PAC-i rakenduse mõju soojuselektrijaama veetöötluses

1. Lisavee eeltöötlus

Looduslikud veekogud sisaldavad sageli muda, savi, huumust ja muud hõljuvat ainet ning kolloidseid lisandeid ja baktereid, seeni, vetikaid, viiruseid ja muid mikroorganisme, millel on vees teatav stabiilsus ning mis on vee hägususe, värvuse ja lõhna peamine põhjus. Need liigsed orgaanilised ained sisenevad ioonvahetisse, saastavad vaiku, vähendavad vaigu vahetusvõimet ja mõjutavad isegi soolatustamise süsteemi väljavoolu kvaliteeti. Koagulatsioonitöötlus, sette selitamine ja filtreerimine on peamine eesmärk nende lisandite eemaldamine, et vähendada hõljuva aine sisaldust vees alla 5 mg/l, st saada selitatud vesi. Seda nimetatakse vee eeltöötluseks. Pärast eeltöötlust saab vett katlaveena kasutada ainult siis, kui vees lahustunud soolad on ioonvahetuse teel eemaldatud ja vees lahustunud gaasid kuumutamise, vaakumi või puhumise teel eemaldatud. Kui neid lisandeid eelnevalt ei eemaldata, ei saa järgnevat töötlemist (soolatustamist) läbi viia. Seetõttu on vee koagulatsioonitöötlus oluline lüli veepuhastusprotsessis.

Soojuselektrijaama eeltöötlusprotsess on järgmine: toorvesi → koagulatsioon → sadestamine ja selitamine → filtreerimine. Koagulatsiooniprotseduuris tavaliselt kasutatavad koagulandid on polüalumiiniumkloriid, polüferrisulfaat, alumiiniumsulfaat, raudtrikloriid jne. Järgnevalt tutvustatakse peamiselt polüalumiiniumkloriidi rakendust.

Polüalumiiniumkloriid, mida nimetatakse PAC-iks, on valmistatud alumiiniumituhast või alumiiniummineraalidest, mis on tooraineks kõrgel temperatuuril ja teatud rõhul leelis- ja alumiiniumreaktsiooni käigus. Polümeer on erinev nii toorainete kui ka tootmisprotsesside poolest ning toote spetsifikatsioonid ei ole samad. PAC-i molekulaarvalem on [Al2(OH)nCI6-n]m, kus n võib olla täisarv vahemikus 1 kuni 5 ja m on klastri 10 täisarv. PAC on saadaval nii tahkel kui ka vedelal kujul.

2. Koagulatsioonimehhanism

Koagulantidel on vees kolloidsetele osakestele kolm peamist mõju: elektriline neutraliseerimine, adsorptsioonisild ja pühkimine. Milline neist kolmest mõjust on peamine, sõltub koagulandi tüübist ja annusest, vees olevate kolloidsete osakeste olemusest ja sisaldusest ning vee pH väärtusest. Polüalumiiniumkloriidi toimemehhanism on sarnane alumiiniumsulfaadi omaga ja alumiiniumsulfaadi käitumine vees viitab Al3+ iooni protsessile, mille käigus tekivad mitmesugused hüdrolüüsitud osakesed.

Polüalumiiniumkloriidi võib teatud tingimustel pidada alumiiniumkloriidi hüdrolüüsi ja polümerisatsiooni Al(OH)3-ks vaheproduktiks. See esineb vees otse erinevate polümeersete liikide ja Al3+ hüdrolüüsiprotsessita.

3. Rakendamine ja mõjutavad tegurid

1. Vee temperatuur

Veetemperatuuril on koagulatsiooniprotsessi efektiivsusele selge mõju. Madala veetemperatuuri korral on koagulandi hüdrolüüs raskem, eriti kui veetemperatuur on alla 5 ℃, hüdrolüüsi kiirus on aeglane ja moodustunud flokulandi struktuur on lahtine, veesisaldus kõrge ja osakesed peened. Madala veetemperatuuri korral kolloidsete osakeste lahustumine suureneb, flokulatsiooniaeg on pikk ja settimiskiirus on aeglane. Uuringud näitavad, et sobivam veetemperatuur on 25–30 ℃.

2. Vee pH väärtus

Polüalumiiniumkloriidi hüdrolüüsiprotsess on pideva H+ ioonide vabanemise protsess. Seetõttu tekivad erinevates pH tingimustes erinevad hüdrolüüsi vaheühendid ja polüalumiiniumkloriidi koagulatsiooni parim pH väärtus on üldiselt 6,5–7,5. Koagulatsiooniefekt on sel ajal suurem.

3. Koagulandi annustamine

Kui lisatud koagulandi kogus on ebapiisav, on väljavooluvee jääkhägusus suurem. Kui kogus on liiga suur, siis kuna vees olevad kolloidsed osakesed adsorbeerivad liigset koagulanti, muutub kolloidsete osakeste laenguomadus, mille tulemusel suureneb väljavooluvee jääkhägusus uuesti. Koagulatsiooniprotsess ei ole lihtne keemiline reaktsioon, seega ei saa vajalikku annust arvutada, vaid see tuleks määrata vastavalt konkreetsele vee kvaliteedile, et määrata sobiv annus. Kui vee kvaliteet muutub hooajaliselt, tuleks annust vastavalt kohandada.

4. Kontaktkeskkond

Koagulatsioonitöötluse või muu sadestustöötluse käigus, kui vees on teatud kogus mudakihti, saab koagulatsioonitöötluse mõju märkimisväärselt parandada. See võib adsorptsiooni, katalüüsi ja kristallisatsiooni abil saavutada suure pinna, mis parandab koagulatsioonitöötluse mõju.

Koagulatsioonisadestamine on praegu laialdaselt kasutatav veetöötlusmeetod. Polüalumiiniumkloriidi kasutatakse tööstuses veetöötlusflokulandina, millel on hea koagulandi jõudlus, suur flokulantide kogus, väiksem annus, kõrge efektiivsus, kiire sadestamine, lai kasutusala ja muud eelised. Võrreldes traditsioonilise flokulandi annusega saab vähendada 1/3–1/2 võrra ja kulusid kokku hoida 40%. Koos klapivaba filtri ja aktiivsöefiltri kasutamisega väheneb oluliselt toorvee hägusus, paraneb magestamissüsteemi heitvee kvaliteet, suureneb ka magestamisvaigu vahetusvõime ja vähenevad tegevuskulud.