Termik santrallerde su arıtımında PAC'nin uygulama etkisi
1. Makyaj suyunun ön arıtımı
Doğal su kütleleri genellikle çamur, kil, humus ve diğer askıda kalan maddeler ile kolloidal safsızlıklar ve bakteri, mantar, alg, virüs ve diğer mikroorganizmalar içerir; bunlar suda belirli bir kararlılığa sahiptir ve suyun bulanıklığının, renginin ve kokusunun ana nedenidir. Bu aşırı organik maddeler iyon değiştiriciye girer, reçineyi kirletir, reçinenin değişim kapasitesini azaltır ve hatta tuzdan arındırma sisteminin çıkış suyu kalitesini etkiler. Pıhtılaştırma işlemi, çöktürme arıtma ve filtrasyon işlemi, bu safsızlıkları gidermeyi ve böylece sudaki askıda kalan madde içeriğini 5 mg/L'nin altına düşürmeyi, yani berrak su elde etmeyi amaçlar. Buna su ön arıtma denir. Ön arıtmadan sonra, su ancak iyon değişimi ile suda çözünmüş tuzlar giderildikten ve sudaki çözünmüş gazlar ısıtma, vakumlama veya üfleme ile giderildikten sonra kazan suyu olarak kullanılabilir. Bu safsızlıklar önce giderilmezse, sonraki işlem (tuzdan arındırma) gerçekleştirilemez. Bu nedenle, suyun pıhtılaşma yoluyla arıtılması, su arıtma sürecinde önemli bir aşamadır.
Termik santralin ön arıtma süreci şu şekildedir: ham su → pıhtılaşma → çöktürme ve berraklaştırma → filtrasyon. Pıhtılaştırma işleminde yaygın olarak kullanılan pıhtılaştırıcılar polialüminyum klorür, poliferrik sülfat, alüminyum sülfat, demir triklorür vb.'dir. Aşağıda esas olarak polialüminyum klorürün uygulamaları tanıtılmaktadır.
Polialüminyum klorür (PAC), hammadde olarak alüminyum külü veya alüminyum mineralleri kullanılarak, yüksek sıcaklık ve belirli bir basınç altında alkali ve alüminyum ile reaksiyona girerek polimer üreten bir maddedir. Hammadde ve üretim süreci farklılık gösterdiğinden, ürün özellikleri de aynı değildir. PAC'nin moleküler formülü [Al2(OH)nCI6-n]m'dir; burada n, 1 ile 5 arasında herhangi bir tam sayı olabilir ve m, 10'lu kümenin tam sayısıdır. PAC hem katı hem de sıvı formda bulunur.
2. Pıhtılaşma mekanizması
Pıhtılaştırıcıların sudaki koloidal parçacıklar üzerindeki üç ana etkisi vardır: elektriksel nötrleştirme, adsorpsiyon köprüleme ve süpürme. Bu üç etkiden hangisinin ana etki olduğu, pıhtılaştırıcı türüne ve dozuna, sudaki koloidal parçacıkların doğasına ve içeriğine ve suyun pH değerine bağlıdır. Polialüminyum klorürün etki mekanizması alüminyum sülfatınkine benzer ve alüminyum sülfatın sudaki davranışı, Al3+'ün çeşitli hidrolize türler üretme sürecini ifade eder.
Polialüminyum klorür, belirli koşullar altında alüminyum klorürün hidroliz ve polimerizasyon sürecinde Al(OH)3'e dönüşmesi sırasında ortaya çıkan çeşitli ara ürünler olarak düşünülebilir. Al3+'ün hidroliz işlemine gerek kalmadan, çeşitli polimerik türler ve A1(OH)a(s) şeklinde doğrudan suda bulunur.
3. Uygulama ve etkileyen faktörler
1. Su sıcaklığı
Su sıcaklığının pıhtılaşma işlemi üzerinde belirgin bir etkisi vardır. Su sıcaklığı düşük olduğunda, pıhtılaştırıcı maddenin hidrolizi daha zordur, özellikle su sıcaklığı 5℃'nin altında olduğunda hidroliz hızı yavaşlar ve oluşan topaklaştırıcı madde gevşek bir yapıya, yüksek su içeriğine ve ince parçacıklara sahip olur. Su sıcaklığı düşük olduğunda, koloidal parçacıkların çözünmesi artar, pıhtılaşma süresi uzar ve çökelme hızı yavaşlar. Araştırmalar, 25~30℃ su sıcaklığının daha uygun olduğunu göstermektedir.
2. Suyun pH değeri
Polialüminyum klorürün hidroliz süreci, sürekli H+ salınımı sürecidir. Bu nedenle, farklı pH koşullarında farklı hidroliz ara ürünleri oluşacaktır ve polialüminyum klorürün pıhtılaşma işlemi için en iyi pH değeri genellikle 6,5 ile 7,5 arasındadır. Bu değerde pıhtılaşma etkisi daha yüksektir.
3. Pıhtılaştırıcı dozu
Eklenen pıhtılaştırıcı miktarı yetersiz olduğunda, deşarj suyundaki kalan bulanıklık daha fazla olur. Miktar çok fazla olduğunda ise, sudaki koloidal parçacıklar aşırı miktarda pıhtılaştırıcıyı emdiği için koloidal parçacıkların yük özelliği değişir ve bu da atık sudaki kalıntı bulanıklığın tekrar artmasına neden olur. Pıhtılaşma süreci basit bir kimyasal reaksiyon değildir, bu nedenle gerekli dozaj hesaplamaya göre belirlenemez, ancak uygun dozajı belirlemek için suyun özel kalitesine göre belirlenmelidir; su kalitesi mevsimsel olarak değiştiğinde, dozaj buna göre ayarlanmalıdır.
4. İletişim ortamı
Pıhtılaştırma veya diğer çöktürme işlemlerinde, suda belirli miktarda çamur tabakası bulunması durumunda, pıhtılaşma işleminin etkisi önemli ölçüde artırılabilir. Bu durum, adsorpsiyon, kataliz ve kristalleşme çekirdeği yoluyla geniş bir yüzey alanı sağlayarak pıhtılaşma işleminin etkisini iyileştirir.
Pıhtılaştırma çöktürme, günümüzde su arıtımında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Polialüminyum klorür (PLC), iyi pıhtılaştırıcı performansı, büyük topaklanma, düşük dozaj, yüksek verimlilik, hızlı çökelme, geniş uygulama alanı ve diğer avantajlarıyla su arıtımında flokülant olarak kullanılmaktadır. Geleneksel flokülant dozajına kıyasla 1/3 ila 1/2 oranında azaltılabilir ve maliyetten %40 tasarruf sağlanabilir. Vanasız filtre ve aktif karbon filtre ile birlikte kullanıldığında, ham suyun bulanıklığı büyük ölçüde azalır, tuzdan arındırma sisteminin çıkış suyu kalitesi iyileşir, tuzdan arındırma reçinesinin değişim kapasitesi de artar ve işletme maliyeti düşer.