Возможным вариантом решения этой проблемы может стать переработка этого осадка с целью регенерации коагулянта. Мы предлагаем использовать в качестве растворяющего агента раствор сульфата алюминия, который используется в технологии водоподготовки в качестве коагулянта. Этот способ отличается высокими технико-экономическими показателями.
Растворение гидроксида алюминия из осадка идет за счет процесса пептизации. Образовавшийся золь Al(OH)3 относится к промежуточным системам, где дисперсная фаза может находиться, как в виде коллоидных частиц, так и в виде макромолекул. Процесс пептизации при 200С протекает достаточно быстро, растворение гидроксида алюминия из осадка в золь на 90% происходит за 40 минут при интенсивном перемешивании. После быстрой стадии - пептизации начинается более медленная стадия - химическая реакция образования гидроксосульфата алюминия, образовавшийся золь переходит в истинный раствор.
В результате исследования растворения осадка сульфатом алюминия были найдены оптимальные условия проведения этого процесса. Во-первых, соотношение количества алюминия в пептизаторе к количеству алюминия в осадке должно быть не менее 1,3 , чтобы степень растворения осадка была не менее 80%. Во-вторых, чтобы образовался устойчивый со временем коагулянт, необходимо поддерживать концентрацию регенерированного коагулянта не менее 3% по Al2O3. В производственных условиях устойчивость раствора можно контролировать по рН среды, которая должна быть не более 3,3. В-третьих, обрабатываемый осадок должен иметь влажность порядка 96-98%, а подаваемый раствор сульфата алюминия должен быть максимально концентрированным 17-25%.
Время реакции зависит от температуры процесса. Экспериментально найдена энергия активации для различных условий, ее значение находится в интервале 150-170 кДж/моль. Расчеты показали, что степень растворения Al(OH)3 из осадка на 90% при 50С достигается за 21 час, а при 150С - за 2 часа.
Предложена следующая схема технологического процесса. Осадок по мере накопления в отстойнике сливается в сгуститель. Уплотненный осадок с влажностью 96-98% частично поступает в реактор для обработки сульфатом алюминия. После реактора суспензия поступает на фильтр. На регенерацию подается только часть осадка, чтобы предотвратить накопление массы алюминия в технологическом цикле.
Расчет на основе материального баланса, составленного в соответствии с технологической схемой, показал, что внедрение в технологию водоочистки процесса регенерации позволит вернуть в рабочий цикл до 30% использованного коагулянта и на 35% сократит объем образующихся осадков.