Traitement des Eaux et Le Rôle du Potentiel de Zeta dans le Contrôle du Processus de Traitement des Eaux. Données de Fournisseur de Malvern

Sujets Couverts

Mouvement Propre
     Dimension Particulaire et Sédimentation
     L'Importance des Forces de Surface
Potentiel de Zeta
     Potentiel, Sédimentation et Flottaison de Zeta
     Procédés de Potentiel et de Flottaison de Zeta
     Potentiel et Filtration de Zeta
Conclusions
     Commentaires Définitifs
     Amélioration de l'Acceptation du Potentiel de Zeta comme Technique d'Analyse
     D'Autres Améliorations dans la Caractérisation de l'Eau
     Examen Vers L'avant

Mouvement Propre

Les procédés Matériels tels que la sédimentation, la flottaison et la filtration demeurent au coeur de la plupart des trains de processus pour la demande de règlement de l'eau et les eaux usées circulent. Tous ces procédés dépendent des principes associant la taille, la densité et la charge des particules à retirer.

Dimension Particulaire et Sédimentation

L'importance relative de la charge de particules sur l'efficience de processus est fortement déterminée par la taille des particules à l'étude. Une Fois Que les particules atteignent une certaine taille, leur masse entraîne des tarifs de sédimentation dus à la gravité qui est suffisamment grande pour être supérieure à tous les effets dus à la chimie extérieure des particules.

L'Importance des Forces de Surface

Cependant, dans la marge des tailles normalement produites dans l'eau et des procédés d'eaux résiduaires (< µm 1000), les forces de surface jouent un rôle indispensable en réglant les caractéristiques de démontage du système.

Potentiel de Zeta

La charge extérieure, ou d'une manière primordiale le potentiel de zéta (æ), est déterminée en mesurant la vitesse de particules induite quand une différence potentielle est appliquée en travers d'un contenant des cellules capillaire l'échantillon (Zetasizer, Malvern Instruments Ltd.).

Le potentiel de Zeta est connu d'être un facteur clé en comprenant la performance des procédés matériels tels que la floculation et la sédimentation.

Potentiel, Sédimentation et Flottaison de Zeta

Le potentiel de Zeta affecte la taille et la densité des floculations formées. Augmentations d'une floculation plus rapide de cause de densité.

Les potentiels Faibles de zéta réduisent les interactions électrostatiques entre les particules permettant aux particules de s'approcher attentivement et par conséquent de produire plus les floculations compactes. Le Schéma 1 affiche la turbidité résiduelle après sédimentation d'une eau non traitée de turbidité faible coagulée et très colorée. On observe la turbidité effluente Faible et stable en travers d'un domaine potentiel de zéta de fonctionnement entre +3mV et - 22mV. Aux potentiels de zéta plus négatifs que -22 système mv, la turbidité effluente monte tranchant pendant que les particules suspendues sont effectivement stabilisé dans l'eau due à la répulsion mutuelle. La taille de cet hublot de fonctionnement peut être améliorée en changeant les coagulants comme vu sur le Schéma 1 où un matériau plus élevé de densité de charge produit un hublot de fonctionnement beaucoup plus large aux potentiels positifs de zéta.

Le Schéma 1. turbidité Finale contre le potentiel de zéta pendant la sédimentation de la substance organique naturelle coagulée avec un coagulant faible de densité de charge (cercles ouverts) et un coagulant élevé de densité de charge (cercles remplis).

Procédés de Potentiel et de Flottaison de Zeta

Les procédés de Flottaison fonctionnent également en raison des différences de densité mais de cette fois à cause des densités réduites produites en fixant des bulles d'air à la phase solide. Dans de tels fonctionnements d'ensemble l'importance du potentiel de zéta associe à la capacité des bulles et de la particule d'adhérer et rester fixée. On l'a observé que le procédé est piloté par les potentiels combinés de zéta des particules et des bulles, bien que dans de nombreux cas la mesure juste de la phase solide soit suffisante. Le Schéma 2 affiche l'incidence du produit des potentiels de zéta de particules et de bulle pendant la flottaison d'une eau hautement trouble coagulée. Une relation dégagée existe expliquant que résultat de potentiels inférieur de zéta dans des efficiences plus élevées de démontage. L'efficience réduit à mesure que le produit des potentiels de zéta augmente, indiquant cela si l'un ou l'autre de surface est hautement chargée, alors l'efficience de processus sera réduite. L'Examen des courbures d'efficience de qualité produites pendant le travail indique que la perte dans la performance de demande de règlement se produit au commencement aux domaines plus de petite taille en tant qu'en raison prévu de la dominance croissante des effets de charge à ces plus petites tailles.

Le Schéma 2. démontage de Turbidité contre le potentiel de zéta pendant la flottaison d'une eau élevée de turbidité.

Potentiel et Filtration de Zeta

Les procédés de Filtration fonctionnent par la connexion des particules en circuit aux textures de medias des matériaux tels que le sable et l'anthracite. Le rôle du potentiel de zéta ici est en déterminant la capacité des particules d'être capturé. En principe c'est le même que pour la flottaison sauf que, en comparaison des bulles, les surfaces de medias moins sont affectées par des changements de chimie. Le Schéma 3 explique une relation assimilée Pour Schéma 1, où un hublot potentiel de zéta de fonctionnement existe dans quelle concentration de particules dans l'effluent est faible et stable. Une concentration effluente stable est à la charge des paramètres normaux de filtration tels que la taille et le débit de filtration de medias attendu que l'hublot potentiel de zéta de fonctionnement est inchangé par des variables de fonctionnement et est déterminé par la chimie du système par des paramètres tels que le type de coagulant et le PH.

Le Schéma 3. turbidité Finale contre le potentiel de zéta pendant la filtration de profondeur de la turbidité de ciel et terre arrose.

Conclusions

Le tableau général indique que l'existence des hublots de fonctionnement du potentiel de zéta dans lesquels les efficiences de demande de règlement sont élevées et les concentrations de particules dans l'effluent soit faible. Dans ces hublots, le procédé a l'indépendant effectivement été du potentiel de zéta pendant que d'autres facteurs deviennent limitation de performance. Intéressant on les trains de processus dans l'industrie de l'eau semblent fonctionner aux potentiels de zéta (- 15< æ <-10mV) près de l'arête des hublots de fonctionnement observés les rendant susceptibles des petits changements dans des états de puissance d'entrée.

Commentaires Définitifs

La demande du potentiel de zéta pour le diagnostic et du contrôle des procédés de traitement des eaux résiduaires de l'eau et n'est pas neuve. Les Rapports de recherche régulièrement cités à ce sujet remontent à des décennies et en fait la majeure partie de la compréhension de base de la façon dont la performance de contrôles de potentiel de zéta demeure assimilée à ces premières investigations. Des premiers travaux ont été limités par la difficulté de la mesure elle-même et la fiabilité du matériel. Ceci tendu pour limiter le travail aux petits ensembles de données qui étaient inappropriés pour l'enquête sur les systèmes de demande de règlement réels, et a limité les expériences aux environnements idéalisés.

Amélioration de l'Acceptation du Potentiel de Zeta comme Technique d'Analyse

La disponibilité des méthodes et des améliorations modernes dans la fiabilité et la robustesse des techniques de mesure a revigoré l'application du potentiel de zéta dans le diagnostic et le fonctionnement des procédés matériels. La consommation régulière de potentiel de zéta comme paramètre est devenue plus faisable, particulièrement comme améliorations dans la robustesse matérielle du moyen de technologie qu'un système peut être pris sur le site si nécessaire.

D'Autres Améliorations dans la Caractérisation de l'Eau

Des Améliorations dans des zones analytiques associées ont été également apportées, activant une caractérisation beaucoup plus vaste des eaux concernées. Le défi actuel est de comprendre quels contrôles la taille de l'hublot potentiel de zéta de fonctionnement et puis comment il peut être manipulé pour améliorer la robustesse de performance. Ceci peut exiger des modifications à la chimie de l'eau ou en effet des procédés matériels eux-mêmes.

Examen Vers L'avant

C'est un temps passionnant pour le sujet nous permettant vraiment d'aborder les eaux réelles et les installations de traitement réelles avec confiance, et fournit la plate-forme nécessaire pour l'évolution des procédés matériels pour le traitement des eaux résiduaires de l'eau et basé sur la science principale.

Source : « Le Rôle du Potentiel de Zeta dans le Contrôle du Processus de Traitement des Eaux », Note d'Application par des Instruments de Malvern.

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît Malvern Instruments Ltd (R-U) ou les Instruments de Malvern (ETATS-UNIS).

Date Added: May 12, 2005 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 01:22

Comments
  1. Tony Canaris Tony Canaris United States says:

    We used ferric sulfate with Ph of 8 to 8.2 along with aluminum haydroxide  coagulant aid of what ration I don't recall. We get floc formed but it doesn't settle and it carries over to filter influent. We have two rapid mixers where chemicals enter, and very slow flocculation process in 4 compartment floc rectangular cells that go through a sequence and out to open sediment basin. Does weight and density be the problem?

    • Ana Morfesis Ana Morfesis United States says:

      Primary coagulants such as ferric sulfate and alum neutralize the electrical charges of particles and contaminants in water in order to cause the particles to clump together.
        
      Additional coagulant aids; such as cationic polymers, calcium hydroxide, calcium oxide, etc. can be used to add density to slow-settling flocs and add toughness to the flocs so that they will not break up during the mixing and settling processes.  

      The velocity of a sedimenting particle is derived from Stokes’ law.
      dx/dt = 2a^2 (Dp-D) g / 9V
      where, a = particle radius, Dp = density of particle, D = density of liquid,
      g = acceleration due to gravity, V = viscosity of the medium

      Therefore, sedimentation rate is proportional to particle radius squared and particle density.

      Primary coagulants are always used in the coagulation/flocculation process.  Coagulant aids, are not always required but can be used to add density to the floc particles, reducing flocculation time.

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