A PAC alkalmazásának hatása hőerőművek vízkezelésében
1. A pótvíz előkezelése
A természetes víztestek gyakran tartalmaznak iszapot, agyagot, humuszt és más szuszpendált anyagokat, valamint kolloid szennyeződéseket, baktériumokat, gombákat, algákat, vírusokat és más mikroorganizmusokat. Ezek bizonyos stabilitással rendelkeznek a vízben, és a víz zavarosságának, színének és szagának fő okai. Ezek a túlzott mennyiségű szerves anyagok bejutnak az ioncserélőbe, szennyezik a gyantát, csökkentik a gyanta cserekapacitását, sőt befolyásolják a sótalanító rendszer elfolyó vízének minőségét is. A koagulációs kezelés, az ülepítő derítés és a szűrőkezelés fő célja ezen szennyeződések eltávolítása, hogy a vízben lévő szuszpendált anyagok tartalma 5 mg/l alá csökkenjen, azaz tisztított vizet kapjunk. Ezt nevezik víz előkezelésnek. Az előkezelés után a víz csak akkor használható kazánvízként, ha a vízben oldott sókat ioncserével, az oldott gázokat pedig melegítéssel, vákuumozással vagy fúvással eltávolították. Ha ezeket a szennyeződéseket először nem távolítják el, a további kezelés (sótalanítás) nem végezhető el. Ezért a víz koagulációs kezelése fontos láncszem a vízkezelési folyamatban.
A hőerőmű előkezelési folyamata a következő: nyersvíz → koaguláció → kicsapás és derítés → szűrés. A koagulációs eljárásban általában használt koagulánsok a polialumínium-klorid, a poliferri-szulfát, az alumínium-szulfát, a vas-triklorid stb. A következőkben főként a polialumínium-klorid alkalmazását mutatjuk be.
A polialumínium-klorid, más néven PAC, alumíniumhamu vagy alumíniumásványok alapanyagán alapul, magas hőmérsékleten és bizonyos nyomáson lúg és alumínium reakcióval előállított polimer, az alapanyagok és a gyártási folyamat eltérő, a termékspecifikációk sem azonosak. A PAC molekulaképlete [Al2(OH)nCI6-n]m, ahol n lehet 1 és 5 közötti egész szám, m pedig a 10-es klaszter egész száma. A PAC szilárd és folyékony formában is létezik.
2. Koagulációs mechanizmus
A koagulánsoknak három fő hatása van a vízben lévő kolloid részecskékre: elektromos semlegesítés, adszorpciós áthidalás és söprés. Az, hogy e három hatás közül melyik a fő, a koaguláns típusától és dózisától, a vízben lévő kolloid részecskék jellegétől és tartalmától, valamint a víz pH-értékétől függ. A polialumínium-klorid hatásmechanizmusa hasonló az alumínium-szulfátéhoz, és az alumínium-szulfát vízben való viselkedése az Al3+ különböző hidrolizált részecskék előállítására utal.
A polialumínium-klorid bizonyos körülmények között az alumínium-klorid Al(OH)3-má történő hidrolízisének és polimerizációjának különféle köztes termékeinek tekinthető. A vízben közvetlenül jelen van különféle polimer vegyületek és A1(OH)a(k) formájában, az Al3+ hidrolízise nélkül.
3. Alkalmazás és befolyásoló tényezők
1. Vízhőmérséklet
A víz hőmérséklete nyilvánvalóan befolyásolja a koagulációs kezelés hatását. Alacsony vízhőmérséklet esetén a koaguláns hidrolízise nehezebb, különösen 5 ℃ alatti vízhőmérséklet esetén a hidrolízis sebessége lassú, és a képződött flokkuláns laza szerkezetű, magas víztartalmú és finom részecskékből áll. Alacsony vízhőmérséklet esetén a kolloid részecskék oldódása fokozódik, a flokkulációs idő hosszú, és az ülepedési sebesség lassú. A kutatások azt mutatják, hogy a 25–30 ℃ közötti vízhőmérséklet a legmegfelelőbb.
2. A víz pH-értéke
A polialumínium-klorid hidrolízise során folyamatosan szabadul fel a H+ ionok. Ezért különböző pH-értékek mellett különböző hidrolízis intermedierek keletkeznek, és a polialumínium-klorid koagulációs kezelésének legjobb pH-értéke általában 6,5 és 7,5 között van. A koagulációs hatás ekkor a legnagyobb.
3. A koaguláns adagolása
Ha a hozzáadott koaguláns mennyisége nem elegendő, a kifolyó vízben maradó zavarosság nagyobb lesz. Ha a mennyiség túl nagy, mivel a vízben lévő kolloid részecskék adszorbeálják a túlzott mennyiségű koagulánst, a kolloid részecskék töltési tulajdonsága megváltozik, aminek következtében a kifolyó vízben maradó zavarosság ismét megnő. A koagulációs folyamat nem egyszerű kémiai reakció, ezért a szükséges adagot nem lehet számítással meghatározni, hanem az adott vízminőség alapján kell meghatározni a megfelelő adagolást. Ha a vízminőség szezonálisan változik, az adagot ennek megfelelően kell módosítani.
4. Kapcsolatfelvételi közeg
A koagulációs vagy más kicsapási kezelés során, ha bizonyos mennyiségű iszapréteg van a vízben, a koagulációs kezelés hatása jelentősen javítható. Nagy felületet biztosíthat az adszorpció, a katalízis és a kristályosodás révén, javítva a koagulációs kezelés hatását.
A koagulációs kicsapás jelenleg széles körben elterjedt vízkezelési módszer. A polialumínium-kloridot vízkezelési flokkulánsként használják, jó koagulációs teljesítménnyel, nagy flokkulációval, kisebb adagolással, nagy hatékonysággal, gyors kicsapással, széles alkalmazási tartománnyal és egyéb előnyökkel rendelkezik, a hagyományos flokkuláns adagolásához képest 1/3~1/2-rel csökkenthető, a költség pedig 40%-kal csökkenthető. A szelep nélküli szűrő és az aktív szénszűrő működésével kombinálva a nyersvíz zavarossága jelentősen csökken, a sótalanító rendszer szennyvízminősége javul, a sótalanító gyanta cserekapacitása is megnő, és az üzemeltetési költség is csökken.