Hidrológiai Közlöny 1972 (52. évfolyam)

12. szám - Dr. Bozzay Józsefné: A Cyclofoe vízderítő eljárás és néhány alkalmazása

552 Hidrológiai Közlöny 1972. 11. sz. Beszámoló A Cyclofloc vízderítő eljárás és néhány alkalmazása* Dr. BOZZAV JÓZSEFNÉ** A felszíni vizek tisztítására alkalmazott derítési módszerek közül a Cyclofloc néven ismertté vált korszerű víztisztítási technológia magyar szabadalom. Ez az eljárás az ellenáramú iszapszűrős derilő medencék technológiáját fejleszti tovább a koaguláció és ülepedés törvényeiben rejlő lehetőségek gyakorlati megvalósítása révén. Stockes- és Allen-tövvcnye alapján a durva részecskék ülepedési sebességét a részecskék méretének növelésével; a diszperz rész és a diszperziós közeg sűrűsége közötti különbségek emelésével; illetőleg a közeg viszkozitásának csökkentésével segíthetjük elő. Smolurhowski M. törvénye szerint a perikinetikus koagulációt előnyösen lehet befolyásolni a részecskék felületi tulajdonságainak megváltoztatásával, illetőleg a koaguláló részecskék számának növelésével. További meggondolásokra adnak még inódot Oswald és Buzágh megállapításai, amelyek szei'int bármely adott diszperzitás fokú rendszer csakis egy meghatározott töménység alatt lehet állandó. A koncentráció határ, egyébként azonos körülmények között, a részecske-méret függvénye. Ez azt jelenti, hogy minden diszperzitás fokhoz tartozik egy meghatározott telítettségi koncentráció. Ebből az is következik, hogy a telítettségi koncentráció túllépésével, vagyis részecskéknek a rendszerbe való adagolásával a diszperzió állandósága megszüntethető, és durva, jól ülepíthető diszperz rendszerré alakítható. Ha e meggondolások alapján össze akarjuk foglalni azokat a tényezőket, amelyek elősegíthetik a heterodiszperz rendszernek tekinthető felszíni vizek gyors és eredményes derítését, akkor a következő megállapításokat tehetjük: — növelni kell a diszperz fázis töménységét, a rendszerben levő részecskék számát, — megfelelő adalékanyagokkal meg kell változtatni a diszperz részecskék felületének szerkezetét, — növelni kell a diszperz fázis fajsúlvát és heterogenitását. Lényegében ezen általános elvek gyakorlati megvalósítása eredményezte a Cyclofloc derítő rendszer kialakítását. Ebben a rendszerben a részecskék számának növelését megfelelő inert, szemcsés derítő segédanyaggal pl. 40—100 mikron szemcseméretű ipari kvarchomokkal állítjuk be. A diszperz részecskék felületi szerkezetének megváltoztatására a víztisztításban ismert láncpolimer polielektrolitokat adagolunk. A két derítő segédanyag alkalmazásával a'koagulációé folyamatok feltételei optimálisan változnak meg. A perikinetikus szakaszban a láncpoli* Előadásként elhangzott a MTA Vízgazdálkodástudományi Főbizottsága Vízellátás-Csatornázási Albizottsága 1972. VI. 14-i ülésén. ** Fővárosi Vízművek, Budapest. mer-polielektrolit funkciós csoportjai erős hidrogén kötés révén kapcsolatot létesítenek az inert szemcsés segéd-anyag, a derítő fémhidroxidpelyhek és a vízben lebegő szennyeződések között. Ezt a feltételezést alátámasztja számos amerikai és szovjet szerző is, s bizonyítja az a tény, hogy a polielektrolit adagolásra végzett mérések maximum görbét adnak. Ennek értelmezése szerint az optimumnál kevesebb láncpolimer adagolása esetén a részecskék közötti kapcsolat biztosítása nem elegendő, a diszperz részecskék koagulációja nem tökéletes. Megfelelő polielektrolit mennyiség adagolásával a diszperz részecskék közötti kapcsolat gyakorlatilag quantitative létrejön, a koaguláció gyors és intenzív. A láncpolimer túladagolása azt eredményezi, hogy a láncmolekulák körülfogják a diszperz részecskéket és ezzel gátolják agregátumokba való tömörülésüket. A perikinetikus szakaszban az adagolt homok-szemcséknek is nagyon fontos szerepe van, mivel a reakció sebessége fordítottan arányos a részecskék számával. A koagulációs folyamatok előrehaladása a pehelyméret növekedését eredményezi, ami egyértelműen egyenesen arányos a pehelyszám csökkenésével. Ezzel szemben a koaguláció feltétele, hogy a diszperz részecskék egymással találkozzanak, ütközzenek. Az ütközések valószínűsége egyenesen arányos ti részecskék számával. A homok adagolásával tehát növeljük az időegységben bekövetkező ütközések számát. A folyamat előrehaladásával a koaguláció átlép az ortokinetikus szakaszba, ahol már a mechanikai erők dominálnak. A kvarcszemcséknek méretük és fajsúlyuk folytán már eleve számottevő ülepedési sebességük van s így ülepedés közben utóiérik ti lassabban mozgó diszperz részecskéket, velük agglomerátumokba tömörülnek s az ily módon kialakult halmazok ülepedési sebességét kényszerítik rá a rendszerre. A koagulációs folyamatoknak ilyen módon való lejátszódását kitűnően meg lehet figyelni a laboratóriumi Jar-test (poharas) vizsgálatok során (1. ábra). Háromértékű fémsók oldatának (alumíniumszulfát, ferriklorid) koagulációjakor az idő előrehaladásával a derülés folyamatát a baloldali tesztsorral jellemezhetjük. A flokkulumok tömörülése lassan zajlik le, a részecskék találkozásának valószínűsége az agregátumok ülepedésével egyre csökken, az ülepedő iszapfelhő széthúzódó. Ezzel szemben a jobboldali tesztsor az alumíniumhidroxid—polielektrolit—kvarchomok rendszerű diszperzió ülepedését illusztrálja. A flokkulumok képződése ti láncpolimer és kvarc-szemcsék hatására gyorsul, s az ülepedésre a kvarc-szemcsékkel nehezített agregátumok ülepedési sebessége jellemző. A nagy zagysűrűség miatt kis átmérőjű részecskék nem szabadulhatnak ki az ülepedő diszperzióból, ezért az ülepedést éles határfelület jellemzi. Ha a folyamatot áramló rendszerben vizsgáljuk, az ülepedő rendszer struktúrája még ndgyobb jelentőséget kap (2. ábra,).