Effetto dell'applicazione del PAC nel trattamento delle acque di una centrale termoelettrica

1. Pretrattamento dell'acqua di reintegro

I corpi idrici naturali spesso contengono fango, argilla, humus e altre sostanze sospese, impurità colloidali, batteri, funghi, alghe, virus e altri microrganismi. Queste sostanze, che hanno una certa stabilità nell'acqua, sono la causa principale della torbidità, del colore e dell'odore dell'acqua stessa. L'eccesso di queste sostanze organiche penetra nello scambiatore di ioni, contaminando la resina, riducendone la capacità di scambio e compromettendo persino la qualità dell'effluente del sistema di desalinizzazione. Il trattamento di coagulazione, sedimentazione, chiarificazione e filtrazione ha come scopo principale la rimozione di queste impurità, in modo da ridurre il contenuto di sostanze sospese nell'acqua a meno di 5 mg/L, ottenendo così acqua chiarificata. Questo processo è chiamato pretrattamento dell'acqua. Dopo il pretrattamento, l'acqua può essere utilizzata come acqua per caldaie solo se i sali disciolti sono stati rimossi mediante scambio ionico e i gas disciolti mediante riscaldamento, aspirazione o insufflazione. Se queste impurità non vengono rimosse preventivamente, il trattamento successivo (desalinizzazione) non può essere effettuato. Pertanto, il trattamento di coagulazione dell'acqua rappresenta un anello importante nel processo di depurazione delle acque.

Il processo di pretrattamento di una centrale termoelettrica è il seguente: acqua grezza → coagulazione → precipitazione e chiarificazione → filtrazione. I coagulanti comunemente utilizzati nel processo di coagulazione sono policloruro di alluminio, solfato ferrico, solfato di alluminio, tricloruro ferrico, ecc. Di seguito viene illustrata principalmente l'applicazione del policloruro di alluminio.

Il policloruro di alluminio, noto come PAC, è un polimero ottenuto da ceneri di alluminio o minerali di alluminio, che viene prodotto mediante una reazione ad alta temperatura e pressione con un alcali e alluminio. Le materie prime e il processo produttivo variano, pertanto le specifiche del prodotto non sono uniformi. La formula molecolare del PAC è [Al2(OH)nCI6-n]m, dove n può essere un numero intero compreso tra 1 e 5 e m è un numero intero pari a 10. Il PAC si presenta sia in forma solida che liquida.

2. Meccanismo di coagulazione

I coagulanti esercitano tre effetti principali sulle particelle colloidali in acqua: neutralizzazione elettrica, adsorbimento, formazione di ponti e trascinamento. L'effetto predominante dipende dal tipo e dal dosaggio del coagulante, dalla natura e dalla concentrazione delle particelle colloidali in acqua e dal valore del pH dell'acqua. Il meccanismo d'azione del policloruro di alluminio è simile a quello del solfato di alluminio, e il comportamento di quest'ultimo in acqua si riferisce al processo di idrolisi dell'Al3+.

Il policloruro di alluminio può essere considerato come un insieme di vari prodotti intermedi nel processo di idrolisi e polimerizzazione del cloruro di alluminio in Al(OH)3 in determinate condizioni. È presente direttamente in acqua sotto forma di varie specie polimeriche e Al(OH)a(s), senza il processo di idrolisi di Al3+.

3. Applicazione e fattori che la influenzano

1. Temperatura dell'acqua

La temperatura dell'acqua ha un'influenza evidente sull'efficacia del trattamento di coagulazione. Quando la temperatura dell'acqua è bassa, l'idrolisi del coagulante è più difficile, soprattutto quando la temperatura è inferiore a 5°C, la velocità di idrolisi è lenta e il flocculante formato ha una struttura porosa, un elevato contenuto di acqua e particelle fini. Quando la temperatura dell'acqua è bassa, la solvatazione delle particelle colloidali è maggiore, il tempo di flocculazione è più lungo e la velocità di sedimentazione è più lenta. La ricerca dimostra che una temperatura dell'acqua compresa tra 25 e 30°C è più adatta.

2. Valore del pH dell'acqua

Il processo di idrolisi del policloruro di alluminio è un processo di rilascio continuo di H+. Pertanto, in condizioni di pH diverse, si formeranno diversi intermedi di idrolisi e il valore di pH ottimale per il trattamento di coagulazione del policloruro di alluminio è generalmente compreso tra 6,5 ​​e 7,5. In queste condizioni, l'effetto di coagulazione è maggiore.

3. Dosaggio del coagulante

Quando la quantità di coagulante aggiunta è insufficiente, la torbidità residua nell'acqua di scarico è maggiore. Quando la quantità è eccessiva, poiché le particelle colloidali presenti nell'acqua assorbono una quantità eccessiva di coagulante, la proprietà di carica delle particelle colloidali cambia, con conseguente aumento della torbidità residua nell'effluente. Il processo di coagulazione non è una semplice reazione chimica, quindi il dosaggio necessario non può essere determinato tramite calcolo, ma deve essere stabilito in base alla specifica qualità dell'acqua per determinare il dosaggio appropriato; quando la qualità dell'acqua varia stagionalmente, il dosaggio deve essere regolato di conseguenza.

4. Mezzo di contatto

Nel processo di coagulazione o di altri trattamenti di precipitazione, se nell'acqua è presente una certa quantità di strato di fango, l'effetto del trattamento di coagulazione può essere notevolmente migliorato. Questo strato può fornire un'ampia superficie, attraverso l'adsorbimento, la catalisi e la cristallizzazione, migliorando l'efficacia del trattamento di coagulazione.

La coagulazione-precipitazione è attualmente un metodo ampiamente utilizzato per il trattamento delle acque. Il policloruro di alluminio (PCL) viene impiegato come flocculante per il trattamento delle acque, offrendo vantaggi quali buone prestazioni di coagulazione, formazione di fiocchi di grandi dimensioni, dosaggio ridotto, elevata efficienza, precipitazione rapida e ampia gamma di applicazioni. Rispetto ai flocculanti tradizionali, è possibile ridurre il dosaggio di 1/3~1/2, con un risparmio sui costi del 40%. In combinazione con un filtro senza valvole e un filtro a carbone attivo, la torbidità dell'acqua grezza si riduce notevolmente, la qualità dell'effluente del sistema di desalinizzazione migliora, la capacità di scambio della resina di desalinizzazione aumenta e i costi operativi si riducono.