Čiření vody

Čiření je základním technologickým procesem při úpravě povrchových vod na vodu pitnou, někdy je čiření využito i pro čištění odpadních průmyslových vod.

Při odstraňování jemných suspenzí (s velmi malými rozměry částic) je nejprve nutno dosáhnout zvětšení částic, teprve poté je lze z vody oddělit.

Nejběžnějším způsobem srážení koloidních látek a zachycování vyvločkovaných suspenzí z vody je čiření, které se obvykle se skládá z těchto operací:

• Míchání čiřidla s upravovanou vodou
• Srážení a vločkování (koagulace a flokulace)
• Usazování (sedimentace), čiření
• filtrace

Čiřením lze odstranit z vody zbarvující složky. Pro úpravu vody čiřením se dávkují do vody převážně síran železnatý, síran hlinitý, chlorid železitý a organické flokulanty. Ve vodě se utvoří téměř  nerozpustný hydroxid hlinitý nebo železitý. Částice se shlukují (agregují) do hrubé disperze a strhávají do sebe nebo na svém povrchu sorbují a nebo chemicky zachycují látky obsažené ve vodě.

Hydroxidy se sorbovanými látkami se od vody oddělí usazováním a filtrací.

Proces agregace (shlukování) se nazývá koagulace a proces zbavení vody agregovaných částí se nazývá čiření.

Při chemické úpravě vody se za sedimentačními nádržemi nebo čiřiči vody prakticky vždy zařazuje filtrace. Tento postup se nazývá dvoustupňová úprava. V případech, kdy k čištění vody stačí malá dávka koagulantu a koncentrace vylučované suspenze je nízká, používá se k její separaci pouze filtrace – potom jde o jednostupňovou úpravu vody.

Důležité:

Vysoká intenzita a doba míchání (vysoká intenzita míchání –vyšší účinnost separace) tvořené suspenze

Koagulační filtrace (kontaktní čiření)

K tvorbě vloček dochází před filtračním ložem po průchodu flokulační komorou. Separace suspenze probíhá přímo ve filtračním loži.
Dávka koagulantu je nižší než při koagulaci v čiřiči, ale vyšší než při koagulačním prahu.

Koagulant:

Destabilizuje koloidy, upravuje pH do optima pro odstranění organických koloidů.

In line filtrace

Probíhá chemická reakce (destabilizace koloidů) přímo na povrchu zrn filtračního materiálu, k určitému zachycování koloidních částic dochází i tehdy, kdy tyto částice nejsou předem koagulované. Adsorpce koagulantu pak vytvoří elektrokinetikou vrstvu k navázání mechanických částic k povrchu zrn.
In-line filtrace nepoužívá míchání potřebné pro koagulační filtraci, protože potřebná energie pro flokulaci je zajišťována při průchodu ložem. Rozhodující je výběr koagulantu. Obvykle se používají katonické polymery, obvykle nízko molekulární až středně molekulární kopolymery aminu a epichlorhydrinu s vysokou hustotou kladného náboje. Jejich účinnost je vyšší než anorganických koagulantů.

Dvoustupňová separace (čiření a filtrace)

Při vysokém obsahu suspendovaných látek se dává přednost čiření v reaktoru před použitím samotné filtrace. Při čiření v reaktoru je možné zachytit značné rozmezí koncentrací a následuje filtrace částic, které se neoddělily sedimentací.

Doba sedimentace závisí na velikosti částice. Rychlost sedimentace určuje velikost sedimentačních zařízení. Proces sedimentace je použitelný, pokud doba sedimentace je maximálně desítky minut, hodiny.
Sedimentační stupeň lze zmenšit pomocí lamelové vestavby.V čiřiči se vznášeným ložem a akcelátorů bez lamelové vestavby vstupuje směs vody s kalem do sedimentačního prostoru, vzestupné rychlosti musí být vyšší než pádová rychlost vloček. V případě lamelových biřičů se mění trajektorie dráhy vločky – sklouzne po dotyku s lamelou do usazovacího prostoru. Lamely jsou pod úhlem 600, tím je zajištěno, že kal usazený na lamele sklouzává zpět do sedimentačního prostoru a neusazuje se na lamele. Možnost zvýšení rychlosti v lamelovém prostoru vede ke snížení doby usazování. Aplikace lamel v usazovacím prostoru vede k lepší kvalitě vyčištěné vody a možnosti zvýšení průtoku.

Kyselé čiření

Suspendované látky mají obvykle záporný náboj. Ke koagulaci se proto přidává látka (koagulační činidlo), jejíž náboj je kladný. Množství látky (obvykle oxidů, hydroxidů) je takové, aby náboj suspenze neutralizovalo.
Působení koagulantu lze rozdělit na dvě části –první část koagulantu se podílí na osunu pH do optima, druhá část vytváří sraženinu.

Neutrální čiření

Čiření v neutrální oblasti (např. při úpravě pitných vod). V neutrálním pH záporný náboj nečistot stoupá, účinný náboj koagulantu naopak klesá, je tedy třeba zvýšit dávky. Též se přidává alkalizační činidlo.

Alkalické čiření

Srážení kovů z počátečních koncentrací několika jednotek mg/l nazýváme čiření vody v alkalickém prostředí.
Mechanismus alkalického čiření – vylučovaná fáze je dvousložková, má záporný náboj a podmínkou vzájemné koagulace je přítomnost kladných iontů.

Čiřiče s vnější recirkulací kalu

Umožňují optimální nastavení podmínek flokulace definovaným gradientem míchání.
Nejprve při rychlém míchání dojde k homogenizaci surové vody a čiřících chemikálií, začíná proces flokulace, přidá se necirkulovaný kal a před ukončením flokulace se přidá polymerní organický flokulant

Čiřiče s vnitřní a vnější recirkulací kalu

Flokulační stupeň je jednostupňový, je obtížněji nastavitelné optimum gradientů míchání. Někdy se proto předřazuje rychlomísič.
V tomto případě je značná výška přepadu vyčiřené vody, která umožňuje tlakový spád na následující filtraci, není třeba čerpání a tím nedochází v čerpadle k rozbití vloček.

Čiřiče s kalovým mrakem

Při procesu vzniká kal, který se při určitém průtoku udržuje ve vznosu mraku, ten urychluje tvorbu srážecích reakcí. Přebytěčný kal je odváděn odkalem
Koagulační a flokulační reakce probíhají současně.