Intensification of the contact clarifiers work during the drinking water preparation

In this paper we studied the intensification of the water clarification process on contact clarifiers with quartz sand filtering bed, which was modified with a solution of aluminum sulphate coagulant. The modification of the quartz sand filtering bed was carried out by applying to the surface of grains of quartz sand solution of coagulant aluminum sulphate with different doses. Investigation of the electrokinetic potential of the filtering material (quartz sand) was carried out by the percolation potential method. The influence of electrical properties (size and sign of the charge) of the filtering bed itself and suspended solids in the water on the filtration process was studied. The filter material – quartz sand used in contact clarifiers has a negative electric charge. When the electric charge of the particles decreases, that is, as the ζ-potential decreases, the repulsive forces decrease and it the adhesion of particles becomes possible. This is the process of coagulation of the colloid. The forces of mutual gravity between the colloidal particles begin to predominate over the electric repulsive forces at the ζ-potential of the system less than 0.03 V. Modification of quarts filtering bed with a solution of coagulant aluminum sulphate recommended for the purification of surface water allows: to intensify the process of water clarification, to reduce the consumption of reagents by 25–30%, with the obtaining purified water of the required quality, to reduce the production areas necessary for reagent management of treatment facilities, and to reduce the cost of water treatment by 20–25%.

W pracy przedstawiono wyniki badań intensyfikacji procesu klarowania wody na urządzeniach kontaktowych ze złożem filtrującym z piasku kwarcowego, które zmodyfikowano roztworem koagulantu (siarczanu glinu). Modyfikację złoża przeprowadzono, aplikując roztwór koagulantu w różnych dawkach na powierzchnię ziaren złoża piaskowego. Potencjał elektrokinetyczny materiału filtrującego oznaczono metodą perkolacji. Badano wpływ właściwości elektrycznych (wielkość i znak ładunku) samego złoża i cząstek zawiesiny w wodzie na proces filtracji. Materiał filtrujący (piasek kwarcowy) ma ujemny ładunek elektryczny. Kiedy ładunek elektryczny cząstek maleje, to znaczy, kiedy maleje potencjał ζ, maleją siły odpychania i adhezja cząstek staje się możliwa. Oznacza to proces koagulacji koloidu. Siły wzajemnego przyciągania cząstek koloidalnych zaczynają dominować nad siłami elektrycznego odpychania, gdy potencjał ζ systemu jest mniejszy od 0,03 V. Modyfikacja złoża kwarcowego siarczanem glinu jako koagulantem zalecana w oczyszczaniu wody powierzchniowej umożliwia: intensyfikację procesu klarowania wody, ograniczenie zużycia odczynników o 25–30% i jednocześne uzyskanie wody o wymaganej jakości, redukcję powierzchni niezbędnej dla urządzeń uzdatniających, a także zmniejszenie kosztów uzdatniania o 20–25%.