Ultradźwiękowe wspomaganie koagulantu WAC HB w usuwaniu mętności i barwy z wody naturalnej

• Autorzy: Bień J. B. , Stępniak L. , Kowalczyk M.

Warianty tytułu

EN

Ultrasound supporting of WAC HB coagulant in removing turbidity and colour from natural water

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań nad usuwaniem mętności i barwy wody naturalnej przy zastosowaniu zasadowego polichlorosiarczanu glinu (WAC HB) wspomaganego polem ultradźwiękowym. Badania są kontynuacją testowania wybranych koagulantów do skojarzonych metod koagulacji z udziałem pola ultradźwiękowego. Stosując tę metodę, oczekiwano zmniejszenia dawki koagulantu. WAC HB jest nowym modyfikowanym koagulantem, jeszcze nierozpowszechnionym w uzdatnianiu wody. O wyborze tym zdecydowano z uwagi na jego wielkocząsteczkową budowę chemiczną typu polielektrolitu. Współdziałanie WAC HB z ultradźwiękami w procesie koagulacji mogło mieć odmienny charakter w stosunku do wcześniej stosowanego siarczanu glinowego. Ponadto poszukiwano koagulantu, którego działanie intensyfikowane polem ultradźwiękowym będzie lepsze zarówno w klarowaniu, jak i odbarwianiu wody. Połączenie ultradźwięków z siarczanem glinu, jak wykazano, jest korzystne tylko w usuwaniu domieszek wody powodujących mętność. W badaniach stosowano układy skojarzone, tj. ultradźwięki + koagulant, zmieniając kolejność tych czynników. Wykorzystano różne układy technologiczne, uwzględniające sposób prowadzenia operacji związanych z koagulacją. Symulacja obejmowała takie procesy jednostkowe, jak: szybkie mieszanie, wolne mieszanie i sedymentację. Eksperymenty prowadzono metodą statyczną za pomocą "testu naczyniowego". Stosowano pole ultradźwiękowe o amplitudzie A = 8 žm i częstotliwości f = 22 kHz, a czas ekspozycji wynosił t = 1-5 min. W układzie technologicznym, w którym zaobserwowano lepsze efekty koagulacji, dla szeregu prób wody o zróżnicowanej mętności i barwie, przeprowadzono badania zasadnicze przy zmiennym czasie nadźwiękawiania. Skuteczność procesów koagulacyjnych określano na podstawie zmiany trzech wybranych parametrów, tj.: mętności, barwy i potencjału elektrokinetycznego.

EN

In the article, there are presented results of research on removing turbidity and colour out of natural water by applying alkaline polychlorinesulfate of aluminium (WAC HB) supported by ultrasound field. The research is continuation of chosen coagulants testing to associated coagulation methods with presence of ultrasound field. By using this method the decrease of coagulant dose was expected. WAC HB is the new modified coagulant, not so widespread in water processing as yet. The choice was made owing to its megamolecular chemical structure of polyelectrolyte type. Co-operation of WAC HB with ultrasounds in coagulation process could have different character comparatively to the sulfate of aluminium earlier applied. Moreover, a coagulant was researched, whose operation intensified by ultrasound field will be of better quality in water clarification and discolouring. Combination of ultrasound with sulfate of aluminium, as proved, is profitable just in removing water admixtures causing turbidity. Associated systems i.e. ultrasound+coagulant were applied in researches, changing the order of these factors. Advantages were taken from various technological systems, respecting the way of conducting operations associated with coagulation. The simulation included such single processes as: fast mixing, slow mixing, sedimentation. The experiments were led by the application of static method using ,,vessel test". Ultrasound field with amplitude A = 8 žm and frequency f = 22 kHz was applied and the time exposition was t = 1-5 min. In the technological system, where better coagulation effects were observed for series of water samples with diverse turbidity and colour, fundamental examinations were conducted with changing sounding time. Efficiency of coagulation processes was described basing on change of the three chosen parameters, i.e.: turbidity, colour and electrokinetic potential. Comparative analysis of results achieved in associated coagulation methods relatively to the system with application of coagulant only, allowed to evaluate purposefulness of ultrasound application in those experiments. For the examination there was selected an associated system, giving better coagulation effects, i.e. technological system with earlier sounding. This solution was accepted as more efficient in earlier experiments with the sulfate of aluminium. Quoted results confirm intensifying influence of ultrasounds with applied parameters, on the operation of modified coagulant, which was taken into examination. In chosen associated method (UD + WAC HB), maximal increase of efficiency of decreasing turbidity in examined natural water [delta][epsilon]M = 18,9% and colour [delta][epsilon]C = 14,2% (t = 5 min) relatively to coagulant only was observed. Comparing the efficiency of examined associated method to remove turbidity and colour of water, it must be stated, that this value for turbidity is in small extent higher than for the colour, in examined range of raw water parameters and sounding time. Examination results have proved then, that tested coagulant in co-operation with ultrasound shows effectiveness in removing colour, what has not been observed in earlier examinations with watered sulfate of aluminium. The observed effect can be in various levels related with changes of physical nature (accumulation zone) as well as chemical, developed in the water after sounding it over. Taking earlier researches into account, which didn't show significant influence ultrasounds themselves on the coagulation process, it should be assumed that it is mainly the effect of sonochemical reactions (e.g. oxidizing). Additionally, accumulation of colloidal molecules can give better influence of the coagulant on water admixtures causing its turbidity and colour.

Słowa kluczowe

PL

oczyszczanie wody; usuwanie mętności; usuwanie barwy; koagulacja; ultradźwięki; mętność wody

EN

natural water treatment; turbidity decreasing; colour decreasing; coagulation; ultrasounds

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 4, nr 1
• Strony: 17--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bień J. B.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, 42-200 Częstochowa, ul. Brzeźnicka 60a

autor

Stępniak L.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, 42-200 Częstochowa, ul. Brzeźnicka 60a

autor

Kowalczyk M.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, 42-200 Częstochowa, ul. Brzeźnicka 60a

Bibliografia

• [1] Bień J., Stępniak L., Wolny L., Ultradźwięki w dezynfekcji wody i preparowaniu osadów ściekowych przed ich odwadnianiem, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1995.
• [2] Elpiner I.E., Ultradźwięki, działanie fizykochemiczne i biologiczne, PWN, Warszawa 1976.
• [3] Śliwiński A., Ultradźwięki i ich zastosowanie, WNT, Warszawa 1993.
• [4] Bień J., Stępniak L., Dawid M, Wstępne badania nad możliwością zastosowania ultradźwięków do uzdatniania wody metodą koagulacji, Mat. konf. nt. Mikrozanieczyszczenia w środowisku człowieka, Politechnika Częstochowska, Ustroń 1999,166-171.
• [5] Bień J., Stępniak L., Ocena możliwości zastosowania ultradźwięków do wspomagania koagulacji domieszek wody, Ochrona Środowiska 2000, 3(78), 17-19.