimic aproape la jumătate în timpul episodului de turbiditate ridicată, când cererea de substanțe chimice a fost mare.

Bridging the gap

• ACH oferă avantaje substanțiale pentru eliminarea fosforului. Fiind cea mai concentrată formă de aluminiu, este nevoie de mult mai puțin ACH, raportat la volum, pentru a elimina fosforul. Teoretic, este nevoie de 0,87 Al metalic pentru a elimina 1 parte de fosfor. Acest lucru se traduce prin 20 ppm de alun lichid sau 7,25 ppm de ACH per ppm de fosfor. Deoarece coagulanții tratează apele care au atât fosfor, cât și solide în suspensie, cel care le elimină cel mai eficient pe amândouă va fi cel mai avantajos pentru întreaga operațiune.

Bridging the gap

• ACH poate fi eficient pentru eliminarea carbonului organic total (TOC) în multe instalații. Chiar dacă nu scade pH-ul, așa cum fac alți coagulanți pe bază de metale, adaugă cantități mari de un metal foarte încărcat care poate scădea nivelurile de TOC.

Scoaterea decalajelor

• Ca și co-coagulant cu alun sau săruri de fier, ACH oferă uzinelor opțiunea de a folosi un coagulant familiar împreună cu unul conceput pentru a îmbunătăți mulți factori de operare. De exemplu, dacă apare o problemă de turbiditate sau dacă costurile cu causticul sunt ridicate, operatorii pot reduce semnificativ dozajul coagulantului tradițional prin adăugarea de ACH. O instalație a redus alunul lichid de la 40 ppm la 20 ppm prin adăugarea a mai puțin de 5 ppm de ACH, ceea ce a redus semnificativ rata de alimentare cu caustic și solidele chimice.

Legitimări de utilizare

Alunul și ACH reacționează pentru a forma un precipitat. Atunci când se trece de la un coagulant la altul, este esențial să se curețe rezervoarele, conductele și pompele. Dacă ACH este utilizat ca și coagulant cu alaun, ACH trebuie să fie alimentat printr-o conductă diferită, astfel încât cele două să nu se amestece înainte de adăugare. De asemenea, instalațiile ar trebui să se asigure că pompele folosite cu alun pot face față volumelor mai mici implicate de ACH.

Legitimări de utilizare

Instalațiile de apă potabilă ar trebui să caute producători de ACH care să asigure puritatea cu proceduri bune de control al calității. Puritatea este adesea afectată de materiile prime utilizate. De exemplu, ACH fabricat din subproduse industriale poate conține metale grele sau compuși organici volatili care pot apărea în apa finită sau în solidele chimice. Aproape la fel de importantă ca și calitatea produsului este expertiza pe care furnizorii o pot pune la dispoziție pentru a ajuta la îndrumarea stațiilor de tratare a apei pe măsură ce își schimbă programul de coagulare.

Concluzie

ACH oferă o abordare extrem de eficientă a coagulării care asigură o eficiență puternică a costurilor și a operațiunilor, producând în același timp o calitate ridicată a apei. Oferă multe beneficii, inclusiv o reducere mai mică a reducerii pH-ului, a generării de nămol și a eliminării alcalinității decât alți coagulanți pe bază de metale.

Concluzie

Ca cel mai versatil dintre coagulanții pe bază de aluminiu, funcționează la fel de bine în apa Marilor Lacuri ca și în apa râului Mississippi, în apele cu alcalinitate scăzută sau ridicată, în apele reci și calde și în apele care au un conținut ridicat de particule sau care sunt foarte variabile. De asemenea, poate fi folosit ca și coagulant primar, co-coagulant sau adjuvant de filtrare.

Concluzie

Cu privire la autor: Dr. Karen Ruehl este manager de coagulanți îmbunătățiți la General Chemical. Ea supervizează toate activitățile de vânzări și marketing pentru produsele de clorhidrat de polialuminiu, alum/polimer și acid/alum ale companiei și supraveghează personalul său de ingineri de dezvoltare a pieței.

>.