Цели и методы коагуляции шахтных вод

В процессе механической очистки из шахтных вод достаточно эффективно удаляются частицы размером более 10 мкм; тонкодисперсные и коллоидные частицы практически не удаляются. Это объясняется их седиментационной устойчивостью. Имея незначительные размеры и вес, они участвуют в броуновском движении, а значит способны диффундировать (не опускаться, например, а подниматься вверх). Способность к седиментации таких частиц возникает только при их агрегации (укрупнении). В естественных условиях этому препятствует агрегативная устойчивость коллоидно-и тонкодисперсных частиц, т.е. способность сохранять свою дисперсность. Как известно агрегативная устойчивость обусловлена расклинивающим давлением между частицами вследствие наличия оболочек гидратов (вокруг гидрофильных частиц, обычно органического происхождения) или двойного электрического слоя (вокруг гидрофобных частиц, обычно минерального происхождения)

Ликвидация или уменьшение электрического заряда частиц, сжатие их диффузных оболочек приводит к нарушению агрегативной устойчивости и коагуляции примесей. Это достигается введением в воду электролитов (электролита коагуляция) или золей (коллоидов) с противоположным зарядом частиц (нейтрализационная коагуляция).

Как коагулянты широко применяются сульфат и хлорид алюминия вместе с известью, а также соли железа. Коагуляция различными реагентами применяется почти ко всем производственным сточным водам, включая шахтные.

Для ускорения процессов осветления кроме коагулянтов в воду добавляют флокулянты (полимерные электролиты). Важным их преимуществом является то, что они не изменяют рН и щелочность обрабатываемой воды.

В качестве флокулянта часто используют технический полиакриламид (ПАА) в виде густой желеобразной массы, содержащей 4 ... 9% полимера или в виде гранул (стружки) с содержанием активного продукта 70%.

Кроме ПАА применяют также флокулянты типа К-4, К-6, активированную кремниевую кислоту - все анионного типа. Они требуют предварительной обработки примесей воды коагулянтом.

Второй тип флокулянтов - катионного типа. Их применение носит самостоятельный характер, поскольку они не требуют предварительного введения коагулянта. Фрагменты молекул таких флокулянтов имеют положительный заряд, к ним прикрепляются отрицательно заряженные частицы примесей воды. К флокулянтов этого типа относятся ВА-2, ВА-3, ВПК-402, флокатон и другие.

Действие флокулянтов при объемной коагуляции заключается в адсорбции молекул флокулянта на частицах взвеси и хлопьев коагулянта, а также в связывании их в крупные и крепкие агрегаты. Вместе с адсорбцией полимера происходит и непосредственное сцепление твердых частиц, когда флокулянт выступает как связующий мостик. Осаждение под действием силы тяжести образовавшихся крупных агрегатов (флокул) происходит с большой.