Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)
6. szám - Dr. Toókos Ildikó: Vegyszerek alkalmazása a szennyvíztisztítás
» 267 Hidrológiai Közlöny 1982. 6. sz. Vegyszerek alkalmazása a szennyvíztisztításnál Dr. T O Ő K O S ILDIKÓ* Bevezetés Vegyszerek szennyvíztisztításnál való használata általában valamilyen, a megszokotthoz viszonyítottan eltérő igény eredménye. Ilyen pl. a szennyvíztisztítási követelmény megnövekedése, az élővizek eutrofizáció elleni védelme érdekében, azaz a harmadik fokozatú tisztítási lépcső bevezetése. Ilyenkor fő folyamat a molekuláris oldatban lejátszódó kémiai reakciók (pl. foszfor-, nitrogén-eltávolítás). Ehhez viszonyítva kisebb szerepe van az ionos tartományban lezajló koagulációnak (pl. biokolloidok koaguláltatása). Számos irodalom tárgyalja az itt lejátszódó jelenségeket, részletesen elemezve és matematikai illusztrációval bemutatva a kísérleti eredményeket és tapasztalatokat. Jóval kevesebben foglalkoznak azonban a nyers szennyvizek vegyszeres tisztításával. Ebben a tanulmányban elsősorban a házi szennyvizek koagulációjának a gyakorlat szempontjából lényeges és kísérletekből levont elméleti eredményeit foglaljuk össze, majd összehasonlítjuk ezt ipari szennyvíz, elsősorban szervesanyaggal szennyezett szennyvíz viselkedésével. A koagulációs folyamatok rövid összefoglalása A szubmikroszkópos diszperz kolloid oldatok esetében a fázishatáron az elektromos töltéshordozóknak egyik fázisból a másikba való átmenete nélkül, a pozitív és negatív töltések irányított megoszlása folytán alakul ki az elektromos kettősréteg. A töltések megoszlása két különböző mechanizmus szerint mehet végbe: a) ionok és molekulák irányított adszorpciójával és b) felületi disszociáció révén. Az adszorpciós mechanizmus főleg a diszperziós kolloidok (liofob szolok), míg a felületi disszociáció a liofil szolok csoportjába tartozó fehérjeoldatok stabilitásában játszik szerepet. A tapasztalatok szerint a vizes kolloidok részecskéinek felülete általában negatívan töltött. A hidroxid-ionok koncentrációjának növekedése a negatív, míg a hidrogén-ioné a pozitív irányba tolja el a kolloid felületi töltését, ezért ezeket az eredő potenciált-meghatározó ionoknak nevezzük. Az elektromos kettős réteg (a belső szorosan tapadó ,,Stern"-réteg és a külső diffúz réteg ,,Gouy"-réteg)-ben a két réteg határán mérhető potenciált Zéta, vagy elektrokinetikus potenciálnak nevezzük. A Zéta potenciál a vízmintában levő, rendszerint nagyszámú részecske töltésének középértékeként számítható. Az ásványi anyagok Zp-ja -13 és -20 mV, az algáké -8 és -13 mV között van, a házi szennyvizekben levő kolloidoké — 12 és —40 mV tartományba eshet. A töltés* Vízgazdálkodási Tudományos 'vutet '> Központ, Budapest. semlegesítés esetében a Zéta potenciál 0, ez a kolloid izoelektromos pontja. A diszperziós kolloidok koagulálásának két feltétele van, amelyek egyidejű létrejötte biztosítja a részecskék aggregálódását: 1. Az egymás ellen ható elektrosztatikus erők és a kohéziós (van der Waals — London féle vonzó) erők eredőjének, vagyis az eredő potenciál-gát maximumának nagysága meghatározza a szol stabilitását. Ha ez a potenciálgát csak akkora, hogy a részecskék kinetikus energiájuk segítségével áttörhetik, akkor a szol koagulációja létrejön. 2. A részecskék ütköztetése. Ennek alapján kétféle koaguláció van: a) perikinetikus és b) ortokinetikus. Pontosabban perikinetikus és ortokinetikus flokkulációról beszélünk. A flokkuláció a folyamat szállítási lépcsőjét írja le. A perikinetikus flokkulációnál csak a Brown féle hőmozgás biztosítja a potenciálgát leküzdéséhez szükséges energiát. Ortokinetikus flokkulációnál ezen kívül a részecskék valamilyen irányított mozgással is rendelkeznek. A mérnöki gyakorlat koaguláció alatt az aggregáció teljes folyamatát érti, beleértve a részecske destabilizációt és szállítást is. Valójában a koaguláció elsősorban egy elektrosztatikus jelenség, amikor a kolloid destabilizációja, majd a hozzáadott vegyszerből létrejött csapadékba való beépülése, ill. kapcsolódása történik. A taszítóerők csökkenése az elektromos kettősréteg szerkezetének megváltoztatásával, azáz a Zéta-potenciál csökkentésével lehetséges. A gyakorlatban ezt négyféleképpen lehet biztosítani : a) az ún. kolloid begyűjtési mechanizmus segítségével, b) a kettősréteg repressziójával, c) hídképző mechanizmussal, polielektrolitok segítségével, d) adszorpciós töltés semlegesítéssel. a) Kolloidok eltávolítása fémek polihidroxid vegyületeivel Leglényegesebb képviselők az alumínium és a vas sók. A koaguláció szempontjából legfontosabb tulajdonságuk a Zéta-potenciál és a hidrolitikus reakciók pH függése. Hatásmechanizmusukra jellemző, hogy a koagulálószert a kolloid részecskék mennyiségénél 5—40-szer nagyobb mennyiségben használva a képződött háromdimenziós polimer hidroxid-mátrix összegyűjti a kolloid anyagokat ós ezáltal azok elválaszthatók (ülepítéssel, flotá1 ássál stb.) a víztől. A hidroxid-pehely képződés aránylag lassú folyamat, amelynek kezdeti szakaszában pozitív töltésű közbenső termékek keletkeznek. Ezek semlegesítik a kolloidok negatív töltését. A pozitív töltésű polimer általános képlete:
