Кафедра меңгерушісі т.ғ. д., проф. Никифоров А. С

Жылуэнеогетикалық мамандақтардың

оқу – ғылыми кешені
050717 «Жылу энергетикасы»

3 курстын студенттеріне арналған

«Суды дайындаудың физикалық-химиялық әдістері»

пәні бойынша

«Жылу энергетикасы және металлургия» кафедрасының отырысында қарастырылды 2010 жылғы 22 ақпан № 6 хаттама

кафедра меңгерушісі т.ғ. д., проф. Никифоров А.С. __________

құрастырушы аға оқытушы. Касымов И.А. __________

Қоспалар суға табиғи су айналымында болатын, оны қоршаған ортадан түседі. Су, Жер бетінің 70% жуық алатын, буланып, атмосфераға түседі, ал атмосфераның жоғары қабатында су буларының конденсациясынан кейін, жер бетінгі және жер астынғы суағарлар және табиғи су айдындарын жасап, Жер бетіне жауын-шашын түрінде қайта оралады. Жер астыңғы суағарлар атмосфералық сулардың топырақтың азды-көпті терең қабаттарына сіңіуі кезінде пайда болады, қайда су өтпейтін қабат үстінде су жиналады, олар бойынша ағады және осы қабаттардың шығу орындарында жер бетінгі суағарлармен қосылып, жер бетіне қайтадан шығады.

Табиғи сулармен қатар өндірістік-тұрмыстық су айналымы бар болады, олар суды әртүрлі мақсаттарда пайдалану нәтижесінде жасалады (салқындату, коммуналдық сумен жабдықтау және т.с.с.).

Табиғи сулар қасиеттер қатары бойынша жіктеледі. Олардың қарапайымы – сулардағы тұз құрамы: тұщы су – тұз құрамы 1 г/дм³ дейін; аз тұзды (солоноватая) – 1 ден 10 г/дм³ дейін; тұзды – 10 г/дм³ жоғары. Өзен және жер асты сулардың тұз құрамы 50 ден 2000 мг/дм³ дейін өзгереді. Ерітілген қоспалардың басым мөлшері мұхиттар мен теңіз суларда болады, г/дм³: Каспий – 13, Балтық теңіз – 11, Қара – 19, Атлантикалық мұхит – 36.

Дисперстік (ірілік) дәрежесі бойынша табиғи сулардың қоспалары төменгідей бөлінеді:

- ақиқатты-ерітілген (ионды немесе молекулярлы-дисперсті), суда өлшемі 1 нм кіші молекулалар, жеке иондар түрінде үлестірілген;

- бөлшек өлшемі 1 ден 100 нм дейін коллоидты;

- жұқа-дисперсті бөлшек мөлшері 0,1 тен 50 мкм дейін, бөлшектер броун қозғалысында қатысады, өз еркімен бөлінеді, бірақ өте баяу тұнады немесе бетке шығады;

- долбар-дисперсті бөлшек мөлшері 50 мкм-нен 1 мм дейін, бөлшектер үлкейтіп көрсетілмеген көзбен көрінеді, тұндыруы немесе жоғары шығуы мүмкін, не жүйенің бұзылуына әкеледі.

Берілген жіктеме шартты мінезді болады. Судың долбарлы дисперсті қоспалары (ДДҚ) сонымен қатар суспензия немесе бірнеше микрометр ретті өлшемді бөлшектермен өлшенген заттар деп аталатын, коллоидты жүйелерге тән қасиеттерді көрсетеді, және оларды жие микрогетерогенді жүйелердің жалпы атауымен біріктіреді.

Долбарлыдисперсті қоспалар диффузияға мүлде қабілетсіз ететін, үлкен салмаққа ие болады. Уақыт өтуімен белгілі седиментациялық тепе-теңдік қондырылады, және қоспалар не жауын-шпшынға түседі, не беттке шығады (бөлшектер тығыздығы су тығыздығынан кіші болған жағдайда).

Табиғи суды өлшенген заттардан тазалау кезіндегі табиғи үдерістер тұндыру және сүзгілеу болып келеді. Қоспаларды тұндыру уақыты бөлшектердің өлшемі мен меншікті салмағымен анықталады (кесте 1).

Суда өлшенген заттардың негізгі салмағы олардың тұндыруымен жойылады. Тұндыру ауырлық күшінің әрекеті астында өткізіледі. Тұндыру жылдамдығы бөлшектердің пішінінен, өлшемдерінен тәуелді.

Тұндыру үдерістің технологиялық модельдеуі зертханалық жағдайларда тұндырғыштардың есептік параметрлерін анықтауда: тұндырудың берілген әсерін қамтамассыз ететін, тұндырғыштағы судың тұру ұзақтығы және тұтынудың есептік жылдамдығын өлшеу.

2. ТАБИҒИ СУДЫ КОАГУЛЯЦИЯЛАУ
Табиғи суда әртүрлі минералдардың және органикалық қалдықтардың ұсақталған бөлшегінің қоспалары бар. Жұқа суспензиялар және коллоидты бөлшектер үшін судағы тәртібі жер бетінгі күштермен анықталады. Коллоидты бөлшектер, бір атаулы қуатын алып, жабыса және тұна алмайды, өйткені қуат олардың жақындауына кедергі жасайды. Суспензиялар және коллоидты бөлшектер иондардың алмасуына олардың қабілеттілігін төмендетіп, сүзгіштегі иониттерді ластайды. Қазанға түсіп, бұл қоспалар қаспақ пайда болу үдерісіне қатысады, будың сапасын төмендетеді. Осының салдарынан, долбарлыдисперсті және коллоидты қоспаларды жою табиғи жер бетіңгі суларда жұмыс істейтін, су дайындау қондырғылардың алғашқы кезеңі болып келеді.

Егер суды долбарлыдисперсті қоспалардан тазалау принципиалды қарапайым тұндырумен жүзеге асырылуы мүмкін болса, қайсысының уақыты бөлшектердің өлшемі мен меншікті салмағымен анықталады, онда коллоидты қоспалар судан тек коагуляция әдісімен жойылуы мүмкін.

Коагуляция – бұл ұсақ дисперсті және коллоидты бөлшектердің шоғырландыру үдерісі олардың жабысу және долбарлыдисперсті макрофазаның пайда болу арқасында. Коагуляция кезінде бөлшектер шоғырланады, осы кезде олардың тұну жылдамдығы және кеуекті материалда ұсталу қабілеті өседі.

Коллоидты бөлшектер теріс зарядқа ие болады, сондықтан бездіріп жүреді, ал ол олардың шоғырлануына кедергі жасайды. Осы кедергіні жою үшін суға оң зарядты басқа коллоидты бөлшектерді енгізеді. Осы және басқа коллоидты бөлшектердің өзара әрекеті зарядтың бейтараптануына және бөлшектердің шоғырлануына әкеледі. Арықарай микроүлпектер долбарлы қоспаларды және суды қарпығып, ілінеседі, және өлшемі 0,5-3 мм өлшемді үлпектер (флоккул) түріндегі коагуляциялық құрылымды жасайды. Сосын макрофазалар коагуляция-ағартқыштар үшін аппараттардағы судан және содан соң ағартушы сүзгіштердің кеуекті жүктемесінде бөлініп шығады.

Оң зарядталған коллоидтарға алюминий al(oh)₃ және темір Fe(OH)₃. тотығының гидраттары жатады. Осы коллоидтарды алу үшін өңделетін суға осы металл-коагулянттардың күкірт қышқылды тұздарды енгізеді.

Табиғи және ағынды суларды тазалау тәжірибесінде коагулянттар ретінде сульфаталюминий Al₂(SO₄)₃·18Н₂О немесе еківалентті темірдің сульфаты FeSO₄·7Н₂О қолданылады. Сирек жағдайларда магний, мырыш және титан тұздары пайдалануды табады.