Tratarea apelor reziduale prin electrocoagulare

Cuprins referat Cum descarc?

1. Ce este electrocoagularea? 3
2. Istoria electrocoagularii 3
3. Beneficiile electrocoagularii 4
4. Descrierea procesului de electrocoagulare 4
5. Coagulantii sarurilor metalice cei mai utilizati 6
6. Aplicatii ale coagulantilor pe baza de saruri metalice in industria de tratare a apei brute si a apei reziduale 7
7. Teoria electrocoagularii 9
8. Reactii principale 10
9. Reactii secundare 12
10. Parametrii necesari pentru tratarea apei reziduale 13
11. Constructia sistemului de electrocoagulare 13
12. Etapele ce au loc in procesul de electrocoagulare 15
13. Avantajele procesului de coagulare 16
14. Concluzii 17
Bibliografie 17

Extras din referat Cum descarc?

1. Ce este electrocoagularea?
Electrocoagularea, denumita si electroliza cu unda scurta, este o tehnica utilizata pentru tratarea apei de spalare, tratarea apelor reziduale, tratarea apelor utilizate in procesele industriale si tratarea apelor utilizate in domeniul medical. Electrocoagularea a inceput sa fie utilizata din ce in ce mai mult in tratarea apelor reziduale datorita capacitatii sale de a elimina contaminantii precum uleiul emulsifiat, hidrocarburile petroliere totale, materialele organice refractare, solidele suspendate sau metalele grele, deoarece acestia sunt in general mult mai dificil de indepartat prin filtrare sau prin sisteme de tratare chimica. 
Exista numeroase marci de dispozitive de electrocoagulare disponibile, care pot varia in complexitate de la un simplu anod si catod la dispozitive mult mai complexe cu control asupra potentialului electrodului, pasivarii, consumului anodic, celulelor cu potential redox, precum si introducerea sunetului ultrasonic, a luminii ultraviolete si o gama de gaze si reactanti pentru a realiza asa numitele Procese de Oxidare Avansate pentru substantele refractare sau substantele organice recalcinate.
Tratarea apelor se realizeaza cu tehnologii noi care reduc necesarul de energie electrica si miniaturizeaza sursele de alimentare necesare, sistemele electrocoagulante devenind in prezent accesibile pentru instalatiile de tratare a apei si pentru procesele industriale de la nivel mondial.
Electrocoagularea ("electro", in sensul de a aplica o incarcatura electrica in apa, si "coagularea" reprezentand procesul de schimbare a incarcaturii suprafetei particulelor, care permite materiei in suspensie sa formeze aglomerari) este o tehnologie avansata si economica pentru tratarea apei. Aceasta elimina efectiv solidele suspendate de nivel sub-micrometric, rupe emulsiile precum uleiul, grasimea sau latexul, si oxideaza si elimina complet metalele grele din apa fara a utiliza filtre sau adaugarea de substante chimice pentru separare. Este cunoscuta o gama larga de tehnici pentru tratarea apei uzate, care include procese biologice pentru nitrificare, denitrificare si eliminare a fosforului, precum si o serie de procese fizico-chimice care necesita adaugarea de substante chimice. Cele utilizate in mod obisnuit in procesele de tratare a apei sunt filtrarea, indepartarea aerului, schimbul de ioni, precipitarea chimica, oxidarea chimica, adsorbtia carbonului, ultrafiltrarea, osmoza inversa, electrodializa, volatilizarea si striparea gazului.
2. Istoria electrocoagularii
Electrocoagularea are o istorie lunga: prima instalatie a fost construita in Londra in 1889 pentru a trata apa de canalizare. In ciuda unor rezultate promitatoare, succesul acestei tehnologii a fost limitat. Aceasta instalatie a fost reinnoita din punct de vedere stiintific, economic si ecologic in ultimii ani datorita cererii de tehnologie alternativa de tratare a apei.
Tratarea apelor reziduale si a apelor de spalare prin electrocoagulare a fost practicata foarte mult incepand cu secolul XX datorita cresterii populatiei. In ultimul deceniu, aceasta tehnologie a fost tot mai mult utilizata in Statele Unite, America de Sud si Europa pentru tratarea apelor reziduale industriale care contin metale. In America de Nord electrocoagularea a fost utilizata in principal pentru a trata apele uzate de la industria celulozei si a hartiei, industria miniera si industria prelucrarii metalelor. O aplicatie realizata in Texas a unui turn ce raceste o mie de galoane pe minut ilustreaza cresterea si acceptarea din ce in ce mai puternica a electrocoagularii pentru comunitatea industriala. 
Electrocoagularea a fost aplicata pentru a trata apa care contine deseuri alimentare, reziduuri de ulei, coloranti, rezidiuri provenite din transportul public si porturile de ambarcatiuni, apa de spalare, cerneala, particule in suspensie, reziduuri chimice si mecanice rezultate de la lustruire, materie organica de la depozitele de deseuri, eliminarea fluorului din apa, efluenti ai detergentilor sintetici si solutii ce contin metale grele.
3. Beneficiile electrocoagularii
Electrocoagularea se diferentiaza de celelalte procese prin urmatoarele efecte benefice:
- Filtrarea mecanica indeparteaza numai doua tipuri de impuritati din apa de spalare: solide in suspensie mai mari de 30 um si ulei sau grasimi libere. Uleiul si grasimea emulsionate cauzeaza degradarea filtrelor, rezultand costuri de intretinere foarte ridicate. Electrocoagularea poate fi folosita pentru orice dimensiune a solidelor aflate in suspensie (inclusiv pentru particulele distructive mai mari de 30 um si metalele grele care pot cauza presiune de uzura si de rupere, fiind periculoase pentru mediul inconjurator si angajati);
- Tratamentul chimic este adresat solidelor aflate in suspensie, uleiurilor si grasimilor, dar si unelor metale grele, fiind necesara ajustarea polimerilor si pH-ului pentru un tratament adecvat. Aceasta tehnologie necesita adaugarea de substante chimice care sunt scumpe, impure si tratate intensiv in laborator, dar este necesara si adaugarea de aer comprimat pentru procesul de flotatie al contaminantilor coagulati. In general, filtrarea este necesara ca o faza post-tratament pentru purificare. Electrocoagularea nu necesita filtre, nici intretinere zilnica sau adaugarea de aditivi si elimina solidele suspendate de orice marime, dar si uleiul, grasimea si metalele grele.
4. Descrierea procesului de electrocoagulare
Coagularea este una dintre cele mai importante reactii fizico-chimice utilizate in tratarea apei. Ionii metalelor grele si coloizii, organici sau anorganici, sunt in cea mai mare parte tinute in solutie prin incarcare electrica. Adaugarea de ioni cu incarcare opusa destabilizeaza coloizii, permitand astfel coagularea lor prin adaugarea unui coagulant chimic sau prin metode electrice. Alaunul [Al2(SO4)3 ?18H2O] este o astfel de substanta chimica care a fost utilizata pe scara larga mult timp pentru epurarea apelor reziduale. 
Figura 1, Procesul de electrocoagulare
Pentru a realiza tratarea apei prin acest proces se utilizeaza o celula de electrocoagulare, precum cea din figura 1, prin care trece apa, avand loc simultan reactii multiple. In apa sunt introdusi ioni metalici prin intermediul anodului, iar pe suprafata catodului apa este disociata in hidrogen gazos si grupari hidroxil. Intre timp, electronii curg liber pentru a destabiliza incarcarile de suprafata pe solidele suspendate si uleiurile emulsifiate. Pe masura ce reactia are loc se formeaza flocoane mari, care alimenteaza solidele suspendate, metalele grele, uleiurile emulsifiate si alti contaminanti. Flocoanele se vor indeparta din apa in cadrul etapelor de separare a impuritatilor.

Fisiere in arhiva (1):

 Tratarea apelor reziduale prin electrocoagulare.docx

Bibliografie

-  J. N. Hakizimana, B. Gourich, ,,Electrocoagulation process in water treatment: A review of electrocoagulation modeling approaches", Science Direct, 2016.
-  Mikko Vepsalainen, Electrocoagulation in the treatment of industrial waters and wastewaters, Kopijyva, 2012.
-  https://en.wikipedia.org/wiki/Electrocoagulation
-  http://www.watertectonics.com/electrocoagulation/
Bibliografie figuri:
-  Figura 1, Procesul de electrocoagulare, http://www.watertectonics.com/electrocoagulation/
-  Figura 2, Pasii de tratare prin electrocoagulare a apei contaminate, http://www.watertectonics.com/electrocoagulation
-  Figura 3-9, Mikko Vepsalainen, Electrocoagulation in the treatment of industrial waters and wastewaters, Kopijyva, 2012