Vliv aplikace PAC při úpravě vody v tepelných elektrárnách
1. Předúprava přídavné vody
Přírodní vodní útvary často obsahují bahno, jíl, humus a další suspendované látky a koloidní nečistoty a bakterie, houby, řasy, viry a další mikroorganismy, které mají ve vodě určitou stabilitu a jsou hlavní příčinou zákalu, barvy a zápachu vody. Tyto nadměrné organické látky vstupují do iontoměniče, kontaminují pryskyřici, snižují výměnnou kapacitu pryskyřice a dokonce ovlivňují kvalitu odpadní vody z odsolovacího systému. Hlavním účelem koagulačního, usazovacího a filtračního čištění je odstranění těchto nečistot, aby se obsah suspendovaných látek ve vodě snížil na méně než 5 mg/l, tj. aby se získala vyčištěná voda. Tomu se říká předčištění vody. Po předčištění lze vodu použít jako kotelní vodu pouze tehdy, když jsou rozpuštěné soli ve vodě odstraněny iontovou výměnou a rozpuštěné plyny ve vodě jsou odstraněny zahříváním, vysáváním nebo ofukováním. Pokud se tyto nečistoty nejprve neodstraní, nelze provést následné čištění (odsolování). Proto je koagulační čištění vody důležitým článkem v procesu úpravy vody.
Proces předúpravy v tepelné elektrárně probíhá takto: surová voda → koagulace → srážení a čiření → filtrace. Koagulanty běžně používané v koagulačním procesu jsou polyaluminiumchlorid, polyželezitý síran, síran hlinitý, chlorid železitý atd. Následující text se zabývá především aplikací polyaluminiumchloridu.
Polyaluminiumchlorid, označovaný jako PAC, je vyroben z hliníkového popela nebo hliníkových minerálů jako suroviny. Za vysoké teploty a určitého tlaku vzniká reakcí s alkáliemi a hliníkem polymer. Suroviny a výrobní proces se liší a specifikace produktu nejsou stejné. Molekulární vzorec PAC [Al2(OH)nCI6-n]m, kde n může být jakékoli celé číslo mezi 1 a 5 a m je celé číslo shluku 10. PAC se dodává v pevné i kapalné formě.
2. Koagulační mechanismus
Koagulanty mají na koloidní částice ve vodě tři hlavní účinky: elektrickou neutralizaci, adsorpční přemostění a rozptyl. Který z těchto tří účinků je hlavní, závisí na typu a dávkování koagulantu, povaze a obsahu koloidních částic ve vodě a hodnotě pH vody. Mechanismus účinku polyaluminiumchloridu je podobný mechanismu účinku síranu hlinitého a chování síranu hlinitého ve vodě se vztahuje k procesu, při kterém Al3+ produkuje různé hydrolyzované sloučeniny.
Polyaluminiový chlorid lze za určitých podmínek považovat za různé meziprodukty v procesu hydrolýzy a polymerace chloridu hlinitého na Al(OH)3. Je přímo přítomen ve vodě ve formě různých polymerních látek a Al(OH)a(s), bez hydrolýzy Al3+.
3. Aplikace a ovlivňující faktory
1. Teplota vody
Teplota vody má zjevný vliv na účinek koagulace. Při nízké teplotě vody je hydrolýza koagulantu obtížnější, zejména pokud je teplota vody nižší než 5 °C, rychlost hydrolýzy je pomalá a vzniklý flokulant má sypkou strukturu, vysoký obsah vody a jemné částice. Při nízké teplotě vody se urychluje solvatace koloidních částic, prodlužuje se doba flokulace a pomalu sedimentuje. Výzkum ukazuje, že vhodnější je teplota vody 25~30 °C.
2. Hodnota pH vody
Proces hydrolýzy polyaluminiumchloridu je procesem kontinuálního uvolňování H+. Proto za různých podmínek pH vznikají různé hydrolytické meziprodukty a nejlepší hodnota pH pro koagulaci polyaluminiumchloridu je obecně mezi 6,5 a 7,5. Koagulační účinek je v tomto okamžiku nejvyšší.
3. Dávkování koagulantu
Pokud je množství přidaného koagulantu nedostatečné, zbývající zákal ve vypouštěné vodě je větší. Pokud je množství příliš velké, koloidní částice ve vodě adsorbují přebytečný koagulant, mění se nábojové vlastnosti koloidních částic, což má za následek opětovné zvýšení zbytkového zákalu v odpadní vodě. Koagulační proces není jednoduchá chemická reakce, takže požadované dávkování nelze určit výpočtem, ale mělo by být určeno podle konkrétní kvality vody, aby se určilo vhodné dávkování. Pokud se kvalita vody sezónně mění, je třeba dávkování odpovídajícím způsobem upravit.
4. Kontaktní médium
V procesu koagulační úpravy nebo jiné srážecí úpravy, pokud je ve vodě určité množství vrstvy bahna, lze účinek koagulační úpravy výrazně zlepšit. Díky adsorpci, katalýze a krystalizačnímu jádru může být dosaženo velkého povrchu, což zlepšuje účinek koagulační úpravy.
Koagulační srážení je v současnosti široce používanou metodou úpravy vody. Polyaluminiový chlorid se v průmyslu používá jako flokulant pro úpravu vody, má dobrý koagulační výkon, velké flokulace, menší dávkování, vysokou účinnost, rychlé srážení, široký rozsah použití a další výhody. Ve srovnání s tradičním flokulantem lze dávkování snížit o 1/3 až 1/2 a ušetřit tak 40 % nákladů. V kombinaci s provozem bezventilového filtru a filtru s aktivním uhlím se výrazně snižuje zákal surové vody, zlepšuje se kvalita odtoku z odsolovacího systému, zvyšuje se výměnná kapacita odsolovací pryskyřice a snižují se provozní náklady.