Hidrológiai Közlöny 1972 (52. évfolyam)
12. szám - Bulkai Lajos: A derítés elméleti és gyakorlati vonatkozásai a jelenlegi kutatási szemlélet tükrében
540 Hidrológiai Közlöny 1972. 12. sz. Bulkaí L.: A derítés elméleti és gyakorlati vonatkozásai merek százszázalékos átalakulása. Emiatt indokolt az óvatosság e műszakilag nagyon bevált vegyszereknél. Gyakorlati alkalmazásban ezért terjednek a természetes bázisú polielektrolitok, mint a hidrolizált alginátok, ill. különböző modifikált keményítők. Az aktivált kovasav sincs semmiféle káros hatással a szervezetre a gyakorlatban alkalmazott koncentrációk mellett. Az előzőkön kívül figyelmet érdemel a kationos polielektrolitok hatásossága. Alkalmazásuk ivóvíz szolgáltatásnál egészségügyi szempontból kizárt, de ipari vizeknél, szennyvizeknél és iszapkezelésnél rendkívül hasznosak. Használatukkal nincs szükség az alumínium-, vagy vassókra s ezek azok a vegyszerek, melyek a koagulációnak és flokkulációnak legerősebben ellenálló vízszennyeződéseket is ülepedésre bírják. Előnyük még a viszonylag nagyon kevés iszap keletkezése is. 3. A pelyliesítés kinetikája Az előbb említett kémiai és fizikai-kémiai folyamatok igen gyorsan játszódnak lc. A kutatások szerint a fémhídroxokomplexekből álló polimer-lánc a másodperc tízezredrésze alatt elérheti már a 0,01 mikron hosszúságot. Ezért nagyon fontos a vegyszerek gyors elkeverése, azaz a vegyszerkoncentráció minél egyenletesebb eloszlása s a kialakuló pelyhek, valamint a lebegő szennyeződések minél hatásosabb ütköztetése. 50 ppm kristályos alumíniumszulfát adagból közel 10 1 0 db alumíniumhidroxid molekula képződik. Ha ezt összevetjük a lebegő kolloidok literenkénti kb. 10 2 u számával, az egy kolloidra, ill. kisméretű lebegőanyagra akár milliárdos nagyságrendben jut fémhidroxid-molekula. E nagy szám ellenéi-e van szükség az erőteljes és gyors bekeverésre, mivel a tisztítandó víz nagyon híg kolloidoldathoz hasonlítható, ahol mikrométerekben nagyon távol állnak egymáshoz viszonyítva a kolloidok és a kialakuló fémhidroxo-komplexek s ezeket rövid idő alatt kell hatásosan összehozni, nehogy szenynyezőanvag nélküli pelyhek képződjenek feleslegesen. A vegyszerek bekeverésénél a koaguláció folyamatának peri kinetikus szakasza játszódik le, melyre a másodrendű kémiai reakciók matematikai megfogalmazása érvényes. Jelöljük N-nel a vízben található lebegő szennyezések és elemi fémhidroxidok mindenkori számát. A reakció sebességi állandója k, mely magában foglalja a diffúziós tényezőt is. Az időt t jelöli: Ha Á' u a kezdeti részecske-szám, akkor a differenciálegyenlet megoldása: azaz a reakció ideje a részecskék számával fordítottan arányos. A perikinetikus szakasz addig tart, míg a kialakuló pelyhek mérete az 1—2 mikront meg nem haladja. Ez általában SO—60 másodpercet igényel s ezért' a bekeverő berendezésekben elegendő a 2 perces tartózkodási idő. Természetesen ugyanakkor viszonylag nagy keverési teljesítményre is szükség van a tökéletes koncentráció eloszlás ós ütköztetés érdekében, melynek a beke verőt art ály víztérfogatára vonatkoztatott fajlagos értéke 50— 200 W/m 3 közötti. A bekeverést csak gépi keverőberendezéssel lehet jól elvégezni. A legújabb megoldásoknál a tartály is hiányzik, mivel a nyersvíz csővezetékbe szerelt nagyteljesítményű keverőkre bízzák a perikinetikus folyamat elősegítését. A tökéletlen vegyszerbekeverés következménye, hogy több-kevesebb lebegő kolloid marad a vízben anélkül, hogy beépítődött volna a fémhidroxokomplexekbe, ill. sok olyan mikropehely képződik, melyek nem tartalmaznak lebegő szennyeződést. Ez az állapot azután a továbbiakban sem javul lényegesen, úgy hogy a víz a derítő elhagyása után is még tartalmaz nagyobb elektrosztatikai töltéssel rendelkező részecskéket, melyeket a szűrő sem tud biztonságosan visszatartani. Maradnak azután a derített vízben ilyenkor igen kisméretű fémhidroxidok is, melyek méretük csekélysége miatt nem tudnak leülepedni. A koaguláció perikinetikus szakaszában inkább a kémiai erők játszanak fontos szerepet. Ezzel szemben a második szakasz, vagyis a tulajdonképpeni flokkuláció szinte kizárólag fizikai jellegű. Itt ugyanis az első fázisban elektrosztatikaiig részlten vagy egészben semlegesített apró pelybeket megfelelő erősségű keveréssel ütköztetnek, hogy ezáltal összetapadva növekedjenek a könnyebb ülepíthetőség érdekében. A koaguláció e második szakaszát ortokinelikusnak nevezzük, s az ennek során lejátszódó folyamat már az elsőrendű kémiai reakciókra jellemző differenciálegyenlettel írható lc: Az egyenlet baloldala a pehelyszám csökkenését jelenti, míg jobboldalán az a az ütközés-hat ássoság tényezője, N a mindenkori pehelyszám, C a pelyhek térfogat i koncentrációja, fí pedig a sebességgradiens. Ez utóbbival kapcsolatban tudnunk kell, hogy a flokkulációs medencében pl. a forgó lapátrendszer által mozgatott vízrészeknek a medencében álló, vagy esetleg ti lapátok sebességéhez mérten lassabban forgó vízrészekhez viszonyított sebességkülönbsége, azaz a sebességgradiens idézi elő azt a gomolygást, keveredést, amelyre a pelvhek ütköztetése végett szükségünk van. A sebesség gradiens négyzete az elméleti számítások szerint egyenesen arányos a keverőnek a flokkuláló medence víztérfogatára vonatkoztatott fajlagos teljesítmény-felhasználásával vagy más szóval a diszperz, ill. disszipált energiával (P) viszont fordítva arányos a dinamikai viszkozitással (fi). fí= j/^sec1 A differenciálegyenlet megoldása afjtc X = N ( íe
